設施農業：是指具有相應設施，能在局部范圍改善環境因素，為動植物生長發育提供良好的環境條件，從而進行高效生產的現代農業。  

設施農業是農業工程學科最具典型的分支學科領域，屬于高投入高產出，資金、技術、勞動力密集型的產業，是當今世界最具活力的高新技術產業之一。  

設施農業包括兩大類：  

1.設施栽培——主要是園藝植物的設施栽培，主要設施有塑料棚、溫室等。  

2.設施養殖——主要是畜禽、水產品和特種動物的設施養殖，主要設施有集約化飼養畜禽舍及配套設施設備等。    

第一節   國內外設施農業進展

一、設施農業的現狀  

1.生產規模：全世界溫室面積超過60萬公頃,其中：大型現代化的玻璃溫室面積約5萬多公頃大部分建在西歐國家。

(1) 荷蘭  世界上溫室生產最發達的國家�，F有大型連棟玻璃溫室面積1.2萬公頃，約占世界玻璃溫室的1/4，居世界第一位。  

(2) 中國  設施栽培面積居世界第一位，達200多萬公頃，但人均占有設施栽培面積僅達到發達國家80年代水平。

2. 設施類型  

國外大多數國家以溫室為主我國以日光溫室和塑料大棚為主；世界上溫室應用最廣泛的國家有荷蘭、美國、以色列和法國等。

北京植物園展覽溫室：溫室分為熱帶雨林室、沙漠植物室、蘭花、鳳梨及食蟲植物室和四季花園等，展示熱帶、亞熱帶植物3100余種。展覽溫室建筑面積9800平方米，占地5.5公頃，是目前亞洲最大，世界單體溫室面積最大的展覽溫室。

3.品種結構：大多栽培園藝作物。  

主要種植品種為:蔬菜（以果菜類、葉菜類為主）、花卉、特種水果

（1）荷蘭：花卉占60%，蔬菜占40%；  

（2）日本：蔬菜占72%，花卉占15%，果樹占13%；

（3）以色列：花卉占40%，蔬菜和香料占60%；  

（4）中國：以生產蔬菜為主，部分現代溫室生產種苗和花卉。  

二、發展趨勢

1.設施大型化  

溫室面積呈擴大趨勢。20世紀80年代末以來，各國新建溫室多為大型現代溫室。 日本提出：發展單棟面積達5000m 2以上的大型溫室。  

2. 品種多樣化：

除園藝作物外，能產生高附加值的香料作物、工業用原料植物、藥用植物等也已成為溫室栽培的主要品種。  

3. 產品特色化    

以花卉生產為例  

荷蘭：在花卉種苗、球根花卉、鮮切花方面占有絕對優勢，其切花出口量占世界切花出口總 量的71%；  

美國：盆花、觀葉植物生產方面領先世界。  

以色列、西班牙、意大利等國：溫帶切花方面實現專業化、規�；�生產。

4. 布局區域化     

由于能源、土地和勞動力成本的不斷提高，溫室產業逐步向氣候條件優越、生產成本低的地區轉移。      

20世紀90年代前，世界花卉溫室生產主要集中在歐美、日本等經濟發達國家，而今逐步轉移到南美洲的哥倫比亞、厄瓜多爾，非洲的肯尼亞、津巴布韋以及東南亞等國家和地區。

三、我國設施農業主要研究課題

1.經濟實用性棚室結構。

2.環境調控技術與設備。  

3.多功能覆蓋材料（長壽、防霧滴、保溫、高透光、抗農藥）

4.抗病、優質、高產專用型品種的選育  

5.連作障礙克服對策研究（尤其土壤次生鹽漬化）

6.節能技術（新能源應用：太陽能、地熱等）

7.無土栽培技術

8.立體栽培技術  

9.病蟲害綜合防治技術（無公害）  

10.高新技術的應用（計算機技術、生物技術等）

第二節  新技術開發與應用

一、信息技術的開發應用  

(一)農業自動控制

1. 環境自動控制  

應用人工智能、神經網絡等高新技術,將專家系統引入管理環節，實現小氣候條件的計算機自動監測控制。環境控制技術是設施農業的核心技術。  

環境自動控制類型：  

（1）單因子控制（主要是溫度、其次是濕度）  

（2）多因素綜合控制：一般以光照為始變條件，溫度、濕度和CO2濃度為隨變條件，使四個主要因素隨時都處于最佳配合狀態。      

倫敦大學農學院研制的溫室計算機遙控技術，可以觀察、遙控50 km以外溫室內的溫度、濕度等環境狀況 。  

2. 生產作業和管理自動化      

生產作業：包括育苗、定植、收獲、包裝等。其中在自動化作業方面，國外已開發出 機器人移苗機、自動噴（滴）灌設備等。  

在我國，中國農業大學率先研究蔬菜自動嫁接機器人技術。嫁接速度600棵/h，成功率95%以上，可大大促進蔬菜生產規�；�、產業化。            

（二）因特網應用

1.情報查詢  

（1）購銷情報：了解國內外市場園藝產品的品種、規格、交易量、成交價格。

（2）技術情報：   

 園藝植物的種類、品種數據庫；研究課題概要；農業氣象信息（如氣象衛星云圖、臺風路線）

（3）資料情報：設施農業統計數據；病蟲害預測預報資料等。  

2. 遠距離診斷：

利用電視攝像機，拍攝植物的生長狀態，通過因特網傳送、診斷。日本M式水培研究所已開展此項服務。

3. 網上直銷      

通過因特網進行農業生產資料、園藝產品交易者，可以進行登記，將來可實現交易電子化。

二、生物技術的開發應用

(一) 脫毒快繁  

1.日本：香石竹、唐菖蒲、杜鵑花、菊花、草莓、葡萄、蘋果等20多種。

2.荷蘭：各種花卉種苗5000萬株/年。  

3.美國：建有10多個蘭花工業中心年產值6000萬美元。

4.我國：馬鈴薯、蘋果、香石竹、菊花等脫毒苗；香蕉、月季等快繁苗（其中香蕉苗年生產 能力500-600萬株）  

（二）轉基因作物  

我國已批準商品化生產轉基因蔬菜：耐貯藏番茄、抗病毒番茄、抗病毒甜椒。其中轉基因番茄可延緩成熟變軟，延長保藏期，其貨架期長達152天。美國自1994年批準生產以來，市場銷售額每年高達3—5億美元。為加強農業轉基因生物安全管理，國務院于2001年5月23日頒布了《農業轉基因生物安全管理條例》。   

農業部：于2002年1月5日發布了3個配套規章： 《農業轉基因生物安全評價管理辦法》【 2002年第8號令】 《農業轉基因生物進口安全管理辦法》【2002年第9號令】 《農業轉基因生物標識管理辦法》【2002年第10號令】 自2002年3月20日起施行。   

三、植物工廠：

設施農業的最高水平

（一）植物工廠（Plant  factory）  

植物工廠：指在全封閉、智能化控制條件下，實現按設計工藝流程全天候生產或周年均衡生產作物的設施。  

植物工廠內從播種到采收的全過程實行高度自動化、流水化作業。其面積一般為900—1500m2。  

目前主要生產：生菜、菠菜、萵苣、番茄等。

葉菜秧苗移栽后2周即可收獲，一年可收獲20茬以上，年總產量是露地的數十倍。

從生產功能上劃分：① 種苗植物工廠；②商品菜（果、花）植物工廠   

從光能的利用方式上劃分：①人工光利用型；②太陽光利用型；③太陽光和人工光并用型

● 1957年世界上第一家植物工廠誕生在丹麥。   

● 1964年，奧地利開始試驗一種塔式植物工廠（高30米、面積5000平方米）。    

該國魯斯納公司的塔式植物工廠已在北歐、俄羅斯、中東國家采用。  

● 1971年，丹麥建成綠葉菜工廠  

● 1974年，日本建成花卉蔬菜工廠。該廠由1棟2層的樓房（830平方米）和兩棟栽培溫室（每棟800平方米）構成，周年生產郁金香和番茄（5茬）。   

目前日本已有植物工廠近40個，其中生產用植物工廠有17個。美國、英國、荷蘭等國的蘑菇工廠，每個在1萬m2以上，年栽培6個周期以上，每個周期20d左右，蘑菇產量達到 27kg/ m2。奧地利的一家番茄工廠，工作人員僅30人，平均日產番茄 13.7噸，生產1公斤番茄耗電 9－10kw.h，成本只有露地的60％。  

此外，英國達雷卡得設施農業工程公司，發明了工廠化栽培果樹的方法。即將果樹枝條插在樹枝形的橡膠管上，吸收營養液開花結果。一年可收獲3-5次。目前已建立蘋果枝、梨枝、桃枝實驗線。  

（二）航天植物（Space plant）

航天植物生產亦已獲得成功。美國宇航中心已采取最先進的無土栽培技術，生產人類在太空生活所必需的食物。目前滿足1個人在太空生活所需的菜、薯等食物，只需6 m2即可。每m2面積可種植番茄100-120株。作物的生長期僅為50—60d。美國還計劃在2020年將“生物圈5號”（模擬地球環境的設施）發射到月球，將使人類在月球上種植植物成為可能。      

太 空 番 茄：單果重1～2公斤，一粒種子40元一般的雜交種子，種植兩三代就退化； 而太空種子種10代也不會退化。  總之，設施農業是一項跨學科的綜合技術系統工程，必須強化生物技術、信息技術、計算機 技術等高新技術的研究與應用。設施農業已成為當今世界農業新技術革命的重點，并將成為 21世紀最具活力的高新技術產業之一。  

第三節   設施栽培方式

一、促成栽培（Forcing  culture）  

在寒冷季節中，使園藝作物生長發育全過程都在保護設施內完成的一種栽培方式。促成栽培必須在生產設施比較完善（特別是有加溫設備）的設施內進行，如塑料棚、溫室等。

二、早熟栽培（Early  maturing  culture）  

促使蔬菜等提早成熟的栽培方式，又稱半促成栽培。即園藝作物生長的前期（早春）在保護設施內生長，后期在露地生長。早熟栽培必須采用抗寒性強、低溫條件下座果率高的品種，并根據園藝作物的生物特性及適宜苗齡，確定播種適期。

三、越夏栽培（Over  summer  culture）  

在炎熱多雨的夏季，采用遮蔭降溫、防雨等設施，使園藝作物正常生長發育的保護栽培方式。越夏栽培多用于秋菜的育苗以及8、9月份蔬菜供應淡季生產新鮮蔬菜。

四、延后栽培（Prolonged  culture）  

在秋季延長園藝作物收獲期的保護栽培方式。通常夏末秋初育苗，秋末降霜前進行覆蓋保溫，使產品在冬季供應市場。如秋延番茄、辣椒等。

五、軟化栽培（Blanching  culture）  

將某一生長階段的園藝作物栽植在黑暗（或弱光）和溫暖潮濕的環境中，生長出具有獨特風味產品的保護栽培方式。軟化栽培的產品葉綠素含量低、組織柔嫩、具有較高的商品價值。適宜軟化栽培的蔬菜主要有：蔥蒜類（韭菜、大蒜、蔥等）、豆類（豌豆、綠豆、大豆）、葉菜類（芹菜）等。  

六、無土栽培（Soilless culture）：

不用天然土壤而采用營養液或（和）基質栽培作物的方法。

無土栽培的優點是：  

1.栽培地點的選擇受土壤、地形的局限小，空閑荒地、鹽堿地以及城市樓頂、陽臺均可用來進行栽培；  

2. 防止土傳病害及土壤鹽類聚集造成的生理障礙；

3. 有利于保護栽培向機械化、自動化方向發展；

4. 省水、省肥；  

5. 產量高，產品清潔衛生、無污染。應用無土栽培時，需考慮其設備與技術條件。