中國蔬菜 2011（2） ：11-23 CHINA VEGETABLES “十一五”我國設(shè)施蔬菜生產(chǎn)和科技進展及其展望 喻景權(quán)（浙江大學園藝系，浙江杭州 310058） 摘 要： 近年來，我國設(shè)施蔬菜生產(chǎn)發(fā)展極其迅速，生產(chǎn)面積以每年 10 %以上的速度在增長，形成了不同區(qū)域特色的設(shè)施類型、生產(chǎn)模式和技術(shù)體系。本文分析了近五年我國設(shè)施蔬菜產(chǎn)業(yè)發(fā)展特點，并從設(shè)施裝備研發(fā)、設(shè)施蔬菜生物學與基因功能研究、設(shè)施蔬菜育苗技術(shù)、資源高效利用與連作障礙克服技術(shù)、抗逆與調(diào)控技術(shù)、優(yōu)質(zhì)與安全生產(chǎn)技術(shù)等方面總結(jié)了我國近年來取得的主要科技成就。最后在分析我國當今設(shè)施蔬菜生產(chǎn)中存在的主要問題的基礎(chǔ)上，探討了我國今后設(shè)施蔬菜產(chǎn)業(yè)和科研的發(fā)展方向。 關(guān)鍵詞： 設(shè)施裝備；抗逆；資源高效利用；無土栽培；育苗；基因功能 中圖分類號： S62 文獻標識碼： A 文章編號： 1000-6346（2011）02-0011-13 Progress in Protected Vegetable Production and Research during The Eleventh Five-year Plan in China YU Jing-quan（ Department of Horticulture, Zhejiang University, Hangzhou 310058, Zhejiang, China） Abstract：In recent years, great progress has been made in greenhouse ve getable industry in China. The areas of greenhouse agriculture increased by 10 % every year and different types of greenhouse facilities, production modes and technical systems based on characteristics of certain specific districts were developed. This paper analyzed the characteristics of the progress made in greenhouse vegetable industry during the past 5 years in China. We summarized the key research accomplishments and development in greenhouse facility, biological and functional genomics of vegetable science, nursery technology of greenhouse vegetable, high efficient usage of resources, overcoming of soil sickness, mechanism and regulation of stress tolerance, and system establishment for high quality and safety production. We also analyzed the major problems existing in greenhouse vegetable production and discussed about the future trend for industry development and research activities. Key words：Greenhouse facility; Stress tole rance; Resources high efficient utilization; Soilless cultivation; Nursery technology; Gene function 設(shè)施農(nóng)業(yè)是綜合應用工程裝備技術(shù)、 生物技術(shù)和環(huán)境技術(shù)， 創(chuàng)造動植物生長發(fā)育的適宜環(huán)境，收稿日期： 2010-12-15； 接受日期： 2011-01-05 基金項目： 國家大宗蔬菜產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系，國家“ 973”計劃（2009CB119000） 作者簡介： 喻景權(quán)，教授，博士生導師，專業(yè)方向：設(shè)施蔬菜生長發(fā)育與安全生產(chǎn)，E-m ail：jqyuzju.edu.cn 致謝：在資料收集和整理中陳雙臣博士、夏曉劍博士、李萍芳博士和李鑫、李好、周杰和楊有新等同學提供了幫助。郭世榮教授、于賢昌教授和師愷副教授等對本文初稿提出了一些修改意見，在此一并致謝。 12 中 國 蔬 菜 CHINA VEGETABLES 2011 年 1 月（下） 實現(xiàn)動植物生產(chǎn)的現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方式。發(fā)展以設(shè)施蔬菜為代表的設(shè)施農(nóng)業(yè)是實現(xiàn)傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)向現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方式轉(zhuǎn)變，建設(shè)新型現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的重要內(nèi)容；是調(diào)整農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)、實現(xiàn)農(nóng)民增收和農(nóng)業(yè)增效的有效方式，是提高土地利用率，建設(shè)資源節(jié)約型、環(huán)境友好型農(nóng)業(yè)的重要途徑；是增加農(nóng)產(chǎn)品有效供給、保障食物安全和社會穩(wěn)定的有力措施；也是促進農(nóng)民就業(yè)，緩解農(nóng)業(yè)人口壓力的有效措施。我國人多地少，資源短缺，發(fā)展設(shè)施農(nóng)業(yè)尤為必要?！笆晃濉逼陂g，我國政府加大了對設(shè)施農(nóng)業(yè)發(fā)展的重視程度和投入力度，中央十七屆五中全會明確提出“加快發(fā)展設(shè)施農(nóng)業(yè)和農(nóng)產(chǎn)品加工業(yè)、流通業(yè)，促進農(nóng)業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營專業(yè)化、標準化、規(guī)?；⒓s化”。“國家中長期科學和技術(shù)發(fā)展規(guī)劃綱要（20062020 年）”明確指出了“積極發(fā)展工廠化農(nóng)業(yè)，提高農(nóng)業(yè)勞動生產(chǎn)率”的發(fā)展方向。農(nóng)業(yè)部也在 2008 年發(fā)布了“關(guān)于促進設(shè)施農(nóng)業(yè)發(fā)展的意見”，北京、天津、浙江等地政府先后出臺了發(fā)展設(shè)施農(nóng)業(yè)的相關(guān)文件和扶持政策，科研機構(gòu)、企業(yè)和農(nóng)民參與設(shè)施農(nóng)業(yè)發(fā)展積極性空前高漲，各地積極落實扶植政策、穩(wěn)步加大資金投入、不斷強化科技創(chuàng)新，技術(shù)培訓日益活躍，社會服務日益健全，初步走出了一條適合我國國情的設(shè)施農(nóng)業(yè)發(fā)展道路。 1 “十一五”期間我國設(shè)施蔬菜產(chǎn)業(yè)發(fā)展概況 “十一五”期間，按照蔬菜設(shè)施栽培的高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、高效、生態(tài)、安全的要求，以質(zhì)量和效益為中心，我國設(shè)施蔬菜取得了迅猛的發(fā)展。截至 2010 年底，我國設(shè)施蔬菜年種植面積估計約達 466.7 萬 hm2，分別占我國設(shè)施栽培的 95 %和世界設(shè)施園藝 80 %的面積，成為世界上設(shè)施面積最大的國家，比 2004 年末的 253.3 萬 hm2翻了近一番，且仍以每年 10 %左右的速度在增長。目前，我國設(shè)施蔬菜產(chǎn)值已達 7 000 億元，分別占蔬菜和全國種植業(yè)總產(chǎn)值的 65 %和 20 %以上，人均設(shè)施蔬菜的占有量已達 200 kg 以上，全國農(nóng)民人均增收接近 800 元，占農(nóng)民人均純收入的 16 %，提供了近 4 000 萬個就業(yè)崗位，業(yè)已成為我國許多區(qū)域的農(nóng)業(yè)支柱產(chǎn)業(yè)（張真和 等，2010a，2010b）。 我國的設(shè)施園藝經(jīng)過近三十年的發(fā)展，基本形成了不同區(qū)域特色的設(shè)施類型、生產(chǎn)模式和技術(shù)體系。從設(shè)施類型上看，小拱棚約占 40 %、大中棚約占 40 %、日光溫室約占 20 %、連棟溫室在 0.5 %以下。從產(chǎn)地分布看，環(huán)渤海灣及黃淮地區(qū)仍是我國設(shè)施蔬菜的最大產(chǎn)地，約占全國面積的 55 %60 %，山東、河北和沈陽發(fā)展尤為迅速。該區(qū)域主要充分利用其充足的光能資源發(fā)展節(jié)能日光溫室，實現(xiàn)了冬春果菜的無加溫生產(chǎn)。其中，山東省的設(shè)施蔬菜產(chǎn)值已經(jīng)達到全省種植業(yè)總產(chǎn)值的近一半左右。在長江中下游地區(qū)，主要通過發(fā)展塑料大棚等設(shè)施，實現(xiàn)果菜、根菜、葉菜、水生蔬菜等多樣化蔬菜的周年生產(chǎn)，面積約占全國的 18 %21 %；而在西北地區(qū)，近年來積極發(fā)展以平地和山地日光溫室以及非耕地無土栽培為代表的設(shè)施蔬菜生產(chǎn)，面積發(fā)展迅速，約占全國的 8 %，其他地區(qū)則由于氣候等原因（如華南地區(qū)），發(fā)展相對較為緩慢，約占 15 %左右。 2 “十一五”期間我國設(shè)施蔬菜主要科技進步 “十一五”期間國家和各級政府對設(shè)施農(nóng)業(yè)科技極為重視，科技投入顯著增加，是迄今設(shè)施農(nóng)業(yè)科技投入最多的五年，科技部通過國家“三大”科技計劃投入了約 2 億元用于基礎(chǔ)研究、技術(shù)研發(fā)和集成示范。在國家“973”計劃中，啟動了“設(shè)施作物對環(huán)境的適應機制與產(chǎn)品安全的基礎(chǔ)研究”重點項目，在國家科技支撐項目中，先后啟動了“園藝作物安全高效生產(chǎn)關(guān)鍵技術(shù)研究與示范”、 “現(xiàn)代高效設(shè)施農(nóng)業(yè)工程技術(shù)研究與示范”、 “設(shè)施農(nóng)業(yè)配套關(guān)鍵技術(shù)裝備研究開發(fā)”、“綠色環(huán)控設(shè)施農(nóng)業(yè)關(guān)鍵技術(shù)研究和產(chǎn)業(yè)化示范”等項目，在“863”計劃中啟動了“基于模型的日光溫室結(jié)構(gòu)優(yōu)化與數(shù)字化設(shè)計”等課題。農(nóng)業(yè)部則通過啟動行業(yè)科技計劃、“大宗蔬菜產(chǎn)業(yè)技2011（2） 喻景權(quán)：“十一五”我國設(shè)施蔬菜生產(chǎn)和科技進展及其展望 13 術(shù)體系”，“跨越計劃”以及“園藝標準園”等來推動設(shè)施蔬菜科技進步和成果應用。此外，國家自然科學基金委員會在“十一五”期間還專門設(shè)立了“設(shè)施園藝學”學科及其代碼，進一步加強相關(guān)基礎(chǔ)研究，每年資助 5 項左右的基礎(chǔ)性研究項目。通過這些項目的實施，設(shè)施蔬菜產(chǎn)業(yè)和科技從量到質(zhì)都有了不同程度的飛躍，特別在自主知識產(chǎn)權(quán)設(shè)施裝備與環(huán)境控制系統(tǒng)研究與開發(fā)、設(shè)施蔬菜生物學與基因功能基礎(chǔ)研究、設(shè)施專用種質(zhì)種苗選育和應用、優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)高效栽培技術(shù)體系、資源高效利用與連作障礙克服、設(shè)施農(nóng)產(chǎn)品安全保障、采后加工與配套設(shè)施技術(shù)研究等方面均取得了一定成果，形成了不同檔次、不同系列的溫室產(chǎn)品和大批實用技術(shù)，產(chǎn)業(yè)規(guī)模初步形成，優(yōu)勢效應也得到了一定體現(xiàn)，其中有 1 項成果獲得了國家自然科學獎，多項成果獲得了國家科技進步二等獎，開發(fā)了近百個產(chǎn)品，申報了數(shù)百項發(fā)明與新型實用專利，在國內(nèi)外發(fā)表了大量學術(shù)論文，其中 SCI 論文從“十五”期間的每年 10 篇左右增加到“十一五”的每年 3050篇。與此同時，形成了一支年齡結(jié)構(gòu)、知識層次、學科搭配合理的人才隊伍。所有這些，為我國設(shè)施農(nóng)業(yè)的進一步發(fā)展奠定了人才、技術(shù)、基地與物質(zhì)基礎(chǔ)。本文圍繞設(shè)施裝備和生產(chǎn)技術(shù)方面的內(nèi)容按領(lǐng)域方向分述主要科技進展。 2.1 設(shè)施裝備的研發(fā)與環(huán)境控制研究進展 “十一五”期間，針對目前我國能源短缺、設(shè)施裝備落后、智能化控制程度較低、關(guān)鍵設(shè)備受制于國外的局面，通過多學科合作研究和產(chǎn)學研聯(lián)合攻關(guān)，在現(xiàn)代溫室生產(chǎn)技術(shù)引進和消化、日光溫室改進、設(shè)施內(nèi)部作業(yè)機具研發(fā)和環(huán)境控制等領(lǐng)域取得了顯著進展。在現(xiàn)代溫室結(jié)構(gòu)改進、控制系統(tǒng)消化和配套器具國產(chǎn)化方面取得了顯著成效（王麗艷 等，2008） ，國外最近開發(fā)的懸掛式栽培設(shè)施也在上海市農(nóng)業(yè)科學院等地得到應用。針對我國北方地區(qū)日光溫室普遍存在采光和保溫性能差的問題，張國森等（2009） （CN 200920144085.5）發(fā)明了一種利用石塊漿砌墻體，用砂石 堆砌保溫層的適宜非耕地地區(qū)的砂石墻下挖型日光溫室；魏家鵬等（ 2009）（CN200910020154.6 ）研發(fā)了工廠化育苗專用日光溫室和連棟溫室。白義奎等（ 2010）（CN201010160043.8）研發(fā)出東北新型多連棟節(jié)能日光溫室，土地利用率提高到 80 %90 ；王鐵良等（2010） （CN201010160021.1）研發(fā)出東北新型落地裝配式全鋼架結(jié)構(gòu)日光溫室，比傳統(tǒng)的日光溫室在施工速度、用鋼量和采光量方面都有了顯著提高。在內(nèi)部結(jié)構(gòu)方面，王曉冬等（2007）研究了下挖深度對日光溫室保溫性的影響；楊建軍等（2009）通過研究提出了西北不同地區(qū)最佳墻體厚度，孟力力等（2009）和馬承偉等（2010）分別構(gòu)建了日光溫室二維溫度場數(shù)學模型，開發(fā)出了日光溫室結(jié)構(gòu)參數(shù)優(yōu)化計算軟件；白義奎等（2006）研究發(fā)現(xiàn)綴鋁箔聚苯板空心墻體的熱工性能較聚苯板夾芯墻體更好，受環(huán)境因素的影響較?。焕钚》己完惽嘣疲?006）比較了不同厚度磚墻聚苯板等隔熱材料不同組合對保溫性能的影響；佟國紅等（2010）研究了下沉深度和跨度同太陽能供熱保證率等的關(guān)系，馬驥等（2007）在西部研發(fā)并推廣了山地日光溫室，提高了保溫性和土地利用率。 針對溫室環(huán)境數(shù)據(jù)信息監(jiān)控特點，韓華峰等（2 009）研究了基于 ZigBee 協(xié)議的傳感器節(jié)點技術(shù)，通過組裝現(xiàn)場監(jiān)控無線傳感器網(wǎng)絡(luò)，實現(xiàn)數(shù)據(jù)遠程傳輸至指定數(shù)據(jù)庫服務器，并提出了基于遮陽網(wǎng)、天窗等機械運動圖像處理的溫室視頻監(jiān)控新方法；宋樹民和祝詩平（2009）將嵌入式遠程視頻采集技術(shù)應用到溫室監(jiān)測中，獲取溫室作物的生長狀況、肥水需求情況以及病蟲草害動態(tài)等信息的反應載體作物的生長圖像；張培新等（2006）建立了一套周年連續(xù)的溫濕通用數(shù)據(jù)庫，對番茄、黃瓜等設(shè)施蔬菜的生長發(fā)育進程和病害發(fā)生進行預測，并可借助新數(shù)據(jù)的采集對原有環(huán)境數(shù)據(jù)庫進行改進、補充和完善；李萍萍等（2006）將溫室內(nèi)外的環(huán)境信息實時接入溫室蔬菜栽培的專家系統(tǒng)中去，作為驅(qū)動變量，為環(huán)境控制、病蟲害及營養(yǎng)等的管理決策提供參數(shù)依據(jù)；楊碩等（2008）和董永勝（2010）還分別建立了基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的溫室植物生長光照強度和溫14 中 國 蔬 菜 CHINA VEGETABLES 2011 年 1 月（下） 室環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)；張洪波等（2010）針對溫室環(huán)境的多輸入、多輸出、非線性和難以建立數(shù)學模型等特點，提出一種基于 BP 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的專家系統(tǒng)并用于溫室控制，實現(xiàn)了神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和專家系統(tǒng)功能上的互補。在溫室環(huán)境控制裝置研發(fā)方面，王定成等（2007）研制了基于 USB 的 溫室環(huán)境數(shù)據(jù)采集器；趙春江等（2009） （CN200910078126.X ）研制了一種溫室環(huán)境控制裝置， 可根據(jù)白天和夜間溫室環(huán)境控制的不同特點實現(xiàn)溫室環(huán)境白天和夜間兩種控制模式，更加精確和高效地實現(xiàn)對環(huán)境參數(shù)的自動控制，提高設(shè)備的使用效率、降低能耗；楊婷和汪小旵（2010）提出了基于 ZigBee 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的自動控制滴灌系統(tǒng)，該系統(tǒng)能夠監(jiān)測植物土壤濕度、環(huán)境溫度和光照的變化，通過無線網(wǎng)絡(luò)將傳感器信號反饋，結(jié)合傳感器融合技術(shù)可對滴灌動作做出精確判斷，實施高效的節(jié)水灌溉措施；馬丹等（2007）研制了 SG-1 型高效熱風爐，其性能達到了茄果類蔬菜生長的適宜溫度要求；柴立龍等（2008）研究了地源熱泵溫室夏季降溫效果；喬正衛(wèi)等（2008）利用噴膠棉、羊毛、PE 發(fā)泡片和毛氈做保溫芯材試制了 4 種保溫被；李金城等（ 2008）（CN200720026906.6）研發(fā)了一套新型液壓卷簾機； 宋衛(wèi)堂等（ 2008） （CN200810240328.5）研制了營養(yǎng)液紫外線臭氧組合式消毒方法，極大提高殺菌效果，使營養(yǎng)液中微生物數(shù)量下降到更低；馬偉等（2009）開發(fā)了移動式溫室精確灌溉施肥機，該產(chǎn)品移動方便，并在不同溫室之間快速連接管路，性能穩(wěn)定，成本低；賀超興等（2009）研制開發(fā)了燃煤式土壤基質(zhì)高溫熱水消毒機，對根結(jié)線蟲的防效達 60 %以上。 2.2 設(shè)施蔬菜生物學與基因功能研究進展 “十一五”期間，我國設(shè)施蔬菜基礎(chǔ)生物學的研究發(fā)展有了質(zhì)的飛躍，取得了一系列喜人成果。期間最大的事件是中國農(nóng)業(yè)科學院蔬菜花卉研究所聯(lián)合國內(nèi)外其他有關(guān)單位進行了世界上第一個蔬菜作物黃瓜全基因組的測序，其研究成果發(fā)表在Nature Genetics（Huang et al.，2009），開啟了蔬菜作物基因組測序的新時代。黃瓜基因組序列的揭曉為進行黃瓜產(chǎn)量、品質(zhì)、抗病性等重要農(nóng)藝性狀相關(guān)基因的克隆與功能應用研究提供了便捷。此外，通過比較基因組學在黃瓜基因組中發(fā)現(xiàn)了 686 個基因亞家族與植物維管束的形成和功能相關(guān)，這也為未來研究植物系統(tǒng)信號傳遞等提供了重要資源。繼黃瓜基因組測序之后，我國又開展了大白菜、普通白菜和西瓜等基因組測序工作。此外，番茄作為另一重要的設(shè)施蔬菜作物，中國正承擔著番茄 12 條染色體中的 2 條染色體的測序工作。這些基因組工作的完成將大大提高中國在設(shè)施蔬菜功能基因和遺傳育種研究上的能力（杜永臣 等，2010）。 設(shè)施蔬菜作物重要功能基因的分離與克隆研究在“十一五”期間也取得了一定的發(fā)展。黃瓜中已有大量基因被分離克隆，發(fā)育相關(guān)基因如兩性花基因 M 的分離（Li et al.，2009），黃瓜果實膨大生長相關(guān)基因 CsEXP5 的克?。▽O涌棟 等， 2008），營養(yǎng) 生長與生殖生長調(diào)控基因 CsMADS06的克?。ㄒΦで?等，2009），胚胎發(fā)育相關(guān)基因的分離鑒定（盛慧 等，2010）等。其他重要功能基因如黃瓜脂肪酸去飽和酶基因 （ Cs-FAD） （劉春香 等， 2008） 、 磷脂酶 D （杜棟良 等， 2009） 、6-磷酸葡萄糖酸脫氫酶基因 Cs6PGDH（魏躍 等， 2009）、乙烯受體 ETR1 基因片段（曹迪 等，2009）等也相繼被克隆。甜瓜中，果實發(fā)育相關(guān)基因果實酸性轉(zhuǎn)化酶（于喜艷 等，2006）、蔗糖磷酸合成酶（于喜艷 等，2007）、醇?；D(zhuǎn)移酶（馮燕青 等，2009）等基因也得到了分離。另外，泛素蛋白（龍皎月 等，2008）、生育酚甲基轉(zhuǎn)移酶基因（鄒禮平，2008）、辣椒花藥胚狀體發(fā)育等相關(guān)基因（張菊平 等，2008）、番茄 ACC 氧化合成酶（符秀梅 等，2009）、絡(luò)合素酶基因（李慧 等，2010）也已由我國學者進行了克隆與分析。Fu 等（2008） 還系統(tǒng)研究了 BR 在果實發(fā)育過程中如何通過調(diào)節(jié)細胞分裂周期蛋白（ CycD 等）從而調(diào)節(jié)果實發(fā)育的機制，Wu 等（2010）研究了黃瓜性別分化中的相關(guān)基因表達譜。這些基因信息的獲得為進行黃瓜、甜瓜、辣椒、番茄等蔬菜作物的風味品質(zhì)、產(chǎn)量育種及抗逆機制研究等提供了理論依據(jù)。 2011（2） 喻景權(quán)：“十一五”我國設(shè)施蔬菜生產(chǎn)和科技進展及其展望 15 2.3 設(shè)施蔬菜育苗技術(shù)研究進展 “十一五”期間，育苗技術(shù)無論在理論上還是應用上都有了長足的進步。全國各地育苗設(shè)施逐步完善，北方主要推廣應用日光溫室穴盤育苗，而在南方主要研究推廣電熱加溫穴盤育苗，逐步從傳統(tǒng)的家庭育苗走向集約化工廠化育苗，其中工廠化育苗在山東等地已經(jīng)達到了 20 %左右的水平，涌現(xiàn)出多家年產(chǎn) 2 000 萬5 000 萬成苗的企業(yè)。在育苗基質(zhì)上，各地根據(jù)其材料來源情況，研發(fā)了以玉米秸、麥稈、醋糟、草炭、蛭石等不同比例的混合基質(zhì)來替代傳統(tǒng)育苗基質(zhì)，形成適合各地的規(guī)?；蜕唐坊a(chǎn)模式（錢笑天 等，2009；邵秀麗 等，2009；劉超杰 等，2010）?；谖覈壳按嬖诘倪B作障礙和冬春低溫弱光問題，國內(nèi)多家單位開展了嫁接砧木資源的評價和利用的研究。在抗病方面，已篩選出番茄抗青枯病、枯萎病和抗根結(jié)線蟲砧木，以及黃瓜抗枯萎病、茄子抗黃萎病的砧木，但目前還缺少具有實用價值的瓜類抗根結(jié)線蟲的嫁接砧木（張朝坤 等，2009；王明耀 等，2010）。近年來，顧興芳等（2006）發(fā)現(xiàn)以野生瓜棘瓜為砧木的黃瓜嫁接苗在嫁接親和性、抗南方根結(jié)線蟲能力、產(chǎn)量、株高和果實品質(zhì)等方面，均優(yōu)于目前生產(chǎn)上大面積推廣的以黑籽南瓜或火鳳凰為砧木的黃瓜嫁接苗。有關(guān)嫁接提高抗逆性是近年來國內(nèi)外的研究熱點，喻景權(quán)等評價了我國主要栽培瓜類在不同根系溫度下生長、抗氧化系統(tǒng)和地上部光合作用的響應，并把我國主要瓜類分為耐冷但熱敏感型、冷敏感與熱敏感型、冷敏感但耐熱型三類（Zhang et al.，2008）。Huang 等（2010）報道了黃瓜嫁接黑籽南瓜可緩解鹽分對大量元素吸收的抑制作用，李漢美和朱祝軍（2009）發(fā)現(xiàn)嫁接抗性砧木能通過提高光合作用和抗氧化酶活性來提高植物耐鹽性，黃瓜嫁接黑籽南瓜可通過提高多胺含量和抗氧化酶活性來提高對銅害的耐性（Zhang et al.，2010）。在嫁接方法上，除傳統(tǒng)的嫁接方法外，近年來形成和完善了一些新型或?qū)嵱眉藿臃椒?，如套管嫁接法、雙砧嫁接法和離體嫁接技術(shù)。其中雙砧木嫁接是利用不同品種砧木之間抗病性、抗低溫能力、生長狀況等差異特點進行互補，在黃瓜生產(chǎn)中應用增產(chǎn)作用明顯（儲昭勝 等，2010）。 2.4 資源高效利用與連作障礙克服技術(shù)研究進展 我國人口眾多，但資源匱乏，同時，設(shè)施生產(chǎn)中存在養(yǎng)分、水分等資源利用率低的問題。鑒于此，“十一五”期間我國各地開展了大量提高包括土地、光能、水分和養(yǎng)分等在內(nèi)的資源利用率的研究。其中，中國農(nóng)業(yè)科學院蔬菜花卉研究所和甘肅、寧夏等地在非耕地利用方面取得了顯著進展，他們利用我國西部區(qū)域充足的光能資源和非耕地資源，通過發(fā)展以農(nóng)作物秸稈和沙地等為栽培基質(zhì)， 配合使用有機和無機肥料來進行主要設(shè)施蔬菜的生產(chǎn)， 實現(xiàn)了非耕地的有效利用 （劉偉 等，2006；李建明 等，2006；卜燕燕 等，2010）。在水分和養(yǎng)分方面，傳統(tǒng)的灌水和施肥模式存在利用率低的問題，主要養(yǎng)分利用率僅為 10 %30 %，為此，近年來開發(fā)了膜下滴灌、膜下滲灌等微灌技術(shù)，滴灌結(jié)合施肥，可減少肥料淋溶損失，同時肥料利用率可提高 1 倍（李戰(zhàn)國，2008；姬景紅 等，2009）。通過整合蔬菜配方施肥和肥水一體化水肥耦合新技術(shù)，將 含可溶性化肥的水以較小流量均勻、準確地直接輸送到作物根部附近的土壤表面或土層中的灌水施肥方法，可以把水和養(yǎng)分按照作物生長需求定量、定時直接供給作物，明顯降低大棚濕度，達到節(jié)水、節(jié)肥、省藥、省工的效果，并能明顯提高蔬菜的產(chǎn)量和品質(zhì)（王榮蓮 等，2010）。與之配套的設(shè)施如移動式溫室精確灌溉施肥機也已實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)。CO 2 施肥可以增強蔬菜對生物逆境和非生物逆境的抗性，改變蔬菜作物的礦物質(zhì)吸收和分配，提高光合作用和產(chǎn)量。但缺少 CO 2來源則一直困擾我國設(shè)施園藝的發(fā)展，近年來，北方逐步推廣應用了以農(nóng)作物秸稈為材料的地下式“生物反應堆”技術(shù)（ 李明霞 等，2008 ），而在南方，樊琳等（2009）研發(fā)了利用水稻等秸稈好氣發(fā)酵技術(shù)。這些技術(shù)不僅能有效利用農(nóng)作物廢棄秸稈產(chǎn)生 CO 2而提高蔬菜作物光合作用，也可產(chǎn)生熱量，提高設(shè)施中的溫度，提高冬春季節(jié)蔬菜生產(chǎn)的安全性，增產(chǎn)幅度達 20 %左右。 16 中 國 蔬 菜 CHINA VEGETABLES 2011 年 1 月（下） 隨著設(shè)施蔬菜的專業(yè)化和規(guī)?；a(chǎn)的發(fā)展，連作障礙問題也日益突出。“十一五”期間，我國各地針對連作障礙發(fā)生機制與防治開展了大量研究。土傳病蟲害、次生鹽漬化和自毒作用是引起連作障礙的主要原因。吳艷飛（2008）、吳鳳芝等（2008）、吳鳳芝和周新剛（2009）、賀麗娜等（2009）研究發(fā)現(xiàn)，黃瓜等作物連作引起次生鹽漬化，土壤呼吸強度降低，土壤蔗糖酶活性下降，微生物種群由細菌型向真菌型轉(zhuǎn)化，土壤病原菌增多。而間套作或輪作則明顯保持了微生物種群的平衡，減輕了土傳病害的發(fā)生。在自毒作用研究方面，已從番茄、黃瓜、西瓜和茄子根系分泌物中分離鑒定出一些自毒物質(zhì)，并對其作用機制開展了研究。近年來有關(guān)連作障礙研究的一個主要特點是從傳統(tǒng)的單因子研究拓展到多因子研究。喻景權(quán)課題組研究發(fā)現(xiàn)，黃瓜和黑籽南瓜對黃瓜根系分泌物中的自毒物質(zhì)具有不同的吸收特性，黃瓜根系對其自毒物質(zhì)具有較高的親和性和吸收性，引起根系細胞活性氧的產(chǎn)生和根系生活力的下降，從而助長了病原菌的侵染，加劇連作障礙的發(fā)生，并提出了連作障礙是多因子綜合作用的結(jié)果的觀點（Ogweno & Yu，2006；Ye et al.，2006；Ding et al.，2007） 。韓雪等（2006） 、吳鳳芝和王學征（2007） 和劉娜等（2008）的研究發(fā)現(xiàn)，不同感抗品種根系分泌物和自毒物質(zhì)對病原菌生長和土壤中的微生物結(jié)構(gòu)具有顯著影響，沈其榮課題組（2008）的工作也發(fā)現(xiàn)，西瓜枯萎病病原菌 Fusarium 產(chǎn)生的鐮刀菌酸能抑制西瓜的生長，間套作水稻對枯萎病的發(fā)生具有明顯的抑制作用。一些研究還發(fā)現(xiàn)，黃瓜中的自毒物質(zhì)可通過抑制其根系細胞細胞分裂周期蛋白相關(guān)基因表達而抑制根系細胞分裂和生長（Zhang et al.，2008） 。 連作障礙防治是今后相當長一段時間內(nèi)蔬菜產(chǎn)業(yè)面臨的一大難題。目前主要從種植制度和種植方式的優(yōu)化、抗土傳病蟲害品種和嫁接砧木的篩選和利用、土壤消毒和土壤管理以及生物防治等角度著手， 如利用具有化感作用的蔥蒜類作物同禾本科植物輪作或間套作，采用隔離和半隔離式栽培模式，推廣應用水旱輪作栽培模式，選育抗性砧木和品種，開發(fā)石灰氮和 1, 3-二氯丙烯（1, 3-D）等化學消毒物質(zhì)，應用蒸汽消毒和高溫燜棚等環(huán)境友好型消毒技術(shù)，完善放線菌和穿刺巴氏桿菌等生物防治技術(shù)等。 2.5 抗逆機制與設(shè)施蔬菜抗逆生產(chǎn)調(diào)控技術(shù)研究進展 我國的設(shè)施生產(chǎn)中經(jīng)常遭遇包括低溫和高溫、弱光和強光、干旱和澇害、高鹽和重金屬以及病蟲害等的為害，這些非生物與生物逆境對蔬菜光合作用、抗氧化系統(tǒng)和養(yǎng)分吸收的影響以及調(diào)控是近年來我國設(shè)施園藝的研究熱點，其中光合效率分析、抗氧化系統(tǒng)分析和利用 RT-PCR 技術(shù)進行基因表達分析成為“十一五”期間利用最多的方法手段，一些實驗室還采用 SSH、基因芯片和蛋白組學技術(shù)篩選了一系列包括低溫弱光、鹽和干旱等脅迫下的響應基因和蛋白，如毛偉華等（2006）構(gòu)建了黃瓜首張 cDNA 芯片并分析了低溫等脅迫下的差異表達基因，任華中等利用 SSH方法篩選出一系列低溫弱光響應基因（Mi et al.，2008） ，郭世榮等研究了鹽脅迫下黃瓜根系的蛋白組變化（Du et al.，2010） ，葉志彪等利用基因芯片技術(shù)研究了干旱脅迫下番茄轉(zhuǎn)錄組水平的變化（Gong et al.，2010） ，Sun 等（2010）比較了耐鹽野生番茄和鹽敏感栽培番茄鹽脅迫下的轉(zhuǎn)錄本水平的變化， 這些工作為深入研究抗逆機制和分子育種奠定了基礎(chǔ)。低溫弱光是設(shè)施栽培環(huán)境的典型逆境，最近的研究發(fā)現(xiàn)，低溫弱光后黃瓜葉片 RuBP 羧化效率下降導致 PSI 產(chǎn)生更多的光合作用過剩電子流向 O 2 即 Mehler-Asada 途徑的加劇，產(chǎn)生的過剩電子和活性氧又進一步導致Calvin 循環(huán)酶的失活和 CO 2 同化速率的下降。上述低溫弱光對光合作用電子傳遞和 RuBP 羧化效率的影響可通過嫁接黑籽南瓜來緩和，品種間的抗性差異可通過上述過程指標加以評價（Zhou et al.，2006；2007） 。黃瓜葉片中的 SOD 基因表達和編碼酶活性同 Cu、Zn、Fe 和 Mn 等水平有關(guān)（Gao et al.，2009） ，不同品種的耐低溫弱光能力還同果實生長所需的碳水化合物引起的反饋調(diào)控有關(guān)（Miao et al.，2009） 。 2011（2） 喻景權(quán)：“十一五”我國設(shè)施蔬菜生產(chǎn)和科技進展及其展望 17 最近五年，我國各地開展了大量有關(guān)植物生理活性物質(zhì)如油菜素內(nèi)酯（BR） 、ABA、多胺、NO、水楊酸、H 2O2 等在抗逆調(diào)控中的作用效果和機理的研究。夏曉劍等發(fā)現(xiàn)，BR 通過細胞膜NADPH 氧化酶產(chǎn)生 H 2O2來提高包括對低溫、化學氧化和病毒等脅迫的抗性（Xia et al.，2009a） 。BR 還能提高對高溫、低氧脅迫、化學農(nóng)藥等抗性，提高在逆境和正常生長環(huán)境下作物的光合效率（Xia et al.，2006；2009b） ，且高溫下 BR 處理還伴隨著 ABA 水平的提高（Yuan et al.，2010） 。ABA 和 H 2O2 等具有提高抗氧化酶活性，保護高溫和滲透等逆境下葉片葉綠體結(jié)構(gòu)的作用（Gao et al.，2010） ，H 2O2參與了 NO 引起的番茄銅抗性調(diào)控（Wang et al.，2010） 。多胺等具有提高黃瓜等耐鹽性、耐低溫性和耐低氧性的作用，且這種作用同其調(diào)控內(nèi)在多胺代謝、抗氧化系統(tǒng)和光合作用氣體交換有關(guān)（Duan et al.，2008；Zhang et al.，2009；Zhang et al.，2009） ，此外，研究還發(fā)現(xiàn)嫁接通過提高多胺和抗氧化酶系統(tǒng)以及光合作用來增強番茄的銅抗性（Zhang et al.，2010） ，CO 2加富能通過增強鐵供應不足誘導的防御反應提高鐵營養(yǎng)水平（Jin et al.，2009） ，外源硅能提高黃瓜抗氧化能力和對低溫的抗性等（Liu et al.，2009） 。 “十一五”期間一個重要進展是利用包括轉(zhuǎn)基因技術(shù)、VIGS 技術(shù)和化學遺傳和藥理法等方法來研究抗逆基因功能。番茄轉(zhuǎn)基因技術(shù)已在不同實驗室所采用，并取得了許多有意義的結(jié)果，如過量表達甘油-3-磷酸?；D(zhuǎn)移酶提高了番茄的抗冷脅迫能力（Sui et al.，2007） ，反義抑制葉黃素代謝相關(guān)基因則減緩了低溫弱光對番茄 PSI 和 PS的光抑制（Wang et al.，2010） ，而過量表達則增加了其對強光低溫下的 PS光抑制（Wang et al.，2008） ；過量表達葉綠體中的 MDHR 基因提高了番茄對溫度和氧化脅迫的抗性（Li et al.，2010） ，過量表達轉(zhuǎn)錄因子 LeERF2 通過調(diào)節(jié)乙烯合成而提高抗凍能力（Zhang & Huang，2010） 。黃瓜過量表達冷脅迫誘導的轉(zhuǎn)錄本調(diào)節(jié)基因 ICE1表現(xiàn)出更強的耐低溫性（Liu et al.，2010） ，反義抑制酸性轉(zhuǎn)換酶編碼基因 MAI1 顯著改變了植株的生長和果實的發(fā)育（Yu et al.，2008） 。 2.6 蔬菜優(yōu)質(zhì)與安全生產(chǎn)技術(shù)研究進展 設(shè)施蔬菜產(chǎn)品優(yōu)質(zhì)安全是“十一五”期間備受人們關(guān)注的一個問題。期間，王實娟等（2010）研究了水氮處理對溫室黃瓜風味品質(zhì)成分如醛類物質(zhì)、可溶性糖、VC 和蛋白質(zhì)等的影響；安順偉等（2010）發(fā)現(xiàn)番茄植株單株結(jié)果數(shù)、果實干物質(zhì)、可溶性固形物、VC、有機酸含量和糖酸比等品質(zhì)性狀均隨灌水量降低呈增加趨勢；張瑞華等（2007）研究發(fā)現(xiàn)有色膜覆蓋還可創(chuàng)造較好的溫光環(huán)境，提高全生育期內(nèi)葉片葉綠素和類胡蘿卜素含量；劉明池和劉向莉（2005）則在“十一五”期間進一步研究了調(diào)虧灌溉對番茄、甜瓜果實風味物質(zhì)形成的影響和改善措施，并在產(chǎn)業(yè)化應用方面取得了進展；師愷等研究了限根栽培條件下根系可能產(chǎn)生的缺氧和相應的能量代謝和光合效率變化（Shi et al.，2007，2008 a，2008b，2008c） 。保水抗旱材料在我國具有廣闊的發(fā)展前景（Xie et al.，2010；Zhang et al.，2010） ，近年來在新型多功能保水劑系列產(chǎn)品研制與產(chǎn)業(yè)化，保水劑的有機-無機復合，以及保水劑與肥料、植物生長調(diào)節(jié)劑、殺蟲劑、殺菌劑等物質(zhì)的復配等方面取得了一些進展。隨著我國城市化進程的加快，城鄉(xiāng)交錯區(qū)重金屬污染問題越來越受到人們的關(guān)注。近年內(nèi)，全國各地對菜地重金屬污染情況進行了普查，并對其來源、不同蔬菜和不同器官中的累積特征、對養(yǎng)分吸收以及相關(guān)生理代謝過程都進行了大量的研究。這些研究明確了重金屬的輸入途徑為施肥和灌溉，有機肥施用是生產(chǎn)過程中重金屬輸入的主要來源，在目前的生產(chǎn)條件下，葉菜類蔬菜重金屬健康風險較高（徐勇賢 等，2009）。劉蘋等（2008）發(fā)現(xiàn)，壽光大棚土壤中除 Pb 與 Ni 外，其他重金屬含量均與大棚使用年限呈正相關(guān)關(guān)系，棚內(nèi)土壤重金屬含量明顯高于棚外麥地土壤相，Cd 的樣本超標率為 15.4 %，Ni 的樣本超標率為 5.8 %。如何通過栽培模式、土壤改良、優(yōu)質(zhì)灌溉水和有機肥等的保障以及篩選低重金屬吸收品種來減少蔬菜中的重金屬含量是我們今后面臨的問題。近年來，我國各地在蔬菜植保技術(shù)取得顯著進展的同時，農(nóng)藥殘留18 中 國 蔬 菜 CHINA VEGETABLES 2011 年 1 月（下） 與控制技術(shù)等方面也取得了顯著突破。設(shè)施生產(chǎn)中除選育出一批抗病品種外，推廣應用了防蟲網(wǎng)、性誘劑、粘蟲板、硫磺熏蒸、生物農(nóng)藥和有色薄膜等環(huán)境友好型病蟲害防治技術(shù)（石延霞 等，2007；楊宇紅 等，2008）。此外，針對土壤持久性農(nóng)藥等污染問題，南京農(nóng)業(yè)大學李順鵬課題組（Jiang et al.，2007）和浙江大學虞云龍課題組（Fang et al.，2008）等分離了多個農(nóng)藥降解菌，并實現(xiàn)了產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)。喻景權(quán)課題組（Xia et al.，2009c）還發(fā) 現(xiàn)，植物激素中的油菜素內(nèi)酯能通過加速植物體內(nèi)的農(nóng)藥代謝降解過程，降低蔬菜等產(chǎn)品中的農(nóng)藥殘留含量，這些都為今后提高蔬菜產(chǎn)品的安全性提供了技術(shù)保障。 “十一五”期間，農(nóng)藥殘留合格率達到了 98 %，比 2001 年提高了 30 %以上，特別是農(nóng)業(yè)部啟動“園藝標準園”建設(shè)項目以來，標準園產(chǎn)品農(nóng)藥殘留合格率更是達到了 99.8 %。 3 我國設(shè)施蔬菜產(chǎn)業(yè)發(fā)展和科研中面臨的突出問題 我國的設(shè)施蔬菜產(chǎn)業(yè)在“十一五”期間得到了飛速發(fā)展，設(shè)施栽培的面積一直位于世界各國之首，但客觀地分析，迄今為止我國的設(shè)施蔬菜產(chǎn)業(yè)只是一個栽培面積和生產(chǎn)量的擴展，而在科技含量、單位面積產(chǎn)量水平和產(chǎn)品品質(zhì)上同發(fā)達國家存在很大的差距。從一定意義上講，我國是一個設(shè)施蔬菜產(chǎn)業(yè)大國，但不是強國。目前，我國設(shè)施蔬菜產(chǎn)業(yè)主要面臨以下幾個問題。 生產(chǎn)盲目性、災害性氣候和病蟲害爆發(fā)帶來的蔬菜生產(chǎn)供應的不穩(wěn)定性。目前，我國各地都加大力度發(fā)展設(shè)施蔬菜生產(chǎn)，但缺少產(chǎn)業(yè)發(fā)展宏觀規(guī)劃研究。我們還難以回答我國設(shè)施栽培規(guī)模達到多少水平較為合適這一基本問題。我國大多設(shè)施環(huán)境可控性差，生產(chǎn)中因短期和長期的低溫弱光導致的產(chǎn)量不穩(wěn)定情況在所難免。近年來因土傳和病毒傳播病蟲害如根結(jié)線蟲和番茄黃化曲葉病毒造成的黃瓜和番茄產(chǎn)量毀滅性現(xiàn)象也在一些區(qū)域不斷發(fā)生。這些都導致了蔬菜生產(chǎn)供應不穩(wěn)定性。 設(shè)施的可靠性、產(chǎn)業(yè)的規(guī)?；⑸a(chǎn)的專業(yè)化、操作的機械化、環(huán)境的可控性和控制的智能化水平有待提升。占我國設(shè)施蔬菜栽培大多數(shù)的日光溫室和塑料大棚設(shè)施目前普遍存在設(shè)施簡陋、環(huán)境可控性差、冷害凍害頻發(fā)的問題；由于我國的土地制度特點，單位農(nóng)戶的經(jīng)營規(guī)模普遍較小，影響了操作的機械化和管理的智能化發(fā)展，導致勞動生產(chǎn)效益和經(jīng)營效益低，技術(shù)推廣難度大和產(chǎn)品穩(wěn)定性差等問題。 國外品種大量涌入對我國設(shè)施蔬菜種子產(chǎn)業(yè)產(chǎn)生沖擊。盡管我國各地加大了設(shè)施專用品種的選育力度，但其速度明顯落后于產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，而國外的許多種子企業(yè)憑借其多年的種質(zhì)和技術(shù)積累，育成的許多蔬菜瓜果品種如番茄、黃瓜、甜椒、甜瓜和西瓜等在產(chǎn)量、抗性和商品性方面具有一定的優(yōu)勢，壟斷了一些區(qū)域的種子市場。 過量化肥農(nóng)藥帶來的環(huán)境與蔬菜產(chǎn)品安全性問題。由于低溫弱光等原因，我國各地特別是北方一些地區(qū)采用過量施肥的方式來提高產(chǎn)量，很多地區(qū)的養(yǎng)分利用率僅為 10 %20 %左右。此外，設(shè)施條件下的低溫和高濕等環(huán)境也導致病蟲害高發(fā)，必須依賴大量的化學合成農(nóng)藥投入來防控。所有這些不僅引起設(shè)施產(chǎn)品的農(nóng)藥和化肥污染，也容易造成土壤鹽漬化以及環(huán)境和生態(tài)污染，成為社會各界普遍關(guān)心的問題。 連作障礙和病蟲害問題成為制約設(shè)施蔬菜可持續(xù)生產(chǎn)的瓶頸。我國的設(shè)施生產(chǎn)存在品種單一化的特點，連作條件下的病蟲害和連作障礙問題尤為嚴重，但我們的連作障礙克服技術(shù)體系尚未成熟，日益嚴重的黃瓜根結(jié)線蟲和番茄黃化曲葉病毒病未能得到根本控制。 單位面積產(chǎn)量與發(fā)達國家的差距日益明顯。經(jīng)過長達數(shù)十年的努力，我國設(shè)施栽培技術(shù)有了較大的進步，但我國在硬件和軟件上都同荷蘭等發(fā)達國家存在很大的差異。目前，荷蘭的番茄和黃瓜等單位面積產(chǎn)量已經(jīng)達到了 100 kg·m-2，而我國大多地區(qū)的產(chǎn)量僅為 15 kg·m-2左右，2011（2） 喻景權(quán)：“十一五”我國設(shè)施蔬菜生產(chǎn)和科技進展及其展望 19 這種差距不是在縮小，而是在加大。 蔬菜產(chǎn)品采后處理能力與產(chǎn)品質(zhì)量有待提高。面前我國蔬菜產(chǎn)業(yè)的采后處理和運輸能力遠遠跟不上產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，冷鏈系統(tǒng)還不夠健全，大多區(qū)域及其產(chǎn)品多以常溫流通為主，不僅損耗大，而且流通末端產(chǎn)品的質(zhì)量不高。 蔬菜生產(chǎn)成本（勞動力、土地、肥料、農(nóng)藥和薄膜）增加，生產(chǎn)效益波動明顯。近來出現(xiàn)的通貨膨脹和用工荒在一定程度上導致了設(shè)施生產(chǎn)資料如農(nóng)膜、化肥和用工成本的增加，加上不確定的氣候災害等因素，導致了蔬菜市場價格和農(nóng)民經(jīng)營效益的不穩(wěn)定性。 設(shè)施蔬菜科技投入不足，科技推廣體系有待完善。近年來，我國設(shè)施蔬菜科技投入增加明顯，但還未能滿足產(chǎn)業(yè)的技術(shù)需求，相比其他產(chǎn)業(yè)規(guī)模，設(shè)施蔬菜產(chǎn)業(yè)的科技投入相對較少。 4 發(fā)展方向 為解決上述問題，要在積極吸收國外先進科學技術(shù)的同時，立足我國的基本國情，研發(fā)適合不同生態(tài)環(huán)境、社會和經(jīng)濟發(fā)展水平的設(shè)施蔬菜生產(chǎn)技術(shù)，形成相應的生產(chǎn)模式和技術(shù)體系。為此，我們有必要加強以下幾方面的工作。 發(fā)展專業(yè)化、集約化、規(guī)模化和機械