姜黛珠 研究员 宁夏农业技术推广总站
2009-12-15
设施农业的概念：在人工控制下的农业生产活动叫设施农业。它是世界农业发展的方向。
原因：提高单产，改善品质。
设施栽培的特点：在保护设施的条件下从事不时栽培，不受或少受外界自然环境的影响。它要求从业人员既掌握作物的生育特性，还要了解环境条件的 特点，使二者互相适应，自如生产。
日光温室设计原理与建造：
采光设计
保温设计
材料选用
建造施工
辅助设备
一、采光设计
日光温室生产是在一年之中日照时间最短、日照强度最弱的季节里进行的。搞好日光温室的采光设计，最大限度地把太阳辐射引进温室里来，这是保证日光温室蔬菜栽培取得成功，并获得高产和高效益的关键。
一、太阳辐射的性质
太阳辐射波可分为紫外线、可见光和红外线。
对于日光温室和栽培作物来说，不同波长的光具有不同的作用。波长较长的红外线主要转化为热能，是温室的热量来源。波长较短的紫外线对形态建成有较好的作用，可以抑制植株徒长，还有杀灭和抑制病原菌的作用。
二、不同纬度地区太阳出没时间
日光温室主要在10月至翌年6月的九个月内进行生产，关键是11月至翌年3月五个月的光照和温度条件必须满足喜温蔬菜生长发育的需要。从节气来看，由霜降开始，经过立冬、小雪、大雪、冬至、小寒、大寒、立春、雨水、惊蛰到春分等十个节气。其中春分每天日照时数达到12小时，其余时间都少于12小时。
北方地区在秋分以后到春分以前，日落时间逐渐提早，日出时间逐渐延迟，越是寒冷季节日照时间越短，这对日光温室蔬菜生产是不利的。所以进行日光温室采光设计时，应尽可能争取多透入室内太阳光。
银川各个节气太阳出落时间
霜降
立冬
小雪
出
落
出
落
出
落
时分
时分
时分
时分
时分
时分
7 08
18 10
7 32
17 46
7 42
17 39
大雪
冬至
小寒
出
落
出
落
出
落
时分
时分
时分
时分
时分
时分
8 02
17 34
8 09
17 37
8 12
17 54
大寒
立春
雨水
出
落
出
落
出
寒
时分
时分
时分
时分
时分
时分
8 09
18 04
8 00
18 18
7 40
18 38
惊蛰
春分
出
落
出
落
时分
时分
时分
时分
7 13
18 58
6 59
19 06
三、提高透光率的措施
(一)确定最佳方位角
日光温室在冬、春、秋三季进行反季节蔬菜生产，以冬季生产为关键时期。冬季太阳高度角低，日出在东南，日落在西南，为了争取太阳辐射多透入室内，建造温室应采取东西延长，前屋面朝南。
(二)采光屋面角的确定
太阳光照射到温室前屋面的薄膜表面，一部分被反射掉，一部分被薄膜和其表面附着的灰尘吸收，剩余的才透射到室内。太阳光与日光温室前屋面所构成的入射角，是由太阳高度角和采光屋面角决定的。银川北纬38°25′的太阳高度角(H。)的计算：
H 。=900-38°25′+(-23°30′)＝28°05′
合理屋面角=900-H 。 - 38°25′=90°-28°05′-38°25′=25°30′
薄膜在某一时间对光线的吸收率是一定的。光线透过率的大小主要决定于反射率。反射率的大小与光线的入射角有关，入射角越小，透过率越大；入射角越大，反射率也越大，透过率就越小。但是透过率与入射角的关系不是直线关系，入射角在0～40度之间，透过率降低范围不超过5%；入射角在40～60度之间，随着入射角的加大，透过率显著降低
从光线的反射率来考虑，在入射角不大于40度时，透过率的降低幅度不大，但是这种条件下只是正午很短时间投射角达到50度，午前和午后绝大部分时间，太阳对温室采光面的投射角均小于50度，达不到合理采光状态，也就不能更多地获取太阳辐射能。
张真和提出合理采光时段理论，即要求中午前后4小时内(一般为10～14时)太阳对温室前屋面的投射角都能大于或等于50度。这样在进行日光温室采光设计时，应在以冬至日正午入射角40度为参数设计的合理屋面角基础上，在北纬32至43度之间，增加9.1～9.28度。这可作为第二代节能日光温室设计时参考。
冬春日照百分率高的地区，如东北、西北和华北北部地区，不一定必须达到合理时段屋面角，在合理屋面角的基础上，增加5～7度即可提高温光性能。
半拱式日光温室，前屋面由若干个切角组成，按1米1个切角，则前底角(前底角屋面与地面夹角)50～60度，1米处35～40度；2米处25～30度，3米处20～25度，4米以后15～20度，上部15度左右。
(三)温室前屋面的形状与采光
温室前屋面的形状基本分为半拱式和一斜一立式两种类型。 半拱形的前屋面透光率高，一斜一立式的前屋面透光率虽然不及半拱式，但直射光透过率较高，光照的分布也相对的比较均匀。
(四)骨架材料与采光
竹木骨架的日光温室，由于骨架材料的强度较低，材料的截面积往往较大，造成较多的遮光，特别是支柱和横梁等更加大了遮光面积，影响光照的合理分布。有条件最好用钢管或钢筋为材料，建造无柱温室，虽然一次性投资较大，但是按使用年限折旧计算，并不比竹木结构温室造价高，还可以节省很多人工，其温光性能远远超过竹木结构日光温室，是发展方向。
二、保温设计
日光温室在冬季早春能生产喜温蔬菜和水果，关键是通过科学的采光设计，最大限度地获取太阳辐射能，满足作物光合作用和正常生育所需要的温度，所以保温措施极为重要。
一、日光温室的热量平衡
日光温室的热量来自太阳辐射，白天太阳光能辐射透入日光温室，被地面、墙体、温室的构件、作物以及空气吸收，以“热”的形式进行传递、交换。
二、降低放热速度的途径
日光温室白天揭开草苫后，太阳辐射透入室内，室温逐渐升高，中午温度最高，午后逐渐下降。到了夜间(或盖上草苫后)，太阳辐射变为零，全靠白天贮存的热量，因此，尽可能减缓放热速度是保温设计原则。
(一)采用异质复合结构
(二)前屋面覆盖保温
(三)减少地中横向传导散热
(四)减少缝隙放热
三、材料选用
材料选用的原则：
建造日光温室选用材料，以材质强度高，断面小，坚固持久的钢骨架、砖石墙、水泥预制板为好，但是造价高。目前日光温室主要在农村发展，一次性投资太大，农民经济力量有限，很难实现。应因陋就简，就地取材，采用土筑墙，后屋面用高粱秸或玉米秸箔抹草泥，竹木骨架或钢架结构为宜，尽量降低造价，提高投入产出比，获得高效益。
我区目前推广的第二代节能日光温室是在第一代节能日光温室发展的基础上，充分利用宁夏丰富的光能资源和物质资源，提出了更完善的设计参数，通过调整合理的采光角度和优化保温。
蓄热结构：
即从合理时段采光理论出发，调整高跨比在2.1-2 之间，从异质复合载热墙体结构理论出发，在墙体结构及材料选择上，注重提高保温蓄热能力，结构设计更加科学合理，采光、保温性能明显优于一代温室。
根据以上对温室设计原理的阐述，结合宁夏实际情况，提出宁夏二代温室“五度三材”的设计及选择
“五度”的设计 ：高度、角度、跨度、厚度、长度
1、角度 方位角的大小决定温室的走向，一般为正南偏西5-7º；合理的采光屋面角 25°30′，仰角即温室后屋面与水平面的夹角，其大小直接影响温室后墙的聚光面积和采光时间，关系到温室夜温的高低，为40-45º。
2、温室尺寸 跨度是以后墙内侧基部到前底角的水平距离，7-8米左右为宜；脊高即温室的最高点，3.8-4.0米，后墙高2.6-3.2米；后墙及山墙的厚度应超过当地冬天最大冻土层厚度，在我区建造中一般墙体厚度1.5米以上，长度60－80米为宜。
“三材”的选择：
1、骨架材料 前屋面可选用钢竹结构，竹木结构或全钢结构；后屋面可选用木料、麦草、秸杆及草混建筑而成，也可用水泥板、竹板、炉渣、珍珠岩及水泥。
2、覆盖材料 前屋面的透明覆盖材料为塑料膜，选择聚氯乙烯无滴膜，EAV高保温无滴膜或聚乙烯无滴膜。
3、保温材料 以蒲苫或稻草苫为主，草苫厚5厘米以上，宽2-2.2米，长9－10米左右。
四、建造施工
一、场地选择与规划
日光温室蔬菜生产投资较大，且已进入集中连片大发展阶段，建造日光温室，必须进行土地调整和合理规划。广大农村以家庭为生产单位，种植大田多为南北延长的条状，而日光温室需要座北朝南，东西延长，因此，在建造日光温室时必须按照日光温室群的要求，把土地进行调整。南北宽度按温室要求确定。
(一)建造日光温室场地应具备的条件
1．阳光充足在日光温室南侧
2．土壤肥沃，地下水位低
3．避开山口地带和风道
4．避开尘土污染严重地带
5．靠近交通要道和村庄
6．充分利用已有的水源和电源
7．利用有利地形
(二)日光温室群的合理规划
日光温室蔬菜生产是商品生产，其效益建立在批量生产上，小面积零星栽培，不但销售价格较低，甚至销售比较困难。日光温室蔬菜反季节栽培属于外向型生产，必须具有较大规模的生产，发挥批量商品的竞争优势，才能吸引外地客商，开辟外地市场，才会获得较好的效益。
1．温室方位角的确定
2.确定温室前后排的间距
S=h/tgh0 * L1+L2+k
式中S——前后两排温室间的距离；
h—温室最高透光点(含卷起草苫r=0.5米)；
tgHo——当地冬至日正午太阳高度角的正切值；
L1——温室最高透光点到后墙内侧的水平距离(即后屋面水平投影)；
L2——后墙底宽；
k——为提早使太阳光照射到后栋温室，一般取1米，也可以取1.3米。
依公式计算，银川地区纬度38°25′，温室脊高（含草苫卷）3.8+0.5＝4.2，冬至日时正午太阳高度角为28°05 ′，正切值为0.5504，温室最高点与后墙内侧水平距离为1.2米，后墙底宽为1.5米，则后栋温室前底脚至前栋温室后墙根的距离为：
S=4.2/0.5504*1.2+1.5+1=11.65
3．绘制
田间规划
平面图
二、施工方法步骤
(一)筑墙
(二)立后屋面骨架
(三)安装前屋面骨架
(四)盖后屋面
（五）覆盖薄膜
前屋面的薄膜要在霜冻出现以前覆盖，尤其是日照百分率低的地区，更应提早覆盖，以利冬前蓄热，安全越冬生产。
三、建造施工中注意的问题
1、建造要严格按照设计标准施工，严把质量关，墙体厚度、后屋面仰角、水泥柱的质量、钢架的选材、建造、制作要合乎要求，确保温室的结构合理，温光性能优良。
2、建造温室应做好科学的规划，因地制宜，不可搞一刀切，要根据一县一乡的具体情况来考虑，如：地理位置、原来温室生产的基础、农民的技术状况、农民现有增加收入的方式、当地的的特色产业、劳动力的情况以及政府自身的财力状况等等。
3、政府要加强服务职能，在统一规划温室的基础上，要考虑全面，统筹发展，既要努力开拓产品销售市场，还要在提高温室的效益上下工夫。切忌只管建设，不管生产，造成资源的浪费，挫伤农民种植蔬菜的积极性。
4、温室建造要早做计划，安排好建造进度，尽量少拆青苗，不误农时。
总结
v 第二代日光温室性能特点
v 节能日光温室应在什么时间开始建设？
v 新建的节能日光温室怎样尽早发挥效益？
五、辅助设备