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现代设施农业中常用的温室类型

【摘要】:目前国内常用的温室类型主要有塑料大棚、日光温室和连栋温室。由于其保温性能较差,在北方地区一般不用作越冬生产。该类温室的东、西、北三面墙体和后屋面采用高保温材料,在我国北方地区使用,正常条件下不用人工加温可保持室内外温差达20~30℃以上。

二、温室类型及其性能

随着我国农业由传统农业向现代农业的转变,农产品由数量型向质量效益型转变,各种现代化装备也在不断地进入设施农业领域。设施生产已从蔬菜扩展到了花卉、瓜果以及畜禽、水产养殖、林木育苗、食用菌中草药等领域。目前,国内从事温室制造的企业已从20世纪80年代的五六家发展到上千家。温室工程为解决我国城乡居民菜篮子和农民增收,推进农业结构调整发挥了重要作用。

1.温室类型

从不同的角度出发,对温室有各种分类方法,但生产中通用的温室分类还是按照其使用性能来区分,同种类型中不同的变型按覆盖材料的不同来区分。目前国内常用的温室类型主要有塑料大棚(含中小拱棚)、日光温室和连栋温室。

(1)塑料大棚以塑料薄膜作为覆盖材料的单栋拱棚,一般跨度在6.0~12.0m,脊高2.4~3.5m,长度在30~100m,主要在我国南方地区使用,功能是冬季保温,夏季遮阳、防雨;在北方地区使用主要是起春提早、秋延后作用,一般比露地生产可提早或延后一个月左右。由于其保温性能较差,在北方地区一般不用作越冬生产。

(2)日光温室日光温室是在一面坡温室的基础上不断完善开发出来的一种具有中国特色的温室型式。它是以太阳能为主要能源,夜间采用活动草苫、保温被在前屋面保温进行越冬生产的单屋面塑料薄膜温室。该类温室的东、西、北三面墙体和后屋面采用高保温材料,在我国北方地区使用,正常条件下不用人工加温可保持室内外温差达20~30℃以上。此类温室现已推广到北纬30°~45°地区,是北方地区越冬生产园艺产品的主要温室型式。温室跨度一般为6~10m,脊高2.6~3.5m,长度多在60~80m。

(3)连栋温室连栋温室是将多个单跨的温室通过天沟连接起来的大面积生产温室。它克服了单跨温室表面积大,冬季加温负荷高;操作空间小,室内光温环境变化大;占地面积大,土地利用率低等缺点,能够完全实现温室生产的自动化和智能化控制,是当今世界和我国发展现代化设施农业的趋势和潮流。

连栋温室根据结构型式和覆盖材料不同,分为连栋玻璃温室、连栋塑料温室和聚碳酸酯板温室(PC板温室)。其中连栋塑料温室又根据覆盖塑料薄膜的层数分为单层塑料薄膜温室和双层充气温室。PC板温室也根据聚碳酸酯板材料的不同,分为PC中空板温室和PC浪板温室。温室的屋面型式有拱圆形、锯齿形和人字形等。一般柔性透光覆盖材料(如塑料薄膜)常采用圆弧形屋面,而刚性透光覆盖材料(如玻璃和PC板)则采用平直屋面,主要为人字形屋面。连栋温室的跨度一般在6.0~12.0m,常用跨度为6.0m、6.4m、8.0m、9.6m和10.8m,温室开间在3~5m,常用的是3.0m、4.0m和4.5m。根据温室的跨度和开间模数,温室建设面积可在几百到数万平方米之间,但考虑到温室的降温和室内操作运输,国内一座连栋温室的面积多在10000m2以下,其中以3000~5000m2者居多。连栋温室一般都配备比较完备的环境调控设施,可进行周年生产,适合于全国不同地区建造。(www.chuimin.cn)

2.温室主要性能及评价指标

(1)温室的透光性能温室是采光建筑,其透光性能的好坏直接影响到室内种植作物光合产物的形成和室内温度的高低。透光率是评价温室透光性能的一项最基本的指标,它是指透进温室内的光照量与室外光照量的百分比。透光率越高,温室的光热性能越好。温室透光率受温室透光覆盖材料透光性能和温室屋面形状及骨架阴影率的限制,而且随不同季节、不同时刻和太阳高度角的变化,温室的透光率也在随时变化。夏季室外太阳辐射较强,即使温室的透光率不高,透进温室光照强度的绝对值仍然较高,要保证作物的正常生长,就要配置适当的遮阳设施。但到了冬季,由于太阳辐射较弱,太阳高度角较低,温室透光率的高低就成了作物生长和选择种植作物品种的直接影响因素。一般而言,玻璃温室的透光率在60%~70%,连栋塑料温室在50%~60%,日光温室可达到70%以上。

(2)温室的保温性能温室冬季运行的主要问题是需要进行加温。提高温室的保温性能,降低能耗,是提高温室生产效益最直接的手段。衡量温室保温性能的指标除了温室围护结构的保温热阻外,温室的保温比是一项最基本的指标。温室保温比指热阻较大的围护结构覆盖面积和地面积之和与热阻较小的透光材料覆盖表面积的比值。保温比越大,说明温室的保温性能越好。一般温室的保温比均小于1.0,但日光温室的保温比常大于1.0,所以日光温室的保温性能要远远优于其他温室,在我国北纬40度以南地区日光温室内冬季不加温或临时加温即可种植喜温果菜并安全越冬。

(3)温室的耐久性温室是一种高投入、高产出的农业生产设施,其一次性投资较露地生产要高出几十倍,其使用寿命直接影响到每年的折旧成本和生产效益,所以温室建设必须要考虑其耐久性。

影响温室耐久性的因素除了温室材料的耐老化性能外,还与温室主体结构的承载能力有关。透光材料的耐久性除了自身强度外,还表现在其透光率随时间的衰减程度上,往往透光率的衰减是影响透光材料使用寿命的决定性因素。

由于温室运行长期处于高温、高湿环境,构件的表面防腐就成了影响温室使用寿命的一个重要因素。对于钢结构温室,受力主体结构一般采用薄壁型钢,其自身抗腐蚀能力较差,在温室中使用必须进行热浸镀锌表面防腐处理,镀层厚度要求达到150~200μm以上,这样才可保证15年的使用寿命。对于木结构或钢筋焊接桁架结构温室,必须保证每年做一次表面防腐处理。