《设施园艺学》张福墁第2版第2.docx
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《设施园艺学》张福墁第2版第2
2.4塑料薄膜大棚
塑料薄膜大棚是用塑料薄膜覆盖的一种大型拱棚，简称塑料大棚。
它和温室相比，具有结构简单，建造和拆装方便，一次性投资较少等优点；与中、小棚相比，又具有棚体空间大，有利于作物生长及作业,便于环境调控，坚固耐用,使用寿命长等优点。
2.4.1塑料薄膜大棚的类型
目前生产中应用的塑料薄膜大棚，按棚顶形状可以分为拱圆形和屋脊形两类,但我国绝大多数为拱圆形塑料薄膜大棚,少量为屋脊形（图2-11）,多分布在南方多雨地区。
按骨架材料则可分为竹木结构、钢架混凝土柱结构、钢架结构、钢竹混合结构等类型；按连接方式又可分为单栋、双连栋及多连栋等类型。
图2-11塑料薄膜大棚的类型示意图
2.4.2塑料薄膜大棚的结构
塑料薄膜大棚的骨架由立柱、拱杆（拱架）、拉杆（纵梁）、压杆（或压膜线）等部件组成,俗称“三杆一柱”。
这是塑料薄膜大棚最基本的骨架构成，其他形式都是在此基础上演化而来的。
2.4.2.1竹木结构单栋塑料薄膜大棚
这类大棚的跨度为8〜12m,高2.4〜2.6m,长40〜60m,每栋生产面积333〜667m?
由立柱（竹、木）、拱杆、拉杆、压杆（或压膜线）、棚膜、吊柱（悬柱）和地锚等构成。
1.立柱立柱起支撑拱杆和棚面的作用，纵横成直线排列。
原始型的大棚，其纵向每隔0.8-1.0m一根立柱，与拱杆间距一致，横向每隔2m左右一根立柱，水泥立柱的横断面多为8cmX8cm~10cmX10cm,立柱以中间最高，一般2.4〜2.6m,向两侧逐渐降低，形成自然拱形。
竹木结构的大棚立柱较多，使大棚内遮荫面积大,作业也不方便，因此可采用“悬梁吊柱”形式（图2-12）,即将纵向立柱减少，而用固定在拉杆上的小吊柱代替。
小吊柱的高度约30cm,在拉杆上的间距为0.8-1.0m,与拱杆间距一致，一般可使立柱减少2/3,大大减少立柱形成的阴影，有利于光照，同时也便于作业。
图2-12竹木结构塑料薄膜大棚示意图
1.n2.立柱3.拉杆（纵向拉梁）4.吊柱5.棚膜6.拱杆7.压杆（或压膜线）&地锚
1.拱杆拱杆是塑料薄膜大棚的骨架，决定大棚的形状和空间构成，还起支撑棚膜的作用。
拱杆可用直径3~4cm的竹竿或宽约5cm、厚约1cm的毛竹片按照大棚跨度要求连接构成。
拱杆两端插入地中，其余部分横向固定在立柱顶端，成为拱形，通常每隔0.8~1.0m一道拱杆。
2.拉杆拉杆起纵向连接拱杆和立柱、固定压杆、使大棚骨架成为一个整体的作用。
通常用直径3〜4cm的细竹竿作为拉杆,拉杆长度与棚体长度一致。
3.压杆压杆位于棚膜之上的两根拱架中间，起压平、压实和绷紧棚膜的作用。
压杆两端用铁丝与地锚相连，固定后埋入大棚两侧的土壤中。
压杆可用光滑顺直的细竹竿为材料，也可以用8#铅丝或尼龙绳（直径3〜4mm）代替，目前有专用的塑料压膜线，可取代压杆。
压膜线为扁平状厚塑料带，宽约1cm,带边内镶有细金属丝或尼龙丝，既柔韧又坚固，且不损坏棚膜，易于压平绷紧。
4.棚膜棚膜可用0.1-0.12mm厚的聚氯乙烯（PVC）或聚乙烯（PE）薄膜以及0.08〜0.1mm的乙烯-醋酸乙烯（EVA）薄膜。
薄膜幅宽不足时，可用电熨斗加热粘接。
为了放风方便，也可将棚膜分成几块，相互搭接在一起（重叠处宽度230cm,每块棚膜边缘烙成筒状，内可穿绳），以便从接缝处扒开缝隙放风。
接缝位置通常是在棚顶部及两侧距地面1〜1.2m处。
若大棚跨度小于10m,顶部可不留通风口；若大于10m,难以靠侧风口对流通风，就需在棚顶设通风口。
除了普通聚氯乙烯和聚乙烯薄膜外，随着生产水平的提高，目前生产上多使用无滴膜、长寿膜、耐低温防老化膜等多功能膜作为覆盖材料。
5.挟丝铁丝粗度为16^18*或20*，用于捆绑连接固定压杆、拱杆和拉杆。
6.门、窗塑料薄膜大棚两端各设供出入用的门，门的大小要考虑作业方便和保温，太小不利于进出，太大不利于保温。
2.4.2.2钢架结构单栋塑料薄膜大棚
钢架结构单栋塑料薄膜大棚的骨架是用钢筋或钢管焊接而成，其特点是坚固耐用，中间无柱或只有少量立柱,空间大，利于作物生育和管理作业，但一次性投资较大。
这类大棚因骨架结构不同可分为单梁拱架、双梁平面拱架、三角形（由三根钢筋组成）拱架。
通常大棚宽10〜12m,高2.5〜3.0m,长度50〜60m,单栋面积多为667m2。
钢架结构单栋塑料薄膜大棚的拱架，多用。
12-16圆钢或直径相当的金属管材为材料。
双梁平面拱架由上弦、下弦及中间的腹杆连成桁架结构，三角形拱架则由3根钢筋及腹杆连成桁架结构（图2-13）o这类大棚强度大，钢性好，耐用年限可长达10年以上，但用钢材较多，成本较高。
钢架大棚需注意维修、保养，每隔2〜3年应涂防锈漆，防止锈蚀。
图2-13钢架单栋塑料障膜大棚的桁架结构
平面拱架塑料薄膜大棚的骨架是用钢筋焊成的拱形桁架，棚内无立柱，跨度一般为10〜15m,棚的脊高为2.5-3.0m,每隔1.0-1.2m设一拱形桁架，桁架上弦用014-16钢筋、下弦用012-14钢筋、其间用010或。
8钢筋作腹杆（拉花）连接。
上弦与下弦之间的距离在最高点的脊部为25〜30cm,两个拱脚处逐渐缩小为15cm左右，桁架底脚最好焊接一块带孔钢板，以便与基础上的预埋螺栓相互连接。
拱架横向每隔2m用一根纵向拉杆相连,拉杆为012〜14钢筋，拉杆与平面桁架下弦焊接，将拱架连为一体。
在拉杆与桁架的连接处，应自上弦向下弦上的拉梁处焊一根小斜撑，以防桁架扭曲变形，其结构如图2-14所示。
这类大棚扣塑料棚膜及固定方式与竹木结构大棚相同。
大棚两端也有门，同时也应有天窗和侧窗通风。
3
图2-14钢筋桁架无柱塑料薄膜大棚示意图
1.下弦2.上孩3.纵拉杆4.拉花
2.3钢竹混合结构塑料薄膜大棚
这种结构的大棚是每隔3m左右设一平面钢筋拱架，用钢筋或钢管作为纵向拉杆，每道拉杆间隔约2m,将拱架连接在一起。
在纵向拉杆上每隔1.0-1.2m焊一短的立柱，在短立柱顶上架设竹拱杆,与钢拱架相间排列。
其他如棚膜、压杆（或压膜线）及门、窗等均与竹木或钢筋结构大棚相同。
钢竹混合结构塑料薄膜大棚用钢量少，棚内无柱，既可降低建造成本，又可改善作业条件，避免支柱的遮光，是一种较为实用的结构。
2.4.2.4镀锌钢管装配式塑料薄膜大棚
自20世纪80年代以来，我国一些单位研制出了定型设计的管架装配式塑料薄膜大棚，这类大棚多是采用热浸镀锌的薄壁钢管为骨架建造而成。
尽管目前造价较高,但由于它具有重量轻、强度好、耐锈蚀、易于安装拆卸、中间无柱、采光好、作业方便等特点，同时其结构规范标准,可大批量工厂化生产，所以在经济条件允许的地区，可大面积推广应用。
这里以GP系列镀锌钢管装配式塑料薄膜大棚为例进行介绍。
该系列大棚由中国农业工程研究设计院研制成功，并在全国各地推广应用。
骨架采用内外壁热浸镀锌钢管制造,抗腐蚀能力强，使用寿命10〜15年，抗风荷载31〜35kg/m2，抗雪荷载20〜24kg/m2。
代表性的GP-Y8-1型大棚，其跨度8m,高度3m,长度42m,面积336拱架以1.25mm薄壁镀锌钢管制成，纵向拉杆也采用薄壁镀锌钢管，用卡具与拱架连接;薄膜采用卡槽及蛇形钢丝弹簧固定，还可外加压膜线，作辅助固定薄膜之用；该棚两侧还附有手摇式卷膜器，取代人工扒缝放风（图2-15）。
为了适应不同地区气候条件、农艺条件等特点，使产品系列化、标准化、通用化，中国农业工程研究设计院还在GP-Y8-1型的基础上，设计出了GP系列产品（表2-9）。
图2-15钢管装配式塑料薄膜大棚的结构
表2-9GP系列塑料薄膜大棚骨架规格表
型号
结构尺寸/m
结构
长度
宽度
高度
肩高
拱架间距
GP-Y8-1
42
&0
3.0
0.0
0.5
单拱，五道纵梁，二道纵卡槽
GP-Y825
42
&0
3.0
—
0.5
单拱，五道纵梁，二道纵卡槽
GP-Y8.525
39
&5
3.0
1.0
1.0
单拱，五道纵梁，二道纵卡槽
GP-C1025-S
66
10.0
3.0
1.0
1.0
双拱，上圆下方，七道纵梁
GP-C1225-S
55
12.0
3.0
1.0
1.0
双拱，上圆下方，七道纵梁，一道加固立柱
GP-C625-H
30
6.0
2.5
1.2
0.65
单拱，三道纵梁，二道纵卡槽
GP-C825-H
42
&0
3.0
1.0
0,50
单拱，五道纵梁，二道纵卡槽
2.4.3塑料薄膜大棚的性能
2.4.3.1塑料薄膜大棚内的温度
1.气温塑料薄膜具有易于透过短波辐射和不易透过长波辐射的特性，塑料薄膜大棚又是个半封闭的系统，在密闭的条件下，棚内空气与棚外空气很少交换，因此晴好天气下大棚内白天的温度上升迅速，晚间也有一定的保温作用，这种效应称作“温室效应”，是大棚内气温一年四季高于露地的原因所在。
但是尽管如此，它仍然受外界气温和光照的影响，存在着明显的日变化和季节变化。
（1）气温的日变化塑料薄膜大棚内气温的日变化规律与外界基本相同，即白天气温高，夜间气温低。
每天日出后1〜2h棚温迅速升高,7-10时气温上升最快，在不通风的情况下平均每小时升温5〜8°C。
每日最高温出现在12〜13时，15时前后棚温开始下降，平均每小时下降5°C左右。
夜间气温下降缓慢，平均每小时降温1°C左右。
通常在早春低温时期，棚内可比露地增温3〜6°C,阴天时的增温值仅2°C左右;较温暖时期一般增温值为8〜10°C,外界气温升高时增温值可达20°C以上。
说明棚内仍存在有低温霜冻和高温危害的风险。
例如，外界气温在一4〜一2C时,棚内会出现轻霜冻;外界气温一8〜一5°C时，棚内会出现一3〜一2°C,从而造成植株冻害；当外界气温在一14t时，棚内气温会降至一6°C以下。
塑料薄膜大棚内昼夜温差依天气状况而异，特别是天气阴晴相差很大，例如北京地区3月中旬晴天的昼夜温差为35,5°C,阴天为15°C。
晴天时棚内最低气温出现在日出之前，比最低地温出现的时间早2h左右，但大棚内气温的日变化比外界气温变化剧烈（图2-16）。
图2-16塑料薄膜大棚内温度的日变化（1973年3月，北京）
此外，塑料薄膜大棚在3~10月份夜间有时会出现“温度逆转”现象（简称"逆温”），即棚内气温低于露地。
据资料介绍，这种现象多发生在晴天的夜晚，天上有薄云覆盖时。
“逆温”的成因一般认为晴天大棚内昼夜温差大，塑料薄膜尤其是聚乙烯薄膜的长菠辐射透过率高,所以大棚内气温下降很快；当夜间天空有薄云时，露地的长波辐射受到大气反辐射的影响而产生上下层气流运动，从而使地面损失的热量得到一定补充,而密闭的塑料薄膜大棚内就没有这种气流运动，致使棚内气温低于露地。
“逆温”发生时，棚内地温始终高于露地，所以不会很快出现冻害。
（2）气温的季节变化我国北方地区，塑料薄膜大棚内存在着明显的四季变化（图2-17）。
如果根据气象上的规定：
以候平均气温＜10°C,旬平均最高气温＜17°C,旬平均最低气温W4°C作为冬季指标；以候平均气温M22°C,旬平均最高气温$289,旬平均最低气温＞15°C作为夏季指标;其冬季和夏季指标之间作为春、秋季指标；棚内的冬季天数可比露地缩短30〜40d,春、秋季天数可比露地分别延长15〜20d（表2-10）。
因此，塑料薄膜大棚主要进行园艺作物春提前和秋延后栽培。
图2-17塑料薄膜大棚内的月平均气温变化
根据对北京地区塑料薄膜大棚内的温
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