《高级设施园艺栽培学》全面梳理并汇总了设施园艺栽培学领域的相关研究成果，系统整理了设施园艺类型及结构性能方面的研究，汇总了设施农业的设施类型和装备，并深入探讨了设施植物环境与设施植物之间的关系。此外，《高级设施园艺栽培学》还系统阐述了蔬菜、果树、花卉等领域的相关研究进展，明确了我国设施园艺的发展方向和重大目标，科学规划了不同设施园艺类型在我国的时空布局，提出了我国设施园艺发展的战略重点和重点项目，详细阐明了我国设施园艺发展的重点战略措施和政策建议。《高级设施园艺栽培学》对于推进我国设施园艺现代化进程、实现设施园艺的可持续发展具有重要的参考价值。

目录
前言 i
**章 绪论 1
一、设施园艺建设取得明显成效 1
二、设施园艺科技发展显著 2
三、问题和挑战 3
四、发展设施园艺的重要意义 4
五、发展设施园艺的主要原则 4
第二章 设施园艺的类型及结构性能研究 6
**节 园艺栽培设施类型和结构 6
一、简易设施 6
二、塑料薄膜拱棚 9
三、日光温室 10
四、现代温室 14
五、植物工厂 17
第二节 设施园艺的类型选择 20
一、类型选择的原则 20
二、类型选择的依据 20
三、主要类型选择 21
第三节 设施园艺类型时空布局要求 22
一、设施园艺类型时空分布的依据 22
二、现有设施园艺类型的布局情况 28
第四节 设施结构设计与建造规范研究 29
一、规范不同设施节能环保功能性覆盖材料 29
二、提升设施环境调控能力 30
三、规范设施结构的设计和建造 30
四、开发新型低成本设施蓄热装置 32
五、升级改造现有设施结构 32
六、开发现代设施 32
第五节 设施温室结构优化研究 33
一、温室结构形态优化研究 33
二、温室结构模拟研究 33
第三章 设施农业装备 35
**节 工厂化育苗的设施与设备 35
一、工厂化育苗的特点与分类 .35
二、工厂化穴盘育苗的设施与设备 35
三、工厂化嫁接育苗的设施与设备 39
第二节 耕整地机械化设备 .41
一、设施耕整地设备的要求与特点 42
二、常见的设施内耕整机械 .42
第三节 播种和移栽机械化设备 44
一、播种机械化设备 .44
二、移栽机械化设备 .46
第四节 植物保护和土壤消毒设备 48
一、植物保护机械 .48
二、土壤消毒机械 .51
第五节 保温被卷放系统 .53
一、卷帘机的种类 .53
二、卷帘机的使用和维护 .55
第六节 设施灌溉系统 55
一、设施灌溉系统的组成 .55
二、设施内常见的灌溉类型 .55
三、水肥一体化 .58
第七节 设施植物收获机械化设备 63
一、根菜类收获机 .63
二、叶菜类收获机 .64
三、果菜类收获机 .65
四、林果机械化采收 .65
五、花卉机械化采收 .67
第四章 设施植物环境与设施植物 .69
**节 光对植物生长发育的影响 69
一、光照强度与植物的光合作用及生长发育 69
二、光质与植物的光合作用及生长发育 71
三、光周期与植物的光合作用及生长发育 75
第二节 温度对园艺植物生长发育的影响 .77
一、温度对园艺植物萌发阶段的影响 77
二、温度对园艺植物营养生长的影响 79
三、温度对园艺植物生殖生长的影响 89
第三节 设施湿度环境及灌溉技术 90
一、设施湿度环境特征 .90
二、设施农业节水灌溉技术体系 91
三、设施农业节水灌溉指标研究 93
四、设施农业水分生理研究 94
五、植物水分传输研究进展 97
第四节 气体环境对设施植物影响的研究 101
一、有益气体对设施植物影响的研究 101
二、有害气体对设施植物影响的研究 108
第五节 设施土壤根际环境与营养对植物生长发育影响的研究 108
一、根际pH 对植物生长发育的影响 109
二、根际营养对植物生长发育的影响 110
第五章 设施蔬菜生产和科技进展 113
**节 设施蔬菜生长发育与调控研究 122
一、设施蔬菜株型发育 122
二、设施蔬菜生殖发育 127
第二节 设施蔬菜抗逆机制与调控技术研究进展 135
一、设施蔬菜光环境响应与调控 135
二、设施蔬菜温度胁迫抗性机制 136
三、设施蔬菜盐害和水分胁迫响应机制 138
第三节 设施蔬菜病虫害抗性机制与绿色防控技术研究 140
一、设施蔬菜叶部病害抗性机制 140
二、设施蔬菜根部病害抗性机制 140
三、设施蔬菜果实病害抗性机制 141
四、设施蔬菜绿色防控技术 143
第四节 设施蔬菜水分与养分高效利用研究 144
一、设施蔬菜水分高效利用 144
二、设施蔬菜养分高效利用 144
第五节 设施蔬菜品质形成及优质调控研究 145
一、设施蔬菜营养品质形成机制 145
二、设施蔬菜外观品质形成机制 145
三、设施蔬菜品质安全性调控 145
四、设施蔬菜品质调控技术 146
第六节 蔬菜设施类型优化与装备研发 146
一、蔬菜设施类型优化 146
二、蔬菜设施装备研发 147
第六章 设施果树生产和科技进展 149
**节 概述 149
一、果树设施栽培的历史与现状 149
二、果树设施栽培的技术特点 150
三、果树设施栽培存在的问题与发展趋势 151
四、设施果树品种与适应性 153
第二节 设施果树生长发育与调控研究 158
一、设施果树株型发育 158
二、设施果树生殖发育 158
第三节 设施果树抗逆机制与调控技术研究进展 160
一、设施果树光环境响应与调控 160
二、设施果树温度胁迫抗性机制 163
三、设施果树盐害和水分胁迫响应机制 165
第四节 设施果树病虫害抗性机制与绿色防控技术研究 166
一、设施果树叶部病害抗性机制 166
二、设施果树根部病害抗性机制 167
三、设施果树绿色防控技术 167
第五节 设施果树水分与养分高效利用研究 168
一、设施果树水分高效利用 168
二、设施果树养分高效利用 168
第六节 设施果树产量、品质形成及优质调控研究 169
一、设施栽培对产量的影响 169
二、设施果树营养品质形成机制 169
三、设施果实外观品质形成机制 171
四、设施果树品质安全性调控 171
五、设施果树品质调控技术 172
第七节 果树设施类型优化与装备研发 173
一、果树设施类型优化 173
二、果树设施装备研发 173
第七章 设施花卉与药用植物生产和科技进展 177
**节 设施花卉生产和科技进展 177
一、设施花卉生长发育与调控研究 180
二、设施花卉抗逆机制与调控技术研究进展 185
三、设施花卉病虫害抗性机制与绿色防控技术研究 191
四、设施花卉水分与养分高效利用研究 195
五、花卉设施类型研究及推广 196
第二节 设施药用植物生产和科技进展 200
一、设施药用植物生长发育与调控研究 202
二、药用植物抗逆机制与调控技术研究进展 208
三、设施药用植物病虫害抗性机制与绿色防控技术研究 213
四、设施药用植物水分与养分高效利用研究 220
五、药用植物设施类型研究及推广 224
第八章 设施园艺发展的重点领域和建议 227
**节 园艺设施建造及结构优化设计 227
一、适于低成本节能园艺设施建造的新材料 227
二、现代节能园艺设施结构优化设计 228
三、现代节能园艺设施新能源高效开发利用技术 228
第二节 设施园艺环境精准控制与信息化管理 228
一、开发低成本园艺设施内光环境调控系统 228
二、开发低成本园艺设施内温度环境调控系统 229
三、开发低成本园艺设施内CO2 浓度调控系统 230
四、开发低成本园艺设施内降温和排湿通风调控系统 230
五、开发基于物联网的园艺设施环境自动化调控系统 230
六、基于信息化的设施园艺计划管理 231
第三节 设施园艺作物集约化种苗规范生产 231
一、园艺植物工厂节能高效生产装备与技术 231
二、低成本高效工厂化育苗集成技术 232
第四节 设施园艺作物轻简省力化生产 234
一、设施园艺装备研究趋势 234
二、开发适宜设施的机械 235
第五节 设施园艺作物绿色优质高效生产 236
一、设施园艺作物优质高产抗病品种的培育 236
二、园艺设施适宜环境的低成本调控 236
三、设施园艺作物绿色优质高效栽培 237
四、基于可再生能源高效利用的设施低碳节能生产 238
五、设施蔬菜产品运作模式创新与利用 238
第六节 设施园艺发展的基础性研究 239
一、现代节能园艺设施环境变化机制及其模拟模型构建 239
二、现代节能设施园艺作物-环境-营养互作机制及作物生长发育模拟模型构建 239
三、设施园艺作物非生物逆境生育障碍及调控机制 239
四、设施园艺作物品质形成及调控机制 239
五、设施园艺作物土壤障碍发生及调控机制 240
六、园艺植物工厂的作物-光-温-营养耦合与互作机制 240
第七节 不同区域设施园艺绿色优质高效生产技术 240
一、东北温带区设施园艺绿色优质高效生产技术研究 240
二、西北温带干旱及青藏高寒区设施园艺绿色优质高效生产技术研究 240
三、黄淮海与环渤海温暖区设施园艺绿色优质高效生产技术研究 241
四、长江流域亚热带多雨区设施园艺绿色优质高效生产技术研究 241
五、华南热带多雨区设施园艺绿色优质高效生产技术研究. 242
第八节 设施园艺技术集成与示范项目 243
主要参考文献 244

**章绪论
　　现代设施农业是一种先进的农业生产模式，它综合利用现代信息技术、生物技术、工程装备技术与现代经营管理方式，为动植物生长提供相对可控的环境条件，从而在一定程度上摆脱自然条件的限制，实现高效生产。这一农业类型涵盖了设施种植、设施畜牧、设施渔业及提供支撑服务的公共设施等多个领域。其中，设施种植业包括日光温室、连栋温室和植物工厂及不改变耕地类型的拱棚、塑料大棚等，同时还涉及集约化育苗、产后的冷藏保鲜、冷链物流和仓储烘干等环节。
　　近年来，以设施园艺为代表的设施种植业取得了显著的发展，为保障农产品有效供给、促进农民增收发挥了积极作用。设施园艺是在露地不适宜园艺作物生长的季节或地区，利用设施创造适宜环境，生产优质、高产、稳产园艺产品的环境可控栽培方式。作为现代农业重要形式，设施园艺集成多生产要素，劳动、技术、资金密集，属于高投入、高产出、集约型农业，能突破传统农业对自然条件的依赖，对提升资源利用率、改善农村生态、增加农民收入、推进乡村振兴和农业现代化意义重大。其主要体现在：设施规模持续扩大，技术装备逐步改善，生产管理自动控制、新型水肥一体化、生物生长动态监测等设备加快普及，物联网、人工智能机器人等现代技术加速应用，成为城乡居民各类农产品供应的重要来源，为中国经济社会发展和人民生活水平提高做出了重要的贡献。
　　一、设施园艺建设取得明显成效
　　我国设施园艺建设取得明显成效，创新突破了一系列关键技术，促进了产业跨越式发展，形成了中国特色的设施园艺体系，是中国式现代农业先进生产方式的标杆。
　　1.切实保障了城乡居民生鲜农产品有效供给 随着设施园艺的快速发展，园艺产品供应得到显著改善，并从根本上满足了反季节蔬菜、水果、花卉等生活必需品的全年需求。截至2024年，全国大中拱棚及其以上的设施面积达到370万公顷（hm2），占世界设施园艺面积的80%。其中，日光温室92.5万hm2（占25%），大、中拱棚177.5万hm2（占48%），连栋温室99.9万hm2（占27%）。设施蔬菜（含食用菌）种植面积为400万hm2，年产量2.65亿t，占蔬菜、食用菌总生产量的1/3，占商品菜的50%以上，年人均供应量近190kg，实现了一年四季“要啥有啥”，很好地解决了蔬菜、食用菌周年均衡供应问题；设施果树种植面积为6.7万hm2，其中核果类、浆果类、热带果树等不耐贮运果树及西瓜、甜瓜的设施生产丰富了周年“果盘子”，目前设施水果、西瓜和甜瓜年产量近0.5亿t，年人均供应量为35kg，丰富了不耐贮运瓜果的市场供应；设施花卉发展迅猛，种植面积为11.6万hm2，满足了人们对高档花卉的需求，美化了家庭环境。
　　2.有效推进了中国式农业现代化发展 现代设施农业集新型材料、先进智能装备、智能环控、精准滴灌等先进技术于一体。我国设施园艺发展在设施结构、专用品种、高效农机、先进技术和管理系统等方面，实现了技术研发与集成配套的深度融合，并大力推广应用。设施农业规模化、高效化、绿色化、智能化特征日趋明显，设施园艺产业生产水平显著提升，资源利用效率大幅提高，在提升农业土地产出率、劳动生产率、资源利用率和产业质量效益等方面展现出显著优势。截至2023年，设施种植综合机械化率约33%。节水、节地、节肥、节药技术在设施农业领域得到广泛应用，高效设施种植的用水效率比大田提高50%以上，农药与化肥使用量分别相对减少30%和20%以上，资源节约成效明显。单位面积植物工厂生产的质量效益可高达露地种植的100倍以上。通过持续的科技创新，进一步提升了设施农业资源利用效率，有效推进了中国式农业现代化发展，为农业的可持续发展注入了强大动力。
　　3.创造就业，持续带动农民致富增收 设施园艺产业的发展不仅推动了农业现代化，还创造了大量就业机会，持续带动农民致富增收。该产业的发展需要建材、薄膜、肥料、农药、种苗、环境控制设备、小型农业机械和贮运等产业的支撑，因此它的发展也带动了这些产业的快速发展。同时，设施园艺又是一个劳动密集型产业，就业岗位数量比大田作物增加15倍以上，比露地园艺生产增加4倍以上。据估算，设施园艺产业的年产值已达4500亿元以上，全国设施园艺种植创造了近7000万个就业岗位。在设施蔬菜重点产区，设施园艺产业对农民人均年收入的贡献额超过1万元，实现了“一亩棚菜二十亩粮”的高效益，一棚蔬菜或一棚食用菌可帮助农民致富，成为稳定农民增收和助力乡村振兴的支柱产业。
　　4.提高非耕地利用潜力，有效释放耕地资源 通过科技创新，设施园艺产业深入挖掘了荒山荒坡、河滩海涂、废弃矿山地等非耕地及中低产耕地的生产资源潜力，突破资源环境制约，持续提高单位产出效率。这不仅促进了设施农业的显著增产，还有效释放了粮食用地，保障重要农产品稳定安全供给，达到了“不与粮争地”的目标。以甘肃为例，该地区通过挖掘戈壁荒漠的潜力，发展了40万亩设施农业。一亩高端日光温室蔬菜年产量相当于露地产量的5～8倍，用地比传统模式节省90%左右。在保障粮食生产的前提下，向非耕地要面积、向新技术要效益，取得了显著成效。
　　二、设施园艺科技发展显著
　　设施园艺科技研究取得明显成效。我国设施园艺科技工作者在引进国外先进设施的基础上，通过集成创新和不断开拓，走出了一条低成本、节能高效、具中国特色的设施园艺发展之路，成效显著。
　　1.在设施结构与设备方面 我国研制出了迭代的现代节能日光温室，在开创了夜间*低气温低于？20℃的地区冬季不加温生产喜温果菜的基础上，使喜温果菜冬季不加温生产区不断向北推移。此外，还研制出了迭代的塑料薄膜连栋温室、玻璃连栋温室、植物工厂配套设施设备、大跨度塑料大棚及节能塑料大棚，这些设施显著提高了大棚抗灾害性天气的能力，延长了作物种植期，提高了宜机化水平。
　　2.在环境调控技术方面 我国研制出了主动蓄热系统、人工补光系统、二氧化碳（CO？）施肥系统、浅层地热交换系统、环境自动控制系统、物联网管理系统等，这些技术的应用显著提升了设施园艺的现代化水平。
　　3.在设施园艺土壤及种植障碍综合防控方面 随着设施园艺发展年限的增长，土壤障碍发生越来越严重。我国土壤障碍主要由不合理施肥和作物连作双重作用导致，表现为土壤理化性质劣变、土壤生物系统失衡及自毒分泌物积累。为此，我国科技工作者研发了健康土壤保育策略及技术、轻度土壤障碍修复策略及技术、重度土壤障碍回避策略及技术，形成了一套完整的设施园艺土壤障碍综合防控策略及技术体系。同时，还深入探析了光、温亚逆境环境对主要果菜作物光合作用的影响机制，并形成了一系列关键调控技术，这些成果为中国设施园艺节能、绿色、高效生产提供了技术支撑。
　　4.在设施专用园艺作物品种选育方面 21世纪以前，我国自主育成的设施专用园艺作物品种极少。进入21世纪后，我国在这一领域取得了显著进展，育成了一批设施专用园艺作物品种。自2002年至2024年底，我国育成的与设施种植相关的主要园艺作物品种（不区分露地/设施）数量如下：番茄3363个、辣椒5661个、茄子194个、甜瓜2426个、西瓜3675个、黄瓜2085个、樱桃41个、草莓292个、食用菌109个。这些品种的育成，为我国设施园艺的持续发展提供了重要的种质资源保障。
　　三、问题和挑战
　　我国设施园艺建设取得了明显成效，但在发展过程中也存在一些问题和挑战。主要体现为我国现代设施农业发展总量不足、质量不高，相比发达国家仍有较大差距，不能适应建设农业强国的需要，因此面临不少困难和挑战。
　　1.总量不足与设施落后并存 随着适合不同地区、不同自然条件的设施技术不断提升，以及财政资金和外界资本的持续投入，我国设施农业生产规模逐年扩大，总量居世界*位。然而，我国设施园艺在布局、装备和技术方面仍存在一些问题。近80%的设施园艺分布在黄淮海、环渤海及长江中下游等粮食主产区，中小拱棚和塑料大棚等面积占比70%以上，布局不够合理，装备较为落后。技术装备仍不配套，部分专用品种、精细化调控设备、重要数据管理软件还依赖进口，机械化、智能化水平总体较低。
　　2.自主知识产权的设施装备研发创新有待加强 近年来，我国通过引进和集成创新国外设施技术装备，应用到不同的设施生产中，取得了良好的经济效益。毛罕平等设计了国产化温室测控系统，包括温湿度子系统、光照子系统、灌溉子系统等，将互联网、移动通信和嵌入式等技术引入设施农业监控系统中，解决了我国地域广阔、气候复杂等因素带来的农业多样性问题，并克服了农业“*后一公里”的问题。我国设施农业从单一环境因子的控制研究转向相互作用耦合的多元变量调节，控制技术从定值开关控制转向多种智能控制技术（模糊控制技术、神经网络控制、遗传算法、专家控制系统、无线传感及物联网等）的集成融合。国内自主研发的信息管理系统可以实现数据存储和访问的统一管理、系统的可伸缩性、温室设备的模块化及产前、产中、产后管理。然而，与现代农业相配套的智能设计建造、智能设备研发制造和运行维护等研发较为滞后。
　　3.绿色转型任务较重 设施种植作物品种单一、连作障碍严重，化肥农药用量偏大。传统设施农业耗能大，新型清洁可再生能源应用不足。集约生产有待加强。土地利用仍较粗放，传统厚土墙日光温室土地利用率不足40%。经营主体规模小、组织化程度低，人均温室管理面积不到发达国家的1/5。
　　4.配套服务较为滞后 设施农业标准体系不健全。设施农业的设计建造、配套设备研发制造和运行维护等社会化服务发展滞后。全产业链开发不够，商品化育苗、仓储保鲜与冷链物流、粮食产地烘干等短板突出。品牌营销服务不足，市场供需信息对接不畅。要素保障支撑不足，发展设施农业需要加强用地保障。建设投资大，经营风险高，金融保险产品供给跟不上。现代设施生产技术培训不足，专业化管理人员和技术人员相对缺乏，难以支撑设施农业快速发展需要。
　　尽管我国设施园艺建设取得了显著成效，但目前全国设施园艺缺乏整体规划与科学引导，发展方向不明、政策投资重点不突出，导致各地产业发展盲目，设施类型、栽培制度等缺乏区域特色，部分园区规划布局不合理、效益低下；设施农业总量、设施装备、绿色转型、配套服务等方面仍面临诸多挑战。因此，急需统筹规划全国设施园艺类型，以促进产业可持续健康发展，巩固脱贫攻坚成果，助力乡村振兴；进一步加强自主知识产权的设施装备研发创新，推动绿色转型，完善配套服务，提升要素保障能力，以实现设施园艺的高质量发展，更好地适应建设农业强国的需要。
　　四、发展设施园艺的重要意义
　　当前，我国已迈上全面建设社会主义现代化国家新征程。随着经济的快速发展和城乡居民消费的加快升级，食物消费需求日益多元，发展现代设施农业任务紧迫、意义重大。设施园艺的高质量发展，需要锚定建设农业强国目标，牢固树立大食物观，以稳产保供和满足市场多样化、优化优质化消费需求为目标，以优化设施农业布局、适度扩大规模、升级改造老旧设施为重点，以提高光、热、水、土等农业资源利用率和要素投入产出率为核心，以强化技术装备升级和现代科技支撑为关键，主要依靠市场力量，发挥政府引导作用，持续提升设施农业集约化、标准化、机械化、绿色化、智能化水平，加快发展农业工厂等设施农业新业态，不断提高质量效益和竞争力，构建布局科学、用地节约、智慧高效、绿色安全、保障有力的现代设施农业发展格局，为拓展食物来源、保障粮食和重要农产品稳定安全供给提供有力支撑。
　　推进现代设施农业建设是稳产保供、扩大内需的重要抓手。积极推动加强现代设施农业用地保障，积极推进扩大现代设施农业投资，加强科技创新与技术指导服务。开展套化、机械化、智能化管控作业技术装备研发与验证，遴选一批现代设施农业重大科技攻关技术及重大引领性推广技术。继续推进设施农业现代化提升行动，同时持续加大相关技术标准的制定和修订力度，开展设施园艺高效生产模式的总结集成与推广，为现代设施农业发展提供更加全面的技术支撑与指引，推动现代设施农业高质量发展。
　　此外，还需要启动实施