现代设施农业保温栽培技术及其应用

时间：2024-05-28

贺益敏

现代设施农业保温栽培技术及其应用

贺益敏

（湖南省双峰县花门镇农业综合服务中心湖南娄底417700）

文章介绍了现代设施农业领域的保温栽培技术，同时从农业生产实践出发，对保温栽培技术的应用要点展开相关探讨。

现代设施农业；保温栽培技术；大棚；应用

环境气象因素对农作物生长影响较大，传统农业生产往往会受到季节变化的限制，一旦错过了适合农作物生长的季节，相关农业生产活动就很难再有效展开。但从目前看，随着现代设施农业的发展，季节变化与环境气象因素对农作物生长的影响开始逐渐减弱，农民完全可以利用各种先进设备设施及有关农业生产技术，创造出适宜农作物生长的良好环境条件，为突破季节限制的农业生产活动提供重要支持，其中保温栽培技术的应用，对于促进农作物生长方面发挥着重要作用，而围绕现代设施农业保温栽培技术的实践应用展开研究，自然也是十分必要。

1 现代设施农业保温栽培技术概述

1.1 现代设施农业的概念与特征

现代设施农业在广义上通常是指利用现代农业工程技术对自然环境进行人工调控、改造，构建出符合各种农作物或微生物、禽畜、水产生物生长需求的适宜环境，确保温度、湿度、光照、水肥等各方面环境条件均能够达到最合适的状态，从而实现摆脱农业生产对自然环境依赖的目的，属于现代科技支持下的一种农产品速生、高产、优质、高效生产技术与农作方式。而从狭义上来看，则可以将现代设施农业理解为仅面向种植业的设施栽培农作方式，文中所指现代设施农业同样是仅面向种植业[1]。

另外，与传统农作方式相比，现代设施农业作为农业技术与工程技术集成的体现，通常具有综合性、可持续、高效益等特点。其中综合性是指现代设施农业在利用先进农业技术的同时，还将机械、建筑、材料、电气自动化、环境等各学科领域的知识与技术全面整合起来，能够通过对多领域理论、技术的综合应用，为农业现代化发展提供重要支持。可持续是指现代设施农业能够在节能环保方面发挥出重要作用，为农业可持续发展目标的实现创造良好基础条件。例如在保温、供暖、设备供电等方面，可利用太阳光热资源作为能源，降低燃煤等供能方式对周边生态环境所造成的污染；而依托大棚来进行更加精细化的农作物种植、栽培，则能够有效提高土地利用率，达到节约土地资源的目的。高效益是指在现代设施农业的支持下，有关农业生产活动虽然需要较高的前期资金投入，用于大棚等基础设施的建设及各类设备购置，但同样也能够使农业生产的经济效益得到显著提升。例如在环境适宜农作物生长的情况下，农作物单位面积产量会得到显著提升，而精细化的农作物种植、栽培，则可以使农作物的品质及商品价值大大提高。

1.2 保温栽培技术的发展现状

在现代设施农业领域，保温栽培技术简单来说就是通过对温度及其有关环境条件的灵活调节与科学控制来为农作物栽培提供支持，属于设施农业中应用较为广泛的一类技术手段，主要是通过建设、改造温室大棚的方式来实现[2]。20世纪80年代至今，在短短四十余年的发展时间内，我国的现代设施农业保温栽培技术已经经历了四个发展阶段，从最初的简易塑料大棚、竹木结构大棚、钢结构大棚，逐渐转变为当前最新的智能型大棚，现在农户完全可以根据农业生产的实际需要来对大棚内的温度进行调控，与温度条件紧密相关的空气湿度、水分等其他环境，同样也被纳入到了保温栽培技术的调控范围中。

2 现代设施农业保温栽培技术的实践应用要点

2.1 架设大棚

现代设施农业保温栽培技术主要是借助温室大棚来实现温度控制与农作物有效栽培，而有关农业生产实践中，对于保温栽培技术的应用，自然也需要先从温室大棚的架设入手。目前，由于温室大棚的类型较为多样，不同类型大棚在结构、建设成本、保温效果、稳定性等方面都存在着明显差异，因此农户还需根据自身实际情况来合理选择温室大棚的建设类型。例如在资金较为紧张的情况下，可选择建设竹木结构的简易大棚，于后续再对大棚进行改造优化；而在资金充裕的情况下，为实现保温效果、农作物栽培效果以及经济效益的最大化，则可以选择建设钢结构大棚，并安装各种传感器及水帘、风机、遮阳板等设备设施，将功能齐全的智能型大棚建立起来。另外，大棚建设阶段应保证建设流程与具体操作的规范性，根据各类温室大棚的特点来合理制定建设方案[3]。以当前最为常见的钢构式日光温室大棚为例，大棚建设时需要先确定好建设位置与规模（通常应将大棚长度、宽度与高度分别控制在8 m～12 m、60 m～100 m、3 m～4 m），并按照东西走向构筑主要墙体，待墙体建设完毕后，再按照设计图纸规范安装钢架结构，将水泥板或其他材料制作的板材放置在大棚后坡上，完成大棚膜覆盖、压膜线固定、保温被覆盖、卷帘机安装等工作。

2.2 挖设防寒沟

为保证保温栽培技术的实际应用效果，种植户应在每年冬季到来前在大棚四周挖设防寒沟，将大棚温室与周边的冷空气环境有效隔离开，达到维持大棚室内温度稳定、降低大棚保温能源消耗等目的。一般来说，防寒沟应在大棚四周挖设，将整个棚室环绕起来，挖设规格即宽、深应根据大棚规模等实际情况而定，保证防寒沟能够设置在大棚内部。挖设防寒沟需要先根据大棚覆盖范围来确定具体位置，之后再于指定位置开始挖设，并注意控制好防寒沟的深度与宽度，待防寒沟挖设完毕后，则要将桶形塑料薄膜管铺设在防寒沟底部，按照从东到西的顺序依次完成薄膜管铺设之后，再将薄膜管内部灌满水，以达到阻隔外部冷空气、保存棚室内部热量的目的，避免因棚室温度过低而使农作物出现冻害[4]。另外，待薄膜桶内灌满水后，还可以将麦糠、秸秆、杂草等填放在防寒沟内，并反复压实，最后将土覆盖在杂草上，这样不仅可以起到良好的保温效果，避免薄膜桶在直接与外界接触的情况下出现冻坏等问题，同时也能够起到吸潮、降低棚室内空气湿度的作用，有效降低病虫害发生概率。而放在薄膜桶上方的杂草、麦糠等吸潮后，则会逐渐发酵并释放二氧化碳，有效解决棚室内二氧化碳不足的问题，支持农作物更好地进行光合作用。

2.3 温度管理

在保温栽培技术的实际应用中，棚室温度管理通常需要根据农作物种类及其生长阶段来确定温度控制标准，并按照这一温控标准来对有关保温装置进行调控，确保棚室内温度能够始终保持在适宜农作物当前生长环境要求的水平，在有条件的情况下也可以借助温度传感器及智能控温装置，对棚室温度进行智能化调控。例如在草莓温室种植过程中，应按照日间25 ℃～28 ℃、夜间6 ℃～8 ℃的标准控制棚室内温度（草莓现蕾后），待草莓进入开花期、果实膨大期后，再将温度控制标准分别调整为日间23 ℃～ 25℃、夜间6 ℃～8 ℃以及日间23 ℃左右、夜间5 ℃左右；而在番茄温室种植过程中，则需要采取四段式的管理策略，按照前半天23 ℃～27 ℃、后半天18 ℃～23 ℃、前半夜20 ℃～26 ℃、后半夜10 ℃～16 ℃的标准，每天对棚室内温度进行动态化调节[5]。另外，由于冬季风雪天气较多，且会对棚室内温度产生较大影响，因此在出现大风、大雪天气后，农户不仅需要做好塑料固定、压膜线稳固、棚顶清雪等工作，同时还需要在大棚上方及四周加盖多层薄膜、草毡等覆盖物，并在棚室内设置增温补光灯、空气加热线、电暖器等加温装置，以免出现棚室内温度骤降的情况，使农作物遭受冻害。

2.4 湿度管理

在农作物的温室栽培中，由于湿度条件对农作物生长同样有着较大影响，因此要想实现对保温栽培技术的有效应用，农户同样还需做好对棚室的湿度管理工作。需要根据农作物种类及生长阶段来确定其对空气湿度条件的要求，展开针对性、动态化的空气湿度调控。一般来说，对于空气湿度的调控通常需要借助喷雾装置及专门的空气湿度检测仪器（或传感器）来进行，当发生棚室内空气湿度低于现阶段湿度要求后，立即控制喷雾装置进行适量喷雾，使棚室内空气湿度能够达到适宜农作物生长的水平。如棚室内空气湿度高于现阶段的湿度要求，则可以选择在每天的中午进行短时间的小通风，在不影响室内温度条件的情况下降低空气湿度。另外，为避免棚室内出现空气湿度过高的情况，农户还可以采取设置挡湿膜、调节棚膜位置、使用膜下节水装置、地面铺设秸秆等预防措施[6]。例如对棚膜结露后露水容易滴落至植株表面与地膜上方的情况，就可以安装膜下节水设备来持续收集棚膜结露后形成的水滴，并将其用于土壤灌溉，这样既可以有效降低棚内湿度，避免因水滴滴落而使棚内湿度持续增加，同时还能够达到节水灌溉的目的，有效节约水资源。

2.5 光照管理

从促进农作物生长的角度来看，在对保温栽培技术的应用中，农户还需注意做好棚室光照管理工作，保证棚室内各区域的农作物均能够拥有良好光照条件，并使其生长期间的光照需求得到满足。在具体措施上，大棚光照管理主要可分为前期光照条件改善、光照条件动态调节以及人工补光三部分。其中前期光照条件改善是指在大棚墙体、钢架、棚面等构件会遮挡阳光的情况下，应尽可能采取镀锌铁丝、聚乙烯膜等建材来进行大棚建设，并对建材与大棚墙面进行涂白处理，通过缩小建材体积、增加建材发射光、提升棚膜透光性、提升大棚高度等方式来改善棚内光照条件，有效降低大棚对自然光照的影响。此外，根据大棚所在地区、使用时间、生产目的等情况的不同，还需要在设计阶段对棚面角度、大棚后坡宽度等进行适当调节，根据太阳光照射角度的变化来创造良好的棚室采光条件。光照条件的动态调节是指在农作物生长期间，根据其不同生长阶段的光照条件需求，对棚室光照条件进行动态化的调节，使农作物光照时间能够保持在最适宜的水平，具体的光照调节方式通常包括调整农作物种植位置、调节遮阳板遮挡幅度与角度等。而人工补光则通常用于阴天较多、日常光照不足以满足农作物生长需求的情况，此时农户可选择在不影响棚室内温度、湿度条件的情况下，定期将棚膜上方的水滴、灰尘清除，日间揭开棚面上的保温遮盖材料，同时在棚室内设置补光灯等装置，以达到增加农作物受光照时间的目的。

2.6 水分管理

在棚室内温、湿度变化缓慢的情况下，对于保温栽培技术的实践应用，同样还需全面考虑到浇水灌溉对棚室内环境条件的复杂影响，并采取更加精细化的水分管理策略。一般来说，棚室内农作物的浇水灌溉应遵循少量多次的基本原则，尽可能降低对棚室内温、湿度条件的影响，具体灌溉方法通常包括小型灌溉、膜下滴灌等，农户可根据实际情况来合理选择[7]。例如在进行番茄基质化栽培时，就可以采取根部直接灌溉的方法，将细小的输水管直接铺设在番茄根部，为番茄持续提供水分，有条件的情况下还可以在种植基质内安装传感器，准确检测、记录土壤湿度、pH值等数据，为调整灌溉策略提供重要依据。

2.7 施肥管理

在保温栽培技术支持下的农业生产活动中，农作物施肥管理与常规种植模式并无太大差异，通常只需以高产、优质为目标，向农作物适时、适量喷施各种微量元素肥（如磷酸二氢钾、硼砂等）即可。但从农作物光合作用的角度来看，由于棚室属于相对封闭的环境，空气流通相对缓慢，在农作物持续进行光合作用的情况下，很容易出现二氧化碳不足的问题，使农作物生长受到直接影响，因此农户还需利用专门仪器来准确检测棚室内空气的二氧化碳含量，并在发现空气内二氧化碳含量较低后，通过悬挂二氧化碳增长剂等方式对空气中的二氧化碳含量进行调节，以达到满足农作物光合作用需要的目的。

2.8 水幕保温

农户在对保温栽培技术的实践应用中，不仅可以通过构建大棚、挖设防寒沟等常规方式，为农作物创造温度适宜的生长环境，同时也可以采用水幕保温的方式来进行棚室温度控制，以有效提升大棚温室的保温效果，同时降低棚室保温的能耗。从具体措施来看，棚室的水幕保温通常需要在大棚周围挖设深井来抽取水温较高的地下水（地下水水温通常保持在13 ℃～16 ℃之间），之后利用水泵将抽取的地下水喷洒在特制的中空棚面内，形成一层流动的水膜，并对水流量进行准确控制[8]。这样一来，由于水膜内地下水的温度本身就比较高，同时还能够在流动过程中不断吸收太阳光照射所产生的热量，因此其温度会一直处于较高水平，水膜将外部环境与棚室内部环境隔离开来，棚室内热量的流失速度则会随之大大降低，这对于保温、节能目标的实现都有很大帮助。

2.9 病虫害防治

大棚温室环境与外界环境相比存在较大差异，对农作物病虫害的发生往往会产生很多特殊影响，农户在应用保温栽培技术的过程中，还需注意对病虫害防治策略进行合理调整。一般来说，由于棚室空间相对较小，病虫害的传播速度非常之快，一旦棚室内出现病虫害，农户的损失都会比较严重，因此农户必须要遵循以预防为主、综合防治的基本原则，密切监控棚室环境及农作物生长状态，以便在第一时间及时发现病虫害。同时，在大棚温室环境具有空气湿度较高特点的情况下，如霜霉病、灰霉病、菌核病等病虫害的发生概率会比较高，农户还需要将高湿环境下容易发生的农作物常见病虫害列为病虫害防控重点。在发现病虫害之后，则需要尽量采取使用生物农药或悬挂蓝板等方式来进行防治，尽可能减少对化学药剂的使用，以免影响农产品的品质。