蔬菜大棚的缺点及其改进

自从人类有了石油化工产业，农业的生产也进入了一个新纪元。聚氯乙烯、聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯以及其他树脂材料从上世纪六十年代陆续被生产出来，然后迅速普及，现在这些东西的废弃物已经占据了垃圾数量的大多数。和世界上许多新事物一样，民间有许多人在把这些塑料薄膜应用在农业上的过程中发现塑料薄膜具有保湿保温和穿透阳光的作用，于是用在了春季育苗上，结果逐渐产生了跨度大，空间大的蔬菜大棚，而且逐渐应用在反季节蔬菜的生产上。据说蔬菜大棚在山东、辽宁一带首先出现，而且迅速地在全国普及了。其实那时候，美国科学家搞了一个生态密闭圆，在一个巨大的密闭玻璃球体中种植了蔬菜，饲养了动物，修造了水池，目的是让这个生态圈自己维持一个生态平衡，和外界没有物质交换，但是却能够让众多的生物存活，这个试验的目的是让人类在月亮上和火星上生存，这个生态密闭圆在当时轰动一时。说明当时人们已经明白如何创造生物生长环境了。

蔬菜大棚在冬季具有保温保湿和穿透阳光的作用，不仅如此，塑料薄膜还有增温的作用，冬季的外界温度往往在零度以下，蔬菜大棚里面常常温度在二十多度，甚至三十多度，主要的原因有两点，一是植物呼吸和光合作用产生的热量增加了大棚内的温度，另一个原因是当太阳光进入大棚以后形成了红外射线，这些红外射线反射到塑料薄膜上以后不能穿透塑料薄膜，而是被全反射，所以按照通常的说法，塑料薄膜也有增温的作用。所以，塑料大棚在蔬菜生产上得到了迅速普及，人类第一次吃上了反季节蔬菜。接着，反季节水果也上市了。

但是使用塑料薄膜制造的蔬菜大棚具有明显的缺陷：第一，塑料薄膜往往面积很大，但是使用期很短，一般两年以后就老化破裂，无法使用，所以会产生大量的塑料垃圾。第二，塑料薄膜的抗压能力比较弱，在大风天气和积雪天气容易撕裂和坍塌，第三，塑料薄膜的保温增温作用有限，在我国的寒带、寒温带不能有效工作。所以蔬菜大棚在我国的青藏高原、新疆、内蒙古和东北平原一直不广泛。第四，由于塑料大棚需要在地面筑墙，造成了土地的阴暗区，这个阴暗区无法使用，土地被浪费，而连栋大棚的投资又很大。

那么如何改进塑料大棚呢？首先来考察一下植物的生长环境，植物要生长必须具备：适宜的温度，一般最低温度需要在10摄氏度以上，一般晚上的温度也不能低于零摄氏度。合适的水分，一般的蔬菜大棚都修建在水源充足的地方；一定强度的光照，这个条件在我们暖温带的冬季可以满足，但是在寒带却无法满足；肥料，肥料目前都是人造复合肥，根据蔬菜品种使用不同的复合肥，根据生长阶段使用相应的复合肥；空气成分的控制，一般要求空气中湿度在60—85%，空气中二氧化碳含量较高，没有其它有害气体；病虫害防治；土壤基质，目前对于土壤基质的要求已经不再严格。对于土壤、肥料、水分等条件都容易满足，很难满足的两个条件是光照和温度。如果为了保温，不使用塑料，而是把四周墙体加厚加密，然后顶棚也用保温材料覆盖，那么寒带的大棚温度就能够保障，但是哪一种材料既能够保温良好，又能够透射阳光呢？为了解决这个问题，寒温带有些人采用了两层塑料薄膜，一层制造大空间环境，另外一层薄膜直接覆盖在植物的根部，这种技术基本能够解决寒温带的问题。但是不能解决寒带和青藏高原的保温问题，青藏高原还有一个问题是气压很低，紫外线特别强烈，塑料容易破裂，所以如果在青藏高原发展高效农业就不能使用塑料。而一旦在大棚顶部使用了类似于夹心板材料，虽然保温，但是不能进行光合作用。

所以，保温和使用太阳光成为一对矛盾。这个矛盾在十年前还几乎无法克服，但是由于现在光伏发电技术已经非常成熟，光伏发电已经普及，所以塑料蔬菜大棚被淘汰的时代也就来临了。我们设计出一种新的蔬菜大棚，顶部不使用塑料薄膜，也不使用太阳光，而是使用光伏发电产生的电能人造光环境。如果不使用自然光环境，而是使用人造光环境，那么保温问题就很容易解决了。具体设计是这样：把一块土地划分为4米~6米宽的长条，长度在50—100米之间，这块土地的外墙使用2米厚的土壤夯筑，土墙用砖块包皮，每一个长条的隔断墙用一米厚的土壤夯筑，土墙用砖块包皮。组成一个连栋的，封闭的建筑群。顶部一般使用加厚夹心板覆盖，这样实际上就是给蔬菜盖起一座大房子，六面封闭，侧面和顶部预留一定数量排气孔和进气孔，在夹芯板上面安装光伏发电设备。发出的电基本上用来给蔬菜房子照明和加温，蔬菜大棚内部安装一定数量的LED灯和发热灯管。当然普通蔬菜大棚的其它设备还是需要的，例如灌溉设备，除湿设备，进出口小房子等。

这个蔬菜大房子克服了过去塑料膜大棚的许多缺点：首先，使用空间增大，过去的塑料大棚一头高，另一头的塑料压在土里很低，给操作带来很大不便；其次，不需要更换塑料薄膜，不再浪费塑料；第三保温效果很好，远远好于塑料大棚；第四，不需要每天揭开和覆盖塑料，不需要加盖草垫子，节省大量人力物力；便于控制温度，冬天也可以使用，夏季也可以使用；第五，光环境实现了自动控制，不再依赖自然光，在自然光微弱或者紫外线强烈的地方也可以使用；第六，可以实现自动化生产，实现水分、温度、光照、肥料等的自动化控制，为减少苦力，增加效率提供了条件；第七，这种设施的使用范围更加广泛，包括寒温带，高原地区，沙漠地区都可以使用。老实说，这个设施就是专门为青藏高原、内蒙古高原、塔里木盆地设计的。

有了这样的农业设施，我国的青藏高原应该能够实现蔬菜自给。由于青藏高原有大量的土地资源、紫外线资源、洁净的水资源，但是由于不具备温度条件和气压条件不能利用，有了这种光温分离的农业设施，那么在青藏高原大规模发展种植业，增加牧草，大规模发展养殖业成为可能。