山东省日光温室现状及发展对策

p2016.10 专题论述山 东省位于 35.1～37.71N，115.1～122.4E，地处 东部沿海 ,气 候宜人 ,降 水集中 ，雨热同季 ，春秋短暂 ，冬夏较长 。 山东省年平均气温 11℃～14℃，由 东北沿海向西南内陆递增 ，胶东半岛 、黄河三角洲年均在12℃以 下 ，鲁西南在 14℃以 上 。 最冷月 1 月 平均气温由 -4℃递 增到 1℃。 全 省无霜期鲁北和胶东一般为180 天 ，鲁 西南地区可达 220 天 。 各 地大于 10℃的 积温 ，一般在 3 800℃～4 600℃，可 以满足农作物一年二作的热量要求 。全省光照时数年均 2 290～2 890 h，日照 百分率为 52％～65％。 山 东省有悠久的蔬菜栽培历史和得天独厚的气候条件造就了传统蔬菜大省的地位 ，成为 “世界三大菜园 ”之一[1]。20 世 纪 80 年 代后期国家实施 “菜篮子工程 ”，农业部确定黄淮海地区为我国冬春设施蔬菜主产区 ，为山东省设施蔬菜的发展提供了机遇 。 1987 年 山东省引进瓦房店式节能日光温室和黄瓜越冬栽培技术 ，并取得成功 。 1989 年 全省日光温室面积仅 3 600 亩 ，从 1995 年 开始 ,山 东日光温室进入快速发展时期[2]，到2008 年 ，山 东省日光温室发展到 21.3 万 hm2左 右[3]。到 20 世 纪末山东省日光温室推广面积最多的类型为寿光改良型 、瓦房店式及山东 Ⅱ 型 、Ⅲ 型 。 近 10 年来 ， 以 寿光下挖式日光温室为代表的新型日光温室获得了迅猛发展 。1 山 东省日光温室发展的现状1.1 日 光温室面积稳中有升 ，区域化特色鲜明进入 21 世 纪以来 ，山东省日光温室产业发展迅速 ，目前基本稳定在 20 万 hm2左 右 ，近年随着土地流转 ，规模化种植 ，面积有小幅攀升 。 同时 ,随 着市场流通体制的完善 , 设 施蔬菜区域化布局初步构建 ,形成 了济青高速沿线 、鲁南 、鲁西北等 11 个 县 （市 、区 ）日光温室集中产区[3]。 在 农业部发布的全国蔬菜重点区域发展规划 （2009-2015 年 ）“黄淮海与环渤海设施蔬菜重点区域基地县 ” 名单中 , 山 东省共有 56 个 县（市 、区 ）,占 全国总数 177 个 的 30以 上 。1.2 日 光温室结构不断优化 ， 形成了独具地方特色的新型日光温室最初的日光温室跨度小 , 只 有 7～8 m， 矢 高 3 m左 右 ,棚 面平 ,利 用空间小 ,只 能满足部分耐寒蔬菜越冬栽培以及果菜类早春栽培 。 目前的日光温室跨度11～12 m，矢 高 4～5 m，甚 至更高 ，棚面弧形 ，利用空间山东省日光温室现状及发展对策基 金项目 山东省科技发展计划 （2014GNC112008）； 山东省中以国际合作专项 （2015SDY0103）； 山东省农科院青年基金（2016YQN20）项 目资助 。郭洪 恩 刘 波 王 晓 张传坤（山东省农业科学院蔬菜花卉研究所 /山 东省设施蔬菜生物学重点实验室 济南 250100）摘 要 为全面了解山东省蔬菜设施特别是日光温室的结构 、性能 、参数及在其生产中的使用情况 ，2014-2015 年 我们通过各县市农业主管部门及山东省农科院地市级分院的调研 ， 并对山东省设施蔬菜的主产区进行实地测量 ，较全面的了解了山东省设施蔬菜主产区日光温室的建设 、使用情况 。结果表明 ，山东省的日光温室目前仍处于寿光改良型日光温室大力普及阶段 ，下挖式土墙温室占主流 ，此类温室的保温 、采光性能良好 ，但是也存在着土地利用率低 、机械化自动化水平不高 、劳动强度大 、生产效益低等不足 。 根据山东省设施蔬菜发展的趋势 ，提出了大力发展日光温室 “标准化 、机械化 、自动化 、智能化 ”四步走的智能化日光温室建设倡议 ，以进一步提升山东省设施蔬菜产业化水平 。关键词 山东省 ；日光温室 ；智能化 ；标准化4- -专题论述 2016.10大 ，基 本可以满足各种蔬菜越冬栽培 。2004 年 山东省农业科学院蔬菜所等单位 ，研究制定了 山东 Ⅰ ⅡⅢⅣⅤ 日 光温室 （冬暖大棚 ） 建造技术规程 （DB37/T391-2004）， 作为山东省地方标准发布实施 ， 对指导和规范山东省设施蔬菜结构发挥了重要作用 。2011 年 ，山 东省农业厅发布了 山东蔬菜日光温室建造技术指导意见 ，进一步规范和完善了日光温室建造 。 山东省日光温室主要结构参数见附表 。山东省蔬菜科技工作者结合区域资源特点 ，因地制宜地对日光温室结构进行优化升级 ， 开发出一系列具有鲜明地方特征的结构类型 ，如 以 “大跨度 ，厚土墙 ，地面下沉 ”为特征的寿光五代温室 。 寿光五代温室是目前推广较为广泛的日光温室类型 。 温室跨度 10 m 以 上 ， 脊高 4.2～4.3 m， 后 屋面水平投影0.8 m， 地 面下沉 0.5 m 以 上 ， 后墙采用厚土墙结构 ，墙体底宽 3.5～4.5 m，顶 宽 1.0～1.5 m，早 期土墙结构温室多采用人工干打垒的方法施工建造 ， 目前寿光五代日光温室均使用挖掘机进行建造 ， 从而加快了施工速度 。 该类型温室的优点是建设投资低 ，蓄热保温性能好 ，室内空间大 ; 缺 点是土墙过厚 ，土地利用附表 山东省日光温室主要结构参数跨度 （m） 前 跨 （m） 后 跨 （m） 脊 高 （m） 后 墙高 （m） 采 光屋面角 后屋面仰角10 9.0～9.2 1.0～0.8 4.0～4.2 3.0～3.2 24～26 45～4711 10.0～10.2 1.0～0.8 4.4～4.7 3.4～3.6 24～26 45～4712 11.0～11.2 1.0～0.8 4.9～5.2 3.8～4.0 24～25 45～47率 低 ，后屋面短 ，夜间保温性差 ，土壤破坏大 ，复耕困难 。 室内下沉影响温室前端采光 ，不适宜在地下水位较高 ，土地资源稀缺的地区进行建设[4]。2 山 东省日光温室存在的问题及应对措施山 东省的蔬菜产业已经从昔日的 “家庭菜园 ”逐步成为蔬菜产区的支柱产业 ， 规模化程度和专业化水平进一步提高 ， 日光温室作为蔬菜越冬栽培模式在稳定冬季蔬菜供应方面发挥了重大的作用 。 但是随着日光温室的发展 ，山东省温室建造形式多样 、不规范的问题突出 。 据调查 ，全省 17 地 市生产中日光温室的墙体高度 、厚度 、脊高 、跨度以及以成本为核心的建筑材料使用等方面存在许多差异 。2.1 墙 体厚度普遍增加 ，土地利用率低据调查全省生产型日光温室厚度在 1.2～6 m，特别 是近年来兴起的寿光下挖式日光温室 ， 由于采用了机械化挖土夯墙的建造工艺 ， 较人工夯土的干打垒墙体建造速度大大提高 ， 但由于受压墙机械作业宽度的限制 ，建造温室的墙体一般都很厚 ，基底厚度大都在 6～7 m，墙 顶厚度多在 2～3 m。 目 前下挖式日光温室在山东省日光温室中已经占到 50以 上 。 下挖式日光温室由于其特殊的建造工艺 ， 其土地利用率仅在 40左 右[5]。2.2 墙 体材料多样 ，标准化程度低绝大多数日光温室仍以土墙为主 ， 占 2/3 以 上 ，生产上出现的类型有土壤垒集结构 、 土壤反复压实结构 、夯土结构 、三层土压实结构 、土墙结构 、土坯结构 、机筑粘土墙结构 ，部分现代农业示范园采用砖结构 。 日光温室的建造从结构到材料都凭借工程人员的经验 ，标准化水平低 。2.3 结 构参数多样 ，棚内空间受限温室的长度基本都从原来的 50～60 m 增 大到了100 m 左 右 。跨度方面近年新建的温室也呈现了明显的增加趋势 ，净跨度普遍增加到了 10 ～12 m。 墙 跨比（墙高和跨度比值 ）在 0.29～0.6，跨 高比 （前跨和脊高比值 ）在 1.75～3.68。 为 增加日光温室前屋面强度 ，部分日光温室增加了多排立柱 ，造成棚内空间受限 ，不利于开展机械化作业 。3 山 东省日光温室的发展对策3.1 日 光温室的标准化 、模块化建造日光温室是我国北方地区反季节种植的重要农业设施 ，近年来获得了飞速的发展 。 北方地区的主流日光温室一般东西长 60～100 m， 跨 度一般在 8～11 m。温 室建造主要分干打垒土墙或砖墙 ， 骨架主要通过焊接安装 ，基础部分主要通过砖混加混凝土基础 。 目前温室建造存在的主要问题 一是温室骨架的主要构件没有标准化 ，各厂家各自为政 ，无法通用 ，拆掉的构件只能当废品处理 。 二是构件普遍采用焊接工艺 ，破坏镀锌层 ，严重缩短使用寿命 。 三是后墙及基础施工繁琐 ，严重污染破坏表土 ，温室拆迁时造成多次污染 。 四是施工周期过长 。 因此急需加快模块化 、装配式日光温室的推广 。 所谓模块化 、装配式日光温室是由混凝土砌块条形基础 ， 热镀锌钢 （下 转 8 页 ）5- -2016.10 专题论述要 求 ，禁用高毒高残留农药 。6.3 草 害防治采用人工除草的方法防除杂草 。参 考文献[1]张 璐 ，魏珉 ，杜秉海 ，等 .设施蔬菜连作土壤生物修复与改良研 究 [A]//中国园艺学会第七届 青年学术讨论会论文集 [C].2006.[2]刘 凤淮 ,文 廷刚 ,杜 小凤 ,等 .蔬菜连作障碍因子分析及其 防治措施 [J].江 西农业学报 ,2008（5）.[3]高 群 ,孟 宪志 ,于 洪飞 .连作障碍原因 分析及防治途径研究 [J].山 东农业科学 ,2006（3）60-63.[4]赵 秀芬 ,房 增国 ,韩 猛 .设施蔬菜连作障碍的原因剖析及对策研 究 [J].安 徽农学通报 ,2007（7）.[5]宛 汉斌 ,徐 冉 ,王 桂楼 .设 施蔬菜连作障碍综合防治技术 [J].现代 农业科技 ,2007（15）.[6]蒋 燕 ,康 业斌 .日光温室蔬菜连作障碍 及防治对策 [J].北 方园艺 ,2001（6）.[7]蔡 桂荣 ,孙 爱武 .设施蔬菜连作障碍的发生机制 及防治措施 [J].吉 林蔬菜 ,2007（3）.架 ，后 墙立柱 ，稻草泥砖及其附属设施设备构成 。 温室山墙 、后墙的基础采用预制混凝土块 ，采用锯齿咬合结构 ，将整个温室基础连接在一起 。 预制混凝土块预埋两个四螺丝预制件 ，方便与构件进行栓接 。 采用粘土及稻草混合均匀后预制泥草砖 ， 温室的后墙及东西山墙用泥草砖砌成 ，厚度不低于 160 cm，后 墙及山墙外侧加彩钢板保温 、防水 。 后墙立柱全部采用热镀锌矩形管 。 后坡及前屋面骨架采用镀锌钢管 ，与后墙立柱螺栓连接 。 后墙只起保温作用 ，不承重 。 采用此标准建立的日光温室具有不破坏原耕作土层 、建造速度快 、构件寿命长 、可循环利用等优点 ，是真正的节能 、环保日光温室 。3.2 积 极推广使用散射膜植物进行光合作用的叶片从上而下分层立体分布 ，顶层叶片接受的直射光比较多 ，光合效率高 ，中层及下层得到的散射光数量少 ，光合效率低 。 加拿大郝秀明博士研究 ，一般温室的散射光的比率为 30～40，使 用散光膜后可以将进入温室的直射光转变成散射光而透光率不变 ， 散射光的增加使温室内光照更加均匀 ，增加了作物中低部叶片的光合速率 ，作物增产 4～5。 散 射膜的推广应用颠覆传统的日光温室种植模式 ，由于日光温室内的光线为漫反射光 ，不仅增加了透光率 ， 还使作物受光均匀 ， 从而提高品质 。 作物的种植也可以做相应改变 ，极大的提高了日光温室的机械化水平 ，为日光温室的自动化 、智能化升级奠定了基础 。3.3 积 极推广轻简化农机装备在日光温室的应用据统计 ， 日光温室生产的人工成本占蔬菜栽培成本的 60以 上 ，人工成本超过物质成本 ，成为日光温室发展的瓶颈 ，不解决日光温室的机械化问题 ，日光温室的发展将不可持续 。 通过改变日光温室栽培模式 ，可以实现日光温室的机械化耕作 、起垄 、覆膜 、栽植 、中耕 、植保等大部分田间作业 ，大大降低劳动强度 ，提高生产效率 。3.4 利 用物联网技术对日光温室进行智能化升级 ，建造智能化日光温室农业物联网是物联网技术在农业生产 、经营 、管理和服务中的具体应用 ，是用各类感知设备 ，采集现代农业生产全过程中的信息 ，通过无线传感器网络 、移动通讯无线网和互联网传输 ， 将获得海量农业信息进行融合 、处理 ，最后通过智能化操作终端实现农业全产业链的过程监控 、科学决策和实时服务[6]。 大型 连栋温室基本都配备了依据作物生长需求及室内环境参数变化的通风 、 加温 、 灌溉等装备的调控系统 。 而我国的设施农业物联网技术目前仍停留在对环境参数的采集 、 检测的初级层面 ， 没有与环境调控 、作物栽培等相关设备进行联动 ，没有真正意义实现科学决策和智能控制 ， 物联网在日光温室的应用才刚刚起步 。 目前日光温室的卷帘系统 、通风降温系统 、水肥一体化系统 、物料运输系统已经具备了智能化升级的基础 ，下一步将开发基于移动终端的 APP，让 生产者在任何地点都可以实时监控到日光温室的参数 ， 并进行相应的操作 ， 可以极大的减少劳动强度 ，提高劳动效率 。参 考文献[1]何 启伟 .山东省蔬菜产业现状 、存在问题与建议 [J].山 东蔬菜 ，2013（2）2-3.[2]何 启伟 ,陈 运起 ,焦 自高 ，等 .山东新型日光 温室蔬菜系统技术研究 [J].山 东农业科学 ，2000（5）4-6.[3]高 中强 .山东省设施蔬菜发展现状 、问题及对策建议 [J].中 国果菜 ，2010,2（2）12-14.[4]魏 晓明 ,周 长吉 ,曹 楠 ,等 .中国日光温室结构及性能的演变 [J].江 苏农业学报 ，2012,28（4）855-860.[5]兰 孝帮 .半地下式土墙日光温室的发展现状 、存 在问题与对策探讨 [J].农 业科技通讯 ，2013（2）123-124.[6]余 欣荣 .关于发展农业物联网的几点 认识 [J].中 国科学院院刊 ，2013（6）679-685.（上 接 5 页 ）8- -/p