发布时间:2026-07-03
作者 | 周长吉
编者按:花卉是云南设施农业的重要产业,针对不同的花卉品种以及不同地区和不同的发展阶段,花卉生产的设施也有较大差别,尤其在环境控制技术与设备配置上不同品类之间的差异更大。长期从事设施农业工程技术的研究、设计、咨询和标准化工作的农业农村部规划设计院研究员周长吉在考察云南花卉产业基础上,总结分类云南花卉生产温室及环境控制设备,汇集成文。 云南花卉生产所用温室建筑主要有简易塑料大中棚、平顶遮阴棚、连栋塑料薄膜温室、玻璃温室等4类。 简易塑料大中棚 竹木结构中棚 在云南花卉产业发展早期,主要采用简易的中小拱棚,其中造价最低的是竹木结构中棚。棚体为单跨结构,跨度3.5米、肩高1.3米、脊高2.3米,承力拱架为竹竿或竹皮,拱间距0.7~0.8米。从结构承力体系分,可分为跨中设单立柱的有立柱棚和无立柱棚。无论是有立柱棚还是无立柱棚,一般均在屋脊设置一道屋脊纵向系杆,两侧侧墙各设置1道墙面纵向系杆。此外,在棚体靠近山墙的侧墙面还设置有墙面斜撑。为了增强棚体保温,有的棚体设计为双层拱架,分别覆盖塑料薄膜,形成双层保温棚。内层拱架同样采用竹竿或竹皮,但设置间距更大,可达到2米左右。目前,这种形式的棚体在较早发展花卉业的昆明呈贡地区仍在使用。 竹木结构棚体,由于竹竿的承载能力有限,一是棚体跨度和高度难以加大;二是使用寿命较短,生产过程中需要经常维护;三是室内作业空间小,直接影响种植垄的布置和操作人员作业;四是除了侧墙手动扒缝通风外,基本没有其他的环境调控设备。因此,在这种棚体内生产的花卉难以提高质量等级。 钢筋混凝土拱架中棚 在竹木结构棚体的基础上发展起来的是云南省大量推广的种植叶菜的钢筋混凝土拱架结构中棚。这种棚体跨度增大到4~4.5米,肩高1.2~1.5米,脊高2.1~2.5米。棚体结构采用钢筋混凝土拱架做承力结构,拱架截面50毫米×30毫米,间距1米,一般在屋脊和肩部设纵向系杆,共3道。两侧侧墙面设通风口,虽然大部分通风口仍采用人工扒缝通风,但通风口设置了卡槽固膜,安装手动卷膜器卷膜通风,可显著提高棚体的通风效率。钢筋混凝土拱架强度高、承载能力强、使用寿命长,一般可使用10年以上,对于投资能力较低的农户来说是一种经济高效的设施形式。其主要缺点是钢筋混凝土拱架截面小,运输和安装过程中容易脆断,而且骨料配置中的石子分布不均匀,会影响构件的局部强度,此外,拱架内配筋为4φ4毫米钢丝,没有箍筋,也直接影响结构的整体承载能力。相比钢管拱架,钢筋混凝土构件截面大,室内形成阴影面积大,在一定程度上会影响种植时的采光。 钢管拱架中棚 在竹木结构和钢筋混凝土结构基础上进一步发展起来的材料替代结构为钢管结构中棚和大棚。其中,中棚跨度为5.4米、肩高1.5米、脊高2.6米,大棚跨度6~8米、肩高1.6~2米、脊高2.5~3米。与竹木结构中棚一样,钢管结构中棚也分有柱和无柱两种结构,以及单层承力拱架和双层保温结构。结构的承力拱架一般为φ22毫米或φ25毫米钢管。由于不承担外部风雪荷载,内层保温膜承力拱架仍可使用竹木材料,立柱则采用钢筋混凝土柱。相比竹木结构和钢筋混凝土结构,钢管结构中棚构件截面显著减小,由此构件引起室内遮光基本消除。且钢管材料材质均一、工厂生产标准化水平高,建造的棚体结构整齐美观。但这种结构仍然没有摆脱种植空间矮小的局限,为此,进一步的发展直接采用了标准化装配式钢管骨架塑料大棚。 装配式钢管骨架塑料大棚 大棚拱杆间距0.75~1米,屋面一般设置3道纵向系杆,每个侧墙面设置2道纵向系杆并设置卷膜通风口。通风口固定塑料薄膜均采用钢板卡槽和弹簧卡丝,大棚拱杆与纵向系杆的连接均采用标准化的抱箍或弹簧卡。结构整体承载能力强、室内空间大,机械可以进入整地、起垄和覆膜,配套喷滴灌和自动卷膜通风系统,机械化水平得到显著提升。标准化大棚结构的相对造价也不高,是替代竹木结构和钢筋混凝土结构中棚的最佳设施。 平顶遮阴棚 平顶遮阴棚是一种简易的花卉生产设施,其主要功能是遮阳并伴随起到降温和防暴雨的作用。对于室外温度适宜、光照强烈的地区,采用这种形式种植设施不仅土地利用率高,而且节省投资和运行费用,是一种经济效益较高的生产设施。 建筑结构 平顶遮阴棚结构为用立柱形成纵横柱网,柱顶上设置纵横双方向的柱顶梁,形成立柱支撑柱顶梁的平顶屋面结构,棚体跨度8米,开间4米,高度3米。屋面上水平铺设遮阳网,根据种植要求,遮阳网可以是固定式,也可以是活动式。前者投资少、运行费用低,但无法调节室内光照,尤其在室外光照比较弱的时间段,固定遮阳会影响室内花卉采光;后者安装了可收放遮阳网的拉幕机构,配置自动控制系统可根据室外温度和光照强度自动控制棚下光照并调节温度,虽投资稍高,但环境控制能力强,更适宜花卉生长和提高花卉品质。 平顶遮阴棚的结构体系除了跨度方向立柱和柱顶梁外,为增强结构的整体性和抗风能力,一是在跨度方向的立柱与柱顶梁之间设置了双向斜撑,即掖杆;二是在结构的开间方向也设置了柱顶梁,由此形成了柱顶双向的柱顶梁结构;三是在棚体屋面上,与立柱和柱顶梁之间设置的掖杆一样,在最外侧开间设置了开间和跨度双向立柱与对应柱顶梁之间的掖杆,同时在棚体每跨跨中屋面上再增设一道沿开间方向通长的水平系杆。 平顶遮阴棚由于使用量少,目前尚未形成标准化的结构,构件之间的连接都是焊接,这直接影响棚体的使用寿命和日常维修成本。 遮阳网及活动拉幕系统 平顶遮阴棚所用遮阳网可以是黑色、银灰色或白色等不同颜色,可根据种植花卉对光照的要求选择不同材质和透光率的材料。对于活动屋面遮阳网的安装和运行,可参照连栋温室内外遮阳网的做法,遮阳网下部设置托幕线,上部设置压幕线支撑和限制遮阳网的运行空间,并防止刮风期间遮阳网被风吹起或大幅度起伏和震动。托压幕线一般采用聚酯线,托幕线布置间距宜为0.5~0.8米,压幕线间距可为1~1.6米。 驱动遮阳网启闭的传动机构可以是钢缆拉幕系统,也可以是齿轮齿条拉幕系统。前者不受棚体跨度和开间尺寸的限制,成本相对较低,但安装和调整难度较大,运行中的故障率较高;后者由于受标准齿条长度的限制,棚体的柱网尺寸必须适应齿条长度,按照开间方向拉幕,开间尺寸基本为3米或4米。 齿轮齿条传动系统由电机减速机、传动轴、齿轮盒、齿条和活动边驱动杆等组成。电机减速机一般置于一个传动单元的中部(一个传动单元面积可达3000平方米),双向输出动力,带动传动轴转动。传动轴上每隔3米或4米安装一个齿轮盒,将传动轴的动力通过安装在传动轴上的齿轮传递到齿轮盒中的变速齿轮上,变速齿轮连接齿条,由此带动齿条平移。每个齿轮盒配套1根齿条,齿条的两端通过焊接等形式连接圆管推杆,齿条平移将同时带动推杆平移。推杆上连接专用连接件,与遮阳网活动边驱动杆相连,推杆平移将同时带动活动边驱动杆运动,由此实现遮阳网的启闭。 这种拉幕系统设备材料标准化、安装简便、运行平稳、维护成本低,具有良好的性价比。 连栋塑料薄膜温室 云南省各类花卉生产大量使用的是连栋塑料薄膜温室。这种温室室内空间大、环境调控能力强、构件标准化、建设成本低,按照花卉种植品种对光照和温度的不同要求还可以及时更换功能薄膜,满足特殊品种对特定光谱的要求。 建筑结构 花卉生产中使用的连栋塑料薄膜温室,从建筑型式分主要有圆拱屋面温室、桃心屋面温室和锯齿屋面温室3类。从屋架结构看,有多种形式,包括中吊杆、三吊杆、V+、M、M+、W、反对称N+等,但总体趋势是M+越来越占主导地位。 圆拱屋面温室屋面拱架加工方便、安装快捷,屋脊高度低,抗风能力强,但由于屋脊处坡度小,结露水滴难以滑落,大部分水滴会直接滴落在室内种植花卉叶片或花朵上,由此可能会引起花卉病害或降低花卉品级。对室外温度较低、又不配加温系统的花卉生产温室,室内容易形成结露条件,为此,在此类花卉种植中应尽量选用流滴能力更强的桃心屋面温室。 桃心屋面温室屋脊两侧屋面拱杆坡度较大,可避免屋面塑料薄膜结露的滴水现象,而且随着温室屋面高度提高,自然通风能力也相应增强。但这种屋面拱杆屋脊两侧是2根对称拱杆,在加工过程中需要分别加工,安装过程中还需要屋脊专用连接件,同时保证屋脊两侧屋面拱杆的固结连接,以及屋脊梁的铰接连接,加工和安装的成本较高。这种类型温室弥补圆拱屋面温室的缺陷,尤其适用于室内空气湿度大、室内外温差大、室内容易结露的寒冷地区。 锯齿屋面温室,可以在圆拱屋面温室的屋面拱杆上附设锯齿通风口,也可以在桃心屋面温室屋架上设置锯齿通风口。由于通风口位置高于屋脊,温室的自然通风能力最强,在自然通风条件下的降温效果最好。需要注意的是锯齿口的朝向。在设计中应避免面向当地主导风向,也就是要避免出现冷风从通风口倒灌的现象,一般锯齿口应设置在主导风向的下风向。当一个地区的主导风向不定或者冬季和夏季的主导风向不一致时,可将边跨1~2跨的锯齿口朝内(面向温室屋面),虽然可能有局部的逆风,由于通风口打开时室外风速一般较小,基本不影响温室热压通风,但可完全避免强风直吹锯齿口对结构可能造成的损坏。 塑料薄膜温室的屋架结构型式多样,结构选型中应根据当地的风雪荷载以及室内种植花卉对环境控制设备的要求确定。目前云南省已经形成了标准的连栋塑料薄膜温室,其跨度为8米和9.6米,开间4米,檐高4.5~6米,主要构件用材如表1。生产应用中应尽量选用标准温室,可节省投资、提高效益。 塑料薄膜 除了钢结构外,塑料薄膜温室另外一种重要的用材为塑料薄膜。由于不同品类花卉对光照的要求不同,对塑料薄膜的要求也有个性化差异。目前市场上供应的塑料薄膜种类很多,有PVC、PE、PO、EVA以及多种功能膜,针对不同的种植品类,宜按照下列要求进行塑料薄膜的选配。 切花类花卉中,除了红玫瑰外,大部分切花(包括玫瑰、百合、洋桔梗、康乃馨、蝴蝶兰等)种植选用塑料薄膜的厚度宜在0.15毫米以上,透光率不低于88%(云南大部分地区光照较强烈,对薄膜透光率要求可适当放宽),散射率在70%±5%(可使温室内光线被散射到各个角落,避免直射光灼伤叶片,有助于植物的光合作用,枝条长势更均匀,花苞大,颜色鲜艳,进而提高产量和品质,此外还有一定的降温效果,也可以省去遮阳网的成本)。此外,在寒冷地区还应选择具有高保温功能的塑料薄膜,通过减少红外线透射率,提高温室夜间保温性能。满天星、菊花等在种植过程中使用硫黄熏蒸器进行消毒的温室,为降低硫黄对塑料薄膜的损伤、延长其使用寿命,应选择具有抗硫黄功能的塑料薄膜。 红玫瑰专用膜比较特别。紫外线中波长约为350纳米的光谱会对玫瑰花瓣中的色素产生刺激作用,过分活化色素的作用在花瓣表面会形成黯褐色斑点,影响切花品质和品级。为了解决这一问题,2009年云南方德波尔格玫瑰有限公司与希腊Plastic Kritis集团——上海普拉斯克塑料有限公司在共同研发了一款专为红玫瑰设计的紫外线阻隔膜(PEP-TUV3987AD)。这款薄膜可阻隔波长为290~400纳米波段的光谱进入温室,由此防止红玫瑰黑边和斑点的产生,此外,阻隔波长375纳米以下光谱,还会让一些白蝶、蚜虫、蓟马、粉虱等害虫降低活动力、失去航向、降低繁殖率,减少病毒及菌孢的产生。 盆花类花卉中,蝴蝶兰和大花蕙兰在育苗期要求用高散射的薄膜,可避免幼苗向光性长歪,而到开花期则需要高透光为其增艳。因此,兰花类盆花生产应将育苗和开花分置于不同的温室内生产,育苗温室塑料薄膜的散射率应在40%~60%,而催花温室塑料薄膜的透光率应达到90%以上。多肉植物一般需要每天8~10小时的光照来维持正常的养分合成和生长发育,而在夏季炎热地区,又需要适当的遮阳来防止植株烧伤和受损,需配合遮阳网使用,因此,薄膜选择应选用透光率90%以上的膜,此外还应根据温室建设地区的室外温度选择具有保温和流滴功能的薄膜。 玻璃温室 玻璃温室具有透光性能好、使用寿命长、环境调控能力强等特点,是玫瑰、蝴蝶兰等高档花卉的生产者的首选设施类型。但这种温室一次性投资高、运行成本也不低,不建议一般花卉种植者选用。 尽管玻璃温室的结构有多种,但云南花卉生产中大量使用的玻璃温室基本为文洛结构温室,根据每跨屋面数不同又分为双屋面温室和三屋面温室。 标准的文洛结构玻璃温室是立柱支撑桁架,桁架上支撑天沟,天沟支撑屋面檩条,且屋面檩条为铝合金型材,其既是屋面的承力构件,又是固定屋面玻璃的镶嵌材料,但对跨度较大且每跨内有2个小屋面的温室以及建设地区风雪荷载较大的温室,屋面檩条也应用钢管替代铝合金型材,并在屋脊处附加设置水平拉杆。温室承力天沟有钢板天沟和铝合金天沟之分,根据温室内种植作物对光照的不同要求,温室还可在天沟上设立柱支撑室外遮阳网。 文洛型玻璃常用的跨度有9.60米、10.80米和12.00米3种,开间一般为4米,也有采用8米开间的温室,但在结构上需要使用双向桁架。温室檐高一般在4米以上,屋面坡度为1/2。文洛型玻璃温室主要承力构件用材如表2。 校对 | 静菡 审核 | 晓白 排版 | 孟宇
▲竹木结构塑料中棚——设立柱中棚
▲竹木结构塑料中棚——无立柱中棚
▲竹木结构塑料中棚——双层拱架内保温中棚
▲钢筋混凝土拱架中棚
▲钢管拱架塑料中、大棚——有立柱内保温中棚
▲钢管拱架塑料中、大棚——无立柱中棚
▲钢管拱架塑料中、大棚——塑料大棚
▲平顶遮阴棚主体建筑结构——建筑整体
▲平顶遮阴棚主体建筑结构——立柱、柱顶梁及掖杆
▲平顶遮阴棚主体建筑结构——开间方向柱顶梁
▲屋面斜撑和纵向系杆——整体
▲屋面斜撑和纵向系杆——屋面斜撑
▲屋面斜撑和纵向系杆——屋面附加系杆
▲托压幕线布置——托幕线
▲托压幕线布置——压幕线
▲遮阳幕布启闭传动机构——传动轴与齿轮盒
▲遮阳幕布启闭传动机构——齿条端部与活动边连接
▲遮阳幕布启闭传动机构——推杆端部与活动边连接
▲圆拱屋面连栋塑料薄膜温室——大丰田M+屋架结构温室
▲圆拱屋面连栋塑料薄膜温室——温室外景
▲圆拱屋面连栋塑料薄膜温室——温室屋面结构
▲桃心屋面连栋塑料薄膜温室——温室外景
▲桃心屋面连栋塑料薄膜温室——屋面结构
▲锯齿屋面连栋塑料薄膜温室——温室外景
▲锯齿屋面连栋塑料薄膜温室——屋面结构
▲锯齿屋面连栋塑料薄膜温室——风向不定条件下锯齿口朝向
▲文洛结构玻璃温室——温室外景
▲文洛结构玻璃温室——双屋面温室
▲文洛结构玻璃温室——三屋面温室