西北非耕地雙拱雙膜日光溫室的建造及推廣應用

張國森 趙文懷 崔海成 楊茂元 殷學云 柴再生 蔣 宏

甘肅省酒泉市肅州區(qū)從2005年開始，利用河西走廊西端的戈壁、砂石、鹽堿、荒漠等非耕地發(fā)展日光溫室，并依托中國農(nóng)業(yè)科學院蔬菜花卉研究所的科技力量開發(fā)有機生態(tài)無土栽培技術(shù)。至2010年，肅州區(qū)非耕地日光溫室蔬菜生產(chǎn)面積逾333 hm2，每667 m2收入 逾20 000元。但是，由于西北地區(qū)干旱少雨，晝夜溫差大，沙塵暴、雨雪、大風等自然災害頻發(fā)，尤其是冬季持續(xù)低溫，對非耕地日光溫室蔬菜的安全穩(wěn)定生產(chǎn)帶來了不利的影響。為了進一步提高溫室性能，肅州區(qū)蔬菜技術(shù)服務中心通過考察論證，設(shè)計建造了西北非耕地雙拱雙膜新型結(jié)構(gòu)日光溫室。經(jīng)觀測對比，冬春季節(jié)較常規(guī)二代日光溫室溫度提高2～3℃，蔬菜每667 m2平均增產(chǎn)25%以上，增收3 000元以上。目前,這種類型的日光溫室已示范推廣逾6.67 hm2。

1 非耕地雙拱雙膜日光溫室建造技術(shù)

1.1 設(shè)計參數(shù) 從非耕地地平面下挖1 m砌建溫室墻體，脊高達到4.2 m，跨度8.5 m，女兒墻高度1.3 m，主墻體厚度不少于1.5 m，后屋面仰角42°～45°，后部堆積砂石保溫層底寬厚度不小于3 m，落點寬度不少于1.2 m。為了不影響溫室下挖后前底腳處作物采光，溫室前底腳下挖低點處的砂石向前運出，堆砌到前一座溫室的后墻，作為前一座溫室后墻的保溫層。主體鋼屋架拱間距2.8 m，主鋼架分上下兩層雙拱結(jié)構(gòu)，上下兩層之間距離40 cm，由脊高處向前端逐漸回縮，至前端距離為20 cm（圖1）。

圖1 非耕地雙拱雙膜下挖型日光溫室結(jié)構(gòu)示意圖（單位：m）

1.2 材料及建造要求 溫室主墻體采用磚混結(jié)構(gòu)或大塊礪石砌建。上層后屋面主鋼架采用直徑6 cm的國標厚壁鋼管，壁厚不小于3 mm，前屋面主鋼架采用直徑不小于5 cm的厚壁鋼管，并用10號鋼筋焊接下弦，8號鋼筋焊接拉筋，拉筋間距20 cm；下層鋼管后屋面部分采用直徑5 cm的國標厚壁鋼管，與上層鋼管焊接為一個整體，前屋面部分采用直徑不小于3 cm的厚壁鋼管，與上層鋼管之間預留出足夠的空間，便于進行雙層膜覆蓋操作。后屋面每20 cm拉一道8號鉛絲，前屋面每隔30 cm拉一道鉛絲。每兩個鋼架之間均勻綁縛2道直徑不小于2.5 cm的竹竿。

1.3 主要性能特點

1.3.1 結(jié)構(gòu)改進與優(yōu)化 雙拱雙膜日光溫室從高度、跨度、拱圓形前屋面設(shè)計等方面進行了創(chuàng)新改進，脊高由常規(guī)的3.8 m提高到4.2 m，跨度由常規(guī)的7.0 m擴大到8.5 m，鋼屋架弧面更趨流線型設(shè)計，前端1.8 m處距地面高度由1.9 m提高到2.4 m。通過結(jié)構(gòu)改進，溫室空間更大，透光性能提高，生產(chǎn)操作更加方便。

1.3.2 保溫性能增強 由于溫室后墻堆砌了較厚的砂石保溫層，后屋面保溫層厚度達到1 m，底層鋪設(shè)3 cm厚的木板，其上鋪一層舊棚膜，再填充厚度不少于80 cm的麥草，最后用10 cm厚的泥土封壓，從而有效提高了保溫蓄熱能力。前屋面采用了雙拱雙膜設(shè)計，透明覆蓋材料選用乙烯-醋酸乙烯共聚物多功能復合膜（EVA），內(nèi)層選用PVC無滴防老化膜(雙防棚膜)，該膜具有防老化和防流滴特性，透光性和保溫性好，無滴性可持續(xù)4～6個月，安全使用壽命達12～18個月，應用較為廣泛，經(jīng)試驗篩選是目前作為內(nèi)附保溫首選的覆蓋材料。同時，采用兩層高強度防水無紡布內(nèi)層夾保溫棉制成的保溫棉簾作為外層覆蓋保溫材料。加之溫室以下挖型結(jié)構(gòu)為主，下挖后避開了凍土層，利用深層地熱輻射保溫，減少了熱量流失，棚內(nèi)升溫快、蓄熱能力進一步增強，尤其在深冬寒冷季節(jié)，保溫效果突出，較傳統(tǒng)二代日光溫室夜間最低溫度平均升高2～3℃。

1.3.3 安全性能提高 雙拱雙膜日光溫室以抗風、抗壓、防寒保暖設(shè)計為目的，采用高強度的建設(shè)材料，且鋼屋架為雙層結(jié)構(gòu)，增加了前后固定的著力點面積，增強了承壓能力，可有效抵御風雪、寒流等突發(fā)性自然災害，進一步提高了實用性和安全性能。

1.3.4 配套設(shè)施齊全 在雙拱雙膜日光溫室中，組裝配套了有機生態(tài)型無土栽培、穴盤基質(zhì)育苗、節(jié)水滴灌、保溫簾、自動卷簾設(shè)備、自動卷膜、自動通風裝置等實用新技術(shù)及新技術(shù)產(chǎn)品，有效提高了日光溫室的應用水平，實現(xiàn)了標準化生產(chǎn)和集約化管理。

2 雙拱雙膜日光溫室在生產(chǎn)中的實踐應用

2.1 雙拱雙膜日光溫室在生產(chǎn)中的應用 雙拱雙膜日光溫室結(jié)構(gòu)主要在非耕地推廣應用，一般在深冬季節(jié)采用雙膜覆蓋，結(jié)合保溫簾應用，可起到較好的蓄熱保溫效果。內(nèi)層棚膜由設(shè)置在脊高處的自動卷膜器合理調(diào)節(jié)開合幅度，夜間覆蓋保溫，白天卷起置于脊高處，不影響透光性能。春秋兩季外界氣溫相對平穩(wěn)，內(nèi)層棚膜可卷起不用或撤除，只用外層棚膜覆蓋即可保證棚內(nèi)蔬菜生長的正常溫度。由于保溫能力提高，蔬菜長勢良好，特別是對生長溫度要求較高的瓜類、茄子、辣椒等瓜菜，落花落果及畸形果發(fā)生幾率降低，增產(chǎn)幅度達到20%以上，同時產(chǎn)品品質(zhì)得到了明顯改善。

采用雙拱雙膜日光溫室進行蔬菜生產(chǎn)，除按常規(guī)管理要求加強水肥管理和植株調(diào)整外，需要在溫度及光照管理方面特別注意。由于雙膜保溫作用較好，天氣晴好的白天要及時卷起內(nèi)膜，調(diào)節(jié)棚內(nèi)溫度，增加光照，以防雙膜遮光，引起光照不足，蔬菜生長不良或因高溫引起燒苗。夜間要及時放下內(nèi)層棚膜及保溫覆蓋物，保證溫室內(nèi)溫度，避免凍害發(fā)生。

2.2 有機生態(tài)型無土栽培技術(shù)的配套應用 在肅州區(qū)非耕地日光溫室中，重點配套應用了有機生態(tài)型無土栽培技術(shù)，以當?shù)剌^為充足的作物秸稈、雞糞、牛糞、菇渣等有機物為原料，充分發(fā)酵腐熟后與過篩爐渣按6∶4比例混配作為基質(zhì)，填入按規(guī)格制作的栽培槽，進行蔬菜周年生產(chǎn)。雙拱雙膜日光溫室結(jié)構(gòu)與有機生態(tài)型無土栽培技術(shù)的有機結(jié)合，應用于非耕地，擴大了有效耕地面積，充分發(fā)揮了有機生態(tài)型無土栽培的技術(shù)優(yōu)勢，優(yōu)化了蔬菜生長的環(huán)境條件，具有顯著的增產(chǎn)增效作用。

2.3 雙拱雙膜日光溫室與常規(guī)二代日光溫室的溫度觀測對比 通過開展小氣候觀測對比試驗，11月初應用雙層膜覆蓋技術(shù)，雙拱雙膜日光溫室內(nèi)的夜間平均溫度為19℃，12月、翌年1月為13℃，2月為15℃，較常規(guī)二代日光溫室提高2～3℃，進入3月后，增溫效果更加明顯，4月后撤去內(nèi)層棚膜，轉(zhuǎn)入常規(guī)管理。在天氣晴好的白天，卷起內(nèi)層棚膜后，雙拱雙膜日光溫室內(nèi)溫度與二代日光溫室差別不大，但在深冬季節(jié)，遭遇陰冷下雪天氣，雙拱雙膜日光溫室可發(fā)揮較好的保溫作用，與常規(guī)二代日光溫室相比，溫度提高3℃以上。

2.4 應用效果 雙拱雙膜日光溫室在肅州已示范推廣逾6.67 hm2。在進行有機生態(tài)型無土栽培的情況下，雙拱雙膜日光溫室每667 m2需一次性增加建造投入約5 000元，但與常規(guī)二代日光溫室有機生態(tài)型無土栽培相比，平均每667 m2蔬菜產(chǎn)量增加1 350 kg，增幅達23%，增加產(chǎn)值4 000元；與常規(guī)土壤栽培相比，平均每667 m2蔬菜產(chǎn)量增加2 460 kg，由于品質(zhì)提高，每千克平均售價高0.2元，增加產(chǎn)值6 000元以上，且減少了農(nóng)藥、肥料和水電開支，節(jié)約了經(jīng)常性生產(chǎn)成本。同時，非耕地雙拱雙膜日光溫室與有機生態(tài)型無土栽培技術(shù)的配套應用，既有效擴大了耕地面積，又促進了荒漠非耕地的有效利用，減少了污染，改善了生態(tài)環(huán)境，實現(xiàn)了生態(tài)良性循環(huán)，具有顯著的經(jīng)濟、社會和生態(tài)效益。