白銀沿黃灌區(qū)日光溫室結(jié)構(gòu)優(yōu)化及性能分析

張建金 樊東隆 呂劍 孫述俊 李振謀 張斌祥

摘要：以白銀地區(qū)自然條件及日光溫室發(fā)展歷史為切入點(diǎn)，列舉了甘肅省中部白銀市沿黃灌區(qū)具有代表性的幾種不同“靖遠(yuǎn)日光溫室”結(jié)構(gòu)。從日光溫室發(fā)展歷程與結(jié)構(gòu)演變的角度梳理分析了靖遠(yuǎn)縣以及白銀市日光溫室探索與建設(shè)所經(jīng)歷的三個(gè)階段，溫室結(jié)構(gòu)和性能改良方面的成果。對適宜在白銀沿黃地區(qū)不同結(jié)構(gòu)日光溫室的性能進(jìn)行了分析評價(jià)。

關(guān)鍵詞：日光溫室;溫室結(jié)構(gòu);前屋面;后屋面;墻體;白銀市

中圖分類號：S625.1? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A? ? ? ?文章編號：1001-1463（2021）08-0084-06

doi：10.3969/j.issn.1001-1463.2021.08.018

Abstract：The effects of different storage time and storage conditions on the texture and sensory properties of white yak milk hard cheese were studied using white yak milk as raw material. The results showed that the degree of protein hydrolysis of white yak cheese during the storage period continued to increase， and the texture of white yak milk cheese also changed with the change of protein mesh structure. Through measured the texture such as the chewiness， cohesiveness， and stickiness of the cheese during the storage period， and comparative analysis shows that the hardness of cheese was extremely significant at 5 ℃ and 15 ℃ storage temperature（P < 0.01）， the chewiness of cheese stored for 90 days was significantly different from that stored for 60 days and 150 days（P < 0.05）， the stickiness of cheese had significant differences in different storage periods and temperatures（P? < 0.05）， however， there were no significant differences with adhesion， elasticity and cohesiveness under different storage periods and temperatures（P < 0.05）. Combined with sensory evaluation， the optimal ripening time of yak milk hard cheese was 90 days， the optimal storage temperature was 10 ℃， the palatability was the best， and it had better flavor and taste.

Key words：White yak milk;Hard cheese;Texture;Sensory value

隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，新型保溫材料、增溫設(shè)備、溫室結(jié)構(gòu)理論等不斷創(chuàng)新發(fā)展，以及廣大農(nóng)業(yè)科研人員堅(jiān)持不懈的努力，使得高效節(jié)能日光溫室有了長足發(fā)展。近年來，新型節(jié)能日光溫室的不斷引進(jìn)、研究、結(jié)構(gòu)優(yōu)化、改良示范、推廣應(yīng)用，為白銀市農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整、農(nóng)村經(jīng)濟(jì)發(fā)展，特別是蔬菜產(chǎn)業(yè)的發(fā)展做出了巨大貢獻(xiàn)。伴隨著新型保溫材料、增溫設(shè)備、溫室結(jié)構(gòu)理論等技術(shù)裝備的創(chuàng)新發(fā)展，白銀市引進(jìn)研究、優(yōu)化改良、示范推廣不同日光溫室結(jié)構(gòu)，日光溫室由一坡一立式結(jié)構(gòu)逐漸發(fā)展到新型全鋼骨架裝配式土墻結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)更加合理，性能更加優(yōu)良，建造技術(shù)更加成熟。

日光溫室作為反季節(jié)蔬菜生產(chǎn)設(shè)施，以其經(jīng)濟(jì)、高效、節(jié)能成為農(nóng)民增加收入的重要手段之一[1 ]。日光溫室是我國北方冬季最主要的反季節(jié)栽培設(shè)施，為解決北方冬季蔬菜供應(yīng)、改善人民生活發(fā)揮了巨大作用[2 ]。日光溫室主動儲放熱理論是我國日光溫室發(fā)展中一項(xiàng)重要的理論創(chuàng)新，在此理論的指導(dǎo)下，中國日光溫室建設(shè)徹底擺脫了厚重墻體結(jié)構(gòu)，開始走向構(gòu)件工廠化生產(chǎn)、現(xiàn)場組裝式安裝的工業(yè)化發(fā)展道路。一方面大大提高了溫室建設(shè)的工業(yè)化、標(biāo)準(zhǔn)化水平，使溫室建設(shè)的規(guī)范性和建設(shè)速度大大提升;另一方面也顯著減小了溫室墻體建設(shè)的占地面積，減少了墻體建設(shè)對土地的破壞，進(jìn)而引領(lǐng)日光溫室建設(shè)向生態(tài)化方向發(fā)展[3 ]。我們列舉了甘肅省中部白銀市沿黃灌區(qū)具有代表性的幾種不同“靖遠(yuǎn)日光溫室”結(jié)構(gòu)，從日光溫室發(fā)展歷程與結(jié)構(gòu)演變?nèi)媸崂矸治?，總結(jié)近30年來靖遠(yuǎn)縣以及白銀市日光溫室探索與建設(shè)所經(jīng)歷的三個(gè)發(fā)展階段，溫室結(jié)構(gòu)和性能改良所取得的創(chuàng)新成果，并對適宜在白銀沿黃地區(qū)生產(chǎn)的不同結(jié)構(gòu)日光溫室性能進(jìn)行分析和評價(jià)，以期為這些溫室的合理利用、老舊日光溫室改造、溫室規(guī)劃建設(shè)提供參考。

1? ?白銀地區(qū)自然條件及日光溫室發(fā)展歷史

甘肅省節(jié)能日光溫室發(fā)展較集中的地區(qū)，可將其分為4個(gè)氣候區(qū)，即河西平川灌區(qū)、中部沿黃灌區(qū)、涇渭河沿岸和隴南山區(qū)。河西地區(qū)和中部沿黃灌區(qū)光照條件好，是甘肅省發(fā)展日光溫室的最佳區(qū)域[4 ]。白銀市地處黃河上游、甘肅省中部，境內(nèi)絕大部是山區(qū)，山地與寬谷平原并存;黃河從白銀區(qū)西南水川鄉(xiāng)西峽口入境，呈S形，流經(jīng)靖遠(yuǎn)縣、平川區(qū)，至景泰縣東北黑山峽下北長灘烏龍漩口出境，長258 km，流域面積14 710 km2。屬中溫帶半干旱區(qū)向干旱區(qū)的過渡地帶，年平均氣溫6～9 ℃，年降水量180～450 mm，多集中在7、8、9月，占全年降水量的60%以上，年蒸發(fā)量達(dá)1 500～1 600 mm，是平均降水量的4.5倍。靖遠(yuǎn)是白銀沿黃灌區(qū)重要的組成部分，也是白銀市設(shè)施蔬菜發(fā)展最早、規(guī)模最大的區(qū)域，是甘肅省日光溫室蔬菜發(fā)展最早的地區(qū)之一，在白銀市以及甘肅省日光溫室發(fā)展過程中獨(dú)樹一幟，是甘肅省中部地區(qū)日光溫室發(fā)展的一個(gè)縮影。靖遠(yuǎn)縣境四季分明，日照充足，夏無酷暑，冬無嚴(yán)寒。氣候干燥，土地肥沃、灌溉方便，水土光熱資源豐富，是發(fā)展日光溫室的優(yōu)勢區(qū)域。截至2020年底，全市蔬菜種植面積2.67萬hm2，其中設(shè)施蔬菜面積共1.65萬hm2（日光溫室蔬菜0.89萬hm2，塑料大棚、小拱棚0.76萬hm2）。據(jù)靖遠(yuǎn)文史資料記載，20世紀(jì)80年代，伴隨地膜、棚膜的推廣應(yīng)用，起壟覆膜、小拱棚和塑料大棚異軍突起。當(dāng)時(shí)，靖遠(yuǎn)縣烏蘭鄉(xiāng)西關(guān)村的種植能手杜聯(lián)元發(fā)明了利用火道人工炭火加溫的火棚，俗稱“土溫室”，實(shí)現(xiàn)了耐低溫韭菜越冬生產(chǎn)，由此拉開靖遠(yuǎn)縣設(shè)施蔬菜生產(chǎn)模式的序幕。1992年，在省、市、縣各級政府及農(nóng)業(yè)部門的積極引導(dǎo)下，靖遠(yuǎn)縣多次派科技人員赴遼寧、山東等地引進(jìn)建設(shè)日光溫室，學(xué)習(xí)反季節(jié)蔬菜生產(chǎn)栽培技術(shù)，當(dāng)年建成2座投入生產(chǎn)，并獲得較高的經(jīng)濟(jì)收入，自1996年開始，日光溫室在靖遠(yuǎn)黃河兩岸遍地開花，推廣建設(shè)。截止目前，靖遠(yuǎn)縣已建成日光溫室0.32萬hm2 3.2萬余座，成為全省聞名的日光溫室蔬菜生產(chǎn)大縣，西北地區(qū)重要的蔬菜生產(chǎn)基地。近30年來，通過政府引導(dǎo)，廣大科技工作者的引進(jìn)研究、示范推廣，不斷優(yōu)化溫室結(jié)構(gòu)，改良建造了多種規(guī)格的節(jié)能日光溫室，為農(nóng)民增收、農(nóng)村發(fā)展做出了巨大貢獻(xiàn)。

2? ?溫室結(jié)構(gòu)演變及性能分析

2.1? ?第一階段

即一坡一立式結(jié)構(gòu)的琴弦溫室，20世紀(jì)90年代初期引入白銀，改良后在靖遠(yuǎn)縣北灣鄉(xiāng)金山村建設(shè)，當(dāng)?shù)赝ǚQ“靖遠(yuǎn)一代日光溫室”。該型溫室的引進(jìn)建設(shè)，在白銀地區(qū)實(shí)現(xiàn)了黃瓜的冬季種植，取得較好的經(jīng)濟(jì)收入，從此拉開了白銀設(shè)施農(nóng)業(yè)大發(fā)展的序幕。

2.1.1? ?一坡一立式結(jié)構(gòu)日光溫室? ?這種溫室結(jié)構(gòu)的墻體為夯實(shí)土墻，墻體高1.8 m，墻基部厚1.5 m、頂部厚1.0 m。溫室跨度7.0 m，脊高2.8 m，前屋面為一坡一立式（圖1）。

前屋面骨架采用圓木（大竹竿）和小竹竿，圓木（大竹竿）為主骨架，間距3.6 m，下面設(shè)立2～3排鋼筋混凝土立柱或圓木支撐;小竹竿作為副骨架，間距40 cm。骨架上間隔 40 cm 沿東西向拉1道10#冷拔絲，兩端固定在山墻外側(cè)地面預(yù)制的鐵環(huán)上。后屋面每隔1.8 m設(shè)1個(gè)支撐柱支撐橫梁，縱向間隔20 cm鋪1根細(xì)木椽，間隔 30 cm 沿東西向拉1道10#鉛絲連接固定。上面鋪一層塑料包裹玉米秸稈、麥草，外面鋪約10 cm厚的濕土，上薄下厚，外層涂草泥5 cm，再用甜泥抹平抹光。在白銀地區(qū)，這種溫室不采取加溫措施，基本能夠?qū)崿F(xiàn)冬季瓜類、茄果類、葉菜類蔬菜生產(chǎn)。但因溫室跨度?。▽?shí)際生產(chǎn)跨度僅6.0 m）、中間立柱多，操作空間狹小，尤其前屋面為坡面+立面，底端50 cm不適宜種植高架作物及草簾的卷放比較困難等諸多因素制約了該型溫室的發(fā)展。同時(shí)為了固定骨架、棚膜，連接部位比較多，早期在塑料棚膜的外部壓竹條，在扣壓竹條時(shí)必須要穿破塑料棚膜，不僅造成溫室前屋面漏氣，降低溫室的保溫性能，且在大風(fēng)情況下容易將塑料棚膜撕裂[5 ]。

2.1.2? ?改良一代日光溫室? ?是為了增強(qiáng)采光保溫性能，滿足壓膜、卷放草簾的需要，在一坡一立式結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上改良發(fā)展的一種土墻鋼管拱架弧面結(jié)構(gòu)溫室（圖2）。

1998年，這種結(jié)構(gòu)溫室在白銀市靖遠(yuǎn)縣沿黃灌區(qū)設(shè)計(jì)建成。溫室前屋面首次采用弧面結(jié)構(gòu)，拱架采用鋼管和竹竿，后墻和兩邊山墻為夯實(shí)土墻?？缍葹?.0 m，脊高2.8 m，墻體高度1.8 m、墻基部厚1.2 m，頂部厚1.0 m。后屋面1.5 m，仰角36～40°。拱架為弧形結(jié)構(gòu)，鋼管選用Φ50 mm、壁厚3 mm的國標(biāo)鋼管，間距3.6 m;竹竿作為副骨架，間距40 cm，前后屋面支撐柱支撐方式、鋪設(shè)冷拔絲與一坡一立式相同。后屋面由里向外為竹膠板（或用棚膜包裹草簾或玉米秸稈及麥草）、稻草、爐渣、濕土、草泥，整體上薄下厚（厚度約50 cm）。相比一坡一立式，弧面結(jié)構(gòu)溫室前部操作空間增大，便于草簾覆蓋和拉動，溫室更加堅(jiān)固，保溫和蓄熱性能明顯改善。但隨著溫室建造理論和規(guī)劃建造技術(shù)的成熟，在種植使用過程中也逐漸發(fā)現(xiàn)很多問題，一是有規(guī)劃設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，但缺乏統(tǒng)一的建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)。老百姓自發(fā)組織建設(shè)，結(jié)構(gòu)參數(shù)不盡相同，為節(jié)約土地，部分農(nóng)戶依據(jù)地塊地形和自己的經(jīng)驗(yàn)建造，相互模仿，沒有充分利用溫室方位角建設(shè)。二是溫室采光設(shè)計(jì)缺乏嚴(yán)格的科學(xué)標(biāo)準(zhǔn)。溫室前屋面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不合理，采光不好，影響溫室采光性能及內(nèi)部光照環(huán)境。三是后屋面承重過大，容易塌陷破損漏風(fēng)，保溫措施不足，造成溫室夜間保溫能力弱。四是田間道路規(guī)劃不合理，蔬菜運(yùn)輸極不方便。

2.2? ?第二階段

即前屋面為弧面結(jié)構(gòu)或拱圓型結(jié)構(gòu)的土墻鋼竹拱架日光溫室，稱作白銀GJW-II-A/B型日光溫室（圖3），也稱為“靖遠(yuǎn)二代日光溫室”。2002年，白銀市農(nóng)牧局參照一代琴弦式溫室，從溫室建造方位角、屋面角度和弧度、墻體厚度和高度、屋面骨架材料、覆蓋保溫材料等方面進(jìn)行了改良設(shè)計(jì)，使白銀地區(qū)日光溫室結(jié)構(gòu)更加科學(xué)、合理、規(guī)范。

GJW-II-A/B型日光溫室坐北朝南或偏西 8～10°（具體參數(shù)見表1）。前屋面拱架間距3.6 m，中間間隔0.6 m設(shè)1道撐膜竹竿，竹竿下端插入土中，上端頂在角鐵上。拱管上間隔40 cm沿東西向拉1道2.8 mm鋼絲，兩端固定在山墻外側(cè)底座預(yù)留的鐵絲環(huán)上，竹竿固定于2.8 mm鋼絲上。GJW-Ⅱ-A型溫室前屋面需橫拉鋼絲18道，GJW-Ⅱ-B型溫室前屋面需橫拉鋼絲21道。

立柱下端傾斜11°并焊接在底座預(yù)埋鋼筋上，上端與橫梁焊接，橫梁與檁條在距檁條頂端1.1 m處焊接。后坡檁條上部間隔20 cm拉10道2.8 mm鋼絲，出墻處用鐵釘固定在襯墻圓木上，兩端固定在山墻外側(cè)預(yù)留鐵絲環(huán)上，鋼絲與檁條用2.0 mm鐵絲固定。鋼絲上先鋪1層塑料薄膜，膜上鋪15 cm厚的玉米稈，再填充麥草等，用薄膜包住填充料，最后覆土（厚約20 cm）踏實(shí)。整個(gè)后坡坡度不小于15∶100。后坡面寬約l.5 m，先抹5 cm粗草泥，再抹2～3 cm的細(xì)草泥并預(yù)留排水沿。據(jù)試驗(yàn)，GJW-II-A型溫室“冬至”日室內(nèi)日平均透光率比琴弦式溫室高出8百分點(diǎn)以上，各時(shí)段透光率均超過80%，特別是在“冬至”日前后能夠保證有近8 h 的有效光照時(shí)間，極大地改善了作物生長的光照條件[6 ]。GJW-II-A/B型溫室采光及保溫蓄熱性能有了很大提升，溫室空間增大，支撐柱減少，農(nóng)事作業(yè)方便，溫室整體性能穩(wěn)定;溫室墻體采用挖掘機(jī)、拖拉機(jī)、電夯機(jī)等機(jī)械建造，建造技術(shù)趨于標(biāo)準(zhǔn)化，成本較低。缺點(diǎn)是建造溫室墻體時(shí)破壞了陽光帶耕作層，浪費(fèi)土地，不適宜在地下水位較高的地方建造，且前屋面的竹竿2～3 a后易老化傷膜，后期維護(hù)更換竹竿費(fèi)工費(fèi)時(shí)。綜合考慮經(jīng)濟(jì)效益、生產(chǎn)成本，這種溫室較為實(shí)用，因此自2008年開始，將GJW-II-A/B型溫室作為白銀沿黃灌區(qū)推廣的首選。

2.3? ?第三階段

2.3.1? ?新型裝配式全鋼骨架日光溫室? ?也稱作草磚溫室（圖4）。采用稻草、麥草等編織成厚度10～20 cm、寬幅1.0～2.0 m的草磚（也稱草苫）作為溫室墻體結(jié)構(gòu)。2012年從遼寧省遼陽市引進(jìn)，在白銀市靖遠(yuǎn)縣建成使用。

溫室前后屋面采用78.0 mm×30.0 mm×1.5 mm 橢圓型熱鍍鋅全鋼骨架，骨架間距90 cm。前屋面東西方向用5道DN20熱鍍鋅管拉桿連接，間距1.5 m;后屋面和后墻為一體結(jié)構(gòu)，用3道DN20熱鍍鋅管拉桿連接。溫室跨度8.0 m，脊高3.8 m，溫室骨架連接部位采用卡槽、套管等連接方式，用穿銷螺絲和梯形楔固定。后屋面及后墻草磚（厚度10 cm）一端固定在溫室屋脊，另一端順后屋面和后墻平鋪，底端固定于溫室墻基。山墻直接將草磚用鉛絲固定在鋼架上，然后根據(jù)骨架弧度切割平整。草磚間采用雙層錯(cuò)縫平鋪，然后用鍍鋅鉛絲與骨架扎緊，草磚外加聚苯保溫板5 cm，再覆蓋1層厚5 cm保溫被，最外層用防水布或塑料包裹。溫室內(nèi)草磚表面用黑色地布包扎防護(hù)，墻體整體厚度20 cm左右。新型裝配式全鋼骨架日光溫室特點(diǎn)：裝配式結(jié)構(gòu)，建造速度快，建造1座溫室僅需要7 d時(shí)間;溫室墻體減少對土地破壞和占地面積，所用草磚可就地取材、成本低廉，且吸水性能較強(qiáng)，能有效降低溫室內(nèi)空氣的相對濕度，減少溫室作物病害。但溫室保溫蓄熱性能差，白銀沿黃灌區(qū)持續(xù)陰雪極端天氣超過3 d，作物生長將受到影響[7 ]。由于草墻自身防火性能和防水性能較差，容易腐爛，也易招致鼠害，因此建造草磚溫室必須加強(qiáng)溫室內(nèi)及生產(chǎn)區(qū)的防鼠、防水、防火工作。

2.3.2? ?新型全鋼骨架裝配式土墻日光溫室

也被稱為“靖遠(yuǎn)三代日光溫室”， 2015年由甘肅省經(jīng)濟(jì)推廣站和靖遠(yuǎn)縣蔬菜發(fā)展規(guī)劃局綜合草磚溫室與靖遠(yuǎn)二代土墻溫室結(jié)構(gòu)性能優(yōu)點(diǎn)，進(jìn)一步優(yōu)化、改良設(shè)計(jì)而來，具有采光角度合理、升溫速度快、骨架堅(jiān)固、抗壓性能優(yōu)等優(yōu)點(diǎn)。

新型全鋼骨架裝配式土墻日光溫室（圖5）凈跨度8.5 m～10.0 m，脊高4.0～4.3 m。墻體為夯實(shí)土墻，墻基厚2.4 m，墻頂厚1.2 m，墻體高度2.6 m。后屋面仰角40°，長度2.6 m。前屋面拱桿和后屋面檁條采用80 mm×30 mm×2 mm橢圓型熱鍍鋅高頻焊管，用插接件連接成整體結(jié)構(gòu)，間距為90 cm。為增加骨架強(qiáng)度，前屋面拱桿和后屋面檁條之間增加1個(gè)2.0 m長斜支撐。前屋面用6道Q235B型DN20鍍鋅管拉桿東西方向拉接骨架，后屋面用3道鍍鋅拉桿連接拱桿和檁條，檁條上鋪竹膠板1 cm、高密度草磚16 cm并用薄膜將其包裹，最后鋪單面彩鋼夾芯板10 cm，用自攻螺絲將其與竹膠板一起固定，外層覆蓋細(xì)土10～25 cm夯實(shí)，再抹草泥厚3～5 cm。這種溫室綜合利用了土墻溫室的保溫蓄熱性能、草磚溫室的全鋼骨架組裝模式、以及GJW-II-A型溫室前屋面結(jié)構(gòu)參數(shù)優(yōu)化建設(shè)，兼具了白銀沿黃地區(qū)各階段溫室結(jié)構(gòu)優(yōu)點(diǎn)。其主要特點(diǎn)一是熱鍍鋅全鋼骨架防腐性能優(yōu)越，使用壽命長，可使用20 a以上，骨架安裝相比二代溫室節(jié)省約80%的人工成本，使用期間基本不用維修;二是溫室無立柱支撐，遮陰少，采光性能好、升溫快，空間寬敞，有利于小型機(jī)械作業(yè);三是抗風(fēng)雪性能突出，經(jīng)測試，實(shí)際抗壓能力達(dá)60 kg/m2，高出二代日光溫室50%;四是建造成本略高于二代日光溫室，但輕簡化、標(biāo)準(zhǔn)化程度高，建造速度快，20 d左右可建成1座溫室（機(jī)械化建造墻體僅需1 d，溫室骨架、預(yù)埋件工廠化生產(chǎn)，人工組裝僅需7 d），省時(shí)省工。溫室正常使用年限在15 a以上，且維修成本較低。

3? ?結(jié)束語

無論是早期的一坡一立式溫室，還是新型裝配式節(jié)能日光溫室，都是在農(nóng)業(yè)科技進(jìn)步條件下不斷進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)的結(jié)果，不同時(shí)代展現(xiàn)出不同的日光溫室發(fā)展歷程，也代表著同一時(shí)代農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展水平。從土溫室到自動化程度不斷提升的現(xiàn)代化溫室，從竹木結(jié)構(gòu)到裝配式全鋼骨架結(jié)構(gòu)，都展現(xiàn)出科技成果轉(zhuǎn)化為生產(chǎn)力的具體實(shí)踐;從草簾到棉被，從手動拉簾到自動化卷簾放簾，都伴隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步和科技成果的轉(zhuǎn)化?？茖W(xué)技術(shù)讓農(nóng)業(yè)生產(chǎn)者不斷解放生產(chǎn)力，提高工作效率，從而取得更大的經(jīng)濟(jì)效益。

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（本文責(zé)編：陳? ?珩）