塑料拱棚可分为哪些类型？各自的环境条件怎样？

小拱棚简称小棚，是用塑料薄膜覆盖于竹竿、铁丝等支架上搭成的小型拱形设施。小棚结构简单、负载轻、取材方便，多用竹竿、毛竹片、荆条或?6～8毫米钢筋等能弯成拱形的材料作骨架，上面覆盖薄膜，即为塑料小棚。
小棚一般高1米左右、宽1.5～3米、长10～15米，或依地块设置长与宽，单棚的面积约为15～45平方米。骨架上覆盖单幅或双幅薄膜（图1-5）。

图1-5 小拱棚类型及结构
1.拱圆棚 2.风障拱圆棚 3.斜背半拱圆棚 4.直背半拱圆棚 5.土背半拱圆棚 6.改良阳畦棚 7.槽子拱圆棚 8.槽子三角棚 9.畦子三角棚
小拱棚依设置形式分为以下3种：
（1）拱圆棚 棚型呈半圆形，多用于风、雨、降雪较多的华北地区。棚向东西延长，北侧可夹设风障，成为风障小棚。风障小拱棚在华北地区多进行早期的耐寒性蔬菜栽培，或进行稍晚时候的喜温性蔬菜栽培。
（2）半拱圆小棚 北侧有1米高的土墙，南侧为半拱圆形的棚面；或北侧为半拱圆形棚面，南侧为一平面棚面。这种小棚一般无立柱，但跨度较大、拱架较细弱时亦可设1～2排小立柱，以支撑棚面及覆盖防寒材料的重量，并增加抗风、雨、雪的能力。这种棚型采光性能好，但保温性能不如北侧有墙的设置形式小棚。北侧有墙的小拱棚加风障后，光、温特性与阳畦接近。
（3）双斜面小棚 棚面和屋脊呈三角形状，棚向东西或南北向延长，畦框明显或较高。这种小棚多适宜于风少、多雨的华南地区使用。可平地做棚，亦可先做好畦框再架棚。有框畦的保温性能提高，更适宜南北向延长。
小拱棚用材少，材料来源广泛，设置容易，省工高效，在全国各地广泛使用。小拱棚不论选用何种形式施工，均要求坚固抗风，采光和保温兼顾。不可只求形式而华而不实。

（1）温度 小拱棚和阳畦一样热能全部依靠太阳光的辐射能。外界光照强时，棚温即很快上升；外界阴、有风、低温或夜间时，棚温则迅速下降或很低。温度变化明显受外界环境条件和季节的影响。
一般小拱棚增温能力只有3～6℃，最大增温能力可达15～20℃，晴天时棚内易出现高温危害。阴冷及夜间条件下，棚温仅比外界高1～3℃，遇到寒流易产生霜冻。小拱棚加盖草栅后可提高温度2℃以上，比露地气温提高4～8℃。当外界出现－15℃低温时，棚内最低温度为－3℃，比露地高约12℃。当外界温度低于－10℃时，小拱棚不宜生产。
小拱棚温度季节性变化：小拱棚温度由于明显受季节影响，其使用期外界最低温季节亦是小拱棚的最低温季节。早春使用的小拱棚随季节的发展温度越来越高；秋延迟栽培使用的小拱棚则随季节的发展温度越来越低。当小拱棚加强夜间覆盖保温防寒的情况下，其最低温度出现的次数和极端最低温度，均比外界少和高。
小拱棚进行早春栽培使用时，外界气温在－10℃以上时可进行耐寒和半耐寒菜的育苗和生产；当外界气温在－5℃以上时，可进行喜温菜的育苗和生产。如果小拱棚的夜间覆盖材料保温性很好，小拱棚的使用期在早春会提前，在秋延迟中会延后。最终决定小拱棚使用期的是棚内最低温度和作物能忍耐的最低温度。
小拱棚用于喜温性蔬菜秋延迟栽培时，当棚内温度降至15℃以下时，应加盖草栅进行保温防寒。当降至2～5℃时，准备拉秧；当栽培耐寒性蔬菜时，棚温降至8～10℃时加盖草苫防寒，当棚温降至0℃左右时，或收获或假植越冬。
小拱棚温度的日变化：小拱棚空间小、缓冲能力弱，棚温的日变化幅度大。晴天无风时增温效果显著，棚温可达40℃；阴、冷、雨、雪、有风天温度很低，可在0℃以下。
小拱棚晴天的温差较大，可达20～30℃；阴天温差小。小拱棚早晨见光后开始升温，中午13时前后出现最高温度。午后太阳辐射逐渐减弱，温度亦开始下降。覆盖草苫后降温速度降低，比外界气温下降缓慢。夜间降温至出太阳前达到最低，即一天的最低温度。揭苫见光后温度再度上升，形成一个新的循环。以上是小拱棚温度日变化的一般规律。
小拱棚内温度分布差异：小拱棚内由于光照强度、辐射、传导及对流的强度不同，而使小拱棚内形成局部温差，造成温度分布不均匀。
早上揭苫前棚温比较均匀。由于土壤向空间进行热辐射，不同层次的空气温度存在差异。由于对流的结果，早上揭苫前棚顶温度较高，地面温度较低，上下相差3～4℃（图1-6）。

图1-6 小棚等温线（1964年4月8日，晴间多云）
（北京农业大学主编，蔬菜栽培学，1980）
揭苫后，由于阳光的增温作用，使棚温迅速上升，棚内气温分布发生变化。光照最强的部位形成高温区。中午前后，高温区转移至地面，土壤开始蓄热，出现下层温度高于上层的现象。棚内水平方向的温差比垂直方向更为明显，温差最大的区域是距地面30～40厘米处的空间。夜间覆盖草苫后，由于对流现象的调整，棚温趋向稳定，温度分布变得均匀。21时仍是下层温度高于上层温度，21时至次日7时将发生逆转，揭苫前上层温度高于下层。
当小拱棚作物长高后，棚内气流相对稳定，棚内温度分布相对无作物时变得均匀。但由于小拱棚空间小，局部温差大，栽培管理上应注意通风降温，夜间加强覆盖防止散热过多，而加剧小拱棚内的温度分布不均。
小拱棚土壤温度：棚内土壤温度随棚温的变化而变化，亦存在着季节、天气、日变化的影响，形成温度分布不均匀。但土壤温度的变化远不及气温变化突出，相对比较稳定。
早春使用小棚的地温一般低于棚内气温。土壤温度的回升慢于空气温度，主要原因是土壤比热较大，升温慢的缘故。所以，早春小拱棚作物定植的限制因子是土壤温度，而不是空气温度。只有小拱棚土温稳定在定植作物生长要求的最低温度以上时，作物才能安全定植。如早春小拱棚黄瓜的安全定植期是棚内土壤温度稳定在12℃时，而番茄的安全定植期则是土温稳定在10℃时。土壤温度一般按10厘米表土的揭苫前温度为标准。
秋延迟用小拱棚的温度限制因子是空气温度。秋季大量的太阳能贮藏于土壤中，使得秋冬季节的土温明显高于气温。由于空气的比热极显著小于土壤，所以当秋冬寒流到来时，降温最明显的是空气，而不是土壤，所以秋延迟作物的冻害主要是由空气温度的骤降引起的。当空气温度降至作物生长极限最低温时，让作物由架材上的空中平铺在地面上，依靠较高的地温和白天较高的气温，作物即可避开寒流又可继续生长一段时间，让果实陆续成熟上市。
小拱棚土温的日变化规律一般为由凌晨的最低温度在日照的加温下逐渐升温，午后14时左右达到最高点，即一天的最高温度。土温最高温度出现的时间一般较气温迟1小时左右。下午随光照和气温下降逐渐下降，由于土壤比热大，下降速度较气温慢。盖苫后速度较不盖稍有减慢。次日凌晨时土温和气温一样降至最低点。
小拱棚土温的日变化和气温相似，晴天变化较大，阴天变化幅度相对较小。有草苫覆盖变化幅度又明显小于无草苫覆盖的小棚。小拱棚表面土温的日变化幅度大于深层土温的变化幅度。如晴天5厘米土温日较差为6℃时，20℃土温的日较差只有3℃。阴天时均变小，分别为3.6℃和1.5℃。
北京地区半拱圆形小拱棚1～2月份10厘米平均地温为4～5℃；3月上中旬为10～11℃；3月下旬为14～18℃。由此可见，小拱棚3月上旬即可定植甘蓝等耐寒性蔬菜；3月下旬即可定植黄瓜等好温性蔬菜。
（2）光照 小拱棚依靠太阳辐射能来提高畦温。小拱棚内见光量的多少及分布直接影响到棚内温度的高低和温度的分布情况。新薄膜具有良好的透光性能，一般在90%以上；当有水滴附着时透光率降至50%～60%；使用15天已污染的薄膜只有60%左右；严重污染薄膜及一些旧薄膜的透光率不足新膜的30%，甚至降至10%以下。
小拱棚内光照既是棚温提高的依赖因子，又是棚内作物光合作用的主导因素。光照不足棚温低、作物光合作用弱，而表现生长缓慢，甚至僵苗。所以，小拱棚应选择抗污染、抗老化、除静电的新薄膜，严禁使用旧薄膜。有条件的最好选用节能日光温室使用的无滴防尘膜。
小拱棚内的采光量主要受采光面的大小影响，与棚型关系不大，棚型主要影响到夜间的散热量。当棚面越大时，夜间的散热量就越多，温度下降就越快。当小拱棚空间不成为使用的限制因子时，应尽量降低棚面的面积，以避夜间散热量过大，降温过快。棚面大的小拱棚并不表明其采光面就大，相同畦宽、不同高度的小拱棚的采光量基本一致。所以，小拱棚的高度以能满足作物生长即可，不可盲目加高。
白天小拱棚见光部分和顶部的温度较高；气温较地温高；气温升高快，地温回升慢；水平方向上的照度从南侧至北侧逐渐减弱；垂直方向上的照度自上至下逐渐降低；有作物时光照分布均匀性变差；南北向小拱棚的光照比东西向分布更均匀。因此，小拱棚作物生长期间应最大程度地采光，尽量避免作物间的相互遮光；在不影响保温的条件下应尽量选用南北棚向。
（3）湿度 塑料薄膜的气密性很强，在封棚时，棚内空气与棚外隔绝，地面蒸发的水分和植物蒸腾的水分全部封闭在拱棚内，是小拱棚及所有薄膜覆盖的保护地设施内空气相对湿度很高的缘故。当外界气温低于棚内气温时，塑料薄膜内侧很易结露，出现水滴。
一般小拱棚内空气相对湿度可达70%～100%；白天通风时可保持40%～60%；长期封棚时可超过100%而结露。小拱棚内的空气相对湿度随气温升高而降低，随气温下降而上升；晴天强光照时相对湿度降低，阴天则上升。小拱棚内空气绝对湿度（绝对含水量）的变化与相对湿度恰好相反，随温度升高或降低而升高或降低。当温度降低时，绝对含水量的降低引起空气中多余水分在冷界面，如薄膜上结露，空气相对湿度达100%以上，出现过饱和。引起透光率降低，作物叶片病害加重。晴天应及时通风，排除多余水分，避免结露现象频繁发生。
保持湿度相对稳定，避免过低和过高是防病、治病的重要条件。小拱棚内的高温、高湿和低温、高湿都是作物发病的有利条件。加强通风、排湿、降温，避免高温高湿环境出现，确保作物健康生长。

塑料拱棚是我国保护地蔬菜栽培中最重要、应用最广泛的一类生产设施，占北方地区韭菜保护地生产总面积的60%以上。按照塑料拱棚的跨度大小，可分为塑料大棚、塑料中棚和塑料小棚，塑料小棚一般叫做小拱棚。目前，许多地区的农民为了增强塑料拱棚的保温性能，又在塑料上面加盖一层或两层草苫，这部分拱棚可以叫做塑料暖棚或改良拱棚；而不加草苫的，叫做冷棚。冬季生产韭菜的小拱棚一般都加盖草苫，塑料中棚有部分加盖草苫，塑料大棚在过去一般不加草苫，近几年也有加盖的。

（1）塑料大棚

①规格。塑料大棚的跨度一般为6～15米，高度1.8～3.2米，长30～60米，具有2个相等的采光屋面，面积一般在200米²以上，以塑料薄膜为透明覆盖材料。

②基本结构。可分为2类，即无柱式结构和有柱式结构。钢结构无柱式大棚的骨架是用镀锌钢管或直径12～16毫米圆钢装配和焊接而成。在我国北方，一般跨度为10～14米，中高2.8～3.2米，两边肩高1～1.5米，棚长一般在60米以下，门为推拉式或合页门，拱架间距为1～1.2米。主要包括镀锌管装配式大棚、钢梁结构大棚和多种无机材料复合预制骨架大棚等。这类大棚的骨架一般为专业生产厂家制造，规格质量标准比较统一。有柱式结构大棚的骨架是由竹木或水泥柱构成，我国北方跨度多为10～15米，中高2.5～3米，长度多40～50米，拱间距离0.8～1米。主要有竹木结构和竹木水泥混合结构大棚等。大棚虽有单栋和连栋之分，但主要是以单栋为主。这类大棚的骨架一般都是农户根据自己具体地块条件、经济条件、习惯和经验决定规格尺寸、建棚的材料与方法。

③环境条件。在北京地区，12月下旬到1月上旬，棚内的平均最低温度在0℃以下。3月中旬平均气温可达到10℃左右，地温在5～8℃。3月中旬到4月下旬，棚内平均温度在15℃以上，最高可达40℃，最低气温在0～3℃。5～8月份，棚内温度可高达50℃左右。9月中旬到10月中旬，温度逐渐下降，但棚内气温仍可达30℃，夜间10～18℃。10月下旬到11月中旬，棚内夜温降至3～8℃，11月中下旬逐渐降到0℃。就大棚内温度的周年变化规律而言，我国北方的大多数地区，春季大棚栽培可比当地露地条件下早35天左右，秋季覆盖栽培时可比露地后延35天左右。东西向延长的大棚冬季温度条件略好于南北向延长的大棚，但二者在光照上差距较大，春季二者在温度上差别不大。大棚南北向延长时，棚内光照比日光温室明显均匀；但东西向延长的大棚，其光照北部明显不如南部。钢结构无柱式大棚比竹木有柱式结构的光照要高10%左右；塑料薄膜如果结露有水滴或附着尘土，光照强度要下降20%～30%；薄膜老化后，透光率要下降23%～30%。塑料大棚内的湿度一般较高，呈高湿状态，相对湿度一般为70%～100%，夜间明显高于白天，浇水后一段时间棚内会出现较高的空气湿度。

（2）塑料中棚

①规格。塑料中棚的跨度一般为3～6米，高度1.5～1.8米，长20～30米，具有两个相等的采光屋面，面积多为80～150米²。

②基本结构与性能。塑料中棚类似于适度缩小了的塑料大棚，其基本结构与性能也和塑料大棚非常接近，在实际生产中，通常不加严格区分。只是塑料中棚的承载能力一般比大棚强一些，可以在塑料上面加盖草苫，提高其保温性。

（3）小拱棚

小拱棚是北方地区非常普遍的一种保护地蔬菜生产简易设施，其投资很小，骨架可就地取材，加盖草苫后保温性能较好，完全可以用来进行韭菜冬季生产。此外，还具有架设容易、拆除方便的优点，土地利用率很高。小拱棚最大的缺点是高度矮，人不能在里面站立干活。

①规格。小拱棚的跨度一般为1.5～3米，高度0.8～1.5米，长度不限。太长时，在中间设置塑料接口作为作业出入口兼作放风口。

②基本结构。一般用细竹竿、毛竹片或直径8～10毫米的钢筋、水泥预制拱架作为拱梁，用木柱、竹篙、水泥柱等作中间立柱，用10号铅丝作纵梁，组成小拱棚基本骨架。东西方向延长。架设时，先将中间立柱按1排或2排直线，埋设在栽培畦中，上端用10号铅丝相互连接，拉紧绷直，把竹竿等拱梁材料排放上面，两端按南北方向在栽培畦南北两侧的畦埂上，按照50～60厘米的间距，各插入20厘米，上面覆盖塑料薄膜。小拱棚与风障结合使用的效果更好。用在塑料大棚内进行多层覆盖的小拱棚结构更加简单，只要将细竹竿、细竹片、紫穗槐条或细钢筋弯成弓状，将两端插入畦埂，上面随时覆盖地膜或薄膜即可。

③环境条件。北京地区，1月至3月上旬，小拱棚内的温度通常在10℃以下，最低温度在0℃以下，到3月中旬以后，棚内平均最低温度可以达到8℃以上。晴天时，小拱棚内外的温差可达20℃以上，但地温变化相对较小。白天通风时，小拱棚内的相对湿度在40%～50%，夜间在90%以上。小拱棚塑料薄膜上面加盖两层草苫后，其保温性能大大加强。