北方高寒地區(qū)高效蔬菜大棚的特點(diǎn)及建設(shè)要求

張瑞福

（黑龍江省鶴崗市東山區(qū)，黑龍江 鶴崗 154106）

北方高寒地區(qū)高效蔬菜大棚的特點(diǎn)及建設(shè)要求

張瑞福

（黑龍江省鶴崗市東山區(qū)，黑龍江 鶴崗 154106）

本文簡(jiǎn)要敘述了北方高寒地區(qū)高效蔬菜大棚的優(yōu)勢(shì)，主要在于產(chǎn)成本低、效益高以及蔬菜品質(zhì)好等幾個(gè)方面；在此基礎(chǔ)上，提出了蔬菜大棚建設(shè)的標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)要求，以期對(duì)農(nóng)戶的建設(shè)提供理論支持。

高效；蔬菜大棚；建設(shè)要求

黑龍江省鶴崗市地處北緯47°4′～48°9′，冬季寒冷，一年中有多數(shù)時(shí)間不能進(jìn)行露地蔬菜生產(chǎn)，蔬菜產(chǎn)銷淡旺季非常明顯，過去在冬春季節(jié)，市場(chǎng)上只有大白菜、蘿卜、馬鈴薯、洋蔥等耐貯菜和一些腌漬菜、脫水菜供應(yīng)。隨著人民生活水平逐漸提高，人們“冬吃夏令蔬菜”的愿望日益增強(qiáng)，社會(huì)對(duì)“反季節(jié)”“超時(shí)令”蔬菜的需求量與日俱增，冬鮮菜供需矛盾不斷加劇。經(jīng)過多年實(shí)踐發(fā)展，高效節(jié)能日光溫室是實(shí)現(xiàn)北方地區(qū)蔬菜周年生產(chǎn)，均衡供應(yīng)，提高本地蔬菜淡季自給率的一個(gè)有效措施。

1 高效節(jié)能日光溫室的優(yōu)勢(shì)

1.1 節(jié)能溫室蔬菜周年生產(chǎn)成本低

由于節(jié)能溫室的設(shè)施優(yōu)越、保溫性好、采光好、能耗低，因此，產(chǎn)量和品質(zhì)均好于普通加溫溫室，而生產(chǎn)成本大大低于普通溫室（溫室冬季生產(chǎn)耗煤占生產(chǎn)成本相當(dāng)大的比例，節(jié)能溫室比普通溫室節(jié)煤80%以上）。

1.2 節(jié)能溫室蔬菜周年生產(chǎn)的效益高

節(jié)能溫室同普通溫室相比，總產(chǎn)量提高不過50%左右，但節(jié)能溫室周年生產(chǎn)，在冬春淡季仍能生產(chǎn)鮮菜，且價(jià)格高，因此產(chǎn)值較高，效益較好。

1.3 節(jié)能溫室蔬菜品質(zhì)好

本地溫室生產(chǎn)的時(shí)鮮蔬菜品質(zhì)優(yōu)于外地運(yùn)來的蔬菜，能滿足人們“冬吃夏令蔬菜”的需求，是實(shí)現(xiàn)北方地區(qū)蔬菜周年生產(chǎn)，均衡供應(yīng)，提高蔬菜淡季自給率的一個(gè)有效措施。

2 47型高效節(jié)能溫室特點(diǎn)及建造技術(shù)要點(diǎn)

鶴崗市地處北緯47°4′～48°9′。鑒于此，本文將根據(jù)本地特點(diǎn)而設(shè)計(jì)的該型高效節(jié)能溫室命名為47型高效節(jié)能溫室。

2.1溫室的方位、面積

根據(jù)本地區(qū)冬季晴天較多，氣溫較低，晝夜溫差大，多西北風(fēng)向的實(shí)際，溫室設(shè)置的方位，以正南或南偏西3～5°為好。溫室的長(zhǎng)度以50～60m為好，溫室面積一般在400～500m2為宜。

2.2 溫室的前屋面（采光面）

前屋面設(shè)計(jì)的中心問題是屋面角度大小，因?yàn)榍拔菝媸遣晒饷?，直接關(guān)系到日光透射到溫室內(nèi)的多少。在理論上，為了使透過前屋面的光線達(dá)最大，必須使光線在透過薄膜時(shí)的入射角為0°，鶴崗市在冬至前后生產(chǎn)，溫室屋面角應(yīng)為47°-（-23.5°）＝70.5°，這樣的角度使前屋面過陡，屋脊舉架過高，在實(shí)際生產(chǎn)中既不實(shí)用，也不科學(xué)。實(shí)際上，光線入射角只要不大于40°，光線透過率只下降4%。所以在溫室設(shè)計(jì)中，把40°入射角做為設(shè)計(jì)參數(shù)，在兼顧建筑成本，土地利用率和較高的透光率等因素的前提下，鶴崗市溫室合理前屋面角應(yīng)為70.5°-40°＝30.5°即在30.5°～35°之間范圍為佳。溫室中柱高（脊高）一般在3.5～4m之間，為保證合理的前屋面角溫室跨度以8m為宜。溫室采光面根據(jù)溫室建設(shè)材料的不同及栽培作物的不同設(shè)計(jì)有平面采光面和拱形采光面。

2.3 溫室的后屋面

后屋面在設(shè)計(jì)建造上主要從兩方面考慮：一是，后屋面的角度，它決定于屋脊與后墻的高度差和后屋面的水平投影長(zhǎng)度。當(dāng)它大于當(dāng)?shù)囟撂?yáng)高度角時(shí)，可使后屋面在冬至前后中午灑滿直射陽(yáng)光，這樣的后屋面，既可吸收、貯存熱量，又可向溫室北部地面和作物反射光線，增加該處的光照。為使后屋面在冬至前后較長(zhǎng)時(shí)間起到這種作用，后屋面仰角最好大于東山區(qū)冬至太陽(yáng)高度角10°以上，兼顧冬春季生產(chǎn)的需要，合理后屋面角應(yīng)為40° ～50°；二是，后屋面為散熱面，因此在設(shè)計(jì)上，除了應(yīng)考慮其本身的承重能力和受力狀況外，主要從建造材料的選擇上使其導(dǎo)熱性能達(dá)到最小，盡可能提高其保溫能力。溫室后屋面從內(nèi)到外，一般可由以下幾層構(gòu)成：1）椽子或木板條。由于后屋面較厚，重量較大，所以從后墻最上方到柁，應(yīng)以60cm間隔排布椽子，椽子的直徑在10cm以上。也可用3cm厚左右的木板鋪滿，中間不留縫隙，柁的一頭用長(zhǎng)釘釘死。2）秸稈束。用玉米或高粱秸稈捆成15cm粗細(xì)的捆，垂直于椽子方向緊密排布，注意接頭處是否均勻。實(shí)際作業(yè)時(shí)，可先從下往上鋪，后面緊接著開始捆，可避免接口。3）草泥。在鋪好的秸稈束上方，用草泥找平整。4）稻或麥殼、巖棉。鋪好的草泥干透后，再覆以一層厚為10cm的稻殼或麥殼，也可以用巖棉板或巖棉碎塊鋪設(shè)。5）在鋪好的稻殼或麥殼上面，平鋪一層2cm厚的木板。6）油氈紙。在木板條的上方，用燒開的瀝青油，刷一層后鋪設(shè)油氈紙，如果有孔隙，可用瀝青油灌注。若想少投資，降低成本，至少應(yīng)鋪一層無(wú)孔的新的塑料薄膜，做為防雨層。7）草泥。在最外層再抹一層草泥，其中加入一定量的石灰。通過以上七層覆蓋物，后屋面厚度可達(dá)40cm，其防寒保溫性能基本能滿足我區(qū)溫室在嚴(yán)冬季節(jié)生產(chǎn)的需要。

2.4 溫室后墻及兩側(cè)山墻的建筑

后墻和山墻是建溫室過程中工程量最大的部分，也是最重要的部分，因此需要建好地基，由于本地區(qū)冬季漫長(zhǎng)，凍土層厚，這就需要在建地基時(shí)，為防止墻體等結(jié)構(gòu)物下方的土層在凍結(jié)或化凍時(shí)的線性膨脹造成溫室結(jié)構(gòu)的破壞。地基的深度通常在1～1.5m左右，如地下水位高或沙質(zhì)化程度高，還須深些，地基施工前用水平儀把地表整理平坦，按溫室的內(nèi)側(cè)劃線，向下挖，全部挖好后，夯平夯實(shí)，夯土?xí)r應(yīng)避開雨天，更不能圖省事，往溝中放水，以借此使土面下沉，山墻與后墻除了承重外，最重要的功能是要求墻體具有一定的載熱性和良好的保溫隔熱性，具體的說是使墻體內(nèi)層具有較大的蓄熱系數(shù)，使它能夠在白天吸熱而在夜間放熱。而墻體的外層應(yīng)選用一些導(dǎo)熱系數(shù)小的建筑材料，阻止熱量散失。比較理想的墻體結(jié)構(gòu)是：石塊砌內(nèi)墻，空心磚或機(jī)制磚砌外墻，中間填充一些諸如珍珠巖、鋸末、稻殼等防寒物，為使墻體堅(jiān)固，可隔一定距離將墻體砌成實(shí)心墻體，石砌墻體厚度30cm左右，磚砌墻體至少一磚半厚，中間空腔厚度約10～50cm。整個(gè)墻體總厚度約1m左右。在墻體外側(cè)再培一層0.5m左右厚的防寒土。

溫室后墻和山墻更簡(jiǎn)單的辦法是用20cm厚的（20kg/m3）聚酯泡沫板做墻體，接縫用膠封牢，其隔熱保溫效果不錯(cuò)，不過缺點(diǎn)是泡沫板熱容量小，幾乎沒有蓄熱放熱功能，溫室內(nèi)溫度變化快，人工加溫時(shí)間相對(duì)較長(zhǎng)，節(jié)能效果相對(duì)較差。

2.5 屋架結(jié)構(gòu)

溫室的屋架結(jié)構(gòu)主要是指前屋面為木結(jié)構(gòu)還是鋼架結(jié)構(gòu)，目前鶴崗市溫室主要采用鋼架結(jié)構(gòu)。根據(jù)溫室生產(chǎn)

需要及鋼架結(jié)構(gòu)承載力要求，兩架間距1.1～1.2m。

2.6 溫室的輔助設(shè)施

2.6.1 防寒溝

沿溫室墻外圍的四周，向下挖深1～1.2m，寬50cm的溝，內(nèi)填馬糞、稻殼、珍珠巖等防寒物，在冬季可以起防寒隔冷的作用，能提高溫室內(nèi)前沿部分土溫2～4℃；也可使用厚10～15cm的聚酯泡沫保溫板做填充。

2.6.2 門和作業(yè)間

作業(yè)間建在溫室的一側(cè)，由于冬季西北風(fēng)較多，因此作業(yè)間多在溫室的西側(cè)，它是溫室與外界進(jìn)出的通道，可減少進(jìn)出溫室時(shí)的熱量損失，因此作業(yè)間又稱緩沖間。作業(yè)間既可做為配制營(yíng)養(yǎng)土，育苗的場(chǎng)所，又可象倉(cāng)庫(kù)一樣存放一些工具和雜物，溫室的門建在溫室西側(cè)山墻上，作業(yè)間的門應(yīng)設(shè)在南側(cè)。

2.6.3 壓膜

壓膜作用主要是防止前屋面上覆蓋的塑料膜不被風(fēng)掀起和刮走。壓膜應(yīng)注意三個(gè)部位：屋脊處、屋面和前沿處。屋脊處壓設(shè)，將薄膜的一端夾在屋脊處的平臺(tái)和一層木板的中間，并注意用鐵釘釘好。前沿處薄膜多留出20～30cm，用濕土壓住。屋面可用高強(qiáng)度壓膜線壓緊，壓膜線是內(nèi)敷多股鐵絲或尼龍芯的扁形塑料線，表面平滑，不傷膜，使用壽命長(zhǎng)。也可用8號(hào)鐵絲直接壓膜，但鐵絲易生銹，易使薄膜壽命縮短。

2.6.4 加溫設(shè)施和煙道

在高寒地區(qū)冬季溫室生產(chǎn)和育苗，必須有輔助加溫設(shè)施，加溫方法，一般有暖氣加溫、火爐煙道加溫、熱風(fēng)爐加溫等。暖氣加溫最好，有加溫均勻、溫度變化小，節(jié)省燃料等優(yōu)點(diǎn)，但成本高，一次性投入大，熱風(fēng)爐加溫具有升溫迅速的優(yōu)點(diǎn)，但?；鸷鬁囟认陆档靡部?，溫度變化幅度較大。目前應(yīng)用最普遍的是煙道加溫，火爐建在西側(cè)一進(jìn)門緊貼山墻的地方，成半地下式，煙道緊貼后墻和地面，從火爐到煙囪呈逐漸上升的緩坡，如溫室不太長(zhǎng)，可在東側(cè)山墻和后墻處建煙囪。如溫室較長(zhǎng)時(shí)，可在兩側(cè)設(shè)置火爐，煙道相和而設(shè)，在溫室中部合并，建一煙囪共用。

2.6.5 水和電

溫室栽培需水量大，在溫室附近必須有水源，在冬季溫室生產(chǎn)或育苗時(shí)澆水不能直接澆冷水，必須經(jīng)過預(yù)熱達(dá)到或接近室溫再澆灌，以免降低氣溫和地溫，影響作物生長(zhǎng)，在生產(chǎn)中也必須有220V電源，溫室內(nèi)用電主要用于電熱溫床育苗和生產(chǎn)育苗時(shí)的人工補(bǔ)光。

2.6.6 風(fēng)障

在溫室或溫室群的四周，應(yīng)設(shè)立風(fēng)障，用來改善溫室周圍小氣候狀況，在設(shè)置時(shí)應(yīng)注意，在溫室前沿和山墻處應(yīng)同溫室保持一定距離，以免擋光。

2.6.7 溫室建筑材料選擇及工程預(yù)算

日光溫室建造材料，應(yīng)本著取材方便，節(jié)省投資，注重實(shí)效的原則來選擇，日光溫室以太陽(yáng)光為主要熱能來源，以加溫為輔，因此溫室前屋面材料選擇好壞直接關(guān)系到溫室生產(chǎn)的效益。

1）木材

主要用于柱、梁、檁、窗框等，使用木材優(yōu)點(diǎn)是取材方便、容易施工、成本不高；缺點(diǎn)是建筑物的跨度不能太大，而且遮光面積較大，對(duì)日光溫室的采光不利，抗腐能力也較弱。

2）鋼材

不論在強(qiáng)度，剛度，塑性和韌性等方面都遠(yuǎn)優(yōu)于其他材料，且體積小遮光少，有利于溫室的采光增溫，雖然一次性投資較大，但使用壽命長(zhǎng)，并可節(jié)省每年維修的費(fèi)用。

2.6.8 溫室的覆蓋材料

覆蓋材料在日光溫室中作用非常重要，除遮陽(yáng)網(wǎng)外，這些材料都具有明顯的防寒保溫性。覆蓋材料主要有以下幾種：

1）不透明覆蓋材料

主要包括棉被、紙被、草苫等。用于日光溫室寒冷季節(jié)的夜間保溫。

2）塑料薄膜

適用于日光溫室覆蓋的塑料薄膜，必須具有以下特點(diǎn)，防寒保溫性能好；強(qiáng)度高，具有一定拉伸能力；使用壽命長(zhǎng)；透明度高且不易吸附塵埃；薄膜應(yīng)具有較長(zhǎng)時(shí)間的流滴性能；因此在生產(chǎn)中以選用多功能長(zhǎng)壽無(wú)滴膜為好。3）不織布

也叫無(wú)紡布或豐收布，它具有良好的保溫性、透水性和透氣性；重量輕、操作方便；一般能連續(xù)使用3～5年。在日光溫室生產(chǎn)中，主要用于寒冷季節(jié)溫室內(nèi)拉二層幕或扣小拱棚；用15g/m3或20g/m3不織布在溫室內(nèi)直接蓋在作物上，進(jìn)行“浮動(dòng)栽培”，起到防寒保溫作用。

2.6.9 節(jié)能溫室的施工

一般在雨季過后，上凍前修建完，宜早不宜晚，否則

因墻體不干透，一方面扣膜后濕度大，升溫慢，作物病害重，降低溫室性能。另一方面墻體水分大，上凍后墻體膨脹，會(huì)縮短溫室使用壽命。

3 與47型高效節(jié)能溫室配套使用的技術(shù)

3.1 在溫室內(nèi)人工增光、補(bǔ)光

目的是增加光照強(qiáng)度和光照時(shí)數(shù)，提高蔬菜作物光合能力，具體方法有：

1）采用無(wú)滴膜，增加太陽(yáng)光透過量。

2）在溫室北側(cè)張掛反光布，通過反射提高溫室后半部光照強(qiáng)度。

3）采用人工光源，如日光燈管、高壓汞燈，最好用生物效應(yīng)燈，在放下棉被或草苫子后馬上進(jìn)行連續(xù)補(bǔ)光3～4h，使每天連續(xù)光照時(shí)數(shù)達(dá)到10h左右，這一點(diǎn)在冬季蔬菜育苗過程中尤為重要，補(bǔ)光最好不用白熾燈，以防烤苗，且白熾燈光譜也不適合農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的需要，光能效率低，要用農(nóng)業(yè)專用補(bǔ)光燈。

3.2 溫室內(nèi)CO2氣體施肥

在溫室這個(gè)密閉空間中由于蔬菜作物的光合作用，會(huì)造成CO2不足，影響蔬菜的生長(zhǎng)，這種情況在晴天上午尤其明顯，通過施用CO2可大大提高蔬菜的光合能力，大幅度增產(chǎn)。施肥方法有：

1）用CO2鋼瓶定時(shí)定量施放CO2。

2）用硫酸與碳銨反應(yīng)，產(chǎn)生CO2和硫銨。這種方法在生產(chǎn)上很實(shí)用。

3.3 采用嫁接換根技術(shù)

溫室冬春季生產(chǎn)主要制約因子就是地溫低，黃瓜通過嫁接換根可顯著提高蔬菜的抗逆性，增強(qiáng)其耐低溫能力，為其早熟高產(chǎn)打下基礎(chǔ)，同時(shí)嫁接可以提高蔬菜的抗病能力和增產(chǎn)特性。如黃瓜和西葫蘆可用黑籽南瓜作砧木換根，可有效防止土傳病害的發(fā)生?？墒裹S瓜耐低溫下限降低2～3℃，使黃瓜早熟3～5d，前期產(chǎn)量提高30%～50%，總產(chǎn)增加20～30%。

茄子通過嫁接換根可使一年生的茄子變?yōu)槎嗄晟?，顯著提高茄子的抗逆性和產(chǎn)量，延長(zhǎng)茄子采摘期，是節(jié)能溫室蔬菜生產(chǎn)節(jié)本增效有效措施之一。

3.4 在溫室內(nèi)進(jìn)行無(wú)公害化蔬菜生產(chǎn)

在生產(chǎn)中限制使用化肥和農(nóng)藥，不使用劇毒、殘效期長(zhǎng)、殘留高的農(nóng)藥，多使用農(nóng)家肥。為提高農(nóng)家肥的肥效，建議應(yīng)用生物復(fù)合肥，它是一種由固氮菌、根瘤菌、解磷菌、解鉀菌、活化鉀細(xì)菌、活化磷細(xì)菌組成的多元復(fù)合菌肥。具有投入少、產(chǎn)出高的特點(diǎn)，能改良土壤結(jié)構(gòu)，提高土壤肥力，可使蔬菜增產(chǎn)15%～30%。在防病治病上，多采用生態(tài)防治，減少農(nóng)藥的使用量。

3.5 引進(jìn)種植名、特、新、優(yōu)蔬菜

種植名、特、新、優(yōu)蔬菜，通過其高品味、高價(jià)格來獲得高效益。

4 配套的大棚特點(diǎn)及建造要求

溫室與大棚配套建設(shè)能合理規(guī)劃設(shè)施農(nóng)業(yè)園區(qū)，提高農(nóng)業(yè)土地利用率、合理用工、提高土地單產(chǎn)及農(nóng)業(yè)產(chǎn)投比。在規(guī)劃建設(shè)上，一般溫室與大棚為1:2或1:4。1:2即一棟溫室配兩棟大棚，且大棚在溫室南側(cè)與溫室平行等長(zhǎng)。1:4即一棟溫室配4棟大棚，且大棚在溫室南側(cè)，其走向與溫室走向垂直，南北向并列4棟大棚。

現(xiàn)今蔬菜大棚基本都是鋼架大棚，大棚鋼架多為雙拱形結(jié)構(gòu)，上拱與下拱均可以采用4分國(guó)標(biāo)鋼管，兩拱間斜拉用10號(hào)鋼筋。大棚脊高3～3.3m，跨度10～12m。兩架鋼架間距1.2m。鋼架間用4分鋼管做縱向拉筋將所有鋼架焊接連為一體，共用5道拉筋。

5 小結(jié)

大棚是一種相對(duì)固定、使用時(shí)間較長(zhǎng)的栽培設(shè)施，因此在建造之前必須進(jìn)行規(guī)劃，尤其是面積較大、集中連片的大棚基地，更要根據(jù)自然環(huán)境條件，對(duì)大棚的方向、布局等設(shè)施進(jìn)行科學(xué)合理統(tǒng)籌安排，這樣才能保證方便將來的生產(chǎn)管理以及土地的有效利用，為高產(chǎn)高效奠定基礎(chǔ)。

[1]田芳.北方高寒地區(qū)早春大棚馬鈴薯與青花菜的復(fù)種技術(shù)[J].黑龍江農(nóng)業(yè)科學(xué),2013,5.

[2]張福興,張斌,張晶晶,等.高寒地區(qū)大棚香瓜高產(chǎn)高效栽培技術(shù)[J].蔬菜,2015,07.

[3]李石.高寒地區(qū)日光溫室結(jié)構(gòu)建模及優(yōu)化軟件研究[J].吉林:東北林業(yè)大學(xué),2015.

Characteristics and Construction Requirements of High Efficient Vegetable Greenhouse in the North of China

ZHANG Rui-fu
(Dongshan District,Hegang City,Heilongjiang Province,Hegang 154106,China)

In this paper,the author briefly described the advantages of northern cold area,vegetable greenhouses,mainly in the production cost low,high efficiency and vegetables of good quality and so on several aspects;based on proposed standards and technical requirements of the construction of greenhouse vegetables,in order to farmers construction to provide the theory support.

High efficiency;vegetable greenhouse;construction requirements

S222.5

A

1008-1038(2016)07-0052-04

2016-03-20

張瑞福（1966—），高級(jí)農(nóng)藝師，曾獲得鶴崗市專業(yè)技術(shù)拔尖人才榮譽(yù)稱號(hào)，2008年被授予省科協(xié)系統(tǒng)“科普帶頭人”榮譽(yù)稱號(hào)，市級(jí)專業(yè)技術(shù)“梯隊(duì)帶頭人”，2009年被授予黑龍江省科技特派員