第一节概述
一、设施栽培的意义
随着人民生活水平的提高，花卉也逐渐成为人们生活中不可缺少的内容。它是美的象征，也是社会文明进步的体现。花卉是城乡园林绿化和美化的重要材料，也可起到调节空气温、湿度，吸收有害气体，吸附烟尘，净化环境的作用。花卉是人类精神文明的反映，花卉艳丽的色彩，沁人心脾的芳香，能令人赏心悦目，心旷神怡，既可陶冶情操，还有利于人们身心健康。花卉生产是园艺生产的重要组成部分，经济效益日趋显著。据有关方面报道，1999年我国花卉栽培面积已达8.8万hm?，占全世界的1/3。在设施园艺生产中，花卉栽培的面积增加得很快，反季节栽培的花卉，经济效益已超过蔬菜。一些高档花卉的栽培，尤其需要环境的保证，所以设施栽培必不可少。据北京市农业技术推广站统计，到1999年底，北京现代化温室总面积达299100m?，其中用于花卉（或蔬菜、花卉）生产的面积占66.37%，反映了温室花卉生产的经济效益是比较高的。
二、设施栽培的发展概况
我国利用设施栽培观赏园艺植物，有着悠久的历史。早在2000多年以前（公元前200年）汉高祖建造“未央宫”，宫中有温室殿，冬季陈列花卉盆景。汉武帝（公元前138年）重建扩建“上林苑”，在公元前111年开始修建“扶荔宫”，广种奇花异草、林果树木，形成了中国古代苑池园林特点，也是中国原始花卉盆景温室之始。中国古代盆景有始于汉、兴于唐、盛于明清之说。南宋（1127年～1279年）有“堂花”（唐花）促成栽培技术，在《齐东野语》“马塍艺花”中记载了牡丹、桃、梅在冬、春提早开花，或桂花在炎夏开花的促成栽培技术，这是关于中国最早的设施花卉栽培环境工程技术。
现代意义上的设施栽培，始于20世纪30年代，到了80年代初才开始迅速发展。到了80年代后期，特别是90年代初，随着我国市场经济体制的建立，以及农村种植业结构的调整，设施园艺得到了飞速发展。到20世纪末，我国园艺设施面积已位居世界之冠。在设施园艺中，面积最大的是蔬菜，占70%以上；次之是花卉（近年来发展快）；最少的是果树，面积小，但起步快。
三、设施栽培的特点
设施栽培是指应用不同设施、设备和采用各种措施对观赏园艺植物进行保护而生产。使用的设备种类、类型繁多，栽培措施各异，并在不同季节内栽培，因此与露地栽培相比具有以下特点：
（一）选用适宜的设施类型
我国现今使用的园艺设施大体可分为：大型设施，如塑料薄膜大棚、单栋和连栋温室等；中小型设施，如中小棚、改良阳畦；简易设施，如风障、阳畦、冷床、温床、简易覆盖、地膜覆盖等。各种设施在生产中都能发挥特定的作用，但因其性能不同，各自的作用又有不同，在选用时应根据当地的自然条件、市场需要、栽培季节和栽培目的选择适用的设施进行生产，不要贪大求洋、好高骛远，因为大型设备的投资要比中小型及简易设备高出几倍到几十倍。除考虑市场需要以外，也应注意资金、劳力、物料及技术力量等问题，并要求按照经济规律和自然规律确定发展的重点。为了充分发挥保护设施的作用，调节资金、物料和劳力的使用，发展保护设施需要考虑多种设施配套，大、中、小型结合，按比例发展。生产者需要根据各自的条件，根据需要和可能，加以选择。
（二）充分发挥栽培设施的效应
设施栽培除需要设备投资外，还需加大生产投资，特点是高投入、高产出。因此，必须在单位面积上获得最高的产量、最优质的产品，提早或延长（延后）供应期，提高生产率，增加收益，否则对生产不利，影响发展。
（三）人工创造小气候条件
观赏园艺植物设施栽培，是在不适宜植物生育季节进行生产，因此保护设施中的环境条件，如温度、光照、湿度、营养、水分及气体条件等，要靠人工进行创造、调节或控制，以满足观赏园艺植物生长发育的需要。环境调节控制的设备和水平，直接影响产品产量和品质，也就影响着经济效益。
（四）要求较高的管理技术
设施栽培较之露地生产要求有较严格和复杂的技术。首先必须了解不同观赏园艺植物在不同的生育阶段对外界环境条件的要求，并掌握保护设施的性能及其变化的规律，协调好两者间的关系，从而创造适宜植物生育的环境条件。设施栽培涉及多学科知识，所以要求生产者素质高，知识全面；不但懂得生产技术，还要善于经营管理，有市场意识。
（五）设施栽培地域性强，应因地制宜，充分利用当地自然资源如发展日光温室，一定要选择冬季晴天多、光照充足的地区，避免盲目性。有些地区有地热（温泉）资源、工业余热等，可以用于温室加温，应充分利用，降低能源成本。
（六）有利实行生产专业化、规模化和产业化
大型设施园艺一经建成，必须进行周年生产，提高设施利用率，而生产专业化、规模化和产业化，才能不断提高生产技术水平和管理水平，从而获得高产、优质、高效。
学好设施栽培，必须要在学习观赏园艺植物露地栽培的基础上，进一步掌握设施栽培的技术原理。同时还要了解环境条件的调控原理、设施结构、性能变化规律，掌握一般的设计原理及施工要求。因此，还要在学习植物学、植物生理及生化、农业气象、土壤及农业化学、植物保护、园艺机械、计算机应用等课程的基础上，进一步学习研究观赏园艺植物的形态特征和生物学特性等。要学会将观赏园艺植物这些特性与设施环境特征有机地结合，充分发挥有利的环境因素，改善或消除不利环境因素。设施栽培是反季节栽培，植物经常会遭遇逆境，如低温、寡照或高温、高湿等，所以，除掌握一般的植物生理学知识外，对逆境生理的有关理论，应特别注意学习和掌握，使环境调控做到有的放矢，有条件的还应学习了解现代化设施环境控制系统工作原理及操作技术。
第二节大棚
一、大棚设施
大棚是用塑料薄膜覆盖的一种大型拱棚。它和温室相比，具有结构简单、建造和拆装方便，一次性投资较少等优点；与中、小棚相比，又具有坚固耐用、使用寿命长、棚体空间大、作业方便及有利植物生长、便于环境调控等优点。
（一）大棚的类型
目前生产中应用的大棚，按棚顶形状可以分为拱圆形和屋脊形，但我国绝大多数为拱圆形。按骨架材料则可分为竹木结构、钢架混凝土柱结构、钢架结构、钢竹混合结构等。按连接方式又可分为单栋大棚、双连栋大棚及多连栋大棚。我国连栋大棚棚顶多为半拱圆形，少量为屋脊形。
（二）大棚的结构
大棚应具有采光性能好，光照分布均匀；保温性好，保温比适当；棚型结构抗风（雪）能力强，坚固耐用；易于通风换气，利于环境调控；利于园艺植物生长发育和人工作业；能充分利用土地等特点。
大棚的骨架是由立柱、拱杆（拱架）、拉杆（纵梁、横拉）、压杆（压膜线）等部件组成，俗称“三杆一柱”。这是大棚最基本的骨架构成，其他形式都是在此基础上演化而来。大棚骨架使用的材料比较简单，容易造型和建造，但大棚结构是由各部分构成的一个整体，因此选料要适当，施工要严格。
1.竹木结构
单栋大棚这种大棚的跨度为8～12m，高2.4～2.6m，长40～60m，每栋生产面积333～666.7m?。由立柱（竹、木）拱杆、拉杆、吊柱（悬柱）棚膜、压杆（或压膜线）和地锚等构成。
（1）立柱立柱起支撑拱杆和棚面的作用，纵横成直线排列。原始型的大棚，其纵向每隔0.8～1m一根立柱，与拱杆间距一致，横向每隔2m左右一根立柱，立柱的粗度为5～8cm，中间最高，一般2.4～2.6m，向两侧逐渐变矮，形成自然拱形。竹木结构的大棚立柱较多，使大棚内遮荫面积大，作业也不方便，因此可采用“悬梁吊柱”形式，即将纵向立柱减少，而用固定在拉杆上的小悬柱代替。小悬柱的高度约30cm，在拉杆上的间距为0.8～1m，与拱杆间距一致，一般可使立柱减少2/3，大大减少立柱形成的阴影，有利于光照，同时也便于作业。
（2）拱杆拱杆是大棚的骨架，决定大棚的形状和空间构成，还起支撑棚膜的作用。拱杆可用直径3～4cm的竹竿或宽约5cm、厚约1cm的毛竹片按照大棚跨度要求连接构成。拱杆两端插入地中，其余部分横向固定在立柱顶端，成为拱形，通常每隔0.8～1m一道拱杆。
（3）拉杆起纵向连接拱杆和立柱，固定压杆，使大棚骨架成为一个整体的作用。通常用直径3～4cm的细竹竿作为拉杆，拉杆长度与棚体长度一致。
（4）压杆压杆位于棚膜之上两根拱架中间，起压平、压实绷紧棚膜的作用。压杆两端用铁丝与地锚相连，固定后埋入大棚两侧的土壤中。压杆可用光滑顺直的细竹竿为材料，也可以用8号铅丝或尼龙绳（3～4mm）代替，目前有专用的塑料压膜线，可取代压杆。压膜线为扁平状厚塑料带，宽约1cm，带边内镶有细金属丝或尼龙丝，既柔韧又坚固，且不损坏棚膜，易于压平绷紧。
（5）棚膜棚膜可用0.1～0.12mm厚的聚氯乙烯（PVC）或聚乙烯（PE）薄膜以及0.08～0.1mm的醋酸乙烯（EVA）薄膜，这些专用于覆盖塑料薄膜大棚的棚膜，其耐候性及其他性能均与非棚膜有一定差别。薄膜幅宽不足时，可用电熨斗加热粘接。为了以后放风方便也可将棚膜分成三四大块，相互搭接在一起（重叠处宽要≥20cm，每块棚膜边缘烙成筒状，内可穿绳），以后从接缝处扒开缝隙放风。接缝位置通常是在棚顶部及两侧距地面约1m处。若大棚宽度小于l0m，顶部可不留通风口；若大棚宽度大于10m，难以靠侧风口对流通风，就需在棚顶设通风口。
除了普通聚氯乙烯和聚乙烯薄膜外，随着生产水平的提高，目前生产上多使用无滴膜、长寿膜、耐低温防老化膜等多功能膜作为覆盖材料。
（6）铁丝铁丝粗度为16号、18号或20号，用于捆绑连接固定压杆、拱杆和拉杆。
（7）门、窗大棚两端各设供出入用的大门，门的大小要考虑作业方便，太小不利于进出；太大不利于保温。塑料薄膜大棚顶部可设出气天窗，两侧设进气侧窗，也就是上述的通风口。
2.钢架结构
单栋大棚这种大棚的骨架是用钢筋或钢管焊接而成，其特点是坚固耐用，中间无柱或只有少量支柱，空间大，便于植物生育和人工作业，但一次性投资较大。
这种大棚因骨架结构不同可分为：单梁拱架、双梁平面拱架、三角形（由三根钢筋组成）拱架。通常大棚宽10～12m，高2.5～3.0m，长度50～60m，单栋面积多为666.7m?。
钢架大棚的拱架多用12～16圆钢或直径相当的金属管材为材料；双梁平面拱架由上弦、下弦及中间的腹杆连成桁架结构；三角形拱架则由三根钢筋及腹杆连成桁架结构。这类大棚强度大，钢性好，耐用年限可长达l0年以上，但用钢材较多，成本较高。钢架大棚需注意维修、保养，每隔2～3年应涂防锈漆，防止锈蚀。
3.钢竹混合结构
大棚这种结构的大棚是每隔3m左右设一平面钢筋拱架，用钢筋或钢管作为纵向拉杆，每隔约2m一道，将拱架连接在一起。在纵向拉杆上每隔1.0～1.2m焊一短立柱，在短立柱顶上架设竹拱杆，与钢拱架相间排列。其他如棚膜、压杆（线）及门窗等均与竹木或钢筋结构大棚相同。
钢竹混合结构大棚用钢量少，棚内无柱，既可降低建造成本，又可改善作业条件，避免支柱的遮光，是一种较为实用的结构。
4.镀锌钢管装配式
大棚自20世纪80年代以来，我国一些单位研制出了定型设计的装配式管架大棚，这类大棚多是采用热浸镀锌的薄壁钢管为骨架建造而成。尽管目前造价较高，但由于它具有重量轻、强度好、耐锈蚀、易于安装拆卸、中间无柱、采光好、作业方便等特点，同时其结构规范标准，可大批量工厂化生产，所以在经济条件允许的地区，可大面积推广应用。
（1）GP系列镀锌钢管装配式大棚该系列由中国农业工程研究设计院研制成功，并在全国各地推广应用。骨架采用内外壁热浸镀锌钢管制造，抗腐蚀能力强，使用寿命10～15年，抗风荷载31～35kg/m?，抗雪荷载20～24kg/m?。代表性的GP-Y8-1型大棚，其跨度8m，高度3m，长度42m，面积336m?；拱架以1.25mm薄壁镀锌钢管制成，纵向拉杆也采用薄壁镀锌钢管，用卡具与拱架连接；薄膜采用卡槽及蛇形钢丝弹簧固定，还可外加压膜线，作辅助固定薄膜之用；该棚两侧还附有手摇式卷膜器，取代人工扒缝放风。
（2）PGP系列镀锌钢管装配式大棚该产品由中国科学院石家庄农业现代化研究所设计，其性能特点是：结构强度高，设计风荷载为56～37.5kg/m?，棚面拱形，矢跨比为1/4.6～1/5.5，因此，棚面坡度大，不易积雪。PGP系列大棚用钢量少，每公顷地只有30～31.5吨。比一般钢筋大棚耗钢量少1.5～2.5吨。防锈性好，钢管骨架及全部金属零件均采用热浸镀锌处理，拱管落地部分用热收缩聚氯乙烯薄膜套管保护，可避免土壤中酸、碱、盐对管架的腐蚀。薄膜用塑料压膜线和型塑料卡及压膜扣3种方式固定，牢固可靠。装拆省工方便，易于迁移，可避免连作危害。附有侧部卷膜换气天窗和保温幕双层覆盖保温装置，便于进行通风、换气、去湿、降温和保温等环境调节管理。