现代科技与蔬菜生产设施农业

设施农业是指农业生产上用改变自然的办法，来获得植物最适宜生长条件的方法。它能使植物地上部和根系环境得到改变，可以增加作物产量，改善品质，延长生长季节，并能使作物在露地不能生长的季节生长。因此，设施农业也被称为控制环境农业，即人工控制环境因素来满足植物最佳生长条件从而取得最大经济效益。空气、根系温度、光照、水、相对湿度、二氧化碳和植物营养等因素，都可以实行人工控制。这种全天候设施最终使人类在月球基地或其他星球上种植作物成为可能。

设施农业已经使许多国家大幅度增加作物产量，到目前为主，设施农业还主要集中在发达国家，但近年研究的发展，已使不发达国家利用这些技术成为可能。塑料大棚、小拱棚覆盖和地膜覆盖首先广泛应用于南欧、日本和美国，现已经遍及其他地区，如中国、韩国和北非等地。

设施农业将对人类在公元 2025 年的食物需求起重要的作用，到那时估计

世界人口将达到 85 亿，比 1990 年的世界人口净增 30 多亿，而发展中国家就

达 50 亿。因此，在下个世纪要增加食物供应，就必须增加土地的产出量。受气候条件的限制，世界上许多国家都不能做到农业的全年生产，而常常只能在一个季节进行生产，设施农业就能解决这个问题。

世界上设施农业比较发达的国家有：加拿大、美国、英国、法国、荷兰、意大利、西班牙、匈牙利、以色列、日本和澳大利亚。

这些国家的地膜覆盖、塑料小棚等设施面积远不如中国大，但薄膜的质量和机械化程度较高。最主要的是温室面积发展较快，无土栽培技术较高。据不完全统计，现在世界上的塑料大棚与温室大约有 268110 公顷。它的

分布与结构大体上是这样的：西北欧国家由于常年天气寒冷，夏季短，且气温也不高，因此以建设玻璃温室为主，它的保温性能强，透光好，使用年限长，南欧及其他地区塑料大棚比重较大。从发展的趋势看，发达国家的塑料大棚，造价比玻璃温室低，且骨架轻，内部设施也较齐全，很可能在不久的将来，各种塑料温室有可能代替玻璃温室，因为它也可以采用计算机控制温室内的环境条件，如温度、光照、湿度、营养液、通风和二氧化碳等条件。

发达国家在设施农业上花了很大的力量进行研究，也取得了多方面的成就。

植物工厂是指一个密闭的建筑物，室内能控制温度、湿度、光照、植物营养、气体和二氧化碳浓度，清洁环境卫生，自动调节阳光和人力补充光照，可以最大限度满足植物生长的需要。目前世界上约有 30 个这种植物工厂，主

要分布在奥地利、美国、日本和澳大利亚。每个工厂生产面积大约有 300 平方米，主要种植高档蔬菜。但因成本高，推广面积不大。

建立在美国南部亚利桑那州的“生物圈 2 号”，是专门研究与世隔离的

特殊设施，总面积为 158 公顷。按地球上热带海洋、热带雨林、沙漠、沼泽、

灌木丛、草原及集约农业等 7 个区，用现代科学的方法生产作物。第一批进

去的人有 8 名，都是各种科学家，为期二年；第二批进去的人 6 名，为期一

年；第三批进去的人也是 6 名，为期一年。尽管存在不少问题，但“生物圈

2 号”的作物产量比地球上高 16 倍。我们居住的地球被称为“生物圈 1 号”。

“生物圈 3 号、4 号”将分别建立在南极和北极。生物圈 5 号将发射到月球，

以解决人类长期在宇宙空间的生存问题，时间估计在 2020 年。

美国宇航局委托一些大学和研究机构，研究用最小的面积生产供一个人在太空中的必要食物，以及人的排泄物等的充分循环再利用。现在已研究出6～14 平方米的面积，就能生产出供一个人需要的面粉、豆、薯、生菜、番茄、玉米等作物。

南极这块终年寒冷无固定居民的大陆，现在世界上有 40 多个国家在那里建立了科学考察站，南极居民就是各国的科学考察人员。

南极人生活上最缺乏的不是粮食和肉类，而是蔬菜和绿色植物。因为蔬菜罐头吃多了也不行，人们还是喜欢吃鲜菜。智利和美国都已在南极建立温室生产蔬菜。虽然室外冰天雪地，但室内一片青绿，郁郁葱葱，美国考察人员都要求到温室里值班，以调节精神。中国也准备在南极建温室。

植物的生长发育，制造有机物，百分之九十是靠吸收空气中的二氧化碳，与阳光共同作用合成各种有机物，只有百分之十从吸收氮、磷、钾等 13 种营养元素来共同参与光合作用。空气中的 CO2 浓度只有 330ppm，温室是密闭的，室内作物需要的 CO2 经常下降到 100ppm 以下，影响作物的同化作用，也降低了产量。因此，温室内增施 CO2 是非常必要的，一般能使作物产量提高 20％左右。我国解放军二炮研究出烧煤，用化学液体吸收有害气体，然后将 CO2 放进温室的方法。来提高温室的 CO2 浓度。发达国家的温室几乎全部用燃烧天然气等来产生 CO2，或用纯的液化 CO2，当压力降低时，马上气化成 CO2 气体，用养料管送到作物植株周围，对作物的增产效果良好。

过去温室内作物授粉是用振荡器或植物激素喷花，这些措施虽有效果，促进坐果，但都不理想，因为激素可以防止番茄落花，但也容易造成畸形果。密蜂授粉虽好，但容易伤人，工人也不愿使用。近年来发现澳大利亚黑蜂，又名熊蜂，个头比蜜蜂大，体壮，无毒刺，不伤人，易人工饲养，日出授粉，日落休息，每只蜂可授粉 20 平方米的面积，可使作物产量提高 20％左右，西欧、北美已普遍应用。

欧共体已规定到本世纪末，全部温室作物生产必须应用无土栽培，发达国家无土栽培的营养液配制已实现自动化和计算机控制营养液的酸碱度和电导度，以及能根据太阳辐射强度来调整植物所需要的元素。而我国无土栽培

的营养液配制，基本上还是人工调节。

现在蔬菜、花卉和苗木生产的数量激增，育苗中移苗需要很多人工，由于成本不断提高，促进了机器人移苗的产生。所谓机器人，实际上是一个机器手，前面有两个类似大头针的传感器，是具有视觉和触角的两种功能的综合体。将育苗盘上小苗孔的幼苗，移栽到大苗孔的苗盘上，平均 1.2 秒移一株，移栽几十万株苗的繁重劳动，对机器人来说是很容易的。并且它能辨别好苗与坏苗，具体操作时能把好苗有条不紊地移栽到预定的位置上，而把坏苗抛到一边，它的辨别能力相当强。

机器人还能指挥灌溉，新式的育苗盘底部是没有排水孔的，机器人能准确测出育苗盘的水分，根据植物需要进行适量灌溉。这样没有多余的水流出，即节约用水，减少病害发生，又能保持环境清洁，机器人是根据光反射和折射的原理来准确测定植物需水量的。

我国目前移苗还是用人工，并根据种植者的经验进行灌溉。

世界上设施农业最发达的国家首推荷兰，他们培育的多种作物，能在低温、弱光的外界环境下生长良好。北欧的冬季和春季，阴天多，晴天少，一个月难得有几个晴天，但他们培育的黄瓜仍结果累累，耐病，皮较光滑，适合于单果塑料包装。这种果实商品性好，放在室内常温条件下 10 天，仍然能保持品质新鲜。荷兰培育的番茄品种，在世界各地都表现良好，果型整齐，不易裂果，产量高。

西欧过去认为草炭育苗好，后来改为岩棉，现代认为椰子壳纤维苗最好。而我国海南的椰子纤维还没有利用，往往当燃料烧掉，真是生在宝中不知宝。