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杨其长:荷兰温室百年发展历程及对我国的启示

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发表于 2020-7-29 08:30:31 | 显示全部楼层 |阅读模式

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杨其长

  荷兰位于西欧北部,面临大西洋的北海,处于马斯河、莱茵河和斯凯尔特河的下游河口地区,全国约有1/4的国土面积低于平均海平面,是一个低地国家,国土面积为4.15万Km 2 ,人口1600多万,是世界人口密度最大的国家之一。由于受大西洋暖流的影响,荷兰属典型的温带海洋性气候,冬季温和,1月份月平均气温2.2℃;夏季凉爽,7月份月平均气温16.8℃ ,年平均气温为8.5〜10.9℃。由于纬度较高(相当于我国黑龙江省的最北部),荷兰全年光照严重不足,历年平均日照时数仅为1484h。从发展温室的角度来看,四季的温度条件有利于温室的气候调节,但冬季光照弱、日照时间短的明显缺陷,却是温室发展的关键制约因素。经过近100年的努力,荷兰人硬是凭借自己超凡的智慧,充分发挥气候温和的优势,克服光照资源的不足,把温室园艺产业做到了世界最好。荷兰温室技术的成功有其独特的历史背景和时代特征,了解其发展历程,或许能对我国温室技术的发展会有所启示。
  荷兰温室技术发展历程综观
  荷兰100年来温室的发展历程,可以很清晰地看出其发展轨迹大致分三个主要阶段:即初级发展阶段(1900-1945),快速发展阶段(1946-1990),稳定成熟阶段(1991-现在)。
  初级发展阶段(1900-1945)
  荷兰温室的发展是随着玻璃技术的革新发展起来的。19世纪上半叶,随着铸造技术的改进,平板玻璃的制造工艺有了新的突破(Hix,1974),使平板玻璃作为温室外覆盖材料成为现实。1850年英国在伦敦海德公园首次展示了用玻璃板制成的水晶宫(温室)进行植物栽培,引起轰动。之后,欧洲大陆纷纷效仿,一些皇家花园和药用植物园相继建立了类似的温室。19世纪后期,随着美国东北部重工业 的 崛 起 ,温 室 产 业 在美 国 也 获 得了 较 快 的 发展 。但 这 一时 期 荷 兰 的温 室 产 业 没有 太 大 的 进展,1904年荷 兰 首 次 温室 的 普 查 结果 表 明 , 当时 的 温 室 面积仅为28公顷(表1),而此时英国已有温室200多公顷,美国已经达到了900公顷。20世纪20年代后期,荷兰开始发展温室产业,但发展仍较为缓慢,到1927年双坡面玻璃温室仅为391公顷,1939年达到了将近1000公顷。这一时期荷兰的园艺设施大致有三种型式,一种被称之为温床(图1和 图3 ab)的结构,后面是矮墙,前屋面为略低于后墙的玻璃立面,顶部为可开启的玻璃采光面,主要用于花园植物的越冬;另一种叫双坡面玻璃温室(图2和 图3:f),是在一面坡温室基础上发展起来的具有尖顶对称屋面和斜侧立面的玻璃温室,可用于果菜和花卉的种植;第三种是木结构的简易一面坡温室(图3:c d e)。从技术的特点来看,这一时期大部分的温室设施结构简单,无任何环控措施,且栽培技术落后,仅能满足夏季的园艺生产和花园植物的越冬等需求。
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  快速发展阶段(1946-1990)
  第二次世界大战期间,荷兰被德国侵占,由于受德国的掠夺和与世隔绝,农业出现了严重的危机。战后,荷兰的国民经济开始恢复,工业、交通、运输得到了迅速发展,并恢复了和世界各国的联系,农业开始崛起。也正是在这个时候,荷兰得到了美国的大力援助,美国大量先进的农业技术、农业机械、化肥、农药等纷纷输入荷兰。荷兰还不失时机地在国内建立农业示范户和综合示范区、成立农业合作社、帮助农民提高经营水平以及实施各种补贴和信贷等措施,使农业得到了迅速恢复与发展。温室技术也在这一时期得到了快速发展,到1950年荷兰的玻璃温室面积已发展达3300公顷(表2)。
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  二战结束到1990年的40多年间是荷兰温室发展最快的一段时期。分析起来,主要有以下几个要素推动了这一时期荷兰温室的快速发展:
  文洛(Venlo)型温室的发明与推广应用文洛(Venlo)
  型温室是在双坡面玻璃温室基础上,充分考虑荷兰的气候特点和栽培需求发展起来的。荷兰地处北纬51°〜53°的高纬度地区,由于受海洋性气候的影响,冬暖夏凉,但光照相对不足,温室发展的主要限制因子是光照。因此,最大限度地提高覆盖材料的透光率、减少骨架阴影、合理设计采光屋面角是该地区温室建设的技术关键。20世纪50年代初,在位于荷兰东南部林堡(Linburg)省一个小镇—Venlo的地方,最早出现了一种小尖顶连栋玻璃温室,随后人们习惯地称这种温室叫“Venlo” 型温室(图3. g)。最早的“Venlo”型温室跨度为6.4m,开间4.0m,檐高4.0m,脊高4.8m,每跨有两个小屋面构成。后来经过多次改进,逐步形成了现在的6.4m、9.6m、12.8m等多跨度组合模式。其主体结构通过采用柱网支撑桁架钢结构、铝合金镶嵌玻璃屋面直接坐落桁架以及屋面承重由铝合金嵌条承当等措施,使用钢量减少到仅为5Kg/m 2 ,比其他温室结构12〜15Kg/m 2的用钢量节约一倍以上;同时,通过屋面构件的优化设计,透光率也大为提高,逐步形成了现在这种独具风格的与荷兰气候特征相适应的温室型式(图4)。“Venlo”型温室的发展,既满足了荷兰对最大采光量的需求,又为机械化耕作和规模化生产提供了广阔的空间,对荷兰现代温室的发展起到了重要的推动作用。
  温室配套新技术的广泛应用
  从 20 世纪5 0年 代开始,随着文洛(Venlo)型温室的广泛应用,一些与温室工程配套的新技术也相继得到开发与实施,使温室作物的产量逐年提升(表3)。20世纪50年代初,随着杂交育种新技术的广泛应用,荷兰育种工作者开始着手温室作物新品种的选育,一些耐弱光、抗病、高产、适宜长季节栽培的温室作物新品种相继问世,并通过多年的更新,形成了目前强大的温室作物良种产业,有力地推动了温室园艺的发展。
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  20世纪60年代初,采暖系统逐渐引入温室的冬季增温,使用的燃料由最初的煤炭慢慢升级到油,随后(70年代初)又从油升级到天然气,使温室的加热系统不断得到改进与提高。一些与温度环境控制相关的锅炉、混合调节阀等装置相继得到普及与应用。从1960年开始,CO 2 施肥技术开始在温室使用,使作物产量得到了大幅度提高。60年代中期,第一个温室模拟气候控制系统
  问世,当时虽然仅能控制加热和通风装置,但为后来的计算机控制系统奠定了基础。Strijbosch在温室模拟气候控制方面进行了开创性的工作,他首次详细记录了荷兰温室顶尖种植户的气候控制策略,为荷兰温室的优化控制提供了宝贵的基础数据和研究方法。60年 代 末 , 镀 锌 钢 结构桁架与铝合金镶嵌框屋顶结构也相继得到应用与推广,使温室的采光性能得到进一步提高。70年代以来,无土栽培尤其是岩棉培技术的广泛应用,大大提升了温室管理效率和栽培控制水平,使机械化、自动化逐渐成为现实。20世纪80年代初,可移动式保温幕的推广应用为温室冬季夜晚的保温提供了重要保障。这一时期从温室结构优化、通风开窗机构(图5)、天沟保温(图6)、采暖系统、营养液控制、CO 2 施肥、环境控制到采收包装等方面的技术都得到快速发展,形成了从播种、育苗、栽培到采收、分级包装、贮藏保鲜各个环节的技术配套体系。温室作物产量也得到大幅度提高(表3),番茄产量增长了5倍,玫瑰产量增长了2倍。
  温室标准的制订与应用
  20世纪70年代初期,随着温室的快速发展,一些结构工程不规范的问题相继发生,每年暴风雨季节都有一些温室因结构强度问题而出现坍塌事故(图7),农民和保险公司损失惨重。后来由荷兰农业部出面、农业环境工程研究所(IMAG)等单位牵头开始制订相关的温室标准,1978年制订出了第一个温室结构设计标准NEN3859,1985年又制订出了施工安装标准NPR3860,随后欧洲又制订出了欧盟统一的温室设计荷载标准EN13031-1(1997),这些温室标准的制订为荷兰温室工程结构设计的规范化、结构配件的标准化、系列化以及施工、安装和运行管理的规范化起到了积极的推动作用。不仅大大减少了灾害损失,而且也为荷兰温室产业的稳步发展提供了有力的保障。
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  市场体系建设与推动
  荷兰温室产业得以迅速发展的很重要一个因素在于,他们有一个很好的市场流通体系。荷兰多年来相继建立了11家蔬菜拍卖市场,拥有12000多名成员,其中包括蔬菜种植农户和销售商等,这11家拍卖市场销售的蔬菜占全国玻璃温室总产量的68%。通过电子出价系统进行长期或短期合作,买主可以在千里之外由低向高出价购买蔬菜。早在20世纪60年代,荷兰就开始花卉拍卖市场的建设,1974年荷兰成立了花卉拍卖协会(VBN),VBN作为荷兰七大花卉拍卖市场的统一组织机构,提出并协调新的建议和措施,在与荷兰政府和其他欧洲国家政府交涉时,作为拍卖市场的正式发言人,维护花卉种植户的利益。目前,荷兰温室花卉80%以上的产品是通过花卉拍卖市场销售的。
  稳定成熟阶段(1991- 现在)
  从1991年以来,荷兰温室产业处于成熟稳定的发展时期,一个很重要的标志就是温室面积不再大规模扩大(表2),市场趋于稳定,温室技术的研发也逐渐趋于成熟。这一时期温室技术的发展主要集中在:一是大幅度提高覆盖材料的透光率、增加太阳能的入射量;二是热能的多用途利用和余热回收方面;三是营养液消毒和闭路循环系统的技术配套;四是温室节能技术应用、减少温室气体排放等。通过不断完善温室的功能,实现温室产业的可持续发展。这一阶段荷兰温室发展出现一些趋向:一是温室区域性布局逐渐向南部省份集中,逐步缩小荷兰北部地区的温室面积;二是温室蔬菜的种植面积逐渐减少,花卉或盆景植物面积不断上升,目前大约有2/3的农户种植花卉或盆景植物,1/3多经营蔬菜,而在20年前蔬菜比重却占60%以上;三是每户经营温室的面积逐渐增大,并仍有继续增加的趋势,说明温室在逐渐向集约化、规模化的方向发展。
  荷兰温室发展的启示
  启示一:温室结构必须具有区域特征,最大化地适合于本地区的气候、资源、经济水平等条件。
  荷 兰 温 室 的 快 速 发 展 是 在“Venlo”型温室的发明和推广应用后期出现的。“Venlo”型温室的发展,具有明显的区域气候特征,它一方面体现了荷兰温室对采光设计的需求,另一方面又为机械化、集约化生产提供了有利的平台。荷兰人发明了“Venlo”型温室,同时“Venlo”型温室又造就了荷兰温室的辉煌。比较北京和荷兰的气候资料(图8)可以看出,两地冬夏季气候差距显著,完全照搬“Venlo”型温室在北京使用,就会出现很多问题。一个地区应该有适合其区域特征和经济水平的温室结构型式,只有这样才能真正推动温室行业的发展。
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  启示二:温室产业是一个高度工业化装备的农业,温室现代化必须要有现代装备的介入。
  荷兰的工业基础雄厚,世界级的大企业如壳牌、联合利华、飞利浦等在国际工业舞台上扮演着重要的角色。在高度发达的工业化影响下,温室产业也广泛应用现代工业技术进行装备,如传动机械、耕作机械、包装机械、预冷机械、运输机械等机械技术,工程构架材料、工程塑料、覆盖材料、节水工程等工程技术,光、温、水、气、肥自动化控制的计算机管理技术,生物制剂、生物农药、生物肥料等生物技术,以及技术信息、产品信息、市场信息、生产信息等现代信息技术等广泛渗透到温室产业,逐渐把温室农业铸就成为工厂化农业。
  启示三:政府在温室农业发展的宏观调控和产业导向方面起着重要的推动作用。
  荷兰政府为了使有限的土地得到高效的利用,有意识地避开发展需要大量光照和价位低的禾谷类作物,大力发展附加值高的园艺作物、畜牧业和加工业。20世纪60年代以来,荷兰政府采取调整农业结构和生产布局,为温室农户提供大量贷款等措施,大力发展温室产业。1983〜1992年的10年间,还通过实行补贴政策,使从事温室生产的农户均可获得50%的政府资助等措施,使农民收入成倍上扬,促进了温室农业的发展。农业,即使是温室园艺产业也是一个利润相对微薄的行业,必须得到政府的政策扶持才能得到快速发展,荷兰的经验值得我们借鉴。
  启示四:规范有序的市场体系是温室园艺产业发展的重要支撑,是连接农户与消费群体的纽带和桥梁。
  在荷兰,园艺产品的销售是一个完整的体系,规范化的市场网络在这个体系中扮演了重要角色,花卉拍卖市场、蔬菜拍卖市场和专用产品市场等分工明确,为荷兰温室产品快速进入消费领域提供了优质的服务和保障。在荷兰,温室企业生产的产品均标有生产户名、注册商标和产品品牌,消费者通过产品品牌从市场上购得自己满意的园艺商品。同时,市场的反馈信息也为温室企业提高产品质量、适应市场需求提供了明确的方向。通过市场体系的建设,把农户与消费对象紧密地结合在一起,有力地促进了温室产业的发展。
  启示五:网络化的农业科研、教育和推广体系是温室技术不断创新和辐射扩散的重要保证。
  知 识 和 科 技 是 农 业创新的手段,荷兰完善的农业知识体系(科研、教育和推广)为温室农业的发展提供了巨大的支撑。多 年 来 , 通 过 瓦 赫 宁 根(Wageningen)大学、农业科学研究院(现已并入瓦赫宁根大学)以及分布全国的研究站和地区研究中心,将科研、试验站和农户三者有机结合在一起,形成高效运转的“农业知识网络”,把温室技术的最新知识和科技成果迅速传播到每个种植户,并很快在全国推广普及。在荷兰,所有温室农户的主体技术差异并不大,主要得益于这种技术传播“网络”。比较起来,我们在这方面的“网络”体系建设和运转效率确实值得深思。

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