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[摘 要]世界农业设施大体上经历了保护地栽培（阳畦、小棚、中棚）、塑料大棚、普通温室、现代温室、植物工厂由低水平到高科技含量的发展阶段，最初期的农业设施只是为了春提早和秋延后栽培，还远谈不到“工厂化”，现代的植物工厂能在完全密闭、智能化控制条件下实现按设计工艺流程进行全天候生产的工业化。
[關键词]工厂化；发展趋势；设计工艺
中图分类号：TP32.4 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）47-0354-01
1.主要国家温室类型与生产方式
目前大多国家以塑料温室为主，荷兰以玻璃温室为主。荷兰、日本、美国、以色列、法国是世界温室应用最广泛的国家，英国、丹麦等北欧国家气候寒冷，冬季不能生产，生产上温室应用并不太多，但研究水平很高。德国的温室主要用于育苗和特种用途植物的生产。
大多数国家的温室，骨架材料为钢材和铝合金屋顶。覆盖材料分外覆盖材料与内覆盖材料。外覆盖材料为各种塑料薄膜、玻璃、玻璃纤维加强聚酯板，美国近年开发出聚碳酸酯板作为覆盖材料；内覆盖材料有保温幕帘（冬季或夜间保温）、遮阳网或各种降温材料（夏降温降湿）。国外温室的覆盖材料都有高透光、保温性好、防尘、无滴、抗老化、使用期长等特点。近年来日本、美国开发的功能膜具有光谱选择、降温、杀菌、防虫等特性。目前温室用能源基本以燃油为主，少数用天然气。
2.主要国家温室种植品种概况
世界各国的温室主要用于园艺植物的生产，主要种植蔬菜、花卉，其次是特种水果，蔬菜品种中又以果菜类为主，少量以水培方式生产的温室和植物工厂种植叶类蔬菜。温室种植产量最高的每亩可产黄瓜4万公斤，相当于露地产量的8倍，以色列创造出每公顷温室每季收获300万支玫瑰的高产量。
（一）生产发展趋势
1.随着温室技术的发展，温室向大型化方向发展，面积呈扩大趋势，80年代末以来，各国建温室都是大型现代温室。荷兰提出温室最适宜的面积大小，按每3人单元计算面积为1公顷；日本提出发展单栋面积达5000平方以上的温室，其单栋面积约5000平方米左右的大型温室1977-1988年只有7座，从1988年开始的8年间新建38座，其中玻璃温室24座；美国1994年以来在南部新建多处大型温室，单栋面积为20公顷；其他国家温室也呈现面积扩大的趁势。
2.栽培产品多样化。除蔬菜、水果和花卉外，一些能产生高附加值的植物如香料、特种植物、工业用原料植物、药用植物、食用菌、观赏植物已成为温室栽培的主要品种。
（二）工厂化农业的主要支撑技术
1.无土栽培技术。目前美国、日本、欧共体基本全面普及营养液无土栽培技术。日本大面积推广水培和水气耕（无基质），其它国家普遍采用基质栽培（以基质固定根系，营养液循环使用）。
2.营养液调配技术。在美国，营养液供给系统由计算机统一控制，自动分析、修正配方指令，混合成最合理的营养液，供给植物根系吸收，其主要根据是依太阳辐射强度而改变。在以色列，营养液是通过滴灌系统与灌溉水一起供给植物根系，完全由计算机控制。
3.熊蜂授粉技术。目前，荷兰、日本、美国普遍应用熊蜂授粉技术。熊蜂比普通蜜蜂个头大，身体强壮，而且不伤人。因此温室工人也乐于使用这种蜂。一般采用这种方法能使作物产量提高20%左右。熊蜂由专业户饲养，可以租用，平均每头蜂授粉面积为20平米。
5.基质消毒技术。在美国，为降低成本、减少环境污染，正在将蒸汽消毒和化学消毒改为太阳能消毒。
二、国内工厂化农业的基本现状
（一）基本现状
我国现有大型温室面积约200公顷，其中我国自行设计建造的约有50多公顷，从荷兰、日本、美国、以色列等国引进的约140公顷（包括1995年引进的温室）。在已确切统计的73公顷引进温室中，大多数为大型连栋温室，是近十几年出现并得到迅速发展的一种温室形式。其中大型的连栋塑料温室约占2/3以上，其余为玻璃温室。建设在南方的大型温室以生产花卉为主，北方的则以栽培蔬菜为主，少部分温室用于栽培苗木。
（二）与国外的主要差距
1.技术路线。发达国家发展工厂化农业采取的是“高投入、高产出”的技术路线。我国采用的是低投入低能耗的技术体系，日光温室就是中国的独创，也是目前温室的主流形式。
2.管理体制和机制。工厂化农业发达的国家，建立有生产、加工、銷售有机结合和相互促进、完全与市场经济发展相适应的管理体制和机制。而我国目前还没有建立起来这种管理体制和机制。
3.装备水平。我国温室主要是结构简易、设备简陋的日光温室，根本谈不上温、光、水、气等环境的综合调节控制。现有的少量现代化的大型温室，虽然硬件装备水平并不低，但生产管理和运行水平远低于国外。
4.产量和劳动生产率。目前温室产品的产量与劳动生产率远低于国外，目前“工厂化高效农业”项目的果菜类（如番茄）单产攻关目标不过15000-20000公斤/公顷。我国温室生产的劳动生产率，以人均管理温室面积比较，只相当于日本的1/5、西欧的1/50、美国的1/300。
此外，我国还没有专用型、系列化的温室栽培品种。
（三）温室的运行状况
1.日光温室。目前国内生产上应用的温室主体是日光温室，以北方地区为多。由于造价低，能源消耗少或不消耗能源，操作简单，建设成本和运行成本相对较低，经济效益较好，农民比较欢迎。
从技术上讲，温室结构设计与设备配套以及技术体系相对趋于成熟。现阶段或者可能在相当长的一个时期，日光温室是我国生产上应用的主要设施类型，“工厂化农业”的初期水平。
但从资源利用角度看，日光温室生产，其资源利用率是不高的。因为一个温室占用两个温室的土地，土地利用率只有50%，而且大多数日光温室夏季基本不能生产，单位土地的年产出率较低。所以日光温室可能只在地广人稀、冬季日照充足的“三北”地区是适宜的，经济上也是合算的。
因此，从长远看，日光温室的技术潜力、产量潜力、应用范围都是很有限的，远达不到现代农业以技术替代资源的要求。
三、思考与建议
工厂化农业已远远超出了传统农业的概念，没有现代工业技术的支撑是无从发展的，从科技发展角度看，我们必须强化以下几方面的工作。
（一）高新技术的支撑。工厂化农业是一项跨学科、跨领域的综合技术系统工程，必须强化生物技术、电子技术、机电一体化技术、信息技术、计算机技术等高新技术用于工厂化农业的研究，必须有大批这方面的专家参与。
（二）现代工业技术的支撑。要强化支农工业技术应用于农业的研究与开发。温室用新能源、高性能多功能的新型覆盖材料、温室配套装备的基础材料研究开发要加大力度。
（三）基础研究。我国温室发展起步较晚，室内作物生长发育与环境因子关系等方面的基础研究薄弱，尤其是大型温室的研究更少。而国外这方面的研究已进入定量化和模型化阶段。
（四）温室结构优化设计研究。国内大型温室大部分为引进，温室环境工程方面的专业人才缺乏，温室结构优化设计研究十分薄弱，现有从事温室研究设计工作的科技人员多是农业机械工程领域的研究人员，研究手段也比较落后，还没有一个权威的机构能根据我国不同生态条件提出系列温室结构优化设计。
（五）关键技术与装备研究开发。环境控制技术、无土栽培技术、水肥调配技术在国外已发展了近40年，我国这方面的研究十分薄弱、关键装备、装置基本依赖进口，亟需加快研究开发。
（六）管理与控制软件开发。目前我国的大型温室基本没有自己的控制软件，必须尽早启动相关领域的研究。
（七）节能技术研究开发。能耗高是温室经营困难的重要因素，目前大型温室能源成本占运行成本的40%-60%（不含夏季降温耗能），开发温室节能技术十分紧迫。
（八）专用栽培品种的种质创造与品种选育。
[關键词]工厂化；发展趋势；设计工艺
中图分类号：TP32.4 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）47-0354-01
1.主要国家温室类型与生产方式
目前大多国家以塑料温室为主，荷兰以玻璃温室为主。荷兰、日本、美国、以色列、法国是世界温室应用最广泛的国家，英国、丹麦等北欧国家气候寒冷，冬季不能生产，生产上温室应用并不太多，但研究水平很高。德国的温室主要用于育苗和特种用途植物的生产。
大多数国家的温室，骨架材料为钢材和铝合金屋顶。覆盖材料分外覆盖材料与内覆盖材料。外覆盖材料为各种塑料薄膜、玻璃、玻璃纤维加强聚酯板，美国近年开发出聚碳酸酯板作为覆盖材料；内覆盖材料有保温幕帘（冬季或夜间保温）、遮阳网或各种降温材料（夏降温降湿）。国外温室的覆盖材料都有高透光、保温性好、防尘、无滴、抗老化、使用期长等特点。近年来日本、美国开发的功能膜具有光谱选择、降温、杀菌、防虫等特性。目前温室用能源基本以燃油为主，少数用天然气。
2.主要国家温室种植品种概况
世界各国的温室主要用于园艺植物的生产，主要种植蔬菜、花卉，其次是特种水果，蔬菜品种中又以果菜类为主，少量以水培方式生产的温室和植物工厂种植叶类蔬菜。温室种植产量最高的每亩可产黄瓜4万公斤，相当于露地产量的8倍，以色列创造出每公顷温室每季收获300万支玫瑰的高产量。
（一）生产发展趋势
1.随着温室技术的发展，温室向大型化方向发展，面积呈扩大趋势，80年代末以来，各国建温室都是大型现代温室。荷兰提出温室最适宜的面积大小，按每3人单元计算面积为1公顷；日本提出发展单栋面积达5000平方以上的温室，其单栋面积约5000平方米左右的大型温室1977-1988年只有7座，从1988年开始的8年间新建38座，其中玻璃温室24座；美国1994年以来在南部新建多处大型温室，单栋面积为20公顷；其他国家温室也呈现面积扩大的趁势。
2.栽培产品多样化。除蔬菜、水果和花卉外，一些能产生高附加值的植物如香料、特种植物、工业用原料植物、药用植物、食用菌、观赏植物已成为温室栽培的主要品种。
（二）工厂化农业的主要支撑技术
1.无土栽培技术。目前美国、日本、欧共体基本全面普及营养液无土栽培技术。日本大面积推广水培和水气耕（无基质），其它国家普遍采用基质栽培（以基质固定根系，营养液循环使用）。
2.营养液调配技术。在美国，营养液供给系统由计算机统一控制，自动分析、修正配方指令，混合成最合理的营养液，供给植物根系吸收，其主要根据是依太阳辐射强度而改变。在以色列，营养液是通过滴灌系统与灌溉水一起供给植物根系，完全由计算机控制。
3.熊蜂授粉技术。目前，荷兰、日本、美国普遍应用熊蜂授粉技术。熊蜂比普通蜜蜂个头大，身体强壮，而且不伤人。因此温室工人也乐于使用这种蜂。一般采用这种方法能使作物产量提高20%左右。熊蜂由专业户饲养，可以租用，平均每头蜂授粉面积为20平米。
5.基质消毒技术。在美国，为降低成本、减少环境污染，正在将蒸汽消毒和化学消毒改为太阳能消毒。
二、国内工厂化农业的基本现状
（一）基本现状
我国现有大型温室面积约200公顷，其中我国自行设计建造的约有50多公顷，从荷兰、日本、美国、以色列等国引进的约140公顷（包括1995年引进的温室）。在已确切统计的73公顷引进温室中，大多数为大型连栋温室，是近十几年出现并得到迅速发展的一种温室形式。其中大型的连栋塑料温室约占2/3以上，其余为玻璃温室。建设在南方的大型温室以生产花卉为主，北方的则以栽培蔬菜为主，少部分温室用于栽培苗木。
（二）与国外的主要差距
1.技术路线。发达国家发展工厂化农业采取的是“高投入、高产出”的技术路线。我国采用的是低投入低能耗的技术体系，日光温室就是中国的独创，也是目前温室的主流形式。
2.管理体制和机制。工厂化农业发达的国家，建立有生产、加工、銷售有机结合和相互促进、完全与市场经济发展相适应的管理体制和机制。而我国目前还没有建立起来这种管理体制和机制。
3.装备水平。我国温室主要是结构简易、设备简陋的日光温室，根本谈不上温、光、水、气等环境的综合调节控制。现有的少量现代化的大型温室，虽然硬件装备水平并不低，但生产管理和运行水平远低于国外。
4.产量和劳动生产率。目前温室产品的产量与劳动生产率远低于国外，目前“工厂化高效农业”项目的果菜类（如番茄）单产攻关目标不过15000-20000公斤/公顷。我国温室生产的劳动生产率，以人均管理温室面积比较，只相当于日本的1/5、西欧的1/50、美国的1/300。
此外，我国还没有专用型、系列化的温室栽培品种。
（三）温室的运行状况
1.日光温室。目前国内生产上应用的温室主体是日光温室，以北方地区为多。由于造价低，能源消耗少或不消耗能源，操作简单，建设成本和运行成本相对较低，经济效益较好，农民比较欢迎。
从技术上讲，温室结构设计与设备配套以及技术体系相对趋于成熟。现阶段或者可能在相当长的一个时期，日光温室是我国生产上应用的主要设施类型，“工厂化农业”的初期水平。
但从资源利用角度看，日光温室生产，其资源利用率是不高的。因为一个温室占用两个温室的土地，土地利用率只有50%，而且大多数日光温室夏季基本不能生产，单位土地的年产出率较低。所以日光温室可能只在地广人稀、冬季日照充足的“三北”地区是适宜的，经济上也是合算的。
因此，从长远看，日光温室的技术潜力、产量潜力、应用范围都是很有限的，远达不到现代农业以技术替代资源的要求。
三、思考与建议
工厂化农业已远远超出了传统农业的概念，没有现代工业技术的支撑是无从发展的，从科技发展角度看，我们必须强化以下几方面的工作。
（一）高新技术的支撑。工厂化农业是一项跨学科、跨领域的综合技术系统工程，必须强化生物技术、电子技术、机电一体化技术、信息技术、计算机技术等高新技术用于工厂化农业的研究，必须有大批这方面的专家参与。
（二）现代工业技术的支撑。要强化支农工业技术应用于农业的研究与开发。温室用新能源、高性能多功能的新型覆盖材料、温室配套装备的基础材料研究开发要加大力度。
（三）基础研究。我国温室发展起步较晚，室内作物生长发育与环境因子关系等方面的基础研究薄弱，尤其是大型温室的研究更少。而国外这方面的研究已进入定量化和模型化阶段。
（四）温室结构优化设计研究。国内大型温室大部分为引进，温室环境工程方面的专业人才缺乏，温室结构优化设计研究十分薄弱，现有从事温室研究设计工作的科技人员多是农业机械工程领域的研究人员，研究手段也比较落后，还没有一个权威的机构能根据我国不同生态条件提出系列温室结构优化设计。
（五）关键技术与装备研究开发。环境控制技术、无土栽培技术、水肥调配技术在国外已发展了近40年，我国这方面的研究十分薄弱、关键装备、装置基本依赖进口，亟需加快研究开发。
（六）管理与控制软件开发。目前我国的大型温室基本没有自己的控制软件，必须尽早启动相关领域的研究。
（七）节能技术研究开发。能耗高是温室经营困难的重要因素，目前大型温室能源成本占运行成本的40%-60%（不含夏季降温耗能），开发温室节能技术十分紧迫。
（八）专用栽培品种的种质创造与品种选育。