蒋卫杰博士：聚焦生产一线（五十一）无后墙新型高效节能温室的结构与生产实践

李春峰程玉琳于洪军李忠强胡玉珍宋庆成王秀芝乌朝鲁门张称心余宏军蒋卫杰*

（1中国农业科学院蔬菜花卉研究所，北京 100081；2宁城县经济作物工作站，内蒙古宁城 024200；3内蒙古自治区经济作物工作站，内蒙古呼和浩特 010010；4赤峰市农牧科学院，内蒙古赤峰 024000；5宁城县大城子镇农牧业服务中心，内蒙古宁城 024226）

内蒙古赤峰宁城县开发了一种无后墙新型高效节能温室，新型温室去掉了1个土质后墙和2个山墙，在温室内建土质蓄热墙体起到蓄热和放热作用，温室南区温度与普通温室相近。与普通日光温室相比，同等占地面积，温室种植面积增加了33%，提高了种植效益。

宁城县地处蒙冀辽三省交界，北纬41°17′～41°53′之间，内蒙古高原向松辽平原过渡地带，属温带半干旱大陆性季风气候。年日照时数2 800～2 900 h（小时），年平均气温6.6～8.2 ℃，是我国北方日光温室蔬菜最适宜种植区之一。目前，全县日光温室综合占地面积1.87万hm2（28.05万亩）。普通土质墙日光温室利用1个土质后墙和2个山墙来储热放热，加上棉被或草帘覆盖保温，冬季不加温就能够确保棚内瓜类、茄果类蔬菜安全越冬，进而取得较高的蔬菜产量和种植效益。这种类型日光温室的主要优点是就地取材，建棚成本和生产成本较低，种植效益较高，普遍受到从业者的欢迎，并得到大面积推广应用。但由于土质厚墙体（1个后墙和2个山墙）的宽度一般均在5 m左右，占地面积较大，土地利用率相对较低（正常情况下种植面积、土墙面积、采光区面积各占综合占地面积的33%）。同时，在挖建墙体时破坏了土壤耕作层，回填的土为生土，导致棚内耕作层的地力下降，种植时需补充足量的有机肥和其他营养元素（N、P、K及其他中微量元素），增加了种植成本。为此，笔者于2016年和2017年分别在大城子万亩番茄园区的瓦中区和南台子区开展了无后墙新型高效节能温室建造模式的探索与生产实践，该类型日光温室2017年获得国家实用新型专利证书，专利号ZL201621383121.X。新型日光温室与普通日光温室按种植面积计算，造价相当，但种植面积扩大了33%，提高了土地利用率，保护了土壤耕作层。同时，缩短了建棚时间，建棚只需30 d（天），当年就比建普通温室多种植一茬蔬菜。

1 新型高效节能温室的结构与建造

1.1 立地条件 选择地势平坦，土质肥沃（壤土或沙壤土），周边无遮挡物（树、楼房、山体等），供排水条件便利的地块。

1.2 方位 与普通土质墙日光温室相同，为了尽可能增加光照时间和光照强度，无后墙新型高效节能温室方位正南偏西5～10°。

1.3 建造模式 无后墙新型高效节能温室的建造去掉了传统的土质后墙和山墙，形成了南北2个棚面和2个种植区。2个山墙用砖砌三七墙，红土泥灌缝抹平墙面。越冬生产时，南北2个棚面均用PO膜加1层草帘和1层棉被保温覆盖，北棚面白天不揭帘，种植区种植耐阴作物，如芫荽（香菜）等。越夏生产时，南北两区同时定植，同期生产。为了保证越冬生产作物对温度的需求，在南区作业垄北侧2个脊柱间建土质墙垛（就地取土掺10%糜黍秸和泥垛成），用于白天蓄热、晚上放热。在极端天气下，为了防止南区作物受低温冷害，在2个种植区靠北区侧用反光幕或棚膜遮挡，尽量减少南区热量的散失。具体建造模式和参数见图1。

图1 无后墙新型高效节能温室截面图

1.3.1 拱架 拱架为上下弦结构，上弦为φ（直径）20 mm厚壁钢管，下弦为φ12 mm螺纹钢筋，上下弦斜拉筋为φ10 mm螺纹钢筋。拱架间距90 cm，拱架间用φ12 mm螺纹钢筋相连，南区拱架拉筋共7道，北区拱架拉筋6道。

1.3.2 立柱、横梁 南北两区立柱均为φ60 mm厚壁钢管，南区立柱高4.5 m，脊高5.0 m，北区立柱高4.4 m，脊高4.9 m。横梁为φ89 mm厚壁钢管。

1.3.3 覆盖材料 棚膜选用无滴PO膜。南北两个棚面均用1层草帘加1层棉被覆盖，每平方米草帘3 kg、棉被1.82 kg，长度和宽度根据棚体实际确定。

1.3.4 卷帘机 采用上拉式卷帘机，卷帘机立柱及卷轴为φ40 mm厚壁钢管，立柱间距2.7 m，180 m长棚卷帘机为3.0 kW 。南北2个棚面均需要保温覆盖，因此，南北2个棚面各安装一部卷帘机。单个棚面根据温室长度确定卷帘机的安装数量，正常情况下，120 m长棚安装1个2.2 kW的卷帘机。

1.3.5 跨度 温室跨度15 m，其中南区8 m，北区5 m，中间过道2 m。

1.3.6 蓄热土墙 在南区立柱下建高、宽、长分别为110、40、60 cm的土质墙垛，每个墙垛的间距与南区立柱间距同步。为了尽量使北区不被墙垛遮光，土质墙垛南高北低（图1中7所示）。

1.3.7 其他附属设施 在人行道铺设角钢轨道（图1中6所示），用于运输蔬菜产品及其他生产用物料；南区棚面放风口用手智一体模拟通风器（图1中8所示）进行放风、关风管理；施肥、浇水用水肥一体机完成。

1.3.8 建造成本 根据2016、2017年两年无后墙新型高效节能温室的建造，跨度15 m，每延长米平均造价1 600元左右。普通钢架结构日光温室跨度8.5 m，每延长米造价1 100元左右。

2 种植茬口安排

宁城县日光温室番茄大多为双茬种植，即秋冬茬和越夏茬。无后墙新型高效节能温室两年生产实践的主栽作物均为硬果粉番茄，采用工厂化穴盘集约育苗方式。栽培方式同普通日光温室番茄，采取大垄高台地膜覆盖水肥一体化栽培模式。

瓦中区：2016年4月开工建造1栋长度为100 m的新型节能温室，越夏茬番茄5月3日南北区同时定植，7月下旬始收，采收期40 d（天）左右；越冬茬番茄南区定植时间为9月15日，2017年2月中旬至4月上旬采收上市，采收期60 d（天）左右。北区于2016年9月26日播种芫荽（香菜）和小白菜（油菜），12月初生产结束，生产期70 d（天）左右。2017年南北区越夏茬、南区越冬茬生产种植情况与2016年相同，北区越冬茬休耕。

南台子区：2017年5月建造2栋长度分别为170 、185 m的无后墙新型高效节能温室，秋冬茬番茄定植时间9月6日（南北区同时定植），11月下旬至翌年1月中旬采收上市，采收期45 d（天）左右。

3 温室温度监测结果

为监测无后墙新型高效节能温室（南区）和普通日光温室在相同外界环境条件下温室内温度的变化情况，笔者选择两年的12月15日至翌年1月15日每天进行温室温度监测，监测结果如下：瓦中区2016～2017年生长季，外界环境日最低温度为2017年1月15日，温度为-20.2 ℃，无后墙新型高效节能温室南区、普通日光温室内最低温度分别为8.6、9.1 ℃，2种类型温室相差0.5 ℃，温度相近（表1）。南台子区2017～2018年生长季，外界环境日最低温度为2017年12月15日，温度为-22.3℃，无后墙新型高效节能温室南区、普通日光温室内最低温度分别为10.2、10.7 ℃，2种类型温室相差0.5 ℃，温度相近（表2）。2018年1月2日每隔2 h（小时）监测外界温度和南台子区的无后墙新型高效节能温室南区温度变化（表3），外界最低温在8：00为-21.4 ℃，新型高效节能温室南区温度为9.9℃，说明在外界环境温度低于零下20 ℃时，新型温室南区温度接近10 ℃，能确保温室内作物安全越冬，并与普通日光温室一样能够正常生产。

表1 瓦中区2016年12月15日至2017年1月15日新型节能温室南区与普通温室温度变化情况 ℃

4 种植效益

瓦中区无后墙新型高效节能温室2016年建设当年即投产进行越夏茬生产，南北两区同时定植汉姆1号硬粉番茄，南区每667 m2番茄产量8 500 kg，平均售价4.0元·kg-1，效益3.4万元；北区每667 m2番茄产量7 260 kg，平均售价4.0元·kg-1，效益2.9万元。越冬茬南区种植汉姆1号硬粉番茄，每667 m2番茄产量6 330 kg，平均售价5.6元·kg-1，效益3.55万元；北区种植的芫荽（香菜）、小白菜（油菜）每667 m2效益0.73万元。与普通日光温室相比，同样的占地面积，新型温室每年每667 m2可增加效益3.63万元。

表2 南台子区2017年12月15日至2018年1月15日新型节能温室南区与普通温室温度变化情况 ℃

表3 南台子区2018年1月2日新型节能温室与外界环境温度变化情况 ℃

南台子区2017～2018年生产季，南北两区秋冬茬同时定植汉姆1号硬粉番茄，南区每667 m2番茄产量6 560 kg，平均售价3.6元·kg-1，效益2.36万元；北区每667 m2番茄产量5 450 kg，效益1.96万元。与普通日光温室相比，仅这一茬口就增加效益1.96万元。

两年的生产实践表明，越冬生产时，无后墙新型高效节能温室南区定植越冬硬果粉番茄，与当地普通日光温室一样，不用加温即可进行越冬生产；北区可以种植耐阴、耐低温的叶菜类蔬菜。越夏生产时，两区同步定植硬果番茄，与普通日光温室越夏茬相比，扩大了种植面积，提高了种植效益。因此，这种无后墙新型高效节能温室在北纬41°左右地区可以应用于生产实践。