设施农业，是在环境相对可控条件下，采用工程技术手段，进行动植物高效生产的一种现代农业方式。虽然设施农业涵盖设施种植、设施养殖和设施食用菌等产业，但更多的情况下人们常常特指设施种植业。

摘要：本文以设施农业的发展背景分析为基础，介绍了目前国际上在温室智能化管理、节能与新能源利用、高效栽培、植物工厂和温室机器人等设施农业关键技术领域的发展趋势，对我国设施农业的研究现状和问题进行了系统阐述。针对目前我国设施农业存在的问题，提出了今后应重点在温室结构优化与新型材料开发、基于作物生长模型的温室数据采集与智能化控制、温室高效生产综合配套技术、温室节能与资源高效利用以及植物工厂等方面进行优先研究的发展战略和建议。

 

    关键词：设施农业 温室管理 植物工厂 资源高效利用

 

    The research situation and development strategy of controlled environmental agriculture in China

 

    Yang Qi-chang  Sun Zhong-fu  Wei Ling-ling Liu Wen-ke Bao Shun-shu Cheng Rui-feng

（Institute of Environment and Sustainable Development in Agriculture, Chinese Academy of Agricultural Sciences, Beijing 100081）

 

    Abstract: Based on the background analysis of controlled environmental agriculture（CEA）, current research situation and development trend on intelligence management of greenhouse, saving-energy technology, efficient cultivation, plant factory, greenhouse robot and other new technologies were illuminated deeply. Aiming at the existent problem of controlled environmental agriculture（CEA） in china, the priority research projects , including greenhouse structure optimization, new materials development, date acquisition and intelligent control based on the crop growth model, synthesis technique of efficient cultivation, saving-energy engineering, efficient using of resource and plant factory, were suggested. Moreover, the suggestions to develop controlled environmental agriculture（CEA） in China were also put forward.

 

    Key words: Controlled environmental agriculture（CEA）；Greenhouse management；Plant factory； Efficient cultivation

 

    1 背景和意义[1]

 

    设施农业，是在环境相对可控条件下，采用工程技术手段，进行动植物高效生产的一种现代农业方式。虽然设施农业涵盖设施种植、设施养殖和设施食用菌等产业，但更多的情况下人们常常特指设施种植业。在国际的称谓上，欧洲、日本等通常使用“设施农业（Protected Agriculture）”这一概念，美国等通常使用“可控环境农业（Controlled Environmental Agriculture）”一词，我国在“九五”期间曾经使用过“工厂化农业(Industrialized Agriculture)”的概念[1]。所有这些名称，约定俗成，只是文字表达上的差异，其实内容是基本一致的。由于设施农业是在环境相对可控条件下进行生产，因而可以完全或部分地摆脱自然条件的束缚，使生物种性与遗传潜力得以充分发挥，达到提高资源利用率、劳动生产率和社会经济效益的目的。20世纪60年代以来，随着现代工业向农业的渗透，设施农业在荷兰、日本和以色列等一些发达国家迅速发展，并形成了强大的支柱产业。目前，这些国家在设施农业优良品种的选育、新材料开发、环境控制、高效栽培及其配套系统等方面均形成了完整的技术体系[2]。我国是一个人均资源极度匮乏的国家，资源与人口的现实压力决定了我国农业的发展必须走资源节约型可持续发展之路。设施农业作为资源高效利用型产业，不但可以充分挖掘作物遗传潜力，大幅度地提高产量，而且还可实现在盐碱地、戈壁、沙漠、建筑物屋顶等非可耕地上进行生产，提高土地资源、水资源和光热资源的利用效率，实现高产、优质、高效和可持续发展。因此，大力发展设施农业对缓解我国人口资源压力、实现由农业大国向农业强国转变，是十分必要的。

 

    首先，设施农业的发展有利于我国资源的优化配置和高效利用，缓解由于人口增长、资源短缺与人们消费水平日益增长所产生的供需矛盾。

 

    我国是一个农业大国，人口多，耕地少，人均资源相对不足，农业发展正面临着耕地日益减少、人口不断增长和社会总需求不断增加的严峻挑战。目前我国的人均耕地约为0.08公顷，仅为世界平均水平的1/3，人均水资源也只有世界平均水平的1/4，而且人口还以每年1.7‰的速度递增，由于城市化等原因耕地每年以450万亩递减，荒漠化以每年2460平方公里扩展[3]。“民以食为天”，要在有限的人均资源条件下，满足人们日益增长的对农副产品的需求，必须走高效农业的发展之路。由于设施农业是在环境相对可控的条件下进行生产，在一定程度上克服了传统农业难以解决的限制因素，使资源各要素能得到优化配置和高效利用，单位土地面积的生产能力可得到成倍乃至数十倍的提高。有关资料显示，我国设施园艺产业以不到3%的种植业土地，获得了20%左右的种植业总产值[4]。因此，设施农业的发展将是今后解决我国人口增加、资源短缺、人们消费日益增长矛盾的有效途径。

 

    其次，设施农业的发展有利于我国现代农业整体水平的优化升级和综合效益的提高。

 

    改革开放以来，我国设施农业取得了长足的发展，仅设施栽培面积即从1981年的0.72万公项发展到2007年的300多万公项，居世界首位；但与发达国家相比，我国90%以上的设施仍为简易型结构，环境调控能力差、综合配套技术不完善、专用品种缺乏、劳动生产率和土地利用率较低的现象仍较为突出，单位面积产量仅为发达国家的1/2～1/4，劳动生产率按人均管理面积计算也仅相当于发达国家的1/5～1/10。我国虽拥有约3000公顷具有一定环控能力的大型连栋温室，但有400公顷左右为进口产品,国产温室的一些关键技术与设备，如覆盖材料、遮阳（防虫）网、环境控制、节水灌溉以及配套栽培系统等也都部分或全部依赖进口[5]。因此 ，要彻底改变我国设施农业的现状，必须加大设施农业整体装备水平与关键配套技术的研究与产业化开发力度，形成具有中国特色的设施结构型式和配套技术体系，提升设施农业的综合效益。

 

    第三，设施农业的发展有利于提升我国温室产业的自主创新能力，加快国产化进程，带动现代农业的发展。

 

    近年来，随着我国设施农业的快速发展，引进国外设施、品种和配套技术的进程也明显加快。据统计，我国1995以来引进国外的大型连栋温室数量在360公顷以上，约占全部引进总量的90%以上。实践证明，引进温室并不适合我国国情，如从荷兰引进的玻璃温室无法满足全年生产对设施的要求，除降温性能差外，冬季耗能大、运行费用高等问题也很突出，这是由于荷兰纬度高、光照弱、冬暖夏凉的气候特点所决定的，温室设计主要考虑采光好、封闭严和利于自然通风，对保温性能和机械通风降温考虑较少，这一特点仅适合于我国极少量地区，绝大部分地区均不适宜；以色列因光照好，气候温和，温室多用单层塑料膜覆盖，我国北方地区引进后冬季采暖能耗极大，运行费用较高，效益普遍较差。由于气候适用性差，许多地方引进的温室成为无法使用的“超级塑料大棚”[6]。因此，我国应在引进消化国外先进温室技术的基础上，着力加强自主创新能力的建设，针对不同气候区的特点，研究开发出能耗低、环境控制水平高、配套设施完善、适宜我国经济发展水平的国产化温室设施，同时结合育种及栽培管理技术的研究与开发，逐步使我国设施农业形成完善的配套技术体系，实现设施农业技术的全面国产化。

 

    综上所述，大力开展自主创新研究，提升我国设施农业装备和配套技术水平，不仅有利于提高我国有限资源的利用效率，缓解由于人口增长、资源短缺和消费日益增长的矛盾；而且对我国设施农业整体水平的提高、国产化进程的加快以及国民经济的持续高效发展都具有十分重要的意义[7]。

 

    2 国际发展趋势

 

    20世纪60年代以来，随着现代工程、新型材料和微电子技术向农业的渗透，设施农业在荷兰、以色列和日本等一些发达国家得到迅速发展。目前，这些国家在设施农业装备和配套技术方面均形成了完整的体系，其现代化温室能根据作物对环境的不同需要，由计算机对设施内的温、光、水、气、肥等因子进行自动监测和调控，并可实现温室作物全天候、周年性的高效生产，荷兰温室西红柿的产量达到了50～70kg/m2，黄瓜产量达80～100kg/m2，玫瑰产量达320～340枝/m2。同时，在设施农业高效生产的综合配套技术方面也得到了快速发展，无土栽培技术已被广泛使用，温室节能技术、环境监测与控制技术、CO2施肥技术、熊蜂授粉技术、病虫害综合防治技术、节水灌溉技术以及智能化管理与网络技术等方面也得到了快速发展[8-11]。主要技术发展趋势如下：

 

    （1）温室管理的数字化、智能化是目前国际设施农业研究与产业化开发的主要方向。

 

    在详尽研究作物生理与环境互作关系的基础上，形成作物从苗期到成熟阶段不同生育时期与环境关系的量化指标体系和控制模型，实现对设施内温度、湿度、光照、水分、营养、CO2浓度等综合环境因子的自动监测与调控，已经成为当前国际上设施农业研究的热点。目前，有两个主要研究方向值得关注：一是温室作物高效生产管理模型的研究。通过多年对温室作物生理信息与环境、营养之间定量规律的研究，建立作物数字化模型，为温室精准化管理提供理论依据 [12，13]。如荷兰通过多年的研究，开发出了Tomsim（番茄）、Hotsim（黄瓜）等模型，对包括整枝方式、栽培密度、基于天气和植株生育状况的环境管理指标、不同生育阶段的水肥管理指标、病虫害预防和控制技术等进行了量化；美国和荷兰专家共同推出的Tomgro番茄管理模型，也已得到广泛应用[14]。日本农业研究中心开发出的MetBroker系统和山武股份公司开发的拓扑案例模型法(Topological Case-Based Modeling: 简称TCBM)，形成的作物模型已成功用于温室番茄的管理；二是基于Web的温室数据采集与控制系统软硬件的开发。通过环境、生理、营养等生物物理传感器的开发，以及人工神经网络、遗传算法、模糊控制策略等智能控制技术、Internet在数据传输与控制方面的应用等，开发出基于Web的温室数据采集与控制系统。荷兰瓦赫宁根大学通过将作物管理模型与环境控制模型相结合，实现温室的智能化管理，大幅度降低了系统能耗和运行费用[6]。日本千叶大学利用遥感技术和图象检测装置测定植物群落的生长状况，从而实现温室的智能化管理与控制。以色列ELDAR－GAL公司研制出了能同时采集数十个植物生理和环境信息的监测仪，通过与专家系统结合实现对植物环境的精确调控。随着网络技术的普及，温室的智能化、网络化管理技术也得到了较快的发展。伦敦大学农学院研制的温室计算机遥控技术，可以观察、遥控50km以外温室内的温、光、气、水等环境因子状况。日本明星电气公司开发的农业气象信息网络系统可同时连续检测15种环境要素,并将测量数据实时连接到计算机或因特网上，进行远程监测和调控。美国加里福尼亚大学和康奈尔大学还研制出了温室生产SPA(Speak Plant Approach to Environment Control)智能化技术，即将进入实际应用阶段[14-15]。

 

    （2）温室节能与新能源应用研究受到普遍重视。

 

    基于化石能源日益枯竭、温室气体（CO2）限制排放等原因，欧美等发达国家目前在温室领域最重要的研究课题是节能。多年来，这些国家的温室产业对化石燃料（天然气和石油等）的依赖较大，在日本每生产一根黄瓜需耗燃油60ml，一个（Ｌ型200ｇ）番茄需耗油 85ml，荷兰每年1.1万公顷温室消耗的天然气约占全国总用气量的12%。近年来，随着《京都议定书》的执行，一些发达国家正在积极研究温室产业具体的CO2减排措施。如荷兰规定，到2010年，将以1980年（100%）为参照减少温室行业65%化石燃料的使用，到2020年，将基本不用化石燃料。因此，这些国家纷纷投入大量的科研经费用于节能和新能源技术的研究。其主要进展包括：

 

    第一，大幅度提高覆盖材料的透光率、增加太阳能的入射量。例如，荷兰瓦赫宁根大学开发了一种叫Zigzag的板材，利用反射光的二次利用，透光率可达89%，最高达到93%～95%[17]。一些国家还开发出了温室屋顶清洗机械装置，用于清洗屋顶的灰尘，增加温室的透光率；

 

    第二，在防止温室内部长波向外辐射方面，对温室覆盖材料的内侧进行镀膜处理，以阻止长波向外辐射，减少热损耗，可以实现节能25%以上；

 

    第三，在热能的多用途利用和余热回收方面，尽可能减少热损耗。如温室锅炉的烟筒普遍装有余热回收系统，热回收效率可达75%以上[18]；

 

    第四，浅层地能的利用。利用土壤作为蓄热源，夏季把低温冷源抽到地上，用于温室降温，把经过热交换的热量打到地下，贮存起来；冬季把贮存的高温热源抽上来，在热泵作用下，升温至45～50℃，这样只需要稍许加温就可以用于温室采暖，节能幅度达65%～70%；

 

    第五，节能光源LED的应用。植物并非利用太阳光的全部成分来进行光合作用，而是以波长610～720nm的红、橙光以及波长400～510nm的蓝、紫光为主要吸收峰值区域。以往的人工光源，如高压钠灯、金属卤素灯和荧光灯等，因含有红外和远红外等发热光谱成分，能耗大，运行成本高。近年来，随着发光二极管（Light-Emitting Diode, LED）技术的发展，研制出了针对植物需求的单色LED（如波峰为450nm的蓝光、波峰为660nm的红光等）及其组合光源，光能利用率可达80％～90％，节能效果极为显著，并已经实现了在温室补光、组培、育苗以及植物工厂等领域的应用[19]。

 

    （3）温室环境友好、资源高效利用技术得到广泛关注。  

 

    由于对资源高效利用和环境保护的关注，一些发达国家近年来投入大量的精力进行温室精确施肥、雨水收集、水资源和营养液的循环利用以及对土壤、大气的保护等相关技术的研究，尽量减少资源的浪费和对环境的破坏。在无土栽培营养液的闭路循环技术方面，欧盟规定2000年以后所有的温室无土栽培必须采用Closed System（闭路循环系统），通过对栽培系统末端营养液的回收、过滤和消毒，再经过对营养液成分的检测与补充，又重新回到温室循环使用。目前，荷兰Venlo型温室的闭路循环系统不仅能实现节水21%、节肥34%，而且还大幅度地减少了温室生产对周边环境的污染；在雨水收集利用方面，通过温室天沟与输水管路的连接，将雨水收集到温室附近的蓄水池中，再通过过滤、净化等措施，用于温室的灌溉。据荷兰统计，每公顷温室配备的贮水罐（池）容积约1500m3，可解决75%温室作物的灌溉用水；在病虫害防治方面，通过采用生物防治和物理防治手段相结合的方式进行综合防控，尽量减少化学药剂的使用，实现蔬菜自身的品质安全和对环境的零污染。

 

    （4）植物工厂高技术研究逐渐受到重视。

 

    植物工厂是通过设施内的高精度控制实现作物周年连续生产的高效农业系统，是一种由计算机对植物生育过程的温度、湿度、光照、CO2浓度以及营养液等环境要素进行全天候控制，不受或很少受自然条件制约的省力型生产方式。植物工厂可实现一年多茬次栽培，生菜、菠菜等叶菜类作物的栽培周期较露地可缩短1/4~1/2，产量可达150t/1000m2，为露地栽培的10~20倍。近年来，由于土地资源的限制以及人类开发太空的考虑，日本、美国、以色列、荷兰等国积极进行植物工厂高技术的研究与探索，美国NASA甚至研究在太空采用人工光植物生产技术实现宇航员食物的自给。日本政府基于本国农业劳动力老龄化、生产成本的急剧上升以及人们对安全食品需求的考虑，多年来积极开展节能、环保、安全型植物工厂的研究与开发，并通过政策与资金扶持，大大地推动了植物工厂高技术的发展[20]。

 

    （5）温室管理机器人研究已经进入中试阶段。

 

     20 世纪80 年代中期以来, 随着电子技术和计算机的发展, 特别是工业机器人、计算机图像处理技术和人工智能技术的日益成熟, 以日本、荷兰、英国和美国为代表的一些西方发达国家，在温室管理机器人的研究方面进行了大量的探索, 试验成功了多种具有人工智能的机器人, 如番茄采摘机器人、葡萄采摘机器人、黄瓜收获机器人、西瓜收获机器人、甘蓝采摘机器人、蘑菇采摘机器人以及喷药、嫁接、搬运机器人等，一批温室管理机器人已经进入中试阶段[21-24]。

 

    3 国内研究现状及存在的问题

 

    我国设施农业科研工作起步于20世纪80年代初的“六五”期间，经过30多年的发展，取得了数百项国家级和省部级科研成果，为进一步发展积累了丰富的成果和人才队伍。

 

    “六五”期间，由农业部开始立项设立“热浸镀锌钢管装配式塑料大棚研究设计”和“自然光照人工气候室研究”两个课题，分别对塑料大棚的骨架结构与定型化设计、自然光照人工气候室环境机理与调控技术进行了探索，并对半可控环境下蔬菜育苗技术改革进行了系统研究，初步探讨了工厂化育苗的可行性。“七五”期间，农业部设立了“设施农业栽培技术研究”研究项目，分别对“塑料大棚高产栽培技术”、“地热温室栽培技术”、“无土栽培设施及配套技术”三个专题进行了深入研究。“八五”期间，农业部继续设立“设施农业栽培技术研究”项目，分别就“日光温室结构性能优化及高产栽培技术”、“工厂化育苗设施及配套技术”和“高产优质低成本的蔬菜无土栽培技术”等三个方面进行了重点研究。

 

    “九五”期间，由前国家科委批准启动的“工厂化高效农业示范工程”项目，第一次正式提出了“工厂化农业”的概念。该项目分别在北京、上海、广东、辽宁、浙江等地实施，在不同类型区国产化温室的研制与开发、温室高产综合配套技术的研究与设备开发、新品种选育、种植工艺、采后处理加工及产品检测等方面取得了较大的进展。同时，通过规范化栽培技术的攻关研究，高效节能温室番茄、黄瓜单产取得了1.8万公斤以上的水平 [25，26]。

 

     “十五”期间，可控环境农业生产技术研究正式列入国家“863”计划，成为“现代农业技术”主题中的重要专题，相继开展了“可控环境下主要蔬菜作物优质高效和无公害全季节生产技术”、“可控环境农业数据采集与自动控制系统研究”、“可控环境下蔬菜生育障碍防治技术与配套产品”、“可控环境园艺作物动态生长模拟与优质高效生产技术”等方面的研究，并获得了一批具有我国知识产权的新技术和新产品。

“十一五”期间，国家设立了科技支撑计划“绿色环控设施农业关键技术研究和产业化示范”、“现代高效设施农业工程技术研究与示范”、“设施农业配套关键技术装备研究开发”、863“基于模型的日光温室结构优化与数字化设计”、973“设施农业的基础研究”等一系列项目，目前正在进行具体实施过程中。

 

    所有这些，为我国设施农业的进一步发展奠定了人才、技术、基地与物质储备。但是，随着我国设施农业的进一步发展，所面临的问题也极为突出，主要表现为：

 

    (1) 连作障碍已经成为影响我国设施农业土壤资源持续高效利用的重要瓶颈。

 

    随着设施作物栽培年限的增加，由于大量使用化肥以及重茬栽培，加上土壤管理措施不当，常引起土壤微生物种群的改变、土壤结构的破坏和次生盐渍化以及养分障碍的发生，造成土壤质量退化、病虫害频繁发生以及药剂的过量施用，严重影响了产地环境和园艺产品的质量[33]；

 

    (2) 设施资源利用率不高，严重影响我国设施农业的持续高效发展。

 

     与设施农业密切相关的资源要素包括土地、水和能源，这些都是我国的紧缺资源，长期以来设施农业生产多偏重于获得高产、高效，不惜投入大量的资源，肥料、能源和水资源浪费严重，我国设施农业单位面积水资源的利用率仅为以色列的1/5~1/6，而且肥料利用率更低，不仅造成资源浪费，还会引起面源污染，严重影响我国设施农业的持续高效发展[34]；

 

    (3) 设施作物与环境之间的交互作用机理研究薄弱，影响智能化管理与控制技术在设施农业上的应用效果。

 

    由于在环境因子对作物生理生化、生长发育的影响、作物生长模型等方面研究不够深入，缺乏有效的环境管理模型，环境控制技术智能化水平低，严重影响现代信息与控制技术在设施农业上的应用效果和管理水平；

 

    (4) 设施无土栽培技术研究薄弱，影响我国设施作物生产管理技术水平的提高。

 

    荷兰等发达国家通常采用无土栽培技术来克服温室土壤栽培的连作障碍。由于我国无土栽培起步较晚，相关的基础研究不够深入，无土栽培在作物产量上的优势不明显，导致目前我国无土栽培面积仅占温室大棚面积的千分之一，设施无土栽培基础研究薄弱以及配套装备缺乏，严重影响了我国设施作物生产管理技术水平的提高[35]。

 

    (5) 设施园艺作物病虫害发生频繁，防治药剂的施用不尽合理，园艺产出品和环境污染严重。

 

    与露地生态系统相比，棚室环境中具有温差大、高湿和弱光等特点，我国的节能型日光温室和塑料大棚，棚室优化环境能力有限，病虫害易于发生。据估计，我国常年发生的重要设施园艺作物病虫害多达百种以上，而造成严重危害的约50余种，产量损失超过25％，防治设施园艺作物病虫害药剂的不合理施用，也严重污染了园艺产出品和生态环境。

 

    （6）智能化水平低，限制了我国设施农业现代化发展的步伐。

 

    我国目前绝大多数温室设施缺乏自动化监控系统，特别是缺乏针对性强、与生产紧密结合的商品化控制管理软件。另外，数据传感器类型少，价钱昂贵，且多采用进口产品。上述问题限制了我国设施农业向现代化发展的步伐[36-38]。

 

    4 发展战略与优先领域

 

    （1）发展战略

 

    将紧紧围绕设施农业学科发展和国家需求，以大幅度提高资源利用效率、单位土地产出率和可持续发展为目标，在设施新品种选育、新材料开发、节能工程、环境模拟与智能控制、营养液栽培、植物工厂以及管理机器人等关键技术领域取得突破，形成具有中国特色的设施结构类型和配套技术体系。

 

    在短期内，将在作物与温、光、水、气、肥等环境因子交互作用规律与仿真模型的研究方面，在以清洁能源为主体的环境调控装备研制，温室自动检测与控制系统软硬件开发，无土栽培营养液循环与控制系统，温室管理机器人的试验研究以及植物工厂的开发等方面取得重要进展；

 

    在中期内，将会在温室作物新品种的选育，节能覆盖新型材料的开发，浅层地能和太阳能等新型清洁能源的开发，无土栽培配套系统，基于WEB的温室数据采集与智能控制系统成套装置，以及温室管理机器人的应用以及植物工厂的推广等方面取得重点突破，初步形成我国设施农业高技术产业化体系；

在中长期阶段，将会在温室结构优化，覆盖材料和关键设备的国产化，节能工程，无土栽培配套系统，环境模拟与控制，机器人技术与植物工厂等领域全面取得突破，形成具有完全自主知识产权的设施农业技术体系，总体技术达到发达国家水平。

 

    （2）优先领域

 

    针对当前我国设施农业存在的突出问题，从国家设施农业的长远战略需求出发，在一些共性和关键技术领域率先取得突破。预计在未来一段时期内取得优先突破的领域包括：

 

    ① 温室结构优化与新型材料的研究与开发。针对不同气候区（如华北、华东、东北、西北、华南等）各自的气候、资源与环境特点，构建气候模型，进行不同区域的国产化温室结构优化研究与配套产品开发；在新型材料的研究与开发上，重点攻克塑料薄膜抗老化、防雾滴、长寿和保温等技术难题；重点开展具有中国特色的节能日光温室结构优化研究与配套技术开发，解决土地利用率低、环境调控能力弱以及栽培系统配套等关键问题；

 

    ② 基于作物模型的温室数据采集与智能化控制系统软硬件的开发。重点进行设施环境下主要作物与温、光、水、气、肥等环境因子交互作用规律的研究，探索不同作物对环境响应的定量关系；同时，运用虚拟技术构建主要作物生长发育的动态模拟模型，开发出基于作物模型和环境模型的温室计算机控制系统；通过先进适用的温室无线传感节点、无线控制节点、无线汇聚节点、优化控制站点的建立，以及无线传感器网络中间件技术、无线测控网络系统的开发，建立基于WEB 的温室数据采集、远程诊断与环境控制的智能管理系统；

 

    ③ 温室高效生产综合配套技术关键设备的研制与开发。着重进行温室专用栽培新品种的选育、无土栽培高效生产关键技术与设施的研制、工厂化育苗配套设施、微灌施肥技术、病虫害综合防治技术、熊蜂授粉技术、CO2施肥和无公害蔬菜采后处理、加工与储藏保鲜关键技术与设备的研制与开发，使温室作物产量比现有水平提高50～80%[27-30]；

 

    ④ 温室节能与资源高效利用技术的研究。以节能为目标，研究温室光温环境控制的节能模式与工程手段，开发出以浅层地能和太阳能等清洁能源为主体的环境调控系统；开发出具有节能、节水、节药、节肥功能、具有自主知识产权的温室配套装备，如节能型加温、降温设备以及营养液闭路循环系统等；研究以LED为代表的新型节能人工光源系统等，源源不断地为我国设施农业以及相关产业提供技术支撑；

 

    ⑤ 植物工厂高技术的研究与开发。以设施工程、环境控制以及无土栽培等技术为基础，研制出一批我国自行设计制造的“低成本、节能、高效”植物工厂，以满足国内外市场对高端园艺产品的需求，实现我国设施农业高技术的国产化[2，31，32]；

 

    ⑥ 温室管理机器人的研究与开发。进行温室管理机器人的关键技术，如基于机器视觉的果实图像信息快速获取与生物信息模式识别技术、机器人前行路径的相对导航和已知位置点的绝对导航控制等技术的开发，逐步使温室管理机器人进入生产应用。

 

    通过上述研究的开展，逐步使我国设施农业形成完备的技术体系，不仅在高新技术领域拥有自己的自主知识产权，而且在关键技术领域形成系统配套的完善体系，实现由设施农业大国向强国迈进。