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【摘要】为了比较温室普通浮化玻璃与减反射高散射玻璃覆盖材料对作物生产的影响，在其他环境条件相同，仅覆盖材料不同的情况下进行了低碳物联网温室不同覆盖材料对黄瓜产量及品质影响的试验。试验结果表明：采用减反射高散射玻璃作为覆盖材料的温室黄瓜产量比普通浮化玻璃在采收期不延长的情况下提高10.67%，在采收期延长的情况下提高36.43%；且可溶性糖和抗坏血酸的含量比普通浮化玻璃分别提高3.6%，67.62%。由此可见，减反射高散玻璃对黄瓜作物的产量和品质具有显著的促进作用，是较好的温室覆盖材料。
温室覆盖材料不但影响温室能耗这一主要运行成本，同时也决定了温室产品的质量与产量，从而极大地影响着一个种植者及其产品的竞争能力。覆盖材料选择得好，运营成本就相对较低，产品的品质也越好；覆盖做得差，运营成本就相应上升，室内环境也将时常处于无法达到种植要求的状况，产品品质将相应降低[1]。目前，国内温室覆盖材料一般选用塑料薄膜、玻璃和阳光板三大类[2]，随着国内现代化温室的增加，玻璃由于透光性能相对好，且材料性能稳定，透光率衰减缓慢，常被设计寿命长的温室所采用[3]，玻璃的透光率越高，越有利于作物进行光合作用，产生更多的有机物质[4-7]，为了解不同玻璃覆盖材料对温室作物产量及品质的影响，北京京鹏环球科技股份有限公司以种植黄瓜的玻璃温室为试验对象，开展了不同玻璃覆盖材料对黄瓜产量和品质的影响研究试验，以期为选用温室覆盖材料时提供参考。
低碳物联网温室的简介[8]
低碳物联网温室的结构布局
低碳物联网温室（图1）主要用于工厂化种苗繁育、果菜、草莓及高档花卉生产，体现了低碳节能、精准远程控制、自动化育苗装备等现代设施农业高新技术。其温室面积为3024 m2，分为生产区和附属用房两部分，其中生产区由3 个果菜生产区、工厂化育苗区、草莓生产区和高档花卉生产区组成，附属用房由东部附属用房、缓冲间、中间走廊与西部接待控制室组成。其布局详见图2。
结构创新
低碳物联网温室建筑结构形式采用Venlo式8 m跨度玻璃连栋温室类型，南北排跨，东西排开间，天沟为东西走向，在天沟和屋脊下设置集露槽。规格参数为跨宽8 m，开间4 m，肩高6 m，脊高7 m。四周外立面采用5 6A 5 双层中空玻璃覆盖，中间隔断采用5 mm 浮法玻璃，温室北有两个南向屋面分别覆有太阳能发电板，走廊和果菜区顶部覆盖采用5 mm 单层玻璃覆盖（其中，果菜一区采用的是普通浮化玻璃，1%吸光率，8%反射率，91%透光率；果菜二区采用的是高散射玻璃，1%吸光率，2%反射率，97%透光率），其余各跨顶部覆盖5 6A 5 双层中空玻璃（育苗区、草莓区和花卉区）；果菜区采用铝天沟，其他区采用钢天沟。
主要配套系统
通风系统
温室顶部配备有齿轮齿条电动开窗通风机构，实现顶部开窗，使温室内外空气形成对流，达到除湿降温的效果。
外遮阳系统
外遮阳系统包括外遮阳骨架、驱动电机、传动部分、行程限位开关、幕布及幕线等。幕布LG70，遮阳率70%。
双层内保温遮阳系统
夏季利用遮阳保温幕遮挡阳光，阻止多余的太阳辐射进入温室，既保证作物能够正常生长，又降低室内能量聚集，从而降低温室内温度（3～5 ℃），保护作物免受强光灼伤。冬季，遮阳保温幕具有反射室内红外线、防止其外逸的作用， 减少热量散失，从而提高室内温度，有效降低能耗，节约温室冬季采暖运行成本。
内循环系统
为增加温室内空气的流通速度，以提高空气均匀度，增加湿度的均匀性，选用国产优质专用内循环风机。果菜生产车间环流风机分上下二层：在空中离地4.5 m处吊挂一层，南北向布置，顺着湿帘风机气流方向。果菜生产车间I布置4 台，果菜生产车间II布置3 台；下面一层布置在中心离地0.5 m处，并配置直径400 mm 的薄膜风道，果菜生产车间I布置4 台，果菜生产车间II布置3 台。
湿帘风机降温系统
利用水的蒸发降温原理实现降温目的。湿帘风机降温系统由湿帘箱、循环水系统、轴流式风机和控制系统四部分组成。各生产车间的风机湿帘降温系统可独立控制，湿帘位于走廊南、北，高度1.5 m，风机1 个开间1 台，离地2.1 m。
太阳能发电系统
在温室北侧2 个屋脊的南坡面采用非晶硅薄膜太阳能板进行发电，并作为覆盖材料，安置角度33°，太阳能发电容量约为20 kW，太阳能光伏发电系统能够满足温室夏天湿帘风机降温所需要的电能，冬季满足补光、照明等温室设备用电，同时可以与外网连接。
全自动智能温室控制系统JP/WSK
全自动智能温室控制系统综合运用计算机网络技术，使用上位机通讯技术加测控站，实现分散采集控制、集中操作管理。该系统能自动检测温室温湿度、光照度及室外气象参数，并根据实际需要输入每一个电气设备的开启条件值，每一个电气设备均能根据需要阶段式开启，大大提高温室控制精度，并且有逼真的动画显示、完善的数据查询和声音报警等功能。
材料与方法
试验材料及环境
本次试验所选试验对象为“冬之光”黄瓜品种，栽培密度为3 株/m2，从育苗到采收共计159 天。其时间安排分别为：育苗期：2013年12月18日～2014年1月13日，计27 天，采用50孔穴盘育苗方式进行育苗；定植期：2014年1月14日，计1天；采收期：2014年3月7日～2014年5月25日，计80 天。试验过程中，2 个黄瓜栽培车间的设定的温湿度、CO2浓度及营养液浓度等环境条件是一致的。
试验方法
试验于2013年12月18日～2014年5月25日在低碳物联网温室的2 个果菜生产车间内进行，其中，果菜生产车间一覆盖材料采用普通浮化玻璃，果菜生产车间二覆盖材料采用减反射高散射玻璃，每个生产车间的实际栽培面积均为240 m2，均以“冬之光”黄瓜品种作为栽培对象，研究不同覆盖材料对黄瓜产量和品质的影响。 测定项目
黄瓜采收后，分别对不同覆盖材料的两个黄瓜栽培车间的产量进行统计，并对其营养指标（可溶性糖、总抗坏血酸）和卫生指标（铅、镉、汞、无机砷、亚硝酸盐、多菌灵）等送至北京市理化分析测试中心进行了送样检测。
结果与分析
黄瓜产量
黄瓜自种植第10周起开始收获，至第19周结束，20周、21周为采收延长期，其产量见表1。
如果不考虑延长的采收期，黄瓜栽培一区和黄瓜栽培二区的产量分别为：1631.45kg，1803.85 kg，相比之下，采用减反射高散射玻璃覆盖材料的黄瓜栽培二区比同等条件下普通浮化玻璃增产比例为：（1803.85-1631.45）/1631.45=10.67%；如果考虑延长采收期，黄瓜栽培一区和黄瓜栽培二区的产量分别为：1631.45 kg，2225.85 kg，相比之下，采用减反射高散射玻璃覆盖材料的栽培二区比同等条件下普通浮化玻璃增产比例为：（2225.85-1631.45）/1631.45=36.43%。总体上来说，减反射高散射玻璃对黄瓜产量的增加起到了显著的效果。
黄瓜品质
黄瓜采收后，分别在一区和二区内采收同样重量的黄瓜送至北京市理化测试分析中心进行检测，分别对其营养指标（可溶性糖、总抗坏血酸）和卫生指标（铅、镉、汞、无机砷、亚硝酸盐、多菌灵）进行了检验，其检验结果见表2。
由检验结果可以看出，在卫生指标方面，2 个黄瓜栽培区域的黄瓜均未检测出多菌灵等农药及铅、镉、汞、无机砷等重金属；在营养指标方面，采用普通浮化玻璃覆盖材料的栽培一区的黄瓜可溶性糖含量为3.05%，总抗血酸含量为5.9 mg/100g，采用减反射高散射玻璃覆盖材料的栽培二区的黄瓜可溶性糖含量为3.16%，总抗血酸含量为9.89 mg/100g，相比之下，二区比一区的可溶性糖含量提高3.6%，总抗血酸含量提高67.62%，可见，减反射高散射玻璃对黄瓜品质的提高起到了显著的效果。
结论
低碳物联网温室将现代农业工厂化车间、透明薄膜太阳能光伏组件、太阳能平板集热器、地热能有机结合在一起，构成了低耗能的生态环保示范温室，实现绿色能源的高效利用，是典型的发展低碳经济、实现节能减排的试验示范项目。
通过本次对低碳物联网温室里不同覆盖材料的栽培试验，可以得出以下结论：
低碳物联网温室内种植黄瓜不使用激素，且长势很好，产品无污染，是安全放心食品。
低碳物联网温室覆盖材料采用减反射高散射玻璃可比同等条件下采用普通浮化玻璃产量提高10.67%，且黄瓜采收时间长，具有明显的增产效果。
低碳物联网温室覆盖材料采用减反射高散射玻璃的营养物质成分含量均优于同等条件下采用普通浮化玻璃，说明减反射高散射玻璃覆盖材料对黄瓜的品质也有明显的促进作用。
综上所述，低碳物联网温室现代农业生产具有节能、高效、环保等特点，覆盖材料方面，减反射高散射玻璃对作物产量和品种的影响较为明显。
【参考文献】
[1] 姚蓉.温室覆盖材料的发展趋势[N].中国花卉报，2010-04-17，（3）.
[2] 周伟伟.国内温室覆盖材料的应用现状[J].中国花卉园艺，2013（5）：16-17.
[3] 丁小明，周长吉.温室透光覆盖材料透光特性的测试[J].农业工程学报，2008（8）：210-213.
[4] 胡阳，江莎，李洁等.光强和光质对植物生长发育的影响[J].内蒙古农业大学学报，2009（12）：296-301.
[5] 雷鹏飞.植物可视化建模中光照对植物生长的影响[D].重庆：重庆大学计算机软件与理论系，2008.
[6] 王艺，韦小丽.不同光照对植物生长、生理生化和形态结构影响的研究进展[J].山地农业生物学报，2010，29（4）：353-359.
[7] 李静.温度与光照对水稻产量的影响研究进展[J].现代农业科技，2012（13）：25-31.
[8] 董微，周增产，卜云龙等.低碳物联网温室夏季降温试验研究[J].沈阳农业大学，2013-10，44（5）：565-569.
*基金项目：2012年国家星火计划项目课题“安全高效节能设施装备技术集成创新与产业化示范”（2012GA600002）
**周增产（1966-），男，北京京鹏环球科技股份有限公司总工程师，教授级高级工程师，从事设施农业研究。
温室覆盖材料不但影响温室能耗这一主要运行成本，同时也决定了温室产品的质量与产量，从而极大地影响着一个种植者及其产品的竞争能力。覆盖材料选择得好，运营成本就相对较低，产品的品质也越好；覆盖做得差，运营成本就相应上升，室内环境也将时常处于无法达到种植要求的状况，产品品质将相应降低[1]。目前，国内温室覆盖材料一般选用塑料薄膜、玻璃和阳光板三大类[2]，随着国内现代化温室的增加，玻璃由于透光性能相对好，且材料性能稳定，透光率衰减缓慢，常被设计寿命长的温室所采用[3]，玻璃的透光率越高，越有利于作物进行光合作用，产生更多的有机物质[4-7]，为了解不同玻璃覆盖材料对温室作物产量及品质的影响，北京京鹏环球科技股份有限公司以种植黄瓜的玻璃温室为试验对象，开展了不同玻璃覆盖材料对黄瓜产量和品质的影响研究试验，以期为选用温室覆盖材料时提供参考。
低碳物联网温室的简介[8]
低碳物联网温室的结构布局
低碳物联网温室（图1）主要用于工厂化种苗繁育、果菜、草莓及高档花卉生产，体现了低碳节能、精准远程控制、自动化育苗装备等现代设施农业高新技术。其温室面积为3024 m2，分为生产区和附属用房两部分，其中生产区由3 个果菜生产区、工厂化育苗区、草莓生产区和高档花卉生产区组成，附属用房由东部附属用房、缓冲间、中间走廊与西部接待控制室组成。其布局详见图2。
结构创新
低碳物联网温室建筑结构形式采用Venlo式8 m跨度玻璃连栋温室类型，南北排跨，东西排开间，天沟为东西走向，在天沟和屋脊下设置集露槽。规格参数为跨宽8 m，开间4 m，肩高6 m，脊高7 m。四周外立面采用5 6A 5 双层中空玻璃覆盖，中间隔断采用5 mm 浮法玻璃，温室北有两个南向屋面分别覆有太阳能发电板，走廊和果菜区顶部覆盖采用5 mm 单层玻璃覆盖（其中，果菜一区采用的是普通浮化玻璃，1%吸光率，8%反射率，91%透光率；果菜二区采用的是高散射玻璃，1%吸光率，2%反射率，97%透光率），其余各跨顶部覆盖5 6A 5 双层中空玻璃（育苗区、草莓区和花卉区）；果菜区采用铝天沟，其他区采用钢天沟。
主要配套系统
通风系统
温室顶部配备有齿轮齿条电动开窗通风机构，实现顶部开窗，使温室内外空气形成对流，达到除湿降温的效果。
外遮阳系统
外遮阳系统包括外遮阳骨架、驱动电机、传动部分、行程限位开关、幕布及幕线等。幕布LG70，遮阳率70%。
双层内保温遮阳系统
夏季利用遮阳保温幕遮挡阳光，阻止多余的太阳辐射进入温室，既保证作物能够正常生长，又降低室内能量聚集，从而降低温室内温度（3～5 ℃），保护作物免受强光灼伤。冬季，遮阳保温幕具有反射室内红外线、防止其外逸的作用， 减少热量散失，从而提高室内温度，有效降低能耗，节约温室冬季采暖运行成本。
内循环系统
为增加温室内空气的流通速度，以提高空气均匀度，增加湿度的均匀性，选用国产优质专用内循环风机。果菜生产车间环流风机分上下二层：在空中离地4.5 m处吊挂一层，南北向布置，顺着湿帘风机气流方向。果菜生产车间I布置4 台，果菜生产车间II布置3 台；下面一层布置在中心离地0.5 m处，并配置直径400 mm 的薄膜风道，果菜生产车间I布置4 台，果菜生产车间II布置3 台。
湿帘风机降温系统
利用水的蒸发降温原理实现降温目的。湿帘风机降温系统由湿帘箱、循环水系统、轴流式风机和控制系统四部分组成。各生产车间的风机湿帘降温系统可独立控制，湿帘位于走廊南、北，高度1.5 m，风机1 个开间1 台，离地2.1 m。
太阳能发电系统
在温室北侧2 个屋脊的南坡面采用非晶硅薄膜太阳能板进行发电，并作为覆盖材料，安置角度33°，太阳能发电容量约为20 kW，太阳能光伏发电系统能够满足温室夏天湿帘风机降温所需要的电能，冬季满足补光、照明等温室设备用电，同时可以与外网连接。
全自动智能温室控制系统JP/WSK
全自动智能温室控制系统综合运用计算机网络技术，使用上位机通讯技术加测控站，实现分散采集控制、集中操作管理。该系统能自动检测温室温湿度、光照度及室外气象参数，并根据实际需要输入每一个电气设备的开启条件值，每一个电气设备均能根据需要阶段式开启，大大提高温室控制精度，并且有逼真的动画显示、完善的数据查询和声音报警等功能。
材料与方法
试验材料及环境
本次试验所选试验对象为“冬之光”黄瓜品种，栽培密度为3 株/m2，从育苗到采收共计159 天。其时间安排分别为：育苗期：2013年12月18日～2014年1月13日，计27 天，采用50孔穴盘育苗方式进行育苗；定植期：2014年1月14日，计1天；采收期：2014年3月7日～2014年5月25日，计80 天。试验过程中，2 个黄瓜栽培车间的设定的温湿度、CO2浓度及营养液浓度等环境条件是一致的。
试验方法
试验于2013年12月18日～2014年5月25日在低碳物联网温室的2 个果菜生产车间内进行，其中，果菜生产车间一覆盖材料采用普通浮化玻璃，果菜生产车间二覆盖材料采用减反射高散射玻璃，每个生产车间的实际栽培面积均为240 m2，均以“冬之光”黄瓜品种作为栽培对象，研究不同覆盖材料对黄瓜产量和品质的影响。 测定项目
黄瓜采收后，分别对不同覆盖材料的两个黄瓜栽培车间的产量进行统计，并对其营养指标（可溶性糖、总抗坏血酸）和卫生指标（铅、镉、汞、无机砷、亚硝酸盐、多菌灵）等送至北京市理化分析测试中心进行了送样检测。
结果与分析
黄瓜产量
黄瓜自种植第10周起开始收获，至第19周结束，20周、21周为采收延长期，其产量见表1。
如果不考虑延长的采收期，黄瓜栽培一区和黄瓜栽培二区的产量分别为：1631.45kg，1803.85 kg，相比之下，采用减反射高散射玻璃覆盖材料的黄瓜栽培二区比同等条件下普通浮化玻璃增产比例为：（1803.85-1631.45）/1631.45=10.67%；如果考虑延长采收期，黄瓜栽培一区和黄瓜栽培二区的产量分别为：1631.45 kg，2225.85 kg，相比之下，采用减反射高散射玻璃覆盖材料的栽培二区比同等条件下普通浮化玻璃增产比例为：（2225.85-1631.45）/1631.45=36.43%。总体上来说，减反射高散射玻璃对黄瓜产量的增加起到了显著的效果。
黄瓜品质
黄瓜采收后，分别在一区和二区内采收同样重量的黄瓜送至北京市理化测试分析中心进行检测，分别对其营养指标（可溶性糖、总抗坏血酸）和卫生指标（铅、镉、汞、无机砷、亚硝酸盐、多菌灵）进行了检验，其检验结果见表2。
由检验结果可以看出，在卫生指标方面，2 个黄瓜栽培区域的黄瓜均未检测出多菌灵等农药及铅、镉、汞、无机砷等重金属；在营养指标方面，采用普通浮化玻璃覆盖材料的栽培一区的黄瓜可溶性糖含量为3.05%，总抗血酸含量为5.9 mg/100g，采用减反射高散射玻璃覆盖材料的栽培二区的黄瓜可溶性糖含量为3.16%，总抗血酸含量为9.89 mg/100g，相比之下，二区比一区的可溶性糖含量提高3.6%，总抗血酸含量提高67.62%，可见，减反射高散射玻璃对黄瓜品质的提高起到了显著的效果。
结论
低碳物联网温室将现代农业工厂化车间、透明薄膜太阳能光伏组件、太阳能平板集热器、地热能有机结合在一起，构成了低耗能的生态环保示范温室，实现绿色能源的高效利用，是典型的发展低碳经济、实现节能减排的试验示范项目。
通过本次对低碳物联网温室里不同覆盖材料的栽培试验，可以得出以下结论：
低碳物联网温室内种植黄瓜不使用激素，且长势很好，产品无污染，是安全放心食品。
低碳物联网温室覆盖材料采用减反射高散射玻璃可比同等条件下采用普通浮化玻璃产量提高10.67%，且黄瓜采收时间长，具有明显的增产效果。
低碳物联网温室覆盖材料采用减反射高散射玻璃的营养物质成分含量均优于同等条件下采用普通浮化玻璃，说明减反射高散射玻璃覆盖材料对黄瓜的品质也有明显的促进作用。
综上所述，低碳物联网温室现代农业生产具有节能、高效、环保等特点，覆盖材料方面，减反射高散射玻璃对作物产量和品种的影响较为明显。
【参考文献】
[1] 姚蓉.温室覆盖材料的发展趋势[N].中国花卉报，2010-04-17，（3）.
[2] 周伟伟.国内温室覆盖材料的应用现状[J].中国花卉园艺，2013（5）：16-17.
[3] 丁小明，周长吉.温室透光覆盖材料透光特性的测试[J].农业工程学报，2008（8）：210-213.
[4] 胡阳，江莎，李洁等.光强和光质对植物生长发育的影响[J].内蒙古农业大学学报，2009（12）：296-301.
[5] 雷鹏飞.植物可视化建模中光照对植物生长的影响[D].重庆：重庆大学计算机软件与理论系，2008.
[6] 王艺，韦小丽.不同光照对植物生长、生理生化和形态结构影响的研究进展[J].山地农业生物学报，2010，29（4）：353-359.
[7] 李静.温度与光照对水稻产量的影响研究进展[J].现代农业科技，2012（13）：25-31.
[8] 董微，周增产，卜云龙等.低碳物联网温室夏季降温试验研究[J].沈阳农业大学，2013-10，44（5）：565-569.
*基金项目：2012年国家星火计划项目课题“安全高效节能设施装备技术集成创新与产业化示范”（2012GA600002）
**周增产（1966-），男，北京京鹏环球科技股份有限公司总工程师，教授级高级工程师，从事设施农业研究。