周博士考察拾零（一百一十二）丰富多彩的冬枣栽培设施
——陕西省大荔县冬枣栽培设施考察纪实

2017 年，笔者在给陕西省鄂邑区做一个企业的田园综合体规划时系统考察了那里葡萄的各种种植设施，并撰写了“丰富多彩的葡萄栽培设施”[1]。2020 年5 月15～17 日在陕西省大荔县做现代农业产业园规划的考察中，又见到了以冬枣为种植对象的各种设施栽培模式。这些种植设施将冬枣传统的露地种植由10～11 月的上市时间拓展到了5～11 月，不仅大大提早了上市时间，也极大地延长了冬枣的上市时期，使冬枣成为了当地农业生产中的一个支柱产业，为当地农民的增收致富创造了一个新兴产业。

纵观冬枣种植设施，几乎囊括了各类温室设施，有简易的防雨保温冷棚、保温塑料大棚、日光温室、连栋塑料温室，还有现代化的玻璃温室。文章就考察看到的大荔县种植冬枣的各类温室设施及其配套环境控制设备做一全面系统的总结和梳理，以期为其他地区冬枣种植提供借鉴，也为当地设施建设与管理水平的不断提高总结经验。

防雨冷棚

大荔县露地种植冬枣成熟季节在10～11 月，而这个季节又恰恰是当地秋雨连绵的时节。冬枣果实受到雨水淋渍后容易发生裂果并很快腐烂，因此，在果实成熟季节对枣树的防雨是保障冬枣果实质量和产量的重要工程措施之一。

葡萄种植设施中的防雨措施是措施是在葡萄种植垄上设置条带形雨棚，而冬枣由于整枝方式不同（包括心形、Y 形、直立株形等），枝条不能集中固定在一个条带中，而是满散在整个栽培空间区域内，所以冬枣的防雨措施必须采用冠层整体覆盖的方式，也就是用塑料大棚的方式整体覆盖冬枣全部种植区域，如图1。

为了在防雨的同时，还能增强保温性能，防雨冷棚在用塑料薄膜覆盖屋面的同时也在冷棚的四周围护塑料薄膜，需要保温的季节可将四周围护塑料薄膜放下，使冷棚起到塑料大棚的作用。不需要保温的季节将四周围护塑料薄膜收起，保证棚内的通风和降温，同时起到防雨、防鸟和保湿的作用。

图1 防雨冷棚

图2 单体保温大棚

从结构上看，防雨冷棚大都采用竹木结构，钢筋混凝土立柱支撑屋面拱杆，屋面拱杆支撑塑料薄膜，压膜拱杆（这里没有采用压膜线）从塑料薄膜的外表面压紧塑料薄膜。屋面拱杆和压膜拱杆基本都采用竹竿。为了能够压紧塑料薄膜，在压膜杆的两端连接绳索，并将绳索的另一端连接到埋设在地中的地锚上（图1b）从而牢固固定压膜杆，绷紧塑料薄膜。

从防雨的要求看，这种结构屋面覆盖塑料薄膜，能够完全实现周年防雨的要求，但从保温性能看，由于屋面和四周围护均为单层塑料薄膜，虽然白天晴朗天气能够显著提高室内温度，但到了夜间室内最低温度基本和室外温度持平，设施的保温性能较差。这种设施内冬枣的成熟期比露地种植至多能提早一个月左右，虽然有效解决了防雨裂果的问题，提高了冬枣的产量、品质和商品率，但对冬枣的提早上市贡献不大。大量冬枣集中上市也直接影响了产品的价格和种植者的经济收益。为此，当地种植者在防雨冷棚的基础上，研究开发了保温大棚。

保温大棚

保温大棚就是在传统的单层塑料薄膜覆盖的塑料大棚基础上，通过增设保温设施，使其提早升温，以使其种植冬枣比露地和防雨冷棚提早上市，从而抢得上市早期的超额效益，同时也与露地和防雨冷棚种植配合拉开冬枣上市时节，均衡满足市场供求。

从结构上看，保温大棚大都采用了单跨结构，并以琴弦结构为主（图2）。值得说明的是：①由于冬枣种植的株高多在2 m 左右，为提高大棚种植地面的土地利用率，大棚的侧墙应至少有2 m的直立面（图2a）；②由于冬枣种植的密度低（株行距多在1～2 m），为避免屋面“琴弦”在大棚山墙外占地以及与山墙通风和卷帘设备相互干扰，这里的屋面琴弦直接从室内紧邻山墙第二道拱杆上下拉后连接到了室内地锚上（图2b、图2c），这是当地保温大棚设计和建设的一种创新。

图3 单体保温大棚山墙保温

大棚屋面的保温采用了日光温室用针刺毡保温被，采用山墙端摆臂式卷帘机从大棚的两个侧面分别卷被（图2a）。对大棚山墙面的保温，生产中有两种模式：一种是采用彩钢板等刚性硬质保温板（图3a）；另一种是采用与屋面保温被相同的柔性保温被材料（图3b、图3c）。柔性保温被材料覆盖大棚山墙一般设置在室内，围护保温大棚山墙的材料仍然是透光塑料薄膜。在需要保温的季节和夜间，保温被展开保温（图3b），而到了白天需要采光的时候则可以将保温被打开（图3c），使大棚尽可能采光，一可以增加大棚采光量提高室内温度；二可以提高室内光照均匀度，避免由于山墙不透光（图3a）而造成的山墙附近长期的阴影（这将直接影响阴影区冬枣的成熟时间和产量）。一般在南北走向的塑料大棚建设布局中，可将北侧山墙做成永久保温山墙，而南侧山墙最好做成活动保温山墙，这一点在当前的大跨度蔬菜生产保温大棚设计和建设中也值得学习和借鉴。

保温大棚的通风，基本都采用了手动卷膜通风的方式，在大棚的两侧侧墙分别设侧墙通风口（图2a、图3c），在大棚的屋脊一侧设屋面通风口（图2a），并在屋面通风口处加密琴弦钢丝，防止通风口处形成水兜。屋脊单侧设置通风口基本不影响大棚的通风换气，但可以节约1 套通风设备，也节省了通风口设置的安装成本。

日光温室

日光温室是北方地区蔬菜种植的重要设施类型。为了最大可能提早冬枣上市时间，大荔县不少农户进行了利用日光温室种植冬枣的尝试，并获得了成功。目前日光温室种植的冬枣最早可在4 月下旬成熟上市，早期的售价可以达到300 元/kg以上，而且供不应求。

为了实现早开花、早结果，日光温室冬枣生产采取12 月蓄冷，1 月份升温的管理模式。蓄冷期间日光温室白天覆盖保温被，隔断室外热量进入室内，夜间打开保温被吸收室外冷气，以满足低于5℃连续400 h 以上的低温春化要求。经过春化作用后的冬枣在日光温室中快速升温，到2月中上旬即可开花，开花期一般在40 天左右，从开花到结果一般70～80 天，这样，最早在4 月底、5 月初第一批冬枣即能成熟。

冬枣在日光温室中成熟时间的早晚除了与管理技术密切相关外，还与温室自身的温光性能直接相关。因此，大荔县的冬枣种植者也通过引进和创新开发了多种形式的日光温室，并在温室环境控制技术上进行了大量探索性的生产试验。

日光温室建筑结构

从经济投资和建设的角度看，从山东寿光引进的下挖式机打土墙结构日光温室目前仍然是这里冬枣种植的主流温室（图4）。这种结构墙体采用机打土墙，屋面采用琴弦结构，由于地面下挖（图4c），正好满足了冬枣植株种植的空间高度，所以温室的前屋面避免了保温大棚要求直立侧墙满足植株种植高度的农艺要求，使温室的整体高度显著降低（图4a），温室整体造价低，保温性能好。

但这种形式温室由于建造土墙破坏耕地，而且地面下挖也会造成场区地面整体下降，给夏季的场区排水带来困难，此外，下挖地面也容易造成室内通风不良、湿度过大，因此当地的种植者在生产中还在不断研究和开发新型日光温室结构，以更好地满足冬枣种植对设施环境的要求。

图5 日光温室室内立柱的改进

对传统机打土墙结构日光温室改进的第一条路径是减少或取消种植区内立柱，以方便作业（图5）。传统的10 m 跨机打土墙结构日光温室内设置2 排立柱（图5a），为了取消种植区室内立柱，一种做法是将2 排立柱缩减为1 排，并将该立柱设置在走道南侧边沿（图5b），直接支撑温室后屋面；另一种做法是完全取消室内立柱或将室内立柱进一步后移到后墙内（图5c），不仅使种植区变得开阔，而且室内走道也基本没有障碍。应该说，无立柱日光温室是今后发展的方向，当然与其相伴的也是屋面拱架的加强。

日光温室改进的第二条路径就是墙体材料的革命。这种改进完全摒弃了以土为墙体建筑材料的理念。从保护耕地、保护生态的角度看，这种改进应该是未来主要的发展方向。

由于摒弃了就地挖土建设温室墙体的思想，一是温室由地面下沉的半地下式建筑变成了室内地面与室外地面齐平的地上式建筑，由此可显著改善温室的通风和排湿性能；二是使用工业化的建筑材料使温室建设的标准化得到显著提高，为冬枣种植技术的标准化打下基础；三是不同种类的建筑材料带来了建筑结构形式的变化，由此温室建筑向多样化、个性化方向发展，可满足不同种植要求与不同建设水平的特性化要求。

对日光温室墙体材料的革命，首选的建筑材料是传统建材黏土砖（图6）。这种材料自身强度高，墙体结构不仅可自承重，还能承载来自屋面结构的荷载，温室建设无需设置墙体立柱（用砖壁柱替代钢筋混凝土或钢立柱），甚至圈梁（用独立的梁垫替代连续的圈梁并与后屋面骨架连接）。此外，砖墙材料的热惰性大，对被动储放热日光温室，墙体自身可兼具储放热功能，无需附加主动储放热设备或供热设备，改变墙体的厚度可在一定范围内调节墙体的储放热量。砖墙结构日光温室，承载能力强，耐久性好，设计使用寿命至少在20 年以上，是永久性日光温室建设的主要建筑形式。

黏土砖是由黏土烧结而成，一是取土破坏耕地，影响生态；二是烧结需要大量的燃料，燃烧尾气对大气造成污染严重，为此，中国早在20世纪90 年代就开始倡导限制使用黏土砖，进入21 世纪更是从源头上清理黏土砖厂，使黏土砖的来源越来越少，价格也越来越高。因此，研究和开发新型建筑材料，替代土墙和黏土砖墙，是日光温室建设未来的重点发展方向。

图6 砖墙结构日光温室

图7 EPS 空心型砖墙体日光温室

EPS 空心砖是用聚苯乙烯发泡成型的一种建筑材料，在工业建筑上已经得到了广泛应用，近10 年来在日光温室建设中也开始应用[2-3]。在大荔县冬枣种植的设施中也发现了应用这种材料的日光温室（图7）。这种建筑材料重量轻、热阻大、隔热性能好，尤其是利用其内部空腔安装立柱（不论是钢筋混凝土柱还是钢管柱）完全不会出现“冷桥”，每块型砖四周都压制有连接契口，砖块之间连接方便、快捷且密封性好，是轻型化日光温室建设的一个发展方向。

从图7 的EPS 空心砖墙体日光温室还可以看到，除了日光温室的墙体材料更换外，温室的通风降温形式也进行了很多改进。一是将传统的屋面卷膜通风系统改为了屋脊齿轮齿条开窗系统（图7a），使通风系统的控制更加方便和精准；二是在温室的后墙增设了风机通风（图7c），更增强了温室的通风能力，在自然通风不足的条件下开启通风机可大大增强温室的排风能力，从而可保证温室内适宜的环境温度。温室前部电动卷膜通风、屋脊天窗齿轮齿条开窗通风以及后墙风机通风均可实现自动控制，大大节省了人工控制通风机构启闭的人力，更能按照设定要求精准控制室内温度。自动化、轻简化是未来温室生产的必由之路。目前物联网技术已经应用在温室的日常管理中，通过手机移动端控制，不仅可以随时监测和观察温室内环境条件，更可远程无线控制设备，在管理人员不在现场时根据温室运行情况远程调整设置和排除故障，由此可大大提高管理效率，降低温室管理的劳动强度和管理成本。在这方面，图7 的EPS 空心型砖温室为大家开启了一条探索和实践之路。

对日光温室墙体材料的革命除了硬质建材（如黏土砖、EPS 型砖、彩钢板等）外，近年来柔性的保温材料也开始应用于温室墙体，由此完全组装式日光温室结构应运而生。图8 是这次调研中看到的柔性保温材料做后墙围护的无后屋面全组装结构日光温室。这种温室的山墙采用彩钢板做围护（也可以用柔性材料替代），为了防水在后墙柔性保温材料的外侧覆盖了一层塑料薄膜。这种无后屋面的日光温室压低了温室的高度，从而也降低了温室的造价。由于后墙采用柔性保温材料围护，其厚度可根据温室的保温要求确定，也可根据气候变化在管理中随时增减。对于保温要求较低的温室，后墙围护材料的厚度可以适当减薄，由此也可以通过调整后墙围护材料的保温层厚度或者保温热阻来调节冬枣的上市时间。一些地区采用柔性保温材料做后墙围护时，还可以把保温材料做成如前屋面保温被一样的活动式固定方式，夏天当室外温度稳定升高后，可卷起后墙保温被，日光温室又形同保温大棚，使其通风降温的能力得到进一步提升。

图8 无后屋面完全组装结构日光温室

图9 日光温室卷帘机形式

日光温室环境调控设备

生产中对日光温室的环境控制主要表现在对室内温度的控制上。围绕室内温度控制的环境控制设备包括卷帘机、通风机以及加温设备等。

卷帘机是操作前屋面保温被的主要设备，白天卷起保温被温室采光，夜间展开保温被温室保温。卷帘机的应用大大减轻了人工卷放保温被的劳动强度，而且由于机械操作缩短了卷放保温被的作业时间，从而大大延长了温室的采光时间（每天至少可延长半小时）。日光温室常用的卷帘机有多种形式[4]，此次在大荔县冬枣种植温室的调研中主要看到两种形式：一种是侧置摆臂式（图6a、图8），另一种是中置二连杆式（图4a、图9a），但对中置二连杆卷帘机则有新的改进（图9b）。传统的中置二连杆卷帘机的固定支点都是放置在温室前屋面外的地面上（图9a），但在此次考察中发现其将二连杆卷帘机的固定支点放在了温室屋脊上（图9c）。这一改进彻底释放了相邻两栋日光温室之间的露地空间，使这一区域的露地种植更加灵活方便，一是不用在温室前部预留走道；二是完全消除了露地机械作业障碍。应该说是一种非常积极的改进措施。

通风是日光温室白天控制温度、排除湿气、引进CO2最重要的环境控制手段。日光温室通风的方式主要依靠在温室前部和屋脊两个位置开设通风口来实现（图4a、图7a、图10a）。在大荔县冬枣种植设施的考察中发现，除了图7 的新材料组装结构温室的屋脊通风采用了齿轮齿条开窗外，其他温室基本都采用手动卷膜通风，应该说在通风的机械化和自动化方面还有很多可做的工作。

考察中发现，除了传统的前屋面和屋脊通风口外，大荔县的冬枣种植日光温室中还有一种后屋面可通风与保温相互转化的温室形式（图10b、图10c）。这种温室后屋面采用活动保温被覆盖（图10c），需要保温的时节和夜间，保温被覆盖后屋面，形成温室的保温结构，而到了温度比较高的夏季则可以打开后屋面（图10b），一方面增加从温室后屋面的采光，增大温室采光量的同时提高温室内光照的均匀性，另一方面打开后屋面后和温室前屋面通风口之间可以形成沿温室跨度方向的“穿堂风”，从而有效提高温室通风降温的效率。虽然这种温室结构在蔬菜生产温室中也有应用[5-6]，但在枝叶比较茂密的冬枣种植中，这种通风形式可能更加适用。

图10 日光温室通风形式

图11 日光温室加温设备

为了尽可能使冬枣提早上市，以获取更多利润，有的种植者在温室中还增加了加温设备（图11）来人为地根据种植季节的室外温度变化主动提高室内温度，尤其是在夜间低温时。据种植者介绍，这种空调加热的方法，在提高室内温度的基础上还可有效降低室内空气湿度，可使冬枣提早10 天左右时间成熟上市。加温的成本完全能够在提早上市的利润中得到回报。

根据专家的意见，日光温室的加温与人工补光相结合效果会更好。在花芽分化阶段（日光温室冬枣种植主要在2 月份）当地室外的光照强度不足，在此期间光照是控制坐果的主控环境因子，单纯依靠主观的提高温度来促进花芽分化是不科学的。建议在今后的生产实践中增加人工补光设备，辅助人工加温，或许能取得更好的经济效益。但就目前的温室生产区而言，由于早期建设的基础设备不配套，对全部温室配套加温和人工补光设施将会显著增大用电负荷，设施生产区的变压器容量和电力外线都捉襟见肘，配套人工光温设备还需要加大基础设施改造和建设的力度。

连栋温室

连栋温室包括连栋塑料薄膜温室和连栋玻璃温室。在大荔县冬枣栽培设施的考察中，两种类型的设施都有应用，其中玻璃温室主要用于科研，而塑料薄膜温室则已大量应用于生产，尤其是在连栋塑料薄膜温室保温技术上的创新也非常值得同类蔬菜生产温室学习和借鉴。

保温连栋塑料薄膜温室

图12 连栋塑料薄膜温室

图13 连栋塑料薄膜温室立柱、天沟与屋面拱杆的连接节点

图14 保温连栋塑料薄膜温室卷帘机形式

从建筑形式上看，保温连栋塑料薄膜温室就是将单栋的保温大棚通过立柱和天沟连接为一体的建筑（图12）。连栋塑料薄膜温室较单栋保温大棚土地利用率高，室内环境更稳定也更均匀。两者在透光覆盖材料、屋面保温方式，甚至琴弦结构形式等方面都基本相同，其最大的不同在于连栋温室需要配置排水天沟，并在天沟下设置支撑双侧屋面的立柱。

由于天沟、立柱和屋面拱杆所用的材料、截面不同，或者由于温室制造厂家的技术能力不同，连栋温室在立柱、天沟和屋面拱杆连接节点的处理上也有很大的差异（图13）。目前国内在蔬菜和花卉种植温室中这一连接节点基本都实行了标准化，但从对大荔县冬枣种植设施的调研中发现，对这一节点的处理尚处于国内温室建设的起步阶段，一是节点处理不规范、不标准（图13a 立柱上随意焊接构件）；二是连接节点螺栓和焊口锈蚀严重（图13b）。不规范的连接节点将直接影响温室结构的承载能力和使用寿命。在今后的建设中应尽量选用正规温室企业的产品，保证温室结构的安全性和温室结构的正常使用寿命。

除了温室结构外，保温连栋塑料薄膜温室屋面外保温被的驱动方式也与单栋保温大棚有异同。安装在侧墙的单侧摆臂卷帘机对两种结构都可以通用（图14a），但这种卷帘机由于受动力的限制和卷被轴变形的影响，单机卷被的长度不能过长，一般多控制在60 m 以内，这样实际上就限制了连栋温室在开间方向的长度。为了解决这一问题，有的种植者将上述日光温室固定支点安装在温室屋脊的中卷二连杆卷帘机移植到了保温连栋塑料薄膜温室上（图14b）。为了解决双侧卷帘机固定支点支撑的问题，在温室屋脊中部焊接了一个支撑架平台（图14c），有效减轻了卷帘机运行中对屋面拱杆的局部推力。

采用屋脊支点的中卷二连杆卷帘机后，连栋温室在开间方向的长度可以延长到100 m 以上，由于卷帘机不需要地面支撑，温室在跨度方向上的连跨数也可根据地形大小随意确定，由此大大增强了温室设计的灵活性，也有效提高了温室建设的土地利用率。应该说卷帘机的这一改进，彻底改变了传统连栋温室内保温的保温方式，也更有效地提高了温室的保温性能，是国内日光温室外保温技术在连栋温室上应用的一个巨大创新和进步。

图15 双层骨架内保温连栋塑料薄膜温室

除了上述的外保温技术外，大荔县的冬枣设施种植中还使用了内保温技术。图15 是调研中发现的一种双层骨架的内保温连栋塑料薄膜温室。这种温室在传统连栋温室骨架的基础上又增设了一层内拱杆，而且内拱杆为落地杆，在其表面覆盖塑料薄膜或保温被可以实现室内保温材料的严密密封。实际上在内保温的基础上根据需要再增加外保温还可进一步提高温室的保温性能，可视冬枣的上市期规划进行选配。

传统的连栋温室内保温大都采用平拉幕的方式，保温材料基本采用遮阳网、保温幕等热阻较小的材料。近年的温室保温中也有采用腈纶棉等热阻较大的轻质保温材料的案例[7-9]，保温幕的覆盖方式有平铺式，也有卷铺式，这些内保温方式完全可以在今后的冬枣栽培设施中使用和实践。

图15 的内保温连栋温室在结构上采用了完全独立的单拱大棚对接安装的结构形式，可以将传统的单栋保温大棚结构直接移植而来通过天沟连接即可，由此可节省温室结构制作的加工模具，温室结构构件的标准化水平高，所有构件均采用热浸镀锌构件，现场安装无需焊接作业，结构整体抗腐蚀能力强。由于冬枣种植大棚双侧直立墙体的特殊需要，这种拼接式连栋温室中间立柱自然也形成了直立拼靠的连接方式，与传统的斜立侧墙大棚骨架形成的“互插式”连栋温室相比具有鲜明特征，基本达到了直立柱连栋温室的效果，土地利用率高，立柱遮光面积不大，从建筑空间上看也更适合冬枣等高杆或高秧作物的种植。

连栋玻璃温室

连栋玻璃温室由于投资较高，在冬枣生产性设施中基本不可能选用。本次调研在一个科研基地见到了一栋标准的文洛型玻璃温室（图16）。温室配套了风机湿帘降温系统、室内遮阳保温系统、内循环风机和屋面通风系统，由于没有配套加温系统，其实际的生产效果基本和防雨冷棚相近，保温效果尚不能达到保温大棚的效果，由此也再次说明这种温室不会是今后冬枣种植中的主力设施形式。

图16 玻璃温室