陕北地区温室蔬菜栽培技术研究

吴加波，张 翔，黄天平，田 岩

（1.陕西省现代农业科学研究院，西安 710068；2.榆林市农业科学研究院，陕西 榆林 719000；3.榆林市蔬菜产业发展中心，陕西 榆林 719000）

“三农”问题一直是中国社会各界重点关注的问题，农业的高效稳定发展直接关系着社会的进步与发展［1］。蔬菜种植在农业发展中占据着十分重要的地位［2］。而设施生产的蔬菜效益尤为显著，具有高投入、高产出、高收益等特点。设施农业蔬菜的产量及产值均明显高于露天生产的蔬菜，具有显著的经济效益［3］。设施蔬菜产业的发展有利于缓解日益紧张的郊区农业用地问题。研究表明，设施蔬菜产业的发展需要联系地区实际，合理规范地发展，设施蔬菜产业的有序发展也有利于推动农业生产由传统农业向现代化农业转变，促进农村产业调整、提高农民收入［4］。

简易设施、拱棚、塑料大棚、日光温室等是中国设施蔬菜生产中最常见的类型［5］。其中，日光温室具有使用寿命较长、造价低、机械操作性强、使用范围广等优点，在中国北方地区设施蔬菜种植中被广泛推广，日光温室种植面积逐渐增大，受到了重点关注［6］。针对日光温室的研究主要集中在温室结构、保温能力、通风能力、种植蔬菜类型、地区气候等方面［7］。在日光温室后续研究及发展中，基于现代化农业的日光温室设备优化仍然是研究重点。重点关注使用科学的技术手段以及现代化的新型材料对日光温室进行性能优化，进一步提高日光温室通风以及蓄热性能，提高农作物的产量［8］。

本研究重点关注了温室性能改造，分析了杨凌农业示范区温室种植蔬菜的基本情况，旨在借鉴杨凌蔬菜种植的经验，将其应用于陕北地区蔬菜种植实践中。同时，研究还针对现有温室应用中存在诸多问题进行分析，提出了日光温室改进方案以及南向单坡连体温室改进方案2 种温室改进方案，旨在进一步提高陕北温室蔬菜生产水平，提高陕北地区蔬菜产量，促进农民增产增收。

1 方法

1.1 温室种植蔬菜的发展与应用

温室种植于20 世纪60 年代在中国逐步推广，并且得到了快速的发展。目前，温室种植逐渐步入规模化、产业化发展阶段，区域特色越加突显，对中国设施农业的快速发展起到了十分重要的作用［9］。在温室蔬菜种植中，日光温室蔬菜种植发展迅速，已经成为中国大部分地区温室种植的主要类型，同时，日光温室也是中国具有完全知识产权的温室设置，在作物安全越冬生产中发挥着重要的作用［10］。日光温室主要由透光前坡、后坡、后墙、山墙、保温帘以及操作间等组成［11］。日光温室为玻璃材质，玻璃性日光温室透光性较好、结构稳固，但其造价成本过高，难于规模化推广和普及。随着塑料工业的快速发展，日光温室也逐渐变为了塑料薄膜的形式，但塑料薄膜在冬季时应用效果较差，因此部分研究者也开始了日光温室的改进研究［12］。随着技术的进步与发展，日光温室的建造技术也越来越先进，更加符合实际应用，已经出现了许多创新型的日光温室类型［13，14］。

1.2 陕北蔬菜种植现状

陕西省南北地理环境差异较大，日照由北向南逐步递减，因此，在陕西省内关中地区以及陕北地区是较为开展日光温室种植的区域［15］。陕北地区光热资源丰富，昼夜温差较大，冬季日照时间长，因此，陕北地区是陕西省最适宜开展日光温室蔬菜种植的区域，也是温室蔬菜的生长优势区［16］。随着陕西省“百万亩设施蔬菜工程”“现代设施农业工程”“千亿级设施农业产业培育工程”等一系列大型工程的开展，陕北地区温室蔬菜种植水平得到进一步的提高［17］。日光温室蔬菜种植成为了陕北冬季蔬菜的主要设计栽培方式，如标准蔬菜园。专业化蔬菜育苗点、蔬菜育苗示范基地等逐渐增多，蔬菜种植逐渐趋于标准化以及规模化发展。在陕北地区普遍应用的是大跨度、厚墙体、半地下式的寿光5 带日光温室，其具有空间较大、升温性好、坚固耐用等优点［18］。在发展过程中，通过开展试验示范、总结生产实践经验、寻求适合该地区实际情况的日光温室结构。

1.3 日光温室结构改进方案

陕北地区的温室大棚仍然采用顶部后背开窗通风的模式，该模式通风量小，设施操作不便，实际使用时存在诸多问题［19］。部分区域采用的是顶部卷膜通风方式，该方式虽然提高了通风效果，但是会产生吊包问题，在实际应用时仍然存在着一定的局限性［20］。本研究对顶部通风问题以及结构问题进行了改进。日光温室结构改进方案的主要思路是在高于温室棚面上约60 cm 处加做外层侧卷型单棚，使保温被在无雪雨的状态下工作，改善保温被的工作环境以及增温效果。外层侧卷型单棚主要分为上、下两部分，上层为局部混凝土基础，下层为钢钎基础。除此，还有棚架、膜覆盖以及上下部通风系统组成。棚架多为0.5 英寸或1.0 英寸的管材，上部通风系统设置钢防吊包网，下部系统将加大宽度使用。

1.4 南向单坡连体温室改进方案

温室蔬菜种植时一般为日光温室以及拱棚内种植模式，以便于形成不同茬口的供应。但这两种种植方式存在土地利用率低、机械操作性能差等特点，针对两个问题进行了改进分析，设计了南向单坡连体温室的改进方案。南向单坡连体温室改进方案的主要改进思路是将日光温室吸收光能强的特点与连体温室土地利用高可机械作业的特点有效组合，再根据各地不同的气候条件，在保证安全的条件下尽量降低成本，推出高效、实用、低成本的多用途温室。改进的南向单坡连体温室如图1 所示。

图1 改进的南向单坡连体温室

南向单坡连体温室主要分为有内保温以及无内保温两种类型，图2a 为有保温结构，图2b 为无保温结构。

图2 南向单坡连体温室分类

2 结果与分析

2.1 杨凌区温室种植情况分析

对陕西省杨凌农业高新技术产业示范区果蔬种植面积情况进行分析。2020 年杨凌区不同类型的温室种植情况如图3 所示。由图3 可知，截至2020年，杨凌区果蔬种植面积为1 422 hm2，主要有3 种温室类型，主要包括日光温室、拱棚及双拱双模类型。其中，日光温室及拱棚是杨凌区使用较为广泛的温室类型。

图3 杨凌区不同类型温室种植情况

杨凌区日光温室累积自然棚数为2 163 座，累积占地面积为633 hm2；拱棚累积自然棚数为5 112 座，累积占地面积为607 hm2；双拱双膜累积自然棚数为329 座，累积占地面积为182 hm2。

同时，对2020 年早春茬定植自然棚的种植棚数以及种植类型进行了分析，结果如图4 所示。由图4可知，2020 年，杨凌区日光温室自然棚数量最多，为1 299 座。其中，西瓜日光温室为160 座，蔬菜818座，其他水果321 座，蔬菜种植仍是日光温室种植的主要类型。拱棚为654 座，主要种植类型为西瓜甜瓜、蔬菜、其他水果、苗木以及中药材，其中西瓜甜瓜种植数量最多，为298 座，中药材种植数量最少，仅为7 座。双拱双膜型大棚数量最少，仅为48 座，其中西瓜甜瓜 9 座，蔬菜 7 座，其他水果 32 座。

图4 2020 年早春茬定植自然棚种植情况

日光温室大棚面积在杨凌区种植面积所占比例最多，同时在2020 年早春茬定植自然棚总建造自然棚数最多，日光温室型大棚在杨凌区取得了较好的推广效果。同时，对杨凌区日光温室种植情况进行分析，结果如图5 所示。由图5 可知，杨凌区日光温室的主要种植类型包括草莓、番茄、辣椒、黄瓜、叶菜、经济林果、绿化苗木以及食用菌，其中番茄种植面积最多，累积自然棚数为942 座，累积种植面积为240 hm2。蔬菜种植仍是日光温室总体种植的主要部分。

图5 杨凌区日光温室主要种植类型情况

2.2 日光温室改进效果分析

针对日光温室大棚的通风问题及结构问题，对陕北某温室大棚顶部进行了通风系统改进以及结构改进，改进后的实物如图6 所示。

图6 改进后温室大棚顶部通风系统

改造后的大棚长50 m、宽8 m，改造费用约为65～70 元/m2，改造共计花费了 28 000 元。改造后，温室的保温被不易受到雨雪淋湿，增加了雨雪天的保温性能。同时，保温被因不受雨雪浸淋而对温室棚架的压力也显著减小，保温被寿命增长，降低了温室棚架承压要求。改进后的温室寿命周期维护费用明显降低，增强了温室的保温性能，提高了温室的产能。

2.3 南向单坡连体温室改进效果对比

南向单坡连体温室南坡面比例大，吸热能力强，适用范围广。与传统的拱棚以及原拱顶连体温室相比，南向单坡连体温室内的温度明显较高。同时，南向单坡连体温室可以依据实际地形设计棚的改造，大幅提高了拱棚以及日光温室的土地利用率。此外，南向单坡连体温室可实现大规模的机械作业，从而降低劳动强度，减少温室作物的劳动力成本。

南向单坡连体温室主要针对日光温室种植以及拱棚种植时土地利用率低、机械操作困难等问题进行改进。南向单坡连体温室功能完备，推广效果较好，在各个地区均已长期运行使用，取得了较好的应用效果。

3 结论

本研究首先对杨凌试验区的温室蔬菜种植情况进行了分析，设计了日光温室改进方案以及南向单坡连体温室改进方案，调查了2 种改进方案的实际应用效果。日光温室以及拱棚是杨凌区设施农业生产中常用的温室类型，主要以蔬菜种植为主。日光温室主要从通风系统以及温室结构两方面进行改造，改进后的温室使用寿命增长，保温性能提高。同时，改进后的南向单坡连体温室南坡面比例大，吸热能力提高，提高了土地利用率以及机械作业能力，已经实现了长期稳定运行，应用效果良好。