周博士考察拾零（六十二）探訪以色列阿拉瓦（ARAVA）科研基地的溫室設(shè)施

（農(nóng)業(yè)部規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院，農(nóng)業(yè)部農(nóng)業(yè)設(shè)施結(jié)構(gòu)工程重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 100125）

起以色列，首先想到的就是沙漠、不毛之地和由此衍生的先進(jìn)節(jié)水灌溉技術(shù)。實(shí)際上，以色列的設(shè)施農(nóng)業(yè)技術(shù)也一直位居世界前列。多年來(lái)我一直期盼可以有機(jī)會(huì)走訪這塊神秘的土地，親眼目睹“沙漠奇跡”是如何創(chuàng)造出來(lái)的。

2016年9月10日晚，我終于來(lái)到了這塊創(chuàng)造了奇跡的土地，并將首日的參觀活動(dòng)安排到了位于以色列南部沙漠阿拉瓦谷地的農(nóng)業(yè)研究基地。據(jù)說(shuō)類(lèi)似的研究單位在以色列共有10個(gè)，分布在全國(guó)不同地區(qū)，針對(duì)不同的氣候特征，圍繞農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的各個(gè)方面開(kāi)展技術(shù)研究和推廣工作。事實(shí)上，以色列西部靠近地中海的沿岸區(qū)域是大片平原，土地肥沃、雨量充沛、氣候適宜，可周年生產(chǎn)各種農(nóng)作物，與南部的沙漠地帶形成了鮮明對(duì)比。但以色列的沙漠土地占整個(gè)國(guó)土面積的2/3，所以沙漠仍然是這個(gè)國(guó)度的主要特征。

阿拉瓦谷地位于以色列南部，緊鄰約旦邊境，北起死海，南到紅海，年降水量只有20～50 mm，是內(nèi)蓋夫沙漠中的一片鹽堿地。由于阿拉瓦谷地的緯度較低（北緯31°～32°），所以其周年光照強(qiáng)度較高，此外阿拉瓦谷地的海拔低（最低處死海的海拔在海平面以下417 m，多數(shù)地段在海平面以下300 m左右），冬季最低溫度不低于10℃，夏季最高溫度可超過(guò)40℃，從溫光角度講，阿拉瓦谷地是進(jìn)行冬季農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的理想地區(qū)。但由于當(dāng)?shù)厮Y源短缺、土地鹽堿、夏季酷熱等原因，該地區(qū)的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)條件十分惡劣。勤勞而富有創(chuàng)新精神的以色列人民，采用地下管道輸水的辦法從以色列北部的加利利湖將淡水引到南部，并結(jié)合當(dāng)?shù)亻_(kāi)采的地下微咸水和城市二次循環(huán)用水的方法有效地解決了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中水資源短缺的問(wèn)題。此外，以色列人還采用高效滴灌技術(shù)進(jìn)一步提高了水資源的利用率，并運(yùn)用設(shè)施農(nóng)業(yè)技術(shù)創(chuàng)造了全天候的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)條件，經(jīng)過(guò)近30多年的開(kāi)發(fā)，這片不毛之地終于成為了以色列重要的農(nóng)產(chǎn)品出口基地，蔬菜遠(yuǎn)銷(xiāo)歐洲等地，為以色列贏得了“歐洲冬季廚房”的美譽(yù)。

一大早我們從特拉維夫出發(fā)，驅(qū)車(chē)約2個(gè)多小時(shí)，走過(guò)200多公里，來(lái)到了今天要參觀的目的地—阿拉瓦科研基地（ARAVA R&D）。9月的北京已經(jīng)進(jìn)入中秋時(shí)節(jié)，涼意襲人，這里卻依然是炎炎夏日，碧藍(lán)的天空看不到一絲云彩，黃沙覆蓋的大地上點(diǎn)綴著片片綠洲。溫室、大棚、防蟲(chóng)網(wǎng)室……，這些熟悉又陌生的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)設(shè)施，一窩蜂地映入了我們的眼簾，不要著急，請(qǐng)讓我隨著基地研究中心主任的步伐一一為您呈現(xiàn)。

塑料大棚

基地內(nèi)看到了3種不同形式的塑料大棚結(jié)構(gòu)：①傳統(tǒng)的對(duì)稱(chēng)圓拱屋面落地大棚；②非對(duì)稱(chēng)圓拱屋面落地大棚；③對(duì)稱(chēng)圓拱屋面帶肩大棚（圖1）。

3種形式的塑料大棚分別用于不同試驗(yàn)。由于當(dāng)?shù)卮蠖鄷r(shí)間處于盛夏季節(jié)，所以塑料大棚的功能以防蟲(chóng)和遮陽(yáng)為主。前2種落地大棚都采用防蟲(chóng)網(wǎng)覆蓋，而帶肩大棚則采用室外遮陽(yáng)和濕簾風(fēng)機(jī)降溫系統(tǒng)。為提高防蟲(chóng)效果，以色列種植者在濕簾的進(jìn)風(fēng)口也安裝了防蟲(chóng)網(wǎng)（圖1c），該防蟲(chóng)網(wǎng)采用了空間三角形的安裝方式，而不是直接用簡(jiǎn)易的平面布置形式安裝，這種做法可有效防止灰塵進(jìn)入濕簾，避免濕簾堵塞。遮陽(yáng)網(wǎng)采用平鋪屋面的布置形式，固定時(shí)與塑料薄膜共用一套卡槽和卡絲，既省去了遮陽(yáng)網(wǎng)的支架，也保證了遮陽(yáng)網(wǎng)的安全固定。以色列夏季時(shí)間長(zhǎng)，室外溫度高，需要遮陽(yáng)的生產(chǎn)季節(jié)長(zhǎng)。所以，采用永久固定式遮陽(yáng)方法在這里可行實(shí)用，充分體現(xiàn)了以色列民族的實(shí)用主義理念。

對(duì)稱(chēng)圓拱屋面落地大棚棚頭的高度較棚體高度有所降低（圖1a），這種做法或許有利于繃緊塑料薄膜或防蟲(chóng)網(wǎng)，也或許有利于抗風(fēng)，值得大家做進(jìn)一步的研究。非對(duì)稱(chēng)圓拱屋面落地塑料大棚采用東西走向，具有更好的采光性能，有利于提高塑料大棚的室內(nèi)溫度和光照強(qiáng)度。

連棟塑料溫室

基地內(nèi)的連棟塑料溫室也是形狀各異，有對(duì)稱(chēng)拱屋面溫室、非對(duì)稱(chēng)拱屋面溫室、大跨度尖屋面溫室和鋸齒形拱屋面溫室（圖2）等。從墻面類(lèi)型來(lái)看，溫室還有直立墻和斜面墻之分。

從使用功能上看，這里的溫室主要有2種功能：防蟲(chóng)和降溫，因而溫室大體上也分為2類(lèi)：一類(lèi)是完全依靠自然通風(fēng)的防蟲(chóng)網(wǎng)室；另一類(lèi)則是依靠遮陽(yáng)和風(fēng)機(jī)-濕簾降溫的空調(diào)溫室。其中，防蟲(chóng)網(wǎng)室就是用防蟲(chóng)網(wǎng)替代塑料薄膜覆蓋溫室。

溫室的遮陽(yáng)有2種方法：一是室外遮陽(yáng)，直接將遮陽(yáng)網(wǎng)覆蓋在溫室屋面的外側(cè)（圖3a和圖3b）；另一種是室內(nèi)遮陽(yáng)，將遮陽(yáng)網(wǎng)覆蓋在溫室內(nèi)天溝高度（圖3c）。一般講，室外遮陽(yáng)的降溫效果要優(yōu)于室內(nèi)遮陽(yáng)，但室內(nèi)遮陽(yáng)便于安裝，不受室外紫外線的直接照射，有利于延長(zhǎng)材料的使用壽命。

對(duì)于溫室濕簾的防護(hù)，一是在溫室外側(cè)采用防蟲(chóng)網(wǎng)防護(hù)，和前述塑料大棚安裝濕簾一樣，防蟲(chóng)網(wǎng)也要離濕簾有一定的距離（如圖4a采用了箱形方式）；二是在室內(nèi)采用了塑料薄膜防護(hù)，夏季濕簾運(yùn)行期間，卷起塑料薄膜打開(kāi)濕簾通風(fēng)口（圖4b），天氣轉(zhuǎn)涼濕簾停止運(yùn)行時(shí)，將塑料薄膜放下，既保護(hù)了濕簾，也提高了溫室的保溫性能。

創(chuàng)新的光伏溫室

將光伏發(fā)電和溫室生產(chǎn)相結(jié)合是高效利用資源的一種有效方法。目前中國(guó)在這方面的研究和應(yīng)用較多，但大都以犧牲農(nóng)業(yè)生產(chǎn)為代價(jià)。我們?cè)诎⒗叩难芯炕乜吹揭环N新穎的光伏板在溫室屋面鋪設(shè)方式，基本不影響溫室采光，值得借鑒。

該溫室的屋脊為南北走向，和傳統(tǒng)連棟溫室的布局方法相同，室內(nèi)光照均勻度高，無(wú)固定陰影。光伏板沿溫室天溝方向布置在溫室屋面靠近天溝一側(cè)（東側(cè)），天溝對(duì)應(yīng)的另一側(cè)（西側(cè)）屋面上安裝相同面積的表面帶棱的反光透射玻璃。由于當(dāng)?shù)氐乩砭暥鹊?，夏季太?yáng)高度角大，太陽(yáng)光照射到棱面玻璃后，一部分光透過(guò)玻璃進(jìn)入溫室供作物采光，另一部分光則直接折射到對(duì)面的太陽(yáng)能光伏板，使太陽(yáng)能光伏板上的光能疊加，從而增強(qiáng)光伏板的發(fā)電能力（圖5）。

棱面玻璃本身可以透光，不影響溫室采光，光伏發(fā)電板位于天溝一側(cè)，雖然在溫室中有陰影，但由于是南北走向布置，該陰影在一天之內(nèi)是運(yùn)動(dòng)的，不會(huì)形成固定陰影帶。此外，光伏板的寬度不大，對(duì)溫室內(nèi)的光照影響很小。同時(shí)，由于安裝在溫室天溝一側(cè)，可直接借用天溝構(gòu)件安裝光伏板，節(jié)省了安裝支架。從理念上看，這是一種不錯(cuò)的設(shè)計(jì)方案，發(fā)電的同時(shí)也不會(huì)影響溫室的正常生產(chǎn)，這才是真正意義上的光伏溫室，光伏發(fā)電和溫室生產(chǎn)相互支持，各取所需，互不影響。

創(chuàng)新的電動(dòng)卷膜開(kāi)窗機(jī)

塑料溫室側(cè)墻和屋面使用卷膜開(kāi)窗機(jī)的種類(lèi)很多，有電動(dòng)的、手動(dòng)的，筆者對(duì)此也進(jìn)行過(guò)總結(jié)[1-2]。但這次在阿拉瓦的試驗(yàn)基地又看到了2種不同形式的墻面和屋面電動(dòng)卷膜開(kāi)窗機(jī)（圖6）。

墻面電動(dòng)卷膜開(kāi)窗機(jī)以傳統(tǒng)齒輪齒條開(kāi)窗電機(jī)減速機(jī)為動(dòng)力，與專(zhuān)用電動(dòng)卷膜開(kāi)窗電機(jī)減速機(jī)相比，電機(jī)來(lái)源廣泛，電源不用變壓，總體造價(jià)也不會(huì)過(guò)高。但由于這種電機(jī)減速機(jī)自身重量大，在垂直立桿上不能自由地上下滑動(dòng)，因此設(shè)計(jì)者在卷膜電機(jī)輸出軸靠近電機(jī)減速機(jī)的位置安裝了一根鋼纜，一端纏繞在電機(jī)輸出軸上，另一端固定在卷膜通風(fēng)口上部的固定架上，起到了平衡電機(jī)減速機(jī)的作用。

屋面電動(dòng)卷膜開(kāi)窗機(jī)采用了扭矩分配器原理，用一根安裝在溫室山墻外側(cè)并垂直溫室屋脊的傳動(dòng)軸通過(guò)扭矩分配器將傳動(dòng)扭矩分配到每個(gè)屋面的卷膜軸端部，一部電機(jī)減速機(jī)可同時(shí)帶動(dòng)多個(gè)屋面卷膜軸轉(zhuǎn)動(dòng)，大大節(jié)約了電機(jī)減速機(jī)的數(shù)量，節(jié)約了建設(shè)投資和日常開(kāi)窗卷膜的運(yùn)行能耗。這種卷膜開(kāi)窗方式早有應(yīng)用，20世紀(jì)90年代日本就曾有公司用軟軸傳動(dòng)的方式分配力矩，但由于多個(gè)屋面需要的扭矩較大，而軟軸自身材料強(qiáng)度有限，導(dǎo)致運(yùn)行中經(jīng)常出現(xiàn)軟軸斷裂的情況，使這一技術(shù)沒(méi)有得到有效推廣。該系統(tǒng)采用硬軸作為總動(dòng)力輸出軸，有效克服了軟軸強(qiáng)度不足的問(wèn)題，是一種值得學(xué)習(xí)和推廣的技術(shù)。

作物吊蔓系統(tǒng)

作物吊蔓系統(tǒng)是種植高秧爬蔓作物不可缺少的設(shè)施。筆者曾對(duì)中國(guó)日光溫室和連棟溫室中作物的吊蔓方式進(jìn)行過(guò)總結(jié)[3-4]。在阿拉瓦試驗(yàn)基地的溫室中，筆者看到了另外3種不同形式的作物吊蔓設(shè)施（圖7）：①?lài)?guó)內(nèi)外常見(jiàn)的吊線吊蔓（圖7a），

不必贅述；②在壟間間隔一定距離直立一根鋼管，沿鋼管排列方向，在鋼管的不同高度張拉數(shù)道拉繩，爬蔓作物靠貼在拉繩上（圖7b）。這種方法雖然浪費(fèi)了很多鋼管，但定植作物時(shí)不受傳統(tǒng)吊蔓線位置的約束，可以通過(guò)調(diào)整鋼管位置來(lái)改變種植壟的間距和位置，而且溫室結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)也不用考慮作物荷載，相應(yīng)減少了溫室結(jié)構(gòu)耗材，進(jìn)而降低了溫室造價(jià)；③將前兩種方式的聯(lián)合應(yīng)用，在作物幼小時(shí)用靠貼的方式，藤蔓長(zhǎng)大后用吊線吊蔓的方式（圖7c）。這種方式看似比較浪費(fèi)，但對(duì)展示和試驗(yàn)不同高度的作物品種時(shí)卻能一勞永逸，便于靈活使用。

參考文獻(xiàn)

[1]周長(zhǎng)吉.周博士考察拾零（五十九）連棟溫室墻面塑料薄膜卷膜開(kāi)窗機(jī)的類(lèi)型[J].農(nóng)業(yè)工程技術(shù)（溫室園藝），2016，36（8）：38-41.

[2]周長(zhǎng)吉.周博士考察拾零（三十九）塑料溫室室內(nèi)操控鋼纜傳動(dòng)窗卷膜開(kāi)窗系統(tǒng)[J].農(nóng)業(yè)工程技術(shù)（溫室園藝），2014，34（11）：64-68.

[3]周長(zhǎng)吉.周博士考察拾零（三十一）一種網(wǎng)線式爬蔓架[J].農(nóng)業(yè)工程技術(shù)（溫室園藝），2014，34（2）：28-29.

[4]周長(zhǎng)吉.周博士考察拾零（十九）日光溫室高秧作物生產(chǎn)的吊蔓與放蔓技術(shù)[J].農(nóng)業(yè)工程技術(shù)（溫室園藝），2012，32（10）：24-30.