如今,我們在氣候條件迥異的北方就能吃上原汁原味的荷蘭黃瓜,在寒冷的冬天也能吃到新鮮可口的夏季果蔬……所有的這些,都離不開溫室大棚技術的發(fā)展。
溫室,又稱暖房,指有防寒、加溫和透光等設施,供冬季培育喜溫植物的房間。在不適宜植物生長的季節(jié),能提供生育期和增加產(chǎn)量,多用于低溫季節(jié)喜溫蔬菜、花卉、林木等植物栽培或育苗等。
在很多人的認知里,溫室是近現(xiàn)代農(nóng)業(yè)技術發(fā)展的產(chǎn)物,其實,早在西漢時期,祖先們就已經(jīng)掌握了搭建簡易設施,并用火為室內加溫來栽培多種反季節(jié)蔬菜的技術。
“太官園種冬生蔥韭菜菇,覆以屋龐,晝夜燃溫火,待溫氣乃生,信臣以為此皆不時之物?!?/span>——《漢書·循吏傳》
不過,我國雖然是溫室栽培起源最早的國家,但直到20世紀60年代,中國的溫室行業(yè)還始終徘徊在小規(guī)模、低水平、發(fā)展速度緩慢的狀態(tài);70~80年代,相繼出現(xiàn)了塑料大棚和日光溫室;90年代開始,中國設施農(nóng)業(yè)技術水平有了大幅度提高,溫室技術逐步向規(guī)模化、集約化和科學化方向發(fā)展……
今天,我們就來總結一些當下市場中比較受歡迎的溫室大棚,給不知道如何選擇溫室、建造溫室的朋友們一些參考。
日光溫室
日光溫室也叫冬暖式蔬菜大棚,是我國北方獨有的一種溫室類型,全國人民近20年來吃的反季節(jié)蔬菜基本上都是由日光溫室生產(chǎn)而來。
日光溫室一般為東西走向,主要由圍護墻體、后屋面和前屋面三部分組成,簡稱日光溫室的“三要素”,它無需在室內加熱,利用后墻體白天吸收太陽能、晚上釋放熱量,即可使室內溫度維持在一定水平,以滿足蔬菜作物的生長需要,實現(xiàn)“越冬生產(chǎn)”。
▲ 前屋面是溫室的全部采光面,白天采光時段前屋面只覆蓋塑料膜采光,當室外光照減弱時,及時用活動保溫被覆蓋塑料膜,以加強溫室的保溫
但是,由于塑料溫室自身重量輕,對于風、雪荷載的抵抗能力較弱,所以,對結構整體的穩(wěn)定性要有充分考慮,形成良好的受力空間體系。
日光溫室還有一個分支為陰陽棚,就是在陰面也做一個跨度較小的溫室,用于種植菌類等耐陰作物。
單體拱棚
單體拱棚也叫拱形塑料大棚、春秋棚,是一跨溫室為一個空間,在北方地區(qū)作為春秋棚使用,在南方地區(qū)起御寒、抵御霜凍的作用,目前主要分為水泥立柱拱棚、鋼管簡易拱棚、新型高溫拱棚三種。
單體拱棚是農(nóng)業(yè)大棚中造價最低的,也是建造最簡單的,但是缺點是抗雪、保溫、機械化、自動化、規(guī)模化方面有短板,適合勞動力豐富地區(qū)使用。
雙面坡暖棚
雙面坡暖棚是單體拱棚的加強版,為南北走向,頂部可以加裝棉被,保溫性能好,它的優(yōu)點是土地利用率高,可以安裝自動化的現(xiàn)代農(nóng)業(yè)設備。 但是,在北方濕度低于零下10℃地區(qū),想要越冬生產(chǎn)則還是需要供暖。
作為我國早期設施農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)中的主體,“日光溫室”“雙面坡暖棚”為解決長期困擾我國北方地區(qū)的冬季蔬菜淡季供應、增加農(nóng)民收入等做出了歷史性貢獻。
隨著近些年來,國家相關科研項目的啟動,在學習借鑒、吸收消化國外先進技術成果的基礎上,中國的設施農(nóng)業(yè)有了較快發(fā)展,涌現(xiàn)出一批連棟溫室、玻璃溫室典范。
連棟溫室
連棟溫室是溫室的升級,其實就是一種“超級大溫室”,即:通過合理的設計,將原有的獨立溫室連接起來的現(xiàn)代溫室形態(tài),其利用面積遠大于傳統(tǒng)溫室,適合規(guī)?;⑷詣踊拇笮娃r(nóng)業(yè)生產(chǎn)。按照其覆蓋材料,連棟溫室又可分為薄膜連棟溫室、陽光板連棟溫室和玻璃連棟溫室。
薄膜連棟溫室
薄膜連棟溫室主要是指頂部及四周采用高保溫無滴塑料薄膜作為覆蓋材料的連棟溫室,是溫室中一種簡單的保溫節(jié)能形式。
連棟薄膜溫室有著顯著的節(jié)能效果,一般節(jié)能率在40%左右,最高能達57%,它結構簡單、造價低廉。但是,從運行效果來看,薄膜連棟溫室的透光率較玻璃溫室有所降低,由于密封性高,也容易出現(xiàn)室內濕度過高的現(xiàn)象。
陽光板連棟溫室
陽光板溫室又稱PC板溫室,其外觀骨架樣式與文洛式玻璃溫室相似,差別在于覆蓋材料上:其頂部和四周覆蓋材料都是國標8mm陽光板,帶流滴消霧板。
陽光板有“響鋼”的美譽,在抗沖擊性和保溫性上有著得天獨厚的優(yōu)勢。美中不足的是,陽光板使用年限在10年左右,壽命不如玻璃溫室,且目前國內市場魚龍混雜,許多廠家為了節(jié)約成本而偷工減料,使得陽光板在防紫外線和防霧滴上沒有任何作用,導致在安裝使用后2~5年就變黃或脆裂報廢。所以,在用材選擇上要格外謹慎細致。
玻璃連棟溫室
玻璃溫室的節(jié)能環(huán)保和便于通風排濕是其受到追捧的原因,伴隨著生產(chǎn)技術的進步,溫室建設進入真正的黃金期。
連棟玻璃溫室就是表面覆蓋材料是玻璃的連棟溫室,一般頂部是單層鋼化玻璃,四周是雙層中空浮法玻璃,具有大跨度、大開間、高空間、美觀大方、永久壽命、透光率高等優(yōu)點,能夠滿足作物工廠化生產(chǎn)和垂直立體栽培對于空間等的需求,是溫室大棚中最高端的一種。
連棟溫室玻璃整體建筑效果美觀大方,一般用作工廠化育苗、高檔花卉種植、特色水果種植展示、智慧農(nóng)業(yè)科普教育、生態(tài)餐廳、花卉超市等采光要求大的場景,也可用作做生態(tài)園、生態(tài)餐廳等。
目前,日光溫室是我國占地面積最大的溫室,因造價低廉而受到北方小農(nóng)經(jīng)營主體的青睞。但長遠來看,由于其占地面積大、不利于機械化操作和工廠化管理等缺點,正更多地被連棟陽光板溫室和連棟玻璃溫室取而代之,且連棟溫室配套產(chǎn)品和制作使用經(jīng)驗都已經(jīng)成熟,種植戶等可以根據(jù)自己的需要來進行個別部位的設計。
溫室的選擇和建設也應注意以下幾點
采光設計
陽光是綠色植物進行光合作用不可缺少的能源,也是日光型溫室的主要熱源,因而,透光率是評價溫室透光性能的一項最基本指標。
溫室透光率受覆蓋材料透光性能和溫室骨架陰影率的影響,而且隨著不同季節(jié)太陽輻射角度的不同,溫室的透光率也在隨時變化。因此,設計日光型溫室時,首先要解決好溫室的采光問題,最大限度地使陽光透射到溫室內部。
從透光性來說,節(jié)能型日光溫室透光率一般在60%~80%,頂部8mm陽光板溫室透光率在70%左右,頂部5mm單層玻璃溫室透光率能輕松達到80%以上,超白玻璃或者減反射玻璃透光率可以達到90%以上!
在冬、春季采光不足的北方地區(qū),還可以加設人工補光系統(tǒng),為植物生長提供充足光照。
傳熱保溫
早期的溫室往往面臨保溫難題。古羅馬人在溫室地板下建設管道來傳遞熱氣,法國人通過燃燒糞便來給溫室加溫,英國人則使用木炭和熱水保持室內溫度。與之相似的是中國明清時期的溫室,可燒火加溫,一般也用馬糞壅培。
對于現(xiàn)代溫室而言,加溫耗能是溫室冬季運行的主要障礙,提高溫室的保溫性能,降低能耗,是提高溫室生產(chǎn)效益的最直接手段。
從保溫性來說,頂部8mm陽光板的傳熱系數(shù)為3.3W/(㎡·K),頂部5mm單層玻璃溫室傳熱系數(shù)為6.4W/(㎡·K)。雖然單層玻璃的傳熱系數(shù)要大一點,但是,可以通過保溫層的設計來進行彌補。
耐久性
溫室建設必須考慮其耐久性。
溫室耐久性受溫室材料耐老化性能、溫室主體結構承載能力等因素的影響。透光材料的耐久性除了自身的強度外,還表現(xiàn)在材料透光率隨著時間的延長而不斷衰減,而透光率的衰減程度是影響透光材料使用壽命的決定性因素。一般說來,頂部8mm陽光板溫室的太陽光透光率隨著年限的加長而不斷衰減,發(fā)黃脆化后透光率嚴重下降,必須更換板材,投入增大。頂部5mm單層玻璃溫室透光率穩(wěn)定,多年無衰減,使用年限長!
由于溫室運行長期處于高溫、高濕環(huán)境下,構件的表面防腐就成為影響溫室使用壽命的重要因素之一。鋼結構溫室,受力主體結構一般采用薄壁型鋼,自身抗腐蝕能力較差,在溫室中采用必須用熱浸鍍鋅表面防腐處理,鍍層厚度達到150~200微米以上,可保證15年的使用壽命。對于木結構或鋼筋焊接桁架結構溫室,必須保證每年作一次表面防腐處理。
智慧聯(lián)網(wǎng)
隨著計算機與網(wǎng)絡技術的發(fā)展與應用,智能溫室是溫室技術發(fā)展的未來趨勢。
智能溫室也稱作自動化溫室,其控制系統(tǒng)一般由信號采集系統(tǒng)、中心計算機、控制系統(tǒng)三大部分組成,利用該系統(tǒng)可直接監(jiān)測和調節(jié)室內溫、光、水、肥、氣等諸多因素,使溫室內環(huán)境接近理想值,以滿足溫室作物的生長發(fā)育需求,實現(xiàn)全年高產(chǎn)、穩(wěn)步精細的蔬果和花卉生產(chǎn),經(jīng)濟效益好,是高科技成果為規(guī)模化生產(chǎn)的現(xiàn)代農(nóng)業(yè)服務的成功范例。