塑料棚plastic film greenhouse

用塑料薄膜作覆盖材料建造的保护地栽培设施。主要用于蔬菜、花卉、苗木、水稻育秧等栽培。由于能创造适宜的温度、湿度、光照等条件，已逐渐推广应用于食用菌、中药材等栽培，以及养鸡、养牛、养猪、养鱼虾、养蚕等养殖业和沼气池保温、废弃物处理、海水淡化等领域。
1938年在英国开始生产聚乙烯塑料薄膜产品，促进了塑料棚的发展。1951年日本用聚氯乙烯塑料薄膜作覆盖材料，进行了代替油纸的栽培试验，并于1952年将塑料棚用于作物的栽培中。中国在60年代初开始采用塑料薄膜覆盖栽培，70年代后，在东北、华北、西北地区大量发展起来，其覆盖面积，到1978年超过6700公顷，1989年已发展到13万公顷以上，成为拥有塑料棚最多的国家。
分类 一般可按棚的大小、外形、骨架结构材料分类。❶按棚的大、小分类有大、中、小三种。小拱棚：棚宽1.5～3米，棚高0.8～1.2米，棚长根据地块大小而定，用竹杆、钢筋、塑料杆等作骨架，上面覆盖塑料薄膜，成为一种拱形的覆盖棚。中拱棚：覆盖面积和空间介于小棚和大棚之间，宽度约4米左右，高度约1.2～1.8米。中、小拱棚常用草帘、蒲苫类的材料在夜间进行保温覆盖。中国北方和中部地区主要用于育苗及耐寒蔬菜，如韭菜、芹菜、小白菜等的春季早熟栽培或者在茄果类、瓜类等蔬菜的春季露地栽培中，作为提早定植、进行短期防寒覆盖栽培的措施之一。长江流域的城镇郊区，还普遍用于为露地栽培的蔬菜育苗。大拱棚：宽度一般为6～12米，高度一般为2.2～3米。
❷按外形分类有：单坡朝南拱形屋面大棚，高度一般为2.2～3米，跨度一般为3.5～7.5米，北面的墙用土、砖或其他复合材料砌筑，夜间常用草帘、蒲苫之类的材料进行保温覆盖；双坡拱形单栋塑料棚和双坡拱形连栋棚土地利用率高，单位种植面积造价也低，棚内温度较稳定和均匀，但自然通风，排雪较困难。常在覆盖面积较大，机械耕作时采用。
❸按骨架结构材料分类有：竹木结构棚、钢筋焊接拱架大棚及镀锌薄壁卷焊钢管大棚等。竹木结构大棚是用竹杆或毛竹片作拱杆，木材、竹杆或钢筋混凝土作柱或梁的大棚(图1)，结构简单，可因地制宜、就地取材、造价低廉，但承受风、雪等荷载的能力较差，且棚内多柱，田间作业和管理不便。钢筋焊接拱架大棚(图2):采用普通钢筋焊接，拱脚焊接在混凝土基础中的连接钢板上，或直接埋入土中，拱架常做成三角形横断面，拱架上弦主筋或大棚的纵向系杆，有时也采用钢管或角钢，一般跨中不加支柱，跨度常在8～12米之间，拱架间距约为1～1.5米。这种棚的面积、空间都较大，耕作管理方便。缺点是耗钢量大，每公顷52.5～75吨以上，焊接点多，钢筋的形状尺寸复杂，加工制造麻烦。镀锌薄壁卷焊钢管大棚(图3)，又称管棚。常用直径为20、22、25、32毫米，壁厚为1.2～3.0毫米的薄壁带钢卷焊管，在工厂成批生产，装配式结构，安装、维修、拆迁方便，是世界各国使用最广的一种棚型。中国从80年代初开始成批生产，并已制定了国家标准。产品规格为： 跨度有4、5、6、7、8、10、12、14米；高度为2.1、2.3、2.5、2.8、3.0、3.2米； 拱架间距为0.3～0.8米，根据风、雪荷载大小加以选择。主要缺点是耗钢量大，每公顷近52.5吨，造价较高。除此之外，也有采用玻璃纤维增强混凝土结构，或钢丝悬索结构作骨架的塑料大棚，但不多见。

图1 竹木结构塑料大棚示意

图2 钢筋拱架塑料大棚示意

图3 镀锌薄壁卷焊钢管大棚示意

组成及构造 塑料棚主要由薄膜固定装置、塑料薄膜和承重骨架三部分组成。❶薄膜固定装置，常用8号、10号镀锌铁丝，细竹杆以及专门制作的尼龙塑料压膜线、硬塑料卡槽、U形弹簧卡槽等将薄膜固定在骨架上。
❷塑料薄膜厚度多在0.1毫米以上。常用的品种有聚乙烯(PE)薄膜，透光率较高，比重较小，耐寒力强，吸尘性弱，易干粘结和修补，价格较便宜，但保温性能及抗老化能力比聚氯乙烯薄膜差；聚氯乙烯(PVC)薄膜，保温、耐老化性能较好，粘结、修补较易，但价格略高；醋酸乙烯(EVA)薄膜，不易结露和吸尘，保温性能强，冬季不易变硬，夏季不易粘连，比较适合于高寒地区采用；聚乙烯乙醇(PVA)薄膜，对长波光的透过率低，保温性优于上述各种薄膜，还具有较强的脚水性和透气性，对抑制棚内过高的湿度和防止薄膜内侧结露的能力较强。
❸承重骨架，主要承受风、雪荷载及自重等。风、雪荷载作用于薄膜上传给骨架，骨架的设计必须满足强度、刚度的要求。制作承重骨架的材料有竹、钢筋、镀锌薄壁钢管、钢筋混凝土、玻璃纤维增强混凝土、钢丝等。

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塑料棚plastic house

用塑料薄膜覆盖的拱形棚，其骨架常用竹、木、钢筋混凝土、钢材或硬质塑料等制成。在蔬菜生产中，塑料棚主要用于早熟栽培、延后栽培和越冬栽培等。塑料棚建造容易、设备简单、取材方便、透光和保温性能好，是中国保护地蔬菜生产的主要形式。
发展简史 塑料薄膜应用于农业生产，约有40多年的历史。1943年日本在北海道用聚氯乙烯薄膜进行水稻育秧获得成功，1953年开始用聚氯乙烯薄膜代替油纸进行蔬菜的早熟覆盖栽培。中国的一些农业院校、科研单位于50年代中期，对塑料薄膜在蔬菜上的应用效果，进行了广泛的试验研究，肯定了小型拱圆棚有促进早熟、增产的作用。60年代初期，北京、天津、上海等城市开始应用塑料小棚种植蔬菜。1965年中国开始使用简易塑料大棚。这种保护地设备的新类型，为果菜在中国北方早春提早定植创造了良好的生长条件。在晚秋和初冬，可以进行秋延后栽培，延长新鲜蔬菜的供应期。以后又发展到长江流域乃至西南和华南地区，成为防风防雨的保护设施。
类型、性能和用途 按规模和造型的不同，塑料棚有大、中、小型之分，其中又可以划分为许多类型。
塑料小棚 棚高1米左右，宽约3米，长度不限。骨架多用毛竹片、荆条、硬质塑料圆棍，或者直径6～8毫米的钢筋等材料弯成拱圆形，上面覆盖塑料薄膜。塑料小棚又可分为拱圆形棚和半拱圆形棚两种(图1、2)。拱圆形棚是用于蔬菜生产的原始棚型，目前仍被世界各国所采用。中国为了增加其保温、防风效果，或在棚的北侧立风障，或在棚体上加盖稻草苫。半拱圆形棚是在拱圆形棚的基础上加以改进而成的，在覆盖畦的北侧加筑一道1米左右高的土墙，土墙上宽30厘米，下宽45～50厘米。拱形架杆的一端固定在土墙的上部，另一头插入覆盖畦南侧畦埂外的土中，上面覆盖塑料薄膜，夜间在棚面上加盖草苫，白天将草苫卷起、放在北墙上面。在北京、天津地区称这种半拱圆形棚为“改良阳畦”，或称“小暖窖”，其覆盖空间比小形拱圆形棚大，防寒保温能力较强。

图 1 拱圆形塑料小棚示意图

图 2 半拱圆形塑料小棚示意图

塑料小棚的空间小，棚内气温受外界温度的影响较大。一般昼夜温差可达20℃以上。晴天增温效果显著，阴、雪天增温效果较差。在一天内，早上日出后棚内开始升温，10点后棚温急剧上升，13点前后达最高值，以后随太阳西斜、日落，棚温迅速下降，夜间降温比露地的缓慢，凌晨时棚温最低。塑料小棚内不同位置的温度颇有差异。早上揭开草苫之前，棚温比较均匀。由于土壤向空间辐射热，空气发生对流，因而棚顶部分温度较高，近地面温度较低，上下温差3～4℃; 揭开草苫之后，由于阳光照射的增温作用，使棚温迅速上升，在阳光照射部位形成高温中心。中午前后高温中心移至地面，土壤开始蓄热，此时下层温度高于上层。塑料小棚内水平温差大于垂直温差，在距地面30～40厘米高处，温度变化最为剧烈。当日落后覆盖草苫，棚温逐渐趋向稳定，夜间21点之前仍是下层温度高于上层。21点到次日凌晨，上层温度又高于下层。塑料小棚内的热量来自日光，其温度的季节变化明显。以半拱圆形棚为例，在北京地区1月上旬至3月上旬是一年中气温最低的时期，棚内旬平均气温在10℃以下，有的年份外界气温低于-15～-17℃时，棚内气温会低于0℃。塑料小棚的土壤温度随着气温的变化而变化，有不同的季节、不同天气状况和一日内不同时间的差异，同时也存在着不同部位的差异。春季棚内的土温可比露地高5～6℃，秋季比露地高1～3℃。一日内，土温从日出后开始上升，13时左右达最高值，至次日凌晨土温下降到最低点。晴天土温变化大，阴天变化小。浅层土温变化大，深层土温变化小。土温的变化比气温变化缓慢，而且稍落后于气温。塑料小棚的相对湿度变化也较剧烈，密闭时可达饱和状态，通风后迅速下降。光照比较均匀，但上层的光强比下层为高，距地面10～40厘米处差异比较明显，近地面处差异不大。水平方向的受光，以南面大于北面，相差7%左右。塑料小棚主要用于耐寒的绿叶菜(如白菜、芹菜、韭菜等)的早熟栽培；春播露地蔬菜(如茄果类、瓜类、甘蓝类蔬菜)的短期覆盖，提早定植，提早收获。加盖草苫覆盖的小棚除做耐寒绿叶菜的早熟栽培外，还可做喜温蔬菜(如黄瓜、番茄、甜椒等)的春提前和秋延后栽培。半拱圆形棚可以用于果类菜的春提前和秋延后栽培，以及耐寒绿叶菜的越冬栽培，还可用于春播露地蔬菜的育苗。
塑料中棚 塑料中棚也分为拱圆形棚和半拱圆形棚两种。拱圆形中棚宽4～6米，中高1.5～1.8米，长度30～40米。骨架材料与塑料小棚相同。棚外无覆盖物。半拱圆形中棚的结构和外形基本与北京改良式温室相同，只是采光、保温材料是塑料薄膜（而不是玻璃），支撑的骨架由钢筋、角铁或毛竹等制成，又称“一面坡塑料薄膜温室”(图3)。中棚主要用于耐寒绿叶菜(如韭菜、芹菜、白菜等)的春季早熟栽培，或供露地栽培的蔬菜育苗用。也可在棚内定植瓜、果类蔬菜幼苗(如黄瓜、番茄、甜椒等)，进行春提前栽培或秋延后栽培。

图3 半拱圆形塑料中棚示意图

塑料大棚 又称塑料温室。棚高一般2～2.5米，宽6～15米，棚长40米左右，单棚面积300～1 000平方米。从造型上分，塑料大棚可分为拱圆形大棚和屋脊形大棚，而这两种棚可以是单栋的，也可以由两栋或两栋以上连接在一起成为连栋大棚，蔬菜生产上应用最普遍的是拱圆形单栋大棚(图4)。屋脊形大棚因建造施工复杂，屋脊及两肩突出部分易损坏薄膜，所以应用较少。拱圆形大棚建造比较容易，抗风力强，坚固耐压，其骨架材料大致与塑料小棚相同，农民常常根据各地的资源情况，就地取材，自行设计建造。薄膜钢管组装式大棚架是经过科学设计，由工厂成批生产的规范化骨架，外形美观，性能优良，逐步得到发展。连栋大棚的覆盖面积可达几千甚至上万平方米，小气候稳定，保温性能好，便于机械操作，对环境条件的调节和控制多以人工为主，需要配备一定的设备（如强制通风设备等）。两栋之间的连接处（天沟）不便于排除雨水和积雪，因此，在蔬菜生产上采用尚少。

图4 薄壁镀锌钢管装配式大棚及连接件示意图

塑料大棚的主要热源是太阳辐射热，棚外无覆盖物，因此棚内温度随外界昼夜交替，天气的阴、晴、雨、雪，以及季节变化而变化。在一日之内，清晨日出后棚温随之升高，正午后达到最高值。之后，下午棚温逐渐下降，傍晚棚温下降最快，夜间23点后温度下降渐缓，直到凌晨4～5时棚温下降到最低点。塑料大棚在夜间有时会出现棚温低于外界温度的“逆温现象”。逆温现象是由于大气的“温室效应”所致。大气逆辐射使近地面的空气层增温，而大棚内由于塑料薄膜的阻隔，使大气逆辐射热无法进入棚内，而棚内热量却大量向外界散失，造成了棚温稍低于外界温度的逆温现象。塑料大棚在晴天时的昼夜温差可达30℃左右，棚温过高容易灼伤植株（幼苗尤为敏感），凌晨温度过低又易发生低温冷害。如北京、天津地区自12月下旬至2月下旬，塑料大棚内表土层经常冻结，中午时只在表层稍稍融化，直到3月上旬表层土才不再冻结，土温逐渐回升。华北地区的塑料大棚的可利用时间为3月中旬至11月上旬，可以生产喜温的蔬菜。东北、西北地区可利用的时间还要缩短一个多月。
棚内不同部位的温度状况有差异，每天上午日出后，大棚东侧首先接受太阳光的辐射，棚东侧的温度较西侧高。中午太阳由棚顶部入射，高温区在棚的上部和南端； 下午主要是棚的西侧受光，高温区又出现在棚的西部。大棚内垂直方向上的温度分布也不相同，白天棚顶部的温度高于底部3～4℃，夜间正相反，棚下部的温度高于上部1～2℃。大棚四周接近棚边缘位置的温度，在一天之内均比中央部分要低，所以在寒冷的早春或初冬，应在大棚四周围草苫或在棚内加地膜、小拱棚或保温幕防寒保温。
塑料大棚里的光照状况与天气、季节及昼夜变化有关，还与棚的方位、结构、建筑材料、覆盖方式、薄膜干洁和老化程度等因素有关。棚内顶部的光照比下部强，垂直光照强度自上而下逐渐减弱，近地面处最弱。棚内的水平照度比较均匀，水平光差一般只有1%左右。但是东西向延长的大棚，不如南北延长的大棚光照均匀。由于大棚的小气候环境条件比露地优越，同一作物在大棚内生长表现高大、繁茂，容易互相遮荫，影响透光，要注意合理密植，及时整枝打杈，改善光照条件。塑料薄膜的透光率为85～90%，稍低于玻璃。塑料薄膜能透过45%的红外光，50%的紫外光，其中尤以醋酸乙烯薄膜和聚乙烯薄膜透过量最多。透明膜、新膜、无滴膜的透光性好。新膜覆盖使用15～40天后，其透光率降低12～16%。塑料大棚属结构比较简单的轻型建筑，架材的遮荫面小，棚内全面受光。
塑料大棚的气密性强，所以棚内空气湿度和土壤湿度都比较高，空气相对湿度经常可达80～90%以上，密闭时为100%。塑料大棚内，在薄膜上经常凝结大量水珠，积聚到一定大小时水滴下落，使得畦面潮湿泥泞，应当加强中耕和通风换气。棚内空气湿度的变化规律是随棚温升高则相对湿度降低，随着棚温降低而相对湿度升高。晴天、刮风天相对湿度低，阴雨天相对湿度显著上升。春季，每天日出后棚温逐渐升高，土壤水分蒸发和作物蒸腾加剧，棚内水汽大量增加。随着通风，棚内相对湿度则会下降，到下午关闭门窗前，相对湿度最低。关闭门窗后，随着温度的下降，棚面凝结大量水珠，相对湿度往往达饱和状态。
塑料大棚的气体条件，由于大量施用有机肥料，在分解过程中放出大量的二氧化碳气，蔬菜自身也放出二氧化碳。一日之中，清晨放风前的二氧化碳浓度最高。日出之后，随着光合作用的加强，棚内二氧化碳含量迅速下降，若不进行通风换气，可比露地的含量还低。如北京郊区4月份塑料大棚内的二氧化碳浓度，在日出前为700ppm，日出后急剧下降到200ppm。通风后，又逐渐上升到300ppm。在有机肥分解过程中，以及施用化肥、农药等，会产生一些有害气体，如氨、亚硝酸、一氧化碳、二氧化硫等，应加强通风换气，及时排出有害气体。
塑料大棚施基肥量大，追肥次数多，又不易受雨水淋溶，作物重茬机会多，容易造成盐分积累和土壤溶液浓度过高，使蔬菜作物生长发育发生障碍。应通过合理施肥增强土壤的缓冲能力。夏季拆除棚膜，通过雨水淋溶作用，能有效地解决上述矛盾。
中国北方地区塑料大棚在冬季不能生长喜温蔬菜，只能供耐寒的蔬菜(如白菜、芹菜、韭菜、蒜苗等)越冬。高寒地区在严冬只能闲置，但能顺利进行越夏栽培。塑料大棚主要用于各种蔬菜，特别是喜温果菜的早熟栽培和秋延后栽培。早熟栽培比露地提早成熟20～40天，而秋延后栽培比露地栽培的延后20～30天供应市场。在种植制度上，全国各地的做法各不相同，归纳起来主要有两种方法： 一是以争取春季蔬菜早熟为主： 在果菜定植之前，及早做好整地、施肥、翻晒土地等，采取措施提高气温和地温(如采用临时加温、或进行地膜覆盖、多层薄膜覆盖等)，争取提早定植，提前采收； 二是在果菜类定植之前在棚内加种一茬耐寒叶菜： 加茬的蔬菜主要有白菜、菠菜、青蒜、芫荽等。这些叶菜必须提前育苗再移栽到棚内，或在冬前播种，到果菜定植之前收获，不影响果菜的适期定植。但果菜的收获期要比第一种方式晚些。对大棚要进行充分利用，棚内四周空间小，温度低，可种耐寒低矮蔬菜，如甘蓝、花椰菜、西葫芦等。利用大棚立柱可栽种少量高秧蔬菜，如蔓生菜豆、丝瓜、苦瓜等。