随着中国经济较快地发展，国民消费水平不断提高，人们对食品质量和食品安全越来越重视，对优质新鲜农产品的需求日益旺盛。国内设施农业快速发展，有效保障了蔬菜、肉类、蛋类和奶类等农产品的季节性均衡供应。多年来，中国农业产业结构通过不断调整，已成为设施农业第一大国。截至2022年，中国设施农业的总面积已超过280万hm2，占据全球设施农业总面积的80%以上。其中，日光温室的面积达到了81万hm2，占设施总面积的29%；大中棚面积为152万hm2，占设施总面积的53%；大型连栋温室的面积占0.6%，仅有1.8万hm2；小拱棚面积为51万hm2，占设施总面积的17.4%。在这些设施中，蔬菜（包括食用菌）种植面积占总面积的81%，果树种植面积占11%，花卉种植面积占7%。栽培作物的范围也已从仅限于蔬菜作物逐渐扩展到了瓜果、食用菌、中草药、花卉等多个经济作物领域；栽培地区逐渐扩大，当前中国各个地区均开展设施园艺生产，且各地设施形式各异，太阳能温室在中国北方各省普遍推广，而塑料拱棚、简易设施则在南方广泛应用。
在干旱和半干旱地区，存在大面积的“戈壁地”(定义为非耕地)，中国西北的荒漠化土地达195万hm2。经过多年试验，国内研发了一种新型种植模式，即在“戈壁地”上建造高效节能日光温室大棚，以经济高效的方式，生产高产、优质的新鲜农产品，借助品种改良、节水引水、光热控制、基质调配等现代科学技术重构作物生长环境，突破传统农业对光、热、水、土等自然条件的高度依赖。
吴天乐等研究表明，新疆约有9133.3万hm2的土地是戈壁、盐碱和荒漠，占全疆面积的54.91％。近年来，新疆依托戈壁沙漠，加快发展戈壁农业。截至2017年底，鄯善县共有设施农业日光温室10071座，其中具备种植条件的温室6963座。据统计，阿图什现有现代化温室大棚857座，面积3000亩，其中智能化大棚22座。截至2018年，新疆已形成30个设施蔬菜万亩县(市、区)，面积5.13万hm2，占设施农业总面积的79.4%。到2023年，全疆已建成在用大棚100多万座，南疆戈壁农业发展到近7万亩。
“十一五”期间，宁夏回族自治区农业农村厅发布了《宁夏百万亩设施农业发展建设规划》，规划规定在北部引黄灌区发展以日光温室为主的高效设施农业；在中部干旱带和南部山区集中发展以大棚为主的设施农业。张维智等表明，截至2009年底,宁夏设施农业建设面积达到563333.3hm2,其中日光温室316000hm2，大中拱棚162666.7hm2，小拱棚85000hm2；全区有4个5万亩以上的县(区)，269个500亩以上集中连片设施农业基地，种苗公司达到83家,育苗总面积3000余亩。到2010年底，宁夏全区设施农业已达105.78万亩。
据统计，青海非耕地面积约为3038.4万hm2，占全省总土地面积的42%。李莉等利用遥感技术将青海非耕地划分为8种类型，对蔬菜非耕地栽培技术以及非耕地日光温室建造技术进行了熟化改造；并建立了1个非耕地农业利用技术集成示范基地，面积为136亩。截至2018年底，青海已建成日光节能温室以及小拱棚等21.8万栋，设施总面积达到0.784万hm2，国家投资8818万元，年产值10亿元。
近年来，甘肃利用丰富的光热资源和大量闲置的戈壁资源发展戈壁农业。2018年，张掖市甘州区已建成连片戈壁农业示范点11个1179座120.07hm2；2020年，民乐县戈壁生态农业面积达3500亩；2022年酒泉市建成戈壁生态设施农业17.6万亩，占全省44%，带动蔬菜种植面积60万亩；全市开工建设戈壁生态农业产业园和示范点122个，其中万亩园区9个、千亩园区22个，有229家农业企业、428家专业合作社、1.65万户种植户参与戈壁生态设施农业建设。到2023年，甘肃全省已建成戈壁农业40万亩，近两年集中建成蔬菜育种中心7个，千亩以上生产基地28个，各类加工等生产线11条，全产业链产值超过200亿元。
以色列位于沙漠地区，土地资源、水资源都极其匮乏，但太阳能总辐射资源丰富。1980年后，蔬菜种植面积开始大幅增长，其原因是出现了以种植蔬菜作物为主的温室大棚。此后，以色列利用光热资源的优势和节水灌溉技术，主要发展以日光温室蔬菜、花卉为主体的设施农业。Ghermandi等在以色列建造了一个在干旱环境中可持续生产作物的农业设施，该设施依靠太阳能驱动的纳滤膜海水淡化技术，用于净化当地的淡盐水并生产高质量的灌溉用水，通过试验表明，利用淡盐水灌溉能更有效地利用水资源和无机肥料等资源，同时还能促进作物的产量。此外，Goddek等利用温室模拟器在荷兰、西班牙、沙特阿拉伯和纳米比亚4个干旱沙漠地区开展试验。研究表明，当室外温度上升时需通过汇集大量的水来冷却；温室内植物的生长条件稍微恶化，其产量将减少3%～6%；冷却系统在“戈壁”温室中消耗了总水量的90%。因此，海水淡化技术在提高温室园艺系统的效率和可持续性方面可以发挥关键作用。
自20世纪80年代以来，荷兰一直在积极开发温室计算机自动控制系统，并致力于推动模拟控制软件的发展。80年代中期，荷兰已超过5000台计算机应用于温室领域。目前，荷兰已经建立了超过1.2万hm2的玻璃温室，占据全球1/4以上，为温室农业发展提供了强有力的支持。由于温室设施具有高效和先进的技术，能够自动控制温度、光照、水分和肥料等环境条件，使作物减少了对自然气候的依赖性，极大地推动了荷兰生态农业的发展。使荷兰成为世界上温室生产最为发达的国家之一。
卡塔尔国土面积仅11521km2，属热带沙漠气候，可用的土地和资源有限。到2017年该国从其他国家进口的食品大约占90%。由于卡塔尔，夏季漫长、炎热、潮湿、年降雨量低、经常出现沙尘暴等不利于农业发展的气候。因此，卡塔尔政府推出许多举措，以促进当地农业生产，同时减少对进口的依赖。2018年卡塔尔市政环境部(MME)年申报了34个以温室技术为基础的新战略投资项目，大力发展设施农业。2017年至2018年，卡塔尔冷却温室面积从49hm2增加73hm2，蔬菜产量从4814t增加到6500t；同样，非冷却温室面积从200hm2增加到220hm2，蔬菜产量从1.7万t增加到2万t。据市场专家介绍，卡塔尔的温室市场正在蓬勃发展，预计在不久的将来，将实现两位数的增长，到2025年将达到约2.59亿美元的价值。
中国西北地区面临土地荒漠化、生态脆弱和耕地资源紧缺等问题，为了应对这些挑战，需要根据当地的特点，研究适应当地的温室结构、栽培技术和产业运作模式，以建立和完善新型、可持续的戈壁地设施农业产业体系、技术体系和服务体系。戈壁农业可有效地增加农业土地资源的利用效率，提高土地使用率和土地质量，并减少在耕地设施农业的面积，从而增加粮食种植面积，在一定程度上缓解了日益严重的粮菜、粮果等争地矛盾。此外，“戈壁地”的开发利用不仅拓展了中国农业可利用空间，同时也优化了农业生产布局，对缓解中国当前日益紧张的人口与土地资源矛盾起到了积极的作用。
在盐碱地、戈壁荒滩等非耕地上发展日光温室，可提高作物产量，其土地利用效率也显著高于田间种植作物。西北河西走廊东部地区长期(1960—2009年)年日照时数为2945h，年平均气温为7.2℃，无霜期为155天，每年只能种植一年一熟的作物，单一的种植季节限制了农作物的生长和收获。而在戈壁农业系统中，作物可以在多月份甚至全年种植。这种系统能够满足农作物对温度和光照的要求，为农作物生长提供了一个稳定、适宜的环境；同时减少了季节变化对农作物生产的影响，也降低了气候不稳定性带来的农业风险。
受地理条件和历史因素的影响，中国西北地区的社会经济发展水平一直相对滞后于中东部地区。通过合理利用西北地区丰富的“戈壁”资源，可以将这些不利的自然条件转变为极大的优势资源，利用戈壁地区开展设施农业园区规模化建设，加之设施农业是劳动密集型产业，能够创造大量就业岗位，并吸纳周边劳动力就近务工。进一步促进经济的发展。这有助于缩小西北地区与中东部地区的发展差距，更加均衡地分配经济资源，提高西北地区的社会经济水平。进一步构建社会主义和谐社会。
在日光温室建设方面，抗御自然灾害及抵御逆境的能力较弱，例如，冬季果菜生产中的亚低温影响或低温寒害与冻害以及夏季室内气温过高，不仅降低蔬菜的产量与质量，还会影响生产的稳定性；此外，日光温室类型、结构和应用上存在较大的趋同性；结构强度设计和光温性能等方面的研究还不成熟；对于温室内的温度、湿度和光照等方面的调控能力相对有限；缺乏对温室及栽培技术的规范化、标准化管理。另外，机械化的水平相对较低，温室专用的小型机械设备种类也相对较少，在部分地区，农作物的种植主要依赖于人工劳动，导致农业劳动生产率较低。基础设施建设方面，只注重日光温室、育苗中心生产设施以及电力、道路、供水和林带等硬件设施的建设，而对于产品贮藏保鲜、物流配送等软件设施的重视程度不够，难以形成具有竞争力的品牌。同时在产前农资配送、产中技术服务、产后预冷储藏以及农产品质量检测等设施和服务方面存在较大的缺口。这种情况下，尚未能够建立起便利种植户生产生活、让他们在戈壁地上安心发展生产的体制。
近年来，西北地区设施农业专业化人才短缺的状况与设施农业的迅猛发展之间的矛盾日渐突显。大多数农民仅凭现有的技术或者经验进行温室生产，他们的文化素质普遍较低，对于新知识和新技能的接受和理解能力较差，对于规避市场风险的能力相对较弱。导致在戈壁农业发展过程中，技术推广方面、产品科技含量以及产业升级的带动作用并不明显。许多戈壁农业园区缺乏专业人才对创新内容进行深入研究，并且其发展定位也不准确。进而导致园区的创新能力相对较弱，直接影响了温室农业的规模化和产业化发展水平。农业从事者老龄化严重，而设施农业是劳动密集型产业，农村劳动适龄人口本来就较少，再加上戈壁生产基地远离城镇和居民区，园区建设初期生活服务设施又跟不上，工作条件较差，农民开发戈壁的积极性普遍不高，导致开发工作所需劳动力缺口较大。随着基地规模的不断扩大，企业、合作社生产雇工需求增加，则势必会提高戈壁农业产品的生产成本。
西北地区的戈壁农业建设是一个复杂而系统的工程，在这些地区发展高科技农业产业将面临着一些主要问题。当前，就西北地区戈壁农业发展现状而言，各省各村镇之间存在发展不平衡情况，有些村镇的戈壁农业发展非常有限，很难实现规模化发展。在戈壁农业发展过程中，建设日光温室大棚前期投入较大，回收成本周期长，部分地区的村镇以及农民只能通过自筹或贷款方式来筹备资金。但其自筹资金金额有限，缺少政府的支持，且通过贷款形式获得的金额较少，贷款流程相对复杂，还款期限较短且利率较高，这些均对戈壁农业可持续发展产生了重要影响。此外，发展戈壁农业还需对应的基础设施建设，由于村镇以及种植农户缺乏相应的资金支持，需当地政府提供一些支持与补贴，或者出台一些优惠政策。
河西内陆河流域，除了祁连山区水资源相对比较丰富外，平原地区较为有限。由于平原地区降水稀少，蒸发强烈，天然水补给不足，加之降水时空分布不均匀，农业用水面临困境。因此，戈壁设施农业的发展必须以节约和高效为基础，注重节约利用水资源，遵循循环经济发展的原则，这有助于克服自然资源限制发展的瓶颈问题。由于戈壁荒漠地区太阳辐射强烈，发展“多采光、少用水”的戈壁设施农业种植模式，可以充分利用西北地区的光热资源，克服缺水问题。根据地区水资源量和用水量，控制戈壁农业发展规模。首先，应根据区域制定“水量测量”“水井钻探”和“水源保护区”等水资源保护法，并制定水权、限额、收费和质量控制等方面的细则；其次，建设雨水收集和储存设施，采用集水地窖储存技术，优化利用地表水资源，有计划地开发地下水资源，并实施水取水许可制度；同时，加强各级行政机构的责任，控制水资源分配，消除水的浪费，促进水资源的合理利用；第三，发展节水农业系统，将漫灌或沟灌改为地下滴灌，使用地膜减少水分蒸发，改善田间灌渠系统；最后，推广耐旱品种的培育，改革农业系统，改善设施建设的基础设施。
发展戈壁设施农业需要利用其特点，即“向荒漠要粮，向戈壁要地”，充分发挥戈壁荒漠在区域经济发展中的优势。为此，推广节水技术、推动现代化设施农业的知识密集型发展是必要的。戈壁农业的典型特点是“多采光、少用水、新技术、高效益”，具备可持续和循环经济的特点，通过在戈壁荒滩上综合运用有机质栽培、设施种植和高效节水等先进技术，利用戈壁地区的光热资源，促进生态循环农业的发展。相较于传统农业，戈壁农业不需占用耕地，而是利用大面积的戈壁和光热等自然资源，以创新的方式推动设施农业的发展，是对传统农业的延伸和扩展。因此，借助现代高新技术发展设施农业，高效节水和对自然资源的充分利用成为实现戈壁农业发展的必然途径。因此，需要加强科学研究和技术创新，提高设施农业的管理水平和技术应用能力，并注重生态保护与环境可持续性，以推动戈壁地区农业的可持续发展。
由于频繁的沙尘暴加剧了西北地区生态环境的恶化。甘肃河西走廊约88%土地现已经受影响，且土地沙漠化正在不断加剧，戈壁风沙危害和流沙侵蚀现已成为制约戈壁农业发展的重要因素。因此，戈壁设施农业项目实施前，应做好防风固沙的准备工作。根据各地实际情况，采取多种固沙措施，如设置机械沙障或采用沙障与植物相结合的方式。此外，还需构建外部防护林带，以确保光伏发电和设施农业建设得以顺利进行。设施农业温室大棚建设时，则应采用棚膜等材料，不仅能够阻挡风沙，还能够集雨汇流，改善沙地表层土壤的水分条件，有效地改善区域的小环境。在戈壁设施农业的发展过程中，可以利用各地区各种优势，集中资源，改善区域环境，发展生态农业产业，从而扩大绿洲的面积。通过生态环境治理，保障戈壁农业免受风沙危害和侵蚀的影响，使其能够稳定并长期地发挥效益。
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