新疆非耕地日光温室标准化设计探讨

张彩虹+姜鲁艳+邹平+吐尔逊娜依+马彩雯

【摘要】為了提高新疆非耕地日光温室的综合性能，根据新疆自然气候条件，对戈壁地、盐碱地日光温室建造参数进行标准化设计，通过对两种非耕地日光温室性能的测试分析，结果表明：标准化设计的非耕地日光温室在喀什、克州两地冬至日时温室内的平均温度可达到18.9、20.6℃，最低气温10.6、14.3℃，最高气温达32.2、35.6℃。标准化设计建造的非耕地日光温室保温性能好，在新疆喀什、克州地区冬季不加温条件下可实现越冬生产。

新疆处于中国西北地区，北纬32°22′～

49°33′，东经73°21′～96°21′，面积166万hm2，约占全国总面积的1/6，属于干旱区，降雨少，昼夜温差大，光热资源丰富，全年日照时间在2550～3500 h，非常利于农作物的生长和有机质积累。在这样优厚的条件下，作物果实籽粒饱满、含糖量高、品质优良，是发展园艺和设施种植的适宜区域。

截止2013年底，新疆设施农业总面积达到91.4万亩（约6.09万hm2，数据源自新疆维吾尔自治区农业厅），而设施农业发展用地主要集中在农区土壤肥沃的老农田和熟地，与大农业争地矛盾日益突出。如何开发和利用广袤的戈壁地、荒漠地是破解新疆地区耕地资源不足、产业整体效益不高的重要措施。据统计，新疆戈壁、盐碱、荒漠地等和短期内难以开发利用的土地13.7亿亩（约0.91亿hm2），占全疆土地面积的54.91%；农林牧用地合计10.51亿亩（约0.70亿hm2），占全疆土地面积的42.13%，是全国土地利用率最低的省区。

为适应现代设施农业的发展需求，依托“十二五”设施农业技术成果和前期工作基础，开展戈壁地、荒漠地日光温室结构、材料及建造技术的温室研究，开展戈壁地、荒漠地就地取材墙体结构及建造技术研究日光温室合理采光区域配置、日光温室标准化结构参数的设计以及灾害应急加固技术的研究；形成环境调控与建造材料、经济性能等方面的最佳模式；建立适合新疆戈壁地日光温室设计及建造标准，推进新疆非耕地设施园艺产业的可持续发展，对确保农民增收、提高设施经济效益、增强设施农业可持续发展能力具有重要意义。

非耕地日光温室标准化设计

新疆喀什、克州地理气候信息

新疆南北跨越15个纬度，南北东疆气候特点、地理、光热条件均有着极大的差异，本文采集南疆克州、北疆塔城两地区的地理纬度、日照时数、极端最低气温、冬至日太阳高度角等气象数据（表1）。

非耕地日光温室设计

非耕地日光温室结构参数设计

日光温室的结构参数设计主要包括温室方位角、室外设计温度、温室面积（A）、温室跨度（B）、温室长度（L）、温室间距（D）、温室脊高（H）、墙体厚度、后墙高度（h）、后屋面水平投影（b）、前屋面角（α）、后屋面角（β）等，可根据本地区地理纬度选择合适的温室结构参数。非耕地温室标准化设计考虑到新疆北疆地区光照资源丰富，日照时间较长，跨度选择在7 m，南疆地区北纬35?～40?，标准化设计从经济角度考虑，适当增加其跨度，从而扩大栽培面积，因此跨度选择8 m较为适宜。

非耕地日光温室前屋面角的大小直接影响到温室的采光性能，是非耕地日光温室结构设计的关键，根据不同区域地理纬度不同，日光温室标准化设计的前屋面角南疆地区为31?，北疆地区为32?～33.5?。对于新疆非耕地日光温室来讲，根据南北疆地理气候特点，标准化设计的后屋面角分别为南疆40?、北疆45?，一方面降低后墙高度，减少建设成本；另一方面增加后屋面蓄热面积，提高整个温室蓄热能力。但是后屋面投影长度不能过长，否则会使栽培区形成遮光区。根据国家标准《日光温室和塑料大棚结构与性能要求》（GB/T 19165-2003）及地方标准《北疆地区干打垒墙体春提早、秋延晚蔬菜生产型日光温室设计与建造规程》（DB65/T 3377-2012）中的规定，后屋面投影与跨度之比在0.17～0.25，同时依照两地区气候条件，标准化设计的非耕地日光温室后屋面投影长度南北疆均可为1.6 m。

非耕地日光温室跨度、前屋面角及后屋面投影确定后，可计算出脊高，合理的脊高取值应达到光照条件和保温效果相互协调的目的。南疆地区非耕地日光温室标准化设计的脊高为3.9 m，北疆地区为3.6～4.0 m。两地温室结构参数（表2）。

非耕地日光温室墙体设计

新疆非耕地日光温室墙体结构所选用的材料，既要符合就地取材，如戈壁料、砂石土等非耕地材料，降低建设成本，又要有保温蓄热性能。按照材料的热阻及新疆南北疆日光温室墙体结构的低限热阻计算出墙体厚度（表3）。

戈壁地日光温室以就地取材的戈壁土为主要材料，当室外设计温度为-21℃，标准化设计3种类型的墙体，第1种采用戈壁土1.68 m，第2种采用外层戈壁土1.3 m、里层砌体护坡0.37 m，第3种采用里层砖砌体0.24 m、第2层戈壁土0.5 m、第3层砖砌体0.24 m、第4层聚苯乙烯板（戈壁土添加固化剂）0.03 m；盐碱地日光温室标准化设计采用里层聚苯乙烯板0.1 m、外层砖砌体0.3 m。

新疆非耕地日光温室标准化设计

性能测试

对标准化设计的非耕地日光温室的气温、地温、湿度、光照等性能参数进行监测和室内外对照。通过设施环境因子的统计和分析来验证标准化设计的温室性能。测试时间为2016年12月31日～2017年2月24日，采用杭州路格科技有限公司L99系列智能温湿度光照记录仪。温室内测点选择温室中心，高度1.5 m。室外设1个温湿度测点，布置在高度1.5 m，周围无遮挡物的空地。测试结果如下：

室内外最值与平均值

通过表4可以看出，温室日气温最低温度为9.78℃，与室外最低温-15.3℃相比，温差达到25.08℃，而室内最高温30.82℃同室外最高温23℃相比，温差达到7.82℃。确保了温室作物在一个相对均衡的环境中生长，不会出现大幅的气温变动。endprint

室內外湿度变化

随机抽取一个晴天，对比室内外湿度变化情况发现室内外湿度变化规律基本一致（图1），随着白天掀开棉被，温室内的湿度逐渐下降，室内最低湿度在14：00左右持续至17：00左右，随着棉被盖上，室内湿度逐渐升高，直至饱和。

室内外月温度变化

该非耕地日光温室采取冬季不加温生产，故温室内气温完全受温室的保温性能所决定。由图2、图3可知温室内外最大值温差在5℃左右，最小值温差在15℃左右，室外1个月内最高温度上升4.2℃左右，室内上升5.1℃；而1个月内室外最低温提高11.5℃，室内上升5.1℃；室内始终保持一种稳定的环境。

室内外温度的日变化

随机抽取一天，对比室内外温度的变化规律，由图4可以看出温室内随着外界气候变化明显，每天有一个最高值和一个最低值，室内最低温10.7℃出现在6：00～7：00，此时也出现了室外最低温为-9.4℃，温差20.1℃；室内最高温出现在17：00左右为32.5℃，同时出现的室外最高温为9℃，相比温差为23.5℃。约在12：00左右温室通风，气温出现小变化。温室内的最低气温为10.7℃，高于茄果类作物越冬生产温室10℃，可以满足作物生长需求。

温室内气温从17：00～24：00，下降缓慢，最大温差仅为3.01℃，平均每小时下降0.38℃，说明温室的保温性能良好。

讨论

在进行非耕地日光温室标准化设计时应考虑温室跨度、长度、前屋面角、后屋面角、后屋面水平投影、脊高、就地取材的墙体等温室参数之间的相互影响、相互制约，应寻找温室各项参数之间的最佳平衡点进行标准化设计，以便达到新疆非耕地日光温室高效、节能、低成本生产的最终目标。新疆非耕地地理环境复杂，气候条件特殊，南北东疆不同区域差异很大。因此，要针对不同区域进行设计，不能照搬国内其他省份或某个地区非耕地日光温室设计建造的模式。

通过性能测试实验，南疆地区戈壁地和盐碱地日光温室标准化设计参数分别为温室方位角正南偏西7°～9°，温室室内面积400～640 m2，温室跨度8 m，温室长度50～80 m，温室脊高3.9 m，后屋面水平投影1.6 m，前屋面角31°，后屋面角40°；北疆地区戈壁地和盐碱地日光温室标准化设计参数分别为温室方位角正南偏西7°～10°，温室室内面积400～640 m2，温室跨度7 m，温室长度50～80 m，温室脊高3.6、4.0 m，后屋面水平投影1.6 m，前屋面角33.5°、32°，后屋面角45°。

经过标准化设计建造的非耕地日光温室，结构优异、采光保温效果良好，土地利用率高。截止到2016年12月，新疆南北疆采用经过标准化设计建造的非耕地日光温室分别达到3.2万亩（约0.21万hm2，数据源自新疆维吾尔自治区农业厅）、1.6万亩（约0.1万hm2，数据源自新疆维吾尔自治区农业厅）。

参考文献

[1]张京开，王晶，谢杰，等.GB/T19165-2003日光温室和塑料大棚结构与性能要求[S].北京市产品质量技术监督局，2003.

[2]程勤阳.温室结构设计的基本方法（一）—温室结构设计基本要求及构件计算[J].农业工程技术（温室园艺），2006，26（9）：11-12.

[3]马彩雯，王晓冬，邹平，等.新疆新型高效节能日光温室标准化设计探讨[J].中国农机化，2010（2）：47-51.

[4]邹志荣，杨振超.我国设施农业发展与农业标准化机遇·挑战·创新—2002农业工程青年科技论坛论文集[C].北京：中国农业科技出版社，2002：112-114.

[5]火玉洁，张成荣，李桃，等.日光温室优化设计原理及标准建立研究[J].山西农业科学，2014（01）：52-57.

Discussion on the Standardization Design of Non-cultivated Land in Xinjiang

Zhang Caihong， Jiang Luyan， Zou Ping， Tu Erxunnayi， Ma Caiwen**

（ Institute of Agricultural Machinery， Xinjiang Academy of Agricultural Science， Urumqi， Xinjiang 830091， China）

【Abstract】In order to improve the non-cultivated land the comprehensive performance of solar greenhouse in Xinjiang， according to the natural climate condition in Xinjiang， saline-alkali land to gobi， sunlight greenhouse construction parameters for standardization design， through to the performance of the two kinds of non-cultivated land greenhouse test analysis， the results show that the standardized design of non-cultivated land greenhouse in kashgar， Basque winter solstice when the average temperature in greenhouse can reach 18.9、20.6°C， the minimum temperature of 10.6、14.3°C， the highest temperature of 32.2、35.6°C. The standard design of non-cultivated daylight greenhouse heat insulation is good， which can be produced in winter without heating in the Xinjiang region of kashgar and kstate.endprint