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一种最适合建立生态系统的圆形温室
农业的发展在近代史上可以说是辉煌的成就,伟大的成果,但如果从生态与可持续角度思考,农业正面临着巨大的生态危机,这种危机是从化学石油农业诞生的那天
起就开始不断地放大,现在已达发展到影响人类生存健康的程度了,作为农业科研生产者必须清醒地意识到,并且必须不遗余力的为之寻找相应的对策,让农业成为
人类与地球健康发展的伙伴,不能因农业的滥作而走向自毁.其间的危机就像慢  性
减一样,日渐侵蚀着人类与环境,农产品品质日趋下降,农残成为当前食品的最重要问题,物种的灭绝正在加剧,地球的反常气候越演越烈,这些归结为一点,就是
生态的破坏,盲目的开垦,不科学的掠夺耕作,使这片能给人们创造生存食物资源的土壤越来越贫瘠,越来越没有生命力,这就是化学农业不可持续性与生态破坏性
的结局,是人类发展中一段令人亢奋又而令人悲衰嗟叹的发展史. 农人们,科研工作者们,不能再沉浸到虚华的农业成果,必须进行冷思考,必须尊重自然,仿效自,回复自然最为伟大的力量,把农业从困惑无奈的边缘挽回,这绝 不是危言耸听,试看当前,可耕作富有土壤生命力的耕地越来越少,而人口却日趋递增,无畏的滥耕作滥开垦,让沙尘暴的侵蚀破坏力越来越强,虽然,时下许多地 方正在退耕还林,但这还是补缺之工作,没有从根本上找到出路.江河湖泊的水质也不再清洁,可养鱼发展水产业的水体越来越少,养殖一片污染一片,最终破坏终 止一片的不可持续性渔业也正成为当前养殖业的一大危机,许多原本可以进行网箱养鱼的地方,也因水体的富营养化而使这种高产高效的技术退出舞台,笔者这次至 三峡考察中华鲟的人工养殖时,就遇到了一个普遍的问题,就是养殖户们纷纷反应,原本可以进行网箱养殖中华鲟的清江源,现在已不能再继发展了,其中主要原因 就是水质已受到严重污染.这些问题看似平常的问题,但其间却隐藏着未来渔业发展的危机,日后可进行养殖的水体会越来越少.上述这些提及的问题,可能还是大 家普遍能理解与认识到的常规问题.其实农业还存在着许多目前还没有引起人们重视的隐患,其中人口的剧增,食物的安全可能在日后还是世界的一个最为重要的问 题,按照目前的增长速度,估计到2050年世界人口将达到80亿人,目前是60亿左右的人口负载,如果再增加20万,那么这些增加人口食物保障的出路将是 在何方呢,这不得不让人类社会发展学家们所思考.目前的耕作模式,必然会使土地生产力不断降低,必然会使可耕作土壤越来越少,许多常年连作的地  区,
也成为连作障碍的重大隐患区,使产业的发展难以持续,农民的致富之路越走越窄,笔者也曾到一个山区乡镇,这里的长豇豆产业是该山区乡农民的主要农业收入,
但通过连续5-7年的耕作,病害越来越多,产量品质越来越差,能否让这产业持续健康发展,成为当前该地区农民的心头大患,这就是化学耕作与不科学的生态模
式所导致的破坏性耕作. 那么,有没有一种可以实现永续耕作,又不会增加环境负担的新型模式呢?答案当然是有的,但这种答案可能会令人质疑,那就是仿自然的现代生态农耕模式必须取 代当前的化学石油农业,否则总有一天会让人们束手无策或怨天忧人.这种仿自然而超自然的系统,其实就是地球生态的微型缩影.美国在上世界曾设计地球生态圈 系统,并进驻科学家进行生态的自我发展与人类的自我利用,但最终因其间物种的灭绝与生态链的破坏,而导致这伟大的封闭的生态圈自我破坏而恶性循环,最终导 致进驻的科学家们不能再在这环境下生存而告终,这说明微型的生态圈的缓冲性差,只能维持几年时间,最终因系统生态的破坏而崩溃,无非地球是个大生态，有较 强的缓冲性，所以虽然现在在日渐退化，但还没有达到自我毁灭的程度而已，但随着环境生态的破坏与物种的灭绝，最终也难逃厄运．自然是美好的，伟大的，但如 果违背自然，对人类的惩罚也将是最无情的．所以农业生产从某种程度上来说必须复古，但这种复古其实不是退化的回归，也是让理念上提示人作更加尊重远古的自 然耕作之农法，但现代的科技可以让自然农耕成为现代化的自然农耕，是一种螺旋后的提升模式．这就是现代生态自然农耕法． 当前的温室系统从某种程度来说其实也是一个相对闭封的生态圈系统，但人们因过于追求高产与管理的效率而实行了单一物种的耕作模式，青一色的生态，是最不稳 定的，最不自然的线性耕作，它必然有很大的不稳定性，于是病虫害的控制就成为难题，一旦染了病虫害就会迅速滋生扩衍，少有生态之缓冲，从而又逼着人们使用 农药来得以维持，这样恶性循环就真正形成了，最终使农药化肥的污染加剧，产量与质量日趋下降，使农业生产力水平越来越低，而生产成本与投入却越来越大，这 就是耕作者的效益难以实现最佳化．因为单一耕作所需，使温室系统内的小气候环境难以达到最适化最优化，单一品种的栽培，难以实现良好的生态耕作之效果，栽 培环境与土壤的单一性，也使生产的小气候环境没有发挥它的优势效应，温室的气候变化剧烈，难以形最适系统与物种生存发展的良好气候条件，  这就是生态单一性的通病．那么，该如何进行技术革新，以利于温室综合的多元生态系统的建立，又有利于良好小气候环境的维持，针对这问题，我们找到了一种类似于美国地球生态圈缩影的微型生态系统，这就是生态圆形温室所要回答与解决的根本问题． 生态温室的最大特点就是生态设计结合于整个农作过程,气候营造与稳定系统的建立作为生态运行的保障.作为温室设计的独特性也是从有利于小气候环境的创造而 考虑的,圆形穹顶的设计,使温室的聚热性受光均匀性得以充分体现,类似于塔顶的穹顶,是有利于发挥烟囱对流效应的巧妙构造，底吸风与顶外排的空对流系统， 有类似地球大气环流的自然效果，另外，圆形的内空间有利于各处生态位的相对平衡，在空间内的任意点上，都有较为一致的气候趋同性，有利于生态设计时的布局 灵活性．这种类似于地球半球的创新模型，具有最大的外表面积，可以富集更多的宇宙能量与射线，栽培其内的植物有明显的金字塔效应．球内空间利用可以得以最 大化发挥，使单位面积的利用率得以大幅度提高，非常有利于立体设计与空间发展． 生态设计的圆顶温室其实就是地球与自然的缩影设计，其内的小气候营造，主要依靠占有最大面积的中心水体，就像海洋是地球的主体一样，通常在圆形空间的中心 以布设一个透明的圆形水体为特点，再围绕水体构建类似地球土壤的基质栽培，与水耕栽培，达到河流，土壤，高山、瀑布、阳光、微风的仿生态效果，水体中主要 营造水生态，进行水产的养殖或者是水生植物的栽培，生态浮岛或者是漂浮水培的设计，实现水体空间的利用最大化。这个透明的水体具有海洋的气候缓冲性，白天 可以缓冲聚然的升温，吸收大量的热量，夜晚可以释放白天吸贮的太阳能源，起到了温度缓冲与均衡之作用，有类似于海洋性气候的模拟效果。特别是透明的水体设 计，就是是一个巨大的太阳能热水器，可以吸收大量的热量，利于水体生物鱼、虾、藻、微生物等的滋生繁衍，使水体微生态平衡系统快速建立，实现与发挥水体的 自我修复与净化功能，是水体可持续的巧妙设计，特别是水体中的水草与漂于水面的人工浮岛是其生态平衡的重要呵护者，有了这些植物的介入，起到了水质的持久 性保持，与闭锁性的循环，是水生态平衡的最重要部份。围绕水体一周设计的基质栽培系统，是硝化水体有机物，净化过滤悬浮物，的重要部份，就是自然界的土壤 与森林一样，可以让自然的水体得以最为彻底的修复与净化，也是维持水生态平衡的重要措施，在整个温室系统中，一切的设计应以水平衡的保持为主体，因为只有 水平衡的保持才有温室生态的稳定与持续的运行，在一切生态设计中，水生态都是最为重要的部份，圆形温室更显突它的重要性。基质的沙培或者砾培系统，是水体 系统中大颗粒固态悬浮物有机物，及氨氮的最为高效的清除者，流经基质的水体就像进入湿地的河流，得以高效快速的净化，经净化后又回流到中心水体，达到了水 循环的持久地可持续地进行，我们称之为永续耕作。在整个圆形的空间内，为了最大化地立体利用，一般还得设计各种水培循环系统，如管道栽培的空间设计，气雾 栽培的悬吊设计，这些设计除了使物种与生态复杂性增强有利于生态稳定外，这些绿色的植物是生态的最重要保护者，有了这些绿色植物才能使圆形温室充满生机， 才使温室既有生态多样性，又有气候的稳定性，和减少不良气候波动扰动的影响.当然这种圆型的高空间高利用率的温室,也适合于种苗工程建设,瓜果蔬菜栽培, 甚至堆肥生产,蚯蚓养殖,菇类栽培,水产养殖等农  业
项目,是一种比普通温室有更大利用空间,更高生物效率的温室,这与该温室的硕大空间与充足太阳能资源有关.这种温室系统之所以叫做生态温室,是因为它的小
气候环境就如地球生态圈一样,具有多样性多元化的设计特征,另外,太阳能的最充分利用及其它气候因子者能得以高效率节能化的控制有关.特别是空间利用率的
提高,使温室的生物转化率大大提高,一般一个直径6-8米的圆形温室,年可产蔬菜800斤,以每人每年200斤计算,可供四人的全年蔬菜需求,如果结合水
产养殖,在不影响蔬菜产量的同时,还可以有数百上千斤的鱼产品收入,就是作为农村庭院经济发展,也是一个极好的项目.也可用于农业生产用房构建,不需审
批,属于临时之建筑,内部宽敞之空间,加上有类似于蜂窝结构的通风系统,温湿度怡人,而用牢固度有超乎寻常的发挥,有强大的抗风抗雪性,这与拱球结构有
关.这种风格的温室不仅仅有更大的实用性,就其美观性,也可以让农业景观大大改善,是现代农业新农村建设的风景线项目. 从成本与构建的便捷性灵活性来说也比常规温室有更大优势,可以在任何短程地面上建造温室,如楼顶,庭院,公共场所的空旷地段等,是创造农业生产小气候环境 最佳系统,特别是观光农业城市农业的发展上,更能体现它独特的优势与风格.另外,从它的耐久性来说,比常规温室更为坚固,有更强的抗雪压性,与抗风性,是 一种投入成本省,生态气候环境稳定,空间利用率高的未来温室模式.从目前温室的发展趋势与效率来说,不久的将来该温室系统必将成为农业生产观光农业的主要 温室系统. 鸟巢温室的安装技术 鸟巢温室的安装与其它大棚或建筑物的安装建造有所不同，传统建筑物的安装或者普通联栋温室的建造大多是从下往上的次序进行建造，而鸟巢型温室安装需遵循 从上往下的装配原则，就像编制竹篾制品一样，从中心点往外扩展的次序编织。鸟巢温室的中心点就在温室的顶部，建造时把该点作为起点，如下图的“1”材料就是中心起始点，由材料1把整体温室分成6块三同的区域，装配时就是这六大区块的反复循环，循环六次就成为一个球形结构的鸟巢温室。
中心起始点 现以下图为例介绍装配时的一些技术与技巧
上图为五层的鸟巢温室，也叫五维温室，从6根“1”材料起装，形成中心点，当安装联接2时，需用力提拉顶点让其外凸形成穹顶，这样也自然就使“1”材料往内收缩，使材料2能顺利穿过螺杆，否则会出现材料2长度不够现象。 第一步：上好6个连接点后即成以下架构
第二步：渐次松开2与1材料的连接点，退出螺帽，套上材料3-1-3，然后再上紧螺杆并用扳手上紧该点，等整层的1与3材料全部上完后，开始连接二层的底边4。原则是,每上一组材料，随手旋上螺帽，但不需过紧，等全部4材料上完后，开始着手联接第三层的材料1-5-6，在套装1-5-6材料时，采用上述同样的方法渐次松开4的暂时固定螺帽，套装上材料1-5-6，然后依次旋紧连接点。再选7的材料把1-5及6-6连接一起，在连接时与上述一样不要一次打紧，只需暂时用螺杆穿过连接孔暂时固定即可，再选择材料8-8，松开上层连接点7，套装上材料8-8，然后依次打紧连接点。按装上述装配图从上往下渐次安装即可，其中的装配技术，在于每个连接点需拆装两次，第一次为暂时连接固定，第二次材料套装完全后一次打紧螺杆即成。 在上述装配过程中，需掌握以下技巧： 比妨说在安装1-7-7这个点时，其角上方的1-4-4或者3-3-4-4这 两个点需用力往外推，以免向内塌而影响张力的形成，也就是安装后，要确保每个点往球外鼓张，这样才能让整体形成往外的张力，使球体牢固。另外在装配上螺杆 时还会遇到长度不够或过长，此时就需调整该点前或后的几个点，进行外拉或者内压，直至材料连接孔能套上螺杆，在动态的安装中适时调整每个点的往外或往内的 距离，让每外点均匀地外张，这材才能让钢管材料顺利地套装到螺杆上。 归接起来：从顶往下走；逐层渐次装；紧点分两次，一次暂固定，二次方打紧；装配需注意，每点需外张，如遇穿孔难，调整上后点，直至孔顺穿。 450平方米鸟巢型快繁温室的建造 随着鸟巢温室设施的开发,植物非试管快繁技术的生产应用与基地建造模式也作了相应的技术改造,首先是快繁苗床的布局由原来隧道型温室的长条形苗床改为环状 布局的同心圆苗床,其次是架于苗床上方的弥雾管道布设方法改造为等距离插杆式弥雾模式,建造苗床的材料也相应地由水泥池模式变为临时空心砖横卧环形摆放的 模式,这种方法建造简单,走道通畅利用率高.空间大利于温室气候因子的控制稳定,同时也使建造成本得以大大降低. 以下是450平方米鸟巢型快繁温室的建造过程与内部设计情况. 高8米跨度25米的鸟巢温室外观
便于走动管理的环形苗床
插杆式弥雾系统布设雾化均匀少有死角
中心部位的水体鸟巢,有利于蓄热保温与夏季的蒸腾降温
空心砖横放自然形成整齐的走道与深度0.2米的苗床,建造方便快速
装上内嵌式玻璃门,外观更为别致 鸟巢温室结构桁架设计 鸟巢温室结构是一种基于球体几何及结构力学原理基础上开发的新型温室,它具有空间大抗性好的优点,但对于超大空间的温室设计除了基模的三角钢构外,还需增 添桁架设计,其中桁架设计又分为平面的点连接桁架与空间点连接的空间桁架,两者都具有增强球体抗性与完成大跨度构造的作用,但点连接的平面桁架与空间桁架 相比,后点强度更大,保护球体提高耐压性与抗风性的能力更强,所以对于大跨度而不设立中心顶撑柱的球体温室来说,就需在顶部或者整个温室加固空间桁架.空 间桁架的设计方法,可以于原三角结构的基础上,向球内或球外相隔50-100厘米的空间均匀地按照球面几何的设计原理进行空间布点,再把原温室的三角联接 点与增添的空间点进行相连形成厚度为50-100厘米的空间桁架结构,这种方法在农业温室的上运用除了增架抗性外,还可以为温室创造双夹层保温的结构支 撑,可以在内或外空间桁架上增加卡槽,于冬季寒冷季节,覆上薄膜就成为具有夹层充气的温室效果,大大提高温室的保温效果.
点连接的平面桁架
大跨度空间桁架
空间桁轲设计 鸟巢温室门框之设计
门的设计有多种方法,以前曾介绍过拉链门,这里再介绍一种与日常生活相同的推拉门,门框设计好后,可安装木门并装上弹子锁,这样的设计更体现人性化,使
用也更方便,密封性也会更好.设计时,取一底边尔后垂直加高至2米左右,再与门边相近的温室联接点连接,用多根桁杆牵拉加固成方整的门拱,如果安装木门,
再于钢构门边上嵌入木制门框即可.如下图:
鸟巢温室群设计
对于面积较大的地块可以采用鸟巢温室群设计技术,实现温室间的大跨度联体,同样可以达到无支柱不影响操作障碍的空旷目的.以下是占地5-6亩地的联体温室
群,由7个面积1亩的温室组成,各温室与中心温室正相交,形成拱高3米的相间通道,环绕的6个温室按照60度角进行相交,同样也形成的3米多高的相间通
道,中心主温室最高处设计直径近6-8米的大通风口,各环绕温室顶部也同样设计顶通风,达到温室内空气的上下顺畅对流通风.并且为了操作的便利,每个环绕
温室的正中部位开设圆拱形的大门,不影响运输车辆的进出.这种温室群技术除了可以用工厂化种植养殖外,最适合作为景观温室使用,或者作为生态餐厅观光农业
项目经营,是一种壮观而颇具风格的异型温室模式. 东南视图效果
俯视图
用于土鸡饲养的鸟巢型鸡舍 鸟巢温室的运用不管在种植业还是养殖业甚至建筑业上都有广泛的运用.下图就是为散养的土鸡提供了一个空旷的活动空间. 建好骨架后,围护防逃网即可 温室结构的创新是解决抗风雪问题的最有效路径 时下，北风啸啸，漫天盖雪，寒冷的冬季已正真来临，传统农业的“瑞雪兆丰年”谚语，已成为历史，它给人带来的不再是喜悦，更多的是忧心，特别是设施农业的温室大棚，每场大风大雪都要经受揪心的考验。特别是2007年 的那场大雪，受损的温室大棚与农业设施无以计数，农民面对纷纷的大雪只有仰天长啸无以为力，蔬菜大棚难招此劫，现在又遇全国性的降雪与寒潮袭来之际，电视 又开始播放各地温室受雪压倒塌的新闻，又次深深触动了研究设施农业与现代农业的我，如何改变温室大棚抗性确保农民兄弟利益，通过一年多的研究找到了答案， 这就是鸟巢型结构的创新成果。现把鸟巢型结构的力学原理及抗性强度问题再次阐述让大家有更确的认识。
鸟
巢温室是一种整体张力得以充分发挥的网架结构，它在设计原理上充分运用了最具固定性的铁三角效应与球体表面的整体张力效应，形成了强固而耐压的温室表面，
从而发挥出强大的抗雪性。另外，曲面设计的温室，除了雪不易堆积外，还具有很好的化解强风的能力，不像传统的隧道型温室，因线性垂直的受风面过大而使温室
的抗风性能锐减，遇强风时难以化解而受损。球体或飞蝶状温室不管哪个方向风袭来，皆可以侧面环绕而分解，既使飓风袭至也能免招其损，说到这里让我想起了美
国为什么要于1975年在南极站建立球形鸟巢结构温室道理所在了.
南极种菜温室
美国德克萨斯州的抗风抗雪住宅
积雪滑落难以堆积
在常年极端气候影响的南极，普通的建筑难以达到抗飓风抗雪压的效果，而只有像锅盖一样的建筑才能稳扎其营而免招风雪之灾。在风速可达每小时240公里，覆雪可达数尺之厚的南极，隧道型或方形的建筑很难达到高抗要求，只有鸟巢型的结构设计才能适应极端气候的温室要求，所以在南极地区的种菜温室美国算是首屈一指。当然在我国的雷达网罩或者天文台望远镜的保护装置也早就有所运用。2004年英国建造了世界上最为宏伟的景观温室伊甸园，其原理也是利用蜂窝建筑原理与球形设计理论，时下，该类型的建筑或者温室已不再是神秘与高科技术了，它也将会在我国大江南北的农村田野上嵯立。 随着人们对鸟巢结构及球体建筑研究及运用的不断深入，它的理论体系与建造技术也日趋完善，会发挥其更大的作用与更广的用途。比如在体育场馆建设上及个性设计的建筑物上的运用，世界的很多国家也早就采用了该设计风格，现把世界具有标志性的十大球形建筑介绍如下： 日本名古屋跨度六百一十四英尺球形体育场
美国华盛顿州的塔科马其跨度达五百三十英尺
北密歇根大学跨度525英尺的球形建筑
北亚历桑那州大学的球形建筑跨度达502英尺
美国圆谷高中体育馆跨度440英尺
美国嘉年华邮轮码头跨度415英尺
台湾台塑的储藏设施跨度402英尺
美国洛杉矶的联盟罐车维修设施中心跨度384英尺
美国马里兰州的利哈伊波特兰水泥储藏设施跨度374英尺 以上十大球形建筑大多建于美国，这与美国飓风性气候频繁有关外，还与该技术的原创始于美国有关，美国伟大的建筑设计师布基于1954年 为了解决住宅的抗风性与建造的成本问题而发明的一种创新设计。目前该设计创新已在世界各地得以运用，但在农业温室上的运用我国还算走在前沿，在设计上结合 建筑物设计的优势外，还结合了农业生产温室成本性与实用性，让它成为农民用得起的设施温室。特别是面对自然灾害性天气的抗性提高问题，鸟巢设计可谓堪称一 绝 美国米切尔公园的园艺温室赏析 该温室是美国米切尔公园的园艺主题温室，它建于１９５９年至１９６７年之间，温室为高桩球形结构，高度为８５英尺，跨度（即直径１４０英尺）耗资４５０万美元，由三个独嵯的温室组成，外覆玻璃极为壮观，是该公园的主体景点之一．
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