[科普中国]-系统认识设施园艺工程技术的全貌

中国设施园艺工程技术经过多年发展后已获得全面突破并渐成体系， 成为产业发展中最活跃的要素和实现农业现代化的重要技术手段。30 多年来，已经完成和正在进行的科研项目及成果数量近 700 项，一个庞大、独立、融合了多学科、多门类科学知识的技术体系正在发展中形成，无论从科研还是技术推广的角度看，系统认识设施园艺技术全貌，把握其存在和演化的特征和趋势，才能更好地指导设施园艺技术的战略、研发、选择和应用。为全面系统地了解设施园艺工程技术全貌，我们应首先正确认识现代化要求下设施园艺的新概念，其次找到设施园艺技术分类的方法，最后再采用这种方法层层揭示出设施园艺所包含的丰富技术内容。

一、现代设施园艺概念和定义

从现代设施园艺技术发展的内涵看，设施园艺不仅仅是创造人工环境进行生产的过程，而须以设施园艺整个产业链为基础、从设施农产品实现其使用价值的全过程出发，在广义上对概念进行重新定义，即“设施园艺” 是为农产品商品化各阶段提供最适宜环境和条件，以摆脱自然环境和传统生产条件的束缚，从而获得高产、优质、高效（经济、社会、环境）农产品的现代农业经营活动，具有目标商品化、途径全程化、环境可控化、效益全面化的特点。在认识技术全貌的过程中也要体现并贯穿这一现代概念。

二、如何给设施园艺技术分类

中国学者一直在尝试对设施园艺技术进行综合研究和归纳，但对设施园艺技术全貌的把握上还比较模糊， 对体系的揭示还不够完整、深入和科学，专门针对技术分类的研究还处于空白。科学实践证明，给对象以正确的分类，把握不同类对象的特殊矛盾和特殊运动规律，是科学研究取得成功的关键，完备的分类是建立完备学科体系的前提和技术进步的基础性工作，在宏观、微观上都具有理论和现实意义。

（一）技术分类的范畴

总体上，设施园艺工程技术主要由生物、环境和工程技术3 大部分组成。在传统农业长期存在的条件下， 设施园艺始终是一种先进生产力的代表，其涉及的要素不仅针对生产工具， 还要针对生产者、生产对象和生产环 境（自然与社会）。设施园艺工程技术是在设施种植生产中实际应用的技术，或者说是应用科学知识或技术发展的研究成果于农业生产，以达到摆脱自然环境和传统生产条件束缚的工程化手段和方法。在确定技术范畴时，要将一个在不同层次上具有完整功能（实现商品化）的设施园艺工程作为技术依附的主体和对象，以直接或间接地通过设施装备发挥效用作为表现形式，以经济、社会、环境效益全面化作为技术的时代特征，将符合上述要求的技术、工艺、材料、产品进行分类研究。

（二）技术分类的方法

由于每一项设施园艺工程技术都是以数门基础学科为理论基础、以多个应用技术和生产技术为条件，如湿帘降温系统涉及数学、物理学、材料科学、工程科学等多个基础学科和应用基础学科，因此按技术属性和技术形态来分类不仅会形成过多的技术交叉、也难以反映技术的目的，而应将设施园艺工程本身作为主体，将实现设施园艺的完整功能作为技术分类的基本依据。

1.横向技术链条。由于设施园艺的完整功能有赖于产业链的有效运转和产品使用价值的最终体现，因此将技术链作为产业链的基础和重要内在依据，使技术内容涵盖设施园艺产业链的全过程，以此为特征在不同层次上横向展开。设施园艺产业链主要包括“育种、生产、贸易”3 个主要环节。分类时在“育种”链条上以工程化、商品化的籽种技术为主，在“贸易”链条上以产地物流、产地加工和质量控制等与设施园艺生产紧密衔接的工程技术为主。

2.纵向分类层次。为清晰地揭示设施园艺工程技术系统的结构与功能，采用线分类法进行纵向层次划分，即将设施园艺工程技术按所选定的若干个属性或特征逐次地分成相应的类目，并排成一个有层次的、逐渐展开的分类体系。在层级数量上，采用大类、中类、小类、子类4 层次，分别反映设施园艺工程技术链条、技术环节、技术功能、具体技术手段等属性。

——大类（技术链条层次）：是反映技术链条特点的基础层次，主要是维持产业链有效运转的工程技术，包括与产业链直接对应的专项技术体系和为维持整个产业链正常运转所需的公共管理技术体系，具体包括籽种工程技术、设施生产技术、产地物流技术和综合管理技术4 个大类。内容较稳定，受其他技术变化影响小。

——中类（技术环节层次）：是各技术链条中体现其基本特征的技术集合，揭示技术服务的主体与主要行为特征，如种苗工程技术包括籽种、育苗2 个环节，产地物流技术包括内部输送、分级、洗净、包装、贮藏保鲜、追溯6 个环节等。该类内容会受到技术进步的影响，发生变化的可能性较大。

——小类（技术功能层次）：是实现各技术环节特定功能的层次，揭示了各环节下技术功能特点和实现功能的基本流程和构成，如种苗工程技术

（大类）中的籽种技术（中类）包括育种技术、种子检测、种子加工等。小类技术综合性强、受技术变化的影响很大。

——子类（技术手段层次）：是实现微观技术功能的具体技术手段，包括各种具体的技术措施或方法，进一步揭示出技术功能的实现过程，如种子加工技术（小类）包括清选、分级、干燥、消毒、包衣、包装等技术等。子类技术种类丰富、手段多样，受技术变化直接影响，动态性、成长性很强。

3.技术分类定位。要尽量使不同层次上的技术点都具有独立和鲜明的个性功能（特别是较基础分支），在横向形成并列关系，原则上以主要属性和最显著的功能为依据，而对那些可以发挥多种功能的技术，则按照其主要属性进行分类定位。如湿帘在温室或畜舍中兼具降温和加湿的功能，但生产实践和功能实现过程上须以通风为前提，因此将降温作为其主要属性进行分类；其他如遮阳保温幕、定比施肥器等也同样。

三、设施园艺工程技术的全貌

根据上述分类方法，以具有工程技术特点、特别是装备技术特征为主的技术详细介绍如下：

（一）种苗工程技术

主要包括籽种技术和育苗技术两个部分。

1.籽种技术：包括“育种技术”，如选择育种、杂交育种、生物育种（基因工程育种、细胞工程育种）、诱变育种技术等“；种子检验”，如纯度、净度、发芽率和水分等检测技术等“；种子加工技术”，如清选、分级、干燥、消毒、包衣、包装技术等。

2.育苗技术：包括“种子处理技术”（如消毒、变温处理、浸种等技术）、 “播种技术”（包括管式、平板式、针摆式、滚筒式等播种技术）、“嫁接技术”（如手动嫁接、半自动嫁接、自动嫁接等技术）、“移苗技术”（如手动移苗、自动化移苗等技术）。

（二）设施生产技术

主要包括设计技术、建造技术、环境调节技术、栽培技术、资源利用技术5 部分。

1.设计技术：包括“工艺设计”（如场区工艺设计、建筑单体工艺设计等技术）、“建筑设计”（如平面功能设计、材料与构造设计等技术）“、结构设计”（如荷载设计、构件强度和稳定性设计、基础设计等技术）、“给排水设计”（如给水、排水、废水处理设计等技术）、电气设计（如常规或可再生供电、配电、自动控制设计等技术）“、采暖设计”（如热水采暖设计、蒸汽采暖设计、空调、热电联产、热泵等技术）。

2.建造技术：包括“骨架材料与工艺”（如新型结构、新型材料、镀锌或烤漆等防腐技术、通用连接构件及天沟等标准件）、“围护材料与工艺”（如专用薄膜、直射或散射专用玻璃、硬质板、镶嵌材料、密封材料等）、“施工机具”（如专用升降车、各类专用施工工具等）。

3.环境调节技术：包括“增温技术”（如根基增温、苗床增温、土壤增 温、地面增温等）、“降温技术”（如热压 通风、风机-湿帘、喷雾、遮阳等技术）、“调光技术”（如补光、光周期控制、遮阳等技术）、“调湿技术”（如加湿技术、除湿技术）、“调气技术”（如自然通风、强制通风、二氧化碳增施、空气循环等）、“保温技术”（如内覆盖、外覆盖、密封、隔热等技术）、“供水技术”（如净化、消毒、储水、输水、喷灌/微灌/滴灌/渗灌/移动灌/潮汐灌等灌溉技术、保水等技术）。

4.栽培技术：包括“耕整地技术”（如耕整机、铧式犁、整地机、旋耕机、微耕机等）“、新型栽培技术（如无土栽 培、土壤栽培、营养液栽培等技术）、“施肥技术”（如肥料增施、肥料输送、定比施肥等技术）、“植物保护”（如物 理防治、化学防治、生物防治等技术）、“栽培设施”（如苗床、栽培槽/池、栽培架、空中吊篮、吊挂线等栽培）、“栽培管理技术”（如植株调节、自然授粉、人 工辅助授粉、生长调节（化学调节、物 理调节）、收获（采摘车、采摘机器人等 技术）。

5.资源利用技术：包括“可再生能源利用”（风能、太阳能、生物质能等能源利用技术）、“废弃物利用”（如无害化处理、废弃物综合利用技术）、空间利用（如非耕地利用、多层空间栽培等技术）。

（三）产地物流技术

主要包括内部输送、分级分选、洗净、包装、储藏保鲜、商品追溯6 个部分。

1.内部输送：包括“带式输送”（如固定式带、滚轴、单轨、移动、组合式等）、“苗床输送”（如平面、立体等）、 “室内运输”（如专用手推车、苗盘、成品运输循环等）、“机动运输”（如铲车、吊车、运输机器人等）。

2.分级分选：包括“分级技术”（如机械、介电选、机器视觉、核磁共振分级技术）、“分选技术”（如重力分选、静电分选技术等）。

3.洗净技术：包括“清洗技术”（如气泡式、水流式、喷淋式、滚筒式、毛刷式等）、“杀菌技术”（如超声波、次氯酸液、臭氧、负离子、紫外线、辐照等）。

4.包装技术：包括“包装材料”（如容器、标签、包装带等）“、包装机械”（如填充、计量、包裹、封口、扎带、喷码等）

5.储藏保鲜：包括“预冷技术”（如风冷、水冷、真空预冷等技术）、“储藏技术”（包括自然储藏、机械冷藏、气调储藏、减压贮藏等）、“保鲜技术”（如化学保鲜剂、气调、保鲜膜/袋、涂膜保鲜、微生物、生物酶、基因工程、辐射、电磁等生物和物理保鲜技术等）。

6.商品追溯：主要包括条码技术、射频识别、数据库技术、商品标牌等， 这部分技术具有较强的通用性，不仅针对设施园艺生产。

（四）综合管理技术

主要包括信息化管理、标准化、安全生产、现场检测、设施维护等5 部分技术。

1.信息化管理：包括“软件技术”（如环境调控软件、综合调控软件（含水肥等）、运营管理软件（财务、办公） 等）、“硬件技术”（如气象与环境传感器、作物传感器、远程传输设备、ID 识别设备等）、 通讯技术（如有线通讯、无线通讯等）。

2.管理标准化：包括“操作规程”（如作业流程、操作规程、安全规程等）、“产品标准”（如采收、包装、储存等）、“管理定额”（如劳动、生产、成本等定额等）。

3.安全生产：包括“工程防疫”（如出入消毒、风幕除尘、杂草抑制等）、“安全应急”（如报警、化雪、防雨、防风等技术）。

4.现场检测：包括“环境检测”，如温度、空气、土壤、光照、湿度等检测技术；“水体检测”，如pH 值、EC 值等检测技术；“气体检测”，如CO（2二氧化碳）、其他有害气体CO（一氧化碳）、SO（2二氧化硫）、O（3臭氧）等检测技术；“土壤检测”，如水分、肥力、酸碱度、有机质、重金属等检测技术“；农残快检”（生物测定、化学检测、生化检测、免疫分析等）。

5.设施维护：包括“覆盖清洗”（如玻璃屋面、塑料板材、棚膜清洗等）、“维修更换”（如玻璃更换、薄膜更换等）。

四、认清技术全貌的作用意义

作为一种手段而不是目的，认清技术全貌可以比较系统地揭示技术体系的内部构成、相互关系，并在此基础上科学开展技术选择、技术推广和技术应用工作，同时对整个设施农业技术发展过程中的关键环节，如技术仓库构建、技术发展评价、学科发展完善、技术战略实施等都具有很强的现实意义和指导意义，也对设施园艺技术进步、产业升级都具有较高的参考价值和理论价值。