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开 本: 16开纸 张: 胶版纸包 装: 平装是否套装: 否国际标准书号ISBN: 9787030333247丛书名: 普通高等教育“十二五”规划教材
编辑推荐
设施农业科学与工程专业和园艺专业以及相关专业的学生、教师及广大园艺工作者，相关科技、生产和管理人员
内容简介
《园艺设施工程学》足一本涉及园艺学、建筑学、工程学、材料学和环境学等多学科交叉的实用性教材，重点讲述园艺设施的施工、建造和配套设备的安装与使用。《园艺设施工程学》共分为7章，主要包括园艺设施的发展现状与趋势、园艺设施的规划与设计、园艺设施工程材料的种类与特性、园艺设施建筑图的识别、园艺设施的建筑与施工、温室环境调控设备的设计与安装以及设施园艺的配套设施设备等。各章末另附思考题供教学使用。
目 录
目录
前言
第1章 园艺设施的发展现状与趋势 1
1.1 园艺设施的意义及发展史 1
1.1.1 园艺设施和设施工程的概念 1
1.1.2 园艺设施在农业生产中的作用与意义（以日光温室为例） 1
1.1.3 园艺设施的发展史 2
1.2 园艺设施生产的现状与展望 4
1.2.1 园艺设施的面积 4
1.2.2 国外园艺设施发展现状与趋势 5
1.2.3 国内园艺设施发展现状与趋势 8
1.3 园艺设施工程学的内容与特点 15
1.3.1 园艺设施工程学的主要内容 15
1.3.2 如何学好园艺设施工程学 15
思考题 15
第2章 园艺设施的规划与设计 16
2.1 园艺设施的总体规划与设计 16
2.1.1 园艺设施的建筑特点与要求 16
2.1.2 场地选择与布局 17
2.1.3 投资估算与经济分析 22
2.1.4 温室和大棚的设计步骤 24
2.2 园艺设施的荷载 25
2.2.1 荷载 25
2.2.2 园艺设施结构设计的力学知识 30
2.3 园艺设施的结构设计 32
2.3.1 大棚的结构设计 33
2.3.2 节能日光温室的结构设计 34
2.3.3 现代化温室的结构设计 42
思考题 50
第3章 园艺设施工程材料的种类与特性 51
3.1 墙体材料 51
3.1.1 土墙 51
3.1.2 砖 52
3.1.3 砌块 52
3.1.4 苯板 53
3.1.5 珍珠岩 54
3.1.6 炉渣 54
3.1.7 水泥与砂浆 55
3.1.8 相变材料 56
3.2 骨架材料 56
3.2.1 木材 57
3.2.2 竹材 57
3.2.3 钢材 57
3.2.4 混凝土与钢筋混凝土 60
3.2.5 铝合金 61
3.2.6 玻璃纤维增强复合材料 62
3.2.7 材料防腐 62
3.3 覆盖材料 63
3.3.1 设施园艺覆盖材料的发展 64
3.3.2 园艺设施覆盖材料的种类 65
3.3.3 设施园艺生产对覆盖材料的要求 66
3.3.4 透明覆盖材料的种类、特性及其应用 69
3.3.5 半透明与不透明材料的种类、特性及其应用 79
思考题 84
第4章 园艺设施建筑图的识别 85
4.1 建筑图样的绘制原理 85
4.1.1 投影概念 85
4.1.2 点、直线、平面正投影的基本规律 86
4.1.3 正投影图 87
4.1.4 三面正投影图的作图方法和符号 90
4.2 温室建筑图的基本表示法 91
4.2.1 图幅和幅标 91
4.2.2 线型与线宽 92
4.2.3 字体及书写方法 94
4.2.4 比例 94
4.2.5 尺寸标注 95
4.3 温室建筑制图的一般步骤 100
4.3.1 制图前的准备工作 100
4.3.2 绘铅笔底稿图 101
4.3.3 铅笔加深的方法和步骤 101
4.3.4 上墨线的方法和步骤 102
4.4 温室建筑施工图的识别 102
4.4.1 温室施工图的分类 103
4.4.2 建筑施工图 103
思考题 111
第5章 园艺设施的建造与施工 113
5.1 日光温室的建造及建材 113
5.1.1 日光温室的结构 113
5.1.2 基础的深度与厚度 113
5.1.3 日光温室墙体建造 114
5.1.4 日光温室后坡的建造与建材 117
5.1.5 日光温室的骨架及材料 118
5.2 塑料大棚的建造与建材 120
5.2.1 塑料大棚的结构 120
5.2.2 塑料大棚的建造 121
5.2.3 塑料大棚建材 121
5.3 园艺设施的建造与施工 122
5.3.1 日光温室的建造与施工 122
5.3.2 塑料大棚的建造与施工 140
思考题 144
第6章 温室环境调控设备的设计与安装 146
6.1 温室采暖工程设计与设备 146
6. 1.1 采暖设备设计的条件与程序 146
6.1.2 采暖负荷的计算 147
6.1.3 地上采暖的设计 152
6.1.4 地下热采暖的工程设计与设备 158
6.1.5 其他采暖工程与设备 161
6.2 温室通风的工程设计与设备 161
6.2.1 换气次数 162
6.2.2 自然通风的工程及设备 164
6.2.3 湿帘-风机降温系统 172
6.3 灌溉系统与设备 175
6.3.1 温室灌溉的方式与设备 175
6.3.2 微灌系统的组成与分类 180
6.3.3 微灌设备 183
6.3.4 其他灌溉方式 193
6.4 光照设备 197
6.4.1 人工光源的种类与选用 198
6.4.2 光的基本物理量及其照度计算 206
6.4.3 光照测量与控制 210
6.5 温室环境自动控制设计与控制系统 212
6.5.1 温室自动控制系统的分类及系统组成 212
6.5.2 计算机控制系统的组成 214
思考题 216
第7章 设施园艺的配套设施设备 218
7.1 日光温室土墙建造机械 218
7.1.1 挖掘机 218
7.1.2 压路机 219
7.1.3 振动压实机械 220
7.2 设施土壤耕作机械 220
7.2.1 微耕机 221
7.2.2 田园管理机 221
7.2.3 培土覆膜设备 223
7.3 播种育苗设施设备 223
7.3.1 种子处理设备 223
7.3.2 播种机 227
7.3.3 育苗设施设备 229
7.4 设施田间管理设备 231
7.4.1 施肥设备 231
7.4.2 设施内植物保护设备 236
7.5 设施环境监测调控设备 240
7.5.1 植物声频发生器 240
7.5.2 智能超声波驱鸟器 241
7.5.3 土壤养分检测仪 241
7.5.4 温室环境测控系统 242
7.6 设施其他配套设备 244
7.6.1 卷帘机 244
7.6.2 卷膜系统 245
思考题 247
主要参考文献 248
前言
第1章 园艺设施的发展现状与趋势 1
1.1 园艺设施的意义及发展史 1
1.1.1 园艺设施和设施工程的概念 1
1.1.2 园艺设施在农业生产中的作用与意义（以日光温室为例） 1
1.1.3 园艺设施的发展史 2
1.2 园艺设施生产的现状与展望 4
1.2.1 园艺设施的面积 4
1.2.2 国外园艺设施发展现状与趋势 5
1.2.3 国内园艺设施发展现状与趋势 8
1.3 园艺设施工程学的内容与特点 15
1.3.1 园艺设施工程学的主要内容 15
1.3.2 如何学好园艺设施工程学 15
思考题 15
第2章 园艺设施的规划与设计 16
2.1 园艺设施的总体规划与设计 16
2.1.1 园艺设施的建筑特点与要求 16
2.1.2 场地选择与布局 17
2.1.3 投资估算与经济分析 22
2.1.4 温室和大棚的设计步骤 24
2.2 园艺设施的荷载 25
2.2.1 荷载 25
2.2.2 园艺设施结构设计的力学知识 30
2.3 园艺设施的结构设计 32
2.3.1 大棚的结构设计 33
2.3.2 节能日光温室的结构设计 34
2.3.3 现代化温室的结构设计 42
思考题 50
第3章 园艺设施工程材料的种类与特性 51
3.1 墙体材料 51
3.1.1 土墙 51
3.1.2 砖 52
3.1.3 砌块 52
3.1.4 苯板 53
3.1.5 珍珠岩 54
3.1.6 炉渣 54
3.1.7 水泥与砂浆 55
3.1.8 相变材料 56
3.2 骨架材料 56
3.2.1 木材 57
3.2.2 竹材 57
3.2.3 钢材 57
3.2.4 混凝土与钢筋混凝土 60
3.2.5 铝合金 61
3.2.6 玻璃纤维增强复合材料 62
3.2.7 材料防腐 62
3.3 覆盖材料 63
3.3.1 设施园艺覆盖材料的发展 64
3.3.2 园艺设施覆盖材料的种类 65
3.3.3 设施园艺生产对覆盖材料的要求 66
3.3.4 透明覆盖材料的种类、特性及其应用 69
3.3.5 半透明与不透明材料的种类、特性及其应用 79
思考题 84
第4章 园艺设施建筑图的识别 85
4.1 建筑图样的绘制原理 85
4.1.1 投影概念 85
4.1.2 点、直线、平面正投影的基本规律 86
4.1.3 正投影图 87
4.1.4 三面正投影图的作图方法和符号 90
4.2 温室建筑图的基本表示法 91
4.2.1 图幅和幅标 91
4.2.2 线型与线宽 92
4.2.3 字体及书写方法 94
4.2.4 比例 94
4.2.5 尺寸标注 95
4.3 温室建筑制图的一般步骤 100
4.3.1 制图前的准备工作 100
4.3.2 绘铅笔底稿图 101
4.3.3 铅笔加深的方法和步骤 101
4.3.4 上墨线的方法和步骤 102
4.4 温室建筑施工图的识别 102
4.4.1 温室施工图的分类 103
4.4.2 建筑施工图 103
思考题 111
第5章 园艺设施的建造与施工 113
5.1 日光温室的建造及建材 113
5.1.1 日光温室的结构 113
5.1.2 基础的深度与厚度 113
5.1.3 日光温室墙体建造 114
5.1.4 日光温室后坡的建造与建材 117
5.1.5 日光温室的骨架及材料 118
5.2 塑料大棚的建造与建材 120
5.2.1 塑料大棚的结构 120
5.2.2 塑料大棚的建造 121
5.2.3 塑料大棚建材 121
5.3 园艺设施的建造与施工 122
5.3.1 日光温室的建造与施工 122
5.3.2 塑料大棚的建造与施工 140
思考题 144
第6章 温室环境调控设备的设计与安装 146
6.1 温室采暖工程设计与设备 146
6. 1.1 采暖设备设计的条件与程序 146
6.1.2 采暖负荷的计算 147
6.1.3 地上采暖的设计 152
6.1.4 地下热采暖的工程设计与设备 158
6.1.5 其他采暖工程与设备 161
6.2 温室通风的工程设计与设备 161
6.2.1 换气次数 162
6.2.2 自然通风的工程及设备 164
6.2.3 湿帘-风机降温系统 172
6.3 灌溉系统与设备 175
6.3.1 温室灌溉的方式与设备 175
6.3.2 微灌系统的组成与分类 180
6.3.3 微灌设备 183
6.3.4 其他灌溉方式 193
6.4 光照设备 197
6.4.1 人工光源的种类与选用 198
6.4.2 光的基本物理量及其照度计算 206
6.4.3 光照测量与控制 210
6.5 温室环境自动控制设计与控制系统 212
6.5.1 温室自动控制系统的分类及系统组成 212
6.5.2 计算机控制系统的组成 214
思考题 216
第7章 设施园艺的配套设施设备 218
7.1 日光温室土墙建造机械 218
7.1.1 挖掘机 218
7.1.2 压路机 219
7.1.3 振动压实机械 220
7.2 设施土壤耕作机械 220
7.2.1 微耕机 221
7.2.2 田园管理机 221
7.2.3 培土覆膜设备 223
7.3 播种育苗设施设备 223
7.3.1 种子处理设备 223
7.3.2 播种机 227
7.3.3 育苗设施设备 229
7.4 设施田间管理设备 231
7.4.1 施肥设备 231
7.4.2 设施内植物保护设备 236
7.5 设施环境监测调控设备 240
7.5.1 植物声频发生器 240
7.5.2 智能超声波驱鸟器 241
7.5.3 土壤养分检测仪 241
7.5.4 温室环境测控系统 242
7.6 设施其他配套设备 244
7.6.1 卷帘机 244
7.6.2 卷膜系统 245
思考题 247
主要参考文献 248
前 言
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第1章 园艺设施的发展现状与趋势
1.1 园艺设施的意义及发展史
1.1.1 园艺设施和设施工程的概念
1. 园艺设施
园艺设施是指利用专门的保温防寒或降温防热材料、设备，创造具备适合作物生长发育的小气候条件，性能比较稳定，可以进行作物栽培生产的结构或建筑。
在园艺设施中，从*简易的阳畦到大型温室的设计建造，从塑料薄膜棚室到大型锅炉、加温、照明和灌溉设备，包括成百上千种材料、设备，我们都称为园艺设施（邹志荣，2002）。
2. 设施工程
设施工程是一门直接为农业服务的应用技术学科。它主要是研究农业生物环境及其建筑设计、农业机器、农业排灌技术及设备、农业产品加工及贮藏工艺和设备、农用仪表及自动化系统、农业能源开发利用、农业自然资源开发利用、农业生态保护、农业机械化继电气自动化技术和管理以及农业生产新工艺等。它是在现代物理科学、生物科学、工程科学、经济科学和农业生产技术相结合的基础上，为满足农业生产和发展的需要而形成的一门新兴学科。设施工程的主要内容包括设施工程的类型与形式、设施工程的设计与计算、设施工程的施工技术与成本概算等（马淑英等，2001）。
1.1.2 园艺设施在农业生产中的作用与意义（以日光温室为例）
1. 丰富了城乡菜篮子，解决了长期困扰我国北方地区的冬淡季蔬菜供应问题
从全国设施蔬菜的人均占有量来看，1980~1981年只有0.2kg；1998~1999年增加到59kg，比1980~1981年增长了290多倍；2006年已达70kg左右，其中近40%是由日光温室提供的，特别是在冬季，设施蔬菜的90%以上是由日光温室生产的，这些蔬菜不仅满足了我国北方地区蔬菜市场的需求，而且已经有部分出口创汇，同时，也提供了部分水果、畜禽及水产品，丰富了城乡的菜篮子（李天来，2005）。
2. 大幅度提高了农民的收入，为调整农业产业结构提供了重要途径
据调查，20世纪90年代初期至中期，每亩温室可获产值1.5万~4.0万元，其中去除成本，可获得0.7万~2.5万元的效益（含人工费）。这一效益是大田作物的70~250倍，是露地蔬菜的10~15倍。尽管90年代后期和21世纪初日光温室生产的经济效益有所下降，但仍是农业产业中效益较高的产业。截止到2005年，全国已有约33万hm2 的大田作物改种日光温室作物，每年可创造出高于大田作物几百亿元的经济效益。
3. 高投入和高产出的生产方式，带动了其他产业的快速发展
一般日光温室的建筑投资需要75万（竹木土墙结构）~180万元/hm2 （钢架砖墙保温板结构）不等，生产投资每年需要7.5万~12万元/hm2。因此，如果每年全国建设20万hm2日光温室，就需要投资1500亿~3600亿元；按现有日光温室70万hm2 计算，每年生产投资可达525亿~840亿元，这样可以带动建材、钢铁、肥料、农药、种苗、环境控制设备、小型农业机械、覆盖保温材料等相关行业的快速发展，可以安置百万以上的人员就业。
4. 光能的充分利用节约了大量能源
据测算，与大型连栋温室相比，充分利用光能，每亩日光温室可节约煤炭50t左右（35°N 地区可节约煤炭30~40t，40°N 地区可节约煤炭40~50t，45°N 地区可节约煤炭60~70t），这样，70万hm2 日光温室每年可节约煤炭3.5×108t，节约资金1000亿元以上，同时，也减少了由于温室加温造成的环境污染。
1.1.3 园艺设施的发展史
园艺设施的发展大体上分为三个阶段。
1. 原始时期
2200多年前，我国秦朝秦始皇就密令：冬种瓜于骊山陵谷中温处，瓜实成。西汉《汉书补遗》的《循吏传》记载：“太官园种冬生葱韭菜茹，覆以屋庑，昼夜燃蕴火，待温气乃生，信臣以为此皆不时之物 ”。这种栽培蔬菜的方法，开创了设施蔬菜栽培的先河，说明我国在2000多年前就已经能利用设施栽培蔬菜。到了唐朝，在陕西省西安市附近利用天然温泉热源在早春促成栽培瓜类，农历二月即可采收。元朝出现了风障畦栽培韭菜。从明朝开始，北京一带应用火室、炕洞（土温室）于冬季栽培喜温蔬菜，春节时便有黄瓜上市。这证明400多年前北京温室黄瓜已栽培成功。以上说明，我国设施蔬菜栽培有悠久历史，虽是靠风障、土温室、温泉补热的简易设施，但已积累了丰富的生产经验，显示了我们祖先无穷的智慧和力量。
在国外，古罗马帝国第五代皇帝尼禄时期，就有掘坑后覆盖云母片或滑石板片栽培黄瓜的记载，是用*简易的材料进行围护栽培，仅有挡风避寒功能，谈不上透光增温。到了17世纪，法国、英国、日本和德国等相继出现了简易的园艺设施。1894年美国人留柏尔斯发明了平板玻璃，1943年聚乙烯塑料薄膜用于农业生产获得成功后，设施园艺栽培进入了迅速发展时期。
2. 发展时期
第二次世界大战后，工业的发展、科学技术的进步以及玻璃和塑料薄膜的大量应用，极大地推动了世界各地园艺设施的发展，面积迅速扩大。荷兰、日本等国家，大力发展温室，起步早、发展快、面积大。日本在1953年引进农用塑料薄膜成功后迅速得到普及，以塑料薄膜温室和大棚为特征的日本园艺设施发展迅速，1965年其设施园艺面积已达4992hm2，其结构也由竹木结构发展成钢管结构，温室构型大型化，设备功能较齐全。1949年美国建成了**个现代化人工气候室，1953年日本建造了**个人工气候室，1957年，原苏联建成了**个大型人工气候室，世界范围内设施园艺的栽培水平已发展到了高投入、高产出和高技术阶段。
我国的园艺设施在这一时期也有了一定的发展，主要以风障、阳畦、温床、玻璃温室以及改良阳畦、北京改良式温室、东北立窗式温室和废气加温温室等为主。1956年引入塑料薄膜拱棚；20世纪60年代东北建成了占地1hm2 的大型塑料薄膜温室，吉林省建成了占地1亩的塑料大棚，70 年代山西省建成晋阳型屋脊式连栋全钢结构塑料大棚，面积达500hm2。此时，我国已形成了以塑料薄膜拱棚为主，与风障、阳畦、温室和地面覆盖等园艺设施相配套的设施园艺栽培体系。
3. 现代化时期
20世纪70年代后，大型钢骨架温室、大棚及连栋温室相继出现，而且室内温度、光照、灌水、CO2 气肥等以及多层覆盖、无土栽培等设备配套，可实行人工控制。计算机应用于温室，设施园艺栽培实现了机械化、自动化和专业化。荷兰、日本、英国、德国、美国、以色列、韩国、俄罗斯、匈牙利、波兰和中国等国家设施园艺面积较大，档次较高，代表着世界设施园艺的发展趋势。据不完全统计，2008年世界各国设施园艺总面积约有3626855hm2 （表1-1）。其分布与结构大体为：西欧各国由于常年天气凉爽，夏季短，而且气温不高，以连栋玻璃温室为主，这种温室透光和保温性能好，使用寿命长；南欧、亚洲及其他地区则以塑料薄膜温室和大棚为主。从设施内栽培的作物来看，各国有所不同，如荷兰以花卉为主、蔬菜为辅；中国和日本则80%为蔬菜，20%为花卉和果树。
表1-1 世界各国主要园艺设施面积（2008年）
我国从20世纪80年代开始，针对节约能源、调节市场，积极研究和推广了电热线快速育苗、装配式钢管塑料薄膜温室、大棚、立体栽培等技术。“九五”期间，我国研制开发了华北型、东北型、西北型、华东型、华南型，以及东南沿海等不同生态类型区和气候条件的新型、适用的温室及配套设施，提升了整体园艺设施水平。同时，我国又自建或引进了一批荷兰型、日本型及美国型塑料温室，开展了工厂化育苗技术研究，大面积采用了薄壁镀锌钢管装配骨架的塑料大棚，使我国以塑料大棚为主体的设施园艺生产体系发挥着更高的生产效益。“九五”至“十五”期间，国家又建设了一批现代化示范园区，建立工厂化新型设施园艺示范基地，使设施生产向规模化、集约化、现代化方向发展，使设施栽培成为21世纪现代农业生产的代表方式之一。“十一五”期间，我国大力发展以节能日光温室为主要类型的园艺设施，节能日光温室为我国独创，具有节能、高产、高效等特点，对解决我国冬春淡季鲜菜供应起到非常重要的作用，持续发展前景广阔，现在已由**代节能日光温室发展到第四代节能日光温室。
1.2 园艺设施生产的现状与展望
1.2.1 园艺设施的面积
从表1-1可以看出，中国是世界上园艺设施面积**的国家，日本位居第二。从玻璃温室和人均温室面积来看，荷兰位居世界**。由表1-2可以看出，日本设施内栽培的作物，蔬菜生产占总生产面积的80%左右，其中果菜类可占90%，果菜类中*多的是黄瓜、甜瓜、番茄、西瓜、茄子、甜椒等，而我国西瓜和甜瓜在温室内生产较少；剩余20%是花卉和果树，且以花卉为主，花卉生产主要是切花类、钵物类和花坛用苗类，果树生产主要是栽培葡萄、柑橘和梨等。
表1-2 设施园艺作物生产面积（日本，1985年）
资料来源：邹志荣，2002，略修改
1.2.2 国外园艺设施发展现状与趋势
主要以荷兰、美国、日本、以色列和韩国等园艺设施发达的国家为代表，介绍各国园艺设施的发展现状与趋势。
1. 世界各国发展现状
1）荷兰
荷兰地处欧洲西部，地理纬度较高为51°N~54°N，海洋性气候，受大西洋暖流影响，冬季温和，1月份**月平均温度-1.7℃；夏季凉爽，7月份**月平均温度21℃；年平均气温10℃。而且人多地少，人地矛盾突出，基本是通过围海、围湖等方式来扩大耕地，因此，荷兰的温室园艺发展较早。对温室栽培的有利条件是气候温和，温室设施不必配备降温系统；不利条件是日照时间短，光照强度弱，选育耐弱光品种成为育种家主攻目标。目前，荷兰的经济支柱主要是设施园艺产业，主要进行鲜花和蔬菜的生产。同时，在玻璃温室和配套工程设施方面发展规模较大，而且均采用计算机控制。目前荷兰有设施面积约1.3万hm2，以玻璃温室为主，蔬菜、花卉的面积约各占一半。荷兰的全自动化温室成套设备在世界市场上享有很高的技术声誉，是世界上设施园艺产品出口**的国家，但其温室生产耗能很大，全年温室消耗天然气达4.2×109m3。
文洛型结构是荷兰温室的主要类型，近年来逐渐向大型化方向发展，**面积甚至达0.5hm2。荷兰的种苗业很发达，全国有130多家种苗公司，一般情况下种植者不自己播种育苗，而是由这些种苗公司向他们提供优质的种苗和种子。
在荷兰，大型的温室公司在温室结构、计算机控制、机械化、自动化方面的技术、设备开发以及农产品的分级、包装、运输等方面起着重要的作用，促进了园艺设施的发展。荷兰是世界著名的鲜花生产国，每年出口收入达45亿欧元，蔬菜每年出口近35亿欧元。国内有十多家温室制造公司，大多是20世纪20年代成立的，生产历史较长，经验丰富，技术精湛。荷兰温室园艺生产之所以能够可持续发展，其具有现代化的管理体制、市场化的运行机制、社会化的服务体系、专业化和规模化的经营策略是荷兰温室园艺可持续发展的政策保障。强大的研发队伍与雄厚的科技储备是推进荷兰温室园艺可持续发展的技术保障。荷兰围绕现代化温室研究有50余年历史，涉及的学科有几十个。目前，Wageningen大学与研究中心6000名从事教学与研究的人员中，近千人参与温室园艺相关领域的研究工作，并卓有成效。
2）美国
美国是从第二次世界大战后开始进行园艺设施研究的，依靠其强大的工业技术，20世纪90年代后取得了较大的发展，在很多方面均达到了****水平，包括设施专用品种、温室降温设备以及环境控制的传感器设备等。
美国主要进行园艺作物的适地栽培，温室面积约1.9万hm2，大部分是玻璃温室，少数是双层充气塑料薄膜温室，近年来主要发展先进的PC（聚碳酸酯）板材温室。
美国推出了如下在温室中使用的新技术。
（1）太阳能水墙温室。这种温室包括两层结构：**层是骨架结构，面
1.1 园艺设施的意义及发展史
1.1.1 园艺设施和设施工程的概念
1. 园艺设施
园艺设施是指利用专门的保温防寒或降温防热材料、设备，创造具备适合作物生长发育的小气候条件，性能比较稳定，可以进行作物栽培生产的结构或建筑。
在园艺设施中，从*简易的阳畦到大型温室的设计建造，从塑料薄膜棚室到大型锅炉、加温、照明和灌溉设备，包括成百上千种材料、设备，我们都称为园艺设施（邹志荣，2002）。
2. 设施工程
设施工程是一门直接为农业服务的应用技术学科。它主要是研究农业生物环境及其建筑设计、农业机器、农业排灌技术及设备、农业产品加工及贮藏工艺和设备、农用仪表及自动化系统、农业能源开发利用、农业自然资源开发利用、农业生态保护、农业机械化继电气自动化技术和管理以及农业生产新工艺等。它是在现代物理科学、生物科学、工程科学、经济科学和农业生产技术相结合的基础上，为满足农业生产和发展的需要而形成的一门新兴学科。设施工程的主要内容包括设施工程的类型与形式、设施工程的设计与计算、设施工程的施工技术与成本概算等（马淑英等，2001）。
1.1.2 园艺设施在农业生产中的作用与意义（以日光温室为例）
1. 丰富了城乡菜篮子，解决了长期困扰我国北方地区的冬淡季蔬菜供应问题
从全国设施蔬菜的人均占有量来看，1980~1981年只有0.2kg；1998~1999年增加到59kg，比1980~1981年增长了290多倍；2006年已达70kg左右，其中近40%是由日光温室提供的，特别是在冬季，设施蔬菜的90%以上是由日光温室生产的，这些蔬菜不仅满足了我国北方地区蔬菜市场的需求，而且已经有部分出口创汇，同时，也提供了部分水果、畜禽及水产品，丰富了城乡的菜篮子（李天来，2005）。
2. 大幅度提高了农民的收入，为调整农业产业结构提供了重要途径
据调查，20世纪90年代初期至中期，每亩温室可获产值1.5万~4.0万元，其中去除成本，可获得0.7万~2.5万元的效益（含人工费）。这一效益是大田作物的70~250倍，是露地蔬菜的10~15倍。尽管90年代后期和21世纪初日光温室生产的经济效益有所下降，但仍是农业产业中效益较高的产业。截止到2005年，全国已有约33万hm2 的大田作物改种日光温室作物，每年可创造出高于大田作物几百亿元的经济效益。
3. 高投入和高产出的生产方式，带动了其他产业的快速发展
一般日光温室的建筑投资需要75万（竹木土墙结构）~180万元/hm2 （钢架砖墙保温板结构）不等，生产投资每年需要7.5万~12万元/hm2。因此，如果每年全国建设20万hm2日光温室，就需要投资1500亿~3600亿元；按现有日光温室70万hm2 计算，每年生产投资可达525亿~840亿元，这样可以带动建材、钢铁、肥料、农药、种苗、环境控制设备、小型农业机械、覆盖保温材料等相关行业的快速发展，可以安置百万以上的人员就业。
4. 光能的充分利用节约了大量能源
据测算，与大型连栋温室相比，充分利用光能，每亩日光温室可节约煤炭50t左右（35°N 地区可节约煤炭30~40t，40°N 地区可节约煤炭40~50t，45°N 地区可节约煤炭60~70t），这样，70万hm2 日光温室每年可节约煤炭3.5×108t，节约资金1000亿元以上，同时，也减少了由于温室加温造成的环境污染。
1.1.3 园艺设施的发展史
园艺设施的发展大体上分为三个阶段。
1. 原始时期
2200多年前，我国秦朝秦始皇就密令：冬种瓜于骊山陵谷中温处，瓜实成。西汉《汉书补遗》的《循吏传》记载：“太官园种冬生葱韭菜茹，覆以屋庑，昼夜燃蕴火，待温气乃生，信臣以为此皆不时之物 ”。这种栽培蔬菜的方法，开创了设施蔬菜栽培的先河，说明我国在2000多年前就已经能利用设施栽培蔬菜。到了唐朝，在陕西省西安市附近利用天然温泉热源在早春促成栽培瓜类，农历二月即可采收。元朝出现了风障畦栽培韭菜。从明朝开始，北京一带应用火室、炕洞（土温室）于冬季栽培喜温蔬菜，春节时便有黄瓜上市。这证明400多年前北京温室黄瓜已栽培成功。以上说明，我国设施蔬菜栽培有悠久历史，虽是靠风障、土温室、温泉补热的简易设施，但已积累了丰富的生产经验，显示了我们祖先无穷的智慧和力量。
在国外，古罗马帝国第五代皇帝尼禄时期，就有掘坑后覆盖云母片或滑石板片栽培黄瓜的记载，是用*简易的材料进行围护栽培，仅有挡风避寒功能，谈不上透光增温。到了17世纪，法国、英国、日本和德国等相继出现了简易的园艺设施。1894年美国人留柏尔斯发明了平板玻璃，1943年聚乙烯塑料薄膜用于农业生产获得成功后，设施园艺栽培进入了迅速发展时期。
2. 发展时期
第二次世界大战后，工业的发展、科学技术的进步以及玻璃和塑料薄膜的大量应用，极大地推动了世界各地园艺设施的发展，面积迅速扩大。荷兰、日本等国家，大力发展温室，起步早、发展快、面积大。日本在1953年引进农用塑料薄膜成功后迅速得到普及，以塑料薄膜温室和大棚为特征的日本园艺设施发展迅速，1965年其设施园艺面积已达4992hm2，其结构也由竹木结构发展成钢管结构，温室构型大型化，设备功能较齐全。1949年美国建成了**个现代化人工气候室，1953年日本建造了**个人工气候室，1957年，原苏联建成了**个大型人工气候室，世界范围内设施园艺的栽培水平已发展到了高投入、高产出和高技术阶段。
我国的园艺设施在这一时期也有了一定的发展，主要以风障、阳畦、温床、玻璃温室以及改良阳畦、北京改良式温室、东北立窗式温室和废气加温温室等为主。1956年引入塑料薄膜拱棚；20世纪60年代东北建成了占地1hm2 的大型塑料薄膜温室，吉林省建成了占地1亩的塑料大棚，70 年代山西省建成晋阳型屋脊式连栋全钢结构塑料大棚，面积达500hm2。此时，我国已形成了以塑料薄膜拱棚为主，与风障、阳畦、温室和地面覆盖等园艺设施相配套的设施园艺栽培体系。
3. 现代化时期
20世纪70年代后，大型钢骨架温室、大棚及连栋温室相继出现，而且室内温度、光照、灌水、CO2 气肥等以及多层覆盖、无土栽培等设备配套，可实行人工控制。计算机应用于温室，设施园艺栽培实现了机械化、自动化和专业化。荷兰、日本、英国、德国、美国、以色列、韩国、俄罗斯、匈牙利、波兰和中国等国家设施园艺面积较大，档次较高，代表着世界设施园艺的发展趋势。据不完全统计，2008年世界各国设施园艺总面积约有3626855hm2 （表1-1）。其分布与结构大体为：西欧各国由于常年天气凉爽，夏季短，而且气温不高，以连栋玻璃温室为主，这种温室透光和保温性能好，使用寿命长；南欧、亚洲及其他地区则以塑料薄膜温室和大棚为主。从设施内栽培的作物来看，各国有所不同，如荷兰以花卉为主、蔬菜为辅；中国和日本则80%为蔬菜，20%为花卉和果树。
表1-1 世界各国主要园艺设施面积（2008年）
我国从20世纪80年代开始，针对节约能源、调节市场，积极研究和推广了电热线快速育苗、装配式钢管塑料薄膜温室、大棚、立体栽培等技术。“九五”期间，我国研制开发了华北型、东北型、西北型、华东型、华南型，以及东南沿海等不同生态类型区和气候条件的新型、适用的温室及配套设施，提升了整体园艺设施水平。同时，我国又自建或引进了一批荷兰型、日本型及美国型塑料温室，开展了工厂化育苗技术研究，大面积采用了薄壁镀锌钢管装配骨架的塑料大棚，使我国以塑料大棚为主体的设施园艺生产体系发挥着更高的生产效益。“九五”至“十五”期间，国家又建设了一批现代化示范园区，建立工厂化新型设施园艺示范基地，使设施生产向规模化、集约化、现代化方向发展，使设施栽培成为21世纪现代农业生产的代表方式之一。“十一五”期间，我国大力发展以节能日光温室为主要类型的园艺设施，节能日光温室为我国独创，具有节能、高产、高效等特点，对解决我国冬春淡季鲜菜供应起到非常重要的作用，持续发展前景广阔，现在已由**代节能日光温室发展到第四代节能日光温室。
1.2 园艺设施生产的现状与展望
1.2.1 园艺设施的面积
从表1-1可以看出，中国是世界上园艺设施面积**的国家，日本位居第二。从玻璃温室和人均温室面积来看，荷兰位居世界**。由表1-2可以看出，日本设施内栽培的作物，蔬菜生产占总生产面积的80%左右，其中果菜类可占90%，果菜类中*多的是黄瓜、甜瓜、番茄、西瓜、茄子、甜椒等，而我国西瓜和甜瓜在温室内生产较少；剩余20%是花卉和果树，且以花卉为主，花卉生产主要是切花类、钵物类和花坛用苗类，果树生产主要是栽培葡萄、柑橘和梨等。
表1-2 设施园艺作物生产面积（日本，1985年）
资料来源：邹志荣，2002，略修改
1.2.2 国外园艺设施发展现状与趋势
主要以荷兰、美国、日本、以色列和韩国等园艺设施发达的国家为代表，介绍各国园艺设施的发展现状与趋势。
1. 世界各国发展现状
1）荷兰
荷兰地处欧洲西部，地理纬度较高为51°N~54°N，海洋性气候，受大西洋暖流影响，冬季温和，1月份**月平均温度-1.7℃；夏季凉爽，7月份**月平均温度21℃；年平均气温10℃。而且人多地少，人地矛盾突出，基本是通过围海、围湖等方式来扩大耕地，因此，荷兰的温室园艺发展较早。对温室栽培的有利条件是气候温和，温室设施不必配备降温系统；不利条件是日照时间短，光照强度弱，选育耐弱光品种成为育种家主攻目标。目前，荷兰的经济支柱主要是设施园艺产业，主要进行鲜花和蔬菜的生产。同时，在玻璃温室和配套工程设施方面发展规模较大，而且均采用计算机控制。目前荷兰有设施面积约1.3万hm2，以玻璃温室为主，蔬菜、花卉的面积约各占一半。荷兰的全自动化温室成套设备在世界市场上享有很高的技术声誉，是世界上设施园艺产品出口**的国家，但其温室生产耗能很大，全年温室消耗天然气达4.2×109m3。
文洛型结构是荷兰温室的主要类型，近年来逐渐向大型化方向发展，**面积甚至达0.5hm2。荷兰的种苗业很发达，全国有130多家种苗公司，一般情况下种植者不自己播种育苗，而是由这些种苗公司向他们提供优质的种苗和种子。
在荷兰，大型的温室公司在温室结构、计算机控制、机械化、自动化方面的技术、设备开发以及农产品的分级、包装、运输等方面起着重要的作用，促进了园艺设施的发展。荷兰是世界著名的鲜花生产国，每年出口收入达45亿欧元，蔬菜每年出口近35亿欧元。国内有十多家温室制造公司，大多是20世纪20年代成立的，生产历史较长，经验丰富，技术精湛。荷兰温室园艺生产之所以能够可持续发展，其具有现代化的管理体制、市场化的运行机制、社会化的服务体系、专业化和规模化的经营策略是荷兰温室园艺可持续发展的政策保障。强大的研发队伍与雄厚的科技储备是推进荷兰温室园艺可持续发展的技术保障。荷兰围绕现代化温室研究有50余年历史，涉及的学科有几十个。目前，Wageningen大学与研究中心6000名从事教学与研究的人员中，近千人参与温室园艺相关领域的研究工作，并卓有成效。
2）美国
美国是从第二次世界大战后开始进行园艺设施研究的，依靠其强大的工业技术，20世纪90年代后取得了较大的发展，在很多方面均达到了****水平，包括设施专用品种、温室降温设备以及环境控制的传感器设备等。
美国主要进行园艺作物的适地栽培，温室面积约1.9万hm2，大部分是玻璃温室，少数是双层充气塑料薄膜温室，近年来主要发展先进的PC（聚碳酸酯）板材温室。
美国推出了如下在温室中使用的新技术。
（1）太阳能水墙温室。这种温室包括两层结构：**层是骨架结构，面
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