世界設施園藝發展概況、特點及趨勢分析

束 勝康云艷王 玉袁凌云鐘 珉孫 錦郭世榮*

（1南京農業大學園藝學院，農業部南方蔬菜遺傳改良重點開放實驗室，江蘇南京 210095；2華南農業大學園藝學院，廣東廣州 510642；3安徽農業大學園藝學院，安徽合肥 230036）

隨著溫室工程建造技術、現代分子生物技術、信息技術和大數據的迅速發展，設施園藝的內涵越來越豐富，科技含量越來越高，集約化生產越來越高效，已成為現代農業的重要標志。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家設施園藝發展概況的基礎上，分析總結了發達國家設施園藝發展的特點及經驗，并從溫室自動化、智能化、環境資源友好型等方面，展望了未來設施園藝發展趨勢，以期為我國未來設施園藝提質增效、健康持續發展提供借鑒和啟示。

設施園藝源于日本的“施設園藝”，西方發達國家稱之為溫室園藝，我國把在可控環境設施條件下進行園藝作物栽培生產的方式叫做設施園藝。世界設施園藝發展歷史悠久，2 000多年前中國就采用透明覆蓋物進行時令蔬菜的栽培生產（李式軍和郭世榮，2011）。18世紀初，玻璃的發明與應用促進了世界設施園藝的發展，英國、法國等相繼開始建造玻璃溫室用于植物栽培。19世紀中葉至20世紀初，得益于物理學、工程學的快速發展，西方發達國家設施園藝得到較快發展，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、規模化生產。20世紀30年代，美國率先研制出透明塑料薄膜，部分代替玻璃應用于蔬菜作物生產，并迅速成為設施主要的覆蓋材料，推動了設施園藝在世界范圍內應用。設施園藝由于具有技術集約和資本集約等特點，可以提高農業資源的利用率，不僅使單位面積產量和品質大幅度提高，而且保證了蔬菜、瓜果等農產品的周年均衡供應，成為解決農業發展、資源、環境三大基本問題的重要途徑。因此，設施園藝受到世界各國的高度重視，并得到迅速發展，已成為許多國家和地區發展國民經濟的重要支柱產業。

1 世界設施園藝發展概況

依據自然氣候條件、地理位置、經濟水平和飲食文化等因素，可將世界設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大區域。隨著社會經濟的不斷發展，設施園藝整體上呈現蓬勃發展的趨勢。據不完全統計，截至2017年底，世界設施園藝總面積約為460萬hm2，主要分布在亞洲、地中海沿岸、非洲及歐洲等地區，其中亞洲的中國、日本和韓國3國的設施園藝面積約占世界設施園藝總面積的82.90%；地中海沿岸諸國約占5.13%，非洲約占4.35%，歐洲及其他地區約占7.62%（表1）。從發展規模上看，中國設施園藝面積達370萬hm2（http：//finance.china.com.cn/roll/20170822/4360312.shtml），居世界第一，約占世界設施園藝總面積的80.43%；意大利設施園藝面積位于第二，之后分別為土耳其和韓國。從設施類型上看，主要以塑料大棚、中小拱棚為主，面積近291.73萬hm2，占比為63.42%，在中國、日本、韓國、西班牙以及地中海地區使用最為廣泛；塑料溫室面積約162.50萬hm2，占比為35.33%，其中日光溫室面積將近95.8萬hm2，主要分布于遼寧、山東、河北等中國北方地區；現代化玻璃溫室面積約5.77萬hm2，約占1.25%，主要集中在荷蘭及西北歐一些國家，結構大多為文洛型（Venlo）連棟溫室。從栽培作物上看，蔬菜占設施園藝總面積的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。從種植地域分布來看，中國、日本和地中海沿岸國家主要種植蔬菜、草莓和葡萄，歐美一些發達國家以高附加值的鮮切花和盆栽花卉生產為主。從栽培技術上看，荷蘭、日本、以色列和美國等發達國家，設施園藝技術水平最為先進。發達國家在設施園藝發展過程中非常重視生態環境保護和資源循環利用，杜絕一切引起環境污染的行為；加上溫室先進、配套設施及栽培技術體系完善，園藝作物生產幾乎不受自然條件影響，基本實現全年生產供應，生產出的園藝產品能獲得高產量、高品質、高利潤，暢銷國際市場。

表1 世界主要國家設施園藝的類型及面積（截至2017年底） hm2

1.1 亞洲

亞洲是世界設施園藝產業發展最快，且面積最大的區域。據不完全統計，2017年亞洲設施園藝總面積約390萬hm2，占世界設施園藝總面積的84.78%。21世紀以來，亞洲各國根據自身氣候特點以及栽培技術水平，發展形成相應的設施園藝模式，其明顯的特征是設施結構類型多樣化，但不同國家設施園藝發展程度差異較大，其中以中國、日本和韓國為代表。中國不僅設施園藝體量最大，而且在日光溫室研發、設計及配套栽培技術方面取得長足進步；日本和韓國設施園藝較為發達，尤其在設施專用品種選育、設施環境控制、營養液配方研制和植物工廠等方面都處于亞洲領先地位。

1.1.1 日本 據日本農林水產省的最新統計，截至2017年8月，日本設施園藝面積達到5.38萬hm2，設施類型主要以塑料大棚和中小拱棚為主，面積約為5.22萬hm2，占設施總面積的96.9%；現代化玻璃溫室面積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）。設施主要用于蔬菜、果樹和花卉生產，占比分別為69.1%、15.7%和15.2%，其中蔬菜設施生產以番茄、黃瓜和西瓜等瓜果菜類為主，果樹以草莓、葡萄和無花果等為主。日本設施園藝高度發達，設施栽培面積、產量、技術水平均位于世界前列。在栽培模式方面，廣泛使用無土栽培技術，包括巖棉、草炭、椰糠等固體基質栽培方式和深液流、營養液膜等水培栽培方式。日本協和株式會社采用深液流無土栽培模式，通過對水、肥、光、氣等環境因子精確控制，實現了1株甜瓜可產90個，1株黃瓜生產3 300條，1株番茄生產22 000個果實。在溫室環境控制方面，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，采用通風降溫、保溫和加溫等設備對設施內溫濕度進行自動化調控，并配備移動式育苗床、自動傳輸、無人運輸車、灌水施肥、采摘系統等實現設施生產的智能化管理，為作物生長發育創造最佳的環境條件，實現園藝作物優質高產，周年供應。在設施新材料及配套技術研發方面，日本Mebiol株式會社研發出一種特殊納米凝水膜（Imec），該膜可使生物小分子，如無機離子、氧氣、二氧化碳等，隨水單向穿過滲透膜，用于無土栽培時能有效提高作物水分利用效率和養分水平，可生產出高品質的蔬菜產品。日本是全球發展植物工廠最好的國家之一，尤其在人工光與太陽光并用型植物工廠方面走在世界前列。截至2017年，商業化生產的人工光與太陽光并用型植物工廠已達250個，主要種植番茄、辣椒以及葉菜類蔬菜，植物工廠生產基本實現了產前（種子處理、播種）、產中（嫁接育苗、栽培管理、環境控制、病蟲害防治、采摘等）和產后（精選、分級、清洗、包裝、預冷等）全程自動化。

1.1.2 韓國 屬溫帶氣候，四季分明，秋季日光充足，年均氣溫10 ℃。自20世紀90年代起大力發展設施園藝，面積從1990年的2.40萬hm2增至2017年的6.38萬hm2，增長了1.6倍。設施類型以不加溫的改良節能型塑料薄膜溫室為主，面積約4.16萬hm2，占設施總面積的65.2%；塑料大棚及中小拱棚面積約1.20萬hm2；現代化玻璃溫室面積較小，僅405 hm2。設施主要栽培番茄、黃瓜、辣椒、甜椒、大白菜等蔬菜作物，占溫室栽培總面積的92%；溫室花卉和果樹栽培面積較小，僅占8%左右，生產的園藝產品大多出口到東南亞和歐盟等地區。韓國溫室結構經過不斷的創新和改進，形成具有自己特色的設施結構，溫室一般寬9 m，增設了氣窗和窗簾等設施，有利于機械作業，既有左右拉開的拉門式，也有卷開式，減少成本。通過安裝循環風扇保持室內溫度、濕度的均衡，冬季還可以安裝2～3層薄膜，提高室內保溫效果。由于土地貧乏、資源短缺、人口密集等自然條件及社會條件限制，在發展設施園藝過程中廣泛使用穴盤育苗、嫁接機器人、高效節能和營養液廢液循環利用等技術（Lee et al.，2015；Min et al.，2016）。近年來，溫室無土栽培穩步發展，從2000年的700 hm2快速增長到目前的1 000 hm2左右，占設施園藝總面積的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。設施作物育苗、種植、田間管理、收獲、產品處理與加工等過程基本實現機械化，且大多機械具有精小、耐用的特點，如韓國生產的管理機，一臺主機配帶40多種農機具，可用于溫室、塑料大棚等作業，也可用于農田作業，方便自如。此外，韓國政府極為重視植物工廠技術與裝備的創新研究，借助高度發達的電子信息技術，大力發展利用LED（發光二極管）照明技術的人工光型植物工廠，并不斷探究適合作物生長的光環境及調控技術。

1.2 地中海沿岸

地中海沿岸地區夏季炎熱、干燥，冬季溫暖濕潤，四季陽光充足，晝夜溫差大，較為適合發展設施園藝，是歐洲蔬菜和水果等園藝產品的主要供應國，素有“歐洲廚房”之美譽。除以色列、西班牙、意大利、土耳其等國外，其他國家設施園藝面積相對較小。

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，而北部和南部地區蒸發量卻分別高達1 400 mm和2 800 mm。建國60多年來，以色列通過大力發展高效、集約的現代設施園藝，農產品產出增長了數十倍，而農業用水量變化不大，創造了“沙漠農業王國”的奇跡。截至2017年，以色列設施園藝面積達2.37萬hm2，其中溫室面積約0.87萬hm2，主要用于生產鮮切花；塑料大棚面積約1.5萬hm2，用于種植番茄、黃瓜和甜椒等蔬菜作物。以色列設施園藝產業技術水平居世界前列，尤其在節水灌溉、新品種選育和栽培技術管理等方面表現突出。針對水資源貧乏，以色列極為重視高效節水灌溉技術及設備的研發與推廣應用，生產過程中普遍采用噴灌、滴灌設備，通過自動監測土壤和作物水分需求，智能化調控水分的供給，實現水資源高效利用和精確控制（Tal，2017）。在設施園藝新品種選育與研發方面，十分重視科技體系創新，利用先進的生物技術，培育出多種品質優良、抗病抗蟲、適應性強的設施園藝新品種，如溫室番茄品種色澤艷麗，商品性好；無籽西瓜可以根據客戶需求實現個體大小和顏色定向育種，每年僅蔬菜種子出口銷售額就達數億美元。在溫室設施及技術集成應用方面，經過多次升級換代，目前溫室結構非常牢固，抗風性強，保障了溫室的安全性，室內配有天幕、簾幕、天窗、遮陽網以及自動反射系統等設施，可有效調節設施內的環境因子。在覆蓋材料研發利用方面，以色列溫室薄膜生產商將農藝種植與塑料工藝充分結合，先后開發出多種溫室用薄膜產品，廣泛應用于設施園藝生產當中，如利用光轉換膜對透過的太陽光進行光譜轉換，以滿足作物對不同光質的需求；利用能屏蔽紫外線的塑料覆膜，減少溫室內害蟲的活動。以色列50%以上的溫室采用無土栽培，生產過程中利用各種傳感器對作物實時監控，通過大數據處理分析實現對溫度、光照、水肥的調節，不僅使作物產量成倍增加，而且還提高了產品質量，普通番茄產量高達 500 t·hm-2，櫻桃番茄產量也達 120 t·hm-2，玫瑰花最高產量達350萬枝·hm-2。病蟲害綠色生物防控技術在溫室蔬菜生產過程中廣泛采用，如利用天敵蜘蛛和寄生蜂殺死螨蟲、蚜蟲和飛蛾等害蟲。此外，以色列溫室作物生產過程現代化程度高，如種子處理、基質攪拌、播種育苗、移栽、水肥灌溉、采摘分級、加工貯藏等環節基本實現了機械化。

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90年代中期開始，西班牙設施園藝發展迅速，目前其設施園藝面積在5.32萬hm2左右。西班牙設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，溫室生產的蔬菜和水果大多出口至歐洲，素有“歐洲果蔬之都”美稱。西班牙設施園藝產業集群化特征明顯，經過幾十年的發展，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群，集中了西班牙50%以上的設施面積，年產園藝產品300萬t左右，大部分出口到法國、德國和英國等歐洲國家，是西班牙最大的設施蔬菜生產基地和出口基地（Vanthoor et al.，2012）。圍繞溫室集群，聚集了一大批溫室建造、種苗供應、覆蓋材料、肥料、農藥等相關產業，帶動了就業和經濟繁榮，并增強了西班牙設施園藝的技術創新和市場應變能力。西班牙在發展設施園藝生產過程中，非常注重溫室技術創新和實用栽培技術的應用。在消化吸收其他國家溫室設計經驗的基礎上，創造性地設計出適合本國國情的哥特式溫室結構。西班牙土壤大多貧瘠，氣候干旱、少雨，因而在設施園藝生產中廣泛使用有機肥，并結合水肥一體化技術來改良土壤和提高水分利用效率。部分溫室采用砂礫、珍珠巖、椰糠等固體基質進行簡易無土栽培，主要生產草莓、番茄、黃瓜等作物；同時，利用溫室、大棚進行有機蔬菜種植的面積也在不斷增長。在病蟲害防治方面，80%以上的溫室作物生產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期，土壤灌水覆膜后悶棚15天左右，可有效控制土傳病蟲害。

1.3 歐洲

設施園藝發展主要位于北緯50～60° 的西北歐國家，其中以英國、荷蘭、法國和德國等國家為代表，是世界現代溫室的主要發源地。目前，歐洲設施園藝總面積約為5.51萬hm2，占世界設施園藝總面積的1.25%，溫室作物生產以蔬菜和花卉為主。雖然這些國家在世界設施園藝面積中所占比例不高，但是溫室設計建造、栽培管理水平以及生產過程自動化程度非常高，多年來設施園藝面積一直處于穩定狀態。同時，還研發了多種設施栽培新模式，并從品種選育、栽培方式、環境控制及設備等方面推出標準化成套模式，成為引領世界現代溫室發展的風向標。

1.3.1 荷蘭 國土面積僅為415萬hm2，耕地面積占國土面積的29.8%，是典型的資源不占優勢的“小國”，農業生產空間有限。荷蘭通過大力發展以玻璃溫室為特色的設施園藝，極大地緩解了資源環境對農業生產的不利約束；同時，溫室園藝產業已成為荷蘭國民經濟重要的支柱產業。據統計，荷蘭玻璃溫室面積約1.08萬hm2，占世界玻璃溫室總面積的20%左右，近20年來一直保持穩定，設施結構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、榕樹、秋海棠等為主。2017年，荷蘭農產品出口額達917億歐元，占世界園藝產品貿易總額的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易總額中的占比分別高達50%和80%，成為全球僅次于美國的農產品出口大國。荷蘭是世界設施園藝最發達的國家之一，其規模化、專業化、集約化程度非常高，韋斯特蘭地區是荷蘭溫室園藝生產和發展規模最為集中的地區，溫室大多由家庭農場經營，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個品種，因而設施園藝生產技術得到不斷創新，產品質量和品質不斷提升。溫室作物生產過程中大量使用各種機械化設備和智能化控制系統，覆蓋了從設施建造到栽培管理中的播種、栽培、收獲、采后等方方面面，如移動式育苗床、自動傳輸、無人運輸車、軌道式360° 噴藥機、盆栽上盆系統、栽種機器人、盆栽軌道式分選包裝系統、切花采后處理系統、園藝計算機系統、冷鏈系統等被廣泛應用。溫室專用品種選育處于世界領先水平，荷蘭種苗公司在收集全球優質種質資源的基礎上，通過先進的分子育種手段，每年都有數十種溫室專用園藝品種面向市場，如黃瓜、番茄、郁金香、百合等作物品種，是荷蘭設施園藝成為世界領先的關鍵因素。溫室作物生產普遍使用無土栽培技術，采用計算機控制系統可使設施內的光照、溫度、濕度、氣體、水肥各個環境因子完美結合，結合封閉循環式無土栽培系統，為作物高產、穩產提供保證。

1.3.2 英國 屬海洋性溫帶氣候，全年氣候溫和，冬季溫暖，夏季涼爽，季節性溫差變化很小，較為適合發展農業。截至2017年，英國設施園藝總面積為2 852 hm2，其中設施蔬菜面積達1 606 hm2，占總面積的56.31%，在英國農業生產中占有重要地位。據英國農業部的數據顯示，近10年來設施蔬菜產量呈逐年上升的趨勢，從2006年的27萬t增加到2016年的30.4萬t，產值達3.53億英鎊。溫室果樹種植面積為217 hm2，占果樹種植總面積的0.73%；設施鮮切花、盆栽花卉面積為1 029 hm2，占觀賞苗木種植總面積的6.02%。英國設施類型以玻璃溫室為主，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觀光型溫室，面積相當于35個足球場，主要用于園藝植物的保護與展示。在政府的鼓勵倡導下，將許多工業技術集成應用于設施園藝中，蔬菜和果樹（草莓）設施生產基本實現從播種、除草、施肥、噴藥、收獲到包裝等環節高度機械化。英國溫室自動化控制程度非常高，大多數溫室都裝有環境自動控制設備，有些溫室還裝有自動控制的加濕設備和增施二氧化碳（CO2）的設備，通過采用計算機控制系統及物聯網技術，可實現對溫室內的溫度、光照、濕度、通風、CO2施肥、營養液管理（pH和EC調節）等進行綜合控制管理和遠距離監測。目前，CO2施肥技術在溫室園藝作物生產中得到普遍應用，為保證CO2氣體在溫室內分布均勻，溫室內通常安裝內循環風機，攪動空氣使溫室中的CO2均勻分布。世界能源危機發生之后，英國非常重視溫室節能技術和新能源的研究和應用，將溫室加熱方式由原來的燃煤、燃氣逐步轉變為利用清潔的地源熱能進行加溫，部分溫室采用光伏板、風力發電機和充電電池供給電源。

1.4 美洲

從20世紀90年代開始，美洲設施園藝面積呈先迅速擴大、然后逐漸下降的趨勢，從1991年的不足0.29萬hm2到2010年的逾5萬hm2，再到2014年的4.5萬hm2，不同國家之間設施園藝發展水平差異較大。北美的加拿大和美國均有一定規模的現代化溫室用于蔬菜生產，而南美的巴西、智利大多采用簡易設施用于內銷蔬菜和外銷花卉生產。

1.4.1 美國 園藝在美國發展的歷史較長，但設施園藝產業規模不大。據不完全統計，目前美國設施園藝面積約為2.2萬hm2，其中7 000 hm2的溫室用于生產附加值高的花卉，設施蔬菜生產面積約1.5萬hm2。設施園藝發展結合本國國情，從實用主義出發，走出一條與荷蘭、以色列和日本等設施園藝強國不同的發展道路。園藝設施類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州，溫室高度5.5～6.0 m，脊高7 m，通風口全部在屋頂，夏季高溫時通常在屋頂或側面噴白灰降溫。從事設施園藝生產的企業經營規模普遍較大，大多數農場面積在30 hm2以上，如Eurofresh農場設施園藝面積達到111 hm2，通過規模優勢取得農產品綜合競爭的優勢，從而獲得較好的經濟效益。設施園藝生產過程機械化程度非常高，無論農場規模大小，從種子處理、基質處理、育苗播種、定植、灌溉施肥、環境調控、采摘、病蟲害防控、商品化處理等整個生產過程均普遍實現自動化控制，極大地提高了設施園藝生產效率。美國在園藝作物無土栽培技術方面居世界一流，主要應用在沙漠、干旱等非耕地地區，其無土栽培知識及技術普及程度非常高，栽培作物以番茄、黃瓜和生菜等蔬菜為主，少量栽培樹莓、玫瑰等作物。無土栽培系統通常采用基質培，結合滴灌系統，加上溫室良好的環境控制能力，蔬菜產量較高，番茄年產量可達75 kg·m-2，黃瓜年產量達100 kg·m-2。近年來，美國憑借領先的航天探索技術和先進的國際空間站，積極開展太空農業方面的研究，美國國家航空航天局（NASA）通過運用無土栽培和LED技術，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年首次實現航天員在太空食用種出來的生菜。

1.4.2 加拿大 根據自然環境和氣候特點，在西部氣候溫暖的地區重點發展大型玻璃溫室，五大湖周邊地區以發展雙層充氣塑料薄膜溫室為主。據加拿大統計局數據顯示，加拿大溫室總數達到3 220棟，設施園藝總面積約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%。設施種植以番茄、黃瓜、甜椒和生菜等蔬菜為主，面積超過1 400 hm2，比2014年上升了3%，并在過去5年中一直呈上升趨勢，總產量達到60萬t。少部分溫室用于果樹栽培，約占設施總面積的7%。加拿大設施園藝主要分布在安大略省、哥倫比亞省和魁北克省，3省設施園藝面積占全國設施園藝總面積的90%以上，其中僅安大略省就占65%。設施結構和栽培生產技術體系日趨完善，經過多年的實踐，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，降低生產成本。溫室作物大多采用無土栽培，以椰糠和巖棉為主的固體基質為介質，營養液通過施肥機進行自動灌溉，多余營養液實現回收和循環利用，降低了水肥的浪費和環境污染。加拿大溫室環境和栽培管理基本上實現了自動化控制和機械化操作，極大地提高了勞動生產率，溫室管理、生產和效益已居世界先進水平，如采用無土栽培技術可使溫室黃瓜、番茄和甜椒產量分別達100、70、35 kg·m-2。加拿大政府非常重視設施農產品質量安全，在設施生產中盡量避免使用農藥和植物生長調節劑，主要通過調控設施內溫、光、濕等環境因子，并與生態防控相結合達到綜合防治病蟲害的目的，如利用生物天敵麗蚜小蜂防治害蟲。此外，溫室瓜果類蔬菜生產普遍采用熊蜂授粉，不僅有效促進番茄和甜椒坐果，提高產品品質，而且省去了開花期需要大量的人工進行授粉作業。

1.5 大洋洲

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

1.5.1 澳大利亞 國土面積廣闊，人口較少，自然資源極為豐富。農業是澳大利亞國民經濟的四大主導產業之一，而設施園藝在其現代農業中占據一定的地位，主要集中在新南威爾士州和維多利亞州等東南地區。目前，設施園藝總面積2 283 hm2，主要用于蔬菜設施栽培，面積約1 600 hm2；其次是盆栽花卉和鮮切花，面積約591 hm2；設施果樹面積較少，僅為92 hm2。設施類型大多為不加溫的塑料溫室，少量為現代化程度較高的玻璃溫室。澳大利亞現代化溫室作物生產技術水平較高，這與園藝作物廣泛采用無土栽培密切相關，設施蔬菜栽培基質多采用椰糠，種植的蔬菜作物有番茄、黃瓜和葉菜等；60%以上的花卉生產也都采用椰糠基質栽培，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，導致水資源相對比較缺乏，所有設施園藝生產基地均普遍采用節水省能的滴灌和微噴灌技術；同時，澳大利亞科研人員不斷探索在沙漠中利用海水進行溫室蔬菜灌溉生產，通過將海水引到溫室外的太陽能凹鏡管道里進行脫鹽，產生的淡水用于番茄灌溉，由于海水具有清潔和殺菌作用，因此在生產過程中無需對營養液進行消毒處理。澳洲從事設施園藝生產的勞動力較少，因而重視省力化和機械化設備的研發和推廣使用，整地、施肥、播種、噴藥、收獲等過程基本實現機械化，生產效率高，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，設施蔬菜和果樹發展迅速，果蔬農產品大多出口到荷蘭、澳大利亞、中國等諸多國家。設施蔬菜生產大多采用無土栽培形式，一般選用鋸木屑、礫石、巖棉和椰糠等基質作為黃瓜和番茄的栽培介質（Lewthwaite et al.，2011）。果樹設施栽培技術水平居世界前列，尤其以獼猴桃“傘”形棚架栽培形式產量較高，每667 m2產量可達3 000 kg以上。設施花卉種植面積較小，但專業化程度非常高，每個農場一般只種植1～2個花卉品種，利用玻璃溫室或塑料大棚進行“反季節”生產玫瑰、康乃馨等花卉用于出口，經濟效益較好。新西蘭人口較少，農業生產用工成本高，在發展設施園藝生產過程中廣泛使用機械化，不僅設施作物單產水平比較高，而且勞動生產效率也非常高，從播種到田間管理，再到采后處理，機械化處理涵蓋了生產中的各個環節。新西蘭注重設施花卉新品種培育與開發；同時，也十分重視新品種的引進，每年都有溫室大花蕙蘭、彩色馬蹄蓮等新品種推出，深受全球市場歡迎。近年來，由于能源危機再現，加上減少溫室氣體排放需要，一些新能源在設施作物生產中得到應用，如充分利用豐富的地熱資源來供暖或發電，用于溫室園藝作物生產加溫（de Silva & Forbes，2016）。

1.6 非洲

目前，非洲設施園藝處于快速發展階段，但溫室建造設計和栽培管理技術水平整體較低，主要表現為設施類型結構單一、檔次較低，對溫度、光照、水分等環境因子的控制能力較弱。據不完全統計，截至2017年設施園藝面積約為20萬hm2，占世界設施園藝總面積的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%以上的地區位于熱帶，終年高溫，一年可分為雨季和旱季，加上國民經濟發展水平普遍較低，因而在發展設施園藝過程中不需要考慮保溫，只需要實現降溫和防蟲栽培，設施類型以簡易的塑料大棚和防蟲網室為主，少數國家采用具有一定溫控能力的溫室進行出口鮮切花和盆栽花卉生產。

非洲國家因其獨特的地理位置和氣候條件，在具體發展設施園藝過程中，結合自身優勢和國民消費習慣，逐漸形成具有一定區域特色的設施園藝產業及模式，部分國家除了種植供給國內消費外，還用于出口創匯，經濟效益較好。肯尼亞、埃塞俄比亞等東非國家生產的鮮切花和玫瑰銷往世界各地。南非是非洲大陸經濟最為發達的國家，設施園藝發展水平相對較高，也是為數不多擁有現代化溫室的非洲國家之一，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，利用溫暖的氣候條件，發展簡易設施進行番茄、辣椒、洋蔥等蔬菜生產，產品銷往歐洲各國。近年來，世界糧農組織和一些發達國家加大對西非設施農業的援助和投入，幫助西非各國發展設施園藝，尼日利亞、塞內加爾、科特迪瓦等國的蔬菜和水果產量持續增長，番茄、菜豆、甜瓜、芒果等產品遠銷歐洲和海灣國家。

2 國外設施園藝發展的特點與經驗

2.1 單體溫室大型化，溫室結構輕簡化

由于大型溫室具有投資省、土地利用率高、室內環境控制相對穩定、節能、便于機械化作業和產業化生產等優點，發達國家在建造園藝作物生產溫室時，普遍趨于大型化、規模化。如美國加利福尼亞州在沙漠地區建成的單體溫室面積均在1 hm2以上，主要用于番茄無土栽培生產，產量可達75 kg·m-2。荷蘭單體溫室面積大多在4～5 hm2，最大能達數十公頃，生產溫室典型布局方式是平行三段式，溫室北側一般作為辦公管理及設備用房區，中間為操作車間區，南側為作物生產區。溫室每個區域之間都通過自動感應門隔斷，從辦公區進入生產溫室，需要對體表進行嚴格的消毒。溫室結構大多采用Venlo型，園藝作物栽培模式為立體吊線栽培，為了提高園藝作物長季節高產優質栽培效果，溫室結構高度由原來的4～5 m增加到目前的6.5～7.5 m。

在溫室結構創新方面，發達國家非常注重溫室結構輕簡化。以荷蘭為代表的歐盟，在滿足溫室荷載的基礎上，普遍采用輕質高強度的新型材料，可減少溫室支撐結構和構件材料的遮光面積。如溫室天溝由傳統的單層鐵制材質改變為中空鋁合金，保溫效果更好，且其平面尺寸小，有效增加溫室內采光。目前，中空鋁合金天溝技術已廣泛應用于不同覆蓋材料（PC板、玻璃、塑料薄膜等）的Venlo型溫室和哥特式溫室；亦廣泛應用于全開啟溫室和大跨度連棟溫室等各種結構類型的溫室。

2.2 設施園藝產品生產由注重產量向功能、營養型轉變

由于消費者對農產品需求的多樣化，育種和生產目標相應地也需由市場導向，因而品種的定向培育也呈現出多樣化或功能化。發達國家為迎合消費者的需求，不斷選育出適合設施栽培的功能型園藝新品種，并開發出一些具有保健療效和其他特殊功能的產品。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；英國專家選育出一種可以長成網球大小的超級草莓，其大小為普通草莓的6倍，食用口感跟吃蘋果一樣；荷蘭種苗公司開發出一些富含鈣質、維生素且熱量低的“減肥蔬菜”，高氨基酸含量的“營養蔬菜”，具有觀賞價值的“花卉蔬菜”等新品種。

近年來，許多國家在保證設施園藝農產品產量的同時，逐漸開始注重產品質量，甚至不惜成本地提高農產品的外觀品質和營養品質，以獲得較高附加值（Rouphael et al.，2018）。發達國家在提高農產品品質時，普遍將現代農業技術應用于作物生產中，如日本利用無土栽培技術種植桃太郎番茄，通過限根栽培和多次少量供應水肥的方式，可生產出“高糖度番茄”，其口感酸甜可口，可溶性固形物含量達到8%～10%，價格是普通番茄的數倍，最高每個達850日元（約50元人民幣），經濟效益顯著。此外，采用水培技術在溫室內進行番茄種植，不僅作物生長時間要比傳統種植的縮短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歲女性消費者的歡迎。富士公司通過選用專用品種和調控光譜等方式，可在植物工廠內生產出低鉀含量的生菜和番茄，為腎功能患者提供食材。

2.3 低碳節能、環境友好型技術貫穿設施園藝生產過程

隨著能源危機的不斷加劇，加之人們環保意識的不斷增強，發達國家在設施園藝低碳、節能技術方面開展了一系列的探究與實踐，走出一條資源節約型和環境友好型并重的可持續設施園藝發展道路。在清潔能源利用開發方面，以荷蘭、德國為代表的歐洲國家廣泛采用地源熱泵技術，夏季通過把地層低溫冷水源抽到地上，用于溫室降溫，經過熱交換的熱量回流到地下，冬季再把高溫熱水源抽上來，只需要稍微加溫就可以用于溫室增溫，可節約1/3～2/3 的能耗（Bayer et al.，2012；Miglani et al.，2017）。此外，日本、歐美等國家將光伏發電與設施園藝結合起來，研發出光伏農業技術，在確保溫室作物采光的前提下充分利用太陽能進行光伏發電，產生的電能主要用于作物補光，同時解決夏季降溫、冬季供暖的用電需求。在多余能量回收和綜合利用方面，歐美國家利用鍋爐群工作時排放的高溫煙氣進行收集轉換、儲存，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、美國等發達國家大力發展新型節能LED代替普通光源技術，已研制出適合不同作物生長的單色LED及其組合光源，光能利用率達75%～90%，節能效果極為顯著，已廣泛應用于溫室補光、育苗、組培、植物工廠以及太空農業等領域（Berkovich et al.，2017）。

環境友好型技術要求農業的發展與自然和諧一致。近年來，發達國家在探索溫室能源高效利用、生態環境保護等方面開展了大量的研究工作。自2000年開始，歐盟國家所有溫室無土栽培系統營養液必須采用閉路循環系統，通過對營養液的回收、消毒、補充等處理，實現環境廢液零排放。以色列通過運用水肥一體化、循環用水、微滴灌精準施肥等技術措施，可實現設施園藝作物節水30%～40%、省肥35%～40%，同時農產品單產顯著提升。在溫室病蟲害防治方面，采用生物、生態和物理防治相結合的綜合防治措施，盡量減少化學藥劑的使用。荷蘭Koppert公司通過釋放斑潛蠅天敵潛蠅姬小蜂、蚜蟲天敵食蚜癭蚊、粉虱天敵角蚜小蜂和麗蚜小蜂等，可有效控制溫室害蟲的發生，蔬菜商品化率達到80%～90%。為了提高溫室番茄、甜椒等蔬菜作物的品質，發達國家一般禁止使用化學生長激素用于作物授粉，而是普遍采用熊蜂授粉方式，可使作物產量提高15%～20%，品質更優。以色列和日本廣泛采用太陽能技術代替溴甲烷等化學藥劑進行土壤消毒，翻耕土壤后鋪一層塑料薄膜，經過夏季高溫處理，可殺死地表30 cm土層中90%～100%的細菌、真菌以及線形蠕蟲等，降低了化學農藥的使用量。這些技術措施均有效地緩解了設施園藝生產過程對環境的污染和破壞。

2.4 無土栽培成為現代溫室作物生產的主要形式

無土栽培改變了傳統設施栽培方式，是現代溫室和植物工廠農業生產的核心組成部分。自20世紀初，無土栽培技術在全世界設施園藝生產中得到快速發展。目前，全球有100多個國家和地區采用無土栽培技術進行溫室作物生產，由于溫室無土栽培環境可人為控制，所以其產品優質、安全、產量高。發達國家在溫室作物生產過程中廣泛采用無土栽培，并結合本國國情，選擇適合自己的生產模式。美國是進行無土栽培商業化生產應用最早的國家，其無土栽培系統較多，如番茄、黃瓜等蔬菜主要采用基質袋式，花卉和果樹選擇基質容器，配備相應的滴灌設備進行無土栽培。近年來，美國重點研究太空作物無土栽培生產，已成功種植出番茄、生菜等。以色列廣泛應用其豐富的砂、活火山巖石及蛭石作為基質，結合先進的水肥滴灌技術，進行出口花卉、蔬菜的無土栽培生產。日本無土栽培形式多樣，栽培介質主要以礫培和水培（深液流）為主，前者約占1/3，后者約占2/3，在營養液配方研究方面居世界前列。荷蘭是無土栽培技術最發達的國家，60%以上的溫室用于花卉無土栽培，剩下40%用于蔬菜作物生產，番茄產量達75～90 kg·m-2，黃瓜最高產量可達120 kg·m-2。無土栽培之所以能夠獲得較高的產量和品質，關鍵在于栽培介質。荷蘭、丹麥、法國、希臘、美國等國家廣泛采用巖棉進行作物無土栽培。但由于廢棄巖棉污染環境，且處理成本較高，近年來澳大利亞、加拿大、以色列、英國等國研制出替代巖棉的無土栽培生態型椰糠基質，形成與其相配套的設施蔬菜低碳栽培技術體系，并實現商品化、產業化生產，廣泛應用于溫室作物無土栽培。

2.5 引入物聯網和大數據技術，實現生產過程智能化管理

基于計算機技術、傳感技術和互聯網技術的快速發展，物聯網技術不斷成熟，逐漸應用于現代設施園藝作物生產中。國外設施園藝發達國家以物聯網技術為核心，集傳感器技術、計算機網絡和移動網絡技術，設計了一套溫室智能控制系統，實現了對溫室內溫度、光照、水分、營養和CO2濃度及設施裝備的自動化控制。美國、英國和法國等國家基于物聯網技術，整合機器與機器（M2M）和人機界面形成了低投入的傳感器/執行器網絡平臺，研發了對溫室內溫度、空氣濕度、土壤水分和營養狀況、光照、溫室氣體等參數進行自動采集，自動控制溫室的加熱降溫設施、灌溉系統和補光系統等溫室環境控制系統，使溫室內的環境因子滿足植物生長的需要，實現農業生產過程中的精確控制（Ampatzidis et al.，2017）。基于傳感器網絡監控系統和物聯網遠程控制技術，西班牙研發了溫室水培作物自動化生產系統。以色列通過傳感器測定溫室內的溫度、濕度和CO2濃度等環境因子，利用計算機水肥分析系統進行分析，研發了現代化水肥一體化滴灌和噴灌系統，實現了灌溉系統的智能化控制，該系統減少了灌溉過程中水分的滲漏和蒸發，減少水肥的使用（Ray，2017；Wolfert et al.，2017）。基于大數據技術和云技術的發展，設施園藝發達國家利用傳感器對溫室內的環境因子自動化采集和校驗，將數據傳輸至手機端APP，實現了遠程、實時觀看溫室數據，實現了手機對溫室的智能化調控。農業物聯網和大數據技術應用于現代溫室生產中，實現了設施園藝作物生產過程的自動化、智能化和可視化，降低了勞動成本、提高了資源利用率和農產品產量，有利于推進精準農業的發展，是未來農業的發展方向。

2.6 注重溫室新材料、新裝備及其配套技術的研發

隨著溫室結構和裝備材料的不斷更新，從簡易塑料大棚逐漸發展為現代化溫室和植物工廠。在溫室覆蓋材料方面，20世紀大多使用塑料薄膜和玻璃作為溫室覆蓋材料，現已研發了多元的聚碳酸酯、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部水滴的凝結，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10%。荷蘭瓦赫寧根大學研制出一種可應用于溫室加熱降溫的太陽能集熱器，集熱器可將儲存的多余太陽能轉換成電能，從而進行冬季供暖與夏季降溫，節省額外能源開支；意大利利用相變材料吸放熱的特點，將相變材料應用于溫室集熱器中，優化了集熱器系統；英國開發出一種雙層塑料薄膜中填充泡沫的新型覆蓋材料，模擬結果表明該材料保溫性能優良，且降低了能耗需求。此外，發達國家不僅注重溫室新材料的開發與應用，而且將先進的技術與設施園藝相結合，將自動化技術應用于園藝作物的播種、定植、施肥、灌溉、病蟲害防治、收獲以及農產品加工、貯藏、保鮮等全過程，實現了溫室環境的自動化、智能化控制，滿足了作物生長的需要，擺脫了外界不良環境對作物生產的影響，保證了作物周年生產和均衡上市，形成了溫室制造、產品生產、運輸銷售等為一體的設施園藝產業體系。荷蘭FlierSystems公司開發了種苗分級系統、TTA公司設計了盆栽花卉種苗移植機、Visser公司研制了物流化種苗輸送系統等，解決了基質裝盆、種苗移植、疏盆、分級、成品包裝、運輸對勞動力極大需求的問題。近年來，日本人工光源型植物工廠得到了快速發展，栽培技術和理念處于世界領先水平，研發了一套生菜播種、定植、移栽、施肥、灌溉、收獲、分級包裝為一體的自動化控制裝備。美國、以色列、韓國、英國等發達國家研發了苗盤覆土消毒、育苗移栽、蔬菜嫁接、施肥、病蟲害防治、采摘、分級包裝等機器人裝備，用于設施園藝生產。溫室園藝機器人的使用，不僅降低了勞動力成本，提高了勞動生產效率，改善了勞動環境，而且保證了設施生產的一致性和均一性。

2.7 植物工廠精準化、智能化程度不斷提升

植物工廠是由計算機對植物生長發育過程中的溫度、濕度、光照、CO2濃度以及營養液等環境要素進行精確自動控制，不受或很少受自然條件制約的全新生產方式（Kozai & Niu，2016）。植物工廠因綜合運用了無土栽培技術、生物技術、計算機技術和信息技術等手段，被認為是設施農業發展的最高級形式，具有土地利用率高、省時省力、機械化程度高和生產周期短等優點。近年來，植物工廠得到了快速發展，設施裝備和環境控制系統不斷完善，尤其是人工光源的植物工廠受到全球的廣泛關注。LED具有單色光可組合、能耗低、產熱少、壽命長及無污染等優點，逐漸應用于植物工廠中。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調控園藝植物生長發育和品質方面的深入研究，為植物工廠燈具的開發和環境調控提供了重要的理論依據。LED補光可提高草莓的光合速率，縮短開花時間，并增加花朵數量。不同的補光方式對作物的生長具有一定的影響。番茄第1穗花開花后，對下部葉片用LED光源進行夜間補光，不僅增加了產量，而且提高了可溶性糖和VC的含量；對水培生菜下部葉片向上補光減緩了下部葉片的衰老，提高了作物產量；此外，當紅藍光的照射時間均為14小時，紅光比藍光延遲4小時或7小時打開顯著增加了生菜的葉面積和產量（Jishi et al.，2016；Tewolde et al.，2016）。美國利用CFD模型研發了一套植物工廠空氣循環流動系統，極大地提高了不同高度、不同區域室內環境因子的均一性，有效降低了生菜頂部灼傷的概率（Zhang et al.，2016）。基于物聯網技術的應用和普及，國外發達國家的植物工廠實現了作物自動化生產和環境因素的智能化控制，從播種、育苗、定植、灌溉、施肥、病蟲害防治和采收全部實現了自動化控制。植物工廠內的溫度、空氣濕度、光照、CO2濃度和營養液等環境因子通過傳感器進行感知，數據傳輸至計算機控制系統，通過控制系統進行分析后發出指令，實現對植物工廠各個系統的智能化控制。

2.8 重視溫室專用品種的選育及其配套技術的研發

溫室專用品種選育是保證溫室作物優質高產的前提，發達國家非常重視溫室栽培專用品種的選育，各國根據不同地區實際情況，有針對性地選育適合的設施專用品種。以色列在溫室作物專用品種的研發方面具有強大的優勢，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的滴灌技術，通過遺傳改良和馴化，培育出適合溫室生產的花卉和高檔蔬菜品種。在品種選育過程中，除了傳統的雜交育種，花藥小孢子培養、組織培養、分子標記、QTL定位、轉基因、原生質體雜交等分子育種技術得到大量的應用，在蔬菜、花卉等園藝作物上創制出一大批優良的設施專用新品種。近年來，高通量測序技術和生物信息學分析已經成為生命科學領域的研究方法，成本不斷降低，逐漸應用到設施作物育種中。隨著番茄、黃瓜、茄子、辣椒、甜瓜等基因組測序完成，分子育種技術將成為改變園藝作物產量、營養品質和外觀品質的重要手段。研究發現LhMYB12-Lat基因控制亞洲百合萼片花青素點狀積累，其表達量越高花青素積累越多。番茄Self-pruning（SP）基因控制著營養生長向生殖生長的轉換，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技術作為最新的基因編輯技術，具有操作簡單、成本低廉和突變效率高等優點，已經成功應用于番茄和黃瓜等園藝作物的基因編輯，培育出優良的抗逆品種（Nekrasov et al.，2017；Ueta et al.，2017）。此外，設施園藝發達國家在培育優良設施作物專用品種的同時，也特別重視溫室新品種配套技術的開發與應用，如美國開發出利用稻殼、秸稈、椰子殼等可再生資源制成的花卉栽培缽，既實現了農業廢物的循環再利用，又提高了作物品質（Lee et al.，2015）。

3 國外設施園藝發展趨勢分析

3.1 設施環境調控自動化與設施園藝作業機械化程度不斷提升

隨著社會經濟水平的發展，勞動力成本越來越高，今后西方發達國家將會更加注重設施園藝栽培管理自動化裝備的研發與應用，溫室建造、育苗、定植、水肥管理、植保、產品采收、包裝和運輸等過程基本實現機械化控制，溫室內溫度、光照、濕度和CO2等環境因子實現實時監控管理，并與大數據相耦合，實現自動化調控。目前，發達國家設施園藝中機器人的投入程度越來越高。機器人移苗機可自動剔除壞苗，識別優質種苗，并準確移栽到預定位置；機器人可根據光反射和折射原理，準確檢測植物需水量，控制水肥灌溉等。

3.2 單體溫室日趨大型化，室內管理趨于數字化、智能化

大型溫室具有室內環境變化相對穩定、土地利用率高、便于機械化作業以及規模化生產等突出優點，歐美發達國家溫室建造普遍向大型化方向發展。溫室栽培管理的核心技術之一就是能夠對栽培環境進行智能化管理控制，創造出適于作物生長的最佳環境條件。日本、荷蘭、法國等發達國家利用人工智能專家系統，通過總結、收集植物生長信息構建數學模型，研發出適合不同作物生長的溫室專家控制系統技術，能夠以光照、溫度、濕度和CO2濃度作為調控因子，當某一環境因子發生改變時，其余因子自動做出修正或調整，進一步精細化調控設施內環境，創造作物最佳生長環境，實現溫室的智能化管理與生產（Reddy，2016；Villalobls et al.，2016）。

3.3 設施園藝的生態社會功能更加突出，環境友好型和資源高效利用技術成為設施園藝栽培管理技術發展的主要方向

隨著社會不斷進步以及全球經濟的快速發展，人們對生活水平及食品質量安全的需求也在不斷提高，更大程度地追求綠色、無污染的健康食品。同時，設施園藝在都市農業、園藝理療、休閑觀光、田園綜合體等方面將會得到快速發展。

發達國家將園藝產品種類、產品類型、先進的農藝、適當的管理措施、有吸引力的包裝和低農藥殘留量集成一整套技術體系，建立高效的害蟲綜合防治（IPM）系統，以提高產品質量（P é rez-Hedo et al.，2017）。此外，荷蘭、以色列等發達國家日益注重環境資源保護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，設計系列管道把溫室天溝的雨水收集、傳遞到專門的蓄水池中。通過無土栽培中營養液的回收、消毒、過濾處理后再利用技術的實現，可使肥料用量減少34%、節水21%，提高水肥資源利用率，減少環境破壞以及資源浪費（da Silva et al.，2017）。LED作為園藝設施補光光源，替代傳統的鈉燈，不僅可以降低能耗，提高光能效率，降低碳排放以及降低運行成本，同時由于其發射光譜可調控，可利用特定的LED光系統促進植物生長，控制植株形態，改善芳香植株氣味和色素等（Davis & Burns，2016）。基于能源緊張、CO2排放限制等原因，以及綜合考慮能源利用效率、儲熱系統、操作方式、管網布置等問題，未來利用地熱、生物質能、太陽能和發電廠余熱等清潔能源替代礦物燃料生熱是園藝設施熱源供應研究的新方向。

3.4 設施園藝栽培品種不斷升級優化、品種配置更加合理，市場服務體系日趨完善

愈發重視設施專用品種的選育，為設施園藝生產提供專用的耐低溫、高溫、弱光、高濕，具有多種抗性、優質高產的種苗；同時，注重品種的更新，改善設施栽培的種類和品種結構。種苗公司作為品種選育的主體，在種質資源、育苗設備方面具有強大的優勢，能夠依據市場需求開發設施栽培所需專用品種，并對設施園藝產前、產中、產后提供技術支持和市場信息化服務。

3.5 無土栽培將廣泛應用于設施園藝各個領域

無土栽培產品具有品質優、商品性好、安全、綠色等優點。當前大多數國家已普遍把無土栽培技術應用于現代化溫室園藝作物生產，供應高檔消費或農產品出口，取得了良好的經濟效益和社會效益。隨著未來人口數量的不斷增長、可耕地面積的逐漸減少以及人類活動區域的不斷拓展，無土栽培技術將普遍應用于觀光農業、陽臺園藝、植物工廠和太空農業等領域，而以基質培的無土栽培形式將在非耕地地區、解決連作障礙以及保護生態環境等方面具有廣闊的應用前景。