國內(nèi)外設施研究現(xiàn)狀孫鑫1 緒論塑料大棚是一種簡易的保護地栽培設施，由于其結(jié)構(gòu)簡單，耗材較少，使用方便等優(yōu)勢在我國設施農(nóng)業(yè)領(lǐng)域中占有很大比重，尤其在我國北方地區(qū)，能夠在早春和晚秋淡季生產(chǎn)鮮嫩蔬菜，它能夠緩解蔬菜淡季的供求矛盾，具有顯著、巨大的社會效益和現(xiàn)實的經(jīng)濟效益。而大跨度塑料大棚在此基礎上增加了設施的高跨比，切實提高了土地利用率和作物產(chǎn)量，具有良好的推廣價值。由于塑料大棚本身具有早春和晚秋的生產(chǎn)能力，所以本研究對塑料大棚的夏季耐高溫能力、冬季抗低溫能力、結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性以及作物產(chǎn)量進行了相關(guān)分析，并建立了塑料大棚的溫度數(shù)值模型，為塑料大棚的發(fā)展提供理論基礎和技術(shù)參考。 1.1 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 1.1.1 國內(nèi)外設施研究現(xiàn)狀國外溫室的起源可以追溯到古羅馬時期，據(jù)羅馬哲學家塞內(nèi)卡記載，利用透明的云母片覆蓋黃瓜可以使之提早成熟。在 19 世紀初，歐洲各國紛紛建立簡易溫室用于生產(chǎn)水果和蔬菜， 英國首先致力于溫室加熱設備的研究以及通過改變溫室坡度改變溫室采光量的研究。隨著設施園藝的發(fā)展，在 20 世紀 60 年代以后在世界得到了大面積推廣（Yo ram A.，1992；Leonardi C at el.，2010）。目前國外的設施產(chǎn)業(yè)以現(xiàn)代化、大型化玻璃連棟溫室以及塑料拱棚為主，較為發(fā)的國家有荷蘭、以色列、日本、美國等。歐洲的設施園藝行業(yè)以荷蘭為首，大型化提高了土地利用率，自動化程度和生產(chǎn)效率高，據(jù)統(tǒng)計荷蘭目前的現(xiàn)代化玻璃溫室有 1.6hm2，是世界玻璃溫室面積的 1/4，而其溫室蔬菜總產(chǎn)值也占到了全國蔬菜產(chǎn)值的 3/4（吳堅，2006；Montero J I，2009）。以美國為首的美洲地區(qū)國家大多以塑料薄膜溫室為主，據(jù)不完全統(tǒng)計，美國的設施園藝面積達到了 2.2 萬 hm2，以設施花卉為主（丁小明等，2016），由于在美國投資設施栽培的企業(yè)實力均比較強，所以美國農(nóng)場的面積多在 30hm2 以上，生產(chǎn)呈規(guī)?；?，從種質(zhì)資源的選育、定值，到生產(chǎn)過程中的環(huán)境調(diào)控、病蟲害防控，最后商品化處理普遍實現(xiàn)自動化控制，提高了園藝產(chǎn)物的生產(chǎn)效率（Davis P A，2016；Janke R R，et al.，2017）。在亞洲地區(qū)，日本設施園藝的發(fā)展要領(lǐng)先于其他國家，截至目前，日本的設施園藝面積達到了 6.27 萬 hm2，主要以塑料拱棚為主，用于蔬菜、果樹和花卉生產(chǎn)，占比分別為 69.1%、15.7%和 15.2%（農(nóng)林水產(chǎn)省，2011）。日本的無土栽培技術(shù)世界領(lǐng)先，廣泛使用巖棉、椰糠等固體基質(zhì)和深液流、營養(yǎng)液膜等水培方式進行栽培，通過對光、溫、水、氣、肥的控制實現(xiàn)了園藝作物高效生產(chǎn)。隨著對溫室結(jié)構(gòu)的深入研究，逐步淘汰中小型拱棚，推廣大型雙屋面溫室以及連棟塑料大棚（Nukaya A，2010），極大的提高了土地利用率和作物產(chǎn)量。 塑料大棚占我國溫室面積的 66.7%，由于其成本較低、建造簡單等優(yōu)點在我國得到了廣泛推廣，國內(nèi)學者為探究塑料大棚的環(huán)境性能和結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性做了大量試驗，鮑恩財（2015）研究了雙層拱架塑料大棚的冬季保溫效果，結(jié)果表明雙層拱架塑料大棚的保溫效果與采光能力較常規(guī)棚更優(yōu)越；陳斌（2016）對桁架拱塑料大棚的受力以及灌漿加固進行了相關(guān)研究；魏鑫（2016）對寧夏 8-20m 跨度塑料大棚進行了環(huán)境測試與分析，結(jié)果表明 20m 跨度塑料大棚在冬春季節(jié)具有明顯環(huán)境優(yōu)勢。隨著對塑料大棚的深入研究，大型化的優(yōu)勢逐漸體現(xiàn)出來，李勝利（2008）研究了跨度 20m、長度 100m的巨型塑料大棚內(nèi)部環(huán)境因子的變化規(guī)律，指出巨型塑料大棚較常規(guī)塑料大棚的保溫性能、采光能力強，土地利用效率高；武瑩等（2019）對不同跨度的非對稱塑料大棚進行環(huán)境因子變化規(guī)律的研究，結(jié)果表明 18m 跨度雙層塑料大棚能夠顯著提高氣溫和土壤溫度，采光性能較好且大大提高了土地利用效率；董曉星等（2018）闡述了河南地區(qū)大跨度塑料大棚設計原理，大棚為全透光，通風口設置為頂部通風和側(cè)面通風并施加外覆蓋，結(jié)果表明夏季通風效果良好可應用于生產(chǎn)。 國外的設施水平要領(lǐng)先于國內(nèi)，由于氣候、政策的不同，目前國外學者的研究對象大多以大型連棟智能型溫室為主，而國內(nèi)則是以智能水平較低的日光溫室、塑料大棚為主，我們要學習吸取國外學者的研究經(jīng)驗與方法，而不是一律的照搬。設施大型化是當代設施行業(yè)的發(fā)展趨勢，近年來國內(nèi)出現(xiàn)許多大型化塑料大棚和日光溫室，但對其內(nèi)部環(huán)境因子的調(diào)控、栽培技術(shù)的智能化以及結(jié)構(gòu)的優(yōu)化等方面研究還較少，我們應該積極學習、引進國外的先進技術(shù)設備和試驗方法，因地制宜，合理的進行我國設施園藝的科學研究。