第4章溫室設施環(huán)境調節(jié)與控制6

第四章溫室設施環(huán)境調節(jié)與控制第六節(jié)溫室設施土壤環(huán)境的調節(jié)與控制土壤的構成

土壤由固、氣、液三相組成，溫室土壤的性質與原耕作土壤及溫室設施建造時間的長短有關。土壤環(huán)境調節(jié)就是要創(chuàng)造能給植物根系提供適宜溫度、一定的氣體條件、足夠水分與營養(yǎng)物質，并能支持固定好植株，保證植物正常生長發(fā)育的人工環(huán)境。通常較肥沃土壤的三相比約為40:28:32，含有大量的團粒結構，并具有適宜的酸堿度。一、溫室土壤的氣體調節(jié)

維持土壤適當的通氣性，是保證土壤空氣質量、維持肥力不可缺少的重要條件之一。通常大土粒或土團疏松排列形成的非毛管孔隙的多少，直接影響土壤通氣性的好壞。

砂土的非毛管孔隙多，通氣性較好，但保水性能差。

壤土中具有保水能力的毛管孔隙與持有通氣性能的非毛管孔隙分配適中，既能通氣，又能保水，是一種較理想的土壤，砂土和壤土一般不會因通氣性對植物生長產生不利影響，但在排水不良的低洼地段，因土壤孔隙長期為水所充填，也有通氣不良的情況出現(xiàn)。

粘土中非毛管孔隙含量少，通氣性能最差。因此，對溫室內通氣不良的土壤需進行調節(jié)和改良。

土壤氣體中O2的含量對植物種子發(fā)芽、根系生長、營養(yǎng)物質的吸收都有著重要影響，特別是某些對土壤O2敏感的作物，O2含量過低時，生長發(fā)育不良甚至會死亡。土壤氣體組分的含量是受多種因素制約的，應根據產生不良通氣性的原因，采取不同的措施。對溫室內通氣不良的土壤進行調節(jié)和改良的措施：結構性差的土壤：應采用適時耕作、合理增施腐熟有機肥等措施，增加土壤團粒含量、改善土壤結構，進而達到增加土壤總孔隙度和空氣孔隙度、改善土壤通氣性的目的。

易板結的土壤：應適時進行灌溉和中耕松土，破除地表結殼，來提高土壤的通氣性。低洼濕地：則是要改善排水條件。還應將地膜覆蓋面積控制在60%～80%以下，以保證大氣與土壤氣體間有一定的擴散通道。二、溫室土壤的水分調節(jié)（一）土壤水分調節(jié)標準

植物根系從土壤中吸水是由于根系與土壤之間存在的水勢差作用的結果。土壤含水率不同，其被植物吸收利用的有效性也不同（圖4-43）。圖4-43土壤水有效性與pF值的關系濕干1.83.664.2(pF值)流動損失水迅速有效水難利用水無效水田間持水量生長障礙點永久萎蔫點

小于永久萎蔫點的水分大多為結合在土粒子表面的薄膜水、粒子間的集積水、團粒內的水和由于層序作用產生的停滯水，屬于不可移動水，無法被植物利用；永久萎蔫點至開始出現(xiàn)生長障礙點之間的水分，為毛管帶或帶水層水，雖然能為植物所利用，但較為困難；生長障礙點與田間持水量之間的水為毛管水，是對植物生長最有益的部分；超過田間持水量的水在重力作用下，極易流失，為流動損失水，也不能被植物利用。

如圖所示，土壤水分張力計的一端帶有中空素陶土探頭，另一端接真空表或電接點真空表，接管內充水后置于被測土壤內。土壤干燥時，土壤從探頭吸水，使張力計內形成局部真空。而灌水后，土壤變濕，張力計探頭反過來從土壤吸水，真空度就下降。真空度隨著土壤水分的變化而變化。

一般蔬菜作物由于蒸騰蒸發(fā)，土壤表層耗水量較多，深層較少。根據研究，根圈范圍內不同深度處，作物根系耗水率不等。所謂耗水率是指某土層在兩次灌水時間間隔內，實際耗水量占其整個根區(qū)耗水量的百分比，以Cp表示。一般，表層土壤作物根系密集，耗水率較高，越往深層，耗水率越低（圖4-46）。（二）灌水定額與灌水時間的確定

圖4-46土壤脫水模式圖

兩次灌水期間，因作物蒸騰蒸發(fā)控制土層含水率達到臨界值時，其下各層土壤由于耗水率低，并未達到臨界含水率。因此，灌溉時，并非根區(qū)各土層均需灌同樣多的水，只補充兩次灌水期間各土層的耗水量即可。耗水量最多的表層土壤其凈補水量，應為田間持水量與臨界含水量的差值。由此可推算出一次凈灌水的深度為：

mm（4-46）式中 fc—— 田間容積持水量，%；Ml—— 開始影響生育的容積臨界含水量，%； D—— 限制土層厚度，mm；Cp—— 兩次灌水期間，限制土層耗水量占整個根區(qū)耗水量的百分比。

（三）灌水方法與灌水技術溫室設施內常用的灌水方法有以下幾種：1．地面灌溉

包括畦灌與溝灌兩種，使水流在畦面或壟溝內形成連續(xù)水層，借重力與毛管作用濕潤土壤。此法簡單，亦有利于沖洗過多鹽分，但費水、不便于精確控制水量。2．微灌

微灌又包括噴灌和滴灌。使用微灌技術進行灌溉，具有節(jié)約用水、節(jié)省勞力、提高作物品質和產量、提高耕地利用率等優(yōu)點。圖4-47孔管式噴灑器圖4-47孔管式噴灑器（四）設施灌溉系統(tǒng)的設計

灌溉系統(tǒng)一般包括水源、首部樞紐（包括取水泵、過濾器、灌溉泵、壓力和流量監(jiān)測設備、壓力保護裝置、施肥設備和自動化控制設備）、管網系統(tǒng)（包括各級主支管道，各種口徑的管道控制閥門，排污設備，田間樞紐、微管）和灌水器（滴噴頭）四部分。自動噴灌系統(tǒng)示意圖噴灌系統(tǒng)設計（1）噴灌系統(tǒng)的布置

進行溫室噴灌系統(tǒng)平面布置時，應考慮到如下問題：①水源（水井、水泵，有時還包括水塔）應盡量靠近噴灌中心，以便縮短主管，減少壓頭損失；②為了減少設備投資，對于一個溫室群或大型連棟溫室常采用統(tǒng)一的噴灌系統(tǒng)，布置時分成區(qū)以便進行分區(qū)輪灌；③配水支管常沿耕作栽培的方向布置，配水支管長度不能過長，使首末端噴灑量之差不超過5%。（2）需水量的確定

對于大型溫室或溫室群，灌水往往自動控制。自動控制有水分張力控制和時間控制兩種。當采用分區(qū)輪灌時，采用時間控制較多。此時，常應用24小時定時繼電器來控制各區(qū)噴灌。所以必須定出各區(qū)的每日需水量。由前可知，各種作物的每日需水量就等于蒸發(fā)蒸騰量，可根據蒸發(fā)計測定的蒸發(fā)量求得。需水量單位為mm/d。這樣各輪灌區(qū)以m3/d為單位的需水量Qi為：式中hi——各區(qū)需水量，mm/dAi———各區(qū)土壤面積（不含通道部分面積），m2表4-17溫室蔬菜的日需水量作物名稱番茄甜瓜黃瓜甜椒茄子日需水量（mm）最小1.12.42.53.93.0平均3.83.96.17.2—最大9.07.57.210.06.0（3）噴嘴的選擇和配置

首先選擇適合于溫室噴灌用的噴嘴。噴嘴的性能參數包括壓力、噴灑量、噴灑方式和噴灑半徑。由此可確定噴嘴在配水支管上的間隔。常見的噴嘴配置為矩形布置，亦即配水支管間距大于噴嘴在管上的間距。噴嘴在管上間距常取0.5m。（4）各區(qū)單位時間噴水量的確定

噴嘴的性能參數中有壓力和噴水量，在滿足噴嘴壓力的條件下，各輪灌區(qū)單位時間的噴水量為：m3/min（4-48）式中 Ni

—— 第i輪灌區(qū)中的噴嘴數； qi

—— 每個噴嘴的噴水量，L/min。（5）噴水時間的確定

首先確定各輪灌區(qū)最大的噴水時間timax：min（4-49）全部最大噴水時間tmax為：min（4-50）計算出的最大噴水時間應不大于噴灌系統(tǒng)每日可能的工作小時數

（6）管網管道直徑的選擇

根據各輪灌區(qū)的單位時間噴水量，可確定出管網內各管道內的計算流量，再選擇合理的管內流速，即可確定出各管道的直徑。一般安裝噴嘴的配水支管直徑為20～35mm，常見的為25mm。其他管道的計算流速高于一般的配水管，以減少溫室的占用面積。一般主管和配水管內水的流速為4.5～5.0m/s。（7）水泵流量的確定

水泵流量可按下式計算：（4-52）式中Qp——水泵流量，m3/min；

K——安全系數，常取K=1.5；(Qi)max——各輪灌區(qū)中最大的單位時間噴水量，m3/min。（8）水泵揚程的確定

為了確定水泵揚程，需要進行噴灌系統(tǒng)管路的水力計算。水泵應有的揚程H為：H=Hn+Σ(RL+Z)+Hl

（4-52）式中Hn——噴灑器額定工作壓力，m水柱；Σ(RL+Z)——從水泵進水口到最不利位置噴灑器之間的所有沿程損失和局部損失之和，m水柱；Hl

——最不利位置噴灑器與水源水位高度差，m。（9）水箱參數的確定

如在噴灌系統(tǒng)中設有水塔，則水塔內水箱的容量一般取為一天總需水量的50%。水塔內水箱底部的離地高度H’為：H’＝Hn＋Σ(RL＋Z)＋Hl’（4-53）式中Hl’——最不利位置噴灑器與水塔處地面的高度差，m。對于滴灌系統(tǒng)，同樣按上述程序進行設計。

三、溫室土壤施肥與養(yǎng)分調節(jié)

溫室設施內施用的基肥和追肥量一般都遠遠高于露地。對于具有自動噴、滴灌系統(tǒng)的溫室，常將施肥與自動噴滴灌結合進行。圖4-49即是一種灌溉系統(tǒng)自動施肥裝置。目前，在國外自動施肥系統(tǒng)的應用已經非常廣泛，施肥器受計算機或小型控制器控制，以實現(xiàn)精確施肥，主要有泵注方式、文丘里式、壓差式、水驅動混合注入式等。圖4-49灌溉系統(tǒng)自動施肥裝置四、溫室土壤消毒

溫室設施內的土壤，由于溫濕度較高，病原菌的發(fā)生及繁殖較快，土壤消毒是控制病蟲害，獲得穩(wěn)產、高產的重要措施。播種或定植前，對溫室土壤進行藥劑消毒，可殺死土壤中的病菌或蟲卵，預防或減輕溫室作物生長期的病蟲危害。土