溫室類型與裝備技術研究

武麗鴻等

摘要：設施農業是生產高品質、安全健康農產品的重要手段。概述我國設施農業發展現狀，介紹國內現有溫室大棚的類型并進行分類比較，分析設施園藝應具備的配套設備與技術，并對我國設施農業今后的發展提出建議。

關鍵詞：設施農業；溫室；類型；裝備技術

中圖分類號：S625 文獻標識碼：A 文章編號：1674-1161（2014）10-0061-04

隨著城鎮化進程的加快和居民消費方式的轉變，人們對高品質、安全健康農產品的消費需求呈剛性增長。我國是農業大國，人口眾多，農用耕地的人均資源相對短缺。要以較少的土地實現較大的產出，必須依靠高效農業生產這一途徑。設施農業具有在人為可控條件下進行農業生產的優勢，使各種資源要素得以優化配置并高效利用。

1 我國設施農業發展現狀

1.1 取得的成就

改革開放以來，在需求拉動、資金推動、政策帶動下，我國設施農業發展規模不斷擴大，農業產量和效益獲得了巨大的提升。據相關資料顯示，2010年設施蔬菜總產量超過1.7億t，占蔬菜總產量的25%；規模化養殖場豬肉產量達到3 270.9萬t，牛奶產量達到

1 662.6萬t；設施水產品產量達到780.0萬t，約占水產品總產量的15%。到2012年，我國設施農業面積超過579萬hm2，其中日光溫室面積更是超過120萬hm2；初步建立并形成了植保設備、品種繁育設備、栽培管理設備、農機具等設施園藝裝備體系，養殖管理、標志設備、畜禽糞污處理設備等設施養殖裝備體系，以及以水質檢測和處理、產地保鮮等設施水產裝備體系，這些體系為設施農業的安全穩定生產提供了可靠的物質保障基礎。此外，初步形成了設施農業支撐服務體系，建立了區域性技術創新平臺，構建了用來推廣和加強農業學科建設的設施農業人才保障機制。

1.2 存在的主要問題

盡管設施農業發展勢頭強勁，但與發達國家相比，我國設施農業絕大多數仍為簡易型結構，環境調控能力較差，綜合配套技術不完善，勞動生產率和土地利用率較低，單位面積產量不足發達國家的一半，勞動生產率也僅高于發達國家1/10。因此，要徹底改變我國設施農業的現狀，必須加大設施農業整體裝備水平和關鍵配套技術的研究與產業化開發力度，形成具有中國特色的設施結構型式和配套技術體系，提升設施農業的綜合效益。

2 設施農業溫室類型

要形成適合我國國情的設施農業發展體系，必須重視區域特點，因地制宜，找出適合當地的、先進性與實用性相結合的設施農業溫室類型。很多企業及科研機構結合用戶的需求，并針對不同氣候區（華北、華東、東北、西北、華南等）的氣候、資源與環境特點，研究開發出了能耗低、環境控制水平高、配套設施完善、適宜我國經濟發展水平的溫室設施裝備及相關技術。重點開展具有中國特色的優化溫室結構的研究與配套技術開發，解決土地利用率低、環境調控能力弱及栽培系統配套等關鍵問題。國內現有的溫室類型如圖1所示。

2.1 按溫室覆蓋材料分類

根據溫室外圍覆蓋材料的不同，可將目前國內常用的溫室分為玻璃溫室、PC板溫室和薄膜溫室3種類型，其特點對比見表1。

玻璃溫室可采用多種供暖方式，其能耗費用居中，適合多地區和各種氣候條件。玻璃溫室通常在晚秋和春、冬季節用于栽培花卉、種苗繁育、生態酒店及農業科研上的作物種植和觀賞示范等用途。PC板溫室因其抗沖擊性強、透光性僅次于玻璃溫室的特點，更適于風力與雨量較大地區，適宜種植一些要求中等光照強度的作物。薄膜溫室在冬季耗能較大的地區使用可起到節能的效果，其棚室可利用空間大，單位面積土地利用率高，能夠有效防止熱量散失和冷空氣侵入，保溫性能好，耗能低，適用于氣候相對穩定的地區，在北方地區多選用雙層膜溫室來降低冬季加溫運行費用。

2.2 按溫室結構形式分類

根據溫室結構形式不同，可將溫室分為單體溫室和連棟溫室兩類。

1） 單體溫室。單體溫室是一個外形獨立的單元溫室，可自行處理排水，并自動滑落積雪。單體溫室可分為單拱棚溫室（如圖2所示）和單坡面日光溫室（如圖3所示）。單拱棚溫室冬季保溫，夏季遮陽、防雨，在北方地區主要用來實現春提早、秋延后栽培作物，一般可比露地生產提前或推后1個月左右。但形態局限性等問題導致其保溫性能較差，因此我國北方越冬生產一般不選用。單坡面日光溫室是一種具有我國特色的溫室形式，它主要依靠太陽能為溫室提供日常供能，夜間直接采用保溫被或草簾覆蓋在屋面上，經濟節能，是北方地區越冬生產的主要溫室形式。總體而言，單體溫室的溫室表面積比例大，冬季加溫負荷高、散熱量大；可進行操作的空間較小；室內溫、濕度均勻性差，環境變化較大；占地面積相對較大，土地利用率偏低。

2） 連棟溫室。連棟溫室（如圖4所示）是用科學的手段、合理的設計、優秀的材料將原有的獨立單間模式溫室連起來進行大面積生產的溫室。它克服了單體溫室的缺點，具有造價低、保溫效果好的優點，可利用面積遠大于單體溫室，操作科學，可節約時間、提高效率。連棟溫室可配備天窗、側窗、濕簾等裝備，為實現溫室生產的自動化和智能化控制奠定了基礎。

2.3 按溫室用途分類

根據溫室的使用目的，可將溫室分為種植溫室、養殖溫室、科研教學溫室、檢驗檢疫溫室、生態餐廳溫室、花卉展廳溫室、植物觀光園溫室、庭院溫室等。

1） 種植溫室。主要用于花卉、蔬菜、林木育苗等的種植。通過控制室內的光照、溫度、濕度等因素，進行合理灌溉與施肥，滿足溫室內植物生長所需，可降低運行管理生產成本，避免或減少化肥污染，同時可提高花卉植物及蔬菜的品質。

2） 養殖溫室。分為畜禽養殖溫室和水產養殖溫室。利用溫室可調節環境的優勢，為畜禽提供好的生存環境，從而提高畜禽質量。

3） 科研教學溫室。高等院校或科研機構進行科研試驗的溫室，可對溫室內的各種環境因素如溫、濕度等實現精確嚴格控制。

4） 檢驗檢疫溫室。為一些需要隔離試種的對象提供可控的安全環境，如可能存在危險病蟲害的種子、苗木等。

5） 生態餐廳溫室（如圖5所示）。它是結合現代農業和城市服務業的新興產物。溫室以綠色植物為主，配以花、草、假山等，人們可在溫室內享受綠色食品及悠閑舒適的環境。

6） 展覽溫室（如圖6所示）。主要用于展覽和交易各種花卉植物。

7） 庭院溫室（如圖7所示）。外形美觀、占地面積小，可用于小面積種植植物，也可用于夏天臨時居住。

8） 蔭棚（如圖8所示）。在溫室上方搭建遮陽網，用于保護苗木免受夏季酷曬和冬季霜凍、低溫等侵襲，使其能正常健康成長。

3 設施農業配套設備與技術

加大設施農業整體裝備水平與關鍵配套技術的研究與開發力度，除了要重點研究適應中國國情的溫室結構類型外，還要重視加強溫室配套設備和技術的研發，才能降低勞動強度，改善生產環境，提升農業產量并獲得巨大的效益。

3.1 設施溫室環境調控裝備

1） 通風換氣。通過開窗系統（如卷膜開窗系統或齒條開窗系統）調節窗戶的開度來調節通風量，可調整空氣成分及室內溫度，使室內環境處于對植物生長有利的范圍內。

2） 控溫設備。包括保溫設備、降溫設備和升溫設備。常用的保溫設備有保溫被、草簾、保溫幕，以及機械設備卷簾機，可通過卷簾機對保溫被等實施機械卷放，達到高效、節省勞動力的目的。常用的降溫設備有濕簾、遮陽網等。常用的升溫方式有熱水蒸氣加熱、熱風加熱、紅外熱源加溫及地源熱泵加溫等。

3） CO2施肥設備。目前主要是CO2燃燒發生器，另外可利用化學反應生成法、分解微生物法等方法來產生CO2，滿足溫室作物所需。

4） 光照設備。LED補光燈、低壓鈉燈、鈉燈、熒光燈等可為溫室提供適宜作物生長的充足光照。

5） 設施溫室生產配套裝備。主要是微耕機、旋耕機等農機耕作設備，對溫室土地進行耕耙、噴藥、播種等操作，耕后土地平整、土肥混合良好。

6） 植保設備。植保設備用于保護植物免受病蟲害損害。物理防控植保設備有紫外燈、殺蟲燈、吸蟲機、防病促生系統、空氣凈化防病系統等，化學防控植保設備有噴霧機、煙霧機等。

7） 灌溉施肥設備。常用設備有定比施肥器和精準噴施設備。將水和肥按一定比例混合溶解進行灌溉，實現精確施肥滴灌，提高水肥利用率，并減輕環境污染程度。

8） 其他設施溫室生產配套設備。主要有作物采收物流設備、產后處理設備等，可實現對作物的采收、輸送、挑選、清洗、包裝等操作，減少人力并提高勞動效率。

3.2 設施溫室技術

1） 無土栽培技術。利用人工制造的根系取代實際土壤環境，為作物提供充足的水分、空氣、養分等。

2） 生物防治技術。通過釋放昆蟲天敵來控制害蟲，避免化學殺蟲劑帶來的污染殘留問題。

3） 自動控制技術。對溫室作物所需的溫度、濕度、光照、水分、CO2濃度等環境因素進行自動監測和控制。

4） 溫室節能技術。一是熱能的回收和再利用技術。如淺層地能利用土壤作為蓄熱源，夏季獲取低溫冷源來降溫，并將熱交換的熱量存在地下，冬季利用高溫熱源來加溫而達到節能的目的。二是節能光源LED技術。通過篩選植物所需的紅光和藍光，并按一定比例制成相應的LED光源，代替傳統熒光燈光源，前景廣闊。三是溫室覆蓋材料透光技術。選用特殊材料作為溫室的覆蓋材料，提高溫室的透光率。

5） 溫室環保技術。例如雨水回收利用技術，利用溫室天溝收集雨水，再倒入蓄水池進行過濾、凈化操作，最后實現灌溉操作，達到節水的目的。

6） 物聯網技術。借助于RFID技術、傳感器技術、網絡技術等可對農產品進行追溯、控制等操作，為農作物提供更好的生長環境。

4 設施農業發展建議

針對加快設施農業發展步伐，解決農業高效、高產、優質和低成本生產問題，提出以下建議：一是政府要落實好扶持補貼政策，完善購機補貼政策，并積極組織實施設施農業項目。二是有關服務部門要加強普及設施農業相關方面科學知識的力度，提高勞動者素質，培養相關技術和管理人員。三是要針對我國設施農業現狀，因地制宜地研發具有我國知識產權的設施農業裝備和核心技術產品。四是不斷深入和加快智能溫室的研究步伐，降低智能溫室投入成本和操作技術的難度，使智能溫室的自動化、精準化優勢更廣泛地被大眾認可并應用。五是研發適合設施農業的配套系列的自動化機械設備，如自動化育苗設備、栽培微耕機械設備、蔬菜嫁接機械設備、精準高效施肥設備等。六是繼續研發具有節能效果的溫室配套設備，如LED新型光能人工光源、太陽能及淺層地能在溫室中的應用等。七是加大新技術的研發力度，重點研究傳感器技術、物聯網技術、信息采集技術、專家系統技術等，并宣傳推廣已發展施行的技術（如無土栽培技術、生物防治技術等）。

參考文獻

[1] 黃美云，黃大為.我國現代設施農業發展存在的問題及對策[J].現代農業科技，2014（4）：187-192.

[2] 馮長春，秦海生.我國設施農業發展研究[J].特別關注，2013（2）：10-12.

[3] 劉波，翁啟勇，鄭回勇，等.福建省設施農業發展的問題與對策[J].福建農業學報，28（4）：389.

[4] 秦國成，秦貴，張艷紅.設施農業裝備技術現狀及發展趨勢[J].農業工程，2012（3）：9-11.

[5] 杜艷艷.國內外設施農業技術研究進展與發展趨勢[J].廣東農業科學，2010（4）：346-349.

Abstract： Facility agriculture is the important method for improving production quality and a guarantee for getting safe and healthy agricultural products. This article summerizes the development status of facility agriculture in China， introduces different types of present domestic greenhouses and making analysis， analyzes the matching equipments and technology of facility horticulture and makes proposals for the development of facility agriculture in the future in China.

Key words： facility agriculture； greenhouse； types； equipment technology

4） 檢驗檢疫溫室。為一些需要隔離試種的對象提供可控的安全環境，如可能存在危險病蟲害的種子、苗木等。

5） 生態餐廳溫室（如圖5所示）。它是結合現代農業和城市服務業的新興產物。溫室以綠色植物為主，配以花、草、假山等，人們可在溫室內享受綠色食品及悠閑舒適的環境。

6） 展覽溫室（如圖6所示）。主要用于展覽和交易各種花卉植物。

7） 庭院溫室（如圖7所示）。外形美觀、占地面積小，可用于小面積種植植物，也可用于夏天臨時居住。

8） 蔭棚（如圖8所示）。在溫室上方搭建遮陽網，用于保護苗木免受夏季酷曬和冬季霜凍、低溫等侵襲，使其能正常健康成長。

3 設施農業配套設備與技術

加大設施農業整體裝備水平與關鍵配套技術的研究與開發力度，除了要重點研究適應中國國情的溫室結構類型外，還要重視加強溫室配套設備和技術的研發，才能降低勞動強度，改善生產環境，提升農業產量并獲得巨大的效益。

3.1 設施溫室環境調控裝備

1） 通風換氣。通過開窗系統（如卷膜開窗系統或齒條開窗系統）調節窗戶的開度來調節通風量，可調整空氣成分及室內溫度，使室內環境處于對植物生長有利的范圍內。

2） 控溫設備。包括保溫設備、降溫設備和升溫設備。常用的保溫設備有保溫被、草簾、保溫幕，以及機械設備卷簾機，可通過卷簾機對保溫被等實施機械卷放，達到高效、節省勞動力的目的。常用的降溫設備有濕簾、遮陽網等。常用的升溫方式有熱水蒸氣加熱、熱風加熱、紅外熱源加溫及地源熱泵加溫等。

3） CO2施肥設備。目前主要是CO2燃燒發生器，另外可利用化學反應生成法、分解微生物法等方法來產生CO2，滿足溫室作物所需。

4） 光照設備。LED補光燈、低壓鈉燈、鈉燈、熒光燈等可為溫室提供適宜作物生長的充足光照。

5） 設施溫室生產配套裝備。主要是微耕機、旋耕機等農機耕作設備，對溫室土地進行耕耙、噴藥、播種等操作，耕后土地平整、土肥混合良好。

6） 植保設備。植保設備用于保護植物免受病蟲害損害。物理防控植保設備有紫外燈、殺蟲燈、吸蟲機、防病促生系統、空氣凈化防病系統等，化學防控植保設備有噴霧機、煙霧機等。

7） 灌溉施肥設備。常用設備有定比施肥器和精準噴施設備。將水和肥按一定比例混合溶解進行灌溉，實現精確施肥滴灌，提高水肥利用率，并減輕環境污染程度。

8） 其他設施溫室生產配套設備。主要有作物采收物流設備、產后處理設備等，可實現對作物的采收、輸送、挑選、清洗、包裝等操作，減少人力并提高勞動效率。

3.2 設施溫室技術

1） 無土栽培技術。利用人工制造的根系取代實際土壤環境，為作物提供充足的水分、空氣、養分等。

2） 生物防治技術。通過釋放昆蟲天敵來控制害蟲，避免化學殺蟲劑帶來的污染殘留問題。

3） 自動控制技術。對溫室作物所需的溫度、濕度、光照、水分、CO2濃度等環境因素進行自動監測和控制。

4） 溫室節能技術。一是熱能的回收和再利用技術。如淺層地能利用土壤作為蓄熱源，夏季獲取低溫冷源來降溫，并將熱交換的熱量存在地下，冬季利用高溫熱源來加溫而達到節能的目的。二是節能光源LED技術。通過篩選植物所需的紅光和藍光，并按一定比例制成相應的LED光源，代替傳統熒光燈光源，前景廣闊。三是溫室覆蓋材料透光技術。選用特殊材料作為溫室的覆蓋材料，提高溫室的透光率。

5） 溫室環保技術。例如雨水回收利用技術，利用溫室天溝收集雨水，再倒入蓄水池進行過濾、凈化操作，最后實現灌溉操作，達到節水的目的。

6） 物聯網技術。借助于RFID技術、傳感器技術、網絡技術等可對農產品進行追溯、控制等操作，為農作物提供更好的生長環境。

4 設施農業發展建議

針對加快設施農業發展步伐，解決農業高效、高產、優質和低成本生產問題，提出以下建議：一是政府要落實好扶持補貼政策，完善購機補貼政策，并積極組織實施設施農業項目。二是有關服務部門要加強普及設施農業相關方面科學知識的力度，提高勞動者素質，培養相關技術和管理人員。三是要針對我國設施農業現狀，因地制宜地研發具有我國知識產權的設施農業裝備和核心技術產品。四是不斷深入和加快智能溫室的研究步伐，降低智能溫室投入成本和操作技術的難度，使智能溫室的自動化、精準化優勢更廣泛地被大眾認可并應用。五是研發適合設施農業的配套系列的自動化機械設備，如自動化育苗設備、栽培微耕機械設備、蔬菜嫁接機械設備、精準高效施肥設備等。六是繼續研發具有節能效果的溫室配套設備，如LED新型光能人工光源、太陽能及淺層地能在溫室中的應用等。七是加大新技術的研發力度，重點研究傳感器技術、物聯網技術、信息采集技術、專家系統技術等，并宣傳推廣已發展施行的技術（如無土栽培技術、生物防治技術等）。

參考文獻

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[5] 杜艷艷.國內外設施農業技術研究進展與發展趨勢[J].廣東農業科學，2010（4）：346-349.

Abstract： Facility agriculture is the important method for improving production quality and a guarantee for getting safe and healthy agricultural products. This article summerizes the development status of facility agriculture in China， introduces different types of present domestic greenhouses and making analysis， analyzes the matching equipments and technology of facility horticulture and makes proposals for the development of facility agriculture in the future in China.

Key words： facility agriculture； greenhouse； types； equipment technology

4） 檢驗檢疫溫室。為一些需要隔離試種的對象提供可控的安全環境，如可能存在危險病蟲害的種子、苗木等。

5） 生態餐廳溫室（如圖5所示）。它是結合現代農業和城市服務業的新興產物。溫室以綠色植物為主，配以花、草、假山等，人們可在溫室內享受綠色食品及悠閑舒適的環境。

6） 展覽溫室（如圖6所示）。主要用于展覽和交易各種花卉植物。

7） 庭院溫室（如圖7所示）。外形美觀、占地面積小，可用于小面積種植植物，也可用于夏天臨時居住。

8） 蔭棚（如圖8所示）。在溫室上方搭建遮陽網，用于保護苗木免受夏季酷曬和冬季霜凍、低溫等侵襲，使其能正常健康成長。

3 設施農業配套設備與技術

加大設施農業整體裝備水平與關鍵配套技術的研究與開發力度，除了要重點研究適應中國國情的溫室結構類型外，還要重視加強溫室配套設備和技術的研發，才能降低勞動強度，改善生產環境，提升農業產量并獲得巨大的效益。

3.1 設施溫室環境調控裝備

1） 通風換氣。通過開窗系統（如卷膜開窗系統或齒條開窗系統）調節窗戶的開度來調節通風量，可調整空氣成分及室內溫度，使室內環境處于對植物生長有利的范圍內。

2） 控溫設備。包括保溫設備、降溫設備和升溫設備。常用的保溫設備有保溫被、草簾、保溫幕，以及機械設備卷簾機，可通過卷簾機對保溫被等實施機械卷放，達到高效、節省勞動力的目的。常用的降溫設備有濕簾、遮陽網等。常用的升溫方式有熱水蒸氣加熱、熱風加熱、紅外熱源加溫及地源熱泵加溫等。

3） CO2施肥設備。目前主要是CO2燃燒發生器，另外可利用化學反應生成法、分解微生物法等方法來產生CO2，滿足溫室作物所需。

4） 光照設備。LED補光燈、低壓鈉燈、鈉燈、熒光燈等可為溫室提供適宜作物生長的充足光照。

5） 設施溫室生產配套裝備。主要是微耕機、旋耕機等農機耕作設備，對溫室土地進行耕耙、噴藥、播種等操作，耕后土地平整、土肥混合良好。

6） 植保設備。植保設備用于保護植物免受病蟲害損害。物理防控植保設備有紫外燈、殺蟲燈、吸蟲機、防病促生系統、空氣凈化防病系統等，化學防控植保設備有噴霧機、煙霧機等。

7） 灌溉施肥設備。常用設備有定比施肥器和精準噴施設備。將水和肥按一定比例混合溶解進行灌溉，實現精確施肥滴灌，提高水肥利用率，并減輕環境污染程度。

8） 其他設施溫室生產配套設備。主要有作物采收物流設備、產后處理設備等，可實現對作物的采收、輸送、挑選、清洗、包裝等操作，減少人力并提高勞動效率。

3.2 設施溫室技術

1） 無土栽培技術。利用人工制造的根系取代實際土壤環境，為作物提供充足的水分、空氣、養分等。

2） 生物防治技術。通過釋放昆蟲天敵來控制害蟲，避免化學殺蟲劑帶來的污染殘留問題。

3） 自動控制技術。對溫室作物所需的溫度、濕度、光照、水分、CO2濃度等環境因素進行自動監測和控制。

4） 溫室節能技術。一是熱能的回收和再利用技術。如淺層地能利用土壤作為蓄熱源，夏季獲取低溫冷源來降溫，并將熱交換的熱量存在地下，冬季利用高溫熱源來加溫而達到節能的目的。二是節能光源LED技術。通過篩選植物所需的紅光和藍光，并按一定比例制成相應的LED光源，代替傳統熒光燈光源，前景廣闊。三是溫室覆蓋材料透光技術。選用特殊材料作為溫室的覆蓋材料，提高溫室的透光率。

5） 溫室環保技術。例如雨水回收利用技術，利用溫室天溝收集雨水，再倒入蓄水池進行過濾、凈化操作，最后實現灌溉操作，達到節水的目的。

6） 物聯網技術。借助于RFID技術、傳感器技術、網絡技術等可對農產品進行追溯、控制等操作，為農作物提供更好的生長環境。

4 設施農業發展建議

針對加快設施農業發展步伐，解決農業高效、高產、優質和低成本生產問題，提出以下建議：一是政府要落實好扶持補貼政策，完善購機補貼政策，并積極組織實施設施農業項目。二是有關服務部門要加強普及設施農業相關方面科學知識的力度，提高勞動者素質，培養相關技術和管理人員。三是要針對我國設施農業現狀，因地制宜地研發具有我國知識產權的設施農業裝備和核心技術產品。四是不斷深入和加快智能溫室的研究步伐，降低智能溫室投入成本和操作技術的難度，使智能溫室的自動化、精準化優勢更廣泛地被大眾認可并應用。五是研發適合設施農業的配套系列的自動化機械設備，如自動化育苗設備、栽培微耕機械設備、蔬菜嫁接機械設備、精準高效施肥設備等。六是繼續研發具有節能效果的溫室配套設備，如LED新型光能人工光源、太陽能及淺層地能在溫室中的應用等。七是加大新技術的研發力度，重點研究傳感器技術、物聯網技術、信息采集技術、專家系統技術等，并宣傳推廣已發展施行的技術（如無土栽培技術、生物防治技術等）。

參考文獻

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[5] 杜艷艷.國內外設施農業技術研究進展與發展趨勢[J].廣東農業科學，2010（4）：346-349.

Abstract： Facility agriculture is the important method for improving production quality and a guarantee for getting safe and healthy agricultural products. This article summerizes the development status of facility agriculture in China， introduces different types of present domestic greenhouses and making analysis， analyzes the matching equipments and technology of facility horticulture and makes proposals for the development of facility agriculture in the future in China.

Key words： facility agriculture； greenhouse； types； equipment technology