一、温室

（一）我国温室的类型和演变
    温室是可以人工调控环境中温、光、水、气等因子，其栽培空间覆以透明覆盖材料，人在其内可以站立操作的一种性能较完善的环境保护设施。通常依其覆盖材料的不同分为玻璃温室和塑料温室两大类，塑料温室又分为软质塑料（PVC、PE、EVA膜等）温室和硬质塑料（PC板、FRA板、FRP板等）温室。我国习惯上将没有砖、石等围护结构、全部表面均用塑料薄膜覆盖的设施称为塑料（薄膜）大棚。
    中国温室的发展史可追溯到2000年前秦汉时代的西安“暖窖”，以后明清时代北京的“火室”和“暖洞子”，民国时期北京日光（玻璃）温室和新中国成立后20世纪50～60年代大面积推广普及的北京改良式（玻璃）温室和天津三折式（玻璃）温室等，一直发展到80年代末至90年代的高效节能日光温室在北方地区迅速大规模推广普及，目前，全国已近40万公顷，对解决我国北方地区长期冬春蔬菜短缺、实现蔬菜供需基本平衡做出了突出贡献，反应了以节能技术为核心的、适合我国具体国情的高效节能日光温室的活力。同时从20世纪60年代开始新兴的塑料大棚也迅速在全国普及，80～90年代引进并逐步国产化的现代大型温室也逐渐发展起来。
    我国温室的发展经历从简易的火坑到纸窖温室到今日玻璃及塑料温室；从利用自然太阳能、温泉水到今日太阳能和人工加温并用；从传统的单屋面温室发展到双屋面和拱圆形温室。随着社会发展和科技进步，逐渐实现了从简单到完善、从低级到高级、从小型到大型、从单栋到连栋，直至今日的现代智能温室和植物工厂，可进行全天候作物生产。
（二）节能型日光温室
    通常把温室内的热量来源（包括夜间）主要来自太阳辐射的温室称为日光温室。节能日光温室为我国独创，其节能栽培技术居国际领先地位。早在20世纪80年代初期，我国辽宁省海城和瓦房店，创建了节能型日光温室，并在北纬35°～43°地区的严寒冬季，成功地进行了不加温生产黄瓜等喜温性作物的生产。目前已发展到40万公顷，栽培种类也由蔬菜扩展到花卉、观赏木本植物及草莓、葡萄、桃等园艺植物。
    节能型日光温室因建筑用材、拱架结构、屋面形状等不同而有多种类型。但就屋面形状可大体分为两类，其一是拱圆形屋面，多分布在北京、河北、内蒙古、辽宁中北部等；其二是一坡一立形屋面，多分布在辽宁南部、山东、河南一带。其中较有代表性的有以下集中结构类型。
    1．矮后墙长后屋面拱型温室 该温室为土墙竹木结构，后墙高0.8～1.0米，厚0.6～0.8米；后屋面长2.0～2.5米，厚0.6～0.7米；前屋面为半拱型，上覆塑料薄膜，夜间盖纸被、薄席、草苫等防寒保温。一般外界气温降至-20～-15℃时，室内仍可维持10℃左右。具有冬季室内光照好、保温力强的特点，但3月以后，后屋面易形成阴影弱光区，影响光照条件。
    2．高后墙短后屋面拱型温室 温室为竹木结构，跨度6～7米，后墙高1.5～1.8米，后屋面长1.0～1.5米，中高2.4～2.6米。由于后墙提高，后屋面缩短，不仅冬季阳光充足，而且也减少了春秋季节后屋面遮荫，改善了室内光照。但因后屋面缩短，保温性降低，需加强保温措施。
    3．钢竹混合结构拱型温室 温室基本结构与高后墙短后屋面拱型温室类似。但前屋面拱架为钢管或钢筋，无立柱。钢拱架间距为60～90厘米，每3米设一钢筋桁架。这种温室结构坚固，光照充足，作业方便，保温采光性好，但造价稍高。
    4．钢拱架拱圆形温室 这种温室后墙为双层空心砖墙，高1.6～1.8米，跨度6～7米，中高2.4～2.7米，后屋面长1.2～1.6米，多为空心预制板，上铺15～20厘米厚炉渣。拱架用钢管和圆钢焊接而成。拱架间用纵向拉杆固定。该温室室内光照均匀，增温快，保温性能好，操作方便，冬季可进行各种园艺植物育苗及高效生产。
    5．无后坡拱圆形温室 无后坡温室结构简单，造价低。后墙为砖墙或土墙，拱架用竹片或竹竿定在立柱和后墙上。室内光照好，增温快，但保温性能差。适宜喜温植物春提前、秋延后栽培及冬季耐寒作物生产。
    6．琴弦式日光温室 琴弦式日光温室又称一坡一立式温室。后墙高2米左右，后屋面长1.5～2.0米，中高3.0～3.3米、前屋面立窗角度70°，窗高0.6～0.8米，坡面角度为21°～23°。前屋面每隔3米设一钢管桁架，纵向每隔0.4米拉一道8号铁丝，两端固定于山墙外基础上。盖膜后，膜上压细竹竿与膜内竹竿拱架成对绑扎牢固。这种温室一般跨度为7.5～8.0米，温室空间大，光照充足，保温性能好，且投资少，操作便利，效益高。
（三）现代化温室
    现代温室（通常简称连栋温室或俗称智能温室）是设施农业中的高级类型，设施内的环境实现了计算机自动控制，基本上不受自然气候条件下灾害性天气和不良环境条件的影响，能周年全天候进行设施作物生产的大型温室。
    1．现代温室的主要类型
    （1）芬洛型玻璃温室（Venlo type）
芬洛型温室系我国引进的玻璃温室的主要形式，为荷兰研究开发而后流行全世界的一种多屋脊连栋小屋面玻璃温室，温室单间跨度为6.4米、8米、9.6米、12.8米，开间距3米、4米、或4.5米，檐高3.5～5.0米，每跨由两个或三个（双屋面的）小屋面直接支撑在桁架上，小屋面跨度3.3米，矢高0.8米。近年有改良为4.0米跨度的，根据桁架的支撑能力，还可将两个以上的3.2米的小屋面组合成6.4米、9.6米、12.8米的多脊连栋型大跨度温室。可大量免去早期每小跨排水槽下的立柱，减少构件遮光，并使温室用钢量从普通温室的12～15千克/平方米减少到5千克/平方米，其覆盖材料采用4毫米厚的园艺专用玻璃，透光率大于92%，由于屋面玻璃安装从排水沟直通屋脊，中间不加檩条，减少了屋面承重构件的遮光，且排水沟在满足排水和结构承重条件下，最大限度地减少了排水沟的截面（沟宽从0.22米缩小到0.17米），提高了透光性。开窗设置以屋脊为分界线，左右交错开窗，每窗长度1.5米，一个开间（4米），设两扇窗，中间1米不设窗，屋面开窗面积与地面积比率（通风窗比）为19%，若窗宽从传统的0.8米加大到1.0米，可使通风窗比增加到23.43%，但由于窗的开启度仅0.34～0.45米，实际通风面积与地面积之比（通风比）仅为8.5%和10.5%，在我国南方地区往往通风量不足，夏季热蓄积严重，降温困难，这是由于该型温室原来的设计只适于荷兰那种地理纬度虽高，但冬季温度并不低的气候条件。近年各地正针对亚热带地区气候特点加大温室高度，檐高从传统的2.5米增高到3.3米，直至4.5米、5米，小屋面跨度从3.2米增加到4米，间柱的距离从4米增加到4.5米、5米，并在顶侧通风、外遮阳，湿帘—风机降温，加强抗台风能力，加固基础强度，加大排水沟，增加夏季通风降温效果。
    （2）里歇尔（Richel）温室 法国瑞奇温室公司研究开发的一种流行的塑料薄膜温室，在我国引进温室中所占比重最大。一般单栋跨度为6.4米、8米，檐高3.0～4.0米，开间距3.0～4.0米，其特点是固定于屋脊部的天窗能实现半边屋面（50%屋面）开启通风换气，也可以设侧窗，屋脊窗通风，通风面为20%和35%，但由于半屋面开窗的开启度只有30%，实际通风比为20%（跨度为6.4米）和16%（跨度为8米），而侧窗和屋脊窗开启度可达45°，屋脊窗的通风比在同跨度下反而高于半屋面窗。就总体而言，该温室的自然通风效果均较好。且采用双层充气膜覆盖，可节能30%～40%，构件比玻璃温室少，空间大，遮阳面少，根据不同地区风力强度大小和积雪厚度，可选择相应类型结构，但双层充气膜在南方冬季阴雨雪情况下，影响透光性。
    （3）卷膜式全开放型塑料温室（Full open type） 连栋大棚除山墙外，顶侧屋面均通过手动或电动卷膜机将覆盖薄膜由下而上卷起通风透气的一种拱圆形连栋塑料温室。其卷膜的面积可将侧墙和1/2屋面或全屋面的覆盖薄膜通过卷膜装置全部卷起来而成为与露地相似的状态，以利夏季高温季节栽培作物。由于通风口全面覆盖凉爽纱而有防虫之效。我国国产塑料温室多采用此形式，其特点是成本低，夏季接受雨水淋溶可防止土壤盐类积聚，简易。节能，利用夏季通风降温，例如上海市农机所研制的GSW7430型连栋温室和GLZW7.5智能型温室等，都是一种顶高5米，檐高3.5米，冬夏两用，通气性良好的开放型温室。
    （4）屋顶全开启型温室(Open-roof gerrnhouse) 最早由意大利的Serre Italia公司研制成的一种全开放型玻璃温室，近年来在亚热带暖地逐渐兴起成为一种新型温室。其特点是以天沟檐部为支点，可以从屋脊部打开天窗，开启度可达到垂直程度，即整个屋面的开启度可以从完全封闭直到全部开放状态，侧窗则用上下推拉方式开启，全开后达1.5米宽，全开时可使室内外温度保持一致。中午室内光强可超过室外，也便于夏季接受雨水淋洗，防止土壤盐类积聚。可依室内温度、降水量和风速而通过电脑智能控制自动关闭窗，结构与芬洛型相似。
    2．现代温室的配套设备与应用
    （1）自然通风系统 自然通风系统是温室通风换气、调节室温的主要方式，一般分为：顶窗通风、侧窗通风和顶侧窗通风等三种方式。侧窗通风有转动式、卷帘式和移动式三种类型，玻璃温室多采用转动式和移动式，薄膜温室多采用卷帘式。屋顶通风，其天窗的设置方式多种多样，有谷肩开启、半拱开启、顶部单侧开启、顶部双侧开启、顶部竖开式、顶部全开式、顶部推开式及充气膜叠层垂幕式开启等形式。如何在通风面积、结构强度、运行可靠性和空气交换效果等方面兼顾，综合优化结构设计与施工乃是提高高湿、高温情况下自然通风效果的关键。
    （2）加热系统 加热系统与通风系统结合，可与温室内作物生长创造适宜的温度和湿度条件。目前冬季加热方式多采用集中供热分区控制方式，主要有热水管道加热和热风加热两种系统。
    ①热水管道加热系统 由锅炉、锅炉房、调节组、连接附件及传感器、进水及回水主管、温室内非散热管等组成。在供热调控过程中，调节组是关键环节，在主调节组和分调节组分别对主输水管、分输水管的水温按计算机系统指令，通过调节阀门叶片的角度来实现水温高低的调节。温室散热管道有园翼型和光管型两种，设置方式有升降式和固定式之分，按排列位置可分垂直和水平排列两种方式。
    ②热风加热系统 利用热风炉通过风机把热风送入温室各部分加热的方式。该系统由热风炉、送气管道（一般用PE膜做成）、附件及传感器等组成。
    热水加热系统在我国通常采用燃煤加热，其优点是室温均匀，停止加热后室温下降速度慢，水平式加热管道还可兼做温室高架作业车的运行轨道；缺点是室温升高慢，设备材料多，一次性投资大，安装维修费时费工。燃煤排出的炉渣、烟尘污染环境，需另占土地。而热风加热系统采用燃油或燃气加热，其特点是室温升高快，但停止加热后降温也快，且易形成叶面积水，加热效果不及热水管道加热系统，其优点还有节省设备资材，安装维修方便，占地面积少，一次性投资少等，适于面积小、加温周期短、局部或临时加热需求大的温室选用。温室面积规模大的，仍常采用燃煤锅炉热水供暖方式，运行成本低，能较好地保证作物生长所需的温度。
    此外，温度的加温还可利用工厂余热、太阳能集热加温器、地下热交换等节能技术。
    （3）幕帘系统 包括帘幕系统和传统系统，帘幕依安装位置可分为内遮阳保温幕和外遮阳幕两种。
    ①内遮阳保温幕 内遮阳保温幕系采用铝箔条或镀铝膜与聚酯线条间隔经特殊工艺编织而成的缀铝膜。按保温和遮阳不同要求，嵌入不同比例的铝箔条，具有保温节能、遮阳降温、防水滴、减少土壤蒸发和蒸腾从而节约灌溉用水的功效。这种密闭型的膜，可用于白天温室遮阳降温和夜间保温。夜间因其能隔断红外长光波阻止热量散失，故具有保湿的效果，在晴朗冬夜盖幕的不加温温室比不盖幕的平均增温3～4℃，最大高达7℃，可节能耗20%～40%。而白天覆盖铝箔可反射光能95%以上，因而具有良好的降温作用。目前有瑞典产和国产的适于无顶通风温室及北方严寒地区应用的密闭型遮阳保温幕，也有适于自然通风温室的透气型幕等多种规格产品可供选用。
    ②外遮阳系统 外遮阳系统利用遮光率为70%或50%的透气黑色网幕或缀铝膜（铝箔条比例较少）覆盖于离顶通风温室顶上30～50厘米处，比不覆盖的可降低室温4～7℃，最多时可降低10℃，同时也可防止作物日灼伤，提高品质和质量。
幕帘的传动系统有钢索轴拉幕系统和齿轮齿条拉幕系统两种。前者传统速度快，成本低；后者传动平稳，可靠性高，但造价略高，两种都可自动控制或手动控制。
    （4）降温系统 暖地温室夏季热蓄积严重，降温可提高设施利用率，实现冬夏两用温室的建造目标。常见的降温系统有：
    ①微雾降温系统 微雾降温系统使用普通水，经过微雾系统自身配备的两级微米级的过滤系统过滤后进入高压泵，经加压后的水通过管路输送到雾嘴，高压水流以高速撞击针式雾嘴的针，从而形成微米级的雾粒，喷入温室，迅速蒸发以大量吸收空气中的热量，然后将潮湿空气排出室外达到降温目的。适于相对湿度较低、自然通风好的温室应用，不仅降温成本低，而且降温效果好，其降温能力在3～10℃间，是一种最新降温技术，一般适于长度超过40米的温室采用。该系统也可用于喷农药、施叶面肥和加湿及人工造景等多功能微雾系统，产品依功率大小已有多种规格。
    ②湿帘降温系统 湿帘降温系统利用水的蒸发降温原理实现降温。以水泵将水打至温室帘墙上，使特制的疏水湿帘能确保水分均匀淋湿整个降温湿帘墙，湿帘通过安装在温室的北墙上，以避免遮光影响作物生长，风扇则安装在南墙上，当需要降温时启动风扇将温室内的空气强制抽出，形成负压；室外空气因负压被吸入室内的过程中以一定速度从湿帘缝隙穿过，与潮湿介质表面的水汽进行热交换，导致水分蒸发和冷却，冷空气流经温室吸热后经风扇排出而达到降温的目的。在炎夏晴天，尤其是中午温度达最高值、相对湿度最低时，降温效果最好，是一种简易有效的降温系统，但高湿季节或地区降温效果受影响。
    （5）补光系统 补光系统成本高，目前仅在效益高的工厂化育苗温室中使用，主要是弥补冬季或阴雨天的光照不足对育苗质量的影响。所采用的光源灯要求有防潮专业设计、使用寿命长、发光效率高、光输出量比普通钠灯高10%以上。南京灯泡厂生产的生物效应灯和荷兰飞利浦的农用钠灯（400W），其光谱都近似日光光谱，由于是作为光合作用能源补充阳光不足，要求光强在1万lx以上。悬挂的位置宜与植物行向垂直。
    （6）补气系统 补气系统包括以下两个部分。
    ①二氧化碳施肥系统 二氧化碳气源可直接使用贮气罐或贮液罐中的工业制品用二氧化碳，也可利用二氧化碳发生器将煤油或石油气等碳氢化合物通过充分燃烧而释放二氧化碳。如采用二氧化碳发生器可将发生器直接悬挂在钢架结构上；采用贮气贮液罐则需通过配置电磁阀、鼓风机和输送管道把二氧化碳均匀地分布到整个温室空间，为及时检测二氧化碳浓度需在室内安装二氧化碳分析仪，通过计算机控制系统检测并实现对二氧化碳浓度的精确控制。
    ②环流风机 封闭的温室内，二氧化碳通过管道分布到室内，均匀性较差，启动环流风机可提高二氧化碳浓度分布的均匀性，此外通过风机还可以促进室内温度、相对湿度分布均匀，从而保证室内作物生长的一致性，改善品质，并能将湿热空气从通气窗排出，实现降温的效果。荷兰产的环流风机采用防潮设计，具有变频调速功能，换气量0～4280立方米/小时、转速250～1400转/分钟，送风距离约45米，依温室结构不同，风机的布置位置也各不相同。
    （7）计算机自动控制系统 自动控制是现代温室环境控制的核心技术，可自动测量温室的气候和土壤参数，并对温室内配置的所有设备都能实现优化运行而实行自动控制，如开窗、加温、降温、加湿、光照和二氧化碳补气，灌溉施肥和环流通气等。该系统目前已不是简单的数字控制，而是基于专家系统的智能控制，一个完整的自动控制系统包括气象监测站、微机、打印机、主控制器、温湿度传感器、控制软件等。控制设备依其复杂程度、价格高低、问世使用规模大小的不同要求，有不同产品。较普及的是微处理机型的控制器，以电子集成电路为主体，利用中央控制器的计算能力与记忆体贮存资料的能力进行控制作业。
荷兰现代大型温室使用的专用环控计算机，是一种适于农业环境下使用的能耐温湿度变化，又能忍受瞬间高压电流的专用电脑，具有强大运算功能、逻辑判断功能与记忆功能，能对多种气候因子参数进行综合处理，能定时控制并记录资料，并可连接通讯设备进行异常警告通知，其性能更稳定，具有可控一栋或多栋的两种控制器模块。此外，目前还针对大规模温室生产要求，专门开发了温室环控作业的专业电脑中央控制系统，可实施讯号远程传送，利用数据传送机收集各种数据，加以综合判断。
    （8）灌溉和施肥系统 灌溉和施肥系统包括水源、储水及供给设施、水处理设施、灌溉和施肥设施、田间管道系统、灌水器如滴头等。进行基质栽培时，可采用肥水回收装置，将多余的肥水收集起来，重复利用或排放到温室外面；在土壤栽培时，作物根区土层下铺设暗管，以利排水。水源与水质直接影响滴头或喷头的堵塞程度，除符合饮用水水质标准者外，其余各种水源都要经过各种过滤器进行处理，现代温室采用雨水回收设施，可将降落在温室屋面的雨水全部回收，是一种理想的水源。在整个灌溉施肥系统中，灌溉首部配置是保证系统功能完善程度和运行可靠性的一个重要部分。常见的灌溉系统由适于地栽作物的滴灌系统，适于基质袋培和盆栽的滴灌系统，适于温室矮生地栽作物的喷嘴向上的喷灌系统或向下的倒悬式喷灌系统，以及适于工厂化育苗的悬挂式可往复移动式喷灌系统。
在灌溉施肥系统中，肥料与水均匀混合十分重要，目前多采用混合罐方式，即在灌溉水和肥料施到田间前，按系统EC值和pH的设定范围，首先在混合罐中将水和肥料均匀混合，同时进行定时检测，当EC值、pH未达到设定标准值时，至田间网络的阀门关闭，水肥重新回到罐中进行混合，同时为防不同化学成分混合时发生沉淀，设A、B罐与酸碱液。在混合前有二次过滤，以防堵塞。在部首部分肥料泵是非常重要的部分，依其工作原理分为文丘里式注肥器、水力驱动式肥料泵、无排液式水力驱动肥料泵和电动肥料泵等不同种类。
    除上述配套设施外，有的还配以穴盘育苗精量播种生产线、组装式蓄水池、消毒用蒸汽发生器、各种小型农机具等配件。