世界設(shè)施園藝發(fā)展概況、特點(diǎn)及趨勢(shì)分析

束 勝康云艷王 玉袁凌云鐘 珉孫 錦郭世榮*

（1南京農(nóng)業(yè)大學(xué)園藝學(xué)院，農(nóng)業(yè)部南方蔬菜遺傳改良重點(diǎn)開(kāi)放實(shí)驗(yàn)室，江蘇南京 210095；2華南農(nóng)業(yè)大學(xué)園藝學(xué)院，廣東廣州 510642；3安徽農(nóng)業(yè)大學(xué)園藝學(xué)院，安徽合肥 230036）

隨著溫室工程建造技術(shù)、現(xiàn)代分子生物技術(shù)、信息技術(shù)和大數(shù)據(jù)的迅速發(fā)展，設(shè)施園藝的內(nèi)涵越來(lái)越豐富，科技含量越來(lái)越高，集約化生產(chǎn)越來(lái)越高效，已成為現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的重要標(biāo)志。本文在綜述亞洲、地中海沿岸、歐洲、美洲、大洋洲和非洲等主要國(guó)家設(shè)施園藝發(fā)展概況的基礎(chǔ)上，分析總結(jié)了發(fā)達(dá)國(guó)家設(shè)施園藝發(fā)展的特點(diǎn)及經(jīng)驗(yàn)，并從溫室自動(dòng)化、智能化、環(huán)境資源友好型等方面，展望了未來(lái)設(shè)施園藝發(fā)展趨勢(shì)，以期為我國(guó)未來(lái)設(shè)施園藝提質(zhì)增效、健康持續(xù)發(fā)展提供借鑒和啟示。

設(shè)施園藝源于日本的“施設(shè)園藝”，西方發(fā)達(dá)國(guó)家稱(chēng)之為溫室園藝，我國(guó)把在可控環(huán)境設(shè)施條件下進(jìn)行園藝作物栽培生產(chǎn)的方式叫做設(shè)施園藝。世界設(shè)施園藝發(fā)展歷史悠久，2 000多年前中國(guó)就采用透明覆蓋物進(jìn)行時(shí)令蔬菜的栽培生產(chǎn)（李式軍和郭世榮，2011）。18世紀(jì)初，玻璃的發(fā)明與應(yīng)用促進(jìn)了世界設(shè)施園藝的發(fā)展，英國(guó)、法國(guó)等相繼開(kāi)始建造玻璃溫室用于植物栽培。19世紀(jì)中葉至20世紀(jì)初，得益于物理學(xué)、工程學(xué)的快速發(fā)展，西方發(fā)達(dá)國(guó)家設(shè)施園藝得到較快發(fā)展，荷蘭于1903年建成世界第一棟玻璃溫室用于園藝作物商品化、規(guī)?；a(chǎn)。20世紀(jì)30年代，美國(guó)率先研制出透明塑料薄膜，部分代替玻璃應(yīng)用于蔬菜作物生產(chǎn)，并迅速成為設(shè)施主要的覆蓋材料，推動(dòng)了設(shè)施園藝在世界范圍內(nèi)應(yīng)用。設(shè)施園藝由于具有技術(shù)集約和資本集約等特點(diǎn)，可以提高農(nóng)業(yè)資源的利用率，不僅使單位面積產(chǎn)量和品質(zhì)大幅度提高，而且保證了蔬菜、瓜果等農(nóng)產(chǎn)品的周年均衡供應(yīng)，成為解決農(nóng)業(yè)發(fā)展、資源、環(huán)境三大基本問(wèn)題的重要途徑。因此，設(shè)施園藝受到世界各國(guó)的高度重視，并得到迅速發(fā)展，已成為許多國(guó)家和地區(qū)發(fā)展國(guó)民經(jīng)濟(jì)的重要支柱產(chǎn)業(yè)。

1 世界設(shè)施園藝發(fā)展概況

依據(jù)自然氣候條件、地理位置、經(jīng)濟(jì)水平和飲食文化等因素，可將世界設(shè)施園藝大致劃分為亞洲、地中海沿岸、歐洲、美洲、大洋洲和非洲6大區(qū)域。隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，設(shè)施園藝整體上呈現(xiàn)蓬勃發(fā)展的趨勢(shì)。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，截至2017年底，世界設(shè)施園藝總面積約為460萬(wàn)hm2，主要分布在亞洲、地中海沿岸、非洲及歐洲等地區(qū)，其中亞洲的中國(guó)、日本和韓國(guó)3國(guó)的設(shè)施園藝面積約占世界設(shè)施園藝總面積的82.90%；地中海沿岸諸國(guó)約占5.13%，非洲約占4.35%，歐洲及其他地區(qū)約占7.62%（表1）。從發(fā)展規(guī)模上看，中國(guó)設(shè)施園藝面積達(dá)370萬(wàn)hm2（http：//finance.china.com.cn/roll/20170822/4360312.shtml），居世界第一，約占世界設(shè)施園藝總面積的80.43%；意大利設(shè)施園藝面積位于第二，之后分別為土耳其和韓國(guó)。從設(shè)施類(lèi)型上看，主要以塑料大棚、中小拱棚為主，面積近291.73萬(wàn)hm2，占比為63.42%，在中國(guó)、日本、韓國(guó)、西班牙以及地中海地區(qū)使用最為廣泛；塑料溫室面積約162.50萬(wàn)hm2，占比為35.33%，其中日光溫室面積將近95.8萬(wàn)hm2，主要分布于遼寧、山東、河北等中國(guó)北方地區(qū)；現(xiàn)代化玻璃溫室面積約5.77萬(wàn)hm2，約占1.25%，主要集中在荷蘭及西北歐一些國(guó)家，結(jié)構(gòu)大多為文洛型（Venlo）連棟溫室。從栽培作物上看，蔬菜占設(shè)施園藝總面積的85%以上，以番茄、黃瓜、茄子、甜椒等為主；其次為鮮切花和盆栽花卉。從種植地域分布來(lái)看，中國(guó)、日本和地中海沿岸國(guó)家主要種植蔬菜、草莓和葡萄，歐美一些發(fā)達(dá)國(guó)家以高附加值的鮮切花和盆栽花卉生產(chǎn)為主。從栽培技術(shù)上看，荷蘭、日本、以色列和美國(guó)等發(fā)達(dá)國(guó)家，設(shè)施園藝技術(shù)水平最為先進(jìn)。發(fā)達(dá)國(guó)家在設(shè)施園藝發(fā)展過(guò)程中非常重視生態(tài)環(huán)境保護(hù)和資源循環(huán)利用，杜絕一切引起環(huán)境污染的行為；加上溫室先進(jìn)、配套設(shè)施及栽培技術(shù)體系完善，園藝作物生產(chǎn)幾乎不受自然條件影響，基本實(shí)現(xiàn)全年生產(chǎn)供應(yīng)，生產(chǎn)出的園藝產(chǎn)品能獲得高產(chǎn)量、高品質(zhì)、高利潤(rùn)，暢銷(xiāo)國(guó)際市場(chǎng)。

表1 世界主要國(guó)家設(shè)施園藝的類(lèi)型及面積（截至2017年底） hm2

1.1 亞洲

亞洲是世界設(shè)施園藝產(chǎn)業(yè)發(fā)展最快，且面積最大的區(qū)域。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，2017年亞洲設(shè)施園藝總面積約390萬(wàn)hm2，占世界設(shè)施園藝總面積的84.78%。21世紀(jì)以來(lái)，亞洲各國(guó)根據(jù)自身氣候特點(diǎn)以及栽培技術(shù)水平，發(fā)展形成相應(yīng)的設(shè)施園藝模式，其明顯的特征是設(shè)施結(jié)構(gòu)類(lèi)型多樣化，但不同國(guó)家設(shè)施園藝發(fā)展程度差異較大，其中以中國(guó)、日本和韓國(guó)為代表。中國(guó)不僅設(shè)施園藝體量最大，而且在日光溫室研發(fā)、設(shè)計(jì)及配套栽培技術(shù)方面取得長(zhǎng)足進(jìn)步；日本和韓國(guó)設(shè)施園藝較為發(fā)達(dá)，尤其在設(shè)施專(zhuān)用品種選育、設(shè)施環(huán)境控制、營(yíng)養(yǎng)液配方研制和植物工廠等方面都處于亞洲領(lǐng)先地位。

1.1.1 日本 據(jù)日本農(nóng)林水產(chǎn)省的最新統(tǒng)計(jì)，截至2017年8月，日本設(shè)施園藝面積達(dá)到5.38萬(wàn)hm2，設(shè)施類(lèi)型主要以塑料大棚和中小拱棚為主，面積約為5.22萬(wàn)hm2，占設(shè)施總面積的96.9%；現(xiàn)代化玻璃溫室面積1 658 hm2；植物工廠面積29 hm2（http：//www.maff.go.jp/j/seisan/ryutu/engei/sisetsu/pdf/jyousei_1.pdf.2017-08）。設(shè)施主要用于蔬菜、果樹(shù)和花卉生產(chǎn)，占比分別為69.1%、15.7%和15.2%，其中蔬菜設(shè)施生產(chǎn)以番茄、黃瓜和西瓜等瓜果菜類(lèi)為主，果樹(shù)以草莓、葡萄和無(wú)花果等為主。日本設(shè)施園藝高度發(fā)達(dá)，設(shè)施栽培面積、產(chǎn)量、技術(shù)水平均位于世界前列。在栽培模式方面，廣泛使用無(wú)土栽培技術(shù)，包括巖棉、草炭、椰糠等固體基質(zhì)栽培方式和深液流、營(yíng)養(yǎng)液膜等水培栽培方式。日本協(xié)和株式會(huì)社采用深液流無(wú)土栽培模式，通過(guò)對(duì)水、肥、光、氣等環(huán)境因子精確控制，實(shí)現(xiàn)了1株甜瓜可產(chǎn)90個(gè)，1株黃瓜生產(chǎn)3 300條，1株番茄生產(chǎn)22 000個(gè)果實(shí)。在溫室環(huán)境控制方面，逐步淘汰單體面積較小的溫室，推廣大型雙屋面溫室及連棟塑料大棚，高度一般在4～6 m，寬度10 m以上，采用通風(fēng)降溫、保溫和加溫等設(shè)備對(duì)設(shè)施內(nèi)溫濕度進(jìn)行自動(dòng)化調(diào)控，并配備移動(dòng)式育苗床、自動(dòng)傳輸、無(wú)人運(yùn)輸車(chē)、灌水施肥、采摘系統(tǒng)等實(shí)現(xiàn)設(shè)施生產(chǎn)的智能化管理，為作物生長(zhǎng)發(fā)育創(chuàng)造最佳的環(huán)境條件，實(shí)現(xiàn)園藝作物優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)，周年供應(yīng)。在設(shè)施新材料及配套技術(shù)研發(fā)方面，日本Mebiol株式會(huì)社研發(fā)出一種特殊納米凝水膜（Imec），該膜可使生物小分子，如無(wú)機(jī)離子、氧氣、二氧化碳等，隨水單向穿過(guò)滲透膜，用于無(wú)土栽培時(shí)能有效提高作物水分利用效率和養(yǎng)分水平，可生產(chǎn)出高品質(zhì)的蔬菜產(chǎn)品。日本是全球發(fā)展植物工廠最好的國(guó)家之一，尤其在人工光與太陽(yáng)光并用型植物工廠方面走在世界前列。截至2017年，商業(yè)化生產(chǎn)的人工光與太陽(yáng)光并用型植物工廠已達(dá)250個(gè)，主要種植番茄、辣椒以及葉菜類(lèi)蔬菜，植物工廠生產(chǎn)基本實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)前（種子處理、播種）、產(chǎn)中（嫁接育苗、栽培管理、環(huán)境控制、病蟲(chóng)害防治、采摘等）和產(chǎn)后（精選、分級(jí)、清洗、包裝、預(yù)冷等）全程自動(dòng)化。

1.1.2 韓國(guó) 屬溫帶氣候，四季分明，秋季日光充足，年均氣溫10 ℃。自20世紀(jì)90年代起大力發(fā)展設(shè)施園藝，面積從1990年的2.40萬(wàn)hm2增至2017年的6.38萬(wàn)hm2，增長(zhǎng)了1.6倍。設(shè)施類(lèi)型以不加溫的改良節(jié)能型塑料薄膜溫室為主，面積約4.16萬(wàn)hm2，占設(shè)施總面積的65.2%；塑料大棚及中小拱棚面積約1.20萬(wàn)hm2；現(xiàn)代化玻璃溫室面積較小，僅405 hm2。設(shè)施主要栽培番茄、黃瓜、辣椒、甜椒、大白菜等蔬菜作物，占溫室栽培總面積的92%；溫室花卉和果樹(shù)栽培面積較小，僅占8%左右，生產(chǎn)的園藝產(chǎn)品大多出口到東南亞和歐盟等地區(qū)。韓國(guó)溫室結(jié)構(gòu)經(jīng)過(guò)不斷的創(chuàng)新和改進(jìn)，形成具有自己特色的設(shè)施結(jié)構(gòu)，溫室一般寬9 m，增設(shè)了氣窗和窗簾等設(shè)施，有利于機(jī)械作業(yè)，既有左右拉開(kāi)的拉門(mén)式，也有卷開(kāi)式，減少成本。通過(guò)安裝循環(huán)風(fēng)扇保持室內(nèi)溫度、濕度的均衡，冬季還可以安裝2～3層薄膜，提高室內(nèi)保溫效果。由于土地貧乏、資源短缺、人口密集等自然條件及社會(huì)條件限制，在發(fā)展設(shè)施園藝過(guò)程中廣泛使用穴盤(pán)育苗、嫁接機(jī)器人、高效節(jié)能和營(yíng)養(yǎng)液廢液循環(huán)利用等技術(shù)（Lee et al.，2015；Min et al.，2016）。近年來(lái)，溫室無(wú)土栽培穩(wěn)步發(fā)展，從2000年的700 hm2快速增長(zhǎng)到目前的1 000 hm2左右，占設(shè)施園藝總面積的1.6%，主要用于葉用萵苣（生菜）、甜椒、番茄、黃瓜等蔬菜作物以及部分花卉種植。設(shè)施作物育苗、種植、田間管理、收獲、產(chǎn)品處理與加工等過(guò)程基本實(shí)現(xiàn)機(jī)械化，且大多機(jī)械具有精小、耐用的特點(diǎn)，如韓國(guó)生產(chǎn)的管理機(jī)，一臺(tái)主機(jī)配帶40多種農(nóng)機(jī)具，可用于溫室、塑料大棚等作業(yè)，也可用于農(nóng)田作業(yè)，方便自如。此外，韓國(guó)政府極為重視植物工廠技術(shù)與裝備的創(chuàng)新研究，借助高度發(fā)達(dá)的電子信息技術(shù)，大力發(fā)展利用LED（發(fā)光二極管）照明技術(shù)的人工光型植物工廠，并不斷探究適合作物生長(zhǎng)的光環(huán)境及調(diào)控技術(shù)。

1.2 地中海沿岸

地中海沿岸地區(qū)夏季炎熱、干燥，冬季溫暖濕潤(rùn)，四季陽(yáng)光充足，晝夜溫差大，較為適合發(fā)展設(shè)施園藝，是歐洲蔬菜和水果等園藝產(chǎn)品的主要供應(yīng)國(guó)，素有“歐洲廚房”之美譽(yù)。除以色列、西班牙、意大利、土耳其等國(guó)外，其他國(guó)家設(shè)施園藝面積相對(duì)較小。

1.2.1 以色列 耕地面積極為有限，土地貧瘠，水資源短缺，北部地區(qū)年均降雨量為800 mm，南部沙漠地帶年均降雨量只有25 mm，而北部和南部地區(qū)蒸發(fā)量卻分別高達(dá)1 400 mm和2 800 mm。建國(guó)60多年來(lái)，以色列通過(guò)大力發(fā)展高效、集約的現(xiàn)代設(shè)施園藝，農(nóng)產(chǎn)品產(chǎn)出增長(zhǎng)了數(shù)十倍，而農(nóng)業(yè)用水量變化不大，創(chuàng)造了“沙漠農(nóng)業(yè)王國(guó)”的奇跡。截至2017年，以色列設(shè)施園藝面積達(dá)2.37萬(wàn)hm2，其中溫室面積約0.87萬(wàn)hm2，主要用于生產(chǎn)鮮切花；塑料大棚面積約1.5萬(wàn)hm2，用于種植番茄、黃瓜和甜椒等蔬菜作物。以色列設(shè)施園藝產(chǎn)業(yè)技術(shù)水平居世界前列，尤其在節(jié)水灌溉、新品種選育和栽培技術(shù)管理等方面表現(xiàn)突出。針對(duì)水資源貧乏，以色列極為重視高效節(jié)水灌溉技術(shù)及設(shè)備的研發(fā)與推廣應(yīng)用，生產(chǎn)過(guò)程中普遍采用噴灌、滴灌設(shè)備，通過(guò)自動(dòng)監(jiān)測(cè)土壤和作物水分需求，智能化調(diào)控水分的供給，實(shí)現(xiàn)水資源高效利用和精確控制（Tal，2017）。在設(shè)施園藝新品種選育與研發(fā)方面，十分重視科技體系創(chuàng)新，利用先進(jìn)的生物技術(shù)，培育出多種品質(zhì)優(yōu)良、抗病抗蟲(chóng)、適應(yīng)性強(qiáng)的設(shè)施園藝新品種，如溫室番茄品種色澤艷麗，商品性好；無(wú)籽西瓜可以根據(jù)客戶(hù)需求實(shí)現(xiàn)個(gè)體大小和顏色定向育種，每年僅蔬菜種子出口銷(xiāo)售額就達(dá)數(shù)億美元。在溫室設(shè)施及技術(shù)集成應(yīng)用方面，經(jīng)過(guò)多次升級(jí)換代，目前溫室結(jié)構(gòu)非常牢固，抗風(fēng)性強(qiáng)，保障了溫室的安全性，室內(nèi)配有天幕、簾幕、天窗、遮陽(yáng)網(wǎng)以及自動(dòng)反射系統(tǒng)等設(shè)施，可有效調(diào)節(jié)設(shè)施內(nèi)的環(huán)境因子。在覆蓋材料研發(fā)利用方面，以色列溫室薄膜生產(chǎn)商將農(nóng)藝種植與塑料工藝充分結(jié)合，先后開(kāi)發(fā)出多種溫室用薄膜產(chǎn)品，廣泛應(yīng)用于設(shè)施園藝生產(chǎn)當(dāng)中，如利用光轉(zhuǎn)換膜對(duì)透過(guò)的太陽(yáng)光進(jìn)行光譜轉(zhuǎn)換，以滿(mǎn)足作物對(duì)不同光質(zhì)的需求；利用能屏蔽紫外線(xiàn)的塑料覆膜，減少溫室內(nèi)害蟲(chóng)的活動(dòng)。以色列50%以上的溫室采用無(wú)土栽培，生產(chǎn)過(guò)程中利用各種傳感器對(duì)作物實(shí)時(shí)監(jiān)控，通過(guò)大數(shù)據(jù)處理分析實(shí)現(xiàn)對(duì)溫度、光照、水肥的調(diào)節(jié)，不僅使作物產(chǎn)量成倍增加，而且還提高了產(chǎn)品質(zhì)量，普通番茄產(chǎn)量高達(dá) 500 t·hm-2，櫻桃番茄產(chǎn)量也達(dá) 120 t·hm-2，玫瑰花最高產(chǎn)量達(dá)350萬(wàn)枝·hm-2。病蟲(chóng)害綠色生物防控技術(shù)在溫室蔬菜生產(chǎn)過(guò)程中廣泛采用，如利用天敵蜘蛛和寄生蜂殺死螨蟲(chóng)、蚜蟲(chóng)和飛蛾等害蟲(chóng)。此外，以色列溫室作物生產(chǎn)過(guò)程現(xiàn)代化程度高，如種子處理、基質(zhì)攪拌、播種育苗、移栽、水肥灌溉、采摘分級(jí)、加工貯藏等環(huán)節(jié)基本實(shí)現(xiàn)了機(jī)械化。

1.2.2 西班牙 位于歐洲西南部，受地中海氣候影響，土壤質(zhì)地較差，且水資源不足，年降雨量250 mm左右，但冬季晴朗，適于溫室作物栽培。自20世紀(jì)90年代中期開(kāi)始，西班牙設(shè)施園藝發(fā)展迅速，目前其設(shè)施園藝面積在5.32萬(wàn)hm2左右。西班牙設(shè)施以連棟塑料薄膜溫室為主，主要種植番茄、辣椒、西甜瓜、玫瑰、非洲菊等作物，溫室生產(chǎn)的蔬菜和水果大多出口至歐洲，素有“歐洲果蔬之都”美稱(chēng)。西班牙設(shè)施園藝產(chǎn)業(yè)集群化特征明顯，經(jīng)過(guò)幾十年的發(fā)展，其東南部的阿爾梅利亞省逐步形成世界上最大的溫室蔬菜生產(chǎn)群，集中了西班牙50%以上的設(shè)施面積，年產(chǎn)園藝產(chǎn)品300萬(wàn)t左右，大部分出口到法國(guó)、德國(guó)和英國(guó)等歐洲國(guó)家，是西班牙最大的設(shè)施蔬菜生產(chǎn)基地和出口基地（Vanthoor et al.，2012）。圍繞溫室集群，聚集了一大批溫室建造、種苗供應(yīng)、覆蓋材料、肥料、農(nóng)藥等相關(guān)產(chǎn)業(yè)，帶動(dòng)了就業(yè)和經(jīng)濟(jì)繁榮，并增強(qiáng)了西班牙設(shè)施園藝的技術(shù)創(chuàng)新和市場(chǎng)應(yīng)變能力。西班牙在發(fā)展設(shè)施園藝生產(chǎn)過(guò)程中，非常注重溫室技術(shù)創(chuàng)新和實(shí)用栽培技術(shù)的應(yīng)用。在消化吸收其他國(guó)家溫室設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，創(chuàng)造性地設(shè)計(jì)出適合本國(guó)國(guó)情的哥特式溫室結(jié)構(gòu)。西班牙土壤大多貧瘠，氣候干旱、少雨，因而在設(shè)施園藝生產(chǎn)中廣泛使用有機(jī)肥，并結(jié)合水肥一體化技術(shù)來(lái)改良土壤和提高水分利用效率。部分溫室采用砂礫、珍珠巖、椰糠等固體基質(zhì)進(jìn)行簡(jiǎn)易無(wú)土栽培，主要生產(chǎn)草莓、番茄、黃瓜等作物；同時(shí)，利用溫室、大棚進(jìn)行有機(jī)蔬菜種植的面積也在不斷增長(zhǎng)。在病蟲(chóng)害防治方面，80%以上的溫室作物生產(chǎn)普遍采用生物防治手段，土壤消毒采用日光能的方法，一般利用夏季高溫時(shí)期，土壤灌水覆膜后悶棚15天左右，可有效控制土傳病蟲(chóng)害。

1.3 歐洲

設(shè)施園藝發(fā)展主要位于北緯50～60° 的西北歐國(guó)家，其中以英國(guó)、荷蘭、法國(guó)和德國(guó)等國(guó)家為代表，是世界現(xiàn)代溫室的主要發(fā)源地。目前，歐洲設(shè)施園藝總面積約為5.51萬(wàn)hm2，占世界設(shè)施園藝總面積的1.25%，溫室作物生產(chǎn)以蔬菜和花卉為主。雖然這些國(guó)家在世界設(shè)施園藝面積中所占比例不高，但是溫室設(shè)計(jì)建造、栽培管理水平以及生產(chǎn)過(guò)程自動(dòng)化程度非常高，多年來(lái)設(shè)施園藝面積一直處于穩(wěn)定狀態(tài)。同時(shí)，還研發(fā)了多種設(shè)施栽培新模式，并從品種選育、栽培方式、環(huán)境控制及設(shè)備等方面推出標(biāo)準(zhǔn)化成套模式，成為引領(lǐng)世界現(xiàn)代溫室發(fā)展的風(fēng)向標(biāo)。

1.3.1 荷蘭 國(guó)土面積僅為415萬(wàn)hm2，耕地面積占國(guó)土面積的29.8%，是典型的資源不占優(yōu)勢(shì)的“小國(guó)”，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)空間有限。荷蘭通過(guò)大力發(fā)展以玻璃溫室為特色的設(shè)施園藝，極大地緩解了資源環(huán)境對(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的不利約束；同時(shí)，溫室園藝產(chǎn)業(yè)已成為荷蘭國(guó)民經(jīng)濟(jì)重要的支柱產(chǎn)業(yè)。據(jù)統(tǒng)計(jì)，荷蘭玻璃溫室面積約1.08萬(wàn)hm2，占世界玻璃溫室總面積的20%左右，近20年來(lái)一直保持穩(wěn)定，設(shè)施結(jié)構(gòu)以文洛型連棟溫室為主，其中溫室蔬菜種植面積約4 200 hm2，主要生產(chǎn)番茄和黃瓜；鮮切花面積約5 400 hm2，以月季、百合、香石竹、蘭花等為主；苗圃和盆栽面積約1 200 hm2，以朱蕉類(lèi)、榕樹(shù)、秋海棠等為主。2017年，荷蘭農(nóng)產(chǎn)品出口額達(dá)917億歐元，占世界園藝產(chǎn)品貿(mào)易總額的25%以上，其中溫室鮮切花和苗木出口額為91億歐元，溫室蔬菜出口額為67億歐元。溫室花卉和球莖在世界貿(mào)易總額中的占比分別高達(dá)50%和80%，成為全球僅次于美國(guó)的農(nóng)產(chǎn)品出口大國(guó)。荷蘭是世界設(shè)施園藝最發(fā)達(dá)的國(guó)家之一，其規(guī)?；?zhuān)業(yè)化、集約化程度非常高，韋斯特蘭地區(qū)是荷蘭溫室園藝生產(chǎn)和發(fā)展規(guī)模最為集中的地區(qū)，溫室大多由家庭農(nóng)場(chǎng)經(jīng)營(yíng)，單體溫室面積大多在2 hm2以上，通常只種植1種作物甚至1個(gè)品種，因而設(shè)施園藝生產(chǎn)技術(shù)得到不斷創(chuàng)新，產(chǎn)品質(zhì)量和品質(zhì)不斷提升。溫室作物生產(chǎn)過(guò)程中大量使用各種機(jī)械化設(shè)備和智能化控制系統(tǒng)，覆蓋了從設(shè)施建造到栽培管理中的播種、栽培、收獲、采后等方方面面，如移動(dòng)式育苗床、自動(dòng)傳輸、無(wú)人運(yùn)輸車(chē)、軌道式360° 噴藥機(jī)、盆栽上盆系統(tǒng)、栽種機(jī)器人、盆栽軌道式分選包裝系統(tǒng)、切花采后處理系統(tǒng)、園藝計(jì)算機(jī)系統(tǒng)、冷鏈系統(tǒng)等被廣泛應(yīng)用。溫室專(zhuān)用品種選育處于世界領(lǐng)先水平，荷蘭種苗公司在收集全球優(yōu)質(zhì)種質(zhì)資源的基礎(chǔ)上，通過(guò)先進(jìn)的分子育種手段，每年都有數(shù)十種溫室專(zhuān)用園藝品種面向市場(chǎng)，如黃瓜、番茄、郁金香、百合等作物品種，是荷蘭設(shè)施園藝成為世界領(lǐng)先的關(guān)鍵因素。溫室作物生產(chǎn)普遍使用無(wú)土栽培技術(shù)，采用計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)可使設(shè)施內(nèi)的光照、溫度、濕度、氣體、水肥各個(gè)環(huán)境因子完美結(jié)合，結(jié)合封閉循環(huán)式無(wú)土栽培系統(tǒng)，為作物高產(chǎn)、穩(wěn)產(chǎn)提供保證。

1.3.2 英國(guó) 屬海洋性溫帶氣候，全年氣候溫和，冬季溫暖，夏季涼爽，季節(jié)性溫差變化很小，較為適合發(fā)展農(nóng)業(yè)。截至2017年，英國(guó)設(shè)施園藝總面積為2 852 hm2，其中設(shè)施蔬菜面積達(dá)1 606 hm2，占總面積的56.31%，在英國(guó)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中占有重要地位。據(jù)英國(guó)農(nóng)業(yè)部的數(shù)據(jù)顯示，近10年來(lái)設(shè)施蔬菜產(chǎn)量呈逐年上升的趨勢(shì)，從2006年的27萬(wàn)t增加到2016年的30.4萬(wàn)t，產(chǎn)值達(dá)3.53億英鎊。溫室果樹(shù)種植面積為217 hm2，占果樹(shù)種植總面積的0.73%；設(shè)施鮮切花、盆栽花卉面積為1 029 hm2，占觀賞苗木種植總面積的6.02%。英國(guó)設(shè)施類(lèi)型以玻璃溫室為主，且單體溫室面積較大，如南部康沃爾郡建有全球最大的單體生態(tài)觀光型溫室，面積相當(dāng)于35個(gè)足球場(chǎng)，主要用于園藝植物的保護(hù)與展示。在政府的鼓勵(lì)倡導(dǎo)下，將許多工業(yè)技術(shù)集成應(yīng)用于設(shè)施園藝中，蔬菜和果樹(shù)（草莓）設(shè)施生產(chǎn)基本實(shí)現(xiàn)從播種、除草、施肥、噴藥、收獲到包裝等環(huán)節(jié)高度機(jī)械化。英國(guó)溫室自動(dòng)化控制程度非常高，大多數(shù)溫室都裝有環(huán)境自動(dòng)控制設(shè)備，有些溫室還裝有自動(dòng)控制的加濕設(shè)備和增施二氧化碳（CO2）的設(shè)備，通過(guò)采用計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)及物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，可實(shí)現(xiàn)對(duì)溫室內(nèi)的溫度、光照、濕度、通風(fēng)、CO2施肥、營(yíng)養(yǎng)液管理（pH和EC調(diào)節(jié)）等進(jìn)行綜合控制管理和遠(yuǎn)距離監(jiān)測(cè)。目前，CO2施肥技術(shù)在溫室園藝作物生產(chǎn)中得到普遍應(yīng)用，為保證CO2氣體在溫室內(nèi)分布均勻，溫室內(nèi)通常安裝內(nèi)循環(huán)風(fēng)機(jī)，攪動(dòng)空氣使溫室中的CO2均勻分布。世界能源危機(jī)發(fā)生之后，英國(guó)非常重視溫室節(jié)能技術(shù)和新能源的研究和應(yīng)用，將溫室加熱方式由原來(lái)的燃煤、燃?xì)庵鸩睫D(zhuǎn)變?yōu)槔们鍧嵉牡卦礋崮苓M(jìn)行加溫，部分溫室采用光伏板、風(fēng)力發(fā)電機(jī)和充電電池供給電源。

1.4 美洲

從20世紀(jì)90年代開(kāi)始，美洲設(shè)施園藝面積呈先迅速擴(kuò)大、然后逐漸下降的趨勢(shì)，從1991年的不足0.29萬(wàn)hm2到2010年的逾5萬(wàn)hm2，再到2014年的4.5萬(wàn)hm2，不同國(guó)家之間設(shè)施園藝發(fā)展水平差異較大。北美的加拿大和美國(guó)均有一定規(guī)模的現(xiàn)代化溫室用于蔬菜生產(chǎn)，而南美的巴西、智利大多采用簡(jiǎn)易設(shè)施用于內(nèi)銷(xiāo)蔬菜和外銷(xiāo)花卉生產(chǎn)。

1.4.1 美國(guó) 園藝在美國(guó)發(fā)展的歷史較長(zhǎng)，但設(shè)施園藝產(chǎn)業(yè)規(guī)模不大。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，目前美國(guó)設(shè)施園藝面積約為2.2萬(wàn)hm2，其中7 000 hm2的溫室用于生產(chǎn)附加值高的花卉，設(shè)施蔬菜生產(chǎn)面積約1.5萬(wàn)hm2。設(shè)施園藝發(fā)展結(jié)合本國(guó)國(guó)情，從實(shí)用主義出發(fā)，走出一條與荷蘭、以色列和日本等設(shè)施園藝強(qiáng)國(guó)不同的發(fā)展道路。園藝設(shè)施類(lèi)型大多為保溫性能較好的雙層充氣塑料薄膜溫室，部分為玻璃或聚碳酸酯板溫室，主要分布在南部的加利福尼亞州、亞利桑那州和東南部的佛羅里達(dá)州，溫室高度5.5～6.0 m，脊高7 m，通風(fēng)口全部在屋頂，夏季高溫時(shí)通常在屋頂或側(cè)面噴白灰降溫。從事設(shè)施園藝生產(chǎn)的企業(yè)經(jīng)營(yíng)規(guī)模普遍較大，大多數(shù)農(nóng)場(chǎng)面積在30 hm2以上，如Eurofresh農(nóng)場(chǎng)設(shè)施園藝面積達(dá)到111 hm2，通過(guò)規(guī)模優(yōu)勢(shì)取得農(nóng)產(chǎn)品綜合競(jìng)爭(zhēng)的優(yōu)勢(shì)，從而獲得較好的經(jīng)濟(jì)效益。設(shè)施園藝生產(chǎn)過(guò)程機(jī)械化程度非常高，無(wú)論農(nóng)場(chǎng)規(guī)模大小，從種子處理、基質(zhì)處理、育苗播種、定植、灌溉施肥、環(huán)境調(diào)控、采摘、病蟲(chóng)害防控、商品化處理等整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程均普遍實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制，極大地提高了設(shè)施園藝生產(chǎn)效率。美國(guó)在園藝作物無(wú)土栽培技術(shù)方面居世界一流，主要應(yīng)用在沙漠、干旱等非耕地地區(qū)，其無(wú)土栽培知識(shí)及技術(shù)普及程度非常高，栽培作物以番茄、黃瓜和生菜等蔬菜為主，少量栽培樹(shù)莓、玫瑰等作物。無(wú)土栽培系統(tǒng)通常采用基質(zhì)培，結(jié)合滴灌系統(tǒng)，加上溫室良好的環(huán)境控制能力，蔬菜產(chǎn)量較高，番茄年產(chǎn)量可達(dá)75 kg·m-2，黃瓜年產(chǎn)量達(dá)100 kg·m-2。近年來(lái)，美國(guó)憑借領(lǐng)先的航天探索技術(shù)和先進(jìn)的國(guó)際空間站，積極開(kāi)展太空農(nóng)業(yè)方面的研究，美國(guó)國(guó)家航空航天局（NASA）通過(guò)運(yùn)用無(wú)土栽培和LED技術(shù)，已成功在太空種出小麥、玉米、番茄、生菜、綠豆、菜豆和馬鈴薯等多種作物，并于2015年首次實(shí)現(xiàn)航天員在太空食用種出來(lái)的生菜。

1.4.2 加拿大 根據(jù)自然環(huán)境和氣候特點(diǎn)，在西部氣候溫暖的地區(qū)重點(diǎn)發(fā)展大型玻璃溫室，五大湖周邊地區(qū)以發(fā)展雙層充氣塑料薄膜溫室為主。據(jù)加拿大統(tǒng)計(jì)局?jǐn)?shù)據(jù)顯示，加拿大溫室總數(shù)達(dá)到3 220棟，設(shè)施園藝總面積約2 550 hm2，其中玻璃溫室870 hm2，占32.8%；塑料薄膜溫室1 680 hm2，占67.2%。設(shè)施種植以番茄、黃瓜、甜椒和生菜等蔬菜為主，面積超過(guò)1 400 hm2，比2014年上升了3%，并在過(guò)去5年中一直呈上升趨勢(shì)，總產(chǎn)量達(dá)到60萬(wàn)t。少部分溫室用于果樹(shù)栽培，約占設(shè)施總面積的7%。加拿大設(shè)施園藝主要分布在安大略省、哥倫比亞省和魁北克省，3省設(shè)施園藝面積占全國(guó)設(shè)施園藝總面積的90%以上，其中僅安大略省就占65%。設(shè)施結(jié)構(gòu)和栽培生產(chǎn)技術(shù)體系日趨完善，經(jīng)過(guò)多年的實(shí)踐，溫室單體面積逐步大型化，且覆蓋材料由雙層聚乙烯塑料薄膜代替玻璃覆蓋，從而提高保溫性，降低生產(chǎn)成本。溫室作物大多采用無(wú)土栽培，以椰糠和巖棉為主的固體基質(zhì)為介質(zhì)，營(yíng)養(yǎng)液通過(guò)施肥機(jī)進(jìn)行自動(dòng)灌溉，多余營(yíng)養(yǎng)液實(shí)現(xiàn)回收和循環(huán)利用，降低了水肥的浪費(fèi)和環(huán)境污染。加拿大溫室環(huán)境和栽培管理基本上實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化控制和機(jī)械化操作，極大地提高了勞動(dòng)生產(chǎn)率，溫室管理、生產(chǎn)和效益已居世界先進(jìn)水平，如采用無(wú)土栽培技術(shù)可使溫室黃瓜、番茄和甜椒產(chǎn)量分別達(dá)100、70、35 kg·m-2。加拿大政府非常重視設(shè)施農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全，在設(shè)施生產(chǎn)中盡量避免使用農(nóng)藥和植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑，主要通過(guò)調(diào)控設(shè)施內(nèi)溫、光、濕等環(huán)境因子，并與生態(tài)防控相結(jié)合達(dá)到綜合防治病蟲(chóng)害的目的，如利用生物天敵麗蚜小蜂防治害蟲(chóng)。此外，溫室瓜果類(lèi)蔬菜生產(chǎn)普遍采用熊蜂授粉，不僅有效促進(jìn)番茄和甜椒坐果，提高產(chǎn)品品質(zhì)，而且省去了開(kāi)花期需要大量的人工進(jìn)行授粉作業(yè)。

1.5 大洋洲

大洋洲位于南、北回歸線(xiàn)之間，屬熱帶和亞熱帶地區(qū)，是世界上設(shè)施園藝面積最小的地區(qū)，但發(fā)展具有一定的區(qū)域特色，且設(shè)施園藝單位面積產(chǎn)出居世界前列，尤其以澳大利亞和新西蘭兩國(guó)為代表。

1.5.1 澳大利亞 國(guó)土面積廣闊，人口較少，自然資源極為豐富。農(nóng)業(yè)是澳大利亞國(guó)民經(jīng)濟(jì)的四大主導(dǎo)產(chǎn)業(yè)之一，而設(shè)施園藝在其現(xiàn)代農(nóng)業(yè)中占據(jù)一定的地位，主要集中在新南威爾士州和維多利亞州等東南地區(qū)。目前，設(shè)施園藝總面積2 283 hm2，主要用于蔬菜設(shè)施栽培，面積約1 600 hm2；其次是盆栽花卉和鮮切花，面積約591 hm2；設(shè)施果樹(shù)面積較少，僅為92 hm2。設(shè)施類(lèi)型大多為不加溫的塑料溫室，少量為現(xiàn)代化程度較高的玻璃溫室。澳大利亞現(xiàn)代化溫室作物生產(chǎn)技術(shù)水平較高，這與園藝作物廣泛采用無(wú)土栽培密切相關(guān)，設(shè)施蔬菜栽培基質(zhì)多采用椰糠，種植的蔬菜作物有番茄、黃瓜和葉菜等；60%以上的花卉生產(chǎn)也都采用椰糠基質(zhì)栽培，如非洲菊、月季等鮮切花種植。澳大利亞土地資源豐富，但多地氣候干旱，導(dǎo)致水資源相對(duì)比較缺乏，所有設(shè)施園藝生產(chǎn)基地均普遍采用節(jié)水省能的滴灌和微噴灌技術(shù)；同時(shí)，澳大利亞科研人員不斷探索在沙漠中利用海水進(jìn)行溫室蔬菜灌溉生產(chǎn)，通過(guò)將海水引到溫室外的太陽(yáng)能凹鏡管道里進(jìn)行脫鹽，產(chǎn)生的淡水用于番茄灌溉，由于海水具有清潔和殺菌作用，因此在生產(chǎn)過(guò)程中無(wú)需對(duì)營(yíng)養(yǎng)液進(jìn)行消毒處理。澳洲從事設(shè)施園藝生產(chǎn)的勞動(dòng)力較少，因而重視省力化和機(jī)械化設(shè)備的研發(fā)和推廣使用，整地、施肥、播種、噴藥、收獲等過(guò)程基本實(shí)現(xiàn)機(jī)械化，生產(chǎn)效率高，平均每人管理1 hm2以上的溫室。

1.5.2 新西蘭 位于太平洋西南部，屬溫帶海洋性氣候，夏季平均氣溫20 ℃，冬季12 ℃。近十年來(lái)，設(shè)施蔬菜和果樹(shù)發(fā)展迅速，果蔬農(nóng)產(chǎn)品大多出口到荷蘭、澳大利亞、中國(guó)等諸多國(guó)家。設(shè)施蔬菜生產(chǎn)大多采用無(wú)土栽培形式，一般選用鋸木屑、礫石、巖棉和椰糠等基質(zhì)作為黃瓜和番茄的栽培介質(zhì)（Lewthwaite et al.，2011）。果樹(shù)設(shè)施栽培技術(shù)水平居世界前列，尤其以獼猴桃“傘”形棚架栽培形式產(chǎn)量較高，每667 m2產(chǎn)量可達(dá)3 000 kg以上。設(shè)施花卉種植面積較小，但專(zhuān)業(yè)化程度非常高，每個(gè)農(nóng)場(chǎng)一般只種植1～2個(gè)花卉品種，利用玻璃溫室或塑料大棚進(jìn)行“反季節(jié)”生產(chǎn)玫瑰、康乃馨等花卉用于出口，經(jīng)濟(jì)效益較好。新西蘭人口較少，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)用工成本高，在發(fā)展設(shè)施園藝生產(chǎn)過(guò)程中廣泛使用機(jī)械化，不僅設(shè)施作物單產(chǎn)水平比較高，而且勞動(dòng)生產(chǎn)效率也非常高，從播種到田間管理，再到采后處理，機(jī)械化處理涵蓋了生產(chǎn)中的各個(gè)環(huán)節(jié)。新西蘭注重設(shè)施花卉新品種培育與開(kāi)發(fā)；同時(shí)，也十分重視新品種的引進(jìn)，每年都有溫室大花蕙蘭、彩色馬蹄蓮等新品種推出，深受全球市場(chǎng)歡迎。近年來(lái)，由于能源危機(jī)再現(xiàn)，加上減少溫室氣體排放需要，一些新能源在設(shè)施作物生產(chǎn)中得到應(yīng)用，如充分利用豐富的地?zé)豳Y源來(lái)供暖或發(fā)電，用于溫室園藝作物生產(chǎn)加溫（de Silva & Forbes，2016）。

1.6 非洲

目前，非洲設(shè)施園藝處于快速發(fā)展階段，但溫室建造設(shè)計(jì)和栽培管理技術(shù)水平整體較低，主要表現(xiàn)為設(shè)施類(lèi)型結(jié)構(gòu)單一、檔次較低，對(duì)溫度、光照、水分等環(huán)境因子的控制能力較弱。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，截至2017年設(shè)施園藝面積約為20萬(wàn)hm2，占世界設(shè)施園藝總面積的4.35%，主要分布在北非的埃及和阿爾及利亞（Nordey et al.，2017）。非洲80%以上的地區(qū)位于熱帶，終年高溫，一年可分為雨季和旱季，加上國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平普遍較低，因而在發(fā)展設(shè)施園藝過(guò)程中不需要考慮保溫，只需要實(shí)現(xiàn)降溫和防蟲(chóng)栽培，設(shè)施類(lèi)型以簡(jiǎn)易的塑料大棚和防蟲(chóng)網(wǎng)室為主，少數(shù)國(guó)家采用具有一定溫控能力的溫室進(jìn)行出口鮮切花和盆栽花卉生產(chǎn)。

非洲國(guó)家因其獨(dú)特的地理位置和氣候條件，在具體發(fā)展設(shè)施園藝過(guò)程中，結(jié)合自身優(yōu)勢(shì)和國(guó)民消費(fèi)習(xí)慣，逐漸形成具有一定區(qū)域特色的設(shè)施園藝產(chǎn)業(yè)及模式，部分國(guó)家除了種植供給國(guó)內(nèi)消費(fèi)外，還用于出口創(chuàng)匯，經(jīng)濟(jì)效益較好?？夏醽啞Ｈ肀葋喌葨|非國(guó)家生產(chǎn)的鮮切花和玫瑰銷(xiāo)往世界各地。南非是非洲大陸經(jīng)濟(jì)最為發(fā)達(dá)的國(guó)家，設(shè)施園藝發(fā)展水平相對(duì)較高，也是為數(shù)不多擁有現(xiàn)代化溫室的非洲國(guó)家之一，主要用于種植蔬菜和鮮切花（de Visser & Dijkxhoorn，2012）。北非的埃及、阿爾及利亞、摩洛哥等北部靠地中海沿岸諸國(guó)，利用溫暖的氣候條件，發(fā)展簡(jiǎn)易設(shè)施進(jìn)行番茄、辣椒、洋蔥等蔬菜生產(chǎn)，產(chǎn)品銷(xiāo)往歐洲各國(guó)。近年來(lái)，世界糧農(nóng)組織和一些發(fā)達(dá)國(guó)家加大對(duì)西非設(shè)施農(nóng)業(yè)的援助和投入，幫助西非各國(guó)發(fā)展設(shè)施園藝，尼日利亞、塞內(nèi)加爾、科特迪瓦等國(guó)的蔬菜和水果產(chǎn)量持續(xù)增長(zhǎng)，番茄、菜豆、甜瓜、芒果等產(chǎn)品遠(yuǎn)銷(xiāo)歐洲和海灣國(guó)家。

2 國(guó)外設(shè)施園藝發(fā)展的特點(diǎn)與經(jīng)驗(yàn)

2.1 單體溫室大型化，溫室結(jié)構(gòu)輕簡(jiǎn)化

由于大型溫室具有投資省、土地利用率高、室內(nèi)環(huán)境控制相對(duì)穩(wěn)定、節(jié)能、便于機(jī)械化作業(yè)和產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)等優(yōu)點(diǎn)，發(fā)達(dá)國(guó)家在建造園藝作物生產(chǎn)溫室時(shí)，普遍趨于大型化、規(guī)模化。如美國(guó)加利福尼亞州在沙漠地區(qū)建成的單體溫室面積均在1 hm2以上，主要用于番茄無(wú)土栽培生產(chǎn)，產(chǎn)量可達(dá)75 kg·m-2。荷蘭單體溫室面積大多在4～5 hm2，最大能達(dá)數(shù)十公頃，生產(chǎn)溫室典型布局方式是平行三段式，溫室北側(cè)一般作為辦公管理及設(shè)備用房區(qū)，中間為操作車(chē)間區(qū)，南側(cè)為作物生產(chǎn)區(qū)。溫室每個(gè)區(qū)域之間都通過(guò)自動(dòng)感應(yīng)門(mén)隔斷，從辦公區(qū)進(jìn)入生產(chǎn)溫室，需要對(duì)體表進(jìn)行嚴(yán)格的消毒。溫室結(jié)構(gòu)大多采用Venlo型，園藝作物栽培模式為立體吊線(xiàn)栽培，為了提高園藝作物長(zhǎng)季節(jié)高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)栽培效果，溫室結(jié)構(gòu)高度由原來(lái)的4～5 m增加到目前的6.5～7.5 m。

在溫室結(jié)構(gòu)創(chuàng)新方面，發(fā)達(dá)國(guó)家非常注重溫室結(jié)構(gòu)輕簡(jiǎn)化。以荷蘭為代表的歐盟，在滿(mǎn)足溫室荷載的基礎(chǔ)上，普遍采用輕質(zhì)高強(qiáng)度的新型材料，可減少溫室支撐結(jié)構(gòu)和構(gòu)件材料的遮光面積。如溫室天溝由傳統(tǒng)的單層鐵制材質(zhì)改變?yōu)橹锌珍X合金，保溫效果更好，且其平面尺寸小，有效增加溫室內(nèi)采光。目前，中空鋁合金天溝技術(shù)已廣泛應(yīng)用于不同覆蓋材料（PC板、玻璃、塑料薄膜等）的Venlo型溫室和哥特式溫室；亦廣泛應(yīng)用于全開(kāi)啟溫室和大跨度連棟溫室等各種結(jié)構(gòu)類(lèi)型的溫室。

2.2 設(shè)施園藝產(chǎn)品生產(chǎn)由注重產(chǎn)量向功能、營(yíng)養(yǎng)型轉(zhuǎn)變

由于消費(fèi)者對(duì)農(nóng)產(chǎn)品需求的多樣化，育種和生產(chǎn)目標(biāo)相應(yīng)地也需由市場(chǎng)導(dǎo)向，因而品種的定向培育也呈現(xiàn)出多樣化或功能化。發(fā)達(dá)國(guó)家為迎合消費(fèi)者的需求，不斷選育出適合設(shè)施栽培的功能型園藝新品種，并開(kāi)發(fā)出一些具有保健療效和其他特殊功能的產(chǎn)品。如以色列將野生番茄和普通番茄雜交，培育出含有大量抗氧化劑和VC的黑色櫻桃番茄新品種；英國(guó)專(zhuān)家選育出一種可以長(zhǎng)成網(wǎng)球大小的超級(jí)草莓，其大小為普通草莓的6倍，食用口感跟吃蘋(píng)果一樣；荷蘭種苗公司開(kāi)發(fā)出一些富含鈣質(zhì)、維生素且熱量低的“減肥蔬菜”，高氨基酸含量的“營(yíng)養(yǎng)蔬菜”，具有觀賞價(jià)值的“花卉蔬菜”等新品種。

近年來(lái)，許多國(guó)家在保證設(shè)施園藝農(nóng)產(chǎn)品產(chǎn)量的同時(shí)，逐漸開(kāi)始注重產(chǎn)品質(zhì)量，甚至不惜成本地提高農(nóng)產(chǎn)品的外觀品質(zhì)和營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)，以獲得較高附加值（Rouphael et al.，2018）。發(fā)達(dá)國(guó)家在提高農(nóng)產(chǎn)品品質(zhì)時(shí)，普遍將現(xiàn)代農(nóng)業(yè)技術(shù)應(yīng)用于作物生產(chǎn)中，如日本利用無(wú)土栽培技術(shù)種植桃太郎番茄，通過(guò)限根栽培和多次少量供應(yīng)水肥的方式，可生產(chǎn)出“高糖度番茄”，其口感酸甜可口，可溶性固形物含量達(dá)到8%～10%，價(jià)格是普通番茄的數(shù)倍，最高每個(gè)達(dá)850日元（約50元人民幣），經(jīng)濟(jì)效益顯著。此外，采用水培技術(shù)在溫室內(nèi)進(jìn)行番茄種植，不僅作物生長(zhǎng)時(shí)間要比傳統(tǒng)種植的縮短1/4～1/3，而且番茄紅素含量比普通番茄高出1.5倍，深受30～50歲女性消費(fèi)者的歡迎。富士公司通過(guò)選用專(zhuān)用品種和調(diào)控光譜等方式，可在植物工廠內(nèi)生產(chǎn)出低鉀含量的生菜和番茄，為腎功能患者提供食材。

2.3 低碳節(jié)能、環(huán)境友好型技術(shù)貫穿設(shè)施園藝生產(chǎn)過(guò)程

隨著能源危機(jī)的不斷加劇，加之人們環(huán)保意識(shí)的不斷增強(qiáng)，發(fā)達(dá)國(guó)家在設(shè)施園藝低碳、節(jié)能技術(shù)方面開(kāi)展了一系列的探究與實(shí)踐，走出一條資源節(jié)約型和環(huán)境友好型并重的可持續(xù)設(shè)施園藝發(fā)展道路。在清潔能源利用開(kāi)發(fā)方面，以荷蘭、德國(guó)為代表的歐洲國(guó)家廣泛采用地源熱泵技術(shù)，夏季通過(guò)把地層低溫冷水源抽到地上，用于溫室降溫，經(jīng)過(guò)熱交換的熱量回流到地下，冬季再把高溫?zé)崴闯樯蟻?lái)，只需要稍微加溫就可以用于溫室增溫，可節(jié)約1/3～2/3 的能耗（Bayer et al.，2012；Miglani et al.，2017）。此外，日本、歐美等國(guó)家將光伏發(fā)電與設(shè)施園藝結(jié)合起來(lái)，研發(fā)出光伏農(nóng)業(yè)技術(shù)，在確保溫室作物采光的前提下充分利用太陽(yáng)能進(jìn)行光伏發(fā)電，產(chǎn)生的電能主要用于作物補(bǔ)光，同時(shí)解決夏季降溫、冬季供暖的用電需求。在多余能量回收和綜合利用方面，歐美國(guó)家利用鍋爐群工作時(shí)排放的高溫?zé)煔膺M(jìn)行收集轉(zhuǎn)換、儲(chǔ)存，用于冬季溫室作物加溫。在探索溫室能源高效利用方面，日本、荷蘭、美國(guó)等發(fā)達(dá)國(guó)家大力發(fā)展新型節(jié)能LED代替普通光源技術(shù)，已研制出適合不同作物生長(zhǎng)的單色LED及其組合光源，光能利用率達(dá)75%～90%，節(jié)能效果極為顯著，已廣泛應(yīng)用于溫室補(bǔ)光、育苗、組培、植物工廠以及太空農(nóng)業(yè)等領(lǐng)域（Berkovich et al.，2017）。

環(huán)境友好型技術(shù)要求農(nóng)業(yè)的發(fā)展與自然和諧一致。近年來(lái)，發(fā)達(dá)國(guó)家在探索溫室能源高效利用、生態(tài)環(huán)境保護(hù)等方面開(kāi)展了大量的研究工作。自2000年開(kāi)始，歐盟國(guó)家所有溫室無(wú)土栽培系統(tǒng)營(yíng)養(yǎng)液必須采用閉路循環(huán)系統(tǒng)，通過(guò)對(duì)營(yíng)養(yǎng)液的回收、消毒、補(bǔ)充等處理，實(shí)現(xiàn)環(huán)境廢液零排放。以色列通過(guò)運(yùn)用水肥一體化、循環(huán)用水、微滴灌精準(zhǔn)施肥等技術(shù)措施，可實(shí)現(xiàn)設(shè)施園藝作物節(jié)水30%～40%、省肥35%～40%，同時(shí)農(nóng)產(chǎn)品單產(chǎn)顯著提升。在溫室病蟲(chóng)害防治方面，采用生物、生態(tài)和物理防治相結(jié)合的綜合防治措施，盡量減少化學(xué)藥劑的使用。荷蘭Koppert公司通過(guò)釋放斑潛蠅天敵潛蠅姬小蜂、蚜蟲(chóng)天敵食蚜癭蚊、粉虱天敵角蚜小蜂和麗蚜小蜂等，可有效控制溫室害蟲(chóng)的發(fā)生，蔬菜商品化率達(dá)到80%～90%。為了提高溫室番茄、甜椒等蔬菜作物的品質(zhì)，發(fā)達(dá)國(guó)家一般禁止使用化學(xué)生長(zhǎng)激素用于作物授粉，而是普遍采用熊蜂授粉方式，可使作物產(chǎn)量提高15%～20%，品質(zhì)更優(yōu)。以色列和日本廣泛采用太陽(yáng)能技術(shù)代替溴甲烷等化學(xué)藥劑進(jìn)行土壤消毒，翻耕土壤后鋪一層塑料薄膜，經(jīng)過(guò)夏季高溫處理，可殺死地表30 cm土層中90%～100%的細(xì)菌、真菌以及線(xiàn)形蠕蟲(chóng)等，降低了化學(xué)農(nóng)藥的使用量。這些技術(shù)措施均有效地緩解了設(shè)施園藝生產(chǎn)過(guò)程對(duì)環(huán)境的污染和破壞。

2.4 無(wú)土栽培成為現(xiàn)代溫室作物生產(chǎn)的主要形式

無(wú)土栽培改變了傳統(tǒng)設(shè)施栽培方式，是現(xiàn)代溫室和植物工廠農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的核心組成部分。自20世紀(jì)初，無(wú)土栽培技術(shù)在全世界設(shè)施園藝生產(chǎn)中得到快速發(fā)展。目前，全球有100多個(gè)國(guó)家和地區(qū)采用無(wú)土栽培技術(shù)進(jìn)行溫室作物生產(chǎn)，由于溫室無(wú)土栽培環(huán)境可人為控制，所以其產(chǎn)品優(yōu)質(zhì)、安全、產(chǎn)量高。發(fā)達(dá)國(guó)家在溫室作物生產(chǎn)過(guò)程中廣泛采用無(wú)土栽培，并結(jié)合本國(guó)國(guó)情，選擇適合自己的生產(chǎn)模式。美國(guó)是進(jìn)行無(wú)土栽培商業(yè)化生產(chǎn)應(yīng)用最早的國(guó)家，其無(wú)土栽培系統(tǒng)較多，如番茄、黃瓜等蔬菜主要采用基質(zhì)袋式，花卉和果樹(shù)選擇基質(zhì)容器，配備相應(yīng)的滴灌設(shè)備進(jìn)行無(wú)土栽培。近年來(lái)，美國(guó)重點(diǎn)研究太空作物無(wú)土栽培生產(chǎn)，已成功種植出番茄、生菜等。以色列廣泛應(yīng)用其豐富的砂、活火山巖石及蛭石作為基質(zhì)，結(jié)合先進(jìn)的水肥滴灌技術(shù)，進(jìn)行出口花卉、蔬菜的無(wú)土栽培生產(chǎn)。日本無(wú)土栽培形式多樣，栽培介質(zhì)主要以礫培和水培（深液流）為主，前者約占1/3，后者約占2/3，在營(yíng)養(yǎng)液配方研究方面居世界前列。荷蘭是無(wú)土栽培技術(shù)最發(fā)達(dá)的國(guó)家，60%以上的溫室用于花卉無(wú)土栽培，剩下40%用于蔬菜作物生產(chǎn)，番茄產(chǎn)量達(dá)75～90 kg·m-2，黃瓜最高產(chǎn)量可達(dá)120 kg·m-2。無(wú)土栽培之所以能夠獲得較高的產(chǎn)量和品質(zhì)，關(guān)鍵在于栽培介質(zhì)。荷蘭、丹麥、法國(guó)、希臘、美國(guó)等國(guó)家廣泛采用巖棉進(jìn)行作物無(wú)土栽培。但由于廢棄巖棉污染環(huán)境，且處理成本較高，近年來(lái)澳大利亞、加拿大、以色列、英國(guó)等國(guó)研制出替代巖棉的無(wú)土栽培生態(tài)型椰糠基質(zhì)，形成與其相配套的設(shè)施蔬菜低碳栽培技術(shù)體系，并實(shí)現(xiàn)商品化、產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)，廣泛應(yīng)用于溫室作物無(wú)土栽培。

2.5 引入物聯(lián)網(wǎng)和大數(shù)據(jù)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過(guò)程智能化管理

基于計(jì)算機(jī)技術(shù)、傳感技術(shù)和互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的快速發(fā)展，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)不斷成熟，逐漸應(yīng)用于現(xiàn)代設(shè)施園藝作物生產(chǎn)中。國(guó)外設(shè)施園藝發(fā)達(dá)國(guó)家以物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)為核心，集傳感器技術(shù)、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)和移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，設(shè)計(jì)了一套溫室智能控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)溫室內(nèi)溫度、光照、水分、營(yíng)養(yǎng)和CO2濃度及設(shè)施裝備的自動(dòng)化控制。美國(guó)、英國(guó)和法國(guó)等國(guó)家基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，整合機(jī)器與機(jī)器（M2M）和人機(jī)界面形成了低投入的傳感器/執(zhí)行器網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)，研發(fā)了對(duì)溫室內(nèi)溫度、空氣濕度、土壤水分和營(yíng)養(yǎng)狀況、光照、溫室氣體等參數(shù)進(jìn)行自動(dòng)采集，自動(dòng)控制溫室的加熱降溫設(shè)施、灌溉系統(tǒng)和補(bǔ)光系統(tǒng)等溫室環(huán)境控制系統(tǒng)，使溫室內(nèi)的環(huán)境因子滿(mǎn)足植物生長(zhǎng)的需要，實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中的精確控制（Ampatzidis et al.，2017）?；趥鞲衅骶W(wǎng)絡(luò)監(jiān)控系統(tǒng)和物聯(lián)網(wǎng)遠(yuǎn)程控制技術(shù)，西班牙研發(fā)了溫室水培作物自動(dòng)化生產(chǎn)系統(tǒng)。以色列通過(guò)傳感器測(cè)定溫室內(nèi)的溫度、濕度和CO2濃度等環(huán)境因子，利用計(jì)算機(jī)水肥分析系統(tǒng)進(jìn)行分析，研發(fā)了現(xiàn)代化水肥一體化滴灌和噴灌系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了灌溉系統(tǒng)的智能化控制，該系統(tǒng)減少了灌溉過(guò)程中水分的滲漏和蒸發(fā)，減少水肥的使用（Ray，2017；Wolfert et al.，2017）。基于大數(shù)據(jù)技術(shù)和云技術(shù)的發(fā)展，設(shè)施園藝發(fā)達(dá)國(guó)家利用傳感器對(duì)溫室內(nèi)的環(huán)境因子自動(dòng)化采集和校驗(yàn)，將數(shù)據(jù)傳輸至手機(jī)端APP，實(shí)現(xiàn)了遠(yuǎn)程、實(shí)時(shí)觀看溫室數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)了手機(jī)對(duì)溫室的智能化調(diào)控。農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)和大數(shù)據(jù)技術(shù)應(yīng)用于現(xiàn)代溫室生產(chǎn)中，實(shí)現(xiàn)了設(shè)施園藝作物生產(chǎn)過(guò)程的自動(dòng)化、智能化和可視化，降低了勞動(dòng)成本、提高了資源利用率和農(nóng)產(chǎn)品產(chǎn)量，有利于推進(jìn)精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)的發(fā)展，是未來(lái)農(nóng)業(yè)的發(fā)展方向。

2.6 注重溫室新材料、新裝備及其配套技術(shù)的研發(fā)

隨著溫室結(jié)構(gòu)和裝備材料的不斷更新，從簡(jiǎn)易塑料大棚逐漸發(fā)展為現(xiàn)代化溫室和植物工廠。在溫室覆蓋材料方面，20世紀(jì)大多使用塑料薄膜和玻璃作為溫室覆蓋材料，現(xiàn)已研發(fā)了多元的聚碳酸酯、聚乳酸等生物可降解的改性材料、漫反射玻璃等新型覆蓋材料，不僅提高了光能透射率而且改變了光譜特性，既減少了熱量損失又降低了內(nèi)部水滴的凝結(jié)，如荷蘭漫反射玻璃溫室種植番茄、黃瓜和玫瑰等作物比普通玻璃溫室增產(chǎn)10%。荷蘭瓦赫寧根大學(xué)研制出一種可應(yīng)用于溫室加熱降溫的太陽(yáng)能集熱器，集熱器可將儲(chǔ)存的多余太陽(yáng)能轉(zhuǎn)換成電能，從而進(jìn)行冬季供暖與夏季降溫，節(jié)省額外能源開(kāi)支；意大利利用相變材料吸放熱的特點(diǎn)，將相變材料應(yīng)用于溫室集熱器中，優(yōu)化了集熱器系統(tǒng)；英國(guó)開(kāi)發(fā)出一種雙層塑料薄膜中填充泡沫的新型覆蓋材料，模擬結(jié)果表明該材料保溫性能優(yōu)良，且降低了能耗需求。此外，發(fā)達(dá)國(guó)家不僅注重溫室新材料的開(kāi)發(fā)與應(yīng)用，而且將先進(jìn)的技術(shù)與設(shè)施園藝相結(jié)合，將自動(dòng)化技術(shù)應(yīng)用于園藝作物的播種、定植、施肥、灌溉、病蟲(chóng)害防治、收獲以及農(nóng)產(chǎn)品加工、貯藏、保鮮等全過(guò)程，實(shí)現(xiàn)了溫室環(huán)境的自動(dòng)化、智能化控制，滿(mǎn)足了作物生長(zhǎng)的需要，擺脫了外界不良環(huán)境對(duì)作物生產(chǎn)的影響，保證了作物周年生產(chǎn)和均衡上市，形成了溫室制造、產(chǎn)品生產(chǎn)、運(yùn)輸銷(xiāo)售等為一體的設(shè)施園藝產(chǎn)業(yè)體系。荷蘭FlierSystems公司開(kāi)發(fā)了種苗分級(jí)系統(tǒng)、TTA公司設(shè)計(jì)了盆栽花卉種苗移植機(jī)、Visser公司研制了物流化種苗輸送系統(tǒng)等，解決了基質(zhì)裝盆、種苗移植、疏盆、分級(jí)、成品包裝、運(yùn)輸對(duì)勞動(dòng)力極大需求的問(wèn)題。近年來(lái)，日本人工光源型植物工廠得到了快速發(fā)展，栽培技術(shù)和理念處于世界領(lǐng)先水平，研發(fā)了一套生菜播種、定植、移栽、施肥、灌溉、收獲、分級(jí)包裝為一體的自動(dòng)化控制裝備。美國(guó)、以色列、韓國(guó)、英國(guó)等發(fā)達(dá)國(guó)家研發(fā)了苗盤(pán)覆土消毒、育苗移栽、蔬菜嫁接、施肥、病蟲(chóng)害防治、采摘、分級(jí)包裝等機(jī)器人裝備，用于設(shè)施園藝生產(chǎn)。溫室園藝機(jī)器人的使用，不僅降低了勞動(dòng)力成本，提高了勞動(dòng)生產(chǎn)效率，改善了勞動(dòng)環(huán)境，而且保證了設(shè)施生產(chǎn)的一致性和均一性。

2.7 植物工廠精準(zhǔn)化、智能化程度不斷提升

植物工廠是由計(jì)算機(jī)對(duì)植物生長(zhǎng)發(fā)育過(guò)程中的溫度、濕度、光照、CO2濃度以及營(yíng)養(yǎng)液等環(huán)境要素進(jìn)行精確自動(dòng)控制，不受或很少受自然條件制約的全新生產(chǎn)方式（Kozai & Niu，2016）。植物工廠因綜合運(yùn)用了無(wú)土栽培技術(shù)、生物技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)和信息技術(shù)等手段，被認(rèn)為是設(shè)施農(nóng)業(yè)發(fā)展的最高級(jí)形式，具有土地利用率高、省時(shí)省力、機(jī)械化程度高和生產(chǎn)周期短等優(yōu)點(diǎn)。近年來(lái)，植物工廠得到了快速發(fā)展，設(shè)施裝備和環(huán)境控制系統(tǒng)不斷完善，尤其是人工光源的植物工廠受到全球的廣泛關(guān)注。LED具有單色光可組合、能耗低、產(chǎn)熱少、壽命長(zhǎng)及無(wú)污染等優(yōu)點(diǎn)，逐漸應(yīng)用于植物工廠中。更為重要的是，與高壓鈉燈相比，LED光源可以減少50%的能耗。在LED調(diào)控園藝植物生長(zhǎng)發(fā)育和品質(zhì)方面的深入研究，為植物工廠燈具的開(kāi)發(fā)和環(huán)境調(diào)控提供了重要的理論依據(jù)。LED補(bǔ)光可提高草莓的光合速率，縮短開(kāi)花時(shí)間，并增加花朵數(shù)量。不同的補(bǔ)光方式對(duì)作物的生長(zhǎng)具有一定的影響。番茄第1穗花開(kāi)花后，對(duì)下部葉片用LED光源進(jìn)行夜間補(bǔ)光，不僅增加了產(chǎn)量，而且提高了可溶性糖和VC的含量；對(duì)水培生菜下部葉片向上補(bǔ)光減緩了下部葉片的衰老，提高了作物產(chǎn)量；此外，當(dāng)紅藍(lán)光的照射時(shí)間均為14小時(shí)，紅光比藍(lán)光延遲4小時(shí)或7小時(shí)打開(kāi)顯著增加了生菜的葉面積和產(chǎn)量（Jishi et al.，2016；Tewolde et al.，2016）。美國(guó)利用CFD模型研發(fā)了一套植物工廠空氣循環(huán)流動(dòng)系統(tǒng)，極大地提高了不同高度、不同區(qū)域室內(nèi)環(huán)境因子的均一性，有效降低了生菜頂部灼傷的概率（Zhang et al.，2016）。基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用和普及，國(guó)外發(fā)達(dá)國(guó)家的植物工廠實(shí)現(xiàn)了作物自動(dòng)化生產(chǎn)和環(huán)境因素的智能化控制，從播種、育苗、定植、灌溉、施肥、病蟲(chóng)害防治和采收全部實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化控制。植物工廠內(nèi)的溫度、空氣濕度、光照、CO2濃度和營(yíng)養(yǎng)液等環(huán)境因子通過(guò)傳感器進(jìn)行感知，數(shù)據(jù)傳輸至計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)，通過(guò)控制系統(tǒng)進(jìn)行分析后發(fā)出指令，實(shí)現(xiàn)對(duì)植物工廠各個(gè)系統(tǒng)的智能化控制。

2.8 重視溫室專(zhuān)用品種的選育及其配套技術(shù)的研發(fā)

溫室專(zhuān)用品種選育是保證溫室作物優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)的前提，發(fā)達(dá)國(guó)家非常重視溫室栽培專(zhuān)用品種的選育，各國(guó)根據(jù)不同地區(qū)實(shí)際情況，有針對(duì)性地選育適合的設(shè)施專(zhuān)用品種。以色列在溫室作物專(zhuān)用品種的研發(fā)方面具有強(qiáng)大的優(yōu)勢(shì)，采用大型塑料薄膜連棟溫室，充分利用天然的光熱資源和先進(jìn)的滴灌技術(shù)，通過(guò)遺傳改良和馴化，培育出適合溫室生產(chǎn)的花卉和高檔蔬菜品種。在品種選育過(guò)程中，除了傳統(tǒng)的雜交育種，花藥小孢子培養(yǎng)、組織培養(yǎng)、分子標(biāo)記、QTL定位、轉(zhuǎn)基因、原生質(zhì)體雜交等分子育種技術(shù)得到大量的應(yīng)用，在蔬菜、花卉等園藝作物上創(chuàng)制出一大批優(yōu)良的設(shè)施專(zhuān)用新品種。近年來(lái)，高通量測(cè)序技術(shù)和生物信息學(xué)分析已經(jīng)成為生命科學(xué)領(lǐng)域的研究方法，成本不斷降低，逐漸應(yīng)用到設(shè)施作物育種中。隨著番茄、黃瓜、茄子、辣椒、甜瓜等基因組測(cè)序完成，分子育種技術(shù)將成為改變園藝作物產(chǎn)量、營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)和外觀品質(zhì)的重要手段。研究發(fā)現(xiàn)LhMYB12-Lat基因控制亞洲百合萼片花青素點(diǎn)狀積累，其表達(dá)量越高花青素積累越多。番茄Self-pruning（SP）基因控制著營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)向生殖生長(zhǎng)的轉(zhuǎn)換，SP基因突變體植株矮小，生活周期縮短，將Micro-Tom（SP基因突變）與Moneymaker雜交，后代自交篩選到植株矮小、適合植物工廠栽培的番茄植株（Hiwasa-Tanase & Ezura，2016）。CRISPR/Cas9技術(shù)作為最新的基因編輯技術(shù)，具有操作簡(jiǎn)單、成本低廉和突變效率高等優(yōu)點(diǎn)，已經(jīng)成功應(yīng)用于番茄和黃瓜等園藝作物的基因編輯，培育出優(yōu)良的抗逆品種（Nekrasov et al.，2017；Ueta et al.，2017）。此外，設(shè)施園藝發(fā)達(dá)國(guó)家在培育優(yōu)良設(shè)施作物專(zhuān)用品種的同時(shí)，也特別重視溫室新品種配套技術(shù)的開(kāi)發(fā)與應(yīng)用，如美國(guó)開(kāi)發(fā)出利用稻殼、秸稈、椰子殼等可再生資源制成的花卉栽培缽，既實(shí)現(xiàn)了農(nóng)業(yè)廢物的循環(huán)再利用，又提高了作物品質(zhì)（Lee et al.，2015）。

3 國(guó)外設(shè)施園藝發(fā)展趨勢(shì)分析

3.1 設(shè)施環(huán)境調(diào)控自動(dòng)化與設(shè)施園藝作業(yè)機(jī)械化程度不斷提升

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)水平的發(fā)展，勞動(dòng)力成本越來(lái)越高，今后西方發(fā)達(dá)國(guó)家將會(huì)更加注重設(shè)施園藝栽培管理自動(dòng)化裝備的研發(fā)與應(yīng)用，溫室建造、育苗、定植、水肥管理、植保、產(chǎn)品采收、包裝和運(yùn)輸?shù)冗^(guò)程基本實(shí)現(xiàn)機(jī)械化控制，溫室內(nèi)溫度、光照、濕度和CO2等環(huán)境因子實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)控管理，并與大數(shù)據(jù)相耦合，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化調(diào)控。目前，發(fā)達(dá)國(guó)家設(shè)施園藝中機(jī)器人的投入程度越來(lái)越高。機(jī)器人移苗機(jī)可自動(dòng)剔除壞苗，識(shí)別優(yōu)質(zhì)種苗，并準(zhǔn)確移栽到預(yù)定位置；機(jī)器人可根據(jù)光反射和折射原理，準(zhǔn)確檢測(cè)植物需水量，控制水肥灌溉等。

3.2 單體溫室日趨大型化，室內(nèi)管理趨于數(shù)字化、智能化

大型溫室具有室內(nèi)環(huán)境變化相對(duì)穩(wěn)定、土地利用率高、便于機(jī)械化作業(yè)以及規(guī)模化生產(chǎn)等突出優(yōu)點(diǎn)，歐美發(fā)達(dá)國(guó)家溫室建造普遍向大型化方向發(fā)展。溫室栽培管理的核心技術(shù)之一就是能夠?qū)υ耘喹h(huán)境進(jìn)行智能化管理控制，創(chuàng)造出適于作物生長(zhǎng)的最佳環(huán)境條件。日本、荷蘭、法國(guó)等發(fā)達(dá)國(guó)家利用人工智能專(zhuān)家系統(tǒng)，通過(guò)總結(jié)、收集植物生長(zhǎng)信息構(gòu)建數(shù)學(xué)模型，研發(fā)出適合不同作物生長(zhǎng)的溫室專(zhuān)家控制系統(tǒng)技術(shù)，能夠以光照、溫度、濕度和CO2濃度作為調(diào)控因子，當(dāng)某一環(huán)境因子發(fā)生改變時(shí)，其余因子自動(dòng)做出修正或調(diào)整，進(jìn)一步精細(xì)化調(diào)控設(shè)施內(nèi)環(huán)境，創(chuàng)造作物最佳生長(zhǎng)環(huán)境，實(shí)現(xiàn)溫室的智能化管理與生產(chǎn)（Reddy，2016；Villalobls et al.，2016）。

3.3 設(shè)施園藝的生態(tài)社會(huì)功能更加突出，環(huán)境友好型和資源高效利用技術(shù)成為設(shè)施園藝栽培管理技術(shù)發(fā)展的主要方向

隨著社會(huì)不斷進(jìn)步以及全球經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，人們對(duì)生活水平及食品質(zhì)量安全的需求也在不斷提高，更大程度地追求綠色、無(wú)污染的健康食品。同時(shí)，設(shè)施園藝在都市農(nóng)業(yè)、園藝?yán)懑煛⑿蓍e觀光、田園綜合體等方面將會(huì)得到快速發(fā)展。

發(fā)達(dá)國(guó)家將園藝產(chǎn)品種類(lèi)、產(chǎn)品類(lèi)型、先進(jìn)的農(nóng)藝、適當(dāng)?shù)墓芾泶胧?、有吸引力的包裝和低農(nóng)藥殘留量集成一整套技術(shù)體系，建立高效的害蟲(chóng)綜合防治（IPM）系統(tǒng)，以提高產(chǎn)品質(zhì)量（P é rez-Hedo et al.，2017）。此外，荷蘭、以色列等發(fā)達(dá)國(guó)家日益注重環(huán)境資源保護(hù)以及提高資源的利用率，投入大量的人力、物力研究溫室的雨水收集，設(shè)計(jì)系列管道把溫室天溝的雨水收集、傳遞到專(zhuān)門(mén)的蓄水池中。通過(guò)無(wú)土栽培中營(yíng)養(yǎng)液的回收、消毒、過(guò)濾處理后再利用技術(shù)的實(shí)現(xiàn)，可使肥料用量減少34%、節(jié)水21%，提高水肥資源利用率，減少環(huán)境破壞以及資源浪費(fèi)（da Silva et al.，2017）。LED作為園藝設(shè)施補(bǔ)光光源，替代傳統(tǒng)的鈉燈，不僅可以降低能耗，提高光能效率，降低碳排放以及降低運(yùn)行成本，同時(shí)由于其發(fā)射光譜可調(diào)控，可利用特定的LED光系統(tǒng)促進(jìn)植物生長(zhǎng)，控制植株形態(tài)，改善芳香植株氣味和色素等（Davis & Burns，2016）?；谀茉淳o張、CO2排放限制等原因，以及綜合考慮能源利用效率、儲(chǔ)熱系統(tǒng)、操作方式、管網(wǎng)布置等問(wèn)題，未來(lái)利用地?zé)?、生物質(zhì)能、太陽(yáng)能和發(fā)電廠余熱等清潔能源替代礦物燃料生熱是園藝設(shè)施熱源供應(yīng)研究的新方向。

3.4 設(shè)施園藝栽培品種不斷升級(jí)優(yōu)化、品種配置更加合理，市場(chǎng)服務(wù)體系日趨完善

愈發(fā)重視設(shè)施專(zhuān)用品種的選育，為設(shè)施園藝生產(chǎn)提供專(zhuān)用的耐低溫、高溫、弱光、高濕，具有多種抗性、優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)的種苗；同時(shí)，注重品種的更新，改善設(shè)施栽培的種類(lèi)和品種結(jié)構(gòu)。種苗公司作為品種選育的主體，在種質(zhì)資源、育苗設(shè)備方面具有強(qiáng)大的優(yōu)勢(shì)，能夠依據(jù)市場(chǎng)需求開(kāi)發(fā)設(shè)施栽培所需專(zhuān)用品種，并對(duì)設(shè)施園藝產(chǎn)前、產(chǎn)中、產(chǎn)后提供技術(shù)支持和市場(chǎng)信息化服務(wù)。

3.5 無(wú)土栽培將廣泛應(yīng)用于設(shè)施園藝各個(gè)領(lǐng)域

無(wú)土栽培產(chǎn)品具有品質(zhì)優(yōu)、商品性好、安全、綠色等優(yōu)點(diǎn)。當(dāng)前大多數(shù)國(guó)家已普遍把無(wú)土栽培技術(shù)應(yīng)用于現(xiàn)代化溫室園藝作物生產(chǎn)，供應(yīng)高檔消費(fèi)或農(nóng)產(chǎn)品出口，取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。隨著未來(lái)人口數(shù)量的不斷增長(zhǎng)、可耕地面積的逐漸減少以及人類(lèi)活動(dòng)區(qū)域的不斷拓展，無(wú)土栽培技術(shù)將普遍應(yīng)用于觀光農(nóng)業(yè)、陽(yáng)臺(tái)園藝、植物工廠和太空農(nóng)業(yè)等領(lǐng)域，而以基質(zhì)培的無(wú)土栽培形式將在非耕地地區(qū)、解決連作障礙以及保護(hù)生態(tài)環(huán)境等方面具有廣闊的應(yīng)用前景。