马铃薯栽培的主要设施结构

二、马铃薯栽培的主要设施结构

1.地膜覆盖

地膜的应用与杂交种、化肥共同被称作世界农业生产上的三次革命。该技术应用方法简单易行，投资较少，增产增收效果明显，是现代农业生产中既简单又有效的增产措施之一。所谓地膜覆盖，是用很薄的塑料薄膜紧贴在地面上进行覆盖的一种栽培方式，地膜是指工业部门生产的专用于农作物地面覆盖栽培的塑料薄膜。其主要特点是：质地很薄（0.005～0.015毫米）、韧性强、透光性好。地膜种类较多，应用最广的为聚乙烯地膜，厚度多为0.005～0.015毫米。

目前各地地膜覆盖的形式多种多样，归纳起来有以下四种基本形式：

（1）平畦覆盖

平地做低畦覆盖地膜，在四周畦埂上压土，畦宽与普通露地生产用畦相同，为1～1.65米，一般为单畦，也可连畦覆盖。适宜生长期较短、喜湿、浅根性的速生蔬菜或部分宿根菜栽培。优点是保水能力强，便于施肥灌水，初期增温效果较好；缺点是后期地膜易受泥土污染而降低透光率，降低增温效果，不利于机械化作业，增产效果较差。

（2）高垄覆盖

平地起垄，单垄或双垄覆盖，45～60厘米宽、10～15厘米高，在垄沟两边压土。优点是增温快，比平畦覆盖高1～2℃，保温效果较好，方法简便，不需做畦；也可进行机械化作业，适于大面积中、远郊蔬菜及大田作物覆盖栽培，但增产效果不如高畦覆盖明显。

（3）高畦覆盖

平地起垄后，合并两垄做成高畦，待平整畦面之后再进行覆膜。常用的适宜规格是：畦高10～12厘米，畦面宽65～70厘米，畦底宽100厘米。这是近几年来应用比较普遍、面积最大、效果最好的主要覆盖形式。具有保温、保湿效果好，增温快，增产显著，适于机械化作业等优点。缺点是灌水、施肥较难，渗水不充分，容易出现畦心干及中后期脱肥、作物早衰等问题。

（4）沟畦覆盖

沟畦覆盖又叫改良式高畦地膜覆盖，俗称天膜。即把栽培畦做成沟，在沟内栽苗，然后覆盖地膜。当幼苗长至接触地膜时，把地膜割成十字孔将苗引出，使沟上地膜落到沟内地面上，故将此种覆盖方式称作“先盏天，后盖地”。

采用沟畦覆盖既能提高地温，也能增高沟内空间的气温，使幼苗在沟内避霜、避风，所以这种方式兼具地膜与小拱棚的双重作用。可比普通高畦覆盖提早定植5～10天，早熟1周左右，同时也便于向沟内直接追肥、灌水。

采取何种地膜覆盖方式，应根据栽培条件、栽培时期及栽培方式的不同而定。如采用明水沟灌时，应适当缩小畦面，加宽畦沟；如实行膜下软管滴灌时，可适当加宽畦面，加大畦高，畦面越高，增温效果越好。

2.中小拱棚

塑料中小棚是指以塑料薄膜作为覆盖材料的拱形或其他型式的简易棚。其规格尺寸上的界限虽难以绝对分开，但一般来说，小棚棚高大多在0.5～1.5米，内部难以进入；中棚就其覆盖面积和空间来说，均介于小棚和大棚之间，其结构与小棚很相似，而且目前中棚越来越少。因此，这里仅以小棚为重点说明其结构、性能。

（1）小棚的型式和结构

①拱形小棚：这是蔬菜生产上应用最多、最早的一种棚型，其骨架主要采用毛竹片、细竹竿、荆条或6～8毫米的钢筋弯成弓形。通常宽1～3米，高0.5～1.5米，长5～10米，骨架上覆盖0.05～0.10毫米厚的聚氯乙烯或聚乙烯薄膜。

为了提高小棚的防风保温能力，除了在田间配置风障外，夜间还要在棚膜外加盖草苫子、草袋片等防寒物。由于负重增加，要在棚内设立柱（木柱或混凝土柱），支撑拱架，并用8号铁丝顺棚的延长方向连接固定每根拱杆。还可在棚两侧中部沿棚延长方向用细竹竿（架材）连接每根拱杆，以加强棚架的整体稳固性。覆完膜后还应用8号铁丝、压膜线或撕裂膜横跨棚的两侧压住棚膜，线两端固定于地锚上。两条线间距视各地风速而定。

②半拱圆形小棚：形式类似于改良阳畦。它是在菜畦北侧筑起约1米高，上宽30厘米，下宽40～50厘米的土墙，拱架一端固定在土墙上，另一端插在畦南侧土中。棚宽2米的在棚内设一排立柱，棚宽3米的要设两排立柱支撑。薄膜一般分两块覆盖，接缝处约在离地60厘米高处，以便扒缝放风。土墙上距地面30厘米高处每隔3米左右开一通风口，这样可造成南北空气对流，有利于调节空气温度。这对春季育苗及栽培是非常重要的。

③双斜面小棚：棚面呈屋脊形或三角形，适用于风少、雨多的南方。

3.塑料大棚

（1）钢架塑料大棚

骨架用钢管和钢筋焊接而成的拱形桁架，多为无支柱（见图5-1）。跨度10～12米，高3.0～3.5米，每隔1.0米设一拱架，纵向设7～9道拉杆将各排拱架连为一体。钢架大棚的拱架上弦用26.75毫米×2.75毫米钢管（6分管），下弦用直径16毫米钢筋焊接而成；系杆材料为21.25毫米×2.75毫米钢管（4分管）；大棚南北走向，南北两端室外应设斜撑，且各有一门。

图5-1　钢架结构塑料大棚结构示意图　　单位：毫米

（2）竹木结构塑料大棚

跨度一般为8～10米，高2.4～2.6米，长40～60米，南北延长，必须有支柱（图5-2）。支柱纵横成直线排列，横向每隔2～2.5米设一根10厘米×10厘米钢筋混凝土支柱，纵向每隔3米设一根支柱，纵向支柱上面用直径8厘米松木杆设梁，梁上设短柱用来支撑拱杆，形成所谓“悬梁吊柱”型式。拱杆用直径3～4厘米的竹竿或宽3～4厘米、厚约1厘米的毛竹片按照大棚跨度要求连接为一定长度构成。拱杆两端插入地中，其余部分横向固定在立柱顶端成为拱形，通常每隔0.75米一道拱杆。纵向采用直径3～4厘米的细竹竿作系杆连接拱杆和立柱，使整个骨架成为一个整体。大棚两端各设供出入用的大门。

图5-2　竹木结构塑料大棚结构示意图　　单位：毫米

4.日光温室

日光温室以其高度节能、低廉的造价、简单的管理等优势，在设施蔬菜生产中占有重要地位。目前我国北方地区的日光温室马铃薯栽培由于可以提早上市、效益较好。但进行越冬生产的时候，受到低温弱光的影响，往往对日光温室的结构和建造要求很高。能够胜任这种生产的日光温室应具备以下条件：

（1）日光温室主体结构

辽宁地区温室类型以单屋面温室为主，温室的剖面如图5-3所示。

1—前屋面（采光面）；2—后坡；3—后墙；4—地面；α₁—前坡倾角；α₂—后坡仰角；H—屋脊高度；h—后墙高度；L—温室跨度；L₁—前坡水平投影；L₂—后坡水平投影

图5-3　日光温室剖面示意图

①跨度L：温室后墙内侧至前屋面骨架基础内侧的水平距离。日光温室内环境的边际效应明显。温室南底脚处空间低矮、夜间温度低，北侧白天光照条件较差，东西山墙附近存在较大的三角形阴影，且温度较低，只有中部的环境条件最适宜作物生长。增加温室跨度，不仅可以使温室的覆盖面积相应增加，同时也使得上述条件较差的土地面积所占的比例减小了，温室的生产能力得以提高。一般为6.0～8.0米，纬度越高受屋面角度的制约跨度应相应减小。随着日光温室保温材料和保温技术、加温技术的不断提高，生产用日光温室的跨度还有增加的趋势。

②温室高度（脊高）H：基准地面至屋脊骨架上侧的垂直距离。脊高的设定与跨度是连锁的。温室跨度增大，为了保证采光屋面的角度不缩小，就必须提高温室的脊高。但脊高的增加会使温室的散热面积增大，不利于保温。同时也会影响到温室的稳定性，对建筑材料和质量提出了更高的要求，增加了建造成本。目前日光温室脊高通常在3.5～4.0米，脊跨比（温室屋脊高度与温室跨度的比值）一般为0.47～0.5。

③前坡倾角α₁：温室南底脚与脊高顶点的连线与水平面的夹角。这个角度的大小直接影响到温室的采光效果。我国北方地区越冬生产的日光温室前坡倾角在65°以内，该角度越大，温室的进光量越大；地理纬度越高，要求的角度也随之增加。综合考虑温室的整体结构合理性，通常取30°～35°较为适宜。

④后坡仰角α₂：后坡内侧斜面与水平面的夹角。该角度的变化会影响到温室后坡的长度，以及后坡内表面的受光情况。在寒冷的冬季如果后坡终日没有太阳直射光先照射，就会积聚大量的水滴，一方面不利于保温，另一方面滴落的水滴还会造成地面、作物叶片表面沾湿，诱发病害。因此，要求后坡内表面在温室使用季节里的每一天都要有太阳直射光的照射。北方地区越冬生产的日光温室后坡仰角通常比当地冬至日中午太阳高度角大5°～8°。

⑤后坡长度：屋脊顶点到后墙内侧顶点的距离。后坡长度与温室的采光和保温都有着密切的联系。长度增加，保温性能得以提高，但过长的后坡会降低透明采光屋面的面积，影响温室采光效果。后坡太短会降低保温能力，同时也会使后坡的仰角过大，不利于外保温装置的安装和调试。综合考虑后坡仰角和后墙高度的要求，通常日光温室后坡长度用水平投影长度或脊位比（温室前坡水平投影与温室跨度的比值）来表示。冬季温度越低，后坡水平投影应越长，一般取1.1～1.5米。脊位比一般取0.8左右。

⑥温室屋脊高度：可根据脊跨比确定，脊跨比为温室屋脊高度与温室跨度的比值，脊跨比一般取0.47～0.5。

优型结构日光温室具有良好的采光和保温蓄热构造，不同地区根据其地理纬度和气候条件、生产方式、建筑材料等采取不同的构造。不论采用何种材料建造日光温室，其合理的剖面参数基本不变（表5-1）。

表5-1　不同纬度地区优型日光温室剖面参数（单位：米）

表5-1中的数值是根据冬至日上午10时至下午2时期间保证4小时最佳采光而算出的。若低纬度地区，由于种植需要，对室内空间要求较大时，屋脊还可适当提高。

（2）日光温室的围护结构

①钢架结构日光温室：钢架结构日光温室骨架通常采用平面桁架结构，一般骨架上弦采用4分厚壁管（21.25毫米×2.75毫米），下弦采用直径14毫米钢筋，腹杆采用直径8毫米钢筋。骨架的两端设置固定支座，以便将骨架固定在前基础和后墙上，以保证骨架在竖向和横向的稳定。骨架结构必须满足强度、变形以及平面内外稳定的要求。

前底脚处设置50厘米以上深的基础，并设圈梁，尺寸不应小于24厘米×24厘米；后墙顶部也要设置压顶，压顶与墙等宽，厚6厘米。温室桁架两端分别用直角卡筋卡在圈梁和压顶上，防止骨架前移或后移。

纵向用6道系杆，系杆为21.25毫米×2.75毫米的钢管（4分管），系杆固定在下弦上，并用直径10毫米钢筋在骨架两侧与骨架上弦钢管焊接成三角形支撑。系杆深入山墙内至少12厘米并固定牢固。

墙体为24厘米厚砖墙、加12厘米厚苯板、再加24厘米砖墙构成，总厚度60厘米。后坡为木板或轻体预制板、加15厘米厚苯板、再加炉渣和水泥砂浆及防水等构成，墙体水平及竖向每50厘米设置一道6毫米拉结钢筋，连接内外砖墙和中间苯板。设计风雪荷载均为30年一遇，耐久年限20年。

钢架结构日光温室结构如图5-4所示。

图5-4　钢架结构日光温室结构示意图　　单位：毫米

②钢混型日光温室：采用钢骨架与钢筋混凝土柱组合式结构，钢骨架与钢架结构日光温室完全相同。后墙采用垛土墙或机建土墙，平均厚度应在当地冻土层厚度+50厘米以上。辽宁地区经常采用底座3～5米，顶部1.5～2.5米厚的土墙。土墙顶砌三皮砖，山墙采用砖墙，后墙内侧与骨架等间距设置10厘米×10厘米钢筋混凝土立柱（内配4根6毫米钢筋，且每隔30厘米配置4毫米粗箍筋），用以支撑骨架，骨架焊于柱顶预埋件上。后坡木板上面放一层塑料薄膜，塑料薄膜上面铺一层秸秆，秸秆的厚度不小于30厘米，用直径10厘米的秸秆捆铺3层，最上面铺5厘米草泥以防水；该温室可以抵御30年一遇风雪荷载，耐久年限可达10年以上。

钢混型日光温室结构如图5-5所示。

图5-5　钢混型日光温室结构示意图　　单位：毫米

③竹木结构日光温室：竹木结构日光温室一般跨度6～7.5米，前屋面用竹竿或竹片制成。用竹竿制成的由于竹竿较硬，不易弯曲角度很大，因此前底脚部分需要用竹片制作。这种温室一般沿跨度方向做4排钢筋混凝土立柱，即墙柱、脊柱、腰柱和前柱；此外前底脚可设木柱，柱的纵向间距为2.4米，墙柱可随墙向后倾斜，前底脚柱向前倾斜，其余柱可直立。柱上设木梁，梁上每隔60厘米设竹拱杆。

墙体采用垛土墙，后坡用钢筋混凝土柱做支撑，上面放一层塑料，塑料上面铺一层秸秆，如果材料选择适当可以抵御10年一遇的风雪荷载，但结构的耐久年限较差，一般2～3年需更换竹木材料。

竹木结构日光温室结构如图5-6所示。

图5-6　竹木结构日光温室结构示意图　　单位：毫米

（3）日光温室的覆盖材料和环境控制设备

①塑料棚膜：目前生产中使用的薄膜主要有以下几种：

A.高档膜：多为合资生产，主要品牌有希腊的PEP利得膜和韩国的鹤牌薄膜，韩国的燕牌薄膜也反映不错。进口膜都具有防尘、保温和防流滴的性能，而且在使用寿命上具有明显的优势。一般10道膜使用寿命在2年以上，12道以上的膜使用时间更长。由于其一次性投资略高，所以这类膜的使用者大多为农业园区和科研院所，目前8～10道的膜也越来越多地被生产者所认可。由于使用时间长，合资生产的薄膜年平均投入要小于国产膜，而且国产膜每年换一次，这样一个温室旧膜的撤换、新膜的裁剪、焊绳和安装的人工费为300～500元，这已经占到一个温室国产薄膜成本的1/3。综合考虑，建议尽量采用功能性较强和使用时间较长的薄膜。

a.PEP利得膜：

抗紫外线与防尘处理：所有的聚合物材质曝晒在紫外线照射下会产生退化，利得膜表面添加了紫外线抑制剂与吸收剂，使用寿命最长可达5年。同时表层又加强拨水性处理，维持一贯的高透光率。

反辐射率及高折射率：PEP利得膜含有光扩散添加剂，其作用将部分的光线反射回去；同时53%的高折射光，以柔和的光线进入温室，可增加全天光线到达植物表面的总数量，使阴影消失，增进光合作用与防止晒伤。

具保温功能：利得膜之中间层EVA是一种吸收红外线的材质，再加强红外线吸收剂，使其能吸收700～1500纳米波长的红外线，以阻止温室内热能的流失，并降低晚上温度下降的速度，在寒冷的夜晚对于作物来说是一个重要的进步。

防尘处理及防流滴：PEP利得膜在里层含有特殊的化学物质（表面活化剂），可降低农膜的表面张力，使其无法结成水滴，而所生成的一薄层水就由上而下流向温室边缘，由水来拭去而产生防雾作用，优点如下：增加整体膜的透光性达15%，以利植物的成长。减少因水滴滴在作物表面而造成的病变。

b.鹤牌系列高档EVA农膜：是山东日信引进韩国日信多年的农膜研制开发经验，结合我国各地气候及种植习惯而开发研制的系列高品质EVA系列农膜产品，经过国内广大用户的数年使用，已经获得了良好的声誉，鹤牌EVA农膜也逐步成为引领中国国内EVA农膜发展的领跑者。

B.普通棚膜：主要由国内薄膜企业生产，经过多年的技术引进与消化吸收，国产棚膜的市场占有率在部分地区也很稳定，如吉林的喜丰膜和黑龙江的五常膜，近几年山东等地也出现了许多品牌的薄膜。

喜丰薄膜：喜丰公司拥有三条国内最大、最先进的压延拉幅薄膜生产线，产品采用国际标准。PVC无滴蔬菜大棚膜荣获1995年全国质量奖，并被命名为吉林省首批名牌。PVC防尘多功能棚膜生产技术和质量为20世纪90年代国际一流，是世界上掌握该技术的三家企业之一。

②外保温覆盖材料：外保温覆盖材料的主流还是草帘、纸被等传统材料，近年来稻草的来源在逐渐减少，运输成本不断增加，使用寿命一般在2年左右。所以草帘虽然保温性好、价格低廉，但它具有笨重、吸水、污损薄膜、易腐烂等缺点。目前在生产中越来越多地被保温被所代替。由于草帘和纸被生产中所见较多，这里将重点介绍一下市场上常见的几种保温被。

A.PE发泡自防水保温被：采用以PE闭孔发泡自防水材料为芯、涤纶布为面的保温材料和双面整体黏合技术研制的具有良好的防水性、保温性、使用寿命长的保温被。缺点是抗风能力较弱，使用寿命也不是很长，综合投入较高。每平方米的售价在18～25元之间，产地为北京。

B.耐久保温被：保温被为气室结构，上下保温层为粗支毛短绒、复合纤维原料配比制作的针刺毡，保温效果好。缺点是价格偏高，每平方米价格在15～25元，重量轻，抗风能力差，适于冬季季风较小的地区，综合投入较大。产地为河北、天津、北京。

C.复合型保温被：两面为里子绸、水织布或牛津布，抗老化性强。中间为带防拉功能的防寒毡，被的宽度一般为2～4米，长7～12米，1.7～2.0千克/米2。专用绗缝机加工生产，线的行距为14厘米，针距为1.2厘米，尼龙线、里子绸抗老化、耐辐射、防寒毡内加编织袋，耐拉。缺点是不防雨，但干速快。使用寿命在8年以上，每平方米价格在9～15元之间，是生产中使用最多的一种保温被。产地很广，东北三省、内蒙古、河北、北京等地均有生产。

这里介绍一种新型的纸被，EVA发泡片材保温材料，其主要特点是不吸水、不透气，耐老化，保温效果好。缺点是抗拉伸能力差，不宜与草帘形成一体。适合土温室后坡及墙体保温。

③卷帘机。卷帘机从安装位置上分顶卷式和移动式两种。

A.顶卷式：卷帘机放在温室后坡中间位置，通过卷动放在保温材料下面的绳子卷起外保温覆盖材料，铺放时主要靠草帘或保温被自身的重量自然向下滚动，这也是这种机器的一个缺点。温室屋面角小的温室保温材料不能自由滚动，在一定的位置需要外力辅助，给生产者在使用中添加了很多的麻烦。但由于其一次性投入较低，在生产中使用的广泛，尤其是经济不发达地区和老棚区更多。这种机器的另一个致命的缺点是容易把生产者卷到帘子里或卷轴上，造成人身的伤害甚至死亡，所以使用时一定严格按操作规程，不可大意。

B.移动式：卷帘机放在温室底部，通过卷轴带动外保温覆盖材料的卷放，由于上下都是通过机器的动力带动，所以不受温室屋面角的影响，卷放自如。优点是使用安全，安装方便，适用范围广。缺点是一次性投入较顶卷式大，不适合温室东西水平差较大的温室使用。

C.放风器：主要用于日光温室顶部放风，提高效率降低劳动强度，方便使用。其优点为：

省时：在寒气逼人的冬季，不需要到温室顶部或从温室一侧走到另一侧打开薄膜，每次放风口开启和关闭不到一分钟。

省力：只需在温室里拉动牵拉链条即可打开温室的全部上层薄膜。

安全可靠：在雨天、雪天里，不需爬到温室顶部打开薄膜。

放风时拉动牵引链条即可打开温室的顶部薄膜；关闭时，反向拉动牵引链条即可。

适用于钢筋骨架的日光温室使用，目前已经在省内外大面积推广使用。

每个温室的投入在800元左右，放风器的使用寿命在三年以上。