設(shè)施農(nóng)業(yè)大型連棟溫室的研發(fā)與產(chǎn)業(yè)化

設(shè)施農(nóng)業(yè)大型連棟溫室的研發(fā)與產(chǎn)業(yè)化

0設(shè)施農(nóng)業(yè)的發(fā)展方向近年來，中國大型互聯(lián)溫室發(fā)展迅速，但與日光溫室相比，具有投資大、運營成本高、設(shè)施與生產(chǎn)工藝不完善、氣候適應(yīng)性差等特點。此外，各種特殊的溫室的性能需要進一步改善。為實現(xiàn)我國設(shè)施農(nóng)業(yè)向規(guī)模化、系列化、產(chǎn)業(yè)化方向發(fā)展的目標,迫切需要研究開發(fā)適合我國國情、面向不同的生產(chǎn)對象和具有超前性、先進性、示范性、系統(tǒng)配套的現(xiàn)代農(nóng)業(yè)設(shè)施新技術(shù)和新產(chǎn)品,為21世紀農(nóng)業(yè)的發(fā)展做好技術(shù)儲備,在技術(shù)水平和生產(chǎn)適用方面為未來農(nóng)業(yè)提供成熟的模式和經(jīng)驗。針對國內(nèi)溫室生產(chǎn)現(xiàn)狀和用戶所需,北京市農(nóng)業(yè)機械研究所在推廣溫室設(shè)施的過程中,根據(jù)作物栽培的農(nóng)藝要求、動物生長的環(huán)境需求和各地的實際氣候條件等因素,專門設(shè)計、開發(fā)了新型系列溫室,其技術(shù)性能接近國際先進水平,但投資成本比國外同類產(chǎn)品低30%以上,能耗低25%～35%,使我國溫室設(shè)施水平得到了全新的提高。1結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計筆者在已有溫室工程技術(shù)的基礎(chǔ)上,積極引入國內(nèi)外先進的農(nóng)業(yè)工程技術(shù)和成功經(jīng)驗,著重研究面向不同生產(chǎn)對象的新型系列溫室設(shè)施及裝備,結(jié)合不同地域的氣候特點、科技和經(jīng)濟現(xiàn)狀,開發(fā)出適合我國國情、一次性投資少、運行費用低、結(jié)構(gòu)合理、經(jīng)濟實用、調(diào)控設(shè)施完善的新型工廠化蔬菜育苗溫室、工廠化林業(yè)育苗溫室、蔬菜(含果菜)生產(chǎn)溫室、花卉生產(chǎn)溫室、果品栽培溫室、工廠化漁業(yè)大型水產(chǎn)養(yǎng)殖溫室及配套設(shè)施設(shè)備。該研究能根據(jù)動、植物不同的生長及生理特點,進行相關(guān)的結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計及設(shè)備選型,并利用自動化控制系統(tǒng)對現(xiàn)代化連棟溫室中的各環(huán)境因子進行綜合調(diào)控。通過對自然通風(fēng)系統(tǒng)、強制通風(fēng)降溫(風(fēng)機/濕簾)系統(tǒng)、熱水或熱風(fēng)補溫系統(tǒng)、幕簾保溫及遮蔭系統(tǒng)、灌溉施肥系統(tǒng)等執(zhí)行機構(gòu)的控制,根據(jù)用戶需要,自動調(diào)節(jié)溫室內(nèi)溫度、濕度、光照、二氧化碳濃度等環(huán)境參數(shù),為動、植物生長提供最佳的環(huán)境條件。2主要解決的問題2.1增設(shè)相應(yīng)裝置,優(yōu)化生態(tài)養(yǎng)殖設(shè)施,為蔬菜苗的養(yǎng)殖提供配套重點考慮育苗的農(nóng)藝要求,采用新材料、新工藝,對溫室構(gòu)件及整體結(jié)構(gòu)進行優(yōu)化設(shè)計。根據(jù)蔬菜和林業(yè)育苗的特點,溫室應(yīng)配備相應(yīng)的通風(fēng)、降溫、加溫、除濕、施肥、遮蔭、國產(chǎn)化移動式噴灌機、林業(yè)專用育苗穴盤、移動式苗床等裝置,能周年進行蔬菜苗及林業(yè)苗木的工廠化培育與馴化。其特點是溫室整體密封性好、運行費用低,各系統(tǒng)及設(shè)備運行良好,保證苗木的良好生長及周年生產(chǎn)。2.2溫室覆蓋設(shè)計就蔬菜生產(chǎn)溫室、花卉生產(chǎn)溫室、果品栽培溫室而言,其技術(shù)關(guān)鍵是要解決好溫室的密封及防滴問題。設(shè)計時,要與栽培品種及工藝緊密結(jié)合,采用熱浸鍍鋅骨架及新型的覆蓋材料,保證溫室經(jīng)久耐用、操作空間大;溫室抗風(fēng)載不小于0.5kN/m2,抗雪載大于0.3kN/m2;屋頂及圍護結(jié)構(gòu)均采用PC板或玻璃覆蓋,溫室具有透光率高、保溫性能好等特點,使用年限為10～15年。此種溫室結(jié)構(gòu)設(shè)計要合理,綜合性能優(yōu)越,能對溫室內(nèi)各環(huán)境因子進行綜合調(diào)控,各溫室結(jié)構(gòu)及配置的設(shè)備應(yīng)各有側(cè)重,保證栽培品種健壯、快速地生長。2.3新型覆蓋材料選擇緊密結(jié)合水生動物的生長特點和特性,將現(xiàn)代化的農(nóng)業(yè)設(shè)施—連棟溫室進行科學(xué)、合理的設(shè)計,研制出適合動物生理學(xué)特性及生長特性的新型工廠化水產(chǎn)養(yǎng)殖溫室。根據(jù)養(yǎng)殖對象的不同,選用不同的新型覆蓋材料。該設(shè)施不僅能提高動物產(chǎn)量,對養(yǎng)殖業(yè)也是一個重大的貢獻。技術(shù)關(guān)鍵是養(yǎng)殖工藝與工程設(shè)施相配套,即生物技術(shù)工程要便于工程技術(shù)的實施,以便做到漁業(yè)生產(chǎn)的工程化和工廠化。3經(jīng)濟效益原則本設(shè)計基于以下原則:一是堅持科學(xué)性、超前性與實用性相結(jié)合的原則,合理選擇溫室配套設(shè)備及種植養(yǎng)殖方式,實現(xiàn)高投入、高產(chǎn)出的經(jīng)濟效益;二是堅持從實際出發(fā),合理確定設(shè)計標準,對生產(chǎn)工藝、主要設(shè)備和主體工程做到先進、適用、可靠,并利用高科技自控手段實現(xiàn)溫室設(shè)備的自動運行,達到自動控制溫室環(huán)境的目的;三是堅持提高土地資源利用率,堅持節(jié)能、節(jié)水、高效的原則,設(shè)計側(cè)重于溫室結(jié)構(gòu)的合理性、種植以及養(yǎng)殖方式的科學(xué)性、灌溉技術(shù)的先進性;四是堅持因地制宜的原則,結(jié)合當?shù)貧夂驐l件和栽培園藝要求進行設(shè)計。4幾種新型系列溫室4.1蔬菜溫室應(yīng)用該溫室要求設(shè)施綜合性能良好,光照、溫度、濕度條件適宜,是能夠調(diào)控環(huán)境條件的加溫溫室。根據(jù)蔬菜育苗溫室農(nóng)藝要求和溫室所建地區(qū)(北京地區(qū))的氣候特點,筆者采用了8m跨小屋脊PC板溫室,其透光性、保溫性、密封性均優(yōu)于單層膜溫室及雙層充氣膜溫室,免去了換膜的繁雜勞動,較玻璃溫室加溫費用可降低很多,具有良好的通風(fēng)采光及抗風(fēng)雪性能;同時,其外型美觀,極具觀賞性。4.2跨拱頂結(jié)構(gòu)設(shè)計考慮到生產(chǎn)對象—桉樹苗(最適合發(fā)芽的溫度為25°～35℃、濕度為85%～95%RH)育苗周期短、成本低、見效快的特性和建設(shè)地區(qū)(廣西南寧)的氣候特點,采用9.6m跨拱頂結(jié)構(gòu),頂部采用單層PC浪板,四周采用單層膜,具有優(yōu)良的綜合性能,較玻璃溫室、PC中空板溫室可節(jié)省大量成本;針對南方雷雨大、天氣炎熱等特點,采用大截面水槽,具有良好的排水性能,能有效避免暴雨對溫室造成的侵襲;采用外遮陽及側(cè)面卷膜通風(fēng),具有較好的通風(fēng)效果,能節(jié)省大量電能;對溫室進行了防雷處理,確保設(shè)施安全、可靠運行。4.3覆蓋材料與溫室主體根據(jù)蔬菜的生長習(xí)性,結(jié)合蔬菜在生長發(fā)育過程中對光照、溫度、濕度等環(huán)境條件要求和建設(shè)地區(qū)(哈爾濱市)的氣候特點,覆蓋材料采用10mm厚3層聚碳酸酯中空板,其具有保溫性強、質(zhì)輕、韌性好、透光率高、使用壽命長等特點,最適合我國北方氣候特點;溫室主體采用大屋脊結(jié)構(gòu),外型美觀,檁條、桁架采用幾字型鋼材,很好地解決了北方地區(qū)溫室滴露嚴重的問題,減少了病蟲害,提高了蔬菜品質(zhì);溫室配有內(nèi)遮蔭、二層保溫幕系統(tǒng),可以提高溫室的保溫效果,降低運行費用。4.4venlo系統(tǒng)設(shè)計花卉生產(chǎn)對溫度、濕度、光照等環(huán)境條件要求嚴格。根據(jù)溫室建設(shè)地區(qū)(云南昆明)的氣候特點,充分將花卉栽培的農(nóng)藝學(xué)特性與溫室用途、功能相結(jié)合,確保良好的采光條件,室內(nèi)絕對不能形成滴露,以免對花卉造成傷害。筆者采用VENLO式9.6m跨玻璃溫室,配置內(nèi)外遮陽、風(fēng)機/濕簾降溫系統(tǒng)、灌溉施肥系統(tǒng)、防滴露系統(tǒng)、移動式育苗床、環(huán)流風(fēng)機、計算機控制系統(tǒng)等,兼顧了高檔花卉生產(chǎn)和溫室的整體美觀;玻璃透光率高,屋頂支撐結(jié)構(gòu)直接采用鋁型材作為檁條,降低了溫室主體骨架的成本,減小了屋頂?shù)恼诠饷?提高了透光率。4.5venlo式溫室瓜果作物生產(chǎn)要求具有良好的光照、通風(fēng)換氣及溫濕度等環(huán)境條件?？紤]到生產(chǎn)對象—西甜瓜的喜光特性和整枝吊蔓等特性,同時根據(jù)建設(shè)地點(北京地區(qū))的氣候特點,采用了9.6m跨VENLO式溫室結(jié)構(gòu),頂部采用美國SPS公司的防結(jié)露波浪板,具有透光率高、質(zhì)輕、防紫外線、內(nèi)防結(jié)露的特點,與PC中空板溫室相比具有造價低的優(yōu)點;四周采用進口8mm厚GE板,具有較好的保溫性能和使用壽命;同時,溫室具有較大的吊掛空間和吊掛載荷。為兼顧周年生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)高檔西甜瓜的農(nóng)藝要求和溫室的整體美觀,溫室配備內(nèi)保溫系統(tǒng)、熱水補溫系統(tǒng)、外遮陽系統(tǒng)、移動噴灌機、倒掛噴灌系統(tǒng)、風(fēng)機濕簾降溫系統(tǒng)、電動北開窗系統(tǒng)、電器控制系統(tǒng),具有節(jié)能、節(jié)水、高效的特點。4.6材料、設(shè)備及溫室根據(jù)水生動物的生活習(xí)性,充分考慮所建地區(qū)(武漢)的氣候特點以及適于工廠化水產(chǎn)養(yǎng)殖作業(yè)的要求,采用跨度為12m的大跨度溫室,頂部覆蓋材料采用4mm厚浮法玻璃,具有透光率高、美觀性好等特點;四周采用希臘進口長壽無滴膜,配備電動側(cè)卷膜自然通風(fēng)系統(tǒng)、外遮陽系統(tǒng)、供排水系統(tǒng)、環(huán)境控制系統(tǒng)、照明系統(tǒng)及配套養(yǎng)殖設(shè)備等。由于采用了大跨度、高天溝形式,溫室具有較好的通風(fēng)降溫性,適合漁業(yè)養(yǎng)殖,具有生產(chǎn)與觀賞性俱佳的綜合性能。采用特殊設(shè)計的供排水系統(tǒng),配備高性能的增氧機及機械投喂機等,可為水生動物及時補充新鮮水源,保證了養(yǎng)殖作業(yè)的安全和高效性。5溫室設(shè)計、設(shè)施養(yǎng)殖在國內(nèi)發(fā)展迅速、為廣大開展提供了新的市場空間研制的新型系列溫室密封性、整體性好,設(shè)備性能優(yōu)越,運行自如。各溫室設(shè)備匹配合理,經(jīng)濟節(jié)能,具有各自的技術(shù)特點,適合不同的生產(chǎn)對象。技術(shù)創(chuàng)新點:一是工廠化育苗溫室能根據(jù)不同的作物及種苗發(fā)育過程中不同的生長階段,進行相應(yīng)的環(huán)境調(diào)控,填補了國內(nèi)高檔育苗溫室的空白;二是對于水產(chǎn)養(yǎng)殖溫室,其創(chuàng)新點為將養(yǎng)殖工藝與工程技術(shù)相結(jié)合,實現(xiàn)了水產(chǎn)養(yǎng)殖的工程化和工廠化,具有創(chuàng)新性;三是蔬菜生產(chǎn)溫室、花卉生產(chǎn)溫室、果品栽培溫室較好解決了夏季降溫和冬季補溫能耗大的問題,做到了高效、節(jié)能、高產(chǎn)及周年生產(chǎn);四是各種溫室的研發(fā)具有獨立的知識產(chǎn)權(quán),具有優(yōu)良的綜合性能,較國外同類產(chǎn)品造價低,更適合我國國情;五是該研究首次按不同用途對溫室設(shè)計及設(shè)備配置的合理性、經(jīng)濟性進行了系統(tǒng)研究,基本上涵蓋了溫室應(yīng)用的各個重大領(lǐng)域,通過研究積累了豐富的數(shù)據(jù)和寶貴的實踐經(jīng)驗,為以后的溫室設(shè)計和推廣打下了堅實的基礎(chǔ)。新型系列溫室憑借因地制宜的方案設(shè)計、合理的價位、可靠的質(zhì)量、完善的售后服務(wù),深受用戶歡迎,迄今已在全國各地銷售各類溫室45hm2,產(chǎn)值1.5億元,獲利稅1000多萬元,取得了較好的經(jīng)濟效益。因溫室設(shè)計充分考慮了室內(nèi)動植物生長的環(huán)境需求,所以可充分保證作物的高產(chǎn)、高效、優(yōu)質(zhì)、環(huán)保安全生產(chǎn)。產(chǎn)品品質(zhì)好、售價高,為溫室使用者本身也帶來了良好的經(jīng)濟效益。隨著種植、養(yǎng)殖結(jié)構(gòu)的調(diào)整和效益的驅(qū)動,設(shè)施栽培、設(shè)施養(yǎng)殖在國內(nèi)發(fā)展迅速。目前,全國設(shè)施栽培面積已達210萬hm2。但我國設(shè)施栽培技術(shù)的發(fā)展還相對滯后,單產(chǎn)低,產(chǎn)品的安全