论文部分内容阅读
草莓色泽艳丽、口感鲜美，富含维生素和膳食纤维，是人们冬春季节非常喜爱的新鲜水果，因此全国乃至世界各地都在种植草莓。从种植的设施看，有露地种植、遮荫棚种植、塑料大棚种植、日光温室种植和连栋温室种植，几乎囊括了各类设施;从种植床的形式看，有地面垄栽、地面栽培槽栽培、架空栽培床栽培（包括支架架空和吊挂架空）等。
架空栽培床是一种将种植作物的栽培槽架离地面的栽培模式。与地面土壤栽培相比，架空栽培一是大多采用基质栽培，可避免土壤栽培中的土传病害;二是可以避免草莓果实与土壤接触，保证果实清洁，也能避免果实与土壤接触部位温度低且照不到光而着色不良;三是种植管理和采收作业人员不需要弯腰作业，减轻了操作者的劳动强度。因此，架空栽培的模式在草莓种植中得到大量应用，尤其在连栋温室中几乎都采取架空栽培的模式。
架空栽培床的方法有两种：一种是在地面上通过立柱将栽培槽架离地面（称为“支架栽培床”）;另一种是采用钢索将栽培槽吊挂在温室结构上使其脱离地面（称为“吊架栽培床”）。支架栽培床需要在地面上竖立支柱来支撑栽培槽，一是为避免长距离栽培槽发生变形造成排水不畅，施工中对地面的平整度和压实均匀度要求较高（为此在支柱的顶部大都设置可调节支撑高度的螺杆）;二是地面上竖立大量的支柱后温室地面将不能进行其他用途开发。吊架栽培床正好克服了支架栽培床的上述缺点，虽然吊架栽培床给温室结构增加了额外的作物吊挂荷载，但这种荷载与风荷载组合是有利荷载，一般温室设计中都会考虑作物荷载。对草莓栽培而言，由于其植株低矮，与栽培高秧作物相比，对温室栽培空间的要求不高，因此吊架栽培床在连栋温室草莓种植中几乎成为了主流。
传统的栽培槽，由于受加工、镀锌和运输等条件的限制，工厂生产的每根栽培槽的长度大都不超过6 m，现场安装时需要将若干短栽培槽对接或搭接连接才能形成一条整体的栽培槽。不论是对接还是搭接，连接接口的密封始终是施工中的一道难题。因此，在生产中这种栽培床总是免不了出现积水和漏水的问题，给草莓种植的精确灌溉控制和温室地面排水带来很多困难。
为了解决短栽培槽连接漏水的问题，国外的企业研究开发了一种用镀锌涂层卷板在温室施工现场加工，按照温室内种植槽的长度一次成型的加工工艺，彻底解决了这一难题，而且针对不同的种植作物开发出了系列化的栽培槽规格和种类[1]。2012年世界草莓大会在中国北京举办，这次大会上，首次在国内展示了这种一次成型栽培槽吊挂栽培草莓的种植模式，引起了国内学者和企业界的重视，在其后的连栋温室草莓栽培中，国内温室生产者也陆续有引进这种种植模式的，但始终没有国内企业能生产这种栽培槽。
北京泓稷科技有限公司（二维码1）总经理吴松先生看到这一商机，致力于这一产品的开发。在短短的一年多时间里，通过出国考察、客户调研，从图纸设计到样机试制，最后到产品定型，已经成功将这一产品推向了市场。笔者也早就在各种媒体报道中了解到了这一情况，多次和吴松先生接洽，希望能到现场详细了解和学习这种产品的技术特点和具体加工与安装情况。
2020年1月4日，这一愿望终于得以实现。吴松先生以及《农业工程技术（温室园艺）》杂志记者与笔者一起踏上南下的高铁，经过南京换乘溧水后来到了江苏省南京市溧水区洪蓝镇傅家边村一个部分还在建设、部分已经投入运营的草莓生产基地。该项目由上海都市绿色工程有限公司整体设计并承建，占地面积45000 m2，共有10栋连栋玻璃温室，全部采用吊架式栽培系统种植草莓。基地由于是边施工边生产，所以我们有幸看到了草莓栽培吊架从栽培槽加工、吊架安装和实际生产使用的全过程。下面就让我们跟随吴松先生的引导一起来领略一下这种以一体成型栽培槽为特色的吊架式草莓栽培系统的建设和生产模式吧。
吊架系统的组成
草莓吊架系统主要由栽培槽及其配套构件固定夹、吊钩、吊索和紧固件组成。其中栽培槽是吊架系统的核心部件，其功能一是承载栽培基质和草莓作物以及灌溉、加温毛管的支架;二是收集草莓生产灌溉水和灌溉营养液回液的容器和流道。因此，对栽培槽的要求，一是要有足够的容量，能够盛装草莓全周期栽培必需的栽培基质;二是要有足够的强度，在栽培基质正常灌溉湿润条件下，按照一定间隔吊挂时不能出现影响排水的结构变形;三是要有良好的密封性能，在生产中不能出现漏水现象;四是要有足够的防腐蚀能力，在温室高温高湿的空气环境以及草莓栽培營养液高盐碱基质环境中能够保证与温室主体结构同步的设计使用寿命（一般设计使用寿命不低于10年）。
北京泓稷科技有限公司开发生产的一体式栽培槽采用总宽600 mm的钢带辊压成“几”字形截面，形成底宽206 mm、深129 mm的栽培槽（图1）。为保证栽培槽的强度，一是采用了在“几”字截面侧边上压槽的方式，提高构件的截面模量（图1a）;二是采用了0.7 mm厚钢板，较国外进口同类构件的钢板厚度增加了0.1 mm，承载能力可达到40 kg/m。
为了保证栽培槽的抗腐蚀性能，钢带采用了表面镀层厚度120 g/m2的热浸镀锌板，并在镀锌表面进行了二次喷涂，喷涂材料为氟碳化合物，外表面喷涂厚度20～23 μm，内表面喷涂厚度为12 μm，有效保证了材料的表面防腐。
为了实现栽培槽的一次成型，在一条栽培床上不出现接缝，从而彻底杜绝漏水，北京泓稷科技有限公司专门投入精力学习研究，自主开发了一套辊压设备（图2）。该设备是在底盘上安装了一套传统的“几”字截面冷弯成型板材辊压机组，机组主要设备包括原料卷筒支撑架、卷材整理辊以及辊压成型滚轮组和成品板材截断切割刀等，底盘上安装了4根支撑柱，可在现场将整个机组支撑在地面上。
辊压栽培槽时，用叉车将加工卷板从原料堆放场搬运到辊压机组，在人工协助下安装到卷筒支撑架上，人工固定卷筒后即可开机生产（扫描二维码2可观看栽培槽生产过程的视频）。
为了实现设备的现场移动作业，设备底盘下安装了运动车轮，可在人工操作下实现作业区内设备的转移（扫描二维码3可观看设备转移的视频），这是实现栽培槽从工厂构件加工到现场一体成型最主要的改变。实现设备移动的手段是采用了车轮，整套设备承载在车轮上，随着车轮的滚动可将设备搬运到作业区的任何位置，正常行驶可通过操控车轮的转向机构进行转向，对于狭窄空间转弯半径不足时，机组可通过安装在设备底盘下的转向底盘调整机组的运行方向。转向底盘采用液压控制，输出动力可将整个机组顶起并在人工控制下360°转向，转向到位后再将整个机组落位，将全部重量承压到车轮上，收起转向底盘，驱动车轮即可实现整个机组的前进和后退。 整套机组的运行控制可采用屏幕人机对话控制，也可以采用遥控器按钮控制，操作灵活，使用方便。应该说这台设备填补了我国国内空白，满足了当下国内连栋温室高架栽培果菜大面积发展的需求。
辊压栽培槽时，将辊压机组停置在温室靠山墙一侧开间，并沿着栽培槽辊压出的方向（温室开间方向）间隔一定距离（10 m以内）设置滚轮支架，每个滚轮支架处安排一名操作工人，其主要职责：一是保证辊压出的栽培槽在向前移动过程中不发生变形;二是一条完整栽培槽辊压成型后，全体操作工人一起将整根的栽培槽抬放到靠近天沟下立柱的一侧，以便后续的安装（图3，扫描二维码4可观看现场加工视频）。目前看，这一过程耗费人力较多，工人的劳动强度也较大，如何实现更多环节的机械化尚需进一步研究。
该截面的栽培槽除了用于草莓栽培外，还可通用于长季节番茄等吊蔓作物的栽培。对松散基质栽培模式可采用与草莓栽培完全相同的栽培槽安装方式（栽培槽内盛放基质）;对袋装岩棉或椰糠基质的基质栽培模式，只要将栽培槽翻转180°，将袋装基质放置在“几”字截面的顶面，将“几”字两侧的折边作为收集和排放基质中渗出灌溉营养液的集水槽即可（袋装基质放入“几”字槽内栽培也是一种完全可行的栽培模式）。
除了栽培槽外，吊架系统的主要构件还包括固定栽培槽的固定夹、吊钩和吊索（图4）。为了保证这些结构配件的强度和防腐性能，固定夹采用了高强度尼龙材料，并用不锈钢钢管和镀锌钢筋将两端端头连接并固定（图4a）。吊钩采用热浸镀锌钢筋（图4b），吊索采用镀锌钢绞线，在钢绞线的末端焊接螺杆，可装配螺母，用于固定吊钩（图4c）。
吊架系统安装
现场施工时，吊架系统的安装顺序依次为：吊挂吊索—现场加工栽培槽—栽培槽就位—安装栽培槽固定卡—安装栽培槽吊钩并将栽培槽整体吊挂在吊索上（扫描二维码5，可观看整個安装过程视频）。
吊索的上端固定在温室桁架结构的下弦杆上（图5a），吊索在桁架下弦杆上的间距即是栽培槽的间距，按照种植农艺要求确定。本项目的温室跨度为8 m，种植草莓栽培槽的间距为0.8 m，所以，吊索在温室桁架下弦杆上的布置间距亦为0.8 m。温室每根桁架的下弦杆布置吊索，温室开间为4.0 m，相当于栽培槽长度方向每隔4.0 m安装一根吊索。
吊索的端部为螺杆，螺杆上安装垫片和螺母，吊架的吊钩直接钩挂在垫片和螺母上（图5b），通过调节螺母的位置可在螺杆的长度范围内调节栽培槽的吊挂高度，即间接地调节了栽培槽的纵向排水坡度。一般要求栽培槽的排水坡度控制在2‰，可从一端向另一端找坡，也可从中间向两端找坡，视排水系统的设计而定。
栽培槽固定夹由2根带套管的螺杆连接2根中部带凹槽的尼龙夹板组成。尼龙夹板夹在栽培槽的两侧，凹槽正好卡在栽培槽的外卷边上沿上，两根带套管的螺杆分别安装在尼龙夹板的两端，螺杆穿过尼龙夹板端部螺孔后安装垫片和螺母，拧紧全部螺母后即形成对栽培槽的牢固固定。螺杆上的套管长度限制了两侧尼龙夹板的间距，避免了在拧紧螺母时挤压栽培槽变形。尼龙夹板的两端分别预留了一个凹槽，凹槽两个侧壁间安装一根钉销。栽培槽用固定夹固定后，吊钩的下端直接钩挂在该钉销上（图5c）即完成对栽培槽的吊挂安装。
栽培槽主体构件安装完成后，最后的安装工序是封堵栽培槽端头（图6）。栽培槽的堵头分为两种：一种是不排水的堵头，位于整个栽培槽的标高最高的一端，该堵头要求完全封堵（图6b），并做好堵头的密封处理;另一种是与排水管相配套的专用排水堵头，安装在整个栽培槽标高最低的一端，亦即栽培槽的排水侧一端，在没有安装排水管之前，该端头暂不做处理（图6c），待安装排水管时与排水堵头一并安装。
顺序安装温室每跨的所有栽培槽，即完成整栋温室栽培吊架主体结构的安装任务（图7）。在完成吊架主体结构安装后，还要在栽培槽内铺设排水支架和基质过滤网，同时安装栽培床加温毛管，最后在栽培槽内填装栽培基质，并在基质表面铺设滴灌带，这些将在后续加温和灌溉系统安装中做详细介绍。
本项目中的排水支架为一种专用的塑料构件，上表面开孔漏缝，支撑栽培基质并保证基质灌溉营养渗出液顺畅下流，下表面设计支撑，将排水支架上表面支离栽培槽底面，在基质与栽培槽间形成集水和排水流道，保证基质灌溉回液的顺畅回流。
本项目采用的基质过滤网为温室外遮阳用黑色圆丝遮阳网，材料强度高、价格便宜、来源广泛、裁剪方便、能阻挡基质中大颗粒通过，是一种既经济实用、物美价廉，又能满足使用功能的滤网材料。
活动式栽培吊架
由于草莓为低矮作物，植株高度低，平面种植空间、温光利用率都较低。提高草莓种植效率有两种方法，一是提高草莓的种植密度;二是适时将草莓架放置在温室空间内温光条件最好的位置，由此产生了活动式草莓栽培架。从草莓活动架的运动方向看，一种是将草莓架水平平移（称为水平平移吊架），另一种是将草莓架垂直升降（称为垂直升降吊架）。两种形式的活动吊架都是在上述固定吊架的基础上通过附加驱动设备来实现，以下分别做详细介绍。
水平平移草莓吊架
水平平移式草莓活动吊架主要是为了提高草莓种植的密度。固定式草莓栽培架，为了方便栽培架两侧作业，一般栽培架两侧留有相同宽度的作业通道，通常作业通道的距离为0.6～1.0 m。水平平移式栽培架采用了活动苗床的设计思想，不进行生产作业时将栽培架紧密排列（排列密度以不影响植株采光和通风为原则），进行生产作业时拉大相邻两个栽培架的间距，留出作业通道。这种设计可在不影响草莓架采光和通风的条件下，显著提高草莓架的布置密度，从而提高草莓的种植密度和单位温室面积草莓的生产产量。
为了从工程上实现草莓吊架的水平平移，上海都市绿色工程有限公司采用了水平牵拉栽培架吊索的方法（图8）。实际上，这一系统设计早在2007年上海青浦草莓研究所的试验温室中就已经首次使用了。作业时水平牵引线拉动栽培架吊索，同时带动栽培架水平运动;作业完毕，放松水平牵引线，在栽培架自重的作用下，栽培架自动回位到吊架吊索自然垂落的位置，实现栽培架的复位。 设计中，水平牵引线沿温室跨度方向通长布置，高度以不影响生产作业为原则进行定位，一般应高于地面2 m。每个开间设置1道水平牵引线（与栽培架吊索在同一竖直平面内），每隔一道栽培架吊索，水平牵引线与栽培架吊索固定连接（图8a）。
水平牵引线的一端固定在电机输出轴上（图8b），随着电机输出轴的转动，水平牵引线缠绕在电机输出轴上，实现水平牵引线的水平运动，使水平牵引线连接栽培架吊挂索的栽培架向未连接栽培架吊索的栽培架靠拢，从而在相邻两列栽培吊架之间形成足够的作业通道。
电机驱动轴沿温室开间方向通长布置，可布置在温室中部，也可布置在温室一侧（图8c），根据水平牵引线在电机驱动轴上的缠绕方式确定。
这套系统除了增加水平牵引线驱动系统外，栽培吊架其他设施和固定式吊架完全相同。
垂直升降式草莓吊架
垂直升降式草莓活动吊架是为了最大限度追逐温室内沿高度方向的最佳光温环境（因温室沿高度方向光温分布具有较大的差异）。进行生产作业时，将吊架降落到距离地面0.8～1.0 m的高度（视操作工人的身高可随机调整），便于打叶、采收等生产作业;不进行生产作业时，根据温室内温光环境自动将吊架提升到光温最佳的生产高度或者人工设定的高度。将栽培架吊挂到高空同时也可以留出栽培架下部足够的活动空间，一是便于地面种植盆栽作物或其他作物;二是便于采摘和观光游客在栽培架下部自由活动，由此可显著提高温室地面的利用效率，而提高温室生产的综合效益。
该项目草莓种植的垂直升降式吊架是上海都市绿色工程有限公司学习和借鉴韩国同类栽培设施自主开发的一套系统。为了对一垄栽培床草莓进行生产作业时不影响其他栽培床的最佳光温环境，生产中要求对每个栽培吊架进行单独控制。也就是在每个栽培吊架的上方安裝一根与栽培吊架相同方向并同长的驱动轴并在每根驱动轴上安装电机减速机进行独立控制（图9a）。电机驱动轴一般安装在温室桁架梁的下弦杆，栽培吊架吊索采用单根折返双线，一端固定在温室桁架梁的上弦杆或下弦杆上（图9b），另一端绕过栽培吊架吊钩上部的动滑轮（图9c）后折回缠绕到电机驱动轴上（图9b）。随着电机驱动轴的转动，缠绕或放松栽培架吊索，从而实现对栽培吊架的垂直升降。
与水平平移式活动吊架相比，垂直升降式吊架由于对每个吊架实行独立升降操作，通过相邻栽培吊架的高差控制，可调整栽培架的作业空间，因此，其布置间距可比水平平移式活动吊架更小，草莓栽培的密度更高，温室地面利用率和草莓生产效率将更高。但另一个方面，与固定式栽培吊架和水平平移活动架相比，垂直升降式栽培吊架不仅增加了很多减速电机和电机驱动轴，而且栽培吊架的吊索也需要更换为配套动滑轮的单根折返双线吊线，虽然草莓的栽培密度提高了，温室的空间利用率也提高了，但造价和运行成本也显著上升。生产实践中究竟选择使用哪种栽培吊架系统，应根据草莓栽培的经营模式和生产效益进行精确分析后确定。
加温系统
传统的连栋温室采暖是将散热器布置在沿开间方向的柱间进行温室全空间加温，这种采暖方式室内温度不均匀、温室能耗高。近年来，引进荷兰番茄种植温室采用了光管做散热器，布置在温室地面、作物冠层、株间或吊挂在桁架下弦杆下[2]，并分系统供热，各自独立控制，大大节省了温室的供暖成本。有的企业在引进荷兰温室高架栽培草莓的生产中也采用了这种模式（图10）。虽然地面管道、床下管道以及株间管道加温的方式较柱间圆翼散热器加温的方式在室内温度均匀性和节省供暖负荷方面都得到了显著的改善，但从草莓等低矮作物的种植空间看，这种散热器布置方式对能源的利用效率仍有很大的提高空间。
在参观江苏省南京市溧水区草莓生产温室时看到了一种更高效的采暖方式，就是将传统的空间加温和株间局部加温完全改为了对作物根区的局部加温。
这种系统是将温室采暖总供回水管道布置在温室的中部（图11），从主供水管道向每个栽培吊架中部引出供回水支管，每个供水回支管端部安装三通将支管供回水分流为2路（图11c），分别向栽培吊架的两端供热。从三通分流出来的热水再分成2路接毛管，一根毛管布置在栽培基质下部（过滤网与排水支架之间，图12a），另一路毛管布置在栽培基质内部（图12b）。毛管采用塑料软管同程布置，供回水温度采用30℃/20℃或更适合作物根区生长要求的温度。
由于草莓植株小、生产种植对温度的要求较低（5～25℃），从根部基质中释放出的热量基本也能满足作物茎叶的要求，因此，采用根区局部加温的方式可大大节约温室采暖成本，是一种非常适合于草莓等植株低矮作物生产的加温方式。
灌溉排水系统
灌溉是温室作物栽培必备的条件，但排水系统则不是每个温室都应必备的。土壤栽培的温室中以及营养液不回收利用的温室中基本不设计排水系统。但随着人们环保意识的不断增强，设施生产中过度施肥（主要指化肥）造成土壤板结、地下水污染等问题已经引起了业界和社会的高度重视，早在20世纪末，以荷兰为代表的欧洲国家已经从法律上明确温室生产企业必须完全回收利用和处理营养液回液，近年来国内新建的大型连栋温室也开始意识到这个问题，在温室设计中重视了营养液的回收利用。本文的案例就是一个比较典型的工程实例。
供水系统
和栽培床的供暖系统一样，栽培床的灌溉给水也是将供水主管布置在温室沿开间方向的中部（图13a）。实际上，灌溉供水主管和采暖供回水主管分别安装在温室沿开间方向中部同一开间的两侧桁架下。从灌溉供水主管对应每个栽培吊架分出供水支管，支管的末端接三通，将供水支管再分为两路，以供水支管为中心分别向栽培吊架的两端供水。为了保证栽培吊架内供水的均匀性和安全性，设计采用了2路毛管供水的方式，即在支管分出的三通上再接三通，实际上是在支管上分接出了4路毛管（图13b）。毛管采用传统的带压力补偿的管式滴灌带（图13c），可保证在供水距离50m之内均匀供水。 排水系统
向基质灌溉的清水和营养液一部分通过植株叶面蒸腾和基质表面蒸发释放到温室空气中，一部分滞留在栽培基质中，剩余部分则通过基质渗漏到栽培槽内。只有及时将渗漏到栽培槽内的灌溉水和营养液排除，才能保证基质内部适宜的持水量和基质的通气性。所以，排水系统是温室作物栽培中不可缺少的配置。
本项目栽培槽的排水措施，一是在栽培槽安装时从一端向另一端找坡（也可从中部供水位置向两端找坡，但为了节约排水设施的投资，在栽培床一定长度范围内大都采用单向排水的方式），形成栽培槽内部的自然排水坡度，形成栽培槽内的自流排水;二是在栽培基质下部铺设一层遮阳网布过滤网（或其他具有隔离过滤作用的材料），将从基质中渗漏下来的营养液或灌溉水经过过滤后排到栽培槽内;三是为了避免栽培基质积水和对渗漏到栽培槽底部的排水形成水阻，在过滤网下部设置了支撑板（支撑板本身带孔不会形成对上部渗流形成阻挡），这样渗漏到栽培槽下部的回液将会顺畅地从栽培槽的一端排向另一端（图14）或从栽培床的中部排向两端。
每个栽培槽端部都安装有排水管路。在栽培吊床安装之前的地面土建工程中已经预埋了排水主管（埋入地下）和从主管上伸出的支管（图15a）。从栽培槽中收集的排水沿栽培槽顺流到栽培槽的端部，在栽培槽的端部安装堵头板，该堵头板下部自带排水管接口（图15b），用软管将堵头板接口與预埋排水支管相连接即完成排水管路的安装（图15c）。
排向栽培床一端的灌溉回液，最后通过系统的排水管路回收，经过紫外线等措施消毒后与原营养液适量配比后再次使用，形成营养液灌溉的闭环循环系统。有效节约了灌溉营养液，也避免了回流营养液的外排，节约了成本，保护了环境。这种灌溉营养液循环利用的方式应该是今后温室生产中积极推广应用的一种良好方式。
参考文献
[1] 郭佳欣，张天柱，陈小文.荷兰现代化连栋温室栽培槽的开发与应用[J].农业工程技术（温室园艺），2018，38（13）：70-74.
[2] 周长吉.引进荷兰大规模连栋玻璃温室长季节栽培番茄的工艺与设备配置——光管散热器的布置形式[J].农业工程技术（温室园艺），2019，39（34）：62-66.
致谢
非常感谢北京泓稷科技有限公司吴松先生全程陪同并讲解了草莓吊架栽培系统的设备配置、关键部件加工和现场安装过程，在文稿的成文过程中吴松先生和上海都市绿色工程有限公司还提供了大量的技术资料，并对文稿初稿提出了宝贵的修改意见。《农业工程技术（温室园艺）》杂志记者李子吉一起参加调研，并提供了部分现场照片、制作了文中二维码扫码视频，补充了文字表达的不足，延伸了本文的知识点和传播方式，在此一并表示衷心的感谢！
[引用信息]周长吉.周博士考察拾零（一百零二）连栋温室草莓吊架栽培系统[J].农业工程技术，2020，40（07）：40-48.
架空栽培床是一种将种植作物的栽培槽架离地面的栽培模式。与地面土壤栽培相比，架空栽培一是大多采用基质栽培，可避免土壤栽培中的土传病害;二是可以避免草莓果实与土壤接触，保证果实清洁，也能避免果实与土壤接触部位温度低且照不到光而着色不良;三是种植管理和采收作业人员不需要弯腰作业，减轻了操作者的劳动强度。因此，架空栽培的模式在草莓种植中得到大量应用，尤其在连栋温室中几乎都采取架空栽培的模式。
架空栽培床的方法有两种：一种是在地面上通过立柱将栽培槽架离地面（称为“支架栽培床”）;另一种是采用钢索将栽培槽吊挂在温室结构上使其脱离地面（称为“吊架栽培床”）。支架栽培床需要在地面上竖立支柱来支撑栽培槽，一是为避免长距离栽培槽发生变形造成排水不畅，施工中对地面的平整度和压实均匀度要求较高（为此在支柱的顶部大都设置可调节支撑高度的螺杆）;二是地面上竖立大量的支柱后温室地面将不能进行其他用途开发。吊架栽培床正好克服了支架栽培床的上述缺点，虽然吊架栽培床给温室结构增加了额外的作物吊挂荷载，但这种荷载与风荷载组合是有利荷载，一般温室设计中都会考虑作物荷载。对草莓栽培而言，由于其植株低矮，与栽培高秧作物相比，对温室栽培空间的要求不高，因此吊架栽培床在连栋温室草莓种植中几乎成为了主流。
传统的栽培槽，由于受加工、镀锌和运输等条件的限制，工厂生产的每根栽培槽的长度大都不超过6 m，现场安装时需要将若干短栽培槽对接或搭接连接才能形成一条整体的栽培槽。不论是对接还是搭接，连接接口的密封始终是施工中的一道难题。因此，在生产中这种栽培床总是免不了出现积水和漏水的问题，给草莓种植的精确灌溉控制和温室地面排水带来很多困难。
为了解决短栽培槽连接漏水的问题，国外的企业研究开发了一种用镀锌涂层卷板在温室施工现场加工，按照温室内种植槽的长度一次成型的加工工艺，彻底解决了这一难题，而且针对不同的种植作物开发出了系列化的栽培槽规格和种类[1]。2012年世界草莓大会在中国北京举办，这次大会上，首次在国内展示了这种一次成型栽培槽吊挂栽培草莓的种植模式，引起了国内学者和企业界的重视，在其后的连栋温室草莓栽培中，国内温室生产者也陆续有引进这种种植模式的，但始终没有国内企业能生产这种栽培槽。
北京泓稷科技有限公司（二维码1）总经理吴松先生看到这一商机，致力于这一产品的开发。在短短的一年多时间里，通过出国考察、客户调研，从图纸设计到样机试制，最后到产品定型，已经成功将这一产品推向了市场。笔者也早就在各种媒体报道中了解到了这一情况，多次和吴松先生接洽，希望能到现场详细了解和学习这种产品的技术特点和具体加工与安装情况。
2020年1月4日，这一愿望终于得以实现。吴松先生以及《农业工程技术（温室园艺）》杂志记者与笔者一起踏上南下的高铁，经过南京换乘溧水后来到了江苏省南京市溧水区洪蓝镇傅家边村一个部分还在建设、部分已经投入运营的草莓生产基地。该项目由上海都市绿色工程有限公司整体设计并承建，占地面积45000 m2，共有10栋连栋玻璃温室，全部采用吊架式栽培系统种植草莓。基地由于是边施工边生产，所以我们有幸看到了草莓栽培吊架从栽培槽加工、吊架安装和实际生产使用的全过程。下面就让我们跟随吴松先生的引导一起来领略一下这种以一体成型栽培槽为特色的吊架式草莓栽培系统的建设和生产模式吧。
吊架系统的组成
草莓吊架系统主要由栽培槽及其配套构件固定夹、吊钩、吊索和紧固件组成。其中栽培槽是吊架系统的核心部件，其功能一是承载栽培基质和草莓作物以及灌溉、加温毛管的支架;二是收集草莓生产灌溉水和灌溉营养液回液的容器和流道。因此，对栽培槽的要求，一是要有足够的容量，能够盛装草莓全周期栽培必需的栽培基质;二是要有足够的强度，在栽培基质正常灌溉湿润条件下，按照一定间隔吊挂时不能出现影响排水的结构变形;三是要有良好的密封性能，在生产中不能出现漏水现象;四是要有足够的防腐蚀能力，在温室高温高湿的空气环境以及草莓栽培營养液高盐碱基质环境中能够保证与温室主体结构同步的设计使用寿命（一般设计使用寿命不低于10年）。
北京泓稷科技有限公司开发生产的一体式栽培槽采用总宽600 mm的钢带辊压成“几”字形截面，形成底宽206 mm、深129 mm的栽培槽（图1）。为保证栽培槽的强度，一是采用了在“几”字截面侧边上压槽的方式，提高构件的截面模量（图1a）;二是采用了0.7 mm厚钢板，较国外进口同类构件的钢板厚度增加了0.1 mm，承载能力可达到40 kg/m。
为了保证栽培槽的抗腐蚀性能，钢带采用了表面镀层厚度120 g/m2的热浸镀锌板，并在镀锌表面进行了二次喷涂，喷涂材料为氟碳化合物，外表面喷涂厚度20～23 μm，内表面喷涂厚度为12 μm，有效保证了材料的表面防腐。
为了实现栽培槽的一次成型，在一条栽培床上不出现接缝，从而彻底杜绝漏水，北京泓稷科技有限公司专门投入精力学习研究，自主开发了一套辊压设备（图2）。该设备是在底盘上安装了一套传统的“几”字截面冷弯成型板材辊压机组，机组主要设备包括原料卷筒支撑架、卷材整理辊以及辊压成型滚轮组和成品板材截断切割刀等，底盘上安装了4根支撑柱，可在现场将整个机组支撑在地面上。
辊压栽培槽时，用叉车将加工卷板从原料堆放场搬运到辊压机组，在人工协助下安装到卷筒支撑架上，人工固定卷筒后即可开机生产（扫描二维码2可观看栽培槽生产过程的视频）。
为了实现设备的现场移动作业，设备底盘下安装了运动车轮，可在人工操作下实现作业区内设备的转移（扫描二维码3可观看设备转移的视频），这是实现栽培槽从工厂构件加工到现场一体成型最主要的改变。实现设备移动的手段是采用了车轮，整套设备承载在车轮上，随着车轮的滚动可将设备搬运到作业区的任何位置，正常行驶可通过操控车轮的转向机构进行转向，对于狭窄空间转弯半径不足时，机组可通过安装在设备底盘下的转向底盘调整机组的运行方向。转向底盘采用液压控制，输出动力可将整个机组顶起并在人工控制下360°转向，转向到位后再将整个机组落位，将全部重量承压到车轮上，收起转向底盘，驱动车轮即可实现整个机组的前进和后退。 整套机组的运行控制可采用屏幕人机对话控制，也可以采用遥控器按钮控制，操作灵活，使用方便。应该说这台设备填补了我国国内空白，满足了当下国内连栋温室高架栽培果菜大面积发展的需求。
辊压栽培槽时，将辊压机组停置在温室靠山墙一侧开间，并沿着栽培槽辊压出的方向（温室开间方向）间隔一定距离（10 m以内）设置滚轮支架，每个滚轮支架处安排一名操作工人，其主要职责：一是保证辊压出的栽培槽在向前移动过程中不发生变形;二是一条完整栽培槽辊压成型后，全体操作工人一起将整根的栽培槽抬放到靠近天沟下立柱的一侧，以便后续的安装（图3，扫描二维码4可观看现场加工视频）。目前看，这一过程耗费人力较多，工人的劳动强度也较大，如何实现更多环节的机械化尚需进一步研究。
该截面的栽培槽除了用于草莓栽培外，还可通用于长季节番茄等吊蔓作物的栽培。对松散基质栽培模式可采用与草莓栽培完全相同的栽培槽安装方式（栽培槽内盛放基质）;对袋装岩棉或椰糠基质的基质栽培模式，只要将栽培槽翻转180°，将袋装基质放置在“几”字截面的顶面，将“几”字两侧的折边作为收集和排放基质中渗出灌溉营养液的集水槽即可（袋装基质放入“几”字槽内栽培也是一种完全可行的栽培模式）。
除了栽培槽外，吊架系统的主要构件还包括固定栽培槽的固定夹、吊钩和吊索（图4）。为了保证这些结构配件的强度和防腐性能，固定夹采用了高强度尼龙材料，并用不锈钢钢管和镀锌钢筋将两端端头连接并固定（图4a）。吊钩采用热浸镀锌钢筋（图4b），吊索采用镀锌钢绞线，在钢绞线的末端焊接螺杆，可装配螺母，用于固定吊钩（图4c）。
吊架系统安装
现场施工时，吊架系统的安装顺序依次为：吊挂吊索—现场加工栽培槽—栽培槽就位—安装栽培槽固定卡—安装栽培槽吊钩并将栽培槽整体吊挂在吊索上（扫描二维码5，可观看整個安装过程视频）。
吊索的上端固定在温室桁架结构的下弦杆上（图5a），吊索在桁架下弦杆上的间距即是栽培槽的间距，按照种植农艺要求确定。本项目的温室跨度为8 m，种植草莓栽培槽的间距为0.8 m，所以，吊索在温室桁架下弦杆上的布置间距亦为0.8 m。温室每根桁架的下弦杆布置吊索，温室开间为4.0 m，相当于栽培槽长度方向每隔4.0 m安装一根吊索。
吊索的端部为螺杆，螺杆上安装垫片和螺母，吊架的吊钩直接钩挂在垫片和螺母上（图5b），通过调节螺母的位置可在螺杆的长度范围内调节栽培槽的吊挂高度，即间接地调节了栽培槽的纵向排水坡度。一般要求栽培槽的排水坡度控制在2‰，可从一端向另一端找坡，也可从中间向两端找坡，视排水系统的设计而定。
栽培槽固定夹由2根带套管的螺杆连接2根中部带凹槽的尼龙夹板组成。尼龙夹板夹在栽培槽的两侧，凹槽正好卡在栽培槽的外卷边上沿上，两根带套管的螺杆分别安装在尼龙夹板的两端，螺杆穿过尼龙夹板端部螺孔后安装垫片和螺母，拧紧全部螺母后即形成对栽培槽的牢固固定。螺杆上的套管长度限制了两侧尼龙夹板的间距，避免了在拧紧螺母时挤压栽培槽变形。尼龙夹板的两端分别预留了一个凹槽，凹槽两个侧壁间安装一根钉销。栽培槽用固定夹固定后，吊钩的下端直接钩挂在该钉销上（图5c）即完成对栽培槽的吊挂安装。
栽培槽主体构件安装完成后，最后的安装工序是封堵栽培槽端头（图6）。栽培槽的堵头分为两种：一种是不排水的堵头，位于整个栽培槽的标高最高的一端，该堵头要求完全封堵（图6b），并做好堵头的密封处理;另一种是与排水管相配套的专用排水堵头，安装在整个栽培槽标高最低的一端，亦即栽培槽的排水侧一端，在没有安装排水管之前，该端头暂不做处理（图6c），待安装排水管时与排水堵头一并安装。
顺序安装温室每跨的所有栽培槽，即完成整栋温室栽培吊架主体结构的安装任务（图7）。在完成吊架主体结构安装后，还要在栽培槽内铺设排水支架和基质过滤网，同时安装栽培床加温毛管，最后在栽培槽内填装栽培基质，并在基质表面铺设滴灌带，这些将在后续加温和灌溉系统安装中做详细介绍。
本项目中的排水支架为一种专用的塑料构件，上表面开孔漏缝，支撑栽培基质并保证基质灌溉营养渗出液顺畅下流，下表面设计支撑，将排水支架上表面支离栽培槽底面，在基质与栽培槽间形成集水和排水流道，保证基质灌溉回液的顺畅回流。
本项目采用的基质过滤网为温室外遮阳用黑色圆丝遮阳网，材料强度高、价格便宜、来源广泛、裁剪方便、能阻挡基质中大颗粒通过，是一种既经济实用、物美价廉，又能满足使用功能的滤网材料。
活动式栽培吊架
由于草莓为低矮作物，植株高度低，平面种植空间、温光利用率都较低。提高草莓种植效率有两种方法，一是提高草莓的种植密度;二是适时将草莓架放置在温室空间内温光条件最好的位置，由此产生了活动式草莓栽培架。从草莓活动架的运动方向看，一种是将草莓架水平平移（称为水平平移吊架），另一种是将草莓架垂直升降（称为垂直升降吊架）。两种形式的活动吊架都是在上述固定吊架的基础上通过附加驱动设备来实现，以下分别做详细介绍。
水平平移草莓吊架
水平平移式草莓活动吊架主要是为了提高草莓种植的密度。固定式草莓栽培架，为了方便栽培架两侧作业，一般栽培架两侧留有相同宽度的作业通道，通常作业通道的距离为0.6～1.0 m。水平平移式栽培架采用了活动苗床的设计思想，不进行生产作业时将栽培架紧密排列（排列密度以不影响植株采光和通风为原则），进行生产作业时拉大相邻两个栽培架的间距，留出作业通道。这种设计可在不影响草莓架采光和通风的条件下，显著提高草莓架的布置密度，从而提高草莓的种植密度和单位温室面积草莓的生产产量。
为了从工程上实现草莓吊架的水平平移，上海都市绿色工程有限公司采用了水平牵拉栽培架吊索的方法（图8）。实际上，这一系统设计早在2007年上海青浦草莓研究所的试验温室中就已经首次使用了。作业时水平牵引线拉动栽培架吊索，同时带动栽培架水平运动;作业完毕，放松水平牵引线，在栽培架自重的作用下，栽培架自动回位到吊架吊索自然垂落的位置，实现栽培架的复位。 设计中，水平牵引线沿温室跨度方向通长布置，高度以不影响生产作业为原则进行定位，一般应高于地面2 m。每个开间设置1道水平牵引线（与栽培架吊索在同一竖直平面内），每隔一道栽培架吊索，水平牵引线与栽培架吊索固定连接（图8a）。
水平牵引线的一端固定在电机输出轴上（图8b），随着电机输出轴的转动，水平牵引线缠绕在电机输出轴上，实现水平牵引线的水平运动，使水平牵引线连接栽培架吊挂索的栽培架向未连接栽培架吊索的栽培架靠拢，从而在相邻两列栽培吊架之间形成足够的作业通道。
电机驱动轴沿温室开间方向通长布置，可布置在温室中部，也可布置在温室一侧（图8c），根据水平牵引线在电机驱动轴上的缠绕方式确定。
这套系统除了增加水平牵引线驱动系统外，栽培吊架其他设施和固定式吊架完全相同。
垂直升降式草莓吊架
垂直升降式草莓活动吊架是为了最大限度追逐温室内沿高度方向的最佳光温环境（因温室沿高度方向光温分布具有较大的差异）。进行生产作业时，将吊架降落到距离地面0.8～1.0 m的高度（视操作工人的身高可随机调整），便于打叶、采收等生产作业;不进行生产作业时，根据温室内温光环境自动将吊架提升到光温最佳的生产高度或者人工设定的高度。将栽培架吊挂到高空同时也可以留出栽培架下部足够的活动空间，一是便于地面种植盆栽作物或其他作物;二是便于采摘和观光游客在栽培架下部自由活动，由此可显著提高温室地面的利用效率，而提高温室生产的综合效益。
该项目草莓种植的垂直升降式吊架是上海都市绿色工程有限公司学习和借鉴韩国同类栽培设施自主开发的一套系统。为了对一垄栽培床草莓进行生产作业时不影响其他栽培床的最佳光温环境，生产中要求对每个栽培吊架进行单独控制。也就是在每个栽培吊架的上方安裝一根与栽培吊架相同方向并同长的驱动轴并在每根驱动轴上安装电机减速机进行独立控制（图9a）。电机驱动轴一般安装在温室桁架梁的下弦杆，栽培吊架吊索采用单根折返双线，一端固定在温室桁架梁的上弦杆或下弦杆上（图9b），另一端绕过栽培吊架吊钩上部的动滑轮（图9c）后折回缠绕到电机驱动轴上（图9b）。随着电机驱动轴的转动，缠绕或放松栽培架吊索，从而实现对栽培吊架的垂直升降。
与水平平移式活动吊架相比，垂直升降式吊架由于对每个吊架实行独立升降操作，通过相邻栽培吊架的高差控制，可调整栽培架的作业空间，因此，其布置间距可比水平平移式活动吊架更小，草莓栽培的密度更高，温室地面利用率和草莓生产效率将更高。但另一个方面，与固定式栽培吊架和水平平移活动架相比，垂直升降式栽培吊架不仅增加了很多减速电机和电机驱动轴，而且栽培吊架的吊索也需要更换为配套动滑轮的单根折返双线吊线，虽然草莓的栽培密度提高了，温室的空间利用率也提高了，但造价和运行成本也显著上升。生产实践中究竟选择使用哪种栽培吊架系统，应根据草莓栽培的经营模式和生产效益进行精确分析后确定。
加温系统
传统的连栋温室采暖是将散热器布置在沿开间方向的柱间进行温室全空间加温，这种采暖方式室内温度不均匀、温室能耗高。近年来，引进荷兰番茄种植温室采用了光管做散热器，布置在温室地面、作物冠层、株间或吊挂在桁架下弦杆下[2]，并分系统供热，各自独立控制，大大节省了温室的供暖成本。有的企业在引进荷兰温室高架栽培草莓的生产中也采用了这种模式（图10）。虽然地面管道、床下管道以及株间管道加温的方式较柱间圆翼散热器加温的方式在室内温度均匀性和节省供暖负荷方面都得到了显著的改善，但从草莓等低矮作物的种植空间看，这种散热器布置方式对能源的利用效率仍有很大的提高空间。
在参观江苏省南京市溧水区草莓生产温室时看到了一种更高效的采暖方式，就是将传统的空间加温和株间局部加温完全改为了对作物根区的局部加温。
这种系统是将温室采暖总供回水管道布置在温室的中部（图11），从主供水管道向每个栽培吊架中部引出供回水支管，每个供水回支管端部安装三通将支管供回水分流为2路（图11c），分别向栽培吊架的两端供热。从三通分流出来的热水再分成2路接毛管，一根毛管布置在栽培基质下部（过滤网与排水支架之间，图12a），另一路毛管布置在栽培基质内部（图12b）。毛管采用塑料软管同程布置，供回水温度采用30℃/20℃或更适合作物根区生长要求的温度。
由于草莓植株小、生产种植对温度的要求较低（5～25℃），从根部基质中释放出的热量基本也能满足作物茎叶的要求，因此，采用根区局部加温的方式可大大节约温室采暖成本，是一种非常适合于草莓等植株低矮作物生产的加温方式。
灌溉排水系统
灌溉是温室作物栽培必备的条件，但排水系统则不是每个温室都应必备的。土壤栽培的温室中以及营养液不回收利用的温室中基本不设计排水系统。但随着人们环保意识的不断增强，设施生产中过度施肥（主要指化肥）造成土壤板结、地下水污染等问题已经引起了业界和社会的高度重视，早在20世纪末，以荷兰为代表的欧洲国家已经从法律上明确温室生产企业必须完全回收利用和处理营养液回液，近年来国内新建的大型连栋温室也开始意识到这个问题，在温室设计中重视了营养液的回收利用。本文的案例就是一个比较典型的工程实例。
供水系统
和栽培床的供暖系统一样，栽培床的灌溉给水也是将供水主管布置在温室沿开间方向的中部（图13a）。实际上，灌溉供水主管和采暖供回水主管分别安装在温室沿开间方向中部同一开间的两侧桁架下。从灌溉供水主管对应每个栽培吊架分出供水支管，支管的末端接三通，将供水支管再分为两路，以供水支管为中心分别向栽培吊架的两端供水。为了保证栽培吊架内供水的均匀性和安全性，设计采用了2路毛管供水的方式，即在支管分出的三通上再接三通，实际上是在支管上分接出了4路毛管（图13b）。毛管采用传统的带压力补偿的管式滴灌带（图13c），可保证在供水距离50m之内均匀供水。 排水系统
向基质灌溉的清水和营养液一部分通过植株叶面蒸腾和基质表面蒸发释放到温室空气中，一部分滞留在栽培基质中，剩余部分则通过基质渗漏到栽培槽内。只有及时将渗漏到栽培槽内的灌溉水和营养液排除，才能保证基质内部适宜的持水量和基质的通气性。所以，排水系统是温室作物栽培中不可缺少的配置。
本项目栽培槽的排水措施，一是在栽培槽安装时从一端向另一端找坡（也可从中部供水位置向两端找坡，但为了节约排水设施的投资，在栽培床一定长度范围内大都采用单向排水的方式），形成栽培槽内部的自然排水坡度，形成栽培槽内的自流排水;二是在栽培基质下部铺设一层遮阳网布过滤网（或其他具有隔离过滤作用的材料），将从基质中渗漏下来的营养液或灌溉水经过过滤后排到栽培槽内;三是为了避免栽培基质积水和对渗漏到栽培槽底部的排水形成水阻，在过滤网下部设置了支撑板（支撑板本身带孔不会形成对上部渗流形成阻挡），这样渗漏到栽培槽下部的回液将会顺畅地从栽培槽的一端排向另一端（图14）或从栽培床的中部排向两端。
每个栽培槽端部都安装有排水管路。在栽培吊床安装之前的地面土建工程中已经预埋了排水主管（埋入地下）和从主管上伸出的支管（图15a）。从栽培槽中收集的排水沿栽培槽顺流到栽培槽的端部，在栽培槽的端部安装堵头板，该堵头板下部自带排水管接口（图15b），用软管将堵头板接口與预埋排水支管相连接即完成排水管路的安装（图15c）。
排向栽培床一端的灌溉回液，最后通过系统的排水管路回收，经过紫外线等措施消毒后与原营养液适量配比后再次使用，形成营养液灌溉的闭环循环系统。有效节约了灌溉营养液，也避免了回流营养液的外排，节约了成本，保护了环境。这种灌溉营养液循环利用的方式应该是今后温室生产中积极推广应用的一种良好方式。
参考文献
[1] 郭佳欣，张天柱，陈小文.荷兰现代化连栋温室栽培槽的开发与应用[J].农业工程技术（温室园艺），2018，38（13）：70-74.
[2] 周长吉.引进荷兰大规模连栋玻璃温室长季节栽培番茄的工艺与设备配置——光管散热器的布置形式[J].农业工程技术（温室园艺），2019，39（34）：62-66.
致谢
非常感谢北京泓稷科技有限公司吴松先生全程陪同并讲解了草莓吊架栽培系统的设备配置、关键部件加工和现场安装过程，在文稿的成文过程中吴松先生和上海都市绿色工程有限公司还提供了大量的技术资料，并对文稿初稿提出了宝贵的修改意见。《农业工程技术（温室园艺）》杂志记者李子吉一起参加调研，并提供了部分现场照片、制作了文中二维码扫码视频，补充了文字表达的不足，延伸了本文的知识点和传播方式，在此一并表示衷心的感谢！
[引用信息]周长吉.周博士考察拾零（一百零二）连栋温室草莓吊架栽培系统[J].农业工程技术，2020，40（07）：40-48.