白銀沿黃灌區日光溫室結構優化及性能分析

張建金 樊東隆 呂劍 孫述俊 李振謀 張斌祥

摘要：以白銀地區自然條件及日光溫室發展歷史為切入點，列舉了甘肅省中部白銀市沿黃灌區具有代表性的幾種不同“靖遠日光溫室”結構。從日光溫室發展歷程與結構演變的角度梳理分析了靖遠縣以及白銀市日光溫室探索與建設所經歷的三個階段，溫室結構和性能改良方面的成果。對適宜在白銀沿黃地區不同結構日光溫室的性能進行了分析評價。

關鍵詞：日光溫室;溫室結構;前屋面;后屋面;墻體;白銀市

中圖分類號：S625.1? ? ? ?文獻標志碼：A? ? ? ?文章編號：1001-1463（2021）08-0084-06

doi：10.3969/j.issn.1001-1463.2021.08.018

Abstract：The effects of different storage time and storage conditions on the texture and sensory properties of white yak milk hard cheese were studied using white yak milk as raw material. The results showed that the degree of protein hydrolysis of white yak cheese during the storage period continued to increase， and the texture of white yak milk cheese also changed with the change of protein mesh structure. Through measured the texture such as the chewiness， cohesiveness， and stickiness of the cheese during the storage period， and comparative analysis shows that the hardness of cheese was extremely significant at 5 ℃ and 15 ℃ storage temperature（P < 0.01）， the chewiness of cheese stored for 90 days was significantly different from that stored for 60 days and 150 days（P < 0.05）， the stickiness of cheese had significant differences in different storage periods and temperatures（P? < 0.05）， however， there were no significant differences with adhesion， elasticity and cohesiveness under different storage periods and temperatures（P < 0.05）. Combined with sensory evaluation， the optimal ripening time of yak milk hard cheese was 90 days， the optimal storage temperature was 10 ℃， the palatability was the best， and it had better flavor and taste.

Key words：White yak milk;Hard cheese;Texture;Sensory value

隨著科學技術的進步，新型保溫材料、增溫設備、溫室結構理論等不斷創新發展，以及廣大農業科研人員堅持不懈的努力，使得高效節能日光溫室有了長足發展。近年來，新型節能日光溫室的不斷引進、研究、結構優化、改良示范、推廣應用，為白銀市農業產業結構調整、農村經濟發展，特別是蔬菜產業的發展做出了巨大貢獻。伴隨著新型保溫材料、增溫設備、溫室結構理論等技術裝備的創新發展，白銀市引進研究、優化改良、示范推廣不同日光溫室結構，日光溫室由一坡一立式結構逐漸發展到新型全鋼骨架裝配式土墻結構，結構更加合理，性能更加優良，建造技術更加成熟。

日光溫室作為反季節蔬菜生產設施，以其經濟、高效、節能成為農民增加收入的重要手段之一[1 ]。日光溫室是我國北方冬季最主要的反季節栽培設施，為解決北方冬季蔬菜供應、改善人民生活發揮了巨大作用[2 ]。日光溫室主動儲放熱理論是我國日光溫室發展中一項重要的理論創新，在此理論的指導下，中國日光溫室建設徹底擺脫了厚重墻體結構，開始走向構件工廠化生產、現場組裝式安裝的工業化發展道路。一方面大大提高了溫室建設的工業化、標準化水平，使溫室建設的規范性和建設速度大大提升;另一方面也顯著減小了溫室墻體建設的占地面積，減少了墻體建設對土地的破壞，進而引領日光溫室建設向生態化方向發展[3 ]。我們列舉了甘肅省中部白銀市沿黃灌區具有代表性的幾種不同“靖遠日光溫室”結構，從日光溫室發展歷程與結構演變全面梳理分析，總結近30年來靖遠縣以及白銀市日光溫室探索與建設所經歷的三個發展階段，溫室結構和性能改良所取得的創新成果，并對適宜在白銀沿黃地區生產的不同結構日光溫室性能進行分析和評價，以期為這些溫室的合理利用、老舊日光溫室改造、溫室規劃建設提供參考。

1? ?白銀地區自然條件及日光溫室發展歷史

甘肅省節能日光溫室發展較集中的地區，可將其分為4個氣候區，即河西平川灌區、中部沿黃灌區、涇渭河沿岸和隴南山區。河西地區和中部沿黃灌區光照條件好，是甘肅省發展日光溫室的最佳區域[4 ]。白銀市地處黃河上游、甘肅省中部，境內絕大部是山區，山地與寬谷平原并存;黃河從白銀區西南水川鄉西峽口入境，呈S形，流經靖遠縣、平川區，至景泰縣東北黑山峽下北長灘烏龍漩口出境，長258 km，流域面積14 710 km2。屬中溫帶半干旱區向干旱區的過渡地帶，年平均氣溫6～9 ℃，年降水量180～450 mm，多集中在7、8、9月，占全年降水量的60%以上，年蒸發量達1 500～1 600 mm，是平均降水量的4.5倍。靖遠是白銀沿黃灌區重要的組成部分，也是白銀市設施蔬菜發展最早、規模最大的區域，是甘肅省日光溫室蔬菜發展最早的地區之一，在白銀市以及甘肅省日光溫室發展過程中獨樹一幟，是甘肅省中部地區日光溫室發展的一個縮影。靖遠縣境四季分明，日照充足，夏無酷暑，冬無嚴寒。氣候干燥，土地肥沃、灌溉方便，水土光熱資源豐富，是發展日光溫室的優勢區域。截至2020年底，全市蔬菜種植面積2.67萬hm2，其中設施蔬菜面積共1.65萬hm2（日光溫室蔬菜0.89萬hm2，塑料大棚、小拱棚0.76萬hm2）。據靖遠文史資料記載，20世紀80年代，伴隨地膜、棚膜的推廣應用，起壟覆膜、小拱棚和塑料大棚異軍突起。當時，靖遠縣烏蘭鄉西關村的種植能手杜聯元發明了利用火道人工炭火加溫的火棚，俗稱“土溫室”，實現了耐低溫韭菜越冬生產，由此拉開靖遠縣設施蔬菜生產模式的序幕。1992年，在省、市、縣各級政府及農業部門的積極引導下，靖遠縣多次派科技人員赴遼寧、山東等地引進建設日光溫室，學習反季節蔬菜生產栽培技術，當年建成2座投入生產，并獲得較高的經濟收入，自1996年開始，日光溫室在靖遠黃河兩岸遍地開花，推廣建設。截止目前，靖遠縣已建成日光溫室0.32萬hm2 3.2萬余座，成為全省聞名的日光溫室蔬菜生產大縣，西北地區重要的蔬菜生產基地。近30年來，通過政府引導，廣大科技工作者的引進研究、示范推廣，不斷優化溫室結構，改良建造了多種規格的節能日光溫室，為農民增收、農村發展做出了巨大貢獻。

2? ?溫室結構演變及性能分析

2.1? ?第一階段

即一坡一立式結構的琴弦溫室，20世紀90年代初期引入白銀，改良后在靖遠縣北灣鄉金山村建設，當地通稱“靖遠一代日光溫室”。該型溫室的引進建設，在白銀地區實現了黃瓜的冬季種植，取得較好的經濟收入，從此拉開了白銀設施農業大發展的序幕。

2.1.1? ?一坡一立式結構日光溫室? ?這種溫室結構的墻體為夯實土墻，墻體高1.8 m，墻基部厚1.5 m、頂部厚1.0 m。溫室跨度7.0 m，脊高2.8 m，前屋面為一坡一立式（圖1）。

前屋面骨架采用圓木（大竹竿）和小竹竿，圓木（大竹竿）為主骨架，間距3.6 m，下面設立2～3排鋼筋混凝土立柱或圓木支撐;小竹竿作為副骨架，間距40 cm。骨架上間隔 40 cm 沿東西向拉1道10#冷拔絲，兩端固定在山墻外側地面預制的鐵環上。后屋面每隔1.8 m設1個支撐柱支撐橫梁，縱向間隔20 cm鋪1根細木椽，間隔 30 cm 沿東西向拉1道10#鉛絲連接固定。上面鋪一層塑料包裹玉米秸稈、麥草，外面鋪約10 cm厚的濕土，上薄下厚，外層涂草泥5 cm，再用甜泥抹平抹光。在白銀地區，這種溫室不采取加溫措施，基本能夠實現冬季瓜類、茄果類、葉菜類蔬菜生產。但因溫室跨度小（實際生產跨度僅6.0 m）、中間立柱多，操作空間狹小，尤其前屋面為坡面+立面，底端50 cm不適宜種植高架作物及草簾的卷放比較困難等諸多因素制約了該型溫室的發展。同時為了固定骨架、棚膜，連接部位比較多，早期在塑料棚膜的外部壓竹條，在扣壓竹條時必須要穿破塑料棚膜，不僅造成溫室前屋面漏氣，降低溫室的保溫性能，且在大風情況下容易將塑料棚膜撕裂[5 ]。

2.1.2? ?改良一代日光溫室? ?是為了增強采光保溫性能，滿足壓膜、卷放草簾的需要，在一坡一立式結構基礎上改良發展的一種土墻鋼管拱架弧面結構溫室（圖2）。

1998年，這種結構溫室在白銀市靖遠縣沿黃灌區設計建成。溫室前屋面首次采用弧面結構，拱架采用鋼管和竹竿，后墻和兩邊山墻為夯實土墻。跨度為7.0 m，脊高2.8 m，墻體高度1.8 m、墻基部厚1.2 m，頂部厚1.0 m。后屋面1.5 m，仰角36～40°。拱架為弧形結構，鋼管選用Φ50 mm、壁厚3 mm的國標鋼管，間距3.6 m;竹竿作為副骨架，間距40 cm，前后屋面支撐柱支撐方式、鋪設冷拔絲與一坡一立式相同。后屋面由里向外為竹膠板（或用棚膜包裹草簾或玉米秸稈及麥草）、稻草、爐渣、濕土、草泥，整體上薄下厚（厚度約50 cm）。相比一坡一立式，弧面結構溫室前部操作空間增大，便于草簾覆蓋和拉動，溫室更加堅固，保溫和蓄熱性能明顯改善。但隨著溫室建造理論和規劃建造技術的成熟，在種植使用過程中也逐漸發現很多問題，一是有規劃設計標準，但缺乏統一的建設標準。老百姓自發組織建設，結構參數不盡相同，為節約土地，部分農戶依據地塊地形和自己的經驗建造，相互模仿，沒有充分利用溫室方位角建設。二是溫室采光設計缺乏嚴格的科學標準。溫室前屋面結構設計不合理，采光不好，影響溫室采光性能及內部光照環境。三是后屋面承重過大，容易塌陷破損漏風，保溫措施不足，造成溫室夜間保溫能力弱。四是田間道路規劃不合理，蔬菜運輸極不方便。

2.2? ?第二階段

即前屋面為弧面結構或拱圓型結構的土墻鋼竹拱架日光溫室，稱作白銀GJW-II-A/B型日光溫室（圖3），也稱為“靖遠二代日光溫室”。2002年，白銀市農牧局參照一代琴弦式溫室，從溫室建造方位角、屋面角度和弧度、墻體厚度和高度、屋面骨架材料、覆蓋保溫材料等方面進行了改良設計，使白銀地區日光溫室結構更加科學、合理、規范。

GJW-II-A/B型日光溫室坐北朝南或偏西 8～10°（具體參數見表1）。前屋面拱架間距3.6 m，中間間隔0.6 m設1道撐膜竹竿，竹竿下端插入土中，上端頂在角鐵上。拱管上間隔40 cm沿東西向拉1道2.8 mm鋼絲，兩端固定在山墻外側底座預留的鐵絲環上，竹竿固定于2.8 mm鋼絲上。GJW-Ⅱ-A型溫室前屋面需橫拉鋼絲18道，GJW-Ⅱ-B型溫室前屋面需橫拉鋼絲21道。

立柱下端傾斜11°并焊接在底座預埋鋼筋上，上端與橫梁焊接，橫梁與檁條在距檁條頂端1.1 m處焊接。后坡檁條上部間隔20 cm拉10道2.8 mm鋼絲，出墻處用鐵釘固定在襯墻圓木上，兩端固定在山墻外側預留鐵絲環上，鋼絲與檁條用2.0 mm鐵絲固定。鋼絲上先鋪1層塑料薄膜，膜上鋪15 cm厚的玉米稈，再填充麥草等，用薄膜包住填充料，最后覆土（厚約20 cm）踏實。整個后坡坡度不小于15∶100。后坡面寬約l.5 m，先抹5 cm粗草泥，再抹2～3 cm的細草泥并預留排水沿。據試驗，GJW-II-A型溫室“冬至”日室內日平均透光率比琴弦式溫室高出8百分點以上，各時段透光率均超過80%，特別是在“冬至”日前后能夠保證有近8 h 的有效光照時間，極大地改善了作物生長的光照條件[6 ]。GJW-II-A/B型溫室采光及保溫蓄熱性能有了很大提升，溫室空間增大，支撐柱減少，農事作業方便，溫室整體性能穩定;溫室墻體采用挖掘機、拖拉機、電夯機等機械建造，建造技術趨于標準化，成本較低。缺點是建造溫室墻體時破壞了陽光帶耕作層，浪費土地，不適宜在地下水位較高的地方建造，且前屋面的竹竿2～3 a后易老化傷膜，后期維護更換竹竿費工費時。綜合考慮經濟效益、生產成本，這種溫室較為實用，因此自2008年開始，將GJW-II-A/B型溫室作為白銀沿黃灌區推廣的首選。

2.3? ?第三階段

2.3.1? ?新型裝配式全鋼骨架日光溫室? ?也稱作草磚溫室（圖4）。采用稻草、麥草等編織成厚度10～20 cm、寬幅1.0～2.0 m的草磚（也稱草苫）作為溫室墻體結構。2012年從遼寧省遼陽市引進，在白銀市靖遠縣建成使用。

溫室前后屋面采用78.0 mm×30.0 mm×1.5 mm 橢圓型熱鍍鋅全鋼骨架，骨架間距90 cm。前屋面東西方向用5道DN20熱鍍鋅管拉桿連接，間距1.5 m;后屋面和后墻為一體結構，用3道DN20熱鍍鋅管拉桿連接。溫室跨度8.0 m，脊高3.8 m，溫室骨架連接部位采用卡槽、套管等連接方式，用穿銷螺絲和梯形楔固定。后屋面及后墻草磚（厚度10 cm）一端固定在溫室屋脊，另一端順后屋面和后墻平鋪，底端固定于溫室墻基。山墻直接將草磚用鉛絲固定在鋼架上，然后根據骨架弧度切割平整。草磚間采用雙層錯縫平鋪，然后用鍍鋅鉛絲與骨架扎緊，草磚外加聚苯保溫板5 cm，再覆蓋1層厚5 cm保溫被，最外層用防水布或塑料包裹。溫室內草磚表面用黑色地布包扎防護，墻體整體厚度20 cm左右。新型裝配式全鋼骨架日光溫室特點：裝配式結構，建造速度快，建造1座溫室僅需要7 d時間;溫室墻體減少對土地破壞和占地面積，所用草磚可就地取材、成本低廉，且吸水性能較強，能有效降低溫室內空氣的相對濕度，減少溫室作物病害。但溫室保溫蓄熱性能差，白銀沿黃灌區持續陰雪極端天氣超過3 d，作物生長將受到影響[7 ]。由于草墻自身防火性能和防水性能較差，容易腐爛，也易招致鼠害，因此建造草磚溫室必須加強溫室內及生產區的防鼠、防水、防火工作。

2.3.2? ?新型全鋼骨架裝配式土墻日光溫室

也被稱為“靖遠三代日光溫室”， 2015年由甘肅省經濟推廣站和靖遠縣蔬菜發展規劃局綜合草磚溫室與靖遠二代土墻溫室結構性能優點，進一步優化、改良設計而來，具有采光角度合理、升溫速度快、骨架堅固、抗壓性能優等優點。

新型全鋼骨架裝配式土墻日光溫室（圖5）凈跨度8.5 m～10.0 m，脊高4.0～4.3 m。墻體為夯實土墻，墻基厚2.4 m，墻頂厚1.2 m，墻體高度2.6 m。后屋面仰角40°，長度2.6 m。前屋面拱桿和后屋面檁條采用80 mm×30 mm×2 mm橢圓型熱鍍鋅高頻焊管，用插接件連接成整體結構，間距為90 cm。為增加骨架強度，前屋面拱桿和后屋面檁條之間增加1個2.0 m長斜支撐。前屋面用6道Q235B型DN20鍍鋅管拉桿東西方向拉接骨架，后屋面用3道鍍鋅拉桿連接拱桿和檁條，檁條上鋪竹膠板1 cm、高密度草磚16 cm并用薄膜將其包裹，最后鋪單面彩鋼夾芯板10 cm，用自攻螺絲將其與竹膠板一起固定，外層覆蓋細土10～25 cm夯實，再抹草泥厚3～5 cm。這種溫室綜合利用了土墻溫室的保溫蓄熱性能、草磚溫室的全鋼骨架組裝模式、以及GJW-II-A型溫室前屋面結構參數優化建設，兼具了白銀沿黃地區各階段溫室結構優點。其主要特點一是熱鍍鋅全鋼骨架防腐性能優越，使用壽命長，可使用20 a以上，骨架安裝相比二代溫室節省約80%的人工成本，使用期間基本不用維修;二是溫室無立柱支撐，遮陰少，采光性能好、升溫快，空間寬敞，有利于小型機械作業;三是抗風雪性能突出，經測試，實際抗壓能力達60 kg/m2，高出二代日光溫室50%;四是建造成本略高于二代日光溫室，但輕簡化、標準化程度高，建造速度快，20 d左右可建成1座溫室（機械化建造墻體僅需1 d，溫室骨架、預埋件工廠化生產，人工組裝僅需7 d），省時省工。溫室正常使用年限在15 a以上，且維修成本較低。

3? ?結束語

無論是早期的一坡一立式溫室，還是新型裝配式節能日光溫室，都是在農業科技進步條件下不斷進行優化設計的結果，不同時代展現出不同的日光溫室發展歷程，也代表著同一時代農業經濟的發展水平。從土溫室到自動化程度不斷提升的現代化溫室，從竹木結構到裝配式全鋼骨架結構，都展現出科技成果轉化為生產力的具體實踐;從草簾到棉被，從手動拉簾到自動化卷簾放簾，都伴隨著科學技術的進步和科技成果的轉化。科學技術讓農業生產者不斷解放生產力，提高工作效率，從而取得更大的經濟效益。

參考文獻：

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（本文責編：陳? ?珩）