記得2015年的3月筆者曾到新疆庫爾勒造訪了位于且末縣的農(nóng)二師37團(tuán)的設(shè)施農(nóng)業(yè)園區(qū)。那是一個位于沙漠邊緣的設(shè)施農(nóng)業(yè)科研與生產(chǎn)基地。漫天的沙塵（據(jù)說每年3～5月這里都是沙塵天）阻擋了陽光，也蹂躪著人們的眼球，但那里對設(shè)施農(nóng)業(yè)技術(shù)的創(chuàng)新卻讓人大開眼界[1]。

2017年的3月，又是春暖花開、揚沙興起的季節(jié)，受農(nóng)業(yè)部的委派，筆者對南疆設(shè)施農(nóng)業(yè)發(fā)展進(jìn)行專題調(diào)研。這次選擇了南疆的克孜勒蘇柯爾克孜州（以下簡稱克州，北緯37°41′28″～41°49′41″、東經(jīng)73°26′05″～78°59′02″）和和田（北緯37°41′28″～41°49′41″、東經(jīng)73°26′05″～78°59′02″）兩地。事實上，和田地區(qū)的民豐縣和庫爾勒的且末縣已經(jīng)是一衣帶水的鄰居，一條315國道穿過塔克拉瑪干大沙漠，將南疆三地庫爾勒、和田和喀什（克州圍繞在喀什的西北）連接在一起。應(yīng)該說這次考察，是對筆者2015年工作的延伸，也是筆者對南疆設(shè)施農(nóng)業(yè)的一次更深入了解。

3月15日，考察工作的首站來到了克州的阿克陶縣。該縣位于克州的西部，也是中國的邊境縣，其西部、西南部分別與吉爾吉斯斯坦共和國和塔吉克斯坦共和國接壤。

阿克陶縣國土面積為24555.06 km2，其中山地占96.4%，適宜農(nóng)業(yè)種植的平原面積僅占3.6%，18萬居住人口的人均耕地面積不足1000 m2，土地是制約當(dāng)?shù)剞r(nóng)業(yè)發(fā)展的最大因素之一。此外，平原的農(nóng)業(yè)區(qū)干旱少雨、降水量少、蒸發(fā)量大，年平均降水量60 mm，完全依靠天然降水的雨養(yǎng)農(nóng)業(yè)難以維繼。

但這里日照充足，全年日照百分率在62%～68%，日照時數(shù)2700～3000 h，年總輻射量達(dá)130～140 kJ/cm2，高于中國同緯度的華北和東北地區(qū)，僅次于青藏高原，而且有大量的戈壁非耕地，地下水資源較為豐富。從氣溫看，這里四季分明，夏季炎熱、冬季寒冷、晝夜溫差大、無霜期長，7月平均氣溫25℃，極端最高氣溫達(dá)39.4℃；1月平均氣溫-7.1℃，極端最低氣溫-27.4℃。冬季低于10℃的天數(shù)有46.9天，全年無霜期長達(dá)221天。

為此，在發(fā)展大田農(nóng)業(yè)受限的情況下，開發(fā)利用戈壁灘地，發(fā)展設(shè)施農(nóng)業(yè)成為了當(dāng)?shù)剞r(nóng)業(yè)發(fā)展和農(nóng)民致富的一條有效途徑。阿克陶縣現(xiàn)代農(nóng)業(yè)開發(fā)區(qū)設(shè)施農(nóng)業(yè)園就是在18.6萬畝（1.24萬hm2）戈壁灘上興起和建設(shè)。目前已經(jīng)建成了2000棟日光溫室，成為了當(dāng)?shù)啬撩褚凭?、農(nóng)民致富、民族融合的設(shè)施農(nóng)業(yè)特色小鎮(zhèn)。

這里，筆者就該園區(qū)農(nóng)業(yè)設(shè)施建設(shè)及管理的一些經(jīng)驗和技術(shù)特點做簡單介紹。

戈壁灘就地取材，解決溫室墻體建筑材料

在戈壁灘上建造日光溫室，首先解決的問題就是墻體材料。內(nèi)地日光溫室墻體建設(shè)用的黏土紅機磚、蒸壓灰砂磚等在當(dāng)?shù)卦靸r高、供應(yīng)困難；山東壽光五代溫室采用的機打土墻結(jié)構(gòu)和北疆等地用的干打壘土墻等，均因這里的土壤基本都是砂石，沒有黏結(jié)性能而難以照搬。

既能承重，又能儲熱的建筑材料從哪里獲取？

戈壁，是砂子和石頭的天地。用戈壁的鵝卵石做日光溫室墻體材料，既能承重，又具有良好的儲放熱性能，是被動式日光溫室蓄放熱墻體最理想的材料。就地取材，也省去了商品建材遠(yuǎn)距離運輸?shù)某杀?，就連砌筑鵝卵石用水泥砂漿的骨料（粗砂或細(xì)沙）均可以在戈壁灘上就地獲得。廉價的建筑材料，可顯著降低溫室的建設(shè)成本，而且用水泥砂漿砌筑的鵝卵石墻體，耐久性好，使用壽命長，按折舊計算的溫室運行成本也會顯著降低。

從運行上看，利用鵝卵石砌筑墻體（圖1a，墻體厚度：下部1.5 m、上部0.5 m）的日光溫室種植韭菜，完全可以越冬生產(chǎn)。日光溫室內(nèi)的墻體光潔，對墻面的清洗、消毒都不會損壞墻體。

但鵝卵石墻體砌筑需要的時間較長，一是由于鵝卵石的大小不同、規(guī)格不一，土建施工必須在砌筑過程中不斷找尋適合尺寸的石料，費時費力；二是墻體砌筑到一定高度后必須養(yǎng)護(hù)一定時間待水泥凝固后方可繼續(xù)向上砌筑，否則底部墻體承載力不足會造成整堵墻體倒塌；三是鵝卵石墻體必須按照梯形結(jié)構(gòu)砌筑，下大上小，墻體的厚度不能太?。敳孔钫幉灰诵∮?.5 m），大體量的墻體建造時間長，建造的用材量也大，相應(yīng)成本也較高。

為了有效解決砌筑鵝卵石墻體建設(shè)周期長、耗材量大的問題，一是可以借鑒內(nèi)地研究提出的用鋼絲網(wǎng)圍護(hù)填筑墻體（圖1b）或用鋼絲網(wǎng)盛裝鵝卵石后堆砌成墻的方法（圖1c）；二是摒棄鵝卵石墻體結(jié)構(gòu)，用戈壁的砂料做骨料制作空心水泥磚，用空心水泥磚做建筑材料砌筑墻體（圖2a）。這種墻體材料保留了鵝卵石墻體儲放熱能力強的特點，墻體承載能力也能滿足日光溫室結(jié)構(gòu)承載要求，而且建造速度快，可一次砌筑成型。從戈壁灘中篩砂篩出的大粒石子或鵝卵石可以直接堆筑在日光溫室的后墻外（圖2b），不僅可以增強溫室后墻的保溫性，而且對溫室后墻也有一定支撐作用，有助于增強溫室墻體的承載能力。當(dāng)然，在溫室后墻外堆筑石料的做法也同樣適用于圖1a所示的鵝卵石砌筑墻體。

從溫室的實際種植情況看，2種材料墻體的日光溫室種植葉菜類作物在當(dāng)?shù)鼐軌虬踩蕉a(chǎn)。但同時也看出，當(dāng)?shù)亟ㄔ斓娜展鉁厥乙皇呛笪菝姹夭粔颍瑖?yán)重的冷凝水不僅浸透了后屋面保溫和承重木板（嚴(yán)重影響其使用壽命），而且冷凝水還局部地流滲到溫室后墻，直接影響溫室墻體的保溫性（圖1a）；二是溫室前屋面屋脊處的坡度太緩，兜水嚴(yán)重（圖2b）；三是溫室的前屋面保溫被采用了當(dāng)?shù)丶庸ぶ圃斓尼槾虤直乇?，由于對產(chǎn)品質(zhì)量沒有控制或控制沒有標(biāo)準(zhǔn)，保溫被使用一段時間后保溫芯趕堆，出現(xiàn)保溫被內(nèi)部大片沒有保溫芯的情況（圖3）。以上情況不僅大大降低了溫室的保溫性能，直接導(dǎo)致了溫室夜間室內(nèi)溫度下降，而且對溫室的結(jié)構(gòu)強度和結(jié)構(gòu)的使用壽命都可能會造成不良影響。

對這類溫室，建議加強溫室細(xì)部構(gòu)造的處理，尤其要增強溫室后屋面的保溫和前屋面保溫被的保溫和防水性能，加強溫室的密封性能，以提高溫室的整體保溫性能。按照同類氣候條件的日光溫室推演，如果能夠提高當(dāng)?shù)販厥液笪菝婧颓拔菝姹乇坏谋匦阅埽诒ＷC溫室嚴(yán)格密封的條件下，現(xiàn)有日光溫室在當(dāng)?shù)貙崿F(xiàn)喜溫果菜安全越冬生產(chǎn)是大有希望的。

引進(jìn)內(nèi)地技術(shù)，提升溫室建造水平

為了提高當(dāng)?shù)厝展鉁厥医ㄔO(shè)和種植技術(shù)水平，園區(qū)引進(jìn)了農(nóng)業(yè)部公益性行業(yè)科技專項：適合西北非耕地園藝作物栽培的溫室結(jié)構(gòu)和建造技術(shù)研究與產(chǎn)業(yè)化示范的研究成果，按照專項研究成果建造了國內(nèi)最前沿技術(shù)的試驗日光溫室（圖4）。

試驗溫室從溫室造型上看提高了溫室前屋面的弧度，避免了溫室屋脊處的兜水問題（圖4a），溫室后屋面采用的彩鋼板（圖4b）既承重又保溫，而且材料的商品化程度高，材料自身重量輕，對結(jié)構(gòu)的壓力小，內(nèi)外鋼板防水，耐久性好。相比傳統(tǒng)的木板承重后屋面做法，不論是材料的保溫性、耐久性還是防水性都有顯著的提升。

此外，為了最大限度提高溫室室內(nèi)地面的利用率，試驗溫室將傳統(tǒng)日光溫室靠后墻的后走道模式改為了靠溫室前屋面基部的前走道形式（圖4c）。這種改變一是增加了溫室種植區(qū)的空間高度，進(jìn)行攀蔓作物栽培可以保證全部種植區(qū)內(nèi)作物的高度相同；二是避免了溫室前部種植地面的邊際效應(yīng)，保證了溫室前部栽培作物不受冷害侵襲，土壤和空氣溫度基本能夠和室內(nèi)其他部位保持相同。均勻的地溫和氣溫是保證作物均勻生長的基礎(chǔ)，對提高作物產(chǎn)品的商品化率也有非常積極的作用。從圖4c還可以看到，設(shè)置前走道也便于收集作物灌溉營養(yǎng)液的回液，在栽培床靠走道的邊沿設(shè)置通長的回液槽，可很方便地將回流營養(yǎng)液收集到溫室的兩端或一端，為回流營養(yǎng)液的集中處理或循環(huán)利用創(chuàng)造了條件。

為了實現(xiàn)溫室內(nèi)機械化運輸，減輕作業(yè)勞動強度，試驗溫室在前走道地面還設(shè)置了運輸軌道（圖4c），并配置了電動運輸車，可方便溫室內(nèi)農(nóng)資和產(chǎn)品的運輸，極大地減輕操作人員的勞動作業(yè)強度。但從實際管理運行看，室內(nèi)運輸設(shè)備并沒有得到有效使用，地面運輸軌道變形、銹蝕比較嚴(yán)重。建議研究和生產(chǎn)單位分析原因，不斷改進(jìn)設(shè)備性能，爭取使之成為溫室生產(chǎn)中真正用得上、有效益的輕便裝備。

試驗溫室在承力骨架方面也有新的改進(jìn)（圖5）。承力骨架沿用了傳統(tǒng)的桁架結(jié)構(gòu)，但上下弦桿均采用了開口結(jié)構(gòu)的外卷邊C型鋼，腹桿則采用了壓型鋼帶，腹桿與上下弦桿之間的連接摒棄了傳統(tǒng)的焊接連接方式，全部采用了螺栓連接方式。這種骨架形式的改變一是保證了骨架材料的表面鍍鋅層不會被破壞（因為沒有了焊點），從而保證了材料的使用壽命；二是骨架可以在施工現(xiàn)場加工制作，減少了骨架的運輸成本，只要將工廠加工成型的外卷邊C型鋼（直桿）運到施工現(xiàn)場，或者直接將卷盤鋼帶運到施工現(xiàn)場，在施工現(xiàn)場用成型設(shè)備將鋼帶滾壓成外卷邊C型鋼，然后再在骨架成型臺上利用骨架模具將上下弦桿壓彎成型，最后用螺栓將腹桿連接到上下弦桿上即可完成對骨架的現(xiàn)場制作。實際上，采用外卷邊C型鋼做骨架的弦桿，還可以直接利用C型鋼自身的內(nèi)槽，上弦桿可作為固定塑料薄膜的卡槽，可省去壓膜卡槽或壓膜線；下弦桿可增設(shè)室內(nèi)二道幕，將透光塑料薄膜反卡在下弦桿上，與上弦桿上塑料薄膜形成雙層中空塑料薄膜夾層，利用空氣的絕熱特性，在基本不影響溫室采光的情況下，顯著提高溫室的保溫性能。

為了收集塑料薄膜內(nèi)表面的冷凝水，試驗溫室在前屋面骨架基礎(chǔ)內(nèi)側(cè)附加增設(shè)了一道用角鋼做成的集水槽（圖6）。從原理上講，設(shè)置集水槽后，從塑料薄膜內(nèi)表面滑落到骨架前沿基礎(chǔ)表面的積水將全部收集到集水槽中，并通過集水槽收集到溫室的兩端或中間集水的位置，從而避免前屋面塑料薄膜內(nèi)表面積水流淌到溫室基礎(chǔ)內(nèi)表面，影響基礎(chǔ)的結(jié)構(gòu)和保溫。但從實際運行情況看，集水槽中并沒有形成可以流淌的水流，塑料薄膜表面大部分的積水還是滯留在骨架基礎(chǔ)表面，從圖6溫室骨架在基礎(chǔ)表面處發(fā)生銹蝕的情況看，集水槽設(shè)置并沒有完全達(dá)到設(shè)計的目的?；蛟S在基礎(chǔ)表面做一個向集水槽的找坡，才可能有效避免基礎(chǔ)表面的積水。此外，如果將該集水方法移植到溫室后墻頂面，對后屋面保溫性能較差的溫室（圖1a）可有效避免屋面積水對溫室后墻的破壞。有興趣的讀者不妨一試。

在溫室墻體儲放熱技術(shù)方面，試驗溫室摒棄了傳統(tǒng)日光溫室后墻被動儲放熱的理念，采用了后墻主動儲放熱的技術(shù)（圖7）。在溫室后墻上安裝儲放熱板（該板是用框架將2層間距5～10 mm的塑料薄膜密封，中間通水，上供下回，利用表面黑色塑料薄膜吸熱，中間流水為載熱工質(zhì)），在溫室中央的地下建設(shè)保溫水池（池容10 m3）。白天儲放熱板表面接受陽光加熱板內(nèi)工質(zhì)，加熱的工質(zhì)依靠自重回流到保溫水池，然后再用水泵將其提壓到儲放熱板的上部進(jìn)水口，往復(fù)循環(huán)，不斷吸熱提升工質(zhì)溫度；到了夜間，當(dāng)室內(nèi)溫度降到設(shè)定溫度后，打開水泵重復(fù)白天工質(zhì)的循環(huán)模式，工質(zhì)攜帶熱量再通過儲放熱板重新釋放到溫室中，起到提升室內(nèi)溫度的作用。這種方法可以人為控制夜間放熱的時間和放熱量，也能部分地控制白天工質(zhì)的蓄熱時間和蓄熱量（主要通過控制循環(huán)水泵的開啟時間來實現(xiàn)），因此，是一種更主動、更有效的儲放熱方式。當(dāng)遇到連陰天，工質(zhì)從溫室后墻上吸收的熱量不足時，也可以對保溫池的工質(zhì)直接加熱（有的地方采用了地源熱泵技術(shù)加熱工質(zhì)），從而確保了溫室需要的供暖負(fù)荷。從設(shè)計理念上講，這種主動儲放熱的技術(shù)對溫室作物的安全越冬具有更高的保障。但現(xiàn)場考察看到，這種先進(jìn)的技術(shù)設(shè)備并沒有開啟運轉(zhuǎn)，或許是最冷的冬季過去了，設(shè)備暫停使用，也或許是整套設(shè)備根本就沒有使用，其中的原委不得而知。

在溫室種植攀蔓作物用的吊蔓方式上，試驗溫室也進(jìn)行了革新。傳統(tǒng)的攀蔓作物其吊蔓線一般是直接吊掛在日光溫室骨架上，或者通過一級吊線、二級吊線、三級吊線吊掛在溫室骨架或后墻上1 ，因此溫室骨架需要額外承載作物荷載的重量，相應(yīng)骨架的截面和用材量將會加大。試驗溫室采用了可轉(zhuǎn)動鋼管作為吊蔓線的支撐桿（相當(dāng)于三級吊線），1壟作物的吊蔓線全部吊掛在1根鋼管上，轉(zhuǎn)動鋼管可1次操作1壟作物的所有吊蔓線同時吊起或放下，大大提高吊放蔓操作的勞動效率（這種吊蔓、放蔓的原理筆者在《農(nóng)業(yè)工程技術(shù)（溫室園藝）》2015年第13期做過介紹[2]）。從原理上講，這是一種高效的生產(chǎn)設(shè)施。但現(xiàn)場考察發(fā)現(xiàn)，這套吊蔓系統(tǒng)并沒有按照設(shè)計理念使用，而是把轉(zhuǎn)動鋼管直接當(dāng)作三級吊線（桿）使用了，確實也有些浪費。

發(fā)展光伏農(nóng)業(yè)溫室，效果不佳

光伏溫室是近年來國家發(fā)改委和國家能源局等部門為了促進(jìn)綠色能源發(fā)展，提出的一種農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和光伏發(fā)電共生的技術(shù)模式。為此，國家投入了不少資金，也撬動了大量社會資本，在全國建設(shè)了許多不同類型的光伏溫室。

以日光溫室為載體的光伏溫室在內(nèi)地也有大量試驗，有的將光伏板放置在日光溫室的后屋面[3]，有的將光伏板鋪設(shè)在日光溫室的前屋面[4]，運行的效果也各有千秋。

阿克陶縣現(xiàn)代農(nóng)業(yè)開發(fā)區(qū)設(shè)施農(nóng)業(yè)園也在緊跟政策和技術(shù)發(fā)展的潮流，建設(shè)了多棟試驗示范光伏溫室（圖9）。從外形上看，是傳統(tǒng)的一面坡玻璃溫室。考慮到溫室屋面要安裝光伏板，因為光伏板重量大（相比塑料薄膜），對骨架的變形控制嚴(yán)格，所以，溫室骨架采用了大截面桁架結(jié)構(gòu)。與傳統(tǒng)的日光溫室相似，該試驗光伏溫室的后墻也采用了當(dāng)?shù)貍鹘y(tǒng)鵝卵石砌筑日光溫室墻體，但后屋面采用了直立透光板（實際上是用透光覆蓋材料提升了溫室的后墻），完全取消了保溫后屋面。

先期的試驗溫室采用玻璃做透光覆蓋材料，沒有覆蓋光伏板，未來計劃用部分光伏板替代玻璃，以實現(xiàn)光伏發(fā)電和溫室生產(chǎn)雙重的生產(chǎn)效益。

但從目前試驗溫室運行的情況看，在加溫條件下，室內(nèi)種植的葉菜長勢并不令人滿意。溫室沒有前屋面外保溫，后屋面也基本沒有保溫功能，溫室只能作為春秋棚使用，越冬生產(chǎn)難度極大。

由于目前光伏發(fā)電的國家補貼越來越少，光伏發(fā)電的上網(wǎng)電價也在不斷降低，尤其中國西部綠色發(fā)電（包括風(fēng)力發(fā)電和太陽能發(fā)電）的電力難以長距離輸送到東部用電負(fù)荷中心，南疆的發(fā)電主要靠就地消納，可能會進(jìn)一步降低光伏發(fā)電的效益。鑒于目前光伏發(fā)電的現(xiàn)狀以及試驗光伏溫室的性能，建議停止此類光伏溫室進(jìn)一步建設(shè)，對已經(jīng)建成的光伏溫室，盡量利用溫室的墻體，改造成為傳統(tǒng)的日光溫室（設(shè)置日光溫室后屋面，并使后屋面的熱阻達(dá)到設(shè)計要求），以確保農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的效益。

改進(jìn)管理模式，確保溫室穩(wěn)定運行

目前園區(qū)已經(jīng)建成的日光溫室共有2000棟，按照規(guī)劃，未來18.6萬畝（1.24萬hm2）戈壁灘上還要繼續(xù)發(fā)展設(shè)施農(nóng)業(yè)，溫室生產(chǎn)的面積將會進(jìn)一步擴(kuò)大（水資源可能是制約當(dāng)?shù)厝展鉁厥掖竺娣e發(fā)展的瓶頸，目前地下水的埋深為43 m，灌溉用水的機井取水深度為120 m，在大面積開發(fā)戈壁前應(yīng)請水利和環(huán)保等相關(guān)部門就開采地下水資源可能造成的生態(tài)問題進(jìn)行評估），面對如此大規(guī)模的生產(chǎn)園區(qū)，如何高效運營管理就成了擺在管理者面前必須破解的問題。

目前的做法是政府投資建設(shè)，企業(yè)或個人承包運營。為了使建設(shè)的日光溫室能夠最大限度帶動當(dāng)?shù)剞r(nóng)牧民脫貧增收，開發(fā)區(qū)管委會從外地引進(jìn)了一批懂技術(shù)、會管理的漢族農(nóng)民，請他們來承包日光溫室，并要求每戶漢族農(nóng)民幫扶帶動5戶維族農(nóng)牧民，語言上相互交流，技術(shù)上“傳幫帶”，不僅融洽了民族關(guān)系、穩(wěn)定了社會，而且?guī)恿水?dāng)?shù)鼐S族農(nóng)牧民脫貧致富，收到了良好的效果。

開始運營階段，園區(qū)管委會免費給種植戶發(fā)放種苗，但通過實踐證明這種做法致使農(nóng)戶不珍惜種苗、浪費嚴(yán)重，而且將生產(chǎn)中遇到的任何問題都?xì)w結(jié)到種苗身上，群眾“等靠要”的思想嚴(yán)重。為此，園區(qū)管理者總結(jié)經(jīng)驗，所有種苗均按照0.2元/株價格銷售，園區(qū)建設(shè)有智能化的連棟育苗溫室（圖10），統(tǒng)一育苗，在育苗之前，育苗企業(yè)深入每個種植戶統(tǒng)計調(diào)研種植需求。園區(qū)培養(yǎng)了50名技術(shù)人員，分區(qū)負(fù)責(zé)技術(shù)指導(dǎo)和需求統(tǒng)計，每周匯報各區(qū)的生產(chǎn)情況，及時分析決策。銷售種苗時，種植者可以將穴盤連同種苗一起帶走，但每個穴盤押金5元，只要完好無損地將穴盤返回，退回押金，這一政策有效提高了穴盤的回收利用率，也相應(yīng)降低了育苗的成本。

目前園區(qū)內(nèi)種植有17種蔬菜，冬季每天生產(chǎn)蔬菜約45～50 t，夏季每天生產(chǎn)蔬菜約70 t。由于目前在阿克陶縣沒有蔬菜批發(fā)市場，園區(qū)生產(chǎn)的蔬菜首先要運送到喀什市場銷售，而當(dāng)?shù)叵M的蔬菜又必須到喀什市場去批發(fā)，交易的成本較高。為此，開發(fā)區(qū)計劃就地建設(shè)批發(fā)市場，在銷售園區(qū)蔬菜的同時，也吸引周邊生產(chǎn)的蔬菜來此交易，從而減少當(dāng)?shù)厥卟讼M的流通成本。

開發(fā)區(qū)目前還在計劃建設(shè)互聯(lián)網(wǎng)+智能化運營管理系統(tǒng)，希望通過農(nóng)戶手機端的APP與園區(qū)管委會的終端智能化管理系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)，形成互動，達(dá)到農(nóng)資供應(yīng)、種植情況、市場商情以及技術(shù)指導(dǎo)互融互通，從而實現(xiàn)整個園區(qū)的有序穩(wěn)定運行。

參考文獻(xiàn)

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