在2000多年前，我国就有利用保护设施栽培各种时令蔬菜的记载（钟钢，2013），是温室栽培起源最早的国家之一（葛志军 等，2008）。春秋时期（公元前770～公元前476年），《论语·乡党第十》中就有“不时不食”之语，西汉时期的班固（公元32～92年）在《汉书·循吏传·召信臣传》记载当时皇帝种蔬菜的园子就有利用自制保护设施生火升温，栽培多种反季节蔬菜的事例。南北朝北魏时期（公元386～557年），贾思勰的《齐民要术》一书载有蔬菜套种、连作等记录，黄河流域栽培的31种蔬菜中部分蔬菜可以一年四季不断。唐朝（公元618～907年）开始利用天然温泉的热水进行栽培蔬菜，特别是瓜类。宋元时期的菜农们能利用阳光调节温室和阳畦温度进行栽种蔬菜，在冬节也能出售新鲜的蔬菜。据元代王祯（1271～1368年）《农书》记载了韭黄载培技术，该技术是利用温室，冬天“以马粪覆之”，利用马粪释放的热量对韭黄进行加温，并用风障（Wind break bed culture）等“遮北风”，“暖而即长”，用稻草灰和薄土覆盖，立春后，“即可取食”。可见黄化栽培技术在元代已经较为普及了。明清时期，在继承原有方法的基础上又进行了很多的创新，在北京等地已经可以利用温室中进行黄瓜等一类较难栽培的蔬菜。明代王世懋（1536～1588年）所著的《学圃杂疏》中记载有北京地区利用“火室”（旧时温室）在二月份就能生产出“王瓜” Cucumis sativus （此处“王瓜”即黄瓜，并非Trichosanthes cucumeroides）的记载。
1956年，农业部成立了研究小组，对中国传统的北京阳畦、改良温室的结构性能和蔬菜栽培技术进行了调查研究、总结，并在北方大中城市推广阳畦、温室设施和栽培技术，一定程度上改善了冬春季节的蔬菜供应（张红萍 等，2004）。1958年，我国自行生产的农用聚乙烯薄膜开始用于小棚覆盖，并得到了广泛应用。1966年，吉林长春市 建成国内 第一栋塑料大棚，并在北方地区推广应用普及，获得迅速发展。60年代末，我国北方大、中城市郊区已形成了保护地生产技术体系（高翔 等，2007）。1975年以来，我国5所农业大学和中国农业科学院蔬菜研究所等单位，先后研制出了“鲁SC2I型”番茄无土多层栽培设置、种植等系统。1977年，北京玉渊潭公社建成了国内首栋大型 脊型连栋温室。1979～1987年，我国先后从6个国家引进24套，通过引进消化、吸收国外先进技术，促进了我国设施农业的发展。20世纪80年代，我国对原有日光温室从采光和保温角度出发把建筑结构、环境控制技术和栽培技术进行了全面的改进，适应了当时农村的经济技术水平，在我国北纬32°～43°的地区，成功实现了北方地区在寒冬季节生产喜温果菜的预期。1981～1985年期间，我国成功实现了塑料大棚工厂化，塑料大棚获得快速推广普及应用。在此期间，我国还从国外引进大型连栋温室，但由于受限于管理和配套技术，未达到生产经营的预期效果，随后陆续停产或拆除进行改建。1986～1995年期间，农业部重点研究项目组分别对设施农业栽培技术进行了研究。1996～2000年期间，我国第一次正式提出“工厂化农业”（Factory Agriculture）的概念。通过工厂化规范的栽培技术进行番茄、黄瓜栽培，单产取得了1.8×104Kg以上的水平（周长吉，2003）。自1999年以后，我国已成为世界上设施园艺面积最大的国家。2001～2005年期间，可控环境农业生产技术（ECAT）研究正式列入国家“863”计划，相继开展了无公害全季节生产技术、自动控制系统研究、蔬菜生育障碍防治技术、优质高效生产技术等方面的研究。2004年，田志宏，祝华军，魏勤芳等在完成国家“十五”科技攻关有关工厂化农业发展战略与管理创新的课题的基础上，形成了《工厂化 农业 的 发展战略、 管理与创新》一书，最早提出设施农业战略问题，这也是我国迄今为止对设施农业发展战略问题最权威的论著（徐凤霞，2007）。2006～2010年期间，我国对产业化示范、设施农业配套关键技术装备、日光温室结构优化等进行研究。蒋卫杰（中国农业科学院蔬菜花卉研究所博士、研究员）等人进行“生态基质无土栽培关键技术研究示范及在非耕地上规模化应用”项目时，在生态无土栽培理论、技术方面均有较大创新，并在西北非耕地和沿海地区的海涂地以及山东、河北等土壤严重退化的设施蔬菜产区获得了大面积的示范和推广，在2007～2009年推广面积共4.1×104hm2，创造经济效益90亿元，增创经济效益66亿元，取得了显著的经济、社会和生态效益（中国农业科学院蔬菜花卉研究所，2012）。2009年9月，研制成功了国内第一例智能型植物工厂并在长春示范。
2011～2015年期间，国家首次将“智能化植物工厂”高技术研究“智能化植物工厂生产技术研究”项目列入国家863计划。2010年，中国农业科学院环发所研发的全封闭智能环控型植物生产系统的家庭植物工厂在上海世博会展示，并举行首发仪式，标志着国际上首例“低碳·智能·家庭植物工厂”成功推出。2011年，农业环境与可持续发展研究所杨其长在完成“植物LED光源节能高效生产关键技术研究与应用”的项目过程中首次发明了带LED光源的组培容器，节能效果明显，达80%以上，并先后将该项目中的技术推广到30多个省市区和部队驻地，应用面积达2.2hm2。2012年，农业部农业环境重点实验室建设中研发了物联网监控系统，针对设施农业、农业环境、农情与灾害监测等方面，研发形成了一系列技术产品，并在全国20多个省市区示范与推广应用，取得了显著的经济社会生态效益。2015年，China Eden落户青岛，成为全球第二个伊甸园项目，该项目以植物和水为主题，在胶州湾北部海滨一块已被破坏的盐碱地上修建的一座生态温室。
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