北方种植冬暖式大棚建造技术

1 棚型分类

依据不同地区的气候特点选择棚型，分为以下6类：拱杆土墙冬暖棚，适于少雪干旱地区；拱杆砖墙冬暖棚，适于少雪多湿地区；长拱梁土墙冬暖棚，适于少雪干旱地区；长拱梁砖墙冬暖棚，适于少雪多湿地区；短拱梁土墙冬暖棚，适于多雪干旱地区；短拱梁砖墙冬暖棚，适于多雪多湿地区。

2 建棚标准

不论选择哪种棚型，都必须合理建造。合理就是低投入、高产出、风险小、寿命长。符合下列10项标准就合理：棚内不积水；土地高利用；光能高利用；升温速度快；降温速度快；保温性能好；抗风抗雨雪；便于机械化；大棚造价低；使用寿命长。

3 棚基设计

3.1 大棚选址

在拱棚不能越冬生产的北方，建造冬暖棚。棚内地面以下至少1m不能见水，棚外雨水不能向棚内倒灌，棚区排水系统完整。棚体与东、西、南三面的树木及建筑物的距离为树木及建筑物高度的2倍以上。山区丘陵要避风，洼地要通风。连片集中。

3.2 棚体座向

坐北向南为最好。有的专家以为，多雾和空气质量差的地区，上午10 点前光线较弱，冬暖棚座向宜向南偏西5～10°。少雾和空气质量好的地区，上午光质好，冬暖棚座向宜向南偏东5～10°。以产量为事实证明，这是极其错误的，这是因为：多雾和空气质量差的地区，早上和傍晚光线一样弱；少雾和空气质量好的地区，早上和傍晚光质一样较好；冬暖棚以冬春季节生产为主，冬春季节是在东偏南方向日升，在西偏南方向落日，偏角5～10°并不增加光照时数；偏角5～10°浪费土地，而且不利于村庄间和农户间的土地调整。如果一定要偏角，那么宜向南偏西，有利于保温被上的霜化掉之后再卷起。

3.3 棚间距离

即前棚棚脊处至后棚棚前缘处的距离，等于冬至时棚外高的投影长度，例如山东省冬至时物体的投影长度约为物体高度的2倍。如果种植大棚果树，冬至后1个月左右才发芽，发芽前对日照不严格，发芽后太阳已北移，因此山东省果树大棚的棚间距，可以为大棚外边地面以上高度的1.7 倍左右。

4 棚墙设计

目前推广的新式大棚，冬季少雨雪地区大棚内宽12m左右，冬季多雨雪地区大棚内宽9m左右，棚内地面以上的墙体高度都是4.2m左右。

土墙适于降雨少、地势高、水位深的地区，形成半地下式棚体，优点是白天贮热，夜间放热，保温效果好，而且造价低。缺点是大雨排水极其不易。

砖墙适于降雨多、地势低、水位浅的地区，优点是易排水。缺点是保温效果差，造价高。

土墙底宽5m，顶宽2m。夯实墙基后，用挖掘机挖土筑墙，用链轨车分6 层压实。棚内棚外都挖，但靠近棚前的土不全挖走，筑成1m宽的小路，小路高出棚内地面0.5m，一是便于行走，二是防止雨水流入棚内。用挖掘机切平墙面，使墙体呈梯形，墙内呈陡坡，墙外呈缓坡。为防雨水冲刷，墙体用砖、或水泥板、或薄膜、或无纺布护坡。

山墙厚度与后墙相同，呈不等边屋脊形,前面与棚面角度一致，后面与后坡角度一致。土墙脊顶不能用链轨车压实，可以人工夯实。

5 棚面设计

5.1 棚体长度

棚体越长保温性能越好。冬暖棚东、西两面各有一堵矮墙挡光，为了减少挡光的损失，尽可能延长棚体长度，最长可达150m。

5.2 棚内宽度、棚体高度和棚面倾角

棚内加宽则保温性能好，土地利用率高，但怕雨雪，因此须加高棚体。棚体加高则棚面倾角大，反射阳光少，有利于光能利用，牢固抗雨雪，但浪费土地、造价高。这是一对矛盾，如何解决？边柱高1.4m左右为宜，只要不影响生产管理即可。棚脊高5.2m左右为宜，5.2m以上再增高一点，造价也会大增。按上述棚体高度，冬季少雨雪地区大棚内宽12m左右，冬季多雨雪地区大棚内宽9m左右。棚面的前沿倾角加大，棚面的整个上部按抛物线造成拱圆形。

5.3 横杆

适于拱杆大棚，拱梁大棚为了牢固也可加横杆。横杆为粗4cm、厚2.5mm以上的镀锌钢管，与棚体等长，共2 根。前面1根安置在最矮一排立柱顶端的槽口中，槽口下部打小孔穿铁丝将横杆绑牢，后面1 根安置在后坡檩条最高处（即棚脊处），并与檩条绑在一起。

5.4 拱杆（或拱梁）

拱杆适于种植地面有立柱的大棚，为直径5cm、厚2.5mm以上的镀锌钢管，间距3.6m，弯成棚面形状，安置在每排立柱顶端的槽口中，并在立柱顶端小孔中穿镀锌铁丝固定拱杆，拱杆与前后2根横杆焊接在一起，涂防锈漆。拱梁适于种植地面无立柱（或只有1根立柱）的大棚，间距1.8m，与棚体断面形状相同，上弦为直径5cm、厚2.5mm以上的镀锌钢管，下弦为为直径3cm、厚2.5mm以上的镀锌钢管，拉花用12号圆钢。焊接拉花时拱梁两头变窄，前端焊接在棚前水泥墩上，后端焊接在棚墙水泥墩上。浇制水泥墩时将三角铁或直径5cm镀锌钢管固定在里边。拱梁前面折弯处距地面1.4m左右，棚面的前沿倾角60°。拱梁涂防锈漆。

5.5 垫杆

垫杆在钢丝之上薄膜之下，作用是防止薄膜流滴被钢丝挡阻，长度从棚前沿到棚顶，间距为60cm 左右，通常采用直径2cm左右的几根细竹竿连接起来，也可采用PVC 塑料管，并用12号铁丝绑于钢丝上。

5.6 钢丝

钢丝在拱杆或拱梁之上垫杆之下，采用26 号镀锌钢丝，间距20cm。预先在两山墙顶上放置垫木并埋平，然后用紧线机拉紧钢丝并拴固在两山墙外的地锚上，钢丝与拱杆（或拱梁）交叉处用1.2mm镀锌钢丝绑牢，并沿拱杆（或拱梁）相连以防钢丝滑动。

5.7 压膜线

压膜线在棚膜之上，用尼龙绳或8 号铁丝套上细塑料管作压膜线。压膜线上端拴在棚脊之后东西向的钢丝上(也拴草苫绳)，下端拴在地锚上，压于两道拱杆或拱梁中间，拉得绷紧，如此则里面往外拱，外面往里压，棚面呈瓦棱形，有利于顺水抗风。

5.8 地锚

两山墙外的地锚间距0.5m，棚前沿的地锚对准压膜线，预先挖沟或挖坑，深1.5m，埋入坠石或2 块红砖，并夯实，坠石或2块红砖上拴备接钢丝，备接钢丝露出地面0.5m。

6 后坡设计

6.1 后坡长度和仰角

新式大棚墙体高大，不论后坡多长和仰角多小，都不会影响采光，因此，理论上应该长后坡，有利于夜间保温，但长后坡不能堆土保温，堆土压力大，必须采用价格昂贵的轻质保温材料，否则导致檩断柱折。这是一对矛盾，如何解决？目前生产上主要采取短后坡（坡长不到1m）、高仰角（45°左右）、坡后培土的模式，大棚牢固耐用。但砖墙大棚只能长后坡并采用价格昂贵的轻质保温材料。

6.2 檩条

拱杆大棚用檩条，拱梁大棚不用檩条。檩条间距1.8m，数量比拱杆多1 倍。可用直径10cm左右的优质圆木作檩条；也可用水泥檩条，长2.1m左右，宽18cm，厚7cm，内有3.2mm的冷拔丝6根。檩条放置在最北边1根立柱顶端与后墙中间，与拱杆和压膜线对准。

6.3 钢丝

有立柱的大棚，钢丝在檩条之上；无立柱的大棚，钢丝在拱梁之上。采用26号镀锌钢丝，间距10cm。预先在两山墙顶上放置垫木并埋平，然后用紧线机拉紧钢丝并拴固在两山墙外的地锚上，钢丝与檩条交叉处用1.2mm镀锌钢丝绑牢，并沿檩条相连以防钢丝滑动。

6.4 保温层

如果是短后坡，那么钢丝背上铺薄膜，薄膜背上铺无纺布，无纺布背上培土50cm 左右，土之上铺旧薄膜，旧薄膜之上铺无纺布。如果是长后坡，那么钢丝背上铺泡沫板，泡沫板背上铺5cm厚的水泥板，水泥板背上铺旧薄膜，旧薄膜之上铺无纺布。

7 立柱设计

7.1 立柱制作

大面14cm，小面12cm，厚度6.5cm，内有3.2mm 的冷拔丝5根。北边支撑檩条或拱梁的立柱更粗，要求宽18cm，厚7cm，内有3.2mm的冷拔丝6根。

7.2 立柱数量

拱杆大棚在棚内土地中埋立柱，叫有立柱大棚；拱梁大棚只在路边埋立柱，不在棚内土地中埋立柱，叫无立柱大棚（无立柱大棚不是完全无立柱）。立柱挡光，不便于生产管理，只要能保证棚体载重安全，就应减少立柱数量。立柱在拱杆（或拱梁）之下，南北形成一排。另外，拱杆大棚的每根檩条之下都有1根粗立柱。

7.3 立柱安装

立柱下垫基石或红砖，埋入地下0.5m。上端打孔以便穿铁丝固定横杆、拱杆（或拱梁）和檩条。顶部有槽口，以便于安装横杆、拱杆（或拱梁）和檩条。

7.4 各种大棚的立柱设置

7.4.1 拱杆土墙冬暖棚：适于少雪干旱地区。拱杆加土墙，棚内宽12m左右、棚脊高5.2m 左右，墙底宽5m，顶宽1.5m，墙高4.2m左右，设6根立柱，路南立柱的间距2.8m左右。第1 根立柱地上高4.9m，靠墙埋，大面向东，向北倾斜，支撑檩条的顶部。第2 根立柱地上高5.1m，靠路南侧埋，大面向北，直立，支撑拱杆顶部（即棚脊）以南1m左右。第3 根立柱地上高4.9m，大面向北，直立，支撑拱杆。第4 根立柱地上高4.1m，大面向北，直立，支撑拱杆。第5 根立柱地上高3m，大面向北，直立，支撑拱杆。第6 根立柱地上高1.4m，大面向东，直立，支撑横杆。另外，棚前沿1根向北倾斜的戗柱，其上部顶在前立柱顶端的横杆上。

7.4.2 拱杆砖墙冬暖棚：适于少雪多湿地区。拱杆加砖墙，棚内宽12m左右、棚脊高5.2m左右，设5 根立柱，没有靠墙的立柱，靠路南侧的立柱支撑檩条的顶部，其余与第一种大棚一样。

7.4.3 长拱梁土墙冬暖棚：适于少雪干旱地区。拱梁加土墙，棚内宽12m左右、棚脊高5.2m左右，设3根立柱，第1 根立柱地上高4.9m，靠墙埋，大面向东，向北倾斜，支撑拱梁的弯处（即棚脊）。第2 根立柱地上高5.1m，靠路南侧埋，大面向北，直立，支撑拱梁的后部（即棚脊以里）以南1m左右。第3根立柱地上高4.1m，为粗立柱，埋在路南地中央，大面向北，直立，支撑拱梁。用直径8cm镀锌钢管代替更好。

7.4.4 长拱梁砖墙冬暖棚：适于少雪多湿地区。拱梁加砖墙，棚内宽12m左右、棚脊高5.2m左右，设2根立柱，没有靠墙的立柱，靠路南侧的立柱支撑拱梁的弯处（即棚脊），其余与第3 种大棚一样。

7.4.5 短拱梁土墙冬暖棚：适于多雪干旱地区。拱梁加土墙，棚内宽9m左右，棚脊高5.2m左右，设2 根立柱，没有埋在路南地中央的立柱，其余与第3种大棚一样。

7.4.6短拱梁砖墙冬暖棚：适于多雪多湿地区。拱梁加砖墙，棚内宽9m左右，棚脊高5.2m左右，只设1根立柱，地上高5.2m，靠路南侧埋，大面向东，直立，支撑拱梁的弯处（即棚脊）

8 棚膜选择

8.1 棚膜的功效

8.1.1 防尘透光：材料防静电，原料中不添加析出物，不粘尘，透明度高。

8.1.2 转光：植物主要利用红光和蓝光，而这2 种光只占3%。棚膜中加入铕等稀土元素，或加入有机荧光颜料，就可以将紫外光转为蓝光和红光，将绿光转换为红光，使有效光增加，而且可将直射光调成散射光，散射光不炙热，因此植物在低温弱光和高温热浪时还能生长。

8.1.3 调光：紫色膜能透过红、蓝光并吸收绿光，可提高菠菜产量，延长上市期。红色膜能透过红光和蓝光，促进黄瓜生长。银灰色膜能驱蚜虫。铝箔反光膜保地温、增强暗处光照。

8.1.4 升温保温：棚膜透明度高则升温快。原料中掺入保温剂，阻挡红外线向棚外辐射，保温效果好。

8.1.5 消雾流滴：流滴膜又叫无滴膜，无滴膜不是没有水滴，水滴不是直接从棚膜上滴下来，而是形成流滴，滑落到棚的前沿。无滴膜流滴的原理是：在棚膜原料中加入硅氟等表面活性剂，或在棚膜表面涂覆硅氟等表面活性剂，雾气一接触硅氟等表面活性剂立即被吸附到棚膜表面，并迅速扩展成一层水膜，水膜顺势流下，既消了雾，又不滴水。

所谓灌浆膜又叫涂覆膜，就是在棚膜表面涂覆硅氟等表面活性剂，叫灌浆膜实际不恰当。有下列优点：第一，硅氟等表面活性剂不是从棚膜中析出来的，棚膜内部结构不受影响，透光更好。第二，不在棚膜原料中加入硅氟等表面活性剂，不与老化剂发生冲突，老化剂的作用充分发挥，棚膜寿命更长。

流滴消雾还有下列措施：第一，棚膜要挣平，否则有皱褶影响流滴下滑。第二，棚膜内侧喷流滴消雾剂或生豆浆。第三，棚膜先扣上10～15天，再把棚膜翻过来也有一定的无滴效果。第四，高温高湿能快速消耗棚膜表面涂覆的硅氟等表面活性剂，因此高温高湿的大棚不宜采用灌浆膜。

8.1.6 抗抻拉抗撕裂：三层结构抗抻拉、抗撕裂；四层结构更抗抻拉、更抗撕裂。

8.1.7 抗老化寿命长：原料中掺入抗氧剂和光稳定剂，可以延长棚膜的使用寿命。

8.1.8 多功能复合：棚膜具备上述多项功能，工艺多层共挤、宽幅吹制、牵引卷取，使棚膜更加平整。

8.2 棚膜的种类

8.2.1 PVC 聚氯乙烯膜：优点是新膜高透光，高保温，抗抻拉，耐酸耐碱。缺点是比重大成本高，低温硬脆，高温松软，助剂一个月析出后吸尘影响透光，残膜污染土壤，燃烧产生氯气污染环境，目前使用量逐渐减少。

8.2.2 PE 聚乙烯膜：优点是透光好，耐老化，质地轻，柔软，无毒。缺点是：耐热差，保温差，不易粘接。可制作各种棚膜和地膜，是当前主要的农膜品种。

8.2.3 EVA乙烯-醋酸乙烯膜：优点是超强的透光率达92%以上，持续流滴期达4～6个月，超强抗老化达18个月以上，并具有优良的保温和防尘功能。是当前使用量较多的一种棚膜。

8.2.4 PO聚烯烃膜：第一，聚烯烃材料防静电，原料中不添加析出物，不粘尘，透明度高，升温快。第二，掺入保温剂，阻挡红外线向棚外辐射，保温效果好。第三，消雾流滴剂喷涂后烘干处理，使消雾流滴期与棚膜寿命同步。第四，聚烯烃材料四层结构，极其抗抻拉，抗撕裂。第五，掺入抗氧剂和光稳定剂，使用寿命可达到3年以上。

9 粘膜上膜

9.1 粘整体棚膜

整体棚膜如果偏大则截去一段，如果偏小则压缝5cm粘上一段。在整体棚膜的北边和棚前沿的拐弯处以下位置，各粘上1道4cm宽的“裤”，“裤”里穿26号镀锌钢丝。

9.2 粘天窗通风口膜

天窗通风口在棚脊南侧，宽0.5m左右。天窗膜宽2～3m，与棚等长，其中一边做4cm的“裤”，“裤”内穿26 号镀锌钢丝。

9.3 粘棚前通风口膜

棚前通风口不用专门设置，整体棚膜掀开即可进风，但底风太凉，可在棚内前沿挂缓冲冷风的膜，即棚前通风口膜。棚前通风口膜宽1m以上，上边粘上1道4cm宽的“裤”，“裤”里穿26号镀锌钢丝。

9.4 上整体棚膜

选择晴朗、无风、温度较高的天气，于中午上膜。用直径5cm左右的2根竹竿（即卷膜杆），分别卷起棚膜的两头，再东西同步展开放到棚上，顶部留出0.5m宽的天窗通风口。棚顶和前缘的人员抓住棚膜的边缘拉紧并对准位置，两头的人员抓住卷膜杆向东西两头方向拉紧棚膜，把卷膜杆和26 号镀锌钢丝绑于山墙外侧的地锚上。北边的26号镀锌钢丝与拱杆（或拱梁）交叉处用细铁丝绑牢，南边的26 号镀锌钢丝拴在棚前沿地锚上。棚前的棚膜多留0.5m左右盖在地面上，并以土压严。

9.5 上天窗通风口膜

有裤的一边在南边，盖过整体棚膜30cm；无裤的一边在北边，盖过棚脊，拉紧后用泥和无纺布把盖过棚脊的一边压住。把卷膜杆和26号镀锌钢丝绑于山墙外侧的地锚上。安装滑轮和拉绳，人在棚内开关天窗通风口。

9.6 上棚前通风口膜

有裤的一边在上边，东西拉紧后，把镀锌钢丝绑在前立柱的中上部。

10 增光保温设计

10.1 反光膜

后墙张挂反光膜可以增强棚内光照。

10.2 地膜

高垄栽植，地膜覆盖，膜下浇水。作用是：第一，提高地温，促进发根，生长健壮；第二，土壤保湿，减少浇水，防止烂根；第三，棚内干燥无雾，消除真细菌病害。

10.3 横挂膜

空中横挂抻拉力强于地膜的特制转气膜（该技术为唐永生先生所创），把棚内空间分为上下2层。作用是：第一，削弱空气对流，保持棚温恒定；第二，雾滴落于隔膜之上，植株不见雾滴，消除真细菌病害。

10.4 卷苫膜

废旧薄膜缝在草苫内层。作用是：第一，保持夜温；第二，防止棚膜扎破。

10.5 浮膜

旧薄膜盖于草苫或保温被之上。作用是：第一，保持夜温；第二，防止雨雪淋湿草苫。

10.6 草苫（或保温被）

10.6.1 草苫：草苫长度比棚面长1m，草苫宽度1.5m 为宜，草苫厚度3~5cm，越寒冷地区越厚。冬季西北风地区，草苫从东向西覆瓦式覆盖，即西边草苫压住东边草苫20cm。人拉草苫时每床草苫底面拴放上2根拉绳。机卷草苫时每床草苫两边用细钢丝加固。草苫的优点是保温好、价格低。缺点是笨重、不防水、污染薄膜。

10.6.2 针刺毡保温被：旧布线压制即成针刺毡，以针刺毡和无纺布作芯，上下表面附以帆布、牛津布、涤纶布等防水保护层。优点是保温好、易卷放、价格适中、不污染薄膜、寿命较长。缺点是针眼处向里渗水，水汽很难再通过针眼排出，针刺毡淋湿沉重，受潮发霉，卷帘机挤压导致密实，卷帘机拉拽导致厚度不均。

10.6.3 发泡聚乙烯保温被：聚乙烯发泡材料作芯，上下表面附以涤纶布等制成。因为泡间无空隙、泡内空气静止、互不连通，所以保温好、不吸水、不受潮、重量轻、卷放省力，可采用小功率卷帘机。因为重量轻易被风掀起，所以须配置压被线。另外，发泡聚乙烯保温被价格高。

10.7 防寒沟

棚前挖沟，填入泡沫等隔热材料，隔绝地温传导。

10.8 缓冲房

山墙上对准棚内小路打孔洞，高1.9m、宽0.9m。孔洞外建缓冲房，防止冷空气直接进入棚内。如果缓冲房较大，可以居住或作为工具室。

11 卷帘机安装

11.1 卷帘机种类：生产上主要有下列2种。（1）后墙固定式卷帘机：也叫外卷式、后拉式、拉线式、牵引式等。由主机、卷杆和支柱三部分组成。工作原理是主机转动卷杆，卷杆缠绕拉绳，拉绳拉动将草苫或保温被卷起；放落草苫或保温被时，利用其自身重量沿棚面坡度滑落而下。

优点是：省工省时，安装简便，造价低。缺点是：第一，人身安全隐患较大；第二，拉绳受力不均，松紧不一；第三，支柱埋在后墙，雨水浸湿易坍塌；第四，棚面坡度较陡的高窄大棚，才能自行放落草苫或保温被，棚体造价高。

（2）棚面自走式卷帘机：也叫内卷式、前屈伸臂式、中置双悬臂式。由主机、支撑杆、卷杆三大部分组成。又根据该大棚卷帘机支撑杆的不同，分为支架势和轨道式，前者的支撑杆由立杆和撑杆两部分组成，后者的支撑杆由加固三角架组成的轨道式滑杆组成。工作原理是通过主机转动卷杆，卷杆内卷将草苫或保温被卷起；放落草苫或保温被时，也靠动力支持。

优点是：第一，省工省时；第二，安全可靠；第三，安装拆卸方便；第四，电磁刹车，断电无刹车隐患。缺点是：内卷缩短草苫（或保温被）的寿命。

11.2 卷帘机的安装

棚长60m左右安装1 台小功率卷帘机，棚长90m左右安装1台大功率卷帘机，棚长100～140m安装2台小功率卷帘机。棚体有足够的承载力。大棚的东西高度对称。放风口设计合理，不能被草苫（或保温被）压住。草苫厚度长短一致，卷动不跑偏。拉绳统一标准，长度一致。根据大棚的长度、草苫（或保温被）的重量以及雨雪增重选择机型。电源严禁露天安装，以防雨淋。

12 路渠设计与棚体保护

棚内建造蓄水池，从池内抽水浇灌。靠路建水渠，每间都安装出水管。也可安装滴灌或微喷。小路高出棚内地面0.5m，路北贴水泥板以防土壤塌陷。

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