连栋温室番茄吊架栽培系统

番茄在大型连栋玻璃温室中的种植模式，根据栽培基质的不同分为土壤栽培、基质栽培、营养液栽培（水培）和雾培等。雾培主要用在科普和展览温室中，在商品化生产温室中应用较少。水培，根据营养液的供应形式不同可分为营养液膜（NFT）、深液流（DFT）、浮板等栽培形式，完全的营养液栽培在国内番茄商品化生产温室中几乎没有应用。基质栽培，根据基质材料的不同分为砂、泥炭、岩棉等单一基质栽培和不同材料按一定比例混配的混合基质栽培。目前在商品化的番茄基质培中主要采用岩棉和椰糠，岩棉是矿物质材料，质量轻、通气性好，具有一定的保水性，最早在英国、荷兰应用并逐步向世界推广，但由于使用后的岩棉难以分解，给生态环境造成很大污染，因此欧洲逐渐减少了对岩棉的使用。我国没有专门的农用岩棉自主生产能力，使用岩棉主要从欧洲引进，在很大程度上限制了这种基质在生产中的推广应用。椰糠是近年来开发并快速发展起来的一种新型基质材料，具有来源丰富、资源可再生、松软、通气而又保水性好等特点，使用后的有机基质易腐烂，不会造成环境污染，由此受到广大种植者越来越多的青睐，成为了当前大型连栋玻璃温室番茄种植中最流行的栽培基质。

不论是岩棉还是椰糠，作为番茄栽培基质都是以条形袋装形式应用于生产中，而且为了保证基质排水顺畅，条形袋装基质都是放置在架空栽培架上，两种基质栽培对栽培架的结构和配置要求基本相同，所以，同一栽培架对两种基质可以通用。

根据栽培架架空方式的不同可分为吊挂架空（称为吊挂栽培架，简称“吊架”）和地面支撑架空（称为支架栽培架，简称“支架”）两种形式。本文就这两种形式栽培架的结构做一系统的梳理，可供温室设计和生产者借鉴和参考。文中以番茄栽培系统为例进行介紹，但这种栽培系统也同样适用于长季节高架栽培的黄瓜等盘蔓作物种植。

文中的栽培架是指构成支撑和固定作物栽培基质以及与基质相关联的植株、供排水、采暖等管道和设备的总成，一般包括基质承台（面）、承台支撑架或吊挂系统、灌溉回液收集槽、作物茎秆盘蔓和落蔓系统、株间加热管道吊挂支撑机构等。

“几”字形截面基质承台可同时实现基质支撑和回液收集的功能，既可以用于番茄等长季节高秧攀蔓作物种植，也可以用于草莓等低矮植株作物生产，因此，这种截面的基质承台成为了当前大型连栋温室高架栽培系统中的不二选择。

“几”字形截面基质承台的截面尺寸、技术性能、现场加工设备、生产企业等相关信息笔者已在本刊“连栋温室草莓吊架栽培系统”一文中做过详细介绍[1]，相关的技术文献中也有过专门的论述[2]，这里仅针对番茄栽培中支架和吊架两种栽培架的整体结构和特殊构造进行系统梳理和总结。

支架栽培架

支架栽培架是用支撑立柱将“几”字形截面基质承台架离地面而形成的栽培架。这种栽培架一般包括基质承台及其支撑架、株间加热管道吊挂支撑机构和植株茎秆盘蔓与落蔓系统。其中植株茎秆盘蔓与落蔓系统，在支架栽培床和吊架栽培床上的配置与安装方法基本相同，作为栽培床的共性技术将在文中单独介绍，这里仅对支架栽培床特殊的基质承台支撑架和株间加热管道的支撑与吊挂设施进行详细介绍。

基质承台支撑架

基质承台支撑架一般由立柱（杆）、横梁、立柱连接底板等组成。2根立柱支撑横梁，横梁上固定基质承台，形成“门”式支撑架，这是最基本的基质承台支架。为了保证立柱的稳定和精准定位，避免栽培架在运行中发生沉降变形，一是要求立柱插入地基的深度应达到地基的持力层位置;二是应在立柱底脚安装连接板，以增加立柱与地基的接触面积（相当于增大了立柱基础的底面积），这样基本的开口“门”式支架实际上形成了一种从地面看是闭口的“口”字结构、实则为“开”字结构的平面支架。

早期的支架横梁是不可调节高度的（图1a）。这种支架构件统一、制造方便，但要形成栽培架的单向排水坡度，则需要精准控制每根立柱埋入地基的深度，因此安装精度要求高，相对施工周期长。为了提高施工速度，同时又能方便制造，有的设计采用了组装架角钢做立柱（图1b），可实现有级差的高度调节。这种立柱支架，按照栽培架的排水坡度，在一定距离内调节相邻两支架的横梁高度，可在一定程度上满足对栽培架排水的要求。

为了从根本上保证栽培架排水坡度在整个栽培架长度方向上的连续平滑，目前的栽培架都采用了在立柱上安装螺杆的方法，通过调节螺杆上螺栓的位置实现对支架高度的无级调节，既方便了工厂对零部件的加工，又方便了支架的现场安装和调整（图2）。

根据基质承台安装高度的不同，螺杆的长度也有差别。对于基质承台安装高度较低的栽培架，用长螺杆可直接替代支架立柱（图2a）;而对于基质承台安装高度较高的栽培架，常用的做法是用钢管做立柱，在立柱的顶端安装螺杆（图2b）或在立柱的顶端安装连系梁连接两根立柱，再在连系梁上焊接或栓接调节承台高度的螺杆（图2c），最后在螺杆上安装基质承台支撑横梁。基质承台支撑横梁的高度（实际上也是栽培架的高度）应根据温室檐高、栽培作物的株高（攀蔓作物开花结果段的高度）和作业工人的人体尺寸确定，一般距离地面的高度应控制在500～800 mm，沿种植垄长度方向的排水坡度控制在2‰～3‰。

每个支架沿栽培架长度方向布置间距宜为2～3 m，一般应与温室开间尺寸相匹配。从空间布置来看，沿栽培架长度方向间隔布置的支架实际上是一种排架结构。为了增强排架结构的整体稳定性，应在每组排架（一垄栽培架）的两端相邻支柱间设置斜撑（图3a），也有的设计是在最外侧支柱上安装与走道地面相连接的斜撑（图3b）。对于长度较长的栽培架，在排架的中部，每隔30～40 m还应增设一道柱间斜撑。

对于在相邻两栽培垄之间安装光管散热器兼作业轨道的温室，为了方便施工，可将轨道管下支撑短柱的连接底板与栽培架支柱的连接底板合并为一体，形成整体的支柱横向连接底板（图4a），与两套设备分别独立设置连接底板（图4b）相比对材料的增加量并不多，但可大大简化安装施工过程中定位测量作业量以及因测量和安装误差给后续安装调整增加的工作量。

基质承台在支架横梁上的定位和固定，是在横梁上表面安装2个角钢片（图5a），由于“几”字开口截面基质承台的开口朝下，正好卡在支架横梁上的2个角钢片之间，不仅能使基质承台准确定位，而且也限制了“几”字开口截面的变形。

为了保证“几”字开口截面基质承台开口侧不发生变形，除了在支架处对开口进行限位外，在相邻两个支架之间还增设了限位扣件（图5b、图5c）。这些限位扣件都是用直径φ10mm以上镀锌钢筋折弯成型。通过上述方法固定，基质承台在其自重以及其上部基质和作物等重量的作用下，仍能准确定位、稳定运行。

株间加热管道吊挂支撑机构

株间加热管道是用于无限生长类番茄等攀蔓作物栽培的一种局部采暖方式，可以将植株需要的热量就近输送到植株内部，从而有效节约供热负荷，是一种非常经济的采暖方式。但由于株间加热管道悬空在栽培架上方，对于支架栽培架种植系统，安装株间加热管需要在栽培架上专门设置一套独立的支架，下部固定在基质承台上，上部形成凹槽，便于支撑和固定供热圆管。一般这种暖气管支撑架都是用镀锌钢筋按照暖气管的支撑高度折弯成一个倒“V”形支架（图6a），但也有设计者为了减少零配件的种类，直接将栽培架端部作为作物茎秆落蔓的挡杆，在其上安装一个“凹”形支杆，即可形成对株间加热管的支架（图6b）。也有设计者采用了吊绳吊挂的方式，将株间暖气管吊挂在温室结构的桁架上（图6c）。或许还有更多、更精妙的设计方法，期待大家的分享。

支架栽培架由于支撑立柱直接支撑基质承台，直接承载了作物栽培基质和盘绕在基质承台周围作物茎秆的荷载，从而大大减轻了温室结构的作物荷载，有利于减小温室结构用材，节约温室主体结构的造价，但由于需要在温室地面上树立和安装大量基质承台支撑立柱，作物栽培架的施工安装周期长、栽培架的造价相对提高，而且地面安装大量支撑立柱后，栽培床架下部空间基本无法利用，从总体建设成本和运行管理看，支架栽培架并不一定比吊架栽培架有更大的优越性，所以很多生产者更愿意选择使用吊架式栽培架。

吊架栽培架

吊挂栽培架是用吊绳（索）将“几”字形截面基质承台吊挂在温室桁架上从而将其架离地面的一种栽培架形式。这种栽培架主要由基质承台和吊挂系统组成。其中，基质承台上除摆放基质条外还应安装植株茎秆盘蔓与吊蔓系统，吊挂系统除吊挂基质承台外还可吊挂株间加热管道和粘虫黄蓝板（图7）。由于基质承台和植株茎秆盘蔓与吊蔓系统有单独介绍，这里仅就基质承台吊挂系统的各个部件及其安装要求按照从下往上安装吊挂物的顺序逐一进行介绍。

基质承台吊钩

基质承台吊钩的作用是环抱基质承台，并将其吊挂到吊索上。由于基质承台有宽度和高度两个方向的尺寸，而上部吊索只是一点，所以从力学的角度看，下部矩形（用于环抱基质承台，尺寸与基质承台匹配）、上部三角形的吊环结构应该是最合理的。实际生产中，这种吊环有开口和闭口两种结构（图8），都采用φ10 mm以上的镀锌钢筋折弯成型。理论上讲，在相同规格用材的条件下，闭口结构的承载能力较开口结构更强，实际应用中可根据温室制造企业设备的配备情况和种植者的要求选择确定。

吊索

吊索是吊架结构中主要的承力构件。由于其主要承担拉吊荷载，从充分发挥材料性能的角度考虑，选择柔性的钢索是最合适的，一是柔性材料运输、安装方便;二是钢索材料的抗拉强度高，所以，目前的基质承台吊挂系统大都采用钢索做吊挂承力构件。

钢索端部回折后用扣环与本体紧固即可形成钢索端部的吊环，可方便地与相邻的构件相连，而且基本不会脱扣。但按照作物种植工艺的要求，吊架应沿其长度方向设置排水坡度，为此在同一根吊架上不同位置安装的吊索应有不同的长度。实践中如果按照不同位置加工不同长度的吊索，不仅加工和安装的成本高，管理的成本也将很高，为此，设计中都采用了长度可调的吊索。

通常调节吊索长度的方法是在吊索的一端安装花篮螺丝（称为花篮螺丝吊索，如图9），通过调节花篮螺丝的长度可调节吊架的高低。这种方法在吊索一定长度调节范围内是可行的，而且花篮螺丝是成熟的工业化产品，来源丰富，价格低廉，但吊索受花篮螺丝长度的限制调节范围有限，对于上百米长度的栽培吊架，花篮螺丝的调节范围显然不够。为此，北京泓稷科技有限公司开发了一种一端带螺杆的吊索（称为螺杆吊索，如图10a、图10c），并配套开发了螺杆端部连接基质承台吊钩和株间加热管的一体式立体吊钩（图10b），通过螺母和垫片限位和支撑，可有效满足吊索大范围调节长度的实际需求（因螺杆的长度可根据需要配置），同时又附带增加了株间加热管吊挂的功能（图10d），应该说是一种一举多得的设计。

实践中还有一种调节吊架排水坡度的方法是保持吊索长度不变，而在吊索的一端根据吊索位置处吊架找坡对吊索的实际长度要求附加长度不等的吊钩（称为吊索加长吊钩，图11）。这种方法不需要在吊索上预先安装任何部件，只要将两端打折扣环并保持相同长度即可，从而大大简化了吊索的加工程序，显著降低了吊索的加工成本。吊索加长吊钩的加工也很简单，只需要将钢筋的两端弯钩即可，按照吊钩的不同长度分类捆扎和标识，现场安装时根据长度标识可很方便地找到需要位置的吊钩。安装时只要将吊钩的一端穿过吊索的吊环，另一端与相邻其他连接件相连即可完成对吊索的安装，既方便，又快捷。

株间暖气管吊挂

和支架栽培架需要单独安装株间暖气管支架不同，吊架栽培架可直接利用吊索吊挂株间暖气管。除了北京泓稷科技有限公司开发的螺杆吊索挂钩可直接吊挂株间暖气管（图10d）外，针对其他形式的吊索，各生产企业也都开发了相应的株间暖气管吊挂构件。

图9是花篮螺丝吊索在其端部用单根钢筋折弯形成的一种双向平面吊钩，可在两个方向同时吊挂基质承台吊钩和株间暖气管。这种吊钩结构简洁，材料用量省，加工工序少，是一种价廉物美的产品。

图12a是一种直接在吊索末端折环上同时吊挂基质承台吊钩和株间暖气管的吊挂方法。該方法和图10的螺杆吊索有相近之处，但也有不同。相近的是吊挂基质承台吊钩和株间暖气管的空间吊钩形状相同，仅尺寸略有差别;不同的是钢索末端连接螺杆的方式不是直接对接而是采用了环扣环的连接方式。螺杆采用了末端带环的工业化产品，吊索工厂加工时将钢索末端穿过螺杆末端环钩后打折扣紧，即形成环套环的连接。这种连接方式，生产加工不需要特殊的加工设备，带环的螺杆是通用产品，环环相扣的连接方法简单、连接可靠。

实际上，对于末端带螺杆的吊索吊挂株间暖气管的方法也可以直接在螺杆的末端安装一个吊环，暖气管穿过吊环即形成对其的吊挂（图12b），而且这种方法对吊索还不会形成偏心，悬挂基质承台的吊钩可直接安装在吊索上而不必再附加专门的连接件，只是由于暖气管置于基质承台吊钩内，相对位置偏低，调整的空间不大。

粘虫黄蓝板吊挂

吊架栽培床的吊索实际上也为室内植保用粘虫带的安装提供了方便。连栋玻璃温室番茄种植大都采用沿栽培架长度方向通长设置粘虫带的植保措施（图7～8）。在吊架的吊索上安装一个高度和粘虫带宽度相适应的挂环，将粘虫带展开后固定在该挂环上即可（图13）。

吊索在温室结构上的吊挂

吊索下部吊挂基质承台、中部吊挂株间暖气管和粘虫带后，上部则通过桁架吊钩吊挂在温室结构的桁架下弦杆上（图14）。对于用吊钩加长的吊索，吊钩的两端分别吊挂钢索和桁架吊钩（图11），并最终将吊索吊挂到温室结构的桁架下弦杆上。

桁架吊钩也是用φ10mm以上钢筋折弯成形，并进行表面热浸镀锌防腐处理。

基质承台端部支架

吊架栽培架主要靠吊索实现对栽培架吊离地面，但吊索都是安装在温室结构的桁架下弦杆上。在栽培架沿温室开间方向通长布置时，栽培架的中部都能遇到温室结构的桁架，可以直接吊挂，但在栽培架的两端，尤其是到温室山墙侧温室结构上甚至没有桁架，为保证吊挂栽培架的安全，吊架的悬臂不可能过长（一般不超过0.5 m，如图15a），因此，对吊架栽培床的两端设置支架是必需的。

采用支架栽培架的支架方式支撑吊架栽培架的两端是一种可选的方案，但在实际生产中为了简化支架，大都不采用这种方式。吊架在温室中部走道的一端，由于吊架的悬臂较短（多在1 m左右），吊索承担了主要的吊架荷载，可采用单管支撑吊架的方法（图15b），既节省材料，又安全可靠，还经济美观。吊架在温室山墙侧的一端，由于吊架的悬臂较长（接近一个开间的距离），采用上述的单管支撑恐怕强度不够，为此设计采用在吊架的端部悬空设置一道垂直栽培架长度方向的支撑横梁，将所有的吊架端部搭置在该横梁上，可完全消除栽培架悬臂的问题。吊挂支撑横梁，采用在温室山墙立柱上安装悬臂挑梁（图15c）的方式。悬挂支撑横梁的悬臂挑梁与山墙立柱的连接应是固结。支撑横梁上应在栽培架的安装位置如同支架栽培架一样安装栽培架限位角铁，保证栽培架位置准确、安装可靠。

番茄吊蔓、盘蔓系统

吊蔓、落蔓和盘蔓是连栋温室高秧作物长季节生产的重要特征。无限生长的高秧作物，在全生育期内茎秆的长度可能达到几十米甚至上百米，受温室高度和操作的限制，仅靠吊蔓难以实现对茎秆全长的吊挂，为此，生产中都是将作物下部的茎秆摘果、打叶后盘绕在根系（基质袋）旁边，仅留出开花结果的茎秆和枝叶悬吊在空中受光结果。

吊蔓系统

吊蔓系统包括缠绕在作物茎秆上的绕蔓线、连接在绕蔓线端部的吊蔓钩以及悬挂在温室桁架下弦杆与栽培架平行布置的吊蔓线。吊蔓线的两端系扣在温室山墙立柱上专门的吊蔓架或吊蔓杆上，吊蔓线的中部则下吊缠绕作物茎秆绕蔓线端部的吊蔓钩，上挂悬挂在温室结构桁架下弦杆上的桁架挂钩，从而将作物茎蔓整体吊起，并最終悬挂在温室结构的桁架上（图16）。作物的吊蔓系统是与作物栽培架没有关联的独立系统（通过植株与栽培架相关联）。

盘蔓系统

盘蔓系统就是收拢和承接植株下部打叶后茎秆的全部构件的总成。栽培架上盘蔓主要包括栽培架中部落蔓和栽培架端部落蔓两种形式的落蔓钩。

栽培架中部的落蔓钩功能单一，只承接沿栽培架长度方向水平收拢的茎秆。针对“几”字形基质承台栽培架的截面形状，按照两侧收拢茎秆的种植工艺，用镀锌钢筋折弯一种两侧凹、中间凸的“方波”形落蔓钩（图17a），双侧凹槽中收拢作物茎秆，中部凸起部正好可以卡在“几”字形基质承台上（图17b）。落蔓钩一般沿栽培架长度方向间隔1 m左右设置1道，其上部铺设的基质袋会自动将其压紧并紧扣到基质承台上，从外表看只看到露出栽培架两侧用于落蔓的凹槽钩（图17c）。

栽培架端部的落蔓钩除了具备中部落蔓钩收拢和承接茎秆的功能外，还应具备从栽培架一侧向另一侧盘蔓的功能。由于失去了栽培架的支撑，端部落蔓钩就不能像中部落蔓钩一样做成平面钩，而必须是一种立体支撑钩（图18a），落蔓的茎秆需要盘绕在该立体支撑钩的前方和两侧，实现茎秆在栽培架端部的缠绕。但由于作物茎秆在栽培床端部缠绕时不能像中部落蔓一样压紧缠绕，而是沿栽培床高度方向分散缠绕，为此，在栽培床端部的落蔓钩上还必须附加一根盘蔓筋（图18b）。端部落蔓钩安装在栽培架同一高度位置，而盘蔓筋则安装在栽培架的上表面（图18c），两者共同完成端部的盘蔓和落蔓功能。

为了简化安装、减少零部件规格和数量，有的企业设计了一种将端部落蔓钩和盘蔓筋合二为一的一体式落蔓钩（图19），应该是一个未来发展方向。

参考文献

[1] 周长吉.周博士考察拾零（一百零二）连栋温室草莓吊架栽培系统[J].农业工程技术（温室园艺），2020，40（7）：40-48.

[2] 郭佳欣，张天柱，陈小文.荷兰现代化连栋温室栽培槽的开发与应用[J].农业工程技术（温室园艺），2018，38（13）：70-74.

致谢

北京泓稷科技有限公司总经理吴松先生为本文提供了部分技术资料和图片，在文章的形成过程中也提出了很多宝贵的修改意见，在此表示衷心的感谢！

[引用信息]周长吉.周博士考察拾零（一百零四）连栋温室番茄吊架栽培系统[J].农业工程技术，2020，40（13）：44-51.