在北纬43度26分~53度33分的黑龙江，“低温寡照”是阻碍冬季设施农业作物连续生长的最大障碍。
十多年来，黑龙江省多家集设计、生产、销售、安装等服务于一体的农业设施公司，一次次突破冬季温室技术壁垒，大胆尝试将纳米、硅酸钙板、石墨烯等新材料应用于日光温室的蓄热散热功能中。目前，黑龙江省已形成了一系列适用于高寒地区冬春果蔬种植的节能日光温室设计方案。
挂上“水袋”冷暖两用
与纳米、石墨烯、硅酸钙板等涂层幕墙的固态吸光升温理念不同，哈尔滨佳美温室设施有限公司于彦国的温室大棚核心技术之一，是利用动态水循环达到集热蓄热散热目的，从2014年问世至今已多次更新升级。
在北纬47度4分的海伦东风镇仁东村，记者看到了于彦国研发的第八代温室大棚。触摸其黑色水幕墙体，发现表面粗糙，材质偏硬，但里面似乎是空的。于彦国介绍，这种黑色幕布是由加了紫外线吸收剂的PE膜制成，两片膜的中间通过热合，内部做出若干个S形、间距2厘米的曲线，水随曲线降落的过程中吸收膜上的热量。就像屋里挂个巨大的热水袋，水在动态循环中冬季蓄热、夏天降温。“在这种环境中，水成了蓄热和降温的最好载体。”于彦国说，这种水幕墙特别适合旧棚改造，按照尺寸挂上即可使用。
以100延长米计算，整个水幕墙的蓄水池高50厘米，一次可蓄水25吨。“这水冬天还可以用于灌溉，提高地温。”于彦国说。
草莓种植户谭洪伟说，在春节前后接近-40℃的极寒天气里，这个温室大棚不用采取增温补光措施一样可以安全越冬。
追光者的科技“内涵”
在鹤岗市东山区更新村，室外春风呼啸，实时温度逼近10℃。在种植户闫凤太家的石墨烯大棚内，黑色背墙在阳光照射下已经发烫，达到30℃。为给大棚通风散热，棚顶的通气孔早已打开。
16公里外的五号水库附近，种植户钟振军使用的升级版石墨烯大棚，已经实现了冬暖夏凉。“今天升温，背墙没有太阳光照射，已经不发热了，大棚采用自然光就能符合植物生长的需要；冬天，背墙在阳光照射下温度能达到80℃，棚内穿单衣都热。”钟振军说。
石墨烯大棚的背墙由一片片黑色的板材构成，这就是石墨烯发热板，也是大棚在三九天能保持高温的关键。“冬天摸着都烫手。”钟振军说。刚刚过去的冬天，鹤岗遭遇了极寒天。钟振军记得：“室外最低温曾达到-41℃，大棚在不烧煤、不用电的情况下晚上室温是8℃左右，土壤温度为13℃，中午室温18℃。”
采光角度对大棚保温有重要作用。石墨烯大棚的研发者孟庆波和团队综合经纬度、海拔高度等因素，测算冬至日当天太阳的直射角度，使其能照射到石墨烯发热板上，确定大棚的方位角使大棚获得最佳的采光。“冬天太阳光短波辐射，可辐射到石墨烯发热板上，发热板再把短波辐射转为长波辐射为土壤增温，形成了一个暖棚。夏天太阳高度角上升，背墙没有太阳光照射，可以称之为凉棚。另外，发热板后面的保温墙体用苯板、木方、挤塑板制成，25厘米厚的墙体，可抵御-40℃的严寒。”
另外，于彦国的光叠加技术也很有特点。于彦国解释，升级后的温室大棚高达6米，太阳光透过3米高处的薄膜即可照到棚内所有植物，3米~6米高的阳光则照到后坡墙上，而后坡墙面也是直的，光叠加就是在该区间的棚面上贴上一层反光膜，将这部分直的散射光返给地面。
大棚内的地面上，靠墙地面的光线确实比靠窗附近的更亮，光更足。抬头一看，棚上贴的反光膜有些刺眼，靠墙附近地面光线更足，实现了补光增温。于彦国表示，这项光叠加技术能提高光照强度40%，增产效果仍在观察试验中。
“穿棉靴”增温
为让温室大棚的待温时间更长、降温速度更慢，多家日光温室企业尝试研发保温围护结构。
黑龙江北垦农业科技发展有限公司潘经理表示，冬季土壤保温重要的是实施冻土分离，隔离土壤中水分，才能隔离土壤冷冻。他们在温室大棚四周设计防水保温维护结构，根据当地气候环境，冻土层深度不同施工深度和厚度也不同。例如在北纬47度的齐齐哈尔市梅里斯达斡尔族区梅里斯镇大八旗村，他们设计的维护结构深度1.8米、宽15厘米，采用高密度“苯板+复合土工膜”“错缝干铺+缝合密闭”的施工工艺，极大保证了棚内地温和提高土壤蓄热能力，解决了冬季植物根系生长温度低的问题。
无独有偶，牡丹江众恒科技有限公司建的大棚内，除了3个集热装置连接地暖系统，地下还有垂直保温隔热墙，阻挡周边水汽、寒气进入。
塔河县十八站鄂伦春族乡汉族村张书言介绍，他们的大棚就是众恒科技的“6H_3型实验日光温室”。大棚内有3个集热装置连接地暖系统，室温超过25℃大棚顶部的排风除湿系统就会启动，通过气水热交换，将热经循环水系统导入地下存入土壤中。这样既提高了地温，又在夜间维持了室温，提高热利用效率，让温室土壤形成巨大的热岛。同时，地下还有垂直保温隔热墙，阻挡周边的水汽、寒气进入。
今年2月，以农业农村部设施农业研究所首席专家，二级研究员周长吉博士为首的考察团专程赶赴塔河考察了“6H_3型实验日光温室”，对该温室的总体性能给予了高度评价：创造了我国高寒地区设施园艺之最，在室外最低温度-47.1℃，且多日连续低于-40℃、连续阴雪天情况下，室内外温差达到57.5℃，室温10℃以上，地温12℃以上，基本达到果菜生产要求。
近年来，我省设施农业因摆脱自然束缚，极大提高了土地产出率、资源利用率、劳动产出率，设施农业数量和面积持续稳定发展，已成为黑龙江现代农业高质量发展的重要引擎，在乡村产业振兴和促进农民就业方面发挥着重要作用。
龙江本土企业研发的日光温室，能让作物在塔河极寒天气中顺利越冬。
来源：黑龙江日报