塔城地区日光温室结构优化设计

自20世纪70年代初，日光温室蔬菜生产技术被塔城市引进应用以来，促进了全市蔬菜生产的发展，实现了日光温室蔬菜生产的周年栽培。但由于高寒地区恶劣自然条件的限制，日光温室冬季蔬菜生产只能种植一些耐寒性的叶菜，而喜温性的黄瓜、番茄等只在少数棚室生产，有些仍然徘徊在春提前、秋延后水平上。为此，笔者走访调查当地日光温室，对影响日光温室性能的主要因素进行分析确定了主要参数，进行了优化设计，并在生产中进行了对比测试，从而确立了优化完善的日光温室结构。2009年12月中旬过后，塔城冬季室外极端最低温度达到-35 ℃，经过优化的日光温室， 在同等临时补温条件下， 室内平均最低气温达+ 1 6 ℃，较未优化的温室室内温度提高6 ℃ ～ 1 0 ℃，冬季生产的黄瓜、番茄、西葫芦等生长正常，实现了塔城市日光温室喜温蔬菜深冬栽培。
 

优化设计的日光温室结构特点

塔城位于我国47°N，年日照总量2800 h～3000 h，在全疆日照时数位列第三，是发展设施农业的理想地区。经过30 年的努力，设施农业在塔城通过了高纬度的挑战，在这里落地生根、开花结果。笔者在总结塔城市前三代日光温室的前提下，不断地通过对日光温室改型并测试，对当地日光温室进行了两次优化。

◎温室高度和墙体厚度增加，长度和跨度缩短。脊高由原来的2.8 m左右提高到3.5 m～3.8 m，墙体厚度由原来的1. 0 m～1.5 m提高到2.5 m，净跨度从7.5 m～8.0 m缩短到7.0 m。这样温室空间增大，热容量增加，利于保温。

◎随着温室高度和墙体厚度的提高，以及长度和跨度的缩短，前屋面结构基本采用抛物线型设计，前屋面采光角更有利于冬季光线的射入和温度的迅速升高。

◎温室后屋面垂直投影长度由原来的1.0 m增加到1.5 m；后坡仰角由原来的36°增加到40°；后屋面厚度增加，减少了温室散热面积，更加有利于保温。

◎覆盖草被(苫)。将温室原先采用的厚度为4 cm的草苫（长8 m、宽2 m、质量41 kg）改为专用复合保温被（棉被标准长为8 m、宽2 m、质量34 kg）。
 

优化设计的日光温室主要类型

第一次优化的日光温室

塔城地区发展设施农业30 年以来，最初温室设施以竹木结构的日光温室为主。透光前屋面用竹片或竹竿作为受力骨架，间距60 cm～80 cm，后屋面梁和室内柱用圆木。由于竹片承载能力差，这种温室的室内需设置3 道～4 道立柱来支撑竹片骨架。但是，温室内柱子过多，不仅严重遮光，使得农事操作也十分不便。这种结构温室造价比较便宜，常配套干打垒、土坯等墙体，在农村可就地取材。但其结构不结实，一般寿命在3 年以下。目前，此类结构的温室基本不再使用，大部分已被拆除。

2007年，我们对当地日光温室进行了第一次优化。主要为以土墙钢竹骨架带立柱的日光温室（如图1）。该类温室墙体为土打墙体，室内仅有一排后柱，为水泥立柱，间距3 m，其上设置木头横梁（Ф20 cm的檩木），后屋面和前屋面衔接于此。后屋面由椽子（Ф10 cm，每座温室20 根）、木板或芦苇板、秸秆填充物、干土层、草泥层组成，填充物要填得紧实，并用塑料包裹，以防雨水渗入。前屋面骨架由焊接钢管组成，上拱采用钢管Ф25 mm（公称直径）×3.0 mm，下拱和拉筋都为钢筋（下拱Ф12 mm，拉筋Ф10 mm），上下拱最大间距（轴线）为18 cm。前屋面拱架之间每0.5 m设一道撑膜竹竿，上下用两根竹竿梢对梢对接固定于2.8 mm横走钢丝上。横拉杆由Ф10 的钢筋3 道以及15 道左右的8号铁丝（用于固定拱杆和竹竿）组成（见图1）。

2 0 0 7 年1 2 月～ 2 0 0 8 年2 月， 塔城冬季室外平均气温达- 9 . 4 ℃，极端最低气温-28.6 ℃。温室内进行番茄和辣椒的育苗，选取11 个点，进行编号，采用温室测试仪器对温室进行24 h自动监测，温室内温度测量布点方式见图2，仪器测试时间间隔为1 5 min。将测试数据进行整理分析，图3为2007年冬季夜间育苗温室气温变化曲线，温室内平均最低温度为+14 ℃。