張卓巖（星季實業(yè)發(fā)展集團有限公司，河北張家口 075000）

近些年來全球市場對草莓、藍莓、樹莓、黑莓等漿果需求急速增長，全球范圍來看漿果種植面積和規(guī)模每10 年就翻一倍，中國的漿果種植面積增長更是驚人。隨著北歐漿果種植面積不斷減少，東歐、撒哈拉以南和中國種植面積迅速增長。在這些國家，漿果種植跳過了露地土壤種植的初級階段，直接進入了拱棚盆缽種植的中級階段，漿果市場的增長促進了適宜漿果種植的智能溫室發(fā)展。

漿果種植普通溫室類型及特點

漿果在中國北方實現(xiàn)全年產(chǎn)出，需要采取溫室種植的方式[1]。而利用日光溫室、連棟溫室、薄膜溫室等多種類型設施在實際種植過程中發(fā)現(xiàn)了各種問題。

薄膜溫室

薄膜溫室種植漿果的優(yōu)勢在于溫室兩側以及頂部設有共四個通風口，每個通風口寬度50～80 cm，通風效果好。但因為不方便加蓋棉被等保溫材料，所以保溫效果較差。北方冬季夜間最低平均溫度在-9℃，薄膜溫室內平均溫度為-8℃，冬季無法種植漿果。

日光溫室

日光溫室種植漿果的優(yōu)勢在于北方冬季夜間最低平均溫度在-9℃時，日光溫室內平均溫度可達8 ℃。但日光溫室土墻導致其土地利用率低。同時日光溫室的南側以及頂部設有共兩個通風口，每個通風口寬度50～80 cm，通風效果不佳。

連棟溫室

連棟薄膜溫室種植漿果的優(yōu)勢在于連棟溫室結構不占用額外的農(nóng)田，土地利用率高。連棟溫室的四側以及頂部共設有八個通風口（以30 m×30 m 連棟溫室為例），每個側通風口寬度150～200 cm，每個頂部通風口寬度30 cm，通風效果有保障。但北方冬季夜間最低平均溫度在-9 ℃時，連棟薄膜溫室內平均溫度為-7 ℃。冬季想要保持室內最低溫度達到漿果正常生長的15 ℃每天需要的能耗可達340 kW·h/667 m2。

2018～2022 年，筆者團隊經(jīng)過試驗比較了薄膜溫室、日光溫室和連棟溫室的應用效果（表1，圖1）。同時針對性地設計建造了適宜漿果種植的智能溫室。

表1 不用溫室主要特點對比

圖1 薄膜溫室、日光溫室和連棟溫室實景

漿果專用雙跨式溫室

在普通溫室基礎上，筆者團隊設計建造了針對漿果種植的雙跨式溫室（圖2），并以樹莓為例開展試種，結果表明新型溫室創(chuàng)造了更加貼合漿果種植的生長環(huán)境，優(yōu)化了樹莓的口感和營養(yǎng)成分（表2）。雙跨式溫室是以日光溫室為原型改良建造的通風效果、光照效果、土地利用率更為適宜漿果種植的新式溫室大棚（圖3），結構參數(shù)見表3。

表2 果實營養(yǎng)成分對比

圖2 雙跨式溫室

圖3 雙跨式溫室剖面圖/mm

表3 雙跨式溫室結構參數(shù)

漿果的種植不同于傳統(tǒng)蔬菜的種植高度，經(jīng)過培育的樹莓品種可以達到2 m 以上，在溫室的低一側下風口處會出現(xiàn)漿果植株過高扎破棚膜的情況。漿果的生長需要很強的光照（太陽總輻射度400～800 個輻射單位（104W/m2）)，由表4 得知夏季光照時間長、光照強度大對漿果影響不明顯，而到了冬季光照強度低光照時間短，漿果產(chǎn)量明顯下降。日光溫室內南北兩側的光照幅度也存在差異導致南北兩側的植株長勢差異[2]。日光溫室的土墻建造土層破壞大，土地利用率只有一半而且防雨措施隨著使用年限增加出現(xiàn)了破損（表5）。

表4 冬夏季光照強度和光照時長對樹莓產(chǎn)量的影響

表5 土地利用率

溫室通風

新式雙跨式溫室加高了最低位置的下風口高度，以保證在種植區(qū)域內沒有棚膜可以阻擋植株的生長（圖4）。相較于普通日光溫室0.4～0.6 m寬度的下通風口，雙跨式溫室1.2～1.5 m 寬度的風口加大了一倍有余的通風面積。

圖4 溫室內景

溫室土地利用率與增溫保溫

雙跨式溫室依靠16 m 的跨度與5.5 m 的高度，相較于普通日光溫室擴大1.5 倍的內部空間，無需建造土墻得到了95%的實際種植面積，提高了40%以上的土地利用率。不同于日光溫室為了保溫蓄熱建立的土墻，雙跨式溫室采用內保溫系統(tǒng)以及地暖管加熱系統(tǒng)這種不占用種植面積的方式。大跨度帶來雙倍的透光面積和透光量讓土壤同比增長了0～5 ℃的蓄熱。同時溫室內增加了內保溫棉被以及一組地暖管加熱系統(tǒng)來維持北方冬季時溫室內部的溫度在-20℃的寒潮下可以維持到15℃以上，從而保障冬季漿果的正常產(chǎn)出。

溫室光照

漿果生長對光照要求很高，需要太陽總輻射度400～800 個輻射單位（104W/m2）的光照強度，影響溫室光照的因素包括天氣狀況、季節(jié)、緯度和建筑結構。前三者是自然現(xiàn)象，非人力所控制，而后者則由人為控制來掌握影響，溫室光照主要與溫室方位（偏南或偏北10°以內）、屋面角度（20～40°）、建筑材料遮陽面積、塑料薄膜透光能力及污染、水滴、老化程度有關，這些都是影響溫室采光主要因素。取消外保溫采用內保溫的結構，可以降低20%遮陽面。為了保證棚膜的透光性能和有效使用壽命需要及時清除棚膜表面的雨水以及積雪，經(jīng)過試驗得知屋面角在25～27°時更有利于雨水積雪滑落。而溫室跨度大和南北向排布可以使光照均勻解決同一個溫室內植株長勢不一致的問題。

漿果專用大跨度保溫塑料大棚

為了實現(xiàn)全年產(chǎn)出漿果，溫室選擇就要有保溫或者加溫的先決條件，這樣就排除了不能保溫的春秋棚。日光溫室又因為需要破壞土層以及50%的土地利用率等問題也不是一種完美的解決方案，為了增加土地利用率同時保持冬季室內溫度（15℃以上），筆者團隊研究建造了一種大跨度溫室（圖6），結構參數(shù)見表6。此溫室大棚在建造性價比、漿果產(chǎn)量產(chǎn)出以及保溫性能上有著巨大優(yōu)勢。

圖6 大跨度溫室結構

表6 大跨度溫室結構參數(shù)

溫度優(yōu)勢

大跨度溫室不需要土墻，對比普通日光溫室土地利用率提高了30% 以上。經(jīng)測定，大跨度外保溫型塑料大棚在未種植作物且不開啟加熱系統(tǒng)的情況下，當室外溫度為-15℃時，棚內溫度可以達6℃，室內外溫度差為21℃。在保溫方面與日光溫室性能相近（表7）。

表7 冬季大跨度溫室與日光溫室保溫散熱性能對比

結構優(yōu)勢

該設施結構合理，基礎堅固，抗風能力達10 級，雪載荷0.43 kN/m2，抵抗暴雨、積雪等自然災害能力強，使用壽命在15 年以上。與普通大棚相比，同占地面積下內部空間增大2～3 倍，便于開展機械化作業(yè)，適宜植株較高（2 m±1 m）作物的種植。

光照和空間環(huán)境優(yōu)勢

大跨度溫室在規(guī)?；N植中非常利于人員管理與調度，可以有效避免人力浪費。大跨度溫室的屋面設計充分考慮到不同緯度條件下的太陽高度角及太陽光對棚面的入射角，使其在不同的季節(jié)和不同的太陽光入射時段，都可形成理想的照射條件（結合雨水積雪滑落綜合考慮選定為棚面與地面夾角27°），盡可能減少光的散射和折射，最大限度的利用太陽能[3]。大跨度溫室的空間增大2 倍以上，相對空氣的CO2就增多2 倍以上，有利于作物生長，達到增產(chǎn)目的。

漿果種植不同設施比較

建造更為適宜漿果種植的溫室，目的就是獲得漿果種植中重要的生長環(huán)境和環(huán)境控制，而植株的長勢直觀的體現(xiàn)了其生長環(huán)境的優(yōu)劣（表8、圖8）。

表8 不同溫室樹莓的長勢對比

圖8 不同溫室樹莓的長勢對比圖

樹莓的果實產(chǎn)出數(shù)量和質量同樣依靠生長環(huán)境和環(huán)境控制。一級果達標率70%以上的[4]和產(chǎn)量4 t/667 m2意味著更高的利潤（表9、圖9）。

圖9 樹莓產(chǎn)品

表9 不同溫室產(chǎn)量與一級果達標率比對

總結

合理的結構參數(shù)是影響溫室內部環(huán)境條件優(yōu)劣和環(huán)境調控能力的首要因素。溫室跨度、棚面大小、棚面角度等參數(shù)的配套設計也影響到溫室的性能。棚面角度和棚面大小影響著溫室的透光量和熱穩(wěn)定，跨度的大小影響日光溫室土地利用率、單位面積造價、溫室采光能力和保溫性能?？缍仍酱?，土地利用率越高、單位面積投資越小。溫室內的生長環(huán)境和土地利用率直接影響產(chǎn)量與果實質量，對于漿果的種植有著至關重要的作用。