天津日光溫室主要類型調(diào)查研究

天津日光溫室主要類型調(diào)查研究

天津位于38344015，杭州4311804之間。位于中國東北平原的東北部。它是中國最早的日光溫室，也是最繁榮的所在。屬大陸性季風(fēng)氣候,年平均氣溫在11.4～12.9°C,年平均降水量為520～660mm。冬季室外平均氣溫為-3.7～-1.7℃左右,1月最冷,月平均氣溫-3～-5℃。安志信等的研究表明,天津地區(qū)在光照及溫度等方面適宜日光溫室的建造和使用。自2007年以來,天津加大了設(shè)施農(nóng)業(yè)的發(fā)展力度,日光溫室在天津取得了大規(guī)模的發(fā)展和長足的進(jìn)步,其面積從1998年的188.5hm2,2003年發(fā)展到5129.5hm2,到2009年已達(dá)到1.13萬hm2。天津市的設(shè)施類型中,日光溫室處于主導(dǎo)地位,占38.7%,其次為塑料大棚(0.82萬hm2),還有中小拱棚(0.98萬hm2),連棟溫室僅有33.33hm2。日光溫室蔬菜年產(chǎn)值為17.94億元,占設(shè)施蔬菜年產(chǎn)值(37.5億元)的47.8%。目前日光溫室成為天津果菜、葉菜、草莓等生產(chǎn)的主要設(shè)施。其建設(shè)和使用情況依據(jù)地區(qū)的實(shí)際情況有所差別,該研究針對天津目前使用的主要日光溫室類型進(jìn)行調(diào)研,介紹其建造及在生產(chǎn)中的使用情況,分析天津日光溫室存在的問題及發(fā)展趨勢,為今后設(shè)施農(nóng)業(yè)的規(guī)范化奠定基礎(chǔ)。1天津日光溫室的建設(shè)1.1溫室類型及占地面積該研究選取天津日光溫室較為集中的寶坻、西青地區(qū)進(jìn)行日光溫室主要類型的調(diào)查研究。其設(shè)施農(nóng)業(yè)落實(shí)規(guī)模分別達(dá)到5000hm2和2700hm2,共占全市設(shè)施面積的30%。從地理位置和氣候條件來看,寶坻區(qū)位于天津的北側(cè),由于地勢低洼,是天津日照時數(shù)最短、冬季氣溫最低的一個區(qū),年平均日照時數(shù)2579h,年平均氣溫11.2℃,冬季平均氣溫-3.7℃,其日光溫室以土墻為主;西青區(qū)位于天津西南部,緊鄰市區(qū),年平均日照時數(shù)2660h,年平均氣溫12.0℃,冬季平均氣溫-2.8℃,其日光溫室以磚墻為主。這2個區(qū)主要的溫室類型有:寶坻新開口鎮(zhèn)二代/三代溫室、壽光五代溫室;西青磚墻二代、土墻二代、六埠型溫室。具體的規(guī)模及參數(shù)見表1?？煽闯?在天津目前使用較多的日光溫室中,二代溫室占了絕大部分。近年來隨著山東厚土墻、下沉型日光溫室的推廣,天津也正在發(fā)展適宜自身?xiàng)l件的下沉型溫室,如新開口的壽光五代;而西青二侯村的土墻二代溫室,也將開始探索下沉模式。表1顯示,單棟日光溫室平均占地面積為1000～1334m2(含間距),磚墻溫室占地較少,土墻溫室由于墻厚度大,占地相對較多。壽光五代溫室由于跨度大、土墻厚,平均每棟占地1800m2(含間距),若加上道路、排水溝等,平均占地面積可達(dá)3335m2以上。1.2溫室保溫與外覆蓋日光溫室的建造可分為墻體、后屋面、骨架、棚膜以及外覆蓋等部分。天津日光溫室的墻體,使用的材料主要分為土墻、磚墻或磚土混合。新開口地區(qū)溫室以土墻為主,其中三代溫室在土墻外貼磚,美觀便于管理,并可防雨,但其保溫性能不如純土墻的二代溫室;西青區(qū)溫室以磚墻為主,通常為二四磚內(nèi)加珍珠巖或聚苯板,目前也正在探索純土墻溫室的應(yīng)用,如西青土墻二代溫室。溫室骨架多以鋼架(1.5寸鋼管)為主,新開口二代/三代配有竹竿,鋼竹比例為1∶3,新建溫室多采用純鋼結(jié)構(gòu),骨架間距1～2m,穩(wěn)固性好。外覆蓋材料以草簾為主,大部分為當(dāng)?shù)貜S家生產(chǎn),價格低廉,保溫性好;西青園區(qū)溫室則大部分以保溫被作為外覆蓋,美觀,且便于收放。棚膜的選擇及后屋面做法各異,詳見表2。1.3土墻溫室墻結(jié)構(gòu)根據(jù)區(qū)域不同,溫室的建造參數(shù)也不盡相同(表3)。溫室建造方位基本為南偏西5°。長度分為60、80、100、120m幾種規(guī)格,以60～80m為主。凈跨度為7.5～9m,新建溫室的跨度有增大的趨勢。早期建造的溫室脊高3m左右,近年來新建的溫室脊高有所增加,壽光五代脊高可達(dá)5m。后墻高度普遍為2.2～2.3m。土墻溫室墻頂厚度多為1m,墻底厚3～6m,西青磚墻二代溫室墻厚度僅為0.6m,上下厚度相同。土墻溫室后墻內(nèi)墻面一般頂部有0.2～0.5m的向后傾斜量,而磚墻溫室則無傾斜。新開口地區(qū)溫室一般有0.5～1m的下沉,西青的溫室目前尚無下沉類型,今后的建造中將逐漸探索下沉模式?，F(xiàn)代鋼骨架溫室一般不使用立柱,新開口鋼架竹木結(jié)構(gòu)的二代/三代溫室設(shè)有一排立柱,間距為2.4m。前屋面底角一般為60°～70°,有些溫室為了加大種植密度,方便作業(yè),在前屋面底角處留有約0.8m高的垂直結(jié)構(gòu)。后屋面仰角多為45°,西青磚墻二代溫室為32°～35°。后屋面頂部厚度0.1～0.3m,底部厚度0.7～0.8m,水平投影寬度為1.5～1.8m。新開口的壽光五代溫室,其規(guī)模和結(jié)構(gòu)尺寸都略大于上述溫室,溫室長度達(dá)120m,室內(nèi)凈跨度9m,脊高5m,后墻高4m,墻低厚6m,下沉1m。西青區(qū)六埠型日光溫室,無后墻結(jié)構(gòu)。嚴(yán)格意義上說為塑料大棚,但由于其北側(cè)采用草簾及塑料膜覆蓋,整體形狀結(jié)構(gòu)類似日光溫室,在西青廣泛應(yīng)用于蔬菜生產(chǎn),因此作為一種新型的日光溫室予以闡述。該日光溫室在長度、跨度、前屋面結(jié)構(gòu)等方面與傳統(tǒng)日光溫室相近,但無后墻及后屋面,骨架為全竹木結(jié)構(gòu),溫室內(nèi)用4排立柱作為支撐,東西向立柱間距為3.3m,脊高略低,為2.8m,外覆蓋草簾。1.4生物正溫間的年齡和濃度就調(diào)研的情況來看,該地區(qū)的日光溫室配套設(shè)備還不完善?，F(xiàn)階段設(shè)備主要有卷簾機(jī)和微噴灌設(shè)施。通風(fēng)、CO2增施等方面設(shè)備相對較少。溫室通風(fēng)仍以人工扒縫為主,尚無機(jī)械通風(fēng)設(shè)備。CO2增施設(shè)備方面,目前還沒有成熟的應(yīng)用,西青區(qū)在磚墻二代溫室中有的使用生物反應(yīng)堆來補(bǔ)充CO2,新開口地區(qū)正在試用深圳潤普科技有限公司生產(chǎn)的CO2生成機(jī)—智能精準(zhǔn)氣肥機(jī)。另外,溫室環(huán)境監(jiān)測仍以簡易的溫度計為主,無普及的智能化監(jiān)控設(shè)備。針對現(xiàn)階段日光溫室智能環(huán)境監(jiān)控設(shè)備的不完善,天津市氣候中心正在建設(shè)天津日光溫室氣象監(jiān)測系統(tǒng),并計劃在天津設(shè)施農(nóng)業(yè)集中的基地選擇有代表性的溫室,建設(shè)自動氣象站,觀測溫度、濕度、總輻射、地溫等數(shù)據(jù),并實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控?，F(xiàn)已在天津10多個地區(qū)進(jìn)行布點(diǎn)監(jiān)測,新開口即是其中之一。1.5溫室以土墻、溫室為主體的建筑成本占了無限的費(fèi)用支出目前日光溫室建設(shè)因設(shè)計結(jié)構(gòu)和用材不同,建造總費(fèi)用差距較大,從25000～80000元不等。其中80m磚墻溫室在80000元左右;80m土墻溫室費(fèi)用在50000～60000元;壽光五代總建造成本也在80000元上下;西青六埠型溫室為25000元左右(由于該溫室沒有后墻,結(jié)構(gòu)簡單,因此建設(shè)費(fèi)用相對較低)。從溫室各部分的成本來看,墻體、后屋面、屋面骨架、管理間、外覆蓋材料以及卷簾機(jī)等占了絕大部分費(fèi)用支出。詳細(xì)數(shù)據(jù)見表4。2天津日光溫室的使用2.1作物與溫室西青區(qū)的磚墻二代、寶坻區(qū)的二代/三代溫室主要用于春提早和秋延后生產(chǎn),種植的主要作物為草莓、番茄、黃瓜、辣椒、西甜瓜以及葉菜。六埠型溫室也主要用于果菜類的春提早和葉菜類的秋延后,種植的主要作物為甜瓜、番茄、茄子及青蘿卜。西青二代溫室、寶坻新開口的壽光五代溫室主要用于越冬生產(chǎn)。種植作物為番茄、辣椒、黃瓜、草莓等。2.2溫室保溫性能2009～2010年冬季,課題組對天津溫室環(huán)境性能進(jìn)行了實(shí)測。同時結(jié)合天津市設(shè)施農(nóng)業(yè)氣象監(jiān)測數(shù)據(jù)和實(shí)地調(diào)研,對新開口二代溫室和西青磚墻二代溫室的環(huán)境和使用性能進(jìn)行了分析。從表5可看出,日光溫室使用期間,寶坻區(qū)新開口鎮(zhèn)室外最高氣溫為6～8℃,最低氣溫為-20～-21℃;溫室內(nèi)最高氣溫28～30℃,最低氣溫6～7℃,地溫12～15℃;室內(nèi)相對濕度白天65%～85%,夜間90%～99%。據(jù)調(diào)查反映,新開口三代溫室的保溫性能不如二代溫室;而壽光五代溫室蓄熱保溫性能較好,室內(nèi)最低氣溫可達(dá)到12℃左右,比普通溫室高4～5℃,地溫則在15℃以上。西青區(qū)室外氣溫比寶坻略高,最高氣溫為7～9℃,最低氣溫-19～-20℃;溫室內(nèi)最高氣溫35℃左右,最低氣溫0.5～1℃,室內(nèi)地溫10～15℃;室內(nèi)相對濕度白天70%～85%,夜間可達(dá)90%以上。據(jù)調(diào)研結(jié)果顯示,西青土墻二代溫室的溫度性能要好于磚墻二代溫室,可以滿足越冬生產(chǎn)需要,其最低溫度比磚墻溫室高4℃左右,地溫則在15～16℃。從溫度條件來看,除厚土墻溫室外,其它日光溫室均不能滿足作物越冬生產(chǎn)需要。如遇連陰天,室內(nèi)溫差較小;另外,溫室內(nèi)濕度較高,病害嚴(yán)重。2.3日光溫室的栽培及管理目前日光溫室的經(jīng)營分為個體農(nóng)戶、農(nóng)民合作社、村鎮(zhèn)集體和公司等形式,在溫室規(guī)模、栽培技術(shù)、管理水平上均存在較大差異。生產(chǎn)管理方面,由于受溫室面積及空間限制,不便機(jī)械化作業(yè),其栽培及管理主要依靠人工。日光溫室的產(chǎn)量根據(jù)種植的作物種類不同而有所差別,果菜類產(chǎn)量可達(dá)5000～7000kg/667m2,葉菜類1500～4000kg/667m2。一般情況下日光溫室年產(chǎn)值2.5～3.5萬元/棟,成本1～1.5萬元/棟,年收益1.5～2萬元/棟。而壽光五代由于能夠越冬生產(chǎn),且產(chǎn)品在冬季上市,價格較高,實(shí)現(xiàn)反季節(jié)生產(chǎn),因此收益高于其它類型溫室,年收益一座棚可達(dá)4萬元左右。3日光溫室規(guī)模迅速擴(kuò)大,建造技術(shù)和生產(chǎn)效益日益提高天津日光溫室的建設(shè)和發(fā)展受到了政府部門的高度重視,計劃2011年全市設(shè)施農(nóng)業(yè)規(guī)模發(fā)展到6.67萬hm2,在12個有農(nóng)業(yè)的區(qū)縣各建成一個現(xiàn)代農(nóng)業(yè)示范園區(qū),并實(shí)現(xiàn)“五化”(規(guī)模化、設(shè)施化、標(biāo)準(zhǔn)化、科技化、產(chǎn)業(yè)化),“六有”(設(shè)施有配套、生產(chǎn)有標(biāo)準(zhǔn)、產(chǎn)品有標(biāo)識、檢測有設(shè)備、服務(wù)有組織、銷售有場地)及“四?！?穩(wěn)定供應(yīng)、質(zhì)量安全、農(nóng)業(yè)增效、農(nóng)民增收)的目標(biāo)。因此,近年來日光溫室規(guī)模迅速擴(kuò)大,建造技術(shù)和生產(chǎn)效益日益提高。但目前還存在以下問題有待進(jìn)一步完善。3.1我國冬季不升溫條件下生產(chǎn)喜溫作物技術(shù)日光溫室作為我國獨(dú)有的一種節(jié)能生產(chǎn)溫室類型,經(jīng)過研究者及生產(chǎn)使用者的不斷改進(jìn),已實(shí)現(xiàn)了在我國北方地區(qū)冬季不加溫的情況下生產(chǎn)喜溫作物的目標(biāo)。但通過調(diào)查,發(fā)現(xiàn)天津日光溫室在建造方面還存在一些問題。3.1.1常用的蓄熱墻體保溫目前較多采用的紅磚屬逐步禁用的建筑材料,但還未有其它合適的替代品;土墻建造費(fèi)時費(fèi)工,占地較多;一些較薄的墻體保溫蓄熱性較差,難以滿足日光溫室越冬生產(chǎn)的需要;現(xiàn)有的后墻蓄熱保溫材料效果不十分理想。因此,如何兼顧保溫蓄熱、減少占地和成本等方面要求,是墻體建造中仍需進(jìn)一步解決的難點(diǎn)問題。3.1.2日光溫室保溫由于一些地區(qū)因?qū)笪菝嬖诒氐确矫娴淖饔眠€不是很了解,為建造方便,通常用水泥、薄板等簡易材料代替,有些甚至省略后屋面。導(dǎo)致日光溫室的保溫性能下降。因此,選擇適宜的后屋面建設(shè)材料、確定合適的寬度及做法,在今后天津日光溫室的建設(shè)中尤其重要。3.1.3溫室漏風(fēng)影響保溫性能溫室建造中材料選擇和工藝工程沒有進(jìn)行嚴(yán)格的控制,使接縫處沒有得到妥善處理,導(dǎo)致溫室漏風(fēng)嚴(yán)重,影響溫室的保溫性能。此外,后墻預(yù)留的通風(fēng)口,堵塞不嚴(yán)實(shí),也會引起溫室漏風(fēng)。在今后的建設(shè)中,應(yīng)注重棚膜與山墻、前屋面底角等接縫處的密閉問題,提高溫室的保溫性能。3.1.4光照條件差,光照效果差天津西部、北部地區(qū)的光照條件不是很優(yōu)越,就現(xiàn)有采光的設(shè)計來看,日光溫室內(nèi)的采光條件較差,光強(qiáng)偏弱,尤其到后秋,室內(nèi)光照度較低,不能滿足喜光作物的生長需求。因此,如何設(shè)計合適的采光角或采光結(jié)構(gòu),增加溫室內(nèi)的光照度,也是今后研究的一個重點(diǎn)問題。3.2天津日光溫室的主要特點(diǎn)首先是溫室的蓄熱保溫性能,天津日光溫室中僅厚土墻、大跨度溫室能夠?qū)崿F(xiàn)越冬生產(chǎn),在北部較冷的地區(qū)(如寶坻)還需要采用壽光的下沉模式方能越冬。而普通日光溫室的溫度性能不能滿足植物越冬生產(chǎn)的需要,如遇連陰天,氣溫和地溫下降較多,容易使作物受凍,因此,在今后日光溫室的設(shè)計建設(shè)時需要采取一定的蓄熱保溫措施,提高日光溫室的蓄熱保溫性能。其次,天津地區(qū)日光溫室的光照度不足,作物見光時間偏短,在后秋,根據(jù)栽培作物種類不同需要進(jìn)行補(bǔ)光處理,而現(xiàn)有溫室的補(bǔ)光設(shè)備不完善,對棚內(nèi)作物的生長有一定限制。此外,溫室內(nèi)相對濕度普遍較高,在日光溫室中種植番茄、黃瓜等在高濕條件下容易腐爛的蔬菜時則需格外注意,需保持溫室內(nèi)的濕度在適宜的范圍內(nèi)。因此,天津日光溫室在溫度、濕度、光照等方面的性能均需通過一定的技術(shù)措施予以改善,不能盲目照搬其它地區(qū)成功的溫室方案。目前天津地區(qū)也在開發(fā)適合當(dāng)?shù)貧夂驐l件的溫室類型,如薊春型溫室就是很好的嘗試。3.3日光溫室病蟲害的防治溫室內(nèi)病蟲害一直是日光溫室使用中較為突出并備受關(guān)注的問題,溫室內(nèi)的高溫高濕環(huán)境為病蟲害的發(fā)生發(fā)展提供了便利條件,番茄、黃瓜的灰霉病、在棉花地建造溫室所遺留的棉鈴蟲等都較為嚴(yán)重。防治時,實(shí)際生產(chǎn)中使用較多的是化學(xué)的方法,但化學(xué)方法存在殘留以及環(huán)境污染問題。因此,日光溫室病蟲害的防治,防重于治,需要從源頭上解決。可采取在溫室建設(shè)之前對土存病蟲害隱患有充分的了解并進(jìn)行預(yù)防;溫室在引入外地種苗時,也應(yīng)做好檢疫工作;種植中注意輪作和倒茬等栽培措施的合理利用,以減輕病蟲害和連作障礙;采取加強(qiáng)溫室環(huán)境管理調(diào)控、控制溫濕度、使用防蟲網(wǎng)等措施來防治病蟲害的發(fā)生,盡量減少化學(xué)藥品的使用。3.4努力保證環(huán)境調(diào)控和生產(chǎn)管理設(shè)備投入的增產(chǎn)增收天津日光溫室配套設(shè)備僅微噴灌設(shè)施較為齊全,新建溫室在卷簾機(jī)的配套上比較完善。CO2增施、內(nèi)保溫幕、遮陽網(wǎng)、防蟲網(wǎng)等在有些溫室有所使用,加溫設(shè)備、補(bǔ)光設(shè)備、無土栽培及生產(chǎn)管理設(shè)備等則少有使用。因此日光溫室內(nèi)環(huán)境調(diào)控水平還不夠高,遭遇極端天氣時,抗災(zāi)能力較弱。目前天津在環(huán)境自動監(jiān)測與控制設(shè)備方面正在努力建設(shè)日光溫室微環(huán)境氣象站,實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)測。這一體系的建成,