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西北非耕地双拱双膜日光温室的建造及推广应用
张国森 赵文怀 崔海成 杨茂元 殷学云 柴再生 蒋宏
甘肃省酒泉市肃州区从2005 年开始，利用河西走廊西端的戈壁、砂石、盐碱、荒漠等非耕地发展日光温室，并依托中国农业科学院蔬菜花卉研究所的科技力量开发有机生态无土栽培技术。至2010 年，肃州区非耕地日光温室蔬菜生产面积逾333 hm 2，每667 m 2 收入逾20 000 元。但是，由于西北地区干旱少雨，昼夜温差大，沙尘暴、雨雪、大风等自然灾害频发，尤其是冬季持续低温，对非耕地日光温室蔬菜的安全稳定生产带来了不利的影响。为了进一步提高温室性能，肃州区蔬菜技术服务中心通过考察论证，设计建造了西北非耕地双拱双膜新型结构日光温室。经观测对比，冬春季节较常规二代日光温室温度提高2～3℃，蔬菜每667 m 2 平均增产25% 以上，增收3 000 元以上。目前,这种类型的日光温室已示范推广逾6.67 hm 2。
1 非耕地双拱双膜日光温室建造技术
1.1 设计参数
从非耕地地平面下挖1 m 砌建温室墙体，脊高达到4.2 m ，跨度8.5 m ，女儿墙高度1.3m ，主墙体厚度不少于1.5 m ，后屋面仰角42°～45°，后部堆积砂石保温层底宽厚度不小于3 m ，落点宽度不少于1.2 m。为了不影响温室下挖后前底脚处作物采光，温室前底脚下挖低点处的砂石向前运出，堆砌到前一座温室的后墙，作为前一座温室后墙的保温层。主体钢屋架拱间距2.8 m ，主钢架分上下两层双拱结构，上下两层之间距离40 cm ，由脊高处向前端逐渐回缩，至前端距离为20 cm（图1）。
从非耕地地平面下挖1 m 砌建温室墙体，脊高达到4.2 m ，跨度8.5 m ，女儿墙高度1.3m ，主墙体厚度不少于1.5 m ，后屋面仰角42°～45°，后部堆积砂石保温层底宽厚度不小于3 m ，落点宽度不少于1.2 m。为了不影响温室下挖后前底脚处作物采光，温室前底脚下挖低点处的砂石向前运出，堆砌到前一座温室的后墙，作为前一座温室后墙的保温层。主体钢屋架拱间距2.8 m ，主钢架分上下两层双拱结构，上下两层之间距离40 cm ，由脊高处向前端逐渐回缩，至前端距离为20 cm（图1）。
1.2 材料及建造要求温室主墙体采用砖混结构
或大块砺石砌建。上层后屋面主钢架采用直径6 cm的国标厚壁钢管，壁厚不小于3 m m ，前屋面主钢架采用直径不小于5 cm 的厚壁钢管，并用10 号钢筋焊接下弦，8 号钢筋焊接拉筋，拉筋间距20 cm ；下层钢管后屋面部分采用直径5 cm 的国标厚壁钢管，与上层钢管焊接为一个整体，前屋面部分采用直径不小于3 cm 的厚壁钢管，与上层钢管之间预留出足够的空间，便于进行双层膜覆盖操作。后屋面每20 cm拉一道8 号铅丝，前屋面每隔30 cm 拉一道铅丝。每两个钢架之间均匀绑缚2 道直径不小于2.5 cm 的竹竿。
1.3 主要性能特点
1.3.1 结构改进与优化
双拱双膜日光温室从高度、跨度、拱圆形前屋面设计等方面进行了创新改进，脊高由常规的3.8 m 提高到4.2 m ，跨度由常规的7.0 m 扩大到8.5 m ，钢屋架弧面更趋流线型设计，前端1.8 m 处距地面高度由1.9 m 提高到2.4m。通过结构改进，温室空间更大，透光性能提高，生产操作更加方便。
双拱双膜日光温室从高度、跨度、拱圆形前屋面设计等方面进行了创新改进，脊高由常规的3.8 m 提高到4.2 m ，跨度由常规的7.0 m 扩大到8.5 m ，钢屋架弧面更趋流线型设计，前端1.8 m 处距地面高度由1.9 m 提高到2.4m。通过结构改进，温室空间更大，透光性能提高，生产操作更加方便。
1.3.2 保温性能增强
由于温室后墙堆砌了较厚的砂石保温层，后屋面保温层厚度达到1 m ，底层铺设3 cm 厚的木板，其上铺一层旧棚膜，再填充厚度不少于80 cm 的麦草，最后用10 cm 厚的泥土封压，从而有效提高了保温蓄热能力。前屋面采用了双拱双膜设计，透明覆盖材料选用乙烯- 醋酸乙烯共聚物多功能复合膜（EV A），内层选用PV C 无滴防老化膜(双防棚膜)，该膜具有防老化和防流滴特性，透光性和保温性好，无滴性可持续4～6 个月，安全使用寿命达12～18 个月，应用较为广泛，经试验筛选是目前作为内附保温首选的覆盖材料。同时，采用两层高强度防水无纺布内层夹保温棉制成的保温棉帘作为外层覆盖保温材料。加之温室以下挖型结构为主，下挖后避开了冻土层，利用深层地热辐射保温，减少了热量流失，棚内升温快、蓄热能力进一步增强，尤其在深冬寒冷季节，保温效果突出，较传统二代日光温室夜间最低温度平均升高2～3℃。
由于温室后墙堆砌了较厚的砂石保温层，后屋面保温层厚度达到1 m ，底层铺设3 cm 厚的木板，其上铺一层旧棚膜，再填充厚度不少于80 cm 的麦草，最后用10 cm 厚的泥土封压，从而有效提高了保温蓄热能力。前屋面采用了双拱双膜设计，透明覆盖材料选用乙烯- 醋酸乙烯共聚物多功能复合膜（EV A），内层选用PV C 无滴防老化膜(双防棚膜)，该膜具有防老化和防流滴特性，透光性和保温性好，无滴性可持续4～6 个月，安全使用寿命达12～18 个月，应用较为广泛，经试验筛选是目前作为内附保温首选的覆盖材料。同时，采用两层高强度防水无纺布内层夹保温棉制成的保温棉帘作为外层覆盖保温材料。加之温室以下挖型结构为主，下挖后避开了冻土层，利用深层地热辐射保温，减少了热量流失，棚内升温快、蓄热能力进一步增强，尤其在深冬寒冷季节，保温效果突出，较传统二代日光温室夜间最低温度平均升高2～3℃。
1.3.3 安全性能提高
双拱双膜日光温室以抗风、抗压、防寒保暖设计为目的，采用高强度的建设材料，且钢屋架为双层结构，增加了前后固定的着力点面积，增强了承压能力，可有效抵御风雪、寒流等突发性自然灾害，进一步提高了实用性和安全性能。
双拱双膜日光温室以抗风、抗压、防寒保暖设计为目的，采用高强度的建设材料，且钢屋架为双层结构，增加了前后固定的着力点面积，增强了承压能力，可有效抵御风雪、寒流等突发性自然灾害，进一步提高了实用性和安全性能。
1.3.4 配套设施齐全
在双拱双膜日光温室中，组装配套了有机生态型无土栽培、穴盘基质育苗、节水滴灌、保温帘、自动卷帘设备、自动卷膜、自动通风装置等实用新技术及新技术产品，有效提高了日光温室的应用水平，实现了标准化生产和集约化管理。
在双拱双膜日光温室中，组装配套了有机生态型无土栽培、穴盘基质育苗、节水滴灌、保温帘、自动卷帘设备、自动卷膜、自动通风装置等实用新技术及新技术产品，有效提高了日光温室的应用水平，实现了标准化生产和集约化管理。
2 双拱双膜日光温室在生产中的实践应用
2.1 双拱双膜日光温室在生产中的应用
双拱双膜日光温室结构主要在非耕地推广应用，一般在深冬季节采用双膜覆盖，结合保温帘应用，可起到较好的蓄热保温效果。内层棚膜由设置在脊高处的自动卷膜器合理调节开合幅度，夜间覆盖保温，白天卷起置于脊高处，不影响透光性能。春秋两季外界气温相对平稳，内层棚膜可卷起不用或撤除，只用外层棚膜覆盖即可保证棚内蔬菜生长的正常温度。由于保温能力提高，蔬菜长势良好，特别是对生长温度要求较高的瓜类、茄子、辣椒等瓜菜，落花落果及畸形果发生几率降低，增产幅度达到20% 以上，同时产品品质得到了明显改善。
双拱双膜日光温室结构主要在非耕地推广应用，一般在深冬季节采用双膜覆盖，结合保温帘应用，可起到较好的蓄热保温效果。内层棚膜由设置在脊高处的自动卷膜器合理调节开合幅度，夜间覆盖保温，白天卷起置于脊高处，不影响透光性能。春秋两季外界气温相对平稳，内层棚膜可卷起不用或撤除，只用外层棚膜覆盖即可保证棚内蔬菜生长的正常温度。由于保温能力提高，蔬菜长势良好，特别是对生长温度要求较高的瓜类、茄子、辣椒等瓜菜，落花落果及畸形果发生几率降低，增产幅度达到20% 以上，同时产品品质得到了明显改善。
采用双拱双膜日光温室进行蔬菜生产，除按常规管理要求加强水肥管理和植株调整外，需要在温度及光照管理方面特别注意。由于双膜保温作用较好，天气晴好的白天要及时卷起内膜，调节棚内温度，增加光照，以防双膜遮光，引起光照不足，蔬菜生长不良或因高温引起烧苗。夜间要及时放下内层棚膜及保温覆盖物，保证温室内温度，避免冻害发生。
2.2 有机生态型无土栽培技术的配套应用
在肃州区非耕地日光温室中，重点配套应用了有机生态型无土栽培技术，以当地较为充足的作物秸秆、鸡粪、牛粪、菇渣等有机物为原料，充分发酵腐熟后与过筛炉渣按6∶4 比例混配作为基质，填入按规格制作的栽培槽，进行蔬菜周年生产。双拱双膜日光温室结构与有机生态型无土栽培技术的有机结合，应用于非耕地，扩大了有效耕地面积，充分发挥了有机生态型无土栽培的技术优势，优化了蔬菜生长的环境条件，具有显著的增产增效作用。
2.2 有机生态型无土栽培技术的配套应用
在肃州区非耕地日光温室中，重点配套应用了有机生态型无土栽培技术，以当地较为充足的作物秸秆、鸡粪、牛粪、菇渣等有机物为原料，充分发酵腐熟后与过筛炉渣按6∶4 比例混配作为基质，填入按规格制作的栽培槽，进行蔬菜周年生产。双拱双膜日光温室结构与有机生态型无土栽培技术的有机结合，应用于非耕地，扩大了有效耕地面积，充分发挥了有机生态型无土栽培的技术优势，优化了蔬菜生长的环境条件，具有显著的增产增效作用。
2.3 双拱双膜日光温室与常规二代日光温室的温度观测对比
通过开展小气候观测对比试验，11 月初应用双层膜覆盖技术，双拱双膜日光温室内的夜间平均温度为19℃，12 月、翌年1 月为13℃，2 月为15℃，较常规二代日光温室提高2～3℃，进入3 月后，增温效果更加明显，4 月后撤去内层棚膜，转入常规管理。在天气晴好的白天，卷起内层棚膜后，双拱双膜日光温室内温度与二代日光温室差别不大，但在深冬季节，遭遇阴冷下雪天气，双拱双膜日光温室可发挥较好的保温作用，与常规二代日光温室相比，温度提高3℃以上。
通过开展小气候观测对比试验，11 月初应用双层膜覆盖技术，双拱双膜日光温室内的夜间平均温度为19℃，12 月、翌年1 月为13℃，2 月为15℃，较常规二代日光温室提高2～3℃，进入3 月后，增温效果更加明显，4 月后撤去内层棚膜，转入常规管理。在天气晴好的白天，卷起内层棚膜后，双拱双膜日光温室内温度与二代日光温室差别不大，但在深冬季节，遭遇阴冷下雪天气，双拱双膜日光温室可发挥较好的保温作用，与常规二代日光温室相比，温度提高3℃以上。
2.4 应用效果
双拱双膜日光温室在肃州已示范推广逾6.67 hm 2。在进行有机生态型无土栽培的情况下，双拱双膜日光温室每667 m 2 需一次性增加建造投入约5 000 元，但与常规二代日光温室有机生态型无土栽培相比，平均每667 m 2 蔬菜产量增加1 350 kg，增幅达23% ，增加产值4 000 元；与常规土壤栽培相比，平均每667 m 2 蔬菜产量增加2 460kg，由于品质提高，每千克平均售价高0.2 元，增加产值6 000 元以上，且减少了农药、肥料和水电开支，节约了经常性生产成本。同时，非耕地双拱双膜日光温室与有机生态型无土栽培技术的配套应用，既有效扩大了耕地面积，又促进了荒漠非耕地的有效利用，减少了污染，改善了生态环境，实现了生态良性循环，具有显著的经济、社会和生态效益。
双拱双膜日光温室在肃州已示范推广逾6.67 hm 2。在进行有机生态型无土栽培的情况下，双拱双膜日光温室每667 m 2 需一次性增加建造投入约5 000 元，但与常规二代日光温室有机生态型无土栽培相比，平均每667 m 2 蔬菜产量增加1 350 kg，增幅达23% ，增加产值4 000 元；与常规土壤栽培相比，平均每667 m 2 蔬菜产量增加2 460kg，由于品质提高，每千克平均售价高0.2 元，增加产值6 000 元以上，且减少了农药、肥料和水电开支，节约了经常性生产成本。同时，非耕地双拱双膜日光温室与有机生态型无土栽培技术的配套应用，既有效扩大了耕地面积，又促进了荒漠非耕地的有效利用，减少了污染，改善了生态环境，实现了生态良性循环，具有显著的经济、社会和生态效益。
