周 杰 夏曉劍 胡璋健 范鵬祥 師 愷 周艷虹 喻景權(quán)

（浙江大學(xué)農(nóng)業(yè)與生物技術(shù)學(xué)院，浙江杭州 310058）

我國(guó)設(shè)施蔬菜產(chǎn)業(yè)與科學(xué)研究在“十三五”期間保持良好發(fā)展態(tài)勢(shì)，種植面積基本穩(wěn)定，布局更加合理，生產(chǎn)水平逐年提高，產(chǎn)業(yè)貢獻(xiàn)日益提升，在我國(guó)打贏(yíng)脫貧攻堅(jiān)戰(zhàn)和實(shí)施鄉(xiāng)村振興戰(zhàn)略中發(fā)揮了重要作用。

1 “十三五”期間我國(guó)設(shè)施蔬菜產(chǎn)業(yè)發(fā)展概況

1.1 設(shè)施面積基本穩(wěn)定，產(chǎn)業(yè)布局更加合理

“十三五”期間，我國(guó)設(shè)施蔬菜面積基本穩(wěn)定在410 hm2，年均增長(zhǎng)率為1%左右（張真和和馬兆紅，2017）。伴隨著蔬菜產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的調(diào)整，全國(guó)已形成東北溫帶區(qū)、黃淮海與環(huán)渤海暖溫區(qū)、西北溫帶干旱及青藏高寒區(qū)、長(zhǎng)江流域亞熱帶多雨區(qū)和華南熱帶多雨區(qū)等五大優(yōu)勢(shì)產(chǎn)區(qū)。其中，黃淮海與環(huán)渤海暖溫區(qū)是我國(guó)設(shè)施蔬菜的主要產(chǎn)區(qū)，約占全國(guó)設(shè)施總面積的60%；其次是長(zhǎng)江流域亞熱帶多雨區(qū)和西北溫帶干旱及青藏高寒區(qū)，占比分別為20%和7%?！笆濉币詠?lái)，東北地區(qū)及中西部地區(qū)，如吉林、山西、陜西、四川、甘肅、湖北等省份設(shè)施蔬菜產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅速（左緒金，2019）。同時(shí)，傳統(tǒng)菜區(qū)已形成良好的產(chǎn)業(yè)鏈，區(qū)域化布局基本完成，產(chǎn)業(yè)化經(jīng)營(yíng)進(jìn)一步發(fā)展，流通體系建設(shè)進(jìn)一步加強(qiáng)，山東、河北等傳統(tǒng)菜區(qū)已成為全國(guó)蔬菜產(chǎn)業(yè)的集中地，產(chǎn)品銷(xiāo)往國(guó)內(nèi)各大蔬菜市場(chǎng)。在政府引導(dǎo)下，發(fā)展設(shè)施蔬菜成為我國(guó)脫貧攻堅(jiān)的主導(dǎo)產(chǎn)業(yè)之一，并在西南、西北發(fā)展形成了一定規(guī)模的新菜區(qū)，對(duì)于增加就業(yè)崗位，提高農(nóng)民收入，實(shí)現(xiàn)鄉(xiāng)村振興起到了積極作用。

1.2 設(shè)施蔬菜生產(chǎn)水平逐年提高

“十三五”以來(lái)，設(shè)施蔬菜種苗工廠(chǎng)化生產(chǎn)、栽培機(jī)械化作業(yè)、設(shè)施環(huán)境智能化控制水平不斷提升，生產(chǎn)環(huán)境明顯改善，設(shè)施棚型結(jié)構(gòu)得到優(yōu)化，設(shè)施蔬菜質(zhì)量安全日益強(qiáng)化，生產(chǎn)水平逐年提高。集中連片的現(xiàn)代農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)園、設(shè)施蔬菜示范區(qū)在各地帶動(dòng)產(chǎn)業(yè)提升中發(fā)揮重要作用，設(shè)施種植農(nóng)機(jī)合作社、生產(chǎn)聯(lián)合體、農(nóng)業(yè)合作聯(lián)社等專(zhuān)業(yè)組織不斷完善，設(shè)施建造維護(hù)、種苗供應(yīng)、機(jī)具租賃、作業(yè)托管和農(nóng)產(chǎn)品加工銷(xiāo)售等全產(chǎn)業(yè)鏈社會(huì)化服務(wù)體系的建立支撐設(shè)施蔬菜生產(chǎn)水平快速提升。

1.3 設(shè)施蔬菜產(chǎn)業(yè)貢獻(xiàn)日益明顯

2019 年，全國(guó)設(shè)施蔬菜產(chǎn)值超過(guò)0.98 萬(wàn)億元，約占蔬菜產(chǎn)業(yè)總產(chǎn)值的1/2，占種植業(yè)總產(chǎn)值的19.1%（梁寶忠，2019）。設(shè)施蔬菜生產(chǎn)提供了4 000 萬(wàn)個(gè)直接工作崗位，并帶動(dòng)農(nóng)資、建材、溫室制造和商業(yè)物流等相關(guān)產(chǎn)業(yè)發(fā)展，間接創(chuàng)造了逾1 500 萬(wàn)個(gè)就業(yè)崗位，在農(nóng)民持續(xù)增收、鄉(xiāng)村產(chǎn)業(yè)振興中的貢獻(xiàn)顯著。同時(shí)，通過(guò)輕簡(jiǎn)無(wú)土栽培、生態(tài)環(huán)境調(diào)控等技術(shù)的應(yīng)用，設(shè)施蔬菜在戈壁荒漠、灘涂海島等非耕地區(qū)域?qū)崿F(xiàn)大面積生產(chǎn)，提高了土地資源利用率，保障了耕地主糧化生產(chǎn)。

2 “十三五”期間我國(guó)設(shè)施蔬菜科技發(fā)展概況

“十三五”期間，科學(xué)技術(shù)在設(shè)施蔬菜產(chǎn)業(yè)現(xiàn)代化中發(fā)揮了重要的作用，通過(guò)科技攻關(guān)，一大批新材料、新技術(shù)、新裝備、新產(chǎn)品得到了快速應(yīng)用，保障了設(shè)施蔬菜生產(chǎn)提質(zhì)增效。

2.1 科學(xué)研究日益受到重視

“十三五”期間，國(guó)家持續(xù)加大設(shè)施蔬菜科技投入力度，在“主要經(jīng)濟(jì)作物優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)與產(chǎn)業(yè)提質(zhì)增效科技創(chuàng)新”“化學(xué)肥料農(nóng)藥減施增效綜合技術(shù)研發(fā)”等重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃專(zhuān)項(xiàng)中開(kāi)設(shè)了多個(gè)設(shè)施蔬菜研究項(xiàng)目；國(guó)家自然科學(xué)基金支持了包括重大項(xiàng)目“優(yōu)質(zhì)番茄的分子基礎(chǔ)和基因組設(shè)計(jì)”在內(nèi)的一大批基礎(chǔ)科研項(xiàng)目。這些項(xiàng)目的實(shí)施，匯聚了我國(guó)設(shè)施蔬菜從品種選育、設(shè)施裝備研發(fā)、栽培生理研究和土壤肥料與植物保護(hù)等領(lǐng)域的主要研究團(tuán)隊(duì)，為我國(guó)設(shè)施蔬菜產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)理論問(wèn)題的破解和技術(shù)瓶頸的突破提供了支撐。

2.2 基礎(chǔ)研究快速發(fā)展

“十三五”期間，我國(guó)設(shè)施蔬菜基礎(chǔ)研究取得了新突破，SCI 論文數(shù)量穩(wěn)步上升，論文質(zhì)量顯著提高，發(fā)表了一大批具有較高國(guó)際影響力的研究論文。2020 年，由國(guó)內(nèi)單位發(fā)表的蔬菜生物學(xué)研究論文總量超過(guò)4 400 篇，占國(guó)際相關(guān)領(lǐng)域發(fā)表論文總數(shù)的25.3%（圖1）。近5 年來(lái)，我國(guó)在Science、Nature、Cell三大期刊發(fā)表研究論文4 篇，顯著提升了我國(guó)蔬菜生物學(xué)研究在國(guó)際上的影響力。

2.3 青年人才隊(duì)伍迅速成長(zhǎng)

目前，全國(guó)已有100 多所高校開(kāi)設(shè)了園藝學(xué)本科專(zhuān)業(yè)，42 所高校開(kāi)設(shè)了設(shè)施農(nóng)業(yè)科學(xué)與工程專(zhuān)業(yè)，在校本科生超過(guò)3 萬(wàn)人，為我國(guó)設(shè)施蔬菜產(chǎn)業(yè)發(fā)展提供了大量的專(zhuān)業(yè)人才?！笆濉逼陂g，國(guó)家、各級(jí)地方政府、各高校和科研院所建立了完善的人才引進(jìn)與支持計(jì)劃，在全球范圍內(nèi)引進(jìn)和培育了一批學(xué)術(shù)造詣高深、富有創(chuàng)新能力的優(yōu)秀青年人才投入到設(shè)施蔬菜科技創(chuàng)新中，迅速推動(dòng)設(shè)施蔬菜科技人才隊(duì)伍規(guī)模和質(zhì)量“雙提升”。

2.4 一些重要領(lǐng)域取得重要進(jìn)展

“十三五”期間，我國(guó)在設(shè)施蔬菜基因組學(xué)、溫室設(shè)施工程、設(shè)施環(huán)境調(diào)控和栽培新技術(shù)推廣應(yīng)用上取得了重要進(jìn)展。番茄、西甜瓜等作物在基因組測(cè)序基礎(chǔ)上，完成了代謝組、全基因組變異圖譜等測(cè)序工作，揭示了重要農(nóng)藝性狀形成的遺傳分子機(jī)制，為設(shè)施作物改良奠定了基礎(chǔ)（Zhu et al.，2018；Guo et al.，2019；Zhao et al.，2019）；傳統(tǒng)日光溫室和塑料大棚的標(biāo)準(zhǔn)化水平進(jìn)一步提升，結(jié)構(gòu)形式與作業(yè)空間進(jìn)一步優(yōu)化，環(huán)境調(diào)控能力顯著增強(qiáng)；農(nóng)機(jī)農(nóng)藝融合、機(jī)械化信息化融合、蔬菜集約化育苗、機(jī)械化耕種、水肥精準(zhǔn)智能管理、輕簡(jiǎn)化無(wú)土栽培、高效LED 補(bǔ)光等技術(shù)已成為設(shè)施蔬菜生產(chǎn)中重點(diǎn)推廣的技術(shù)，顯著提高了蔬菜產(chǎn)量和品質(zhì)，推動(dòng)設(shè)施蔬菜產(chǎn)業(yè)提質(zhì)增效。

3 “十三五”期間我國(guó)設(shè)施蔬菜主要科技進(jìn)展

3.1 設(shè)施蔬菜生長(zhǎng)發(fā)育與調(diào)控研究

3.1.1 設(shè)施蔬菜株型發(fā)育 株型調(diào)控對(duì)于提高設(shè)施蔬菜產(chǎn)量、品質(zhì)具有重要意義。黃三文研究組發(fā)現(xiàn)，黃瓜卷須與側(cè)枝是同源器官，TEN是卷須身份基因，其編碼一個(gè)新型的多功能轉(zhuǎn)錄因子，通過(guò)結(jié)合基因內(nèi)部的增強(qiáng)子和乙?；揎椊M蛋白球體區(qū)域的賴(lài)氨酸激活靶標(biāo)基因（Yang et al.，2020）。張小蘭研究組發(fā)現(xiàn)，黃瓜轉(zhuǎn)錄因子CsBRC1 通過(guò)抑制CsPIN3基因表達(dá)及其介導(dǎo)的生長(zhǎng)素運(yùn)輸途徑從而抑制側(cè)枝發(fā)育（Shen et al.，2019）。喻景權(quán)研究組發(fā)現(xiàn)番茄NADPH 氧化酶亞基RBOH1 的新功能，其產(chǎn)生的活性氧（ROS）信號(hào)調(diào)控生長(zhǎng)素合成及頂端優(yōu)勢(shì)（Chen et al.，2016a）。葉志彪研究組發(fā)現(xiàn)番茄形成層中表達(dá)的蛋白激酶互作因子SD1，通過(guò)調(diào)控次生韌皮部細(xì)胞數(shù)量與大小促進(jìn)莖稈加粗（Ye et al.，2020）。

3.1.2 設(shè)施蔬菜花發(fā)育 番茄開(kāi)花是開(kāi)花基因SFT和反開(kāi)花基因SP拮抗作用的結(jié)果。崔霞研究組利用重組自交系發(fā)現(xiàn)野生番茄長(zhǎng)日照開(kāi)花抑制基因SP5G和短日照開(kāi)花促進(jìn)基因FTL1，栽培番茄SP5G和FTL1基因突變是其開(kāi)花日中性的重要原因（Song et al.，2020）。此外，SFT基因受miR156-SPL13途徑直接調(diào)控，進(jìn)而促進(jìn)番茄開(kāi)花和花序分枝（Cui et al.，2020）。瓜類(lèi)性別受乙烯調(diào)控，黃三文研究組發(fā)現(xiàn)黃瓜CsWIP1 轉(zhuǎn)錄因子抑制CsACO2表達(dá)與乙烯合成，進(jìn)而抑制雌花發(fā)育（Chen et al.，2016b）。西瓜同源基因ClWIP1也具有相似功能（Zhang et al.，2020a）。黃 瓜GL2-LIKE 轉(zhuǎn) 錄 因子在雄花發(fā)育及花粉育性中發(fā)揮作用（Cai et al.，2020），WUSCHEL（WUS）同源基因CsWOX1通過(guò)CsSPL 途徑及生長(zhǎng)素信號(hào)調(diào)控黃瓜花器官形成（Liu et al.，2018），而成花因子CsLFY 轉(zhuǎn)錄激活CsAP3和CUM1促進(jìn)花芽分化，并與CsWUS 互作維持頂端分生組織活性和持續(xù)生長(zhǎng)（Zhao et al.，2018）。

3.1.3 設(shè)施蔬菜生殖發(fā)育 花粉發(fā)育與ROS 信號(hào)密切相關(guān)，李天來(lái)研究組在番茄花藥中鑒定到一種分泌型信號(hào)肽IDA，其通過(guò)誘導(dǎo)ROS 信號(hào)調(diào)控絨氈層和隔膜的細(xì)胞程序死亡（PCD）及花藥開(kāi)裂（Wang et al.，2020a）；也有研究報(bào)道，油菜素內(nèi)酯通過(guò)其信號(hào)關(guān)鍵因子BZR1 轉(zhuǎn)錄調(diào)控RBOH1誘導(dǎo)ROS 產(chǎn)生，進(jìn)而調(diào)控絨氈層PCD 和花粉育性（Yan et al.，2020a）。番茄蛋白激酶MPK20 參與調(diào)控小孢子發(fā)育的單核期——雙核期轉(zhuǎn)化，其功能與糖和生長(zhǎng)素信號(hào)有關(guān)（Chen et al.，2018）。在黃瓜中發(fā)現(xiàn)，蔗糖運(yùn)輸載體CsSUT1 對(duì)于糖代謝、激素信號(hào)傳導(dǎo)和花粉育性具有重要作用（Sun et al.，2019）。張小蘭研究組發(fā)現(xiàn)，黃瓜生殖發(fā)育關(guān)鍵基因CsSPL受CsARF3和CsPHB轉(zhuǎn)錄調(diào)控，CsSPL 蛋白與轉(zhuǎn)錄因子CsWUS 和CsYABs 互作共同調(diào)控胚珠發(fā)育（Liu et al.，2018）。

3.1.4 設(shè)施蔬菜果實(shí)發(fā)育microRNA1917靶向抑制CTR4基因促進(jìn)乙烯合成及響應(yīng)，其在番茄植株離層表達(dá)導(dǎo)致果柄脫落和植株減產(chǎn)（Wang et al.，2018a）。番茄果實(shí)葉綠體發(fā)育可促進(jìn)番茄產(chǎn)量和品質(zhì)提升，其關(guān)鍵調(diào)控因子GLK2 受CUL4-DDB1-DET1 泛素連接酶復(fù)合體調(diào)控（Tang et al.，2016），另一關(guān)鍵基因GLK1受生長(zhǎng)素響應(yīng)因子ARF10 和ARF6A 調(diào)控（Yuan et al.，2018，2019）；而B(niǎo)EL1-like 轉(zhuǎn)錄因子可抑制番茄果實(shí)葉綠體發(fā)育及光合基因的作用（Meng et al.，2018；Yan et al.，2020b）。黃瓜果實(shí)形態(tài)取決于心皮發(fā)育，CsGID1a 介導(dǎo)的赤霉素信號(hào)發(fā)揮著重要作用（Liu et al.，2015）。而黃瓜轉(zhuǎn)錄因子CsFUL1A 和CsARF14 分別通過(guò)轉(zhuǎn)錄激活和蛋白互作調(diào)控CsWUS，進(jìn)而促進(jìn)心皮發(fā)育（Che et al.，2020）；CsFUL1A 還能通過(guò)抑制生長(zhǎng)素運(yùn)輸和細(xì)胞周期基因，調(diào)控果實(shí)伸長(zhǎng)（Zhao et al.，2020）。黃三文研究組發(fā)現(xiàn)了控制黃瓜果長(zhǎng)的基因SF1和SF2，SF1編碼RING-type E3 連接酶，促進(jìn)CsACS2 蛋白降解，進(jìn)而調(diào)控乙烯釋放的穩(wěn)態(tài)，促進(jìn)果實(shí)伸長(zhǎng)（Xin et al.，2019）；SF2編碼組蛋白去乙?；笍?fù)合體HDAC1 蛋白，參與激素代謝和細(xì)胞周期基因乙酰化修飾，促進(jìn)細(xì)胞分裂與果實(shí)發(fā)育（Zhang et al.，2020b）。

3.2 設(shè)施蔬菜抗逆機(jī)制與調(diào)控技術(shù)研究進(jìn)展

設(shè)施環(huán)境對(duì)蔬菜作物的生長(zhǎng)發(fā)育和品質(zhì)形成起著至關(guān)重要的作用。目前我國(guó)主要采用北方日光溫室和南方塑料大棚為代表的設(shè)施生產(chǎn)模式。然而，此類(lèi)生產(chǎn)模式中光、溫、水、氣等微環(huán)境自我調(diào)控能力差，設(shè)施蔬菜生產(chǎn)過(guò)程中存在不同程度的亞適宜逆境問(wèn)題。因此，“十三五”期間研究人員立足我國(guó)設(shè)施蔬菜產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀，圍繞設(shè)施蔬菜抗逆機(jī)制與調(diào)控技術(shù)開(kāi)展深入研究，取得一系列重要的研究進(jìn)展。

3.2.1 設(shè)施蔬菜光環(huán)境響應(yīng)與調(diào)控 光是植物生長(zhǎng)不可或缺的環(huán)境要素，既能為植物提供能量，還能作為環(huán)境信號(hào)調(diào)控植物逆境抗性。強(qiáng)光脅迫會(huì)導(dǎo)致植物ROS 積累，而外源褪黑素處理能提高黃瓜植株對(duì)ROS 的清除能力，增強(qiáng)對(duì)光氧化脅迫的系統(tǒng)抗性（Li et al.，2016a）。在植物庇蔭響應(yīng)中，轉(zhuǎn)錄激活子MED25 通過(guò)與轉(zhuǎn)錄因子PIF4 互作調(diào)控其下游靶標(biāo)轉(zhuǎn)錄進(jìn)程進(jìn)而誘導(dǎo)番茄下胚軸伸長(zhǎng)（Sun et al.，2020）。此外，光能誘導(dǎo)轉(zhuǎn)錄因子HY5 作為系統(tǒng)信號(hào)調(diào)控設(shè)施蔬菜，如番茄植株通過(guò)光抑制和光保護(hù)應(yīng)答來(lái)響應(yīng)不同光強(qiáng)波動(dòng)（Wang et al.，2018b；Jiang et al.，2020）。我國(guó)設(shè)施蔬菜越冬栽培普遍伴隨著低溫弱光等不適宜的生長(zhǎng)環(huán)境。研究發(fā)現(xiàn)，遠(yuǎn)紅光可以通過(guò)番茄光受體光敏色素phyA調(diào)控下游脫落酸（ABA）、茉莉酸（JA）等激素信號(hào)途徑提高植物低溫抗性（Wang et al.，2016）。“十三五”期間，LED 光源補(bǔ)光在設(shè)施蔬菜生產(chǎn)應(yīng)用中不斷普及，使通過(guò)光調(diào)控促進(jìn)蔬菜提質(zhì)增效成為可能。喻景權(quán)（2020a）發(fā)明的全光譜LED 植物生長(zhǎng)燈加入了調(diào)制光波長(zhǎng)度的光波調(diào)制模塊，優(yōu)化了LED 燈光譜，有效提高植物光合效率和抗逆能力。

3.2.2 設(shè)施蔬菜溫度脅迫抗性機(jī)制 溫度是植物生長(zhǎng)發(fā)育的重要環(huán)境因子。但是冬春季低溫、夏季高溫等溫度逆境直接限制設(shè)施蔬菜生長(zhǎng)發(fā)育和品質(zhì)形成。在設(shè)施蔬菜高溫抗性研究中，外源褪黑素處理能誘導(dǎo)番茄熱激蛋白HSP 的基因表達(dá)，提高蛋白穩(wěn)態(tài)和自噬體的形成，加速變性蛋白降解，進(jìn)而增強(qiáng)番茄植株高溫耐性（Xu et al.，2016）。過(guò)氧化物酶2-CP 影響自噬體形成和抗壞血酸-谷胱甘肽循環(huán)，從而參與番茄耐熱響應(yīng)（Cheng et al.，2016）。此外，激酶SlMPK1 作為負(fù)調(diào)控因子，通過(guò)磷酸化抗氧化相關(guān)蛋白SlSPRH1 導(dǎo)致抗氧化酶活性受到抑制，進(jìn)而削弱了番茄耐熱性（Ding et al.，2018）。在生殖進(jìn)程中，外源JA 處理能有效抑制高溫誘導(dǎo)的番茄柱頭外露（Pan et al.，2019）。有關(guān)設(shè)施蔬菜低溫抗性的研究表明，油菜素內(nèi)酯（BR）通過(guò)“質(zhì)外體H2O2-谷氧還蛋白GRX12/14 級(jí)聯(lián)”信號(hào)調(diào)控作物抗氧化能力，提升番茄等設(shè)施蔬菜的低溫耐性（Xia et al.，2018）。也有研究表明，一些低溫響應(yīng)的轉(zhuǎn)錄因子，如GRAS4、HY5、MYB15、PIF4 等能轉(zhuǎn)錄激活CBF 依賴(lài)低溫抗性途徑，提高設(shè)施蔬菜作物的抗冷性（Liu et al.，2020a；Wang et al.，2020b；Zhang et al.，2020c）。設(shè)施蔬菜栽培過(guò)程中可通過(guò)馴化提升作物溫度脅迫抗性，研究發(fā)現(xiàn)番茄鈣依賴(lài)蛋白激酶CPK27 通過(guò)ROS、NO 和MPK 級(jí)聯(lián)信號(hào)之間相互應(yīng)答激活依賴(lài)于A(yíng)BA 的冷馴化進(jìn)程（Lv et al.，2018）。

3.2.3 CO2加富在設(shè)施蔬菜抗逆中的作用 CO2是植物光合作用的必要原料，其濃度水平不僅影響植物生長(zhǎng)發(fā)育，還能調(diào)控植物抗逆響應(yīng)。近年來(lái)，隨著農(nóng)用CO2氣源開(kāi)發(fā)和CO2施肥技術(shù)研發(fā)，使得CO2加富在設(shè)施蔬菜生產(chǎn)中得到廣泛運(yùn)用。Pan 等（2018）研究發(fā)現(xiàn)，CO2加富能有效緩解高溫對(duì)番茄葉片光合系統(tǒng)的損傷，從而增強(qiáng)植株高溫耐性。

3.2.4 設(shè)施蔬菜鹽害和水分脅迫響應(yīng)機(jī)制 作物所需的礦質(zhì)元素和水分主要通過(guò)根系從土壤中吸收獲得。然而，我國(guó)設(shè)施蔬菜生產(chǎn)面臨土壤旱澇和鹽堿化等滲透脅迫危害。Wang 等（2020c）利用基因組關(guān)聯(lián)分析（Genome-wide-association study，GWAS）技術(shù)分析369 份番茄種質(zhì)材料，解析了SlHAK20基因通過(guò)調(diào)控根中Na+/K+比例增強(qiáng)植株對(duì)鹽害的耐受性。此外，在南瓜和黃瓜等瓜類(lèi)作物應(yīng)答鹽害響應(yīng)中，根系H2O2信號(hào)介導(dǎo)K+吸收、Na+排斥和氣孔關(guān)閉等一些生理進(jìn)程，在瓜類(lèi)作物耐鹽性中發(fā)揮重要作用（Niu et al.，2018；Huang et al.，2019）。在番茄中鑒定到1 個(gè)鋅指蛋白SlZF3通過(guò)與COP9 蛋白降解信號(hào)體互作解除其對(duì)抗壞血酸積累的抑制，增強(qiáng)ROS 清除能力，進(jìn)而提高植株耐鹽性（Li et al.，2018a）。黃瓜等瓜類(lèi)作物對(duì)水分較為敏感，研究發(fā)現(xiàn)ROS、糖和激素（如乙烯和生長(zhǎng)素）信號(hào)能影響黃瓜不定根形成，從而提高植株對(duì)淹水脅迫的抗性（Qi et al.，2020）。此外，利用QTL 鑒定黃瓜中1 個(gè)ATP 酶CsARN6.1 能增強(qiáng)植株耐澇性（Xu et al.，2018）。在設(shè)施蔬菜干旱脅迫抗性應(yīng)答研究中，發(fā)現(xiàn)SlNAP1、SlWRKY81等轉(zhuǎn)錄因子可調(diào)控ABA 介導(dǎo)的耐旱信號(hào)響應(yīng)（Ahammed et al.，2020；Wang et al.，2020d）。

3.3 設(shè)施蔬菜病蟲(chóng)害抗性機(jī)制與綠色防控技術(shù)研究

設(shè)施生產(chǎn)中蔬菜處于相對(duì)密閉的環(huán)境，高溫高濕等環(huán)境使得設(shè)施蔬菜更易遭受病原生物的侵害，不僅嚴(yán)重影響蔬菜作物產(chǎn)量和品質(zhì)，也存在因大量施用農(nóng)藥導(dǎo)致的質(zhì)量安全問(wèn)題。近年來(lái)我國(guó)一直大力推進(jìn)農(nóng)藥減量行動(dòng)，推動(dòng)農(nóng)業(yè)綠色轉(zhuǎn)型?！笆濉逼陂g，我國(guó)科研人員在設(shè)施蔬菜對(duì)主要病原生物的抗性機(jī)制及其安全生產(chǎn)調(diào)控方面取得了顯著進(jìn)展。

3.3.1 設(shè)施蔬菜葉部病害抗性機(jī)制 設(shè)施蔬菜的主要葉部病害包括細(xì)菌性葉斑病、真菌性灰霉病以及番茄黃化曲葉病毒病等。研究發(fā)現(xiàn)，生理代謝中光呼吸途徑在番茄防御細(xì)菌性葉斑病菌（Pseudomonas syringae）抗性中具有重要作用，基因沉默GOX2、SGT、SHMT1等光呼吸途徑關(guān)鍵基因能顯著降低SA 合成及其信號(hào)途徑抗性基因的表達(dá)（Ahammed et al.，2018）。設(shè)施條件下黃瓜細(xì)菌性角斑病菌（Pseudomonas amygdali）傳播迅速，研究發(fā)現(xiàn)氣溶膠是黃瓜細(xì)菌性角斑病菌在設(shè)施內(nèi)傳播的重要途徑，為角斑病的綠色生態(tài)防控提供了新思路（Chai et al.，2020）。有研究發(fā)現(xiàn)，除茉莉酸（JA）傳統(tǒng)激素途徑外，植物內(nèi)源肽類(lèi)激素磺肽素（phytosulfokine，PSK）也參與植物對(duì)灰霉病菌（Botrytis cinerea）抗性的調(diào)控，提出了PSK 多肽經(jīng)受體PSKR1 識(shí)別后激發(fā)Ca2+信號(hào)及激素途徑提高抗病性的作用機(jī)制（Zhang et al.，2018a），并形成了相應(yīng)的應(yīng)用技術(shù)專(zhuān)利（CN 201710186467.3）。作物根際細(xì)菌分泌的N-癸?；呓z氨酸內(nèi)酯能通過(guò)JA 誘導(dǎo)番茄對(duì)灰霉病菌的系統(tǒng)抗性（Hu et al.，2018）。真菌病毒SsHADV-1 侵染的病原真菌核盤(pán)菌可用于增強(qiáng)甘藍(lán)型油菜對(duì)菌核病的抗性（Zhang et al.，2020d），該研究提出了“植物疫苗”這一新的防治理念，對(duì)設(shè)施蔬菜上真菌病害的防控具有借鑒意義。番茄黃化曲葉病毒（Tomato yellow leaf curl virus，TYLCV）的siRNA 靶 標(biāo) 寄 主lncRNA能加重病毒的致病性，而番茄則可通過(guò)lncRNA 的自然變異，丟失病毒siRNA 的靶標(biāo)位點(diǎn)以增強(qiáng)對(duì)該病毒的抗性（Yang et al.，2019）。蕪菁花葉病毒（Turnip mosaic virus，TuMV）主要侵染白菜、甘藍(lán)等十字花科蔬菜，TuMV 招募非折疊蛋白響應(yīng)途徑——細(xì)胞自噬——液泡膜相關(guān)因子加劇病毒的復(fù)制和侵染（Li et al.，2020），為T(mén)uMV 的防治提供了新的候選靶標(biāo)。此外，在葉部蟲(chóng)害防控方面，有研究揭示了昆蟲(chóng)激素水平升高導(dǎo)致小菜蛾對(duì)Bt 殺蟲(chóng)蛋白產(chǎn)生高抗性，對(duì)新型Bt 生物殺蟲(chóng)劑/轉(zhuǎn)Bt 基因抗蟲(chóng)作物的研究應(yīng)用具有重要的意義（Guo et al.，2020）。

3.3.2 設(shè)施蔬菜根部病害抗性機(jī)制 設(shè)施蔬菜根部多發(fā)的土傳病害主要包括青枯病、枯萎病以及根結(jié)線(xiàn)蟲(chóng)等，是導(dǎo)致設(shè)施土壤連作障礙的一大因素。通過(guò)轉(zhuǎn)錄組分析及病原菌接種試驗(yàn)，鑒定到1 個(gè)顯著提高番茄對(duì)青枯病菌（Ralstonia solanacearum）抗性的NAC 轉(zhuǎn)錄因子SlNAP1，能夠直接靶標(biāo)水楊酸（SA）合成關(guān)鍵基因，從而提高番茄的抗性（Wang et al.，2020d）。吡唑并嘧啶衍生物BDO-1 可以作為一種新型植物化學(xué)抗病激活劑，誘導(dǎo)黃瓜體內(nèi)防御相關(guān)基因表達(dá)，增強(qiáng)黃瓜對(duì)枯萎病菌（Fusarium oxysporum）的抗性（石延霞 等，2019）。此外，喻景權(quán)研究組發(fā)現(xiàn)番茄通過(guò)整合根-莖-根中電信號(hào)、活性氧和JA 信號(hào)，可以增強(qiáng)根系對(duì)根結(jié)線(xiàn)蟲(chóng)（Meloidogyne incognita）的抗性，揭示了存在于器官間的“互助”防御機(jī)制（Wang et al.，2019）；番茄中的甾醇類(lèi)物質(zhì)也可以通過(guò)葉-根系間信號(hào)的傳輸系統(tǒng)，誘導(dǎo)根系對(duì)根結(jié)線(xiàn)蟲(chóng)等病原生物的抗性作用（Song et al.，2017）。

3.3.3 設(shè)施蔬菜綠色防控技術(shù) “十三五”期間，我國(guó)針對(duì)設(shè)施蔬菜的病蟲(chóng)害問(wèn)題，更加注重綠色防控技術(shù)。近年來(lái)我國(guó)創(chuàng)制出系列溫室專(zhuān)用抗枯萎病、根結(jié)線(xiàn)蟲(chóng)的蔬菜新品種（魏偲 等，2016；董京萍 等，2017）。利用抗性砧木嫁接是防治連作障礙和土傳病害的有效方法，使用海茄砧1 號(hào)作為砧木可顯著提高櫻桃番茄對(duì)青枯病的抗性；以黑籽南瓜為砧木進(jìn)行嫁接能降低黃瓜枯萎病發(fā)病率（崔鑫 等，2017；伍壯生 等，2019）?？茖W(xué)合理的栽培模式，如大蒜與黃瓜套作，對(duì)枯萎病防控具有顯著作用（Du et al.，2017）；通過(guò)應(yīng)用叢枝菌根真菌和根際促生細(xì)菌合成的生防菌劑可使黃瓜枯萎病病情指數(shù)下降58.4%（劉東岳 等，2016）。針對(duì)設(shè)施蔬菜連作障礙問(wèn)題，喻景權(quán)團(tuán)隊(duì)創(chuàng)建了“除障因、增抗性、減鹽漬”三位一體連作障礙防控系統(tǒng)解決方案，在山東、河南、河北、浙江等地進(jìn)行了大面積應(yīng)用推廣，為設(shè)施蔬菜安全可持續(xù)生產(chǎn)提供了技術(shù)保障，“設(shè)施蔬菜連作障礙防控關(guān)鍵技術(shù)及其應(yīng)用”項(xiàng)目獲得了2016 年度國(guó)家科學(xué)技術(shù)進(jìn)步二等獎(jiǎng)。

3.4 設(shè)施蔬菜水分養(yǎng)分高效利用研究

隨著設(shè)施農(nóng)業(yè)集約化、規(guī)模化發(fā)展，提高水分、養(yǎng)分等的利用率能夠大大節(jié)約生產(chǎn)成本，緩解過(guò)度施肥引起的水體富營(yíng)養(yǎng)化和土壤鹽漬化等問(wèn)題，在設(shè)施蔬菜生產(chǎn)中具有重要意義。

3.4.1 設(shè)施蔬菜水分高效利用 水分在調(diào)控蔬菜生長(zhǎng)發(fā)育與品質(zhì)形成中起重要作用，設(shè)施生產(chǎn)無(wú)法有效利用降水，而傳統(tǒng)灌水模式易造成水資源的浪費(fèi)和土壤生產(chǎn)力的下降（Lv et al.，2020）。滴灌作為較常見(jiàn)的先進(jìn)節(jié)水技術(shù)，在改善設(shè)施土壤養(yǎng)分，提高番茄、黃瓜、辣椒等設(shè)施作物的產(chǎn)量與品質(zhì)方面具有優(yōu)良效果（Wang et al.，2017）?！笆濉逼陂g，交替分根滴灌（董彥紅 等，2016；張文東 等，2017；Liu et al.，2020b）、自動(dòng)滴灌、加氣滴灌（朱艷 等，2020）等高效滴灌技術(shù)得到規(guī)?；茝V應(yīng)用，能夠根據(jù)植物需水量、需肥量供應(yīng)水肥，并具有綜合調(diào)控設(shè)施蔬菜的增產(chǎn)、抗逆、優(yōu)質(zhì)等優(yōu)點(diǎn)。此外，水肥氣耦合是新型的優(yōu)化設(shè)施蔬菜供肥管理措施，近年來(lái)多項(xiàng)研究以提高肥料利用率、改善作物品質(zhì)和土壤質(zhì)量為目標(biāo)，篩選最優(yōu)組合，為實(shí)現(xiàn)設(shè)施農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展提供了理論與實(shí)踐依據(jù)（廉曉娟 等，2016；劉東陽(yáng) 等，2018；張鈞恒 等，2018；李若楠 等，2019；Wu et al.，2020）。

3.4.2 設(shè)施蔬菜養(yǎng)分高效利用 “十三五”期間，設(shè)施蔬菜化肥減量與養(yǎng)分高效利用方面取得了重要進(jìn)展。將新型肥料，如生物有機(jī)肥、中微量元素肥等與氮磷鉀復(fù)合肥配施，能夠在化肥減量和提高肥料利用率的基礎(chǔ)上進(jìn)一步增加蔬菜的產(chǎn)量（Rong et al.，2018）。同時(shí)，新型的施肥方式同樣能夠提高肥料的利用效率。通過(guò)推算作物不同時(shí)期養(yǎng)分供應(yīng)量與產(chǎn)量之間的關(guān)系，得到的N、P、K 肥施用比例，不僅是一種可持續(xù)的利用方式，而且經(jīng)濟(jì)適宜地滿(mǎn)足了作物在不同土壤肥力供應(yīng)下的養(yǎng)分需求（Chuan et al.，2019）。通過(guò)分析我國(guó)蔬菜化肥和有機(jī)肥使用本底及施肥中存在的主要問(wèn)題，黃紹文等（2017）提出在減少N、P2O5、K2O 投入總量的同時(shí)，應(yīng)高度重視協(xié)調(diào)N、P2O5、K2O 比例，以及化肥的基追肥比例，改進(jìn)磷肥施用策略，并制訂化肥精準(zhǔn)減量、有機(jī)肥替代化肥、施用專(zhuān)用新型化肥、推廣水肥一體化等技術(shù)對(duì)策。最新的研究發(fā)現(xiàn)，CO2濃度的升高可以促進(jìn)根中獨(dú)腳金內(nèi)酯的合成，進(jìn)而促進(jìn)叢枝菌根真菌的定殖及其對(duì)P 元素等養(yǎng)分的吸收（Zhou et al.，2019；葛詩(shī)蓓 等，2020）。

3.5 設(shè)施蔬菜品質(zhì)形成及優(yōu)質(zhì)調(diào)控研究

開(kāi)展蔬菜品質(zhì)研究，對(duì)于提高人民健康水平具有重要的科學(xué)和現(xiàn)實(shí)意義。“十三五”期間，我國(guó)科學(xué)家利用多組學(xué)技術(shù)在蔬菜品質(zhì)形成機(jī)制方面取得了重要研究進(jìn)展。

3.5.1 設(shè)施蔬菜營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)形成機(jī)制 蔬菜所含的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)主要包括番茄紅素、類(lèi)胡蘿卜素、花青素、糖酸和維生素等。在番茄中，通過(guò)代謝組、基因組及轉(zhuǎn)錄組分析等方法，發(fā)現(xiàn)了控制維生素、氨基酸、糖酸等品質(zhì)成分代謝的系列基因位點(diǎn)（Zhu et al.，2018）。有研究提出從野生番茄到栽培番茄的馴化、改良和選育過(guò)程中，控制風(fēng)味品質(zhì)的部分基因位點(diǎn)出現(xiàn)丟失現(xiàn)象，導(dǎo)致醛類(lèi)、醇類(lèi)等13 種風(fēng)味物質(zhì)含量在現(xiàn)代番茄品種中顯著降低，部分解釋了目前栽培番茄口感變差的原因（Tieman et al.，2017）。植物內(nèi)源激素油菜素內(nèi)酯（BR）能促進(jìn)番茄紅素的合成，在番茄中超量表達(dá)BR 合成基因SlDWARF和SlCYP90B3均能顯著提高番茄紅素含量（Li et al.，2016b；Hu et al.，2020）；番茄轉(zhuǎn)錄因子SlBBX20 和SlIPT4 可以直接結(jié)合番茄類(lèi)胡蘿卜素合成PSY1等關(guān)鍵基因的啟動(dòng)子并誘導(dǎo)其表達(dá)，進(jìn)而促進(jìn)番茄紅素合成（Zhang et al.，2018b；Xiong et al.，2020）。在西瓜中，完成了新一代基因組精細(xì)圖譜繪制和馴化過(guò)程解析，系統(tǒng)揭示了西瓜果實(shí)糖含量等品質(zhì)性狀進(jìn)化的分子機(jī)制（Guo et al.，2019）；在辣椒中，發(fā)現(xiàn)一批lncRNA 和轉(zhuǎn)錄因子在果實(shí)糖酸、類(lèi)黃酮和類(lèi)胡蘿卜素合成等品質(zhì)形成中具有重要作用（Liu et al.，2017，2020c）。這些研究為蔬菜風(fēng)味物質(zhì)和營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的遺傳調(diào)控和全基因組設(shè)計(jì)育種提供了思路。

3.5.2 設(shè)施蔬菜外觀(guān)品質(zhì)形成機(jī)制 在外觀(guān)品質(zhì)方面，近年來(lái)發(fā)現(xiàn)了一批與色澤、表皮物質(zhì)等合成代謝密切相關(guān)的轉(zhuǎn)錄因子?；ㄇ嗨厥菑V泛存在的水溶性天然色素，茄子轉(zhuǎn)錄因子SmMYB1 的轉(zhuǎn)錄本的表達(dá)水平與其果皮紫色程度呈正相關(guān)（劉衛(wèi)等，2017）；在茄子中篩選到花青素合成促進(jìn)基因SmMYB113和SmMYB35及其負(fù)調(diào)控基因SmMYB44和SmMYB864（Li et al.，2018b）。培育富含花青素的番茄果實(shí)也成為近年來(lái)的研究熱點(diǎn)，有研究發(fā)現(xiàn)超量表達(dá)番茄轉(zhuǎn)錄因子SlMYB75 能夠促進(jìn)花青素的大量積累，并獲得紫色番茄果實(shí)（Jian et al.，2019）；通過(guò)基因編輯方法證實(shí)R2R3-MYB 類(lèi)轉(zhuǎn)錄因子SlAN2-like 能正調(diào)控番茄果實(shí)中花青素的積累（Yan et al.，2020c）。在黃瓜中，CsMYB36參與調(diào)控黃綠色果皮的形成（Hao et al.，2018）；通過(guò)極端混池分析，成功定位到控制西瓜果皮耐裂基因ClERF4（Liao et al.，2019）；此外，研究發(fā)現(xiàn)番茄茸毛基因Woolly與轉(zhuǎn)錄因子SlMYB31 協(xié)同調(diào)控SlCER6基因表達(dá)，在調(diào)控番茄果皮蠟質(zhì)合成中具有重要作用（Xiong et al.，2020）。

3.5.3 設(shè)施蔬菜安全性調(diào)控 在蔬菜安全性調(diào)控方面，近年來(lái)我國(guó)科學(xué)家對(duì)蔬菜作物重金屬、農(nóng)藥、亞硝酸鹽的響應(yīng)及代謝途徑方面有了更深入的研究。轉(zhuǎn)錄因子HsfA1a 通過(guò)促進(jìn)褪黑素合成從而提高番茄植株對(duì)鎘脅迫的耐性（Cai et al.，2017）；WRKY 是一種參與植物對(duì)鎘響應(yīng)的轉(zhuǎn)錄因子，辣椒超量表達(dá)CaWRKY41增加鋅轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白對(duì)鎘吸收，從而降低了植株對(duì)鎘的耐受性（Dang et al.，2019）。農(nóng)藥殘留亦是影響蔬菜安全品質(zhì)的關(guān)鍵因素。研究發(fā)現(xiàn)，番茄中油菜素內(nèi)酯能夠誘導(dǎo)谷氧還蛋白GRXS25 結(jié)合轉(zhuǎn)錄因子TGA2，從而加速百菌清在蔬菜體內(nèi)的降解代謝（Hou et al.，2019）；在番茄和韭菜上進(jìn)行外源殼寡糖處理，可通過(guò)促進(jìn)谷胱甘肽循環(huán)加速有機(jī)磷類(lèi)農(nóng)藥的降解（魏夕雅 等，2020）。氫氣則可通過(guò)抑制硝酸還原酶活性、提高亞硝酸還原酶活性，抑制番茄果實(shí)中亞硝酸鹽積累，提高蔬菜產(chǎn)品的安全性（Zhang et al.，2019）。

3.5.4 設(shè)施蔬菜品質(zhì)調(diào)控技術(shù) “十三五”期間，設(shè)施蔬菜品質(zhì)調(diào)控技術(shù)也朝著智能化、現(xiàn)代化、多樣化的方向快速發(fā)展。研究發(fā)現(xiàn)，在一定配比的紅光-藍(lán)光處理下，黃瓜果實(shí)可溶性糖、蔗糖、游離氨基酸和可溶性固形物含量顯著提升（劉曉英 等，2016）；采用負(fù)壓供液施肥能顯著增加番茄和黃瓜總糖和VC 含量（李銀坤 等，2017）；生物有機(jī)肥等土壤調(diào)理劑的使用能提高黃瓜果實(shí)品質(zhì)（馮程龍等，2017）。此外，還發(fā)現(xiàn)施用外源褪黑素能促進(jìn)鎘脅迫下普通白菜的生長(zhǎng)，降低其對(duì)鎘的吸收與積累（劉自力 等，2018）；在設(shè)施菜田施用生物炭，可以改變土壤pH 值和降低土壤中有效態(tài)重金屬含量，減少番茄等蔬菜對(duì)鎘和鉛的積累（周貴宇 等，2016）。這些研究為提高蔬菜品質(zhì)提供了解決途徑。

3.6 設(shè)施類(lèi)型與裝備研發(fā)

“十三五”期間，我國(guó)設(shè)施結(jié)構(gòu)與裝備不斷創(chuàng)新優(yōu)化，智能化程度不斷提高，設(shè)施蔬菜生產(chǎn)機(jī)械化、精準(zhǔn)化水平不斷提升。

3.6.1 設(shè)施類(lèi)型優(yōu)化 首先，我國(guó)設(shè)施結(jié)構(gòu)進(jìn)一步優(yōu)化，依據(jù)不同的地域環(huán)境設(shè)計(jì)出滿(mǎn)足不同條件要求的多樣化設(shè)施結(jié)構(gòu)，如大跨度外保溫覆蓋塑料大棚在山東、安徽等地得到推廣應(yīng)用（圖2）。植物工廠(chǎng)作為資源高效利用的植物生產(chǎn)系統(tǒng)，可實(shí)現(xiàn)作物的周年生產(chǎn)，是未來(lái)農(nóng)業(yè)發(fā)展的重要方向。我國(guó)在植物工廠(chǎng)系統(tǒng)升級(jí)方面也開(kāi)展了大量研究，如葛少闊和朱宇平（2016）發(fā)明的自然光利用型植物工廠(chǎng)系統(tǒng)，綜合運(yùn)用了自動(dòng)化、無(wú)土栽培等技術(shù)，能夠?qū)崿F(xiàn)高端蔬菜的工廠(chǎng)化集約型周年生產(chǎn)。占卓等（2018）發(fā)明了一種植物工廠(chǎng)種植系統(tǒng)，該系統(tǒng)提供的種植盒、種植板可獨(dú)立取放，簡(jiǎn)化了生產(chǎn)管理；提供的多層立體栽培系統(tǒng)解決了植物立體栽培在供液、自動(dòng)化操作、栽培裝置及管路清潔、環(huán)境控制等方面存在的難題。李鋒等（2018）發(fā)明的全自動(dòng)化水培植物工廠(chǎng)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，占用空間小，能夠滿(mǎn)足超市、家庭等小范圍的栽培需求，提高了資源利用率，降低了生產(chǎn)成本。

3.6.2 設(shè)施裝備研發(fā) “十三五”期間，我國(guó)在設(shè)施裝備性能提升方面也取得了大量的研究成果，設(shè)備調(diào)控技術(shù)不斷完善，自動(dòng)化、精準(zhǔn)化水平進(jìn)一步提高，且逐漸向綠色高效、低碳節(jié)能的方向發(fā)展。張帥等（2018）采用棱錐狀混光元件將LED 發(fā)出的光線(xiàn)劃分為投射、反射和直射三部分，增加光線(xiàn)耦合程度，進(jìn)而提高了光面上的混光和混色均勻度，提高了植物工廠(chǎng)內(nèi)LED 光源光譜的均勻性。馬承偉等（2016）發(fā)明了日光溫室鋼管屋架管網(wǎng)水循環(huán)集放熱系統(tǒng)，利用溫室原有屋架作為集熱與放熱構(gòu)件，不妨礙室內(nèi)的生產(chǎn)作業(yè)，同時(shí)成本低、運(yùn)行管理簡(jiǎn)單、容易維護(hù)。都函（2017）發(fā)明的蔬菜自動(dòng)澆水施肥機(jī)，可以實(shí)現(xiàn)蔬菜的自動(dòng)澆水施肥，且效果均勻，工作效率高。王向東（2020）發(fā)明的基于物聯(lián)網(wǎng)的設(shè)施蔬菜病蟲(chóng)害預(yù)警監(jiān)測(cè)設(shè)備，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單巧妙、操作方便實(shí)用、精度高、壽命長(zhǎng)，能有效檢測(cè)設(shè)施蔬菜病蟲(chóng)害情況。這些設(shè)備性能的提升，對(duì)提高設(shè)施智能化作業(yè)和提升作物的產(chǎn)量和品質(zhì)具有重要意義。

3.6.3 設(shè)施無(wú)土栽培技術(shù) “十三五”期間，為解決設(shè)施蔬菜連作障礙等瓶頸問(wèn)題，我國(guó)無(wú)土栽培技術(shù)及相關(guān)裝備取得了突破性的進(jìn)展。喻景權(quán)（2020b）發(fā)明了一種新型輕簡(jiǎn)自控式無(wú)土栽培系統(tǒng)，解決了營(yíng)養(yǎng)液實(shí)時(shí)配比、自動(dòng)按需供液、基質(zhì)減量等多個(gè)難題，每667 m2初期投入降至3 000元，節(jié)省肥水1/3，提高效益20%以上，使無(wú)土栽培技術(shù)在我國(guó)設(shè)施蔬菜主產(chǎn)區(qū)和非耕地區(qū)域得到快速推廣（圖3）。利用可調(diào)節(jié)根際溫度的無(wú)土栽培系統(tǒng)（ARTS）進(jìn)行番茄越冬栽培，可有效緩解基質(zhì)溫度受外界條件的影響，明顯改善根際基質(zhì)溫度，同時(shí)該系統(tǒng)與傳統(tǒng)燃煤鍋爐相比具有節(jié)能率高、運(yùn)行費(fèi)用低等特點(diǎn)，能有效解決現(xiàn)代溫室栽培加溫成本偏高的問(wèn)題，增產(chǎn)、節(jié)能效果顯著（周金平 等，2020）。柴永朋（2016）發(fā)明的自動(dòng)化無(wú)土栽培槽，可感知種植箱內(nèi)部營(yíng)養(yǎng)液的溫度和液位信息，通過(guò)電加熱管或電制冷器改變營(yíng)養(yǎng)液溫度，通過(guò)電子閥門(mén)實(shí)時(shí)增添營(yíng)養(yǎng)液，既能保證作物的營(yíng)養(yǎng)需求，又不會(huì)造成營(yíng)養(yǎng)液過(guò)量供應(yīng)的浪費(fèi)。利用斜率-截距校正算法（SBC）解決離子選擇電極（ISE）連續(xù)在線(xiàn)測(cè)量電勢(shì)漂移的問(wèn)題，校正后ISE 可實(shí)現(xiàn)番茄營(yíng)養(yǎng)液在線(xiàn)連續(xù)監(jiān)測(cè)，反映營(yíng)養(yǎng)液中NO3-、K+、Ca2+等離子含量變化（張淼等，2018）。林碧英等（2016）發(fā)明的無(wú)土栽培培養(yǎng)槽自動(dòng)清洗機(jī)，能夠?qū)Y(jié)構(gòu)復(fù)雜的培養(yǎng)槽進(jìn)行全方位清洗，保障無(wú)土栽培植物的正常生長(zhǎng)。

4 我國(guó)設(shè)施蔬菜產(chǎn)業(yè)發(fā)展和科研中面臨的突出問(wèn)題

雖然，我國(guó)設(shè)施蔬菜產(chǎn)業(yè)在“十三五”期間得到了較快發(fā)展，但是仍存在以下幾方面的問(wèn)題亟待解決。

4.1 機(jī)械化程度低與勞動(dòng)力短缺間的矛盾

目前基層設(shè)施蔬菜生產(chǎn)專(zhuān)業(yè)技術(shù)人才嚴(yán)重匱乏，農(nóng)村青壯年勞動(dòng)力大量流失，勞動(dòng)力成本占比逐年提高。調(diào)查顯示，目前勞動(dòng)力成本占蔬菜生產(chǎn)總成本的50%以上，嚴(yán)重制約設(shè)施蔬菜規(guī)?；l(fā)展（項(xiàng)朝陽(yáng) 等，2019）。而另一方面，我國(guó)設(shè)施蔬菜各生產(chǎn)環(huán)節(jié)機(jī)械化程度均偏低，設(shè)施耕整地多采用常規(guī)大田耕作機(jī)具，效率不高；蔬菜精量直播機(jī)械化還處于起步階段；移栽仍以人工或半自動(dòng)移栽機(jī)為主；果菜類(lèi)蔬菜植株調(diào)整仍以人工操作為主；大部分設(shè)施蔬菜尚未實(shí)現(xiàn)機(jī)械化采收。因此，推進(jìn)設(shè)施蔬菜輕簡(jiǎn)化生產(chǎn)，提高機(jī)械化程度，降低勞動(dòng)力成本刻不容緩。

4.2 肥水藥高投入與效益、環(huán)境、產(chǎn)品質(zhì)量間的矛盾

長(zhǎng)期以來(lái)，設(shè)施蔬菜生產(chǎn)為追求高產(chǎn)，藥肥投入量大，不僅增加成本、降低效益，而且造成產(chǎn)品質(zhì)量安全與環(huán)境污染等問(wèn)題。設(shè)施蔬菜多年連作，大量施用化肥，導(dǎo)致土壤酸化、次生鹽漬化、土傳病害加重等連作障礙問(wèn)題頻發(fā)；化肥養(yǎng)分流失加重了水體污染，作物病殘?bào)w及農(nóng)藥包裝廢棄物等隨意丟棄造成了環(huán)境污染。此外，設(shè)施蔬菜生產(chǎn)中病蟲(chóng)害高發(fā)、農(nóng)藥使用頻繁的問(wèn)題依舊沒(méi)有得到有效解決，對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量安全構(gòu)成威脅，應(yīng)引起高度重視。

4.3 產(chǎn)量與品質(zhì)間的矛盾

我國(guó)蔬菜年人均占有量已超過(guò)500 kg，人們對(duì)蔬菜的需求已由高產(chǎn)量向高品質(zhì)、多樣化方向發(fā)展。設(shè)施蔬菜總產(chǎn)量充足，但季節(jié)性過(guò)剩造成的“菜賤傷農(nóng)”現(xiàn)象時(shí)有發(fā)生；設(shè)施蔬菜品質(zhì)亟待提高，如大小、色澤、整齊度等外觀(guān)品質(zhì)和糖度、維生素、風(fēng)味物質(zhì)等內(nèi)在品質(zhì)與發(fā)達(dá)國(guó)家和人民需求存在較大差距；設(shè)施蔬菜產(chǎn)品質(zhì)量安全追溯等制度不健全，標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)仍難以實(shí)現(xiàn)。

4.4 產(chǎn)業(yè)不均衡（盲目）發(fā)展與蔬菜價(jià)格波動(dòng)、效益間的矛盾

我國(guó)設(shè)施蔬菜優(yōu)勢(shì)產(chǎn)區(qū)已基本形成，但各地仍將發(fā)展設(shè)施蔬菜作為農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化和農(nóng)村產(chǎn)業(yè)振興的重要手段，部分地區(qū)設(shè)施面積仍繼續(xù)擴(kuò)大，同質(zhì)化現(xiàn)象日益加重；部分地區(qū)設(shè)施蔬菜產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)不合理，盲目追求高投資、大規(guī)模的產(chǎn)業(yè)發(fā)展模式，難以可持續(xù)發(fā)展。而近年來(lái)在勞動(dòng)力和生產(chǎn)資料成本增加的同時(shí)，我國(guó)蔬菜價(jià)格波動(dòng)加劇，種菜效益不穩(wěn)定甚至下滑，降低了農(nóng)民種菜的積極性。

4.5 科學(xué)研究與產(chǎn)業(yè)發(fā)展不平衡

現(xiàn)階段，高校和科研院所仍是我國(guó)設(shè)施蔬菜科技創(chuàng)新的主要力量，但各單位研究目標(biāo)不同，有些以基礎(chǔ)研究為重點(diǎn)，有些著重于開(kāi)展技術(shù)攻關(guān)，這些科研成果大多很難被企業(yè)直接承接轉(zhuǎn)化為實(shí)用產(chǎn)品，如何提升企業(yè)的創(chuàng)新能力，將科技成果轉(zhuǎn)化為現(xiàn)實(shí)生產(chǎn)力服務(wù)于產(chǎn)業(yè)發(fā)展，是設(shè)施蔬菜產(chǎn)業(yè)發(fā)展中長(zhǎng)期需要解決的問(wèn)題。

5 發(fā)展方向

為解決目前我國(guó)設(shè)施蔬菜產(chǎn)業(yè)發(fā)展和科研中存在的問(wèn)題，保障產(chǎn)業(yè)綠色可持續(xù)發(fā)展，提升產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)力，可以從以下幾方面展開(kāi)工作。

5.1 科學(xué)規(guī)劃，帶動(dòng)產(chǎn)業(yè)有序發(fā)展與價(jià)格均衡

優(yōu)化設(shè)施蔬菜產(chǎn)業(yè)布局，創(chuàng)建標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)模化蔬菜片區(qū)，是實(shí)現(xiàn)設(shè)施蔬菜產(chǎn)品穩(wěn)定供應(yīng)、產(chǎn)業(yè)持續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵。根據(jù)當(dāng)前全國(guó)各地設(shè)施蔬菜發(fā)展現(xiàn)狀，科學(xué)制定產(chǎn)業(yè)規(guī)劃，發(fā)揮各地優(yōu)勢(shì)，突出主導(dǎo)品種、產(chǎn)業(yè)特色和發(fā)展目標(biāo)，推進(jìn)設(shè)施蔬菜規(guī)范、有序、健康發(fā)展。同時(shí)，優(yōu)化種植結(jié)構(gòu)，推廣安全高效生產(chǎn)關(guān)鍵技術(shù)，切實(shí)推進(jìn)設(shè)施蔬菜優(yōu)勢(shì)片區(qū)發(fā)展，以保障“菜籃子”安全和價(jià)格穩(wěn)定。

5.2 提高設(shè)施裝備水平，支撐輕簡(jiǎn)化高效生產(chǎn)

應(yīng)加快推進(jìn)設(shè)施蔬菜生產(chǎn)向機(jī)械化、自動(dòng)化和智能化方向發(fā)展。進(jìn)一步研發(fā)適合溫室、大棚內(nèi)使用的小型農(nóng)用機(jī)械裝備，并研發(fā)配套的輕簡(jiǎn)化栽培技術(shù)，提高勞動(dòng)生產(chǎn)率；開(kāi)發(fā)設(shè)施環(huán)境自動(dòng)控制系統(tǒng)，推廣高效LED 補(bǔ)光、生物質(zhì)CO2發(fā)酵等技術(shù)，將目前單一溫度管理轉(zhuǎn)變?yōu)闇囟?、光照、CO2等環(huán)境因子綜合管理模式，從而促進(jìn)設(shè)施蔬菜產(chǎn)量提升和品質(zhì)優(yōu)化。

5.3 創(chuàng)新栽培模式，提高產(chǎn)品品質(zhì)

設(shè)施蔬菜藥肥大量投入的生產(chǎn)模式越來(lái)越不符合綠色發(fā)展理念，應(yīng)創(chuàng)新栽培模式，支撐產(chǎn)業(yè)可持續(xù)發(fā)展。無(wú)土栽培是解決設(shè)施蔬菜連作障礙的治本之策，實(shí)現(xiàn)了水肥高效利用，降低病蟲(chóng)害發(fā)生和農(nóng)藥用量，是設(shè)施蔬菜標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)的有效途徑。下一步應(yīng)研發(fā)適合各地實(shí)際的輕簡(jiǎn)、高效、節(jié)本的無(wú)土栽培模式，并在我國(guó)設(shè)施蔬菜生產(chǎn)中大規(guī)模應(yīng)用。同時(shí)，在有條件的地區(qū)繼續(xù)發(fā)展大棚蔬菜——水稻水旱輪作模式，既能保障糧食安全，又可以改善土壤結(jié)構(gòu)、減少病蟲(chóng)害發(fā)生。

5.4 加大科技投入和技術(shù)創(chuàng)新，推動(dòng)產(chǎn)業(yè)提質(zhì)增效

各地應(yīng)加強(qiáng)同高校和科研院所的產(chǎn)學(xué)研合作，圍繞設(shè)施蔬菜產(chǎn)業(yè)布局、園區(qū)規(guī)劃、技術(shù)創(chuàng)新等內(nèi)容開(kāi)展深度合作，加速新舊動(dòng)能轉(zhuǎn)換步伐，加快推進(jìn)設(shè)施蔬菜產(chǎn)業(yè)相關(guān)新技術(shù)、新產(chǎn)品和新模式的應(yīng)用。同時(shí)，設(shè)施蔬菜研究涉及學(xué)科門(mén)類(lèi)多，廣大科研人員要加強(qiáng)學(xué)科交叉融合，研究方向應(yīng)更加貼近生產(chǎn)實(shí)際，讓研究成果更好地服務(wù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展，推動(dòng)產(chǎn)業(yè)提質(zhì)增效。