陜北地區溫室蔬菜栽培技術研究

吳加波，張 翔，黃天平，田 巖

（1.陜西省現代農業科學研究院，西安 710068；2.榆林市農業科學研究院，陜西 榆林 719000；3.榆林市蔬菜產業發展中心，陜西 榆林 719000）

“三農”問題一直是中國社會各界重點關注的問題，農業的高效穩定發展直接關系著社會的進步與發展［1］。蔬菜種植在農業發展中占據著十分重要的地位［2］。而設施生產的蔬菜效益尤為顯著，具有高投入、高產出、高收益等特點。設施農業蔬菜的產量及產值均明顯高于露天生產的蔬菜，具有顯著的經濟效益［3］。設施蔬菜產業的發展有利于緩解日益緊張的郊區農業用地問題。研究表明，設施蔬菜產業的發展需要聯系地區實際，合理規范地發展，設施蔬菜產業的有序發展也有利于推動農業生產由傳統農業向現代化農業轉變，促進農村產業調整、提高農民收入［4］。

簡易設施、拱棚、塑料大棚、日光溫室等是中國設施蔬菜生產中最常見的類型［5］。其中，日光溫室具有使用壽命較長、造價低、機械操作性強、使用范圍廣等優點，在中國北方地區設施蔬菜種植中被廣泛推廣，日光溫室種植面積逐漸增大，受到了重點關注［6］。針對日光溫室的研究主要集中在溫室結構、保溫能力、通風能力、種植蔬菜類型、地區氣候等方面［7］。在日光溫室后續研究及發展中，基于現代化農業的日光溫室設備優化仍然是研究重點。重點關注使用科學的技術手段以及現代化的新型材料對日光溫室進行性能優化，進一步提高日光溫室通風以及蓄熱性能，提高農作物的產量［8］。

本研究重點關注了溫室性能改造，分析了楊凌農業示范區溫室種植蔬菜的基本情況，旨在借鑒楊凌蔬菜種植的經驗，將其應用于陜北地區蔬菜種植實踐中。同時，研究還針對現有溫室應用中存在諸多問題進行分析，提出了日光溫室改進方案以及南向單坡連體溫室改進方案2 種溫室改進方案，旨在進一步提高陜北溫室蔬菜生產水平，提高陜北地區蔬菜產量，促進農民增產增收。

1 方法

1.1 溫室種植蔬菜的發展與應用

溫室種植于20 世紀60 年代在中國逐步推廣，并且得到了快速的發展。目前，溫室種植逐漸步入規模化、產業化發展階段，區域特色越加突顯，對中國設施農業的快速發展起到了十分重要的作用［9］。在溫室蔬菜種植中，日光溫室蔬菜種植發展迅速，已經成為中國大部分地區溫室種植的主要類型，同時，日光溫室也是中國具有完全知識產權的溫室設置，在作物安全越冬生產中發揮著重要的作用［10］。日光溫室主要由透光前坡、后坡、后墻、山墻、保溫簾以及操作間等組成［11］。日光溫室為玻璃材質，玻璃性日光溫室透光性較好、結構穩固，但其造價成本過高，難于規模化推廣和普及。隨著塑料工業的快速發展，日光溫室也逐漸變為了塑料薄膜的形式，但塑料薄膜在冬季時應用效果較差，因此部分研究者也開始了日光溫室的改進研究［12］。隨著技術的進步與發展，日光溫室的建造技術也越來越先進，更加符合實際應用，已經出現了許多創新型的日光溫室類型［13，14］。

1.2 陜北蔬菜種植現狀

陜西省南北地理環境差異較大，日照由北向南逐步遞減，因此，在陜西省內關中地區以及陜北地區是較為開展日光溫室種植的區域［15］。陜北地區光熱資源豐富，晝夜溫差較大，冬季日照時間長，因此，陜北地區是陜西省最適宜開展日光溫室蔬菜種植的區域，也是溫室蔬菜的生長優勢區［16］。隨著陜西省“百萬畝設施蔬菜工程”“現代設施農業工程”“千億級設施農業產業培育工程”等一系列大型工程的開展，陜北地區溫室蔬菜種植水平得到進一步的提高［17］。日光溫室蔬菜種植成為了陜北冬季蔬菜的主要設計栽培方式，如標準蔬菜園。專業化蔬菜育苗點、蔬菜育苗示范基地等逐漸增多，蔬菜種植逐漸趨于標準化以及規模化發展。在陜北地區普遍應用的是大跨度、厚墻體、半地下式的壽光5 帶日光溫室，其具有空間較大、升溫性好、堅固耐用等優點［18］。在發展過程中，通過開展試驗示范、總結生產實踐經驗、尋求適合該地區實際情況的日光溫室結構。

1.3 日光溫室結構改進方案

陜北地區的溫室大棚仍然采用頂部后背開窗通風的模式，該模式通風量小，設施操作不便，實際使用時存在諸多問題［19］。部分區域采用的是頂部卷膜通風方式，該方式雖然提高了通風效果，但是會產生吊包問題，在實際應用時仍然存在著一定的局限性［20］。本研究對頂部通風問題以及結構問題進行了改進。日光溫室結構改進方案的主要思路是在高于溫室棚面上約60 cm 處加做外層側卷型單棚，使保溫被在無雪雨的狀態下工作，改善保溫被的工作環境以及增溫效果。外層側卷型單棚主要分為上、下兩部分，上層為局部混凝土基礎，下層為鋼釬基礎。除此，還有棚架、膜覆蓋以及上下部通風系統組成。棚架多為0.5 英寸或1.0 英寸的管材，上部通風系統設置鋼防吊包網，下部系統將加大寬度使用。

1.4 南向單坡連體溫室改進方案

溫室蔬菜種植時一般為日光溫室以及拱棚內種植模式，以便于形成不同茬口的供應。但這兩種種植方式存在土地利用率低、機械操作性能差等特點，針對兩個問題進行了改進分析，設計了南向單坡連體溫室的改進方案。南向單坡連體溫室改進方案的主要改進思路是將日光溫室吸收光能強的特點與連體溫室土地利用高可機械作業的特點有效組合，再根據各地不同的氣候條件，在保證安全的條件下盡量降低成本，推出高效、實用、低成本的多用途溫室。改進的南向單坡連體溫室如圖1 所示。

圖1 改進的南向單坡連體溫室

南向單坡連體溫室主要分為有內保溫以及無內保溫兩種類型，圖2a 為有保溫結構，圖2b 為無保溫結構。

圖2 南向單坡連體溫室分類

2 結果與分析

2.1 楊凌區溫室種植情況分析

對陜西省楊凌農業高新技術產業示范區果蔬種植面積情況進行分析。2020 年楊凌區不同類型的溫室種植情況如圖3 所示。由圖3 可知，截至2020年，楊凌區果蔬種植面積為1 422 hm2，主要有3 種溫室類型，主要包括日光溫室、拱棚及雙拱雙模類型。其中，日光溫室及拱棚是楊凌區使用較為廣泛的溫室類型。

圖3 楊凌區不同類型溫室種植情況

楊凌區日光溫室累積自然棚數為2 163 座，累積占地面積為633 hm2；拱棚累積自然棚數為5 112 座，累積占地面積為607 hm2；雙拱雙膜累積自然棚數為329 座，累積占地面積為182 hm2。

同時，對2020 年早春茬定植自然棚的種植棚數以及種植類型進行了分析，結果如圖4 所示。由圖4可知，2020 年，楊凌區日光溫室自然棚數量最多，為1 299 座。其中，西瓜日光溫室為160 座，蔬菜818座，其他水果321 座，蔬菜種植仍是日光溫室種植的主要類型。拱棚為654 座，主要種植類型為西瓜甜瓜、蔬菜、其他水果、苗木以及中藥材，其中西瓜甜瓜種植數量最多，為298 座，中藥材種植數量最少，僅為7 座。雙拱雙膜型大棚數量最少，僅為48 座，其中西瓜甜瓜 9 座，蔬菜 7 座，其他水果 32 座。

圖4 2020 年早春茬定植自然棚種植情況

日光溫室大棚面積在楊凌區種植面積所占比例最多，同時在2020 年早春茬定植自然棚總建造自然棚數最多，日光溫室型大棚在楊凌區取得了較好的推廣效果。同時，對楊凌區日光溫室種植情況進行分析，結果如圖5 所示。由圖5 可知，楊凌區日光溫室的主要種植類型包括草莓、番茄、辣椒、黃瓜、葉菜、經濟林果、綠化苗木以及食用菌，其中番茄種植面積最多，累積自然棚數為942 座，累積種植面積為240 hm2。蔬菜種植仍是日光溫室總體種植的主要部分。

圖5 楊凌區日光溫室主要種植類型情況

2.2 日光溫室改進效果分析

針對日光溫室大棚的通風問題及結構問題，對陜北某溫室大棚頂部進行了通風系統改進以及結構改進，改進后的實物如圖6 所示。

圖6 改進后溫室大棚頂部通風系統

改造后的大棚長50 m、寬8 m，改造費用約為65～70 元/m2，改造共計花費了 28 000 元。改造后，溫室的保溫被不易受到雨雪淋濕，增加了雨雪天的保溫性能。同時，保溫被因不受雨雪浸淋而對溫室棚架的壓力也顯著減小，保溫被壽命增長，降低了溫室棚架承壓要求。改進后的溫室壽命周期維護費用明顯降低，增強了溫室的保溫性能，提高了溫室的產能。

2.3 南向單坡連體溫室改進效果對比

南向單坡連體溫室南坡面比例大，吸熱能力強，適用范圍廣。與傳統的拱棚以及原拱頂連體溫室相比，南向單坡連體溫室內的溫度明顯較高。同時，南向單坡連體溫室可以依據實際地形設計棚的改造，大幅提高了拱棚以及日光溫室的土地利用率。此外，南向單坡連體溫室可實現大規模的機械作業，從而降低勞動強度，減少溫室作物的勞動力成本。

南向單坡連體溫室主要針對日光溫室種植以及拱棚種植時土地利用率低、機械操作困難等問題進行改進。南向單坡連體溫室功能完備，推廣效果較好，在各個地區均已長期運行使用，取得了較好的應用效果。

3 結論

本研究首先對楊凌試驗區的溫室蔬菜種植情況進行了分析，設計了日光溫室改進方案以及南向單坡連體溫室改進方案，調查了2 種改進方案的實際應用效果。日光溫室以及拱棚是楊凌區設施農業生產中常用的溫室類型，主要以蔬菜種植為主。日光溫室主要從通風系統以及溫室結構兩方面進行改造，改進后的溫室使用壽命增長，保溫性能提高。同時，改進后的南向單坡連體溫室南坡面比例大，吸熱能力提高，提高了土地利用率以及機械作業能力，已經實現了長期穩定運行，應用效果良好。