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设施农业生产系统的研究

温祥珍  
【摘要】: 本文就设施农业生态系统—温室的四个方面(结构、性能、生产及生产方式)开展了研究工作,在对设施产业考察分析的基础上,讨论了设施生产在未来社会发展中的地位和作用,及其在我国农业发展中的特殊战略地位,针对目前温室生产中存在的问题,提出今后一段时间内发展“适度规模”的温室设施具有实际意义。根据内陆气候特点设计出一种适合北方地区发展的温室结构类型——非对称连跨式节能温室,并对其性能及相关技术进行了研究。研究证实连跨式温室通过结构设计能够有效地改善其温、光性能,温室结构与性能是一个统一体,周密的设计能够有效地降低温室建设成本和生产成本,同时对其利用方式进行了探讨,指出无土栽培是今后设施生产的重要方式,果菜、叶菜、菌菜或芽菜、花卉四位一体栽培模式可大幅度提高设施生产效率。基本结果如下: 1.非对称连跨式节能温室的结构体系是:温室坐北面南、东西延长,3—5连跨,单栋跨度6—8米,总跨度在38米以内;屋面呈偏拱形非对称抛面,具有大的见光面积和与所在地纬度相适宜的投射光角度[a=23.5+(当地纬度-40)*0.5±1],但屋面角度一般不低于20°;前后排柱高水平不等,具体因地势、结构而异,最低柱高不低于2.5米;北侧为保温墙体,四周具保温结构,透明屋面改外保温为内保温结构;每座温室规模在1600-3500m~2,称之为适度规模温室,适合北方地区核心家庭(1.5个劳动力)经营,实施专业化生产,可在坡地、梯田、农田及废弃地上实施。对其性能测定结果表明: 1.1光能利用率高:在主要生产季节(光照10小时以上的3月份)测定,非对称连跨式节能温室(1号温室)与日光节能温室(3号温室)的光照变化和强度是相接近的,比对称连跨式温室(2号温室)室内光照强度平均提高25.1%,并且在一日内不同时刻提高的幅度是不同的,1号温室上午进光显著多,照度达35000—41000LUX,与2号温室相比,日内光强差异大时,可提高1.7倍以上,高峰期出现12点左右,与辐射日变化同步;2号温室下午14点左右出现光照高峰,与此时1号温室的光照强度接近或略高。光强与辐射强度是密切相关的(R~2=0.9275),这些结果表明:1号温室能够达到日光节能温的光能利用效果和现代化温室规模生产的特征。 1号和2号温室室内光照水平分布和垂直差异均较小,在距地面1 50cm高度 (作物生长层)光照差异很小,这与大型温室后墙减少,温室空间加大有关。日 光节能温室(3号温室)透明覆盖材料距地面较近,并且受后屋面、后墙的影响 大,南北光照差异较大。 1 .2温室温度的变化与光照情况基本相同,反映出温室对太阳光能的依赖性和结 构设计的重要性.1号温室夜间温度较2号温室提高4一6℃(3月份),在上午 11点以前和下午 18点以后,2号温室与1号温室在相同部位温度的比值多低于 1(凌晨时不到0.5),而中午该比值大于1,甚至达到1.4。反映出1号温室具 有较高的环境稳定性,2号温室温度的易变性及控制环境的高耗能特点。 3号温室与1号温室相比,温度变幅大,晴天上午的升温幅度和下午的降温 幅度显著高。但夜间降温幅度,l号温室明显较大,表明夜间保温性有待提高。 1.3采用国产材料和设备完全能够生产现代化温室,骨架结构用材在8一10kg/m,, 采用析架结构,完全可以达到1 2 okg/m,的结构强度,配套成本价在1 50一160元 /m,,低于国内外现有同类温室成本的1一3倍。 2.针对大型温室夜间保温困难的实际,文中提出内保温的概念,研究了内保 温材料及其运动系统,证实采用双层“的确凉”,比国际流行的铝箔遮阳保温幕 提高温度3一5℃,同时可以调节温室湿度;采用“的确凉”喷银粉后作内保温 材料,具有反辐射效应和“屏蔽”效应(惯流散热少),保温效果更加突出,并 且遮光率高(透光率仅2 .6%),夏季降温效果显著,较对照降低气温8 .8℃。新 研制的内保温材料会加大托幕系统的负担和温室结构负荷,配套研制的齿链式运 动系统,能够保证内保温措施的实施,同时大大节约了劳动时间和降低了劳动强 皮,劳动效率提高40一100倍,增加见光时间1一2,卜时/天,有利于提高光合生 产效率。 3.在设施利用方面,研究认为四位一体高架床无土栽培模式,有千余种组合, 温室利用率达130%,单位面积产童可高达57一61kg/m,,产值可达600一800元 /m,。达到或超过园艺发达国家荷兰的生产水平.无土栽培作为设施生产的重要 手段应因地制宜,煤歼石、炉灰渣作为无土栽培玉质,在山西具有实施价值。 4.局限性:文中设计推出的“非对称连跨式节能温室”,前提是在土地承包 责任制30年不变的前提下,北方地区以家庭经营为主,发展设施农业的一种温 室结构、规模设计。随着社会发展,投资结构改变(如商业、企业、集团公司、 连锁经营),可能会有更大更快的变化,本研究还将继续。


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