2.2 工厂化高效农业示范工程实施与技术创新
为了加速我国农业现代化进程，针对我国人口众多、资源短缺、环境恶化、农业基础设施薄弱、抗御自然灾害能力不强、环境条件控制能力差等问题，本着立足国内目前生产上存在的问题
发达国家设施农业发展水平
从全球看，发达国家的设施农业已具备了技术成套，设施设备完善，生产比较规范，产量稳定，质量保证性强等特点，并在向高层次、高科技和自动化、智能化方向发展，并已形成了全新的技术体系。 （1）荷兰
荷兰是世界第三大农业产品出口国，是土地资源非常紧张的国家，也是世界著名的“低地之国”，靠围海造田等手段扩大耕地，设施园艺已成为该国农业的重要支柱产业。现在约有10000公顷玻璃温室，其中约4700公顷为蔬菜生产，主要以生产番茄、青椒、黄瓜为主；约4200公顷生产切花，主要以玫瑰、菊花、香石竹、小苍兰、百合、兰花为主，盆花生产约1100公顷，以榕树、朱蕉类、秋海棠等为主。花卉出口已占领国际市场，切花出口量约占世界切花出口量70％。蔬菜主要出口国家为德国、英国、法国等欧洲国家。其中蔬菜、鲜花、奶酪、植物均占世界第一位。 （2）以色列
以色列的设施栽培发展很快，受其干旱、沙漠气候和地理因素的影响，节水灌溉技术已达到国际先进水平。该国的大型塑料温室采用全自动控制，充分利用光热资源的优势和节水灌溉技术，基本上实现了
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一年四季生产。冬季的燃油加温设施基本上满足了喜温蔬菜、花卉等作物所需的温度；夏季的遮阳网和水帘基本上缓解了由于高温对生产的影响；设施内的灌溉目前已采用电脑控制和电脑水质监测；肥料的施用几乎全是通过灌溉施入，除对N、P、K有准确的定量参数外，对某些微量元素的施用也有比较合理的参数；设施内CO2供给系统不仅能准确定量，而且施入均匀。他们生产的蔬菜、花卉等产品不仅产量高，而且质量过硬、稳定。 （3）美国
美国设施农业是搞适地栽培，对设施栽培尖端技术如太空设施生产技术的研究已形成成套的、全自动设施栽培技术体系。美国的温室以种花为主，蔬菜大约只有400公顷左右，盆花和切花销售量最大，尽管美国温室种植面积并不大，但温室技术，无土栽培的研究工作在世界居领先地位。
我国设施农业土壤障碍现状
设施农业是依靠现代科学技术形成的高技术产业，是农业实现规模化、商品化、现代化的集中体现，也是农业高产、优质、高效的有效措施。自20世纪80年代以来，我国设施农业迅猛发展，取得了巨大进步。我国是世界上设施栽培面积最大的国家，大中城市基本实现了蔬菜的全年供应，蔬菜的人均占有量超过世界平均水平。
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但我国设施农业存在着重“硬件”设施建造、轻“软件”管理的倾向：大棚特殊的建造结构、高集约化生产程度、高复种指数、高温高湿、高蒸发量及肥料施用量大，无雨水淋洗等特点，致使设施土壤质量下降，出现明显的连作障碍。
1我国设施土壤存在的障碍问题 1.1设施土壤板结
设施大棚内气温、地温较高，形成较为干燥的生态环境，导致地面蒸发作用强烈，使大棚土壤水分在耕层内的运行方向发生变化，沿着毛管孔隙由下至上向土表运动。设施土壤与陆地土壤相比，耕作层结构性好，持水性强，有益于蔬菜生长，但随着种植年限的增加，非活性孔隙比例相对降低，耕作层浅，土壤通气透水性差，物理性状不良，导致土壤板结，成为限制产量的障碍因子。但宋述尧研究发现，施用玉米秸秆明显提高土壤的总孔隙度，使耕层容重下降，土壤疏松，水稳性团粒含量明显增加，有利于调节大棚土壤耕层的水肥气热，促进植株生长。注重增施有机肥料，深耕松土，减少在设施土壤中的作业次数和踩踏，设施土壤的物理性质会有所改善，土壤疏松多孔，容重变小。 1.2设施土壤次生盐渍化
对于全年性覆盖的玻璃温室和塑料温室，土壤终年处于积盐过程，次生盐化发生早且盐害严重。据报道，玻璃和塑料温室耕层土壤(0-25 cm)盐分分别为露地的11.8倍和4倍；硝酸根含量则更高，分别为露地的16.5倍和5.9倍，一般种植2-3年即出现盐害。硝酸
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根是温室土壤盐渍化过程中增加最多的组分，其含量与盐分含量呈正相关，这是因为氮肥施用过多所造成。表明硝酸根的积累是引起土壤次生盐化的原因之一，也是造成设施蔬菜生理障碍的主要土壤因子。此类设施土壤缺乏排水洗盐条件，硝酸盐积聚迅速，通常3~5年后严重影响蔬菜产量和品质。对于塑料大棚和日光温室等季节性揭棚设施，土壤受到雨水淋洗，积盐程度比全年性覆盖的设施轻。随着大棚使用年限的延长，耕层(0 - 20 em)土壤的全盐含量在不断增加，表层聚积趋势明显，如不同棚龄大棚0 - 20 cm土层的可溶性盐分离子的含量，露地（10年老菜地）与3、6、10年大棚分别为1.04 g/kg与2.27、2.67、3.32 g/kg。土壤盐类累积，会造成土壤溶液浓度增加，使土壤渗透势加大，作物根系的吸水吸肥能力减弱，植物生长发育不良。土壤溶液盐浓度过高，还会造成元素之间的拮抗作用，进而影响到作物对某些元素的吸收。 1.3设施土壤酸化
与露地土壤相比，设施土壤有高温、高湿、高蒸发、高复种指数、无雨水淋洗及肥料施用量大等特点。高温、高湿的条件使有机质分解得更快，产生更多的有机酸和腐植酸。在高复种指数条件下，为了保证作物的质量和产量，偏施或过量施用化肥就成为设施土壤酸化的另一个原因。当然，高蒸发和无雨水淋洗使设施土壤养分易于在土壤表层积累，造成设施土壤表层酸化更严重。由于不同阴离子与可变电荷土壤表面反应机理不同，硫酸根可以与土壤表面发生配位吸附，释放出羟基，而硝酸根则不能，因此，在加入等量硫酸和
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硝酸的情况下，硝酸更容易使土壤酸化。设施土壤阴离子主要有N03-、S042_、HC03-、C1-等，其中过量施用化肥和偏施氮肥是设施土壤酸化的主要原因之一。
1.4设施土壤微生物区与土壤酶失衡
土壤微生物是土壤中活的有机体，是最活跃的土壤肥力因子之一。土壤微生物区系组成和数量变化，对土壤中植物养分的转化和吸收以及各种土传性病虫害的发生都有很大关系。设施土壤微生物主要由细菌、放线菌、真菌3大类别组成。然而大棚栽培是一种受人为作用十分强烈的土地利用方式，人为干扰不仅改变了作物生长的小气候环境，而且随着种植年限的增加，出现了许多问题，这些问题的出现都与土壤中微生物区系的变化有着密切的关系。采用大棚栽培后，土壤中3大类菌的相对数量没有发生变化，仍是细菌最多，放线菌次之，真菌最少。但不同菌类在棚内外土壤中的绝对数量发生了较大变化。放线菌在棚内外变化不大，细菌、真菌数量是棚内土壤高于露地。其中土壤细菌与真菌数量的比值(B/F)是露地土壤高于大棚土壤，且随大棚种植年限的延长而降低，B/F的降低可能是大棚设施土壤土传病害增加的原因之一。 土壤酶是由生物体产生的、具有高度催化作用的一类蛋白质。它在接近常温、常压和中等酸度的条件下，大大加速生物化学反应的速度，并且具有突出的专一性。过氧化氢酶、脲酶、磷酸酶与有机质含量达到了极显著相关，说明土壤有机质对土壤酶活性起到了重要的作用。其中，脲酶与有机质呈负相关，其主要原因是由于大棚土壤中的有机质，大
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