新疆非耕地日光溫室建造技術及維護措施

焦銳斌，曹新偉，王 瑞，吳樂天

（1.新疆農業科學院農業機械化研究所，新疆 烏魯木齊 830091；2.新疆設施農業工程與裝備工程技術研究中心；3.新疆設施農業智能化管控技術重點實驗室；4.新疆農業科學院農業工程公司）

0 引言

我國有14億人口，占全世界人口總數的22%，但人均耕地面積僅為0.093hm2，約占世界人均水平的1/3。根據自然資源部和國家統計局公布的最新數據，2022 年我國耕地面積為12786.19萬hm2，耕地資源嚴重不足[1]。新疆占全國國土面積1/6，作為西北地區重要的糧食生產基地，新疆擁有耕地面積706.67 萬hm2，人均0.213hm2，為了破解耕地資源不足的問題，2023 年中央一號文件明確提出在保護生態和不增加用水總量前提下探索科學利用戈壁、沙漠等非耕地發展設施農業，而新疆獨特的氣候條件和光照資源特別適宜發展非耕地設施農業。本文在細致調研的基礎上充分利用新疆沙漠、荒灘、戈壁和鹽堿地等非耕地資源，因地制宜發展設施農業，提出新疆非耕地日光溫室建造方法及維護措施，對平衡我區生態環境區域和增加農業土地資源利用具有重要的現實意義[3]。

1 非耕地日光溫室設計參數

1.1 結構參數

日光溫室采用坐北朝南、東西延長建造，設計結構參數如下：

溫室長度：標準日光溫室長為60～80 m；適宜最佳卷簾長度不大于10m；跨度：北疆地區8～10m，南疆地區9～12m；溫室方位角：北疆地區正南偏西5～10°，南疆地區正南偏西8～12°；溫室脊高：3.8～5.5m；溫室前屋面仰角：26～32°；溫室后屋面仰角38～45°；后屋面長度2.2～2.4 m。

1.2 溫室拱架

非耕地日光溫室拱架：南北疆地區均可采用雙拱全鋼骨架，南疆少雨無雪地區亦可采用單拱拱架。

骨架結構。雙拱骨架：上弦可選用Φ25～Φ32mm熱鍍鋅鋼管，下弦可選用Φ20mm 熱鍍鋅鋼管，腹桿斜撐可采用Φ12 mm 圓鋼或Φ20 mm 熱鍍鋅鋼管，橫拉桿采用Φ20mm熱鍍鋅鋼管且不少于5道。單拱骨架采用30×75的熱鍍鋅橢圓管，專用熱鍍鋅卡具固定橫拉桿Φ25mm熱鍍鋅鋼管不少于5道。

骨架上弦與下弦間距：因溫室跨度而異，跨度越大，上弦與下弦間距就越大。跨度8～9m，上弦與下弦間距宜為200～250mm。腹桿傾斜角應為45～60°[4]。

1.3 墻體及后屋面

溫室墻體及后屋面是日光溫室保溫蓄熱的主體部分，應當在充分了解建設當地的極端氣候條件下依據日光溫室維護結構的低限熱阻進行設計和計算，對應當地室外設計溫度來選擇墻體及后屋面的低限熱阻，見表1。

表1 日光溫室圍護結構低限熱阻

非耕地日光溫室墻體可以就地取材選用戈壁料碾壓、沙土固化、磚砌體建筑、加氣塊建筑以及滿足蓄熱儲熱功能的各類復合墻體。后屋面及日光溫室墻體應具有承重、隔熱、蓄熱和防雨雪等功能，最佳組合方式是由蓄熱儲熱材料、隔熱保溫材料、防水抗老化材料組合而成，詳細設計參數依據新疆地方標準DB65/T 378585、3785867、378587-2015 系列標準。

2 非耕地日光溫室建造

2.1 場地選擇

新疆非耕地日光溫室應選擇在戈壁、沙石、荒漠、鹽堿等非耕地上建造，不占用耕地，可有效解決糧菜爭地的矛盾。

2.2 溫室間距

日光溫室間距應當滿足前一棟溫室不遮擋后一棟溫室內作物，以在離冬至日最近的日期內的光照時間不少于4h為原則。依據建設地的太陽高度角計算而得，在各地建設過程中可簡單地選用相鄰兩棟溫室南北間距應滿足不小于溫室的脊高+棉被卷厚高度+地勢高差總和的2.5 倍，左右間距可根據道路寬度設計。

2.3 建筑主體結構

墻體施工。就地取材的戈壁土及砂石墻體需要夯實地基并做返堿隔潮處理，之后分層或分隔斷進行墻體建筑和碾壓，就地取材的溫室墻內外留30～50 cm 空地，不可取土，不能取室內表層30cm 以內熟土；磚砌體及加氣塊墻體需要地基開挖后清理、平底、晾槽并做好釬探工作，做好基礎之后按照建筑規范做好墻體搭接及砌筑[5]；無墻體的組裝式溫室結構需要預制地樁并嚴格按照圖紙劃線施工。

后屋面施工。后屋面由輕型材料蘆葦板、爐渣或彩鋼板構成，后屋面按照蓄熱材料隔熱材料依次填充，在墻體與溫室拱架安裝完畢后進行后屋面的搭接，彩鋼板可采用鉆尾螺絲穿透與鋼骨架連接，桁架安裝完成后對溫室剩余墻體進行補砌。

2.4 桁架結構

溫室前屋面的屋面荷載全部由輕鋼桁架來承受，為了保證前屋面骨架結構的整體剛度和桁架的穩定性，桁架結構安裝時應從溫室的中間向兩邊安裝，盡量從靠近溫室中間的那組桁架開始，以便把誤差向兩邊趕，減少累積誤差。安裝時應保證桁架端面在一條線上，每1～1.2m 安裝一組。桁架安裝前要檢查直線性和平面性，如彎曲過大則需校直。調好后，按照圖紙要求將桁架安裝在相應的位置上。為便于壓膜及防止前屋面塑料薄膜兜雪，將桁架前坡橫向支撐設在下弦頂面。屋脊和后屋面桁架應提交預留棉被、棚膜固定的預留件，為了方便大型農機具的進出，還需要預留2～3副活動骨架。

2.5 外覆蓋安裝

棚膜安裝時首先應注意反正面，其次應在正午無風時扣膜，棚膜安裝必須確保平展無褶皺，密閉嚴實。在頂部和底部預留通風口，每間隔1～1.2m設置1條壓膜線。通風口膜穿鐵絲或尼龍繩固定。

棉被應相連形成一個整體，雨雪較多的地區可選擇防水保溫被或在最外層增設防水膜；大風地區選擇質量較大的保溫被；紫外線強的地區選擇表面抗老化性能較好的材料，兼顧抗風性能，密度不小于1.2kg/m2；寒冷地區建議選擇內外表面防水、芯材傳熱系數較小、抗拉性能較高同時密度不小于2kg/m2的保溫被。

2.6 應急立柱

現代化日光溫室為了考慮機械化生產一般都設立柱。但新疆局部地區如遇特殊暴雨、暴風、大雪等災害性天氣建議增加應急立柱以提高抗災害能力。應急立柱可依據溫室高、寬設立單排或多排，應急立柱應做好有效支撐，防止因雪載荷和風載荷過大導致破壞性損失[6]。

3 非耕地日光溫室維護措施

日光溫室在使用運營一段時間后會產生各類問題，如棚膜老化、破裂，透光性變差；溫室骨架受到風載荷、雪載荷以及大型機具碰撞導致變形彎曲等；溫室墻體或后屋面發生坍塌、堿腐蝕，漏風漏雨等現象[4]。故重視日光溫室的日常維護與整修是延續其使用壽命和維持溫室良好性能的有效方法。非耕地日光溫室的維護管理可從以下4 個方面考慮。

3.1 墻體維護

非耕地日光溫室墻體的養護是關鍵問題之一。首先，雨雪較多的地區需要對后墻進行防雨雪處理，戈壁土墻體定期清理積雪，大雨天氣針對性進行棚膜遮蓋，為了降低成本，可使用舊棚膜，需使用膠帶將破損處粘住，以防止雨雪滲入。由于新疆地區鹽堿較為嚴重，非耕地日光溫室的墻體可能會受到堿侵蝕，解決辦法其一是在建造墻體碾壓過程中噴灑添加土壤固化劑，其二是在基礎上添加油毛氈、防水土工布和瀝青漆等耐腐蝕材料。對于年久失修的舊溫室建議及時發現并清理塌陷，進行局部磚砌體加固。

3.2 前、后屋面維護

非耕地日光溫室的前屋面為透光性大棚薄膜和保溫棉被。棚膜必須要選擇適合種植蔬菜的防霧滴、高透光性棚膜并及時清理棚膜上的風沙灰塵，延長大棚薄膜的壽命。保溫棉被的維護需要注意抗老化和防雨雪兩個方面，多雨天需要及時在保溫被上鋪設防雨膜，雪天應及時清理積雪防止積雪融化滲透，夏季保溫被應卷至頂部，用廢舊棚膜進行包裹保存，防止紫外線損害棉被。長期卷放的棉被需要重新調整棉被之間的搭接使棉被形成無縫的整體，才能夠提供溫室保溫性能，保證卷放的均勻性。

3.3 桁架維護

非耕地日光溫室桁架常規維護應注意焊接節點、地腳連接的防銹和耐腐蝕處理，普通鋼骨架每2年刷涂一遍防銹漆或鍍鋅層保護漆。對已經發生較大變形的桁架要進行矯正、焊接和加固。應急立柱是保證溫室抗災害天氣的重要支撐，應定期檢查其是否發生彎曲變形，如果在溫室內局部地區發生支柱斷裂，首先應保障人身安全，其次應在旁邊設置固定柱后在進行立柱更換。

3.4 其他

對于一些棚齡在五年之上的溫室大棚，應重新調整棚膜鋼絲、覆蓋保溫技術、防水工藝及浮土等措施加以保護。