一、问题的提出
日光温室大棚栽培瓜果、小水果、蔬菜、花卉、药材、食用菌等植物，已在各地广泛应用。莱州市以保温型塑料大棚为主，其结构有多种，种植方式不尽相同，可比效益差别较大，如何用较低成本，建造寿命较长，适于机械作业，易于规模生产，并使其内部环境更有效地适应和控制植物生长，取得优质高产高效的保护地生产模式，已成为农机科技工作者的重要任务之一。
二、国内外现状
发达国家在设施农业的发展方面，起步高，进展快，荷兰、以色列、韩国等国家，以永久型钢架为主体，棚内温度、湿度、灌溉、追肥、除草、打药、收获、包装均以自动化或机械化为主，设施造价昂贵，一般群体大棚的单元造价在140元/平方米左右。这类设施虽然可取得高效益，但在我国现有经济条件下，产投比不尽合理。
我国对设施农业的发展极为重视，各级政府和主管部门对此都频频制定各种倾斜政策，给予资金或物资扶持。到目前，全国保护地栽培面积已达8000万亩，莱州市也已达1.2万亩。中央和各级地方政府对农业生产的进一步加强，无疑给设施农业的发展输入了新的活力。
三、日光大棚优化模式的探讨
日光温室大棚的建造要符合以下条件。首先，要有坚固保温的后、侧保护墙和倾斜阳光接收面；其次，要有强度足够的斜面支撑架和便于保温帘卷放的滑道；再者，要设计好灌溉基础设施和便于产品和机械出入的通道和设备控制间；另外要提前施足基肥，开挖适合植物栽培的沟、穴，同时对土壤进行药物处理。建棚地点要选择在水利条件较好、土层厚、保肥水能力强、易通电、不靠高大建筑物和远离土路的地域，并且相对集中，便于机具的充分利用和群体设施的投入。
莱州市现有的大棚，按照保护墙结构可分为无墙拱棚结构、土堆夯实结构、草泥堆垛结构、浆砌砖石结构等四种类型；按照棚内结构可分为有立柱结构和无立柱结构两种。现将我市温室大棚改进推广情况介绍如下。
(一)无墙竹竿拱棚
八十年代初，莱州市农民在科技人员的指导下，利用竹竿捆绑和栽植，制成长拱形结构，表面固定塑料薄膜，形成塑料拱棚。该类大棚结构强度低、寿命短、保温性能差、植物生长期短。但在当时低投入的前提下，可适当提前播种时间，延长收获期，获得一定的时差效益。随着种植品种的不断增多和社会经济的发展，无墙、无保温层的大棚逐步被淘汰。
(二)保护墙结构大棚的试验与选型
为了提高大棚保温性能，在拱式大棚的基础上，先后试验建造了棚内有立柱和无立柱保护墙大棚，并在塑料薄膜上加盖了可卷放的单层或双层草帘，使日光温室大棚中植物长年正常生长。
日光温室大棚的保护墙具有三个作用，一是挡风保温，二是坚实承载，三是保持棚内有足够的空间。本着以上三个方面，我们进行了试验和考查，结果表明，保护墙可分别用砖石、草泥、和土三种主原料构成，在冬季最低气温不低于－11℃的地域，墙体厚度在0.8～1m为宜(视植物品种而定)。草泥式保护墙建造时，每立方米草泥一般用干麦草15kg，加水搅拌均匀，加压成型后无泥水渗出为宜；土堆式保护墙是用推土机将土堆高压实，阴面护坡，阳面切平的夯实结构；浆砌砖石保护墙一般呈长U形，坐北朝南，东西走向，在东端墙或西端墙留一个足以能通过机具的边门，有条件的地区，可在门外建造8～10㎡的操作间，操作间外门向南设置，避免北风浸入。
1997年以前，莱州市建造的大棚绝大多数是竹木结构，设有立柱，以保证结构有足够的强度。新式大棚主梁用菱镁土预制件或钢架结构构成，棚内无立柱，这样既可增加种植面积，又便于机械作业。
主梁上面横拉铁丝26条，并与主梁牢固结扎，然后纵向摆放直径1～1.5cm竹竿(间距30～35cm)并与铁丝扎紧。竹竿上铺放塑料薄膜，膜上覆盖单层或双层草帘，草帘用稻草与麻绳编成，厚度5～8cm，宽度150～200cm。
规范前大棚，占地面积各有不同，这样不仅给备料和施工带来不便，也造成了材料的浪费；规范后，大棚南北宽度为10m，东西长度可按10m的倍数适当缩短或加长，一般确定长度为70m，这样大棚面积为700m2。
(三)机械的选择与设想
1、选择
随着大棚生产规模的不断扩大和产业化的形成，棚内机械的需要也越来越迫切。莱州市现以4.5～5.9kw的手扶拖拉机或田园微耕机为动力，配套单铧犁、旋耕机、药泵等作业机具，进行耕整地、播种、喷药、除草等作业，在一定程度上获得了比较满意的效果。
棚内灌溉现多数用渠道或半固定式管道顺种植行浇灌，这样水源浪费严重，植物生长也没有得到理想的环境。近两年，我们在部分大棚进行了滴灌、渗灌、微喷灌的试验，节水40%以上，产量增加28%以上。虽然一次性投入较大，但产投比客观，三年足以收回投入成本。
气肥增施，是增加棚内CO2的浓度，促进植物光合作用，获取高产优质果实的重要途径。由于大棚很少放风，在日照好的情况下，由于植物的光合作用，棚内CO2的浓度均远远小于大气中的浓度，直接制约了植物的生长和品质的提高。国外主要通过燃烧碳氢化合物(天然气、白煤油等)来获取CO2或用液化CO2直接释放获得。这些办法比较简单，但对我们来说成本比较昂贵，不易推广。我市曾用化学反应法，即硫酸加碳酸氢铵坑内或塑料桶内反应获得CO2，但是，这个方法没有一个准确的量的概念，在添加化学原料时还存在对人身腐蚀的隐患。1996年北京长缨机电设备厂生产了温室气肥增施装置，该装置通过煤的燃烧产生CO2及少量有害成份的气体，经过滤和两次化学反应，除去有害成份，获得纯净的CO2气体。经试验，以上两项技术可增加植物抗病能力，减少农药施用50%，增产40%以上且品质优良，成熟期提前7～15d。
2、设想
(1)保护墙的改进
保护墙造价占大棚总价的1/3以上，体积大，用料多，不易移动。如能制造一种保温性能好、重量轻、成本低的预制构件拼装成墙，并在墙内拼成加温烟道，可给大棚带来很多的好处。
(2)设施机械的研制
由于拖拉机和微耕机作业时燃烧的是柴油或汽油，排放的气体对人体和植物均有污染，建议厂家生产燃烧天然气或乙醇的机械，进一步改善作业环境。同时应研制和引进先进的种植、收获和草帘卷放机具，实现大棚生产主要环节机械化。
(3)气肥增施装置的改进
燃煤温室气肥增施装置，取得了较好的效果，建议厂家设计生产一些大型的设备，可同时供十几个或更多的大棚使用，这样可集中管理，技术管理也易形成规范化。以硫酸和碳酸氢铵为原料，利用化学反应获得CO2气体也很可取，但要提高控制质量，单靠简单挖坑或塑料桶来制取操作麻烦不易推广。
四、结论
我市日光温室大棚的发展有较好的气候优势，每个大棚投资7000－10000元，种植蔬菜、草莓、花卉、樱桃等易栽培植物，2～3年就可收回投资。随着设施农业产业化、规模化和机械化的发展，以及新的建棚材料的出现和栽培技术的推广，保护地栽培将成为我市农业生产的骨干种植行业。