我国大型连栋玻璃温室建造要点与生产管理现状

夏天还能配合风机湿帘实现室内降温，而且该系统对于温度的控制较为灵敏，可以在半小时内完成对生产区的温度调控。同时，为了节约能耗，温室研发人员还设计了地源热泵和空气源热泵，其中地源热泵适合中国北方温室，空气源热泵则适合中国长江以南地区使用[9]。柴立龙等试验证实，地源热泵供暖、天然气供暖、燃煤热水供暖以及燃油热风供暖的相对运行费用分别为1.20、1.31、1.00、3.36，与燃煤热水采暖系统相比，地源热泵系统供暖可节约42%的能耗，整体对比情况见表1[10]。

对于温室的温度调控，Lacroix等通过对不同温度设定模式的节能效应模拟，开发了积温模拟控制器，可以降低7%的温室能耗[11]。Aslyng等通过建立作物叶片的光合作用、呼吸作用及光辐射吸收的预测模型，根据自然光照来控制温室内的温度来达到节能的效果[12]。Korner等研究结果表明，利用积温的方法可以比常规温度调控降低9%的能耗[13-15]。伍德林等研究表明，将温室作物整个生长阶段分为营养生长阶段、生殖生长阶段。在不同生长阶段采用不同的调控策略，既保证了作物正常生长的需要，又兼顾了节能降耗[16]。李志伟等[17]将作物1天中生长所需要的温度划分为若干阶段，以此实现温室加温环境的节能管理。因此，温室温度管理节能的关键点是基于植物生长最佳条件和环境控制成本最低来优化温度控制参数。

夏季温度调控

夏季太阳辐射量过大，室内温度偏高会影响作物正常生长，温室内降温方式常见的有通风、遮阳等。大型连栋玻璃温室大多采用开启顶部通风窗进行自然通风来达到降温的目的，通风窗口的数量、尺寸、传动方式以及开启的角度等都对温室的温度控制产生重要影响，在调研过程中笔者了解到，凯盛浩丰（德州）智慧农业有限公司温室的顶窗为双向连续开窗（图7），大大改善了室内的通风效果。调研中的一些温室内还配有涡流风机与高压喷雾，增大室内降温效果。目前，研究人员已经研发出了模拟计算方法，通过控制开窗的各个参数以及设置在温室内的干湿温度计收集数据，实现温度的自动控制。

此外，还可以增加外遮阳与内遮阳来降低温室夏季辐射，但这种降温方式存在一次性投入成本大，造成不必要遮光带等缺点，由此衍生出了在屋顶玻璃上喷洒白色涂层的技术[18]，瑞雪环球小汤山基地的温室就使用了该技术，将一种名为“利索”的白色涂料喷洒在玻璃表面，以减少夏季的太阳辐射，进而达到降温的目的。秋冬季节，通过清洗可全部去除外涂层，同时还能清洁温室屋顶，保证冬季采光需求。

水肥调控

大型连栋玻璃温室为更精准的把控水肥用量，大多采用无土栽培技术，常用基质有岩棉、椰糠2种，但由于岩棉需要每年更新，废弃的岩棉必须由专门的公司回收处理，而国内缺乏相关专业公司，因此调研中的大型连栋玻璃温室生产大多采用椰糠基质，笔者在调研中发现，为了更精准、灵活的调控幼苗期营养液的EC与pH，温室的无土栽培槽多为组合型（图8）。无土栽培技術可以不受土壤类型的影响，实现栽培过程水肥精准可控，作物产品质量得到明显提高，而且无土栽培技术杜绝了土传病害的发生，减少了土壤消毒等投入品的使用。

在大型连栋玻璃温室中为提高水肥利用率，大多引进了水肥一体化管理系统与滴灌技术

（图9），水肥通过同一个管道运输并在每个分支前端有一过滤网中杂质堵塞滴灌出水口[19]。施肥系统采用A液和B液混合施用，防止矿物离子出现沉降现象。整套系统通常由中央处理计算机统一控制，具有以下特点：①根据水质、作物种类、生长阶段、回液反馈调节等确立营养液配方；②根据季节、作物种类和生长阶段确定供液量；③根据季节、作物种类及对品质的要求调整EC；④监测回液及基质内营养液成分，当离子（Na+、C1-、HCO3-）含量超标时可以及时冲洗；⑤可以采用紫外线辐射、加热、慢砂过滤等新技术进行营养液消毒。

温室CO2调控

CO2施肥能提高作物的光合作用效率，促进作物生长发育，增加作物的株高、茎粗和叶片面积，有利于作物的新陈代谢，加速植物对养分的吸收运输与光合产物的运输，能使植株生长健壮，抗逆性增强，显著增加产量，改善产品品质，投入产出比可达到1：30[20]。据报道，当温室CO2浓度从350 μL/L增加到450 μL/L时，可实现增产12%；而从1000 μL/L增加到1100 μL/L时，仅可增产1.5%，因此温室CO2最经济的控制浓度一般设定在450～500μL/L[21]。CO2施肥一般有6种方式，分别为通风换气法、土壤施肥法、生物生态法、化学反应法、燃烧法、液态CO2法。考虑到利用费用问题，国内大型连栋玻璃温室可利用天然气在锅炉燃烧后产生的烟气一部分排出室外，另一部分由引风机引出，經过检测合格后的CO2通过白色塑料软管散播到温室各处。白色塑料软管一般设置于植物下端，上布满小孔，以供CO2溢出（图10）。

光照调控

光照作为作物光合作用的能量来源，是影响作物生长的最关键环境因子之一，设计出合理的温室光照控制系统是保证作物良好生长与避免能源浪费的有效手段。当前对于设施内补光的研究也逐渐趋于精细化，例如在2017国际设施园艺大会上，加拿大农业和农产品中心的Hao通过试验证实，对于番茄等蔬菜来说，优化光谱可以促进冠层生长。他们利用14C同位素示踪技术，发现垂直光照条件会使温室番茄和迷你黄瓜的叶片光合作用、叶片大小、果实产量和品质产生显著差异，并得出优化后的垂直光照条件可以提高植物全年生长量以及果实产量、品质的结论。美国密歇根州立大学园艺学院的Park则发现红光与远红外光的比例（R：FR）可以调控光敏色素介导的光形态建成响应，以促进植物在遮阳条件下对辐射的捕获量和留存量[22]。虽然各种研究证实补光对于植株生长具有相当的促进作用，但在大型连栋玻璃温室内进行补光，首先要考虑的是投入回报比。无论是一次性投入还是后续电能的耗费，都会对温室的运营成本造成影响。调研过程中，笔者发现温室内在育苗区应用补光灯的较多，生产中则由于成本的制约以及补光方案的不成熟，很多温室管理者还持观望态度，并尝试进行不同补光灯的对比试验（图11），探索提高产出/投入的方法。因此，选用适宜的补光灯以及补光方案具有重要意义。

温室生产管理

温室面积扩大后，作物产量有所提升，后续的销售以及温室的运营管理都需要更为严谨的把控。大型连栋玻璃温室运营要求温室种植者不仅要成为精湛的园艺专家，更要成为优秀的管理者。

人工管理

大型连栋玻璃温室的人工管理需要通过对人工进行合理分配，把握工作效率与质量之间的平衡才能提高工作效率。调研过程中笔者发现，翻翻高技派乐活农场（图12）的管理者将温室内的各项工作进行合理拆解、组合，并通过早期奖励、专人专岗、计件管理等方式激励员工工作，帮助员工提高工作效率，将传统农民转变为职业农民。而有的温室则引进了劳工管理系统（图13），可根据管理者的设置给相应的员工分配工作任务，从而提高员工的工作效率。凯盛浩丰（德州）智慧农业有限公司则在温室正式运营前在青岛基地做过两年预种植试验，把番茄种植过程中各个步骤进行逐项拆分，由公司的IE部门进行优化。例如绕蔓这个工序，是先做动作1，还是先做动作2呢？是顺时针还是逆时针绕呢？该部门对这些问题都进行了严格的试验和工效计算，并通过综合比较，选出最优方案。该公司还对这些技术进行了标准化、系统化整理，汇编成员工操作手册（SOP），不同地区的温室均可以直接用来进行员工培训，大大提高了工作效率。

产品营销

大型连栋玻璃温室生产的产品具有商品性强、可持续供应、可安全生产等优势，在一定程度上与现代农产品的消费习惯相匹配。从调研的结果来看，大型连栋玻璃温室生产的产品主要有2种销路，一是商超，进行订单式合作。这种销售方式对于产品的稳定供应有较高要求，而且根据用途对口感会有所要求。以番茄为例，鲜食类番茄品种要求甜度高、沙瓤、籽粒饱满、口感上乘，而对于切片类番茄则要求货架期长、硬度高。二是高端私人订制。此类销售模式多与电商、高档餐厅、商场等进行合作，对于产品的口感、外观均有较高要求（图14）。由于大型连栋玻璃温室内环境可控，并且采用无土栽培模式，因此生产的果蔬极少施用农药，生产过程较为安全，迎合高收入人群的消费习惯。但在制定营销方案时需先进行市场调研，确定产品的定位，才能保证供需合理。

存在问题

大型连栋玻璃温室的显著特点是以高新技术和大面积温室为基础载体进行设施农业生产，创造较高的经济和社会效益。在一定程度上，大型连栋玻璃温室是设施农业发展到一定程度的必然趋势，但还存在以下问题。

前期投入成本高

随着面积的增大，温室的设计以及建造成本均会有所增加，各式环境调控设备的进入也增加了温室的前期投入。因此，建造大型连栋玻璃温室首要面对的就是前期投入的问题，而且农产品的生产周期较长，短期内很难收回成本，对于投资者具有一定挑战。

专业化分工缺乏

资料显示，很多设施园艺强国已经进行大型连栋玻璃温室研究很多年，其中荷兰政府将具有港口优势和以温室园艺生产为主的5大区域定义为绿色区域（Greenport），坚持走以市场为导向的特色园艺产品生产的发展道路，形成了农工商联合体（图15）[23]。而国内还缺乏相关政策，各个行业间的专业分工也不明确，产业链条有所缺失，不利于整体发展。

自主创新技术不够完善

目前中国大型连栋玻璃温室的很多技术来源于荷兰、以色列等设施大国，而国内自身温室科技创新能力相对薄弱。荷兰园艺的基础研究和技术研发能力较强，受到世界园艺界的关注，在温室建造设计、种植技术、能源利用、肥水管理、物流运输等方面的技术较为成熟。而中国无土栽培面积仅有1000余hm2，只占设施栽培面积的0.1%，远远低于发达国家50%的水平[24]。生产中缺乏具有自主知识产权的设施栽培专用品种，在商品品质、复合抗病性、抗逆性等方面的育种水平与国外差距较大，大型温室生产，成套操作技术规范较少，缺少量化指标。

发展建议与对策

在大型温室产业化的发展进程中，科学种植管理是农业发展的一个必然趋势，越多的先进技术能够应用到温室大型化的生产中，就可以让温室生产更加自动化、智能化，提高温室的产品质量。中国的大型连栋玻璃温室发展应充分发挥本土资源优势，因地制宜、因势利导地发展优势产业，以有效利用资源、保护生态环境为前提，实现“高效、安全、节能”生产，并打造建造施工、物流运输、配套服务等专业产业链与现代农业体系。

优化温室结构，强化技术创新

与荷兰相比，中国的气候条件更为适宜，日光资源更为充足，因此未来应利用自身优势，结合气候地域特点，以低碳节能设施为重点，优化设施结构，加强对能量循环型温室的研发，实现温室能源转换的更大效益，更经济有效地利用太阳能，降低温室能源消耗，研究智能环境控制及生产管理信息化系统和温室控制专用传感器、物联网技术和云技术，实现对温室内光、温、水、气、肥等诸多因子的优化精准控制，研发出适合中国国情的大型连栋玻璃温室栽培模式，提高经济效益与大型连栋玻璃温室生产的可持续发展能力。

加大政策鼓励，完善链条体系

荷兰具有完善的农产品拍卖市场与冷链运输，以色列有完善的灌溉系统以及专门的研究服务部门，为生产者进行专业性指导[25]。因此强化政策支持、科技支撑、产业配套、利益联结等举措，加大对大型连栋玻璃温室关键技术研发力度，加大补贴，完善信贷和保险服务对于大型连栋玻璃温室的发展具有重要意义。要强化政府、科研机构和农户之间的合作，构建以生产需求为导向的设施农业技术装备创新体系和新技术推广体系，打造中国自主知识产权的大型连栋玻璃温室关键技术和设备体系。

致谢 本文得到了北京宏福国际农业科技有限公司、北京极星农业有限公司、北京翻翻高技派乐活农场、北京瑞雪环球科技有限公司、北京京鹏环球科技股份有限公司、北京航天华阳环境工程有限公司、天津滨海国际花卉科技园区、凯盛浩丰（德州）智慧农业有限公司、平凉超越农业有限责任公司、昆山永宏温室有限公司等多位一线温室设计建造者、运营管理者的大力支持，在此瑾向各位老师致以诚挚的谢意！

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[引用信息]么秋月.我国大型连栋玻璃温室建造要点与生产管理现状[J].农业工程技术，2017，37（34）：10-19.