园艺设施学-塑料拱棚

塑料拱棚20世纪50年代中后、60年代初，塑料中、小拱棚在生产中应用（水稻、蔬菜）1965年长春建成我国第一栋塑料大棚70年代塑料大棚迅速发展，尤其在“三北”地区2012年我国塑料拱棚面积280.6万公顷，其中大中棚148.3万公顷，中小棚132.3万公顷山东60年代中期引进应用中、小拱棚（2012年面积达554.68万亩），70年代发展塑料大棚（2012年面积达343.00万亩）一、中小（塑料）拱棚

(一)类型、结构(1)拱圆形(2)半拱圆形(3)单斜面形(4)双斜面形(5)柱支拱形1.类型2.结构:

拱杆、拉杆、压杆（绳）、立柱、（风障）3.规格小拱棚：通常宽1~3m，高0.5~1.5m，长10~30m，骨架上覆盖塑料薄膜。

中拱棚：

一般跨度4.5~6m，长度以30~40m为宜。跨度6m时，以高度2.0~2.3m、肩高1.1~1.5m；跨度4.5m时，高度1.7~1.8m、肩高1.0m为宜。4.材料骨架拱杆主要采用毛竹片、细竹竿、荆条或

6~8mm的钢筋、钢架或混合结构等弯成弓形。拉杆常采用毛竹片、细竹竿、钢管，横联拱杆。压杆常采用细竹竿或压绳，固定薄膜。立柱常采用竹竿、木棍、石柱、水泥柱等。还有

塑料薄膜、保温草苫。（二）性能

1.光照

拱棚内的受光状况，与塑料薄膜质量、被污染程度、附着水滴多少，以及棚型和棚的延长方向有关。一般春季棚内透光率不低于自然光照强度的50%，可达5万Lux以上。

南北延长的圆拱型棚内光照分布比较均匀光照垂直分布的特点是越接近棚膜光越强2.温度

棚内增温能力受季节影响较大，一般是升温快，降温也快，日夜温差大。一般条件下冬春季节棚的增温能力只有3~6℃，加盖草帘子的拱棚，温度可提高2℃以上，增温能力达5~8℃。夏季棚温最高可比外界高出15~20℃，容易造成高温危害，应注意通风降温。

3.湿度

拱棚内湿度特点是高湿。一般棚内相对湿度可达70~100%。白天通风时，相对湿度可保持在40~60%，平均比外界湿度高20%左右。

小拱棚内不同天气相对湿度日变化比较（三）拱棚的应用

1.春提早、秋延迟或越冬种植耐寒性蔬菜

由于中小棚可以采用草苫防寒，因而与大棚相比，早春可以提前栽培，晚秋可以延后栽培。

有些蔬菜可用中小棚保护越冬。种植的蔬菜主要有：韭菜、芹菜、青蒜、白菜、油菜、香菜、菠菜等。2.春提早定植果菜类蔬菜

主要作物有黄瓜、番茄、青椒、茄子、西葫芦等。3.早春育苗

主要采用早春单独育苗（风障小拱棚育苗）或小棚与大棚、日光温室配合育苗。二、塑料大棚规格：高度2m以上，跨度8m以上。一般高2~3m，跨8~12m，长30~60m。特点：

与温室相比：结构简单，建造、拆装方便，投资较少，稳固性较差，无外覆盖，保温性差；

与中小棚相比：坚固耐用，覆盖面积和空间大，管理方便，环境平稳，调控方便，利于作物生长。按棚顶形状可分为：（1）拱圆型（落地拱、柱支拱）（2）屋脊型（单屋面、双屋面）按骨架材料可分为：（1）竹木混合结构（2）竹、石、水泥柱混合结构（3）钢管、钢筋水泥结构（4）钢架结构（镀锌装配—标准化）（5）其它成型材料（水泥预制件、玻璃钢、磷镁土、陶土烧等）按连接方式可分为：（1）单栋大棚（2）双连栋大棚（3）多连栋大棚（一）塑料大棚的类型、结构1.类型图塑料大棚的类型A.单栋大棚；B.连栋大棚连栋大棚

土地利用率高，温度变化平缓；通风差，排雨雪困难，天沟遮荫。(基本骨架：俗称“三杆一柱”)立柱拱杆（架）拉杆（纵梁）压杆（压膜线）卡槽薄膜棚门通风窗天沟（连栋棚）卷膜机械2.大棚的结构（1）竹木结构单栋大棚

跨度8～12米，高2.4～2.6米，长40～60米，单栋生产面积0.5～1.0亩。采用“悬梁吊柱”形式，减少纵向立柱，小悬柱直径6cm，高度20~30cm，间距0.8~1.0m竹木结构大棚示意图立柱：作用：支撑拱杆和棚面，承受重量，纵横成直线排列。组成：原始竹木大棚的立柱纵向间距0.8~1.0米，与拱杆一致，横向2米，直径5~8cm，埋地20~50cm，中间最高2.4~2.6米。立柱多导致遮荫面积大，作业不便。拱杆：作用：大棚骨架，决定其形状和空间构成，支撑棚膜，承重。直径3~6cm竹竿或宽约5cm、厚1cm的毛竹片，两端入地30cm，其余部分横向固定在立柱顶端，成为拱形，间隔0.8~1.0米。拉杆：纵向连接拱杆和立柱，固定压杆，使大棚骨架成为一体。

通常用直径3~4cm的细竹竿，固定于立柱顶端或向下20cm。

压膜线、压杆：棚膜之上两根拱架中间，压平绷紧棚膜，排水防风。

材料：细竹竿，8#铅丝或尼龙绳（

3~4mm）。目前有专用的塑料压

膜线。覆盖材料：聚氯乙烯（PVC）或聚乙烯（PE）薄膜；醋酸乙烯（EVA）薄膜；无滴膜、长寿膜、耐低温防老化膜等。“四膜三缝”--接缝位置通常在棚顶及两侧距地面约1m处，重叠20cm以上。大棚宽度<10m，顶部可不留风口；大棚宽度>10m，棚顶设通风口。

铁丝：捆绑固定压杆、拱杆和拉杆。粗度：16号、18号、20号

门：大棚两端各设大门供出入，太小不利于出入，太大不利于保温。

窗：大棚顶部可设出气天窗，两侧设进气侧窗。特点：投资少，易建造，多立柱增加牢固性，但遮光，操作不便，架材易腐烂（2）钢竹混合结构大棚通常每隔3m左右设一花梁拱架，竹拱杆每隔1.0~1.2m一根，用钢筋、钢管、铁丝作纵向拉杆，每隔2m一道，将拱架连为一体，直接或通过小短柱固定拉杆。用钢少，棚内无柱，既可降低建造成本，又可改善作业条件，避免结构遮光，较实用。钢架竹杆悬梁吊柱铁丝（3）钢架结构单栋大棚（焊接式）骨架：钢筋或钢管焊接而成，中间无柱或有少量支柱。规格：长50~60m，宽10~12m，高2.5~3.0m，单栋面积多666.7m2特点：坚固耐用，空间大，见光好，易作业；投资大，生锈破膜骨架结构：拱架：单梁拱架单根钢筋或平面桁架平面拱架由上弦

14~16mm、下弦

12~14mm、腹杆

6~8mm连成桁架结构，弦距15~30cm

三角拱架由三根钢筋、腹杆连成桁架结构纵肋（梁、拉杆）：

12~16mm圆钢或

25mm管材，距1~1.2m平面拱架三角拱架上弦下弦腹杆（4）镀锌钢管装配式大棚采用热浸镀锌的薄壁钢管为骨架建成。跨度6~10m，长度30~60m，高度2.5~3m，拱杆多为

25~32mm钢管，间距0.5~1.0m，无立柱，拉杆

22~25mm缺点：造价高优点：重量轻、坚固耐用、易于安装拆卸、中间无柱、采光好、作业方便；结构规范合理，可工厂化、标准化生产。GP系列镀锌钢管装配式大棚-中国农业工程研究设计院研制PGP系列镀锌钢管装配式大棚-中国科学院石家庄农业现代化研究所设计

GP系列镀锌钢管装配式大棚骨架规格型号结构尺寸（m）结构长度宽度高度肩高拱距GP-Y8-1428.03.000.5单拱，5道纵梁，2道纵卡槽GP-Y825428.03.0-0.5单拱，5道纵梁，2道纵卡槽GP-Y8.525398.53.01.01.0单拱，5道纵梁，2道纵卡槽GP-C1025-S6610.03.01.01.0双拱，上圆下方，7道纵梁GP-C1225-S5512.03.01.01.0双拱，上圆下方，7道纵梁，1道加固立柱GP-C625-II306.02.51.20.65单拱，3道纵梁，2道纵卡槽GP-C825-II428.03.01.00.5单拱，5道纵梁，2道纵卡槽

PGP系列镀锌钢管装配式大棚骨架规格型号结构尺寸（m）拱架管径（mm）长度宽度高度肩高拱距PGP-5-1305.02.11.20.520×1.2PGP-5.5-1305.52.61.50.520×1.2PGP-7-1507.02.71.40.525×1.2PGP-8-1428.02.81.30.525×1.2拱杆卡槽通风窗卷膜器脊高肩高脊高肩高镀锌钢管结构卷膜器卡槽、卡簧卡槽、卡簧卷膜器钢管组装式大棚的结构及连接示意图（1）光照①光照的季节变化和日变化较大一般情况下大棚内的光照强度为外界的40~60％②大棚方位和结构影响光照东西延长的大棚比南北延长的大棚透光率高，但光照分布的均匀度要低些。3.大棚的性能南部中部北部东部中部西部

大棚类型光照强度/k1x透光率/%

钢材结构76.772.0

硬塑结构76.571.9

竹木结构66.562.5连栋钢筋水泥--56.3露地对照106.4100

单栋大棚不同结构的受光量③透明覆盖物影响大棚光照条件一般因薄膜老化可减少透光20~40%，因污染可减少透光15~20%，因太阳光的反射可损失10~20%，因水滴附着可损失20~30%，这样透光率约为入射光强的50%左右。双层比单层减光40~50%。不同透明覆盖材料其透光率也不同，而且由于不同透明覆盖材料的耐老化性、无滴性、防尘性等不同，使用后的透光率也有很大差异。④大棚内的光照分布不均匀大棚内光照存在着垂直变化和水平变化。从垂直方向看，越近地面光照越低，越近棚面，光照越强，每增加1m约减小10%。从水平方向看，东西延长大棚南侧高于北侧，东西差异小；南北延长大棚两侧靠近侧壁处的光照较强，中部光照较弱，上午东侧光照较强，西侧光照较弱，午后则相反。①温室效应

在没有人工加温的条件下，设施内因获得并积累了太阳辐射能，而使设施内的气温高于外界气温的一种能力。其大小可用室内外温差表示。（2）温度产生温室效应的原因透明覆盖物对太阳短波辐射（可见光）的透过率高于长波辐射（热辐射），造成能量的截留。设施阻断了室内外气体交换，减少了对流散热。②棚温逆转现象在无多层保温覆盖的塑料大棚中，日落后的降温速度往往比露地快。这时如果再遇到冷空气入侵，特别是有较大北风后的第一个晴朗、微风的夜晚，常常出现棚内气温反而低于棚外气温的现象。10月~翌年3月均有发生。气温

大棚温度日变化增温效果与外界气温密切相关（高温低温危害）

早春低温期3~6℃，一般8~10℃，极端20℃。②日变化明显，昼夜温差较大

冬季太阳高度角较小，日照时数少，白天增温较少，棚内昼夜温差一般在10~15℃；而夏季太阳高度角较大，日照时数较多，温差较大，一般在20℃以上。

塑料薄膜大棚月平均气温的变化③季节间差异较大④多层覆盖可明显增温外界-2℃单一薄膜2.5℃双膜（+膜或保温幕）4.5℃薄膜+草帘（小棚）7.5℃两膜+热风炉10.5℃⑤不同位点分布不均匀白天大棚南部偏高，北部偏低。夜间大棚中部略高，南北两侧偏低。在放风时，放风口附近温度较低，中部较高。没有作物时，地面附近温度较高，有作物时上层温度较高，地面附近温度较低。大棚内不同位点的温度分布地温变化与气温相比有明显的滞后现象05101520253035024681012141618202224温度（℃）时间（时）气温20cm深地温大棚内的地温一般以清明至谷雨的土壤增温效果最大，可比露地高3~8℃，最高达10℃以上。夏秋季因有作物遮光，棚内外土温基本相等或棚内温度稍低于露地1~3℃。秋冬季节则棚内地温又略高于露地2~3℃。

1~2月经常出现冻结。（3）湿度①大棚内空气绝对湿度和相对湿度显著高于露地。②大棚内的空气绝对湿度随棚内温度升高而增加；大棚内的空气相对湿度随棚内温度降低而升高。③空气湿度也存在季节变化和日变化：

午夜至早晨日出前，大棚内相对湿度往往高达100%，中午也常常达70～80%，通风时可降到50～60%。一年中春秋高，夏季空气相对湿度较低。绝对湿度—是一定体积的空气中含有的水蒸气的质量，其单位是g/m3。绝对湿度的最大限度是饱和状态下的最高（与温度有关）。相对湿度—是空气中实际水汽含量(绝对湿度)与同温度下的饱和湿度(最大可能水汽含量)的百分比值。它的单位是%。

大棚内外空气湿度的日变化

项目场所时刻（时）

24681012141618202224日平均绝对湿度露地

4.54.32.72.01.63.7

2.65.74.74.74.53.83.8(g/m2)大棚

8.27.56.78.818.522.319.819.013.711.1