超级索膜大棚与中国现代设施农业

1、超级索膜大棚与中国特色的现代设施农业青岛久聚青源索膜大棚有限公司任进礼(2016年2月)1.世界设施农业的发展趋势在农业产业中，除大宗的粮、棉、油、糖等生产外，包括蔬菜在内的园艺产业、养鸡在内的畜牧产业、养虾在内的水产养殖产业，几乎所有鲜活食材和食品的生产都需要在设施内展开，可以说，没有设施农业的发展，就没有今天想吃什么就有什么的现代社会生活。设施农业创造的是人工环境，人工环境是需要消耗能源来营造、驱动和维持的，对于生产园艺产业的温室大棚设施来讲，营造、驱动和维持所需人工环境的能耗主要消耗在以下八个方面：第一，结构建材。第二，气温的升温和保温。第三，气温的降温和保温。第四，采光。第五，二氧化碳

2、供给。第六，土壤温度保温。第七，土壤含氧量维持。第八，灌溉能耗。世界设施农业发展到今天，已经出现了许许多多适应各国国情的现代设施农业成套装备，所述适应各国国情，就是各国应用的现代化设施农业成套装备，既适应本国经济状况，又适应本国气候状况，也适应本国能源状况，还要适应本国的用户状况。荷兰虽然是世界现代化设施农业成套装备高度发达的国家，但是，荷兰早期的温室仍然与我国现行的土墙温室相似，也是呈现一面坡式的基本特征，后来，逐渐演变成两面坡式的结构特征，直到发展成现代化的超大面积的连栋玻璃温室。荷兰推行的超大面积的现代化玻璃温室符合荷兰国情，具体体现在以下几个方面：第一，结构建材，是以钢材玻璃为主的组合

3、形式；空间高大，大型机械车辆自由出入，所有农事作业高度规模化、机械化、自动化；面积超大，一座温室占地面积小的上百亩，大的上千亩，完全就是一个现代化的超级人工环境。而且，这种巨无霸的人工环境的运行完全实现赢利，也就是说，荷兰的温室结构建材，虽然造价高昂，但符合荷兰的国情。第二，气温的升温和保温荷兰是典型的温带海洋性气候国家，冬季温和，1月份平均气温2.2度；夏季凉爽，7月份平均气温16.8度；极端高温很少超出30度。在这种气候条件下，在白天，温室大棚内的气温很容易稳定在25度30度的理想状态；在夜间，很容易稳定在15度20度的理想状态。所述很容易稳定的意思是，不需要额外消耗能源，或者只需要消耗少

4、量的能源，就能把温度维持在理想状态。也就是说，对于温带海洋性气候的荷兰，所建造的玻璃温室营造出的人工环境一年四季都是很稳定的，即使是在冬季，由于温室内外温差很小，用热阻值很小的保温装备就能防止温室内的热量流失到温室外，保温成本很低。同样的道理，即使是在冬季，温室内白天接收到的太阳能向外界流失的较少，只需要少量外源能量补充，就能把温室内的温度维持在理想状态。第三，气温的降温与保温如上所述，对于温带海洋性气候的荷兰，地处高纬度，太阳辐射较弱，一年四季外界气温变化不是很剧烈，气温年较差较小，即使是在夏季，外界气温也不是很高，进入温室的太阳能有限，温室夏季降温十分容易，降温所需要的能耗不大。小结 综上

5、所述，荷兰推行的超大面积的连栋玻璃温室，虽然造价很高，但适合荷兰农业经济状况；由于荷兰处于高纬度的温带海洋性气候圈内，温度日较差和年较差都很小，一年四季温度变化很小，这就使得温室内的温度在白天和夜晚，以及冬季和夏季，都不会出现植物难以忍耐的极值，把温室内的温度维持在理想状态十分容易。2.我国的设施农业现状据统计，我国设施农业总规模已经达到6000万亩，总的设施农业产业规模世界第一。我国设施农业所用的温室大棚类型之多，也是世界第一，主要包括以下类型：第一，简易的竹木结构塑料大棚。第二，独栋拱形钢架大棚。第三，拱形钢架连栋大棚。第四，独栋拱形钢架大拱棚。第五，土墙温室。在行业内，人们把前四类统称为

6、冷棚，其本质特征就是没有蓄热功能，所以不能越冬生产；而把土墙温室称为暖棚，因为土墙除了具有保温功能外，还有蓄热功能，因为有蓄热功能，越冬生产成为可能。为什么上述冷棚在荷兰可以周年使用，而在我国，就主要用于春提早栽培，设备使用效率大大低于荷兰的？这是因为，我国属于大陆性季风气候，夏季炎热高温酷暑且漫长；冬季严寒也漫长，春秋气候适宜，但又很短暂。夏季气温30度以上的天数30多天以上，冬季零下十几度的天数也长达数月。气温年较差和日较差都很大。实践证明，当外界气温低至0度以下时，冷棚基本没有使用价值；外界气温低至零下5度时，冷棚只能废弃停用。冷棚的基本特征就是单层塑料薄膜覆盖。而对于拱架连栋大棚，由于

7、其通风结构的先天不足，屋面通风口设置在天沟位置，位置太低，夏季难以实现通风降温。客观存在的这一系列问题，使得冷棚在我国属于季节性的临时保护地，根本不可能用现代化装备提高其性能。土墙温室，由于具有蓄热功能，在设置外设保温被的条件下，可以周年使用，为解决我国蔬菜市场供应发挥了巨大的作用，是具有中国特色的温室类型，曾在学术界被称为“中国型温室”。然而，随着我国设施农业现代化的推进，设施农业规模化经营成为必然，一个专业合作社，或者一个农业企业要经营数百亩设施农业，就意味着，要建造数百个土墙温室，要对这数百个土墙温室一一进行管理，其管理效率很难提高。而且，土墙温室建造成本太高，建造周期太长，土地利用率太

8、低。土墙温室由于其结构存在先天局限性，室内的几乎所有田间作业都是人工体力完成，很难使用机械设备。综上所述，在我国，几乎所有的冷棚和暖棚，都已经越来越不适合土地流转后，蔬菜生产要求规模化、集约化、智能化的管理方式。3.现有设施农业用于产业扶贫的尴尬以宁夏银川贺兰县欣荣村为例，来阐述产业开发扶贫项目运行中存在的问题。欣荣村是一个搬迁移民扶贫示范村，该村建在一片沙漠之中，政府给移民们盖了面积有限的小院落，同时，还在沙漠上连片建造了温室大棚，目的当然是想让移民们通过种植大棚蔬菜增加收入，即，实现所谓的稳得住，有事做，能致富的目标。但事与愿违，这些大棚一直荒芜，里面是人高的杂草，大棚钢架锈迹斑斑。这到底

9、是为什么呢？可能存在以下几个问题：第一，移民大都不会种菜，更不会在大棚里种菜；第二，沙漠土地贫瘠，很难用常规的方法种出好蔬菜；第三，对移民种植大棚蔬菜难以采取有效措施进行技术指导。具体原因分析如下：先说说第一个问题。这些荒芜的大棚高2米左右，宽6米左右，长50米左右，属于低矮空间的钢架大棚，这种大棚温度变化极其剧烈，在春夏秋季节，太阳出来温度飞快地升到50左右，太阳落山温度急速降到与外界温度差不多的水平，当外界温度低于0度，这种大棚内的温度和外界几乎一样低。用这种大棚种植蔬菜，需要极其小心谨慎地管理棚里的温度，随时准备放风降温，随时准备合风口保温，否则，里面的蔬菜不是被热死就是被冻死。也就是说

10、，大棚蔬菜产业是一种集约化程度很高的农业形式，种植大棚蔬菜是需要很高的职业技能和职业素质的，而移民们只习惯于从事靠天吃饭的粗放式的原始农业，根本不具备管理蔬菜大棚的职业技能和职业素质，把一个个小面积的大棚直接分配给移民操作，他们显然不具备驾驭能力。再分析一下第二个问题。不论是现有的贫困地区，还是搬迁移民扶贫所在地区，自然环境大都不是很好，欣荣村也不列外，坐落在一片沙漠之中，土壤极其贫瘠，既不保水也不保肥，采用常规的种植方法种植蔬菜，显然不可能获得好的收成。在这种环境中从事大棚蔬菜生产，最好用水肥一体化的滴灌系统，相对技术含量较高，要让原本没有任何集约化蔬菜生产经验和相应业务技能的移民们熟练应用

11、这项技术，把蔬菜种植好显然存在很大难度。最后分析一下，对移民种植传统大棚蔬菜难以采取有效措施进行技术指导的现实问题。首先需要明确两个定义，一是传统大棚，二是有效措施。所谓传统大棚就是高度很低，宽度很窄，空间很小，热容量小，保温性差，棚内温度变化剧烈。就像欣荣村建在沙漠上的这片钢架大棚，这种大棚空间很狭小，没法使用机械耕作，几乎所有田间作业都是体力活。所谓对移民进行技术指导服务的有效措施，就是在移民种植大棚蔬菜的全过程中，对每户移民的各个生产环节都能够做到及时精准的指导，实时监察，发现问题及时纠正。这就要求负责对移民大棚蔬菜种植进行技术指导的技术人员，逐棚逐户现场指导、实时监察、及时纠正问题，但

12、对种植传统大棚蔬菜的移民来讲，这实际上是落实不了的措施，是办不到的措施。原因是：这种大棚一个不到半亩地，如果一户移民分到2个大棚，这片大棚数量上百个，就算技术人员进出一次大棚用于技术指导、技术检查、技术纠正的时间10分钟，逐棚逐户指导一次需要几千分钟时间，所以，在技术人员人手有限、敬业精神有限的情况下，显然是做不到的。更何况这种大棚里白天闷热难耐，进出大棚几乎都是钻门洞，弯腰驼背，进出一次大棚贴身衣服就是一身臭汗，外套衣服则是一身露水，还有满脚的泥巴。综上所述，用传统大棚种植蔬菜，只适合那些具有精细化耕作、集约化管理、有蔬菜种植经验的农民，而让习惯于从事粗放农业的移民直接跳跃到需要精细化管理的

13、大棚蔬菜生产层面上，很难收到理想效果，所以，欣荣村成片的钢架大棚荒芜长草也就属于正常现象了。4.索膜大棚索膜大棚是由青岛久聚青源索膜大棚有限公司任进礼发明的专利产品，是不同于现存的所有类型温室大棚的一类新型农业装备，申请国家专利10余项，已授权专利8项。和现有各类温室大棚相比，索膜大棚最大的特点是：第一，采用索膜张拉结构建造，不需要钢拱架，建造成本低30%-50%。第二，建造高度任意，建造跨度任意，可以建成高大空间的索膜大棚和超级索膜大棚，大棚热容量提高几倍、几十倍，甚至上百倍，所以，大棚昼夜温度稳定，冬季夜间温度显著提高。第三，采光角度任意设置，所以，在冬季能够最大限度地接收太阳辐射，能最大

14、限度地蓄积太阳能，进一步使大棚夜间温度维持在较高水平。第四，散热比表面积小，夜间或者连阴天散热强度低，能最大限度地维持大棚温度稳定。第五，可任意双层棚膜覆盖或者多层棚膜覆盖保温，大棚围护结构热阻大，保温节能效果显著。5.超级索膜大棚超级索膜大棚具有以下特点：第一，一座连栋索膜大棚的建筑面积在50亩-1000亩之间，建筑面积越大，土地利用率越高，建造成本越低，运行成本越低，管理成本越低，而且保温性越好，温度也越稳定。第二，大棚最低高度在3米以上，任何所需的农业机械都可以自由出入，并能自由在大棚内作业，生产效率大大提高，人力成本大大降低。第三，大棚内部设置纵横交错的作业路径，方便机械设备运转和人员

15、机动巡视。第四，大棚内部设置多个功能区，主要包括：绿色植物种植功能区，太阳能蓄热功能区和二氧化碳发生功能区。其中，二氧化碳功能区采用大棚专用沼气发酵装备，消化大棚内的植物秸秆产生沼气；太阳能蓄热功能区用于在冬季为大棚蓄积热能，用来加热大棚夜间气温和土壤温度，以及为大棚提供灌溉温水。第五，大棚通风降温，密闭保温，空气循环加温，根际土壤加温，二氧化碳追肥，肥水灌溉等具有生态环境性质的作业，实现统一管理。6.项目超级索膜大棚设计方案6.1平面布局以贺兰县立岗镇金星村陈国庆的60亩超级索膜大棚为例，阐述超级索膜大棚设计方案。在这60亩土地上，建设1座连栋索膜大棚，该连栋索膜大棚占地面积60 亩。连栋索

16、膜大棚设计成20连栋，连栋索膜大棚单体南北延长，东西展开，每栋单体大棚东西跨度为15米，南北长度为133米。在大棚内设置路网，方便各类车辆设备在棚内作业和通行，方便我公司技术人员骑乘摩托车自行车快速抵达大棚内的任何地方，点对点地指导农户。在大棚内设置滴灌系统，采用水肥一体化的中央控制管理技术，由我公司为大棚内的农户所种植的蔬菜提供施肥服务和灌溉服务。在大棚内设置喷雾系统，采用水药一体化的中央控制管理技术，由我公司为大棚内的农户所种植的蔬菜提供打药、淋雨、和叶面施肥服务。在大棚内划分绿色蔬菜种植功能区，沼气发酵功能区、太阳能蓄热功能区、蔬菜初加工功能区、大棚中央控制功能区，另外，大棚西侧有81米

17、长的地块为低洼地，比其他地段低0.5米左右，后期设计成工厂化水厂养殖功能区，最终实现鱼菜共生的生态循环体系。其中，设置食用菌种植功能区有两个目的，一是生产高档食用菌产品，二是为大棚提供二氧化碳肥源；设置太阳能蓄热功能区有三个目的，一是用于冬季维持大棚夜间气温，二是用于冬季维持大棚土壤温度，三是用于冬季给蔬菜种植区提供温水灌溉服务。6.2结构设计项目大棚采用刚性结构，边高3米，天沟高3米，顶高6米，单体跨度15米，采光角度20-25度，排水天沟双三角形桁架结构，支撑梁立式桁架结构，张拉边梁三角形桁架结构，支撑柱单排圆钢柱，边柱双排圆钢柱，双层索膜覆盖保温，大棚排水天沟设计成内排水，大棚内设置蓄水

18、池。大棚适合大型机械车辆出入作业。6.3保温设计除采取双层索膜覆盖保温常规措施外，引进索膜大棚专用索膜保温被及成套卷放装备，在冬季用于超级索膜大棚外保温，既起到为大棚保温的作用，也起到每天给大棚膜除尘的作用。在大棚内，设置蔬菜栽培维护装备，发挥三方面的作用，一是在极寒天气出现时，用于覆盖蔬菜防冻，二是给蔓类蔬菜做支撑架，三是搭载喷雾装备，给蔬菜打药和叶面追肥。6.4蓄热设计引进水柱式太阳能蓄热机组，在超级索膜大棚内的太阳能蓄热功能区，装配占地3亩的水柱式立体蓄热间，蓄热水柱充满立体蓄热间，蓄热机组平均设置高度4米，蓄热存水量为6000万立方米，蓄存水温10-70，蓄积太阳能2亿大卡，相当于30

19、吨标准煤。蓄热机组与大棚内的空气循环设备连接，与大棚内土壤加温循环设备连接，与大棚内滴灌系统连接。6.5专用沼气发生装备6.6通风设计引进成套环式立面通风保温装备，在大棚四个立面设置环形双层窗体和环形窗体升降动力机组，自动控制大棚立面窗体升降。引进成套天窗通风装备，在大棚各个单体顶部最高处，设置适量密度的通风天窗，确保大棚夏季运行安全。6.7控制中心大棚内的通风降温、保温加温、灌溉追肥、打药防病、二氧化碳追肥等蔬菜生态环境管理措施，都集中在控制中心操作，由我公司专业技术人员负责。6.8种植设计第一，种植制度12月份播种喜凉类蔬菜，包括生菜、油麦菜、苦苣、乌塌菜、茼蒿、水萝卜等，或者，移栽芹菜、

20、菜花等等，春节前后上市。2月份移栽喜温类蔬菜，包括西红柿、辣椒、茄子、黄瓜、甜瓜、西瓜、西葫芦等育成苗，或者，直播喜温类蔬菜种子，包括菜豆、豇豆、甜玉米等。黄瓜从三月份开始陆续上市，直到11月份结束拉秧；辣椒、茄子从四月份开始陆续上市，直到11月份结束拉秧；西红柿从五月份开始陆续上市，直到11月份结束拉秧；西瓜、甜瓜在五月份上市并结束 拉秧；菜豆、豇豆从4月份开始陆续上市。6.9培训硬件在大棚内安装大屏幕或者投影设备，实时滚动播放大棚蔬菜栽培各个生产环节的操作方法，直观逼真地指导农户准确完成各项田间作业。在大棚内安装多个广播，实时滚动播放大棚蔬菜栽培各个生产环节的操作方法和注意事项。第二，产品

21、设计从一开始就按照有机蔬菜生产程序和标准生产蔬菜，在各个环节严格控制蔬菜内在质量，虽然有很多农户相对独立操作，但完全按照统一的技术规程作业，所生产的蔬菜全部供应商场和超市。 按照商场和超市的销售要求，统一包装形式和包装质量，采用先进的二维码追溯技术，各家各户虽然蔬菜产品包装一样，但一旦出现问题，让然可以追溯到责任人，确保产品声誉。7.超级索膜大棚用于精准扶贫的现代农业服务本文所述的现代农业服务是指由掌握超级索膜大棚装备管理技术、大棚内部生态环境管理技术、以及用大棚进行集约化生产技术的机构对只需要付出劳动力的农户进行点对点的提供帮助的行为。具体包括以下形式和内容：第一，服务主体是技术机构，服务机构具备管理超级索膜大棚装备的专业技能、具备管理大棚生态环境装备的专业技能、具备指导农户按照技术规程进行体力作业的服务技能。第二，服务客体是贫困农户，农户不需要掌握温室大棚基本知识，农户不需要掌握大棚生态环境管理知识，农户只需要听得懂机构人员的技术指导，能看得懂大棚内部设置的大屏幕技术指导视频，只需要农户具备劳动能力即可。第三，产前的服务形式：在大棚内进行集中技术培训，为农户提供种苗及生产物资。第四，产中的服务形式：为农户的生产活动创造最适的生态环境，用滚动播放的音频和视频为农户的各个生产环节提供具体讲解，骑乘摩托车或自行车快速抵达大棚内部任何位置对农户的生产活动进行面对面的现