設施農業的地位與作用
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當今世界農業發展總的趨勢之一就是各種高新技術迅速應用于農業生產,于是設施農業得到迅速發展。在自然條件下,環境和物質能量的供應往往總是與生物體需要有較大的差距,從而造成減產。而長期過大的差距則形成災害。避免災害,提高水土資源的利用效率和轉化效率,抗逆增產,就需要對環境和物質能量的供應及其運移、轉換過程加以調控。具體講,設施農業就是利用人工建造的設施、并能在局部范圍內改善或創造環境氣象因素,為種植業、養殖業及其產品的貯藏保鮮等提供良好的環境條件,以期將農業生物的遺傳潛力變為現實的巨大生產力,獲得速生、高產、優質、高效的農畜產品的農業[1]。設施農業是依靠科技進步而形成的高新技術產業,是農業實現大規模商品化、現代化的集中體現,也是農業高產、優質、高效的有效措施,是世界各國提供多樣化新鮮農產品的重要手段,屬于高投入高產出,資金、技術、勞動力密集型的產業。
現代化設施可調節光、熱、水、氣、礦質營養等生物生長5大要素,能把外界環境的不良影響減少到最低限度,同時還可以對內部環境加以補充,如加溫、增加CO2濃度等,一反常規的生產方式,在一定程度上克服了傳統農業難以解決的限制因素,使得資源要素配置合理,加強了資源的集約高效利用,從而大幅度提高了農業系統的生產力,形成高效益生產,使單位面積的生產力成倍乃至數10倍的增長。目前比較流行和成規模的設施農業類型主要有以下4種模式:(1)簡易覆蓋型,以地膜覆蓋為典型代表,適合于寒冷、干旱的北方大田生產;(2)簡易設施型,主要是中小拱棚,以塑料薄膜低空(低于2m)覆蓋為主,多用于城郊的蔬菜保護地栽培;(3)一般設施型,主要是塑料大棚、日光溫室、加溫溫室、微滴灌系統,以及近海網箱養魚等;(4)復雜設施型,主要指工廠化育種育苗、工廠化生產及無土栽培等,即借助于大型現代化溫室的工廠化農業,一般包括加熱系統、降溫系統、通風系統、遮陽系統、滴灌系統和中心控制系統等[2]。高科技和現代化生產要素投入為其顯著特征,高效益的專業化、商品化生產為其主要目的。目前設施栽培的作物主要為蔬菜、花卉及瓜果類。
2設施農業生產力
設施農業打破了傳統農業的時季、地域之“自然限制”,創造了速生、優質、高產、均衡、高效的現代化農業,因而世界各國在大力發展設施農業。荷蘭、以色列等國把發展設施農業作為本國農業的主要特色。荷蘭溫室面積占全國耕地面積的1.26%,占世界玻璃溫室面積的1/4,切花出口量占世界出口量的71%,年營業額達160億荷蘭盾(相當78億美元,平均年產值78萬美元/hm2),約占全國農業總產值的20%,年出口額達39億美元,占全國出口額的50%。以色列的設施園藝水平也堪稱世界一流,這樣就大幅度地提高了農業生產力水平[3]。80年代以來,我國設施農業迅猛發展,取得了巨大進步。我國是世界上設施栽培面積最大的國家,至1997年,設施栽培面積達到120萬hm2,有塑料中、小拱棚56萬hm2,各類溫室35萬hm2。大中城市基本實現了蔬菜的全年供應,蔬菜的人均占有量超過世界平均水平[4]。特別是北緯40°以上的高寒地區利用具有中國特色的日光溫室技術,依靠簡易的設施,在冬春季節里不加溫也能生產出黃瓜、番茄等喜溫果菜。
我國沿海發達地區和內地的一些農業科研單位,近年來也開始發展設施農業。山東省設施農業近10年得到了迅速發展,逐步形成了以拱形大棚和日光溫室為主要栽培方式的冬春保護地蔬菜種植,成為山東蔬菜業的重點和特色。據不完全統計,1997年山東全省設施栽培的蔬菜面積達到40.0多萬hm2,蔬菜產量2900多萬t,產值291.7億元,占全省蔬菜總產值的58%,山東設施栽培蔬菜的面積約占全國設施栽培蔬菜總面積的40%。自1992年陜西延安開始建設高效日光溫室蔬菜大棚以來,設施農業面積不斷擴大。到1993年累計建大棚1446座,總產鮮菜614.55萬kg,總產值達1352萬元。1994～1995年,溫室大棚迅速擴大到13個縣區43個重點鄉鎮,新建大棚3508座,累計達4954座,總產鮮菜2234.25hm2萬kg,總產值達4468.5萬元。至1999年底,大棚蔬菜發展到11450座,蔬菜總面積發展到7000hm2,蔬菜總產量達23.6萬t,總產值2.3億元。2000年,大棚發展到15950座。安塞沿河灣鎮楊家溝村有農戶78戶,標準棚178座,人均純收入1840元/a,其中大棚收入占90%以上。
3設施農業在生態環境建設中的作用
隨著國家經濟發展戰略向中西部的轉移和西部大開發的啟動,對西部地區的生態環境建設提出了更高的要求。在以植被恢復重建與土地合理利用為重點的生態環境建設中,強化生態建設,創建一個和諧的“山川秀美”的生態環境與經濟發達的西部地區,對實施西部大開發,尤其是大西北的開發必將產生深遠的影響。未來15年,西部地區將經歷歷史上從來未有過的變革,將進行大規模的生態環境建設,如何按照可持續發展的戰略思想,為西部大開發創建更為和諧的生態環境和經濟發達的社會環境已經成為一項十分緊迫的任務。隨著我國西部生態環境建設的進行和產業結構調整步伐的加快,設施農業生產得到了迅速發展,栽培面積不斷擴大。有關資料顯示,近年來我國的設施蔬菜栽培面積每年以50%左右的速度增加,已經成為世界設施栽培面積最大的國家。設施蔬菜已成為我國農業中最有活力的新興產業之一,尤其是在我國實施的西部大開發及生態環境建設中,大面積的坡耕地被種植為林地和草地,而大量的農村勞動力集中到面積十分有限的川平地和低部位的梯田上。如何促進農村產業結構的調整和農民增收,是確保一個地區農村經濟發展和生態環境建設成果的重要問題。
據統計,在以植被建設為中心的生態環境建設重點地區——黃土高原地區的延安,從1999年開始大規模實施退耕還林種草生態環境建設工程以來,山坡地林草面積不斷擴大,坡耕地種植面積不斷減小。設施農業成為該區農業發展一個新的支柱產業。僅以一個鄉鎮為例,在2000年全鎮耕地面積中,糧食作物占農耕地面積的94.15%,而總產值僅占到71.51%;經濟作物面積占0.46%,產值占0.85%;蔬菜面積占2.54%,而總產值占到11.98%。蔬菜單位面積產值是經濟作物的2.56倍,是糧食作物的6.2倍。在10個川道村中,糧食作物面積占農耕地面積的90.25%,而總產值僅占到54.08%;經濟作物面積占1.06%,產值占1.71%;蔬菜面積占4.24%,而總產值占到20.77%。
蔬菜單位面積產值是經濟作物的3.03倍,是糧食作物的8.2倍。在2001年全鎮耕地面積中,糧食作物面積占農耕地面積的92.39%,而總產值僅占到68.00%;經濟作物面積占0.42%,產值占0.82%;蔬菜面積占4.36%,而總產值占到16.20%。蔬菜單位面積產值是經濟作物的2.75倍,是糧食作物的6.61倍。在10個川道村中,糧食作物面積占農耕地面積的92.21%,而總產值僅占到54.08%;經濟作物面積占1.08%,產值占1.71%;蔬菜面積占4.55%,而總產值占到20.77%。蔬菜單位面積產值是經濟作物的2.45倍,是糧食作物的6.35倍。目前,以溫室塑料大棚生產為主體的設施農業以其風險投資小,土地生產率高,經濟效益大,回報率好,且生產的產品與人民生活息息相關,有長遠而廣闊的市場潛力優勢,因而種植面積不斷增加,規模不斷擴大,正在成為該區農業發展的主導產業之一,是農村和農業經濟的一個新的增長點。農業的持續發展具體體現在農產品數量持續提高,農業資源的持續利用,生態環境的持續良性循環,農業經濟持續增長。這說明設施農業在黃土高原地區農業持續發展和生態環境的持續改善中有不可替代的地位和作用。設施農業的發展也將推動該區農業持續發展。設施蔬菜因其經濟效益相對較高,是適合我國國情的勞動密集型產業,在我國西部地區正在成為發展農村經濟、調整產業結構的新的增長點。中國農業現代化發展必須堅持走節約資源、集約化經營、保護生態環境、發展現代集約持續農業的道路,這是由中國國情所決定的。
4設施農業可持續發展中的主要問題
4.1盲目重復引進和建造現代化溫室
1979～1987年間,一些省、區、市從荷蘭、日本、美國、意大利、保加利亞、羅馬尼亞引進了20多處現代化溫室,面積21.2hm2。進入90年代后,特別是1995年以來,現代化溫室的引進急劇升溫。從收集到的154處176.53hm2引進現代化溫室的情況看,1979～1994年間引進的僅為29.23hm2,占16.6%;而1995～1998年間引進的就達147.30hm2,占83.4%,耗資巨大。從已經引進的現代化溫室的使用效果看,“大”、“高”、“差”的問題普遍存在。首先是投資大,是國產塑料溫室的30～50倍;其次是運營費用高,通常每年為50～60萬元/hm2;第三是效益差,由于運營費用高,而我國的社會消費總體水平低,即使不計算折舊成本,也大多處于虧損運營的艱難境地。我們應本著符合國情、省情、區情和民情的原則,向既先進又實用的方向發展,走符合自身經濟條件的現代化之路。以改造、提高大棚及溫室設施,改革栽培技術,提高產量、質量、效益為發展方向。設施農業是在傳統農業生產中產生,又在傳統經驗和現代技術的結合中發展起來的,所以,應從實際出發,本著由低級到高級、由簡單到復雜、由小型分散到大型規模化逐步發展的原則,對有經濟實力的地區可在原有設施的基礎上發展檔次較高的設施模式,甚至可以引進國外的先進技術和設備,但不能貪大求洋,脫離實際;對經濟實力不足或較為落后的地區,應在總結經驗基礎上穩步發展,對現有設施條件進行更新改造,提高設施生產效益。對新發展設施農業生產和較貧困的地區應因地制宜,把提高效益放在首位,使設施農業生產進入一個健康發展和良性循環階段。
4.2盲目擴大規模,效益有待提高
設施農業是運用現代農業科學技術,打破傳統的種植模式,從依附自然到改造和利用自然的現代農業,是農業發展史上的一次重大技術革命。設施農業是傳統農業向現代農業轉化的一個突破口,這一新興產業通過采用現代農業高新技術和現代化的生產手段,改善生產環境,提高復種指數,延長生產時間,提高土地利用率等優勢,獲得巨大的超額利潤,創造出更高的經濟效益。隨著設施蔬菜生產面積的發展,超時令蔬菜季節差價必然進一步縮小,單靠異常的季節差價維持低產量高效益已經沒有生命力。必須由季節差價效益型向高產優質效益型發展,才能使這一產業健康、持續、高效發展。從全國范圍來看,盡管有些種類蔬菜較短缺,但是蔬菜總量的自給率為101.2%,供大于求,蔬菜的價格進一步下跌亦是必然的。今后設施蔬菜的發展應堅持高起點,高標準,高科技,采用新技術提高設施蔬菜生產的科技含量,提高生產力水平,提高單產。樹立質量意識,發展綠色食品蔬菜,在蔬菜市場上爭得一席之地。若按傳統思路發展設施蔬菜,僅依靠擴大其種植規模,非但給農民帶不來經濟實惠,反而造成經濟損失。今后設施蔬菜的發展中在注意擴大規模的同時,更應重視效益的提高。引導設施農業向深層次發展,通過農工商、科工貿一體化的途徑,使設施農業向專業化、集約化、產業化的方向發展。
4.3連作障礙
設施蔬菜因其經濟效益相對較高,是適合我國國情的勞動密集型產業,在我國西部正在成為發展農村經濟、調整產業結構的新的增長點。但近年來由于設施蔬菜栽培種類單一,多年連作,肥水管理不合理等原因,出現土壤環境惡化、病蟲害嚴重、產量降低、品質惡劣等一系列不良現象,嚴重威脅設施蔬菜生產的可持續發展。狹義的連作是指在同一地塊里連續種植同一種作物(或同一科作物)。廣義的連作是指同一種作物或感染同一種病原菌或線蟲的作物連續種植。同一作物或近緣作物連作以后,即使在正常管理的情況下,也會產生產量降低、生長發育狀況變差、品質變劣的現象,這一現象就是連作障礙。引起作物連作障礙的原因是復雜的,它是作物—土壤兩個系統內部諸多因素綜合作用結果的外觀表現。不同作物產生連作障礙的原因是不同的,1983年日本的瀧島將產生連作障礙的原因歸納為5大類[6]:(1)土壤養分虧缺;(2)土壤反應異常;(3)土壤物理性狀惡化;(4)來自植物的有毒物質;(5)土壤微生物變化。同時強調,在這5大因子中,土壤微生物的變化是連作障礙的主要因子。松本滿夫認為[7],土壤養分、土壤反應和土壤物理性質的異常不可能是植物災害性減產的主要原因,其直接原因是土壤生物病原菌和植物寄生性線蟲所致。近年來國內外對根系分泌物的研究又成為揭示連作障礙機理的熱點。目前克服連作障礙的方法主要有:合理輪作,這是克服連作障礙的最佳措施,例如黃瓜→番茄→菜豆→菜花、芹菜→羊角蔥、葉菜類等,既能吸收土壤中的不同養分,又能通過換茬減輕土傳病害的發生,提高產量和產值;合理施肥,增施有機肥;采用膜下滴灌;土壤消毒[8]。
中國人多地少,資源與人口矛盾日益尖銳,氣候限制因素較多。因此,穩定持續地提高土地利用率和生產力是我國農業發展的核心問題。市場經濟體制和“兩高一優”農業給中國農業向縱深發展,既提供了有利的外部條件,注入了新的活力,同時也提出了新的更高要求。適應這種外部形勢的變化,積極推進勞動密集型的設施農業在中國的發展,尤其是在西部地區的發展,是保持西部地區生態環境建設成果及可持續性的重要方面,是中國農業向現代化轉變的重要內容。
