壽光日光溫室的發展歷程及創新點

李光聚 劉天英 李秀欣 劉春香 付 彬 丁加剛 李玉堂王成增*

（1壽光市農業農村局，山東壽光 262700；2壽光市潤宏農業科技有限公司，山東壽光 262700）

壽光日光溫室從1989年建造的第一代日光溫室，至今已更新換代到第七代，每一代的改進使日光溫室的保溫性、操作性、生產能力逐步提高，主要表現在溫室的長度、跨度、溫室內高度，墻體厚度，覆蓋材料，機械化設備的應用等方面。隨著建設新材料的不斷涌現、智能化設備的普遍應用，將會帶動日光溫室在提高土地利用率、溫室內環境控制性、溫室整體操作性、提高勞動效率和減輕勞動強度等方面做出更大的改進。

壽光日光溫室蔬菜的發展為解決我國北方地區冬季蔬菜生產的難題開辟了一種新的生產方式，帶動了我國蔬菜產業的發展，壽光日光溫室蔬菜栽培技術也傳到了全國各地。自改革開放初期經過30多年的發展，到2018年底壽光設施蔬菜栽培面積達到4萬hm2（60萬畝），其中日光溫室蔬菜栽培面積達2.67萬hm2（40萬畝），蔬菜產業全國聞名。

目前，用于蔬菜生產的日光溫室不論是在長度、寬度、高度方面，還是在配備的智能設備方面都是之前所不可比擬的，日光溫室的性能也有了很大的提高，在墻體厚度、保溫材料、大空間、改變光線入射角度等方面都做了很大改進。為方便操作機械等，進出門洞加大，溫室內走道加寬，無立柱或立柱數量變少，南北跨度變大，東西長度變長；為提高勞動效率、降低勞動強度，自動卷簾機、自動放風機、水肥一體機等智能化設備得到了廣泛應用，并成為現在壽光日光溫室的標配；為提高日光溫室的防洪抗澇能力，除園區建設了排水管網外，還在日光溫室的前后都建設有排（滲）水溝。

壽光日光溫室的發展，主要考慮因素是保溫性、空間大小、操作性、透光性。隨著在日光溫室建設方面投入的增加，日光溫室的保溫性能逐漸提高，空間越來越大，機械使用越來越方便，蔬菜產量越來越高；同時，溫室內溫度、濕度、光照等生物學因子的可控能力大大提高，病蟲害的發生明顯減輕并可控，使高品質蔬菜的生產變成了現實。

壽光日光溫室可以實現在壽光市深冬時節不進行人工加溫的情況下生產多種喜溫性蔬菜，具有光能利用率高、升溫快、保溫能力強等特點。

壽光日光溫室從1989年建造的第一代日光溫室，至今已更新換代到第七代，現將其發展歷程介紹如下。

1 壽光第一代日光溫室

1.1 背景

為了能在冬季進行蔬菜生產，1989年壽光市孫集街道三元朱村，結合本地春暖棚并借鑒外地溫室改造建成壽光第一代日光溫室，改變了冬季不能生產喜溫性蔬菜的歷史。

1.2 結構特點

建造材料主要是水泥立柱、大竹竿、8號鐵絲、聚氯乙烯無滴膜、稻草簾，墻體用泥土麥穰泥坨而成。溫室內最高點高3 m，跨度7.2 m，長40～60 m；后墻底寬1 m、頂寬0.9 m，高1.8 m，泥坨而成；共4排立柱，頂后坡立柱在走道前邊（圖1）。

圖1 壽光第一代日光溫室結構

1.3 創新點

①增加了墻體厚度，由過去春暖棚的0.4 m增加到1 m。②首次應用聚氯乙烯無滴高溫膜進行日光溫室蔬菜生產。③保溫材料由蒲草簾換成了更保溫的稻草簾。④日光溫室朝向由向陽改為向陰（偏西5°），同時加大了光照入射角。

1.4 使用效果

墻體用泥坨，厚度達到1 m，保溫性能好；采用高溫薄膜、更保溫的稻草簾作為保溫材料。這些改變使日光溫室實現了在壽光深冬季節不用加溫就能生產喜溫性蔬菜，創造了壽光冬天不加溫就能生產蔬菜的歷史。

2 壽光第二代日光溫室

2.1 背景

第一代溫室在建造中用鐵絲和竹竿來固定塑料薄膜，造成大量的孔洞。1990年，第二代日光溫室主要解決了溫室密封問題，提高了冬季日光溫室的保溫性能。

2.2 結構特點

建造材料主要是大竹竿、水泥立柱、聚氯乙烯無滴膜、稻草簾、泥土麥穰混合泥坨或泥土夯實。溫室內最高點高3 m，跨度8.4 m（原先為7.2 m），長40～60 m；后墻底寬1 m、頂寬0.9 m，高1.6 m；4排立柱，頂后坡立柱在走道前邊（圖2）。

2.3 創新點

針對第一代日光溫室用小竹竿固定塑料薄膜時產生孔洞、保溫效果差的問題，首次使用壓膜繩壓膜，使整個日光溫室呈全封閉狀態，造價低，升溫快，保溫能力強；首次用滑輪控制放風口；溫室內南北跨度增加1.2 m。

2.4 使用效果

用壓膜繩固定塑料薄膜，日光溫室密封性能提高，不再因為使用小竹竿和鐵絲固定塑料薄膜產生許多孔洞，這些孔洞會造成溫室內熱量的損失，下雨時還會從孔洞向溫室內進水，亦會因為小竹竿遮擋光線，影響透光。開始使用滑輪控制放風口，操作方便、密閉性好。溫室跨度在當時利用竹竿做主體材料的情況下增加1.2 m、空間變大。這些改變讓第二代日光溫室在深冬季節的保溫性比之前提高1～2 ℃，達到6 ℃左右。

圖2 壽光第二代日光溫室結構

3 壽光第三代日光溫室

3.1 背景

第二代日光溫室盡管空間比之前大了，但還是存在空間小、保溫性能差的問題。1994年壽光市蔬菜局的技術人員和部分菜農一起在五臺鄉商討日光溫室改進事宜，形成了壽光第三代日光溫室，創造性的在第一代日光溫室的基礎上將后墻加厚，溫室跨度增加到10.8 m，曾在壽光市五臺、孫集、豐城等地推廣面積較大。

3.2 結構特點

建造材料主要是水泥立柱、大竹竿、鋼絲、聚氯乙烯無滴膜、稻草簾、泥土麥穰混合泥坨或泥土夯實。溫室內最高點高3.3 m，跨度10.8 m，長40～60 m；后墻底寬1.2 m，高2.5 m；共5排立柱，頂后坡立柱在走道前邊（圖3）。

3.3 創新點

圖3 壽光第三代日光溫室結構

針對溫室內空間小、南北跨度小、蓄熱能力相對較差、室內二氧化碳不足的問題，采取后墻加厚、溫室脊加高的模式；南北跨度增加幅度大；棚面鐵絲改用鋼絲，克服生銹拉斷問題，解決了安全隱患。

3.4 使用效果

通過溫室后墻加厚、后墻高度增加，南北跨度大幅度增大，溫室內空間更大，室內二氧化碳儲量多。這些改進讓壽光第三代溫室保溫性能更好，空間大操作更方便，因二氧化碳相對增加使得蔬菜產量有較大幅度提高，特別是黃瓜，當時每茬每667 m2產量可以達到0.9萬kg。解決了當時因日光溫室保溫性能不好，如果放風不及時，空氣循環不夠，二氧化碳明顯不足，限制產量增加的問題。改進后的日光溫室深冬季節可以保證溫室內最低溫在7～8℃。同時，棚面鐵絲換成鋼絲，溫室更牢固耐用，更安全。

4 壽光第四代日光溫室

4.1 背景

1995年在壽光市釣魚臺村首先建成壽光第四代日光溫室，首次應用電動卷簾機代替人工拉草簾，極大地減輕了勞動強度、提高了勞動效率。

4.2 結構特點

建造材料主要是鋼架、卷簾機、鋼絲、聚氯乙烯無滴膜、稻草簾。溫室內最高點高3.3 m，跨度7.8～10 m，長60～80 m；后墻寬1.2 m，高2.46 m；1排立柱，頂后坡立柱在走道前邊（圖4）。

圖4 壽光第四代日光溫室結構

4.3 創新點

首次成功應用卷簾機；種植區內無立柱；采用鋼骨架結構；為了增加墻體的支撐能力和堅固性，少部分溫室采取泥坨墻體兩側用磚砌墻加水泥抹面。

4.4 使用效果

首次成功應用卷簾機，60 m長的日光溫室拉簾和放簾的時間由原先的1.5小時縮短為0.5小時，同時大大減輕了勞動強度。為了提高溫室的支撐強度，首次采用溫室鋼骨架結構，棚架質量增加需要增加墻體的支撐能力和堅固性，少部分溫室采取泥坨墻體兩側用磚砌墻加水泥抹面，保障卷簾機安全。首次實現了操作區無立柱，操作的方便性大大提高。多種改變讓第四代日光溫室更加堅固美觀，空間大、保溫效果好。

5 壽光第五代日光溫室

5.1 背景

為進一步提高溫室的保溫性能，提高冬季日光溫室蔬菜的生產能力，1999年在壽光市蔬菜高科技示范園建成第五代日光溫室。

5.2 結構特點

建造材料主要是鋼架或水泥立柱、大厚土墻（泥土分層壓實）、卷簾機、鋼絲、聚氯乙烯無滴膜或EVA或PO膜、稻草簾。溫室內最高點高4.0～5.5 m，跨度10～12.5 m，長80～120 m；土墻底寬4～10 m、頂寬1.5～2.5 m，高3～5.5 m；分為水泥立柱和鋼架無立柱兩種類型（圖5）。

圖5 壽光第五代日光溫室結構

5.3 創新點

①大厚墻用土壓成，取代了較薄的泥坨墻，保溫性能更好。②采用下挖模式，溫室內栽培面低于溫室前地平面0.4～1.2 m，增強了保溫蓄熱能力。③溫室跨度10～12.5 m，首次溫室跨度達到12.5 m，長度超過100 m。

5.4 使用效果

采用下挖模式、墻體厚、跨度大，溫室內空間明顯增大，更容易調控溫室內溫濕度，特別是保溫性能大大提高，首次保證在深冬季節最低溫達到10 ℃。此時，采用無立柱和有立柱兩種模式，無立柱方便機械化操作，但是由于日光溫室建造成本高和溫室內的吊掛系統不便安裝，有的需要增加立柱，特別是番茄掛果量大，植株和果實的總質量大，吊掛系統負荷大，無立柱的日光溫室吊掛系統不好固定；有立柱，不但建造成本低而且方便吊掛系統的安裝，但是機械化操作受到限制，特別是旋耕機操作時要特別小心。農業園區建造日光溫室時多采用無立柱模式，菜農自己建造的日光溫室多采用有立柱模式。第五代日光溫室采用下挖式、厚土墻也存在不足：一是因為下挖式，雨季存在排水不暢的問題；二是厚土墻，存在占用土地多、土地利用率偏低的問題。

6 壽光第六代日光溫室

6.1 背景

溫室建造新材料的廣泛應用為溫室的加高、加寬提供了有利條件，2010年壽光開始規劃農業園區，推行集約化生產，開始推廣第六代日光溫室，主要解決了過去溫室鋼骨架銹蝕、機械化操作不方便、跨度小、不牢固等問題。在當時無立柱日光溫室的跨度達到了15 m，有立柱的跨度達到了18 m，比之前的日光溫室大幅度提高了跨度和長度，溫室內空間大大提高。

6.2 結構特點

建造材料主要是鍍鋅鋼架或水泥立柱、土墻、卷簾機、鋼絲、聚氯乙烯無滴膜或EVA或PO膜、保溫被。溫室內最高點高5.5～8 m，溫室跨度13～18 m，長100 m以上，有的長達180 m；后墻用土分層壓成，底寬8～12 m、頂寬2～2.5 m，高4.5～5.5 m；分為有水泥立柱和鋼架無立柱兩種類型（圖6）。

圖6 壽光第六代日光溫室結構

6.3 創新點

①鍍鋅鋼管代替大竹竿，保溫被代替草簾，水泥方柱代替扁柱，骨架強度增加促進了溫室跨度和高度的增加。同時，材料的改進使整個溫室使用年限延長。②溫室前臉設有機械進出口，平時固定，用時打開，便于機械化耕作；自動放風機、電動運輸車等開始應用。

6.4 使用效果

首次采用保溫被代替了草簾，減輕了對棚體的壓力；首次采用熱鍍鋅鋼管，解決了以前鋼骨架的銹蝕問題，同時支撐能力更強，為大跨度溫室的建造提供了可能，壽光第六代日光溫室比第五代跨度增加50%左右。首次嘗試使用電動放風代替人工放風，提高了工作效率和放風質量。首次開始使用溫室運輸車代替人工搬運。

這幾項改進讓中型機械進入溫室操作成為可能，溫室內空間大、二氧化碳儲存量大、病蟲害得到有效控制，蔬菜產量和品質得到有效提高。保溫性能大幅度提高，非常適合深冬蔬菜生產。

7 壽光第七代日光溫室

7.1 背景

為促進壽光蔬菜生產由數量型向品質型的轉變，2015年壽光市出臺相關政策鼓勵開展“大棚兩改”，從園區規劃、溫室標準化入手，推動了日光溫室的改進，主要是自動化程度更高、日光溫室內空間更大、操作更方便。在這之前，無立柱日光溫室的跨度沒有突破15 m，有立柱的跨度沒有突破18 m，主要是為了防止下雪天氣支撐力不夠造成日光溫室坍塌。

7.2 結構特點

建造材料主要是物聯網設備、卷簾機、自動放風機、水肥一體機等，鍍鋅鋼架或水泥立柱、土墻、鋼絲、聚氯乙烯無滴膜或EVA或PO膜、保溫被。溫室內最高點高8～9 m，跨度18～25 m，長150 m以上，有的長300 m以上；后墻底寬12～13 m、上寬2～2.5 m，高7～8 m；溫室下挖深度減小，比溫室前地面低0.4～0.7 m；溫室內走道1.5 m，進出門洞寬1.7 m、高1.8～2.2 m（圖7）。

7.3 創新點

圖7 壽光第七代日光溫室（有立柱）結構

①日光溫室整體長度大大增加，有的達到了300 m以上；跨度比第六代日光溫室增加4 m左右，2015年最大跨度首次達到23 m；溫室高度明顯增加，進出門洞加大，溫室內走道加寬。②通過物聯網控制水肥一體化機、放風機、補光燈、噴淋系統等溫室附屬設備，實現了蔬菜的工廠化生產，使溫室成為蔬菜的生產車間。

7.4 使用效果

日光溫室的進出門洞變大、走道變寬、無立柱或是立柱變稀，都有利于機械操作，2018年后注重溫室前溝、園區排水溝（渠）建設，實現相連相通，提高溫室及整個園區的排水能力。通過物聯網對溫室附屬設備進行智能化控制，對卷簾機、放風機、水肥一體機、噴霧設備、補光燈、二氧化碳施肥器等設備的遠程控制可通過電腦終端實現，降低勞動強度，提高勞動效率。機械化程度高，溫室內溫度、濕度得到有效控制，病蟲害危害程度減輕，使一個日光溫室成為一個“蔬菜生產工廠”，便于蔬菜的標準化生產，有利于蔬菜質量的進一步提高。

8 未來展望

從壽光七代日光溫室的發展來看，每一代的改進使日光溫室的保溫性、操作性、生產能力逐步提高，主要表現在溫室的長度、跨度、溫室內高度，墻體厚度，覆蓋材料，機械化設備的應用等方面。

隨著經濟的發展，更多的社會化資金投入到農業領域，會帶動日光溫室更新換代加快，也會推動日光溫室蔬菜的標準化生產和蔬菜品質提高。建設新材料的不斷涌現、智能化設備的普遍應用會帶動日光溫室在提高土地利用率、溫室內環境控制性、溫室整體操作性、提高勞動效率和減輕勞動強度等方面做出更大的改進。一是密封性能會進一步改進，改善溫室環境，病蟲害發生得到控制；二是向無立柱或是立柱更少的方向發展（圖8），從投資、安全性、操作性綜合因素看無立柱日光溫室的跨度在15 m左右，跨度在18～25 m的日光溫室，南北增加一排立柱，也不影響機械的操作，但從長遠看，還是傾向于無立柱；三是隨著新型保溫材料的不斷出現，墻體因應用的新材料強度高、支撐能力強而變薄，從而日光溫室的土地利用率會大幅度提高；四是日光溫室向智能化控制方向發展，溫室能實現自動控溫、自動控濕、自動肥水管理，溫室內機械化設備盡可能替代人工。

圖8 壽光日光溫室結構發展趨勢