設(shè)施環(huán)境控制

第五章設(shè)施的環(huán)境特性及其調(diào)控技術(shù)本章重點(diǎn)及難點(diǎn)重點(diǎn)：溫度、光照環(huán)境及其調(diào)控難點(diǎn)：溫度、光照、水分、氣體、土壤的調(diào)控第一節(jié)溫度環(huán)境及其調(diào)控一、 園藝植物對(duì)溫度的要求溫度對(duì)作物生育的影響：溫度的三基點(diǎn)，最低，最適和最高溫度。耐寒性作物：菠菜，大蔥；葡萄、李；三色堇、金魚(yú)草等。半耐寒性作物：白菜類、甘藍(lán)類；紫羅蘭、金盞菊等。不耐寒作物：瓜類，茄果類蔬菜；瓜葉菊、茶花等花卉?；ㄑ糠只簩?duì)于果樹(shù)設(shè)施栽培具有重要意義。二、 園藝設(shè)施溫度特點(diǎn)園藝設(shè)施內(nèi)熱量的來(lái)源主要是太陽(yáng)輻射，對(duì)于加溫溫室，其熱量還有部分來(lái)自于加溫設(shè)施。（一） 溫室效應(yīng)溫室效應(yīng)是園藝設(shè)施溫度變化的重要特點(diǎn)。溫室效應(yīng)指在沒(méi)有人工加溫的條件下，園藝設(shè)施內(nèi)獲得或積累太陽(yáng)輻射能，從而使設(shè)施內(nèi)的氣溫高于外界氣溫的一種能力。溫室效應(yīng)原理：白天太陽(yáng)光透過(guò)塑料薄膜或玻璃等透明覆蓋材料入射到設(shè)施內(nèi)的地表面上，使地表面獲得輻射能使土壤溫度增加，夜晚由于覆蓋材料能阻止部分長(zhǎng)波輻射，使輻射能留在設(shè)施內(nèi)，使設(shè)施內(nèi)的氣溫高于外界溫度，當(dāng)設(shè)施內(nèi)的氣溫低于地溫時(shí)，地面也釋放能量提高設(shè)施內(nèi)的氣溫。（二） 設(shè)施溫度變化特點(diǎn)1、 晝夜變化：其晝夜溫度變化一般比露地環(huán)境下的溫度變化劇烈，保持適宜的晝夜溫差對(duì)于園藝植物的生長(zhǎng)是有利的，但過(guò)于劇烈的晝夜溫差，特別是白天設(shè)施內(nèi)的高溫則可能對(duì)植物生長(zhǎng)帶來(lái)不利影響，如可能會(huì)產(chǎn)生葉片和果實(shí)灼傷，必須采取適當(dāng)?shù)拇胧┘右钥刂啤?、 季節(jié)變化特點(diǎn)3、 設(shè)施內(nèi)地溫的變化：設(shè)施內(nèi)的地溫也存在明顯的晝夜變化，但與氣溫相比，地溫比較穩(wěn)定，且地溫的變化滯后于氣溫。日最高地溫出現(xiàn)在14時(shí)左右。隨著土層深度的增加，日最高地溫出現(xiàn)的時(shí)間逐漸延后，距地表5cm深處的日最高地溫出現(xiàn)在15時(shí)左右，距地表10cm深處的日最高地溫出現(xiàn)在17時(shí)左右，距地表20cm深處的日最高地溫出現(xiàn)在18時(shí)左右，距地表20cm以下深層土壤溫度的日變化很小。4、 設(shè)施溫度變化影響因素：主要受覆蓋材料和保溫比的影響。覆蓋材料的種類不同，保溫的效果也不同。如聚乙烯透過(guò)太陽(yáng)輻射能的能力優(yōu)于聚氯乙烯，但聚乙烯對(duì)紅外線的透過(guò)能力也比聚氯乙烯強(qiáng)，因此采用聚乙烯作為覆蓋材料的設(shè)施，白天升溫比較快，但夜晚降溫也較快，晝夜溫差比較大。保溫比是設(shè)施內(nèi)的土壤面積（S）與覆蓋及維護(hù)結(jié)構(gòu)表面積（W）之比，即為S/W。保溫比越小，覆蓋及維護(hù)結(jié)構(gòu)表面積越大，散熱面積越大，夜間降溫越快，保溫性越差，一般單棟溫室的保溫比為0.5?0.6,連棟溫室為0.7?0.8。三、園藝設(shè)施溫度調(diào)節(jié)控制園藝設(shè)施內(nèi)的溫度調(diào)節(jié)控制包括保溫、加溫和降溫三個(gè)方面。1、 保溫設(shè)施的保溫措施可以通過(guò)增大設(shè)施的保溫比和選擇合適的覆蓋材料和覆蓋方式進(jìn)行。通過(guò)適當(dāng)降低園藝設(shè)施的高度，縮小維護(hù)結(jié)構(gòu)的表面積，可以縮小設(shè)施的散熱面積，有利于提高設(shè)施的溫度。對(duì)于覆蓋材料的選擇，則主要考慮覆蓋材料白天對(duì)太陽(yáng)輻射能的透過(guò)性和夜晚對(duì)長(zhǎng)波輻射的阻隔性。在覆蓋方式的選擇上，采用多層覆蓋的保溫效果明顯優(yōu)于采用單層覆蓋。2、 加溫暖、輻射采暖等多種方式，其加溫效果、設(shè)備費(fèi)用、運(yùn)行費(fèi)用具有很大差異。熱水采暖的效果最穩(wěn)定，但一次性投資大，適用于大型溫室的供暖；熱風(fēng)采暖的一次性投資大約只有熱水采暖的1/5,但運(yùn)行費(fèi)用較高，適用于各種類型的塑料棚；電熱采暖的熱效率較高，但耗電多，主要適用于苗床的育苗；輻射采暖是利用液化石油氣燃燒取暖的方式，耗氣較多，僅適用于臨時(shí)輔助采暖。3、 降溫減少進(jìn)入設(shè)施中的太陽(yáng)輻射能；通過(guò)遮陽(yáng)的方法解決。增加設(shè)施的潛熱消耗;通過(guò)蒸發(fā)冷卻的方法實(shí)現(xiàn)，在高溫季節(jié)常采用細(xì)霧降溫和濕簾-風(fēng)扇降溫，通過(guò)蒸發(fā)作用使設(shè)施內(nèi)的溫度降低。增大設(shè)施的通風(fēng)換氣量，通過(guò)增加大功率的風(fēng)扇解決，對(duì)于面積較大的溫室，采用風(fēng)扇進(jìn)行強(qiáng)制通風(fēng)是必需的。第二節(jié)光照環(huán)境及其調(diào)控一、園藝作物對(duì)光照的要求（一） 園藝作物對(duì)光照強(qiáng)度的需求不同的園藝作物種類對(duì)光照的需求程度不一。陽(yáng)性植物：西瓜，甜瓜，番茄，茄子，光飽和點(diǎn)在6萬(wàn)-7萬(wàn)Lx。陰性植物：花卉的蘭科植物、觀葉類植物等。多數(shù)綠葉蔬菜和蔥蒜類蔬菜，光飽和點(diǎn)在2.5-4萬(wàn)Lx。中性植物：黃瓜，甜椒，甘藍(lán)類，光飽和點(diǎn)在4-6萬(wàn)Lx之間。（二） 園藝作物對(duì)光照時(shí)數(shù)的需求長(zhǎng)光性蔬菜在12-14小時(shí)日長(zhǎng)以上的條件下能促進(jìn)開(kāi)花結(jié)實(shí)的蔬菜，多數(shù)綠葉蔬菜，甘藍(lán)類和蔥蒜類蔬菜屬于此類。短光性蔬菜當(dāng)光照時(shí)數(shù)少于12-14小時(shí)下能促進(jìn)開(kāi)花結(jié)實(shí)的蔬菜，如豇豆、莧菜、蕹菜等。中光性蔬菜對(duì)光照時(shí)數(shù)要求不嚴(yán)格，如黃瓜、茄果類蔬菜。（三） 光質(zhì)對(duì)園藝作物的影響波長(zhǎng)在320nm以下的紫外線對(duì)蔬菜生長(zhǎng)有害，波長(zhǎng)在320-400nm之間的紫外光與維生素C的合成和有些色素形成有關(guān)。薄膜較玻璃對(duì)紫外光的透過(guò)率高。設(shè)施栽培下的果實(shí)著色情況不如露地，影響了某些園藝作物如茄子、葡萄、油桃的品質(zhì)。二、 設(shè)施光照環(huán)境特點(diǎn)園藝設(shè)施內(nèi)的光照條件有別于露地栽培。設(shè)施內(nèi)的光照條件受建筑方位、設(shè)施結(jié)構(gòu)、透光屋面大小、覆蓋材料的特性等多種因素的影響，導(dǎo)致設(shè)施內(nèi)的光照強(qiáng)度、光照時(shí)數(shù)、光質(zhì)、光的分布狀況與外界環(huán)境有較大差異。光照強(qiáng)度普遍低于自然光，若采用薄膜覆蓋，光強(qiáng)只有露地的50-70%。光照時(shí)數(shù)較露地縮短。光質(zhì)成分有別于自然光，取決于覆蓋材料的種類和特性。園藝設(shè)施內(nèi)光照分布不均勻。三、 光照調(diào)節(jié)控制根據(jù)園藝設(shè)施內(nèi)光照分布的特點(diǎn)，可以采取不同的措施增加光照強(qiáng)度，并使光照分布均勻。改進(jìn)園藝設(shè)施結(jié)構(gòu)提高透光率：可以通過(guò)選擇適宜的建筑場(chǎng)地和合理的建筑方位.設(shè)計(jì)合理的屋面坡度和透明屋面形狀：對(duì)于單屋面而言，主要設(shè)計(jì)好后屋面仰角，前屋面與地面的交角以及后屋面的長(zhǎng)度，以保證透光性好。拱圓形屋面較屋脊連接性屋面的采光效果好。選用透光率高的透明覆蓋材料改進(jìn)管理措施：使用過(guò)程中保持覆蓋材料清潔，通過(guò)增加通風(fēng)減少結(jié)露，提高透光率。在保溫的前提下，盡可能早揭晚蓋外覆蓋保溫材料，以延長(zhǎng)光照時(shí)間。通過(guò)加強(qiáng)植株管理增加中下部的光照。通過(guò)采用地膜覆蓋和在溫室內(nèi)張掛反光幕的方式，可改善溫室內(nèi)的光照分布狀況。人工補(bǔ)光:人工補(bǔ)光具有兩個(gè)目的，一是延長(zhǎng)光照時(shí)間，另一個(gè)目的是作為光合作用的補(bǔ)充能源需要，可以彌補(bǔ)自然光的不足，一般用于光照比較弱的冬春季節(jié)。遮光在夏季光照強(qiáng)度過(guò)強(qiáng)時(shí)，需要采用遮光處理，可以達(dá)到兩個(gè)目的，其一是可以有效降低設(shè)施內(nèi)的光照強(qiáng)度，其二是可以有效降低設(shè)施內(nèi)的溫度。生產(chǎn)上常用的遮光材料有草簾、葦簾和遮陽(yáng)網(wǎng)，其中遮陽(yáng)網(wǎng)為定型生產(chǎn)的產(chǎn)品，遮光率從25%?90%不等，可以根據(jù)生產(chǎn)的需要選取。第三節(jié)水分環(huán)境及其調(diào)控一、 園藝作物對(duì)水分的要求耐旱植物：南瓜，西瓜；仙人掌科花卉。濕生植物：水生蔬菜（蓮藕，菱白等）。中生植物：大多數(shù)蔬菜屬于此類。二、 濕度環(huán)境特點(diǎn)1、設(shè)施內(nèi)濕度來(lái)自兩個(gè)方面：空氣濕度和土壤濕度。設(shè)施內(nèi)的空氣濕度也存在晝夜變化和季節(jié)性變化。在密閉的情況下，日出前設(shè)施內(nèi)的相對(duì)濕度高達(dá)100%，隨著日出后設(shè)施內(nèi)溫度的升高，相對(duì)濕度逐漸降低，12?13時(shí)相對(duì)濕度降到最低。濕度與產(chǎn)品品質(zhì)、病蟲(chóng)害的發(fā)生關(guān)系密切。2、設(shè)施內(nèi)的灌溉方式淹灌或溝灌：省力、速度快。其控制方法只能從調(diào)節(jié)閥門(mén)或水溝入水量著手，浪費(fèi)土地浪費(fèi)水，不宜在設(shè)施內(nèi)進(jìn)行。噴壺灑水：傳統(tǒng)方法，簡(jiǎn)單易行，便于掌握與控制。但只能在短時(shí)間、小面積起到調(diào)節(jié)作用，不能根本解決作物生育需水問(wèn)題，而且費(fèi)時(shí)、費(fèi)力，均勻性差。噴灌：采用全園式噴頭的噴灌設(shè)備，用3千克/平方厘米以上的壓力噴霧。5千克/平方厘米的壓力霧化效果更好，安裝在溫室或大棚頂部2.0?2.5米高處。也有的采用地面噴灌，即在水管上鉆有小孔，在小孔處安裝小噴嘴，使水能平行地噴灑到植物的上方。水龍澆水法：即采用塑料薄膜滴灌帶，成本較低，可以在每個(gè)畦上固定一條，每條上面每隔20?40厘米有一對(duì)0.6毫米的小孔，用低水壓也能使20?30米長(zhǎng)的畦灌水均勻。也可放在地膜下面，降低室內(nèi)濕度。滴灌法：在澆水用的直徑25?40毫米的塑料軟管上，按株距鉆小孔，每個(gè)孔上再接上小細(xì)塑料管，用0.2?0.5千克/平方厘米的低壓使水滴到作物根部。可防止土壤板結(jié)，省水、省工、降低棚內(nèi)濕度，抑制病害發(fā)生，但需一定設(shè)備投入。地下灌溉：用帶小孔的水管埋在地下10厘米處，直接將水澆到根系內(nèi)，一般用塑料管，耕地時(shí)再取出?；蜻x用直徑8厘米的瓦管埋入地中深處，靠毛細(xì)管作用經(jīng)常供給水分。此法投資較大，花費(fèi)勞力，但對(duì)土壤保濕及防止板結(jié)、降低土壤及空氣濕度、防止病害效果比較明顯。三、空氣濕度的調(diào)節(jié)與控制1、 通風(fēng)換氣設(shè)施內(nèi)造成高濕原因是密閉所致。為了防止室溫過(guò)高或濕度過(guò)大，在不加溫的設(shè)施里進(jìn)行通風(fēng)，其降濕效果顯著。一般采用自然通風(fēng)，從調(diào)節(jié)風(fēng)口大小、時(shí)間和位置，達(dá)到降低室內(nèi)濕度的目的，但通風(fēng)量不易掌握，而且室內(nèi)降濕不均勻。在有條件時(shí)，可采用強(qiáng)制通風(fēng)，可由風(fēng)機(jī)功率和通風(fēng)時(shí)間計(jì)算出通風(fēng)量，而且便于控制。2、 加溫除濕濕度的控制既要考慮作物的同化作用，又要注意病害發(fā)生和消長(zhǎng)的臨界濕度。保持葉片表面不結(jié)露，就可有效控制病害的發(fā)生和發(fā)展。加濕的方法大型農(nóng)業(yè)設(shè)施在進(jìn)行周年生產(chǎn)時(shí)，到了高溫季節(jié)還會(huì)遇到高溫、干燥、空氣濕度過(guò)低的問(wèn)題，就要采取加濕的措施。噴霧加濕噴霧器種類很多，可根據(jù)設(shè)施面積選擇。濕簾加濕主要是用來(lái)降溫的，同時(shí)也可達(dá)到增加室內(nèi)濕度的目的。溫室內(nèi)頂部安裝噴霧系統(tǒng)，降溫的同時(shí)可加濕。3、 覆蓋地膜覆蓋地膜即可減少由于地表蒸發(fā)所導(dǎo)致的空氣相對(duì)濕度升高。據(jù)試驗(yàn)，覆膜前夜間空氣濕度高達(dá)95%?100%，而覆膜后，則下降到75%?80%。4、科學(xué)灌水采用滴灌或地中灌溉，根據(jù)作物需要來(lái)補(bǔ)充水分，同時(shí)灌水應(yīng)在晴天的上午進(jìn)行，或采取膜下灌溉等等。第四節(jié)氣體環(huán)境及其調(diào)控一、 園藝設(shè)施氣體環(huán)境特點(diǎn)設(shè)施氣體環(huán)境設(shè)施內(nèi)的氣體環(huán)境與外界具有較大差異，設(shè)施內(nèi)氣體變化有兩個(gè)突出的特點(diǎn)，一是設(shè)施內(nèi)CO的濃度變化，二是有毒有害氣體的產(chǎn)生。大氣中的CO濃度為330ML/L，在設(shè)施密閉的環(huán)境條件下，由于植物的光合作用，常會(huì)出現(xiàn)Co?的虧缺，從而影響植物的光合作用和產(chǎn)量，CO的虧缺通常出現(xiàn)在日出后1?2小時(shí)內(nèi)，設(shè)施的通風(fēng)系統(tǒng)還未開(kāi)啟的情況下表現(xiàn)最為明顯。有毒有害氣體的產(chǎn)生主要是由于施用未腐熟的有機(jī)肥、采用燃煤加溫、使用有毒的塑料薄膜散發(fā)出來(lái)的.設(shè)施內(nèi)常見(jiàn)的有害氣體有氨氣（NH3）、二氧化氮（NO）、二氧化硫（SO）、一氧化碳（CO）、乙烯（CH）、氯氣（C13），其中氨氣2 2 、. . . 、 . .24 . . _2 、. .和二氧化氮來(lái)自未腐熟的有機(jī)肥，二氧化硫和一氧化碳來(lái)自于燃煤，乙烯和氯氣來(lái)自于有毒的塑料薄膜。二、 溫室氣體的調(diào)節(jié)與控制（一） 二氧化碳濃度的調(diào)節(jié)1、 二氧化碳?xì)夥适┯玫臅r(shí)間2、 施用的方法：燃燒白煤油；有機(jī)肥發(fā)酵；燃燒天然氣；燃燒煤和焦炭；液態(tài)和固態(tài)二氧化碳；化學(xué)反應(yīng)法：碳酸鹽與強(qiáng)酸反應(yīng)（二） 有害氣體的預(yù)防對(duì)于有害氣體的預(yù)防則需要根據(jù)有害氣體產(chǎn)生的原因，有針對(duì)性地采取措施。生產(chǎn)中不使用未經(jīng)腐熟的有機(jī)肥，改進(jìn)加溫方式，若必須要在設(shè)施內(nèi)采用燃煤加溫時(shí)，一定要安裝煙道，以便有害氣體能充分排除，在設(shè)施的使用過(guò)程中注意通風(fēng)換氣，能有效降低有害氣體的危害，并可補(bǔ)充設(shè)施內(nèi)的二氧化碳的含量。第五節(jié)土壤環(huán)境及其調(diào)控一、 園藝設(shè)施土壤環(huán)境特點(diǎn)園藝設(shè)施內(nèi)溫度高，空氣濕度大，光照較弱，氣體流動(dòng)性差，而作物種植茬次多，復(fù)種指數(shù)高，施肥量大，土壤中殘留的肥料亦較多，與露地土壤具有較大的區(qū)別。設(shè)施內(nèi)相對(duì)密封的環(huán)境使自然降水受到阻隔，土壤受自然降水自上而下的淋溶作用不會(huì)產(chǎn)生，導(dǎo)致土壤中積累的鹽分不能被淋洗到地下水中，而由于土壤表面的蒸發(fā)作用，土壤表層中積累的鹽分逐漸增加，容易產(chǎn)生土壤的次生鹽漬化現(xiàn)象。二、 溫室土壤的調(diào)節(jié)與控制平衡配方施肥過(guò)量施肥是導(dǎo)致土壤次生鹽漬化的重要原因，化肥的施用量有時(shí)超過(guò)蔬菜需要量的一倍以上，在施肥前應(yīng)根據(jù)土壤肥力狀況和作物的需肥特點(diǎn)，進(jìn)行配方施肥，減少肥料的浪費(fèi)。在肥源的選擇上，改變偏施化肥的習(xí)慣，增施有機(jī)肥，可以有效減輕土壤次生鹽漬化的發(fā)生，對(duì)于改良土壤理化性狀，促進(jìn)土壤微生物的活動(dòng)。改進(jìn)灌溉方式設(shè)施栽培下土壤表層易產(chǎn)生次生鹽漬化，通過(guò)改進(jìn)灌溉方式，可以影響土壤水分的蒸發(fā)，漫灌和溝灌方式會(huì)加速土壤水分的蒸發(fā)，易使土壤鹽分向表層積聚，而采用滴灌和滲灌方式則可以有效防止土壤下層鹽分向表層積聚。土壤消毒土壤消毒可以分為化學(xué)消毒和物理消毒兩種方式。（1） 化學(xué)消毒主要是通過(guò)甲醛、硫磺粉、氯化苦等化學(xué)藥劑進(jìn)行消毒。甲醛（40%）：40%甲醛也稱福爾馬林，廣泛用于溫室和苗床土壤及基質(zhì)的消毒，使用的濃度50?100倍。使用時(shí)先將溫室或苗床內(nèi)土壤翻松，然后用噴霧器均勻噴灑在地面上再稍翻一下，使耕作層土壤都能沾著藥液，并用塑料薄膜覆蓋地面保持2天，使甲醛充分發(fā)揮殺菌作用以后揭膜，打開(kāi)門(mén)窗，使甲醛散發(fā)出去，兩周后才能使用。氯化苦：主要用于防治土壤中的線蟲(chóng)，將床土堆成高30厘米的長(zhǎng)條，寬由覆蓋薄膜的幅度而定，每30平方厘米注入藥劑3?5毫升至地面下10厘米處，之后用薄膜覆蓋7天（夏）到10天（冬），以后將薄膜打開(kāi)放風(fēng)10天（夏）到30天（冬），待沒(méi)有刺激性氣味后再使用。該藥劑對(duì)人體有毒，使用時(shí)要開(kāi)窗，使用后密閉門(mén)窗保持室內(nèi)高溫，能提高藥效，縮短消毒時(shí)間。硫磺粉：用于溫室及床土消毒，消滅白粉病菌、紅蜘蛛等，一般在播種前或定植前2?3天進(jìn)行熏蒸，熏蒸時(shí)要關(guān)閉門(mén)窗，熏蒸一晝夜即可。（2） 物理消毒又具有蒸汽消毒和太陽(yáng)能消毒兩種方式。蒸汽消毒主要是通過(guò)土壤蒸汽消毒機(jī)進(jìn)行，太陽(yáng)能消毒于夏季農(nóng)閑時(shí)節(jié)進(jìn)行，通過(guò)太陽(yáng)能的輻射作用使設(shè)施內(nèi)的土壤升溫，具有很好的效果，目前國(guó)內(nèi)采用化學(xué)消毒的方式比較多，國(guó)外已經(jīng)普遍采用物理消毒方式。蒸汽消毒：蒸汽消毒是土壤熱處理消毒中最有效的方法，大多數(shù)土壤病原菌用60°C蒸汽消毒30分鐘即可殺死，但對(duì)TMV（煙草花葉病毒）等病毒，需要90°C