周博士考察拾零(六十二)探访以色列阿拉瓦(ARAVA)科研基地的温室设施

（农业部规划设计研究院，农业部农业设施结构工程重点实验室，北京 100125）

起以色列，首先想到的就是沙漠、不毛之地和由此衍生的先进节水灌溉技术。实际上，以色列的设施农业技术也一直位居世界前列。多年来我一直期盼可以有机会走访这块神秘的土地，亲眼目睹“沙漠奇迹”是如何创造出来的。

2016年9月10日晚，我终于来到了这块创造了奇迹的土地，并将首日的参观活动安排到了位于以色列南部沙漠阿拉瓦谷地的农业研究基地。据说类似的研究单位在以色列共有10个，分布在全国不同地区，针对不同的气候特征，围绕农业生产的各个方面开展技术研究和推广工作。事实上，以色列西部靠近地中海的沿岸区域是大片平原，土地肥沃、雨量充沛、气候适宜，可周年生产各种农作物，与南部的沙漠地带形成了鲜明对比。但以色列的沙漠土地占整个国土面积的2/3，所以沙漠仍然是这个国度的主要特征。

阿拉瓦谷地位于以色列南部，紧邻约旦边境，北起死海，南到红海，年降水量只有20～50 mm，是内盖夫沙漠中的一片盐碱地。由于阿拉瓦谷地的纬度较低（北纬31°～32°），所以其周年光照强度较高，此外阿拉瓦谷地的海拔低（最低处死海的海拔在海平面以下417 m，多数地段在海平面以下300 m左右），冬季最低温度不低于10℃，夏季最高温度可超过40℃，从温光角度讲，阿拉瓦谷地是进行冬季农业生产的理想地区。但由于当地水资源短缺、土地盐碱、夏季酷热等原因，该地区的农业生产条件十分恶劣。勤劳而富有创新精神的以色列人民，采用地下管道输水的办法从以色列北部的加利利湖将淡水引到南部，并结合当地开采的地下微咸水和城市二次循环用水的方法有效地解决了农业生产中水资源短缺的问题。此外，以色列人还采用高效滴灌技术进一步提高了水资源的利用率，并运用设施农业技术创造了全天候的农业生产条件，经过近30多年的开发，这片不毛之地终于成为了以色列重要的农产品出口基地，蔬菜远销欧洲等地，为以色列赢得了“欧洲冬季厨房”的美誉。

一大早我们从特拉维夫出发，驱车约2个多小时，走过200多公里，来到了今天要参观的目的地―阿拉瓦科研基地（ARAVA R&D）。9月的北京已经进入中秋时节，凉意袭人，这里却依然是炎炎夏日，碧蓝的天空看不到一丝云彩，黄沙覆盖的大地上点缀着片片绿洲。温室、大棚、防虫网室……，这些熟悉又陌生的农业生产设施，一窝蜂地映入了我们的眼帘，不要着急，请让我随着基地研究中心主任的步伐一一为您呈现。

塑料大棚

基地内看到了3种不同形式的塑料大棚结构：①传统的对称圆拱屋面落地大棚；②非对称圆拱屋面落地大棚；③对称圆拱屋面带肩大棚（图1）。

3种形式的塑料大棚分别用于不同试验。由于当地大多时间处于盛夏季节，所以塑料大棚的功能以防虫和遮阳为主。前2种落地大棚都采用防虫网覆盖，而带肩大棚则采用室外遮阳和湿帘风机降温系统。为提高防虫效果，以色列种植者在湿帘的进风口也安装了防虫网（图1c），该防虫网采用了空间三角形的安装方式，而不是直接用简易的平面布置形式安装，这种做法可有效防止灰尘进入湿帘，避免湿帘堵塞。遮阳网采用平铺屋面的布置形式，固定时与塑料薄膜共用一套卡槽和卡丝，既省去了遮阳网的支架，也保证了遮阳网的安全固定。以色列夏季时间长，室外温度高，需要遮阳的生产季节长。所以，采用永久固定式遮阳方法在这里可行实用，充分体现了以色列民族的用主义理念。

对称圆拱屋面落地大棚棚头的高度较棚体高度有所降低（图1a），这种做法或许有利于绷紧塑料薄膜或防虫网，也或许有利于抗风，值得大家做进一步的研究。非对称圆拱屋面落地塑料大棚采用东西走向，具有更好的采光性能，有利于提高塑料大棚的室内温度和光照强度。

连栋塑料温室

基地内的连栋塑料温室也是形状各异，有对称拱屋面温室、非对称拱屋面温室、大跨度尖屋面温室和锯齿形拱屋面温室（图2）等。从墙面类型来看，温室还有直立墙和斜面墙之分。

从使用功能上看，这里的温室主要有2种功能：防虫和降温，因而温室大体上也分为2类：一类是完全依靠自然通风的防虫网室；另一类则是依靠遮阳和风机-湿帘降温的空调温室。其中，防虫网室就是用防虫网替代塑料薄膜覆盖温室。

温室的遮阳有2种方法：一是室外遮阳，直接将遮阳网覆盖在温室屋面的外侧（图3a和图3b）；另一种是室内遮阳，将遮阳网覆盖在温室内天沟高度（图3c）。一般讲，室外遮阳的降温效果要优于室内遮阳，但室内遮阳便于安装，不受室外紫外线的直接照射，有利于延长材料的使用寿命。

对于温室湿帘的防护，一是在温室外侧采用防虫网防护，和前述塑料大棚安装湿帘一样，防虫网也要离湿帘有一定的距离（如图4a采用了箱形方式）；二是在室内采用了塑料薄膜防护，夏季湿帘运行期间，卷起塑料薄膜打开湿帘通风口（图4b），天气转凉湿帘停止运行时，将塑料薄膜放下，既保护了湿帘，也提高了温室的保温性能。

创新的光伏温室

将光伏发电和温室生产相结合是高效利用资源的一种有效方法。目前中国在这方面的研究和应用较多，但大都以牺牲农业生产为代价。我们在阿拉瓦的研究基地看到一种新颖的光伏板在温室屋面铺设方式，基本不影响温室采光，值得借鉴。

该温室的屋脊为南北走向，和传统连栋温室的布局方法相同，室内光照均匀度高，无固定阴影。光伏板沿温室天沟方向布置在温室屋面靠近天沟一侧（东侧），天沟对应的另一侧（西侧）屋面上安装相同面积的表面带棱的反光透射玻璃。由于当地地理纬度低，夏季太阳高度角大，太阳光照射到棱面玻璃后，一部分光透过玻璃进入温室供作物采光，另一部分光则直接折射到对面的太阳能光伏板，使太阳能光伏板上的光能叠加，从而增强光伏板的发电能力（图5）。

棱面玻璃本身可以透光，不影响温室采光，光伏发电板位于天沟一侧，虽然在温室中有阴影，但由于是南北走向布置，该阴影在一天之内是运动的，不会形成固定阴影带。此外，光伏板的宽度不大，对温室内的光照影响很小。同时，由于安装在温室天沟一侧，可直接借用天沟构件安装光伏板，节省了安装支架。从理念上看，这是一种不错的设计方案，发电的同时也不会影响温室的正常生产，这才是真正意义上的光伏温室，光伏发电和温室生产相互支持，各取所需，互不影响。

创新的电动卷膜开窗机

塑料温室侧墙和屋面使用卷膜开窗机的种类很多，有电动的、手动的，笔者对此也进行过总结[1-2]。但这次在阿拉瓦的试验基地又看到了2种不同形式的墙面和屋面电动卷膜开窗机（图6）。

墙面电动卷膜开窗机以传统齿轮齿条开窗电机减速机为动力，与专用电动卷膜开窗电机减速机相比，电机来源广泛，电源不用变压，总体造价也不会过高。但由于这种电机减速机自身重量大，在垂直立杆上不能自由地上下滑动，因此设计者在卷膜电机输出轴靠近电机减速机的位置安装了一根钢缆，一端缠绕在电机输出轴上，另一端固定在卷膜通风口上部的固定架上，起到了平衡电机减速机的作用。

屋面电动卷膜开窗机采用了扭矩分配器原理，用一根安装在温室山墙外侧并垂直温室屋脊的传动轴通过扭矩分配器将传动扭矩分配到每个屋面的卷膜轴端部，一部电机减速机可同时带动多个屋面卷膜轴转动，大大节约了电机减速机的数量，节约了建设投资和日常开窗卷膜的运行能耗。这种卷膜开窗方式早有应用，20世纪90年代日本就曾有公司用软轴传动的方式分配力矩，但由于多个屋面需要的扭矩较大，而软轴自身材料强度有限，导致运行中经常出现软轴断裂的情况，使这一技术没有得到有效推广。该系统采用硬轴作为总动力输出轴，有效克服了软轴强度不足的问题，是一种值得学习和推广的技术。

作物吊蔓系统

作物吊蔓系统是种植高秧爬蔓作物不可缺少的设施。笔者曾对中国日光温室和连栋温室中作物的吊蔓方式进行过总结[3-4]。在阿拉瓦试验基地的温室中，笔者看到了另外3种不同形式的作物吊蔓设施（图7）：①国内外常的吊线吊蔓（图7a），

不必赘述；②在垄间间隔一定距离直立一根钢管，沿钢管排列方向，在钢管的不同高度张拉数道拉绳，爬蔓作物靠贴在拉绳上（图7b）。这种方法虽然浪费了很多钢管，但定植作物时不受传统吊蔓线位置的约束，可以通过调整钢管位置来改变种植垄的间距和位置，而且温室结构设计也不用考虑作物荷载，相应减少了温室结构耗材，进而降低了温室造价；③将前两种方式的联合应用，在作物幼小时用靠贴的方式，藤蔓长大后用吊线吊蔓的方式（图7c）。这种方式看似比较浪费，但对展示和试验不同高度的作物品种时却能一劳永逸，便于灵活使用。

参考文献

[1]周长吉.周博士考察拾零（五十九）连栋温室墙面塑料薄膜卷膜开窗机的类型[J].农业工程技术（温室园艺），2016，36（8）：38-41.

[2]周长吉.周博士考察拾零（三十九）塑料温室室内操控钢缆传动窗卷膜开窗系统[J].农业工程技术（温室园艺），2014，34（11）：64-68.

[3]周长吉.周博士考察拾零（三十一）一种网线式爬蔓架[J].农业工程技术（温室园艺），2014，34（2）：28-29.

[4]周长吉.周博士考察拾零（十九）日光温室高秧作物生产的吊蔓与放蔓技术[J].农业工程技术（温室园艺），2012，32（10）：24-30.