設(shè)施園藝學(xué)-第三章-設(shè)施的環(huán)境特性及其調(diào)控技術(shù)課件

第三章設(shè)施的環(huán)境特性

及其調(diào)控技術(shù)

第三章設(shè)施的環(huán)境特性

及其調(diào)控技術(shù)1第一節(jié)光環(huán)境特點(diǎn)及其調(diào)控

一、設(shè)施的太陽(yáng)輻射溫室內(nèi)的光照來源，除利用人工光源外，主要依靠自然光源。對(duì)綠色植物的吸收而言，用光量子通量密度來反映光能對(duì)植物的生理作用。光環(huán)境功能的表達(dá)，不僅依賴占太陽(yáng)總輻射能量50％的可見光部分，還包括分別占太陽(yáng)總輻射能量43％和7％的紅外線輻射和紫外線輻射。第一節(jié)光環(huán)境特點(diǎn)及其調(diào)控一、設(shè)施的太陽(yáng)輻射2

二、設(shè)施內(nèi)的光環(huán)境特征首先是總輻射量低，光照強(qiáng)度弱溫室內(nèi)的光合有效輻射能量、光量和太陽(yáng)輻射量受透明覆蓋材料的種類、老化程度、潔凈度的影響，僅為室外的50％一80％，這種現(xiàn)象在冬季往往成為喜光果菜類作物生產(chǎn)的主要限制因子。

二、設(shè)施內(nèi)的光環(huán)境特征3其次是輻射波長(zhǎng)組成與室外有很大差異透光覆蓋材料對(duì)光輻射不同波長(zhǎng)的透過率不同，一般紫外光的透過率低。當(dāng)太陽(yáng)短波輻射進(jìn)入設(shè)施內(nèi)并被作物和土壤等吸收后，又以長(zhǎng)波的形式向外輻射時(shí),很少透過覆蓋物，從而使整個(gè)設(shè)施內(nèi)的紅外光長(zhǎng)波輻射增多，這也是設(shè)施具有保溫作用的重要原因。其次是輻射波長(zhǎng)組成與室外有很大差異4第三是光照分布在時(shí)間和空間上極不均勻溫室內(nèi)的太陽(yáng)輻射量，特別是直射光日總量，在溫室的不同部位、不同方位、不同時(shí)間和季節(jié)，分布都極不均勻，尤其是高緯度地區(qū)冬季設(shè)施內(nèi)光照強(qiáng)度弱，光照時(shí)間短，嚴(yán)重影響溫室作物的生長(zhǎng)發(fā)育。第三是光照分布在時(shí)間和空間上極不均勻5三、影響設(shè)施光環(huán)境的主要因素1．散射光的透光率太陽(yáng)光通過大氣層時(shí)，因氣體分子、塵埃、水滴等發(fā)生散射并吸收后到達(dá)地表的光線稱為散射光。散射光是太陽(yáng)輻射的重要組成部分，在溫室設(shè)計(jì)和管理上要考慮充分利用散射光的問題。

三、影響設(shè)施光環(huán)境的主要因素62．直射光的透光率依緯度、季節(jié)、時(shí)間、溫室建造方位、單棟或連棟別、屋面角和覆蓋材料的種類等而異。2．直射光的透光率7(1)構(gòu)架率溫室由透明覆蓋材料和不透明的構(gòu)架材料組成。溫室全表面積內(nèi)，直射光照射到結(jié)構(gòu)骨架(或框架)材料的面積與全表面積之比。構(gòu)架率愈大，說明構(gòu)架的遮光面積愈大，直射光透光率愈小，簡(jiǎn)易管棚(大棚)的構(gòu)架率約為4％，普通鋼架玻璃溫室約為20％，Venlo型玻璃溫室約為12％。(1)構(gòu)架率構(gòu)架率愈大，說明構(gòu)架的遮光面積愈大，直射光透8(2)屋面直射光入射角的影響影響太陽(yáng)直射光透光率的種種因素，多是由于影響直射光入射角的大小所致。透光率隨入射角的增大而減少，入射角為90時(shí)透光率約83％，入射角為40或45，透光率明顯減少。若入射角超過60的話，反射率迅速增加，而透光率就急劇下降。(2)屋面直射光入射角的影響9(3)覆蓋材料的光學(xué)特性FRP板和PC板、PET板均不透過紫外線，PE膜、MMA板、PVC膜和玻璃都能透過紫外線。至于可見光部分，各種覆蓋材料的透光率大都在85％～92％左右，差異不顯著。覆蓋材料使用后的污染、老化及水滴水膜的附著，使透光率大為減弱，光質(zhì)也有改變。一般PVC膜易被污染，PE膜次之，玻璃污染較輕。(3)覆蓋材料的光學(xué)特性10(4)溫室的結(jié)構(gòu)方位的影響溫室內(nèi)直射光透光率與溫室結(jié)構(gòu)、建筑方位、連棟數(shù)、覆蓋材料、緯度、季節(jié)等有密切關(guān)系，因此必須要選擇適宜的溫室結(jié)構(gòu)、方位、連棟數(shù)和透明覆蓋材料。從我國(guó)溫室分布的中高緯度地區(qū)看，冬季以東西單棟溫室的透過率最高，其次是東西連棟溫室，南北向溫室光透過率在冬季不及東西向，但到夏季，這種關(guān)系發(fā)生了逆轉(zhuǎn)。南北向優(yōu)于東西向。(4)溫室的結(jié)構(gòu)方位的影響11(4)溫室的結(jié)構(gòu)方位的影響因此從光透過率的角度看，東西向優(yōu)于南北向，但從室內(nèi)光分布狀況來看，南北向較東西向均勻。我國(guó)北方日光溫室的實(shí)際建造方位，在黃淮地區(qū)以南偏東5°～10°為多，而氣候寒冷的高緯度地區(qū)則多以南偏西朝向居多。(4)溫室的結(jié)構(gòu)方位的影響12四、光環(huán)境的調(diào)控（一）光強(qiáng)的調(diào)控1．遮光芽菜和軟弱蔬菜、觀葉植物、花卉、茶葉等進(jìn)行設(shè)施栽培或育苗時(shí)，往往通過遮光來抑制氣溫、土溫和葉溫的上升，以改善品質(zhì)。保護(hù)作物的穩(wěn)定生產(chǎn)，或者進(jìn)行短日照處理，都要利用遮光來調(diào)控光照時(shí)數(shù)或光強(qiáng)。遮光用資材分為外覆蓋與內(nèi)覆蓋用兩類，但也有在玻璃溫室表面涂白進(jìn)行遮光降溫的。四、光環(huán)境的調(diào)控131．遮光外覆蓋的遮量降溫效果好，但易受風(fēng)害；內(nèi)覆蓋不易受風(fēng)吹，但易吸熱再放出，抑制升溫的效果不如外覆蓋的。遮光目的是降溫或抑制升溫，遮光率愈大，抑制升溫效果也越大，在內(nèi)覆蓋方式下，銀灰色較黑色網(wǎng)抑制升溫的效果好。1．遮光142．人工補(bǔ)光主要目的有兩個(gè)，一是調(diào)節(jié)光周期，抑制或促進(jìn)花芽分化，調(diào)節(jié)開花期和成熟期，在菊花、草莓等冬季栽培上廣為應(yīng)用，通常稱為電照栽培，一般要求光強(qiáng)較低。另一目的是促進(jìn)光合作用，補(bǔ)充自然光的不足，高緯度的北方冬季夜長(zhǎng)晝短，為促進(jìn)生長(zhǎng)，采取補(bǔ)光栽培，要求光強(qiáng)在補(bǔ)償點(diǎn)以上。2．人工補(bǔ)光153．提高溫室內(nèi)光照透過率主要措施(1)選擇適宜地區(qū)選擇冬半年光照充足地區(qū)建溫室，選冬春陰雨雪天少、塵埃、煙霧等污染少的地區(qū)。3．提高溫室內(nèi)光照透過率主要措施16(2)改善設(shè)施的透光率選用透光性好、防塵、抗老化、無滴的透明覆蓋材料，且透紫外光多，透長(zhǎng)波紅外輻射。采用合理的屋角面，如我國(guó)北方日光溫室南屋面角在北緯32°～34°區(qū)域內(nèi)應(yīng)達(dá)到25°～35°。溫室架構(gòu)選材上盡量選結(jié)構(gòu)比小而強(qiáng)度大的輕量鋼鋁骨架材料，以減少遮光面。注意建造方位，北方偏脊式的日光溫室宜選東西向，依當(dāng)?shù)仫L(fēng)向及溫度等情況，采用南偏西或偏東5°～10°為宜，并保持鄰棟溫室之間的一定距離。大型現(xiàn)代溫室則以南北方向?yàn)橐耍蚬夥植季鶆?，并要注意溫室?cè)面長(zhǎng)度、連棟數(shù)等對(duì)透射光的影響。(2)改善設(shè)施的透光率17(3)加強(qiáng)設(shè)施的光照管理經(jīng)常打掃，清洗，保持屋面透明覆蓋材料的高透光率。在保持室溫適宜的前提下，設(shè)施的不透明內(nèi)外覆蓋物(保溫幕、草苫等)盡量早揭晚蓋，以延長(zhǎng)光照時(shí)間增加透光率。注意作物的合理密植，注意行向(一般南北向?yàn)楹?，擴(kuò)大行距，縮小株距，增加群體光透過率。張掛反光幕和玻璃溫室屋面涂白等增加室內(nèi)光分布均勻度，夏季涂白，可防止升溫等。(3)加強(qiáng)設(shè)施的光照管理18(二)光照長(zhǎng)度的調(diào)控1．短日照處理短日照處理采用遮光率為100％的遮光幕覆蓋，如菊花遮光處理，可促進(jìn)提早開花。2．長(zhǎng)日照處理長(zhǎng)日照處理采用補(bǔ)光處理，如菊花電照處理可延長(zhǎng)秋菊開花期至冬季三大節(jié)日期間開花，實(shí)現(xiàn)反季節(jié)栽培，增加淡季菊花供應(yīng)，提高效益。(二)光照長(zhǎng)度的調(diào)控19(三)光質(zhì)的調(diào)控覆蓋材料光波透過率中重要波長(zhǎng)域是紫外線，紫茄子溫室栽培若無紫外線就著色不好，月季花的著色與紫外線也有關(guān)系。同時(shí)溫室草莓、甜瓜栽培放蜂傳粉的話，用除去紫外線的薄膜覆蓋會(huì)影響蜜蜂傳粉，但能抑制蚜蟲的發(fā)生，并促進(jìn)莖葉的伸長(zhǎng)。(三)光質(zhì)的調(diào)控20第二節(jié)二氧化碳環(huán)境及其調(diào)控一、設(shè)施內(nèi)的二氧化碳環(huán)境以塑料薄膜、玻璃等覆蓋的保護(hù)設(shè)施處于相對(duì)封閉狀態(tài)，內(nèi)部二氧化碳濃度日變化幅度遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于外界。早晨揭苫最高(超過1000)，揭苫后約2h開始低于外界，通風(fēng)前降至最低值，通風(fēng)后濃度有所上升，但一直低于外界，16：00以后二氧化碳濃度開始回升。第二節(jié)二氧化碳環(huán)境及其調(diào)控一、設(shè)施內(nèi)的二氧化碳環(huán)境21二、二氧化碳濃度與作物光合作用二氧化碳是綠色植物光合作用的原料，其濃度高低直接影響光合速率。各種作物對(duì)二氧化碳的吸收存在補(bǔ)償點(diǎn)和飽和點(diǎn)。

二、二氧化碳濃度與作物光合作用22三、二氧化碳施肥技術(shù)二氧化碳施肥技術(shù)效果十分顯著，平均增產(chǎn)20％～30％，并能促進(jìn)開花，增加果數(shù)和果重，提高品質(zhì)。葉菜和蘿卜等根菜類的增產(chǎn)效果大。鮮切花施二氧化碳可增加花數(shù)，促進(jìn)開花，增加和增粗側(cè)枝，提高花的質(zhì)量。三、二氧化碳施肥技術(shù)23(一)二氧化碳施肥濃度通常，800—1500作為多數(shù)作物的推薦施肥濃度，具體依作物種類、生育時(shí)期、光照及溫度等條件而定，如晴天和春秋季節(jié)光照強(qiáng)時(shí)施肥濃度宜高，陰天和冬季低溫弱光季節(jié)施肥濃度宜低。(一)二氧化碳施肥濃度24(二)二氧化碳施肥時(shí)間從理論上講，二氧化碳施肥應(yīng)在作物一生中光合作用最旺盛的時(shí)期和一日中光照條件最好的時(shí)間進(jìn)行。一天中，二氧化碳施肥時(shí)間應(yīng)從日出或日出后0．5—1h開始，通風(fēng)換氣之前結(jié)束。嚴(yán)寒季節(jié)或陰天不通風(fēng)時(shí)，可到中午停止施肥。苗期施肥應(yīng)及早進(jìn)行。定植后的二氧化碳施肥時(shí)間取決于作物種類、栽培季節(jié)、設(shè)施狀況和肥源類型。果萊類定植后到開花前一般不施肥，待開花坐果后開始施肥，主要是防止?fàn)I養(yǎng)生長(zhǎng)過旺和植株徒長(zhǎng)；葉菜類則在定植后立即施肥。(二)二氧化碳施肥時(shí)間25(三)二氧化碳施肥過程中的環(huán)境調(diào)節(jié)1．光照二氧化碳施肥可以提高光能利用率，彌補(bǔ)弱光的損失。通常，強(qiáng)光下增加二氧化碳濃度對(duì)提高作物的光合速率更有利，因此，二氧化碳施肥的同時(shí)應(yīng)注意改善群體受光條件。(三)二氧化碳施肥過程中的環(huán)境調(diào)節(jié)262．溫度光強(qiáng)為非限制性因子時(shí)，增加二氧化碳濃度提高光合作用的程度與溫度有關(guān)。高二氧化碳濃度下的光合適溫升高，在二氧化碳施肥的同時(shí)提高管理溫度是必要的。將二氧化碳施肥條件下的通風(fēng)溫度提高，同時(shí)將夜溫降低，加大晝夜溫差，保證植株生長(zhǎng)健壯，防止徒長(zhǎng)。2．溫度273．肥水二氧化碳施肥促進(jìn)作物生長(zhǎng)發(fā)育，增加對(duì)水分、礦質(zhì)營(yíng)養(yǎng)的需求。在二氧化碳施肥的同時(shí)，必須增加水分和營(yíng)養(yǎng)的供給，滿足作物生理代謝需要，注意避免肥水過大造成徒長(zhǎng)。應(yīng)當(dāng)重視氮肥的施用，增施氮肥利于改善葉片的光合功能。3．肥水28(四)二氧化碳肥源1．液態(tài)二氧化碳液態(tài)二氧化碳主要來源有釀造工業(yè)、化工工業(yè)副產(chǎn)品、空氣分離、地貯二氧化碳。(四)二氧化碳肥源292．燃料燃燒二氧化碳發(fā)生機(jī)容積較小，適于溫室內(nèi)使用，以天然氣、煤油、丙烷、液化石油氣為燃料或?qū)ｉT燃燒煤球(磚)、木炭等。在釋放二氧化碳的同時(shí)可產(chǎn)生一定熱量，利于提高設(shè)施內(nèi)溫度。缺點(diǎn)是氣熱分布不均勻，有時(shí)因不完全燃燒產(chǎn)生有害氣體。2．燃料燃燒303．二氧化碳顆粒氣肥以碳酸鈣為基料、有機(jī)酸作調(diào)理劑、無機(jī)酸作載體，在高溫高壓下擠壓而成，施人土壤后在理化、生化等綜合作用下可緩慢釋放二氧化碳。使用方便、安全，但對(duì)貯藏條件要求極其嚴(yán)格，釋放二氧化碳的速度受溫度、水分的影響，難以人為控制。3．二氧化碳顆粒氣肥314．化學(xué)反應(yīng)利用強(qiáng)酸(硫酸、鹽酸)與碳酸鹽(碳酸鈣、碳酸銨、碳酸氫銨)反應(yīng)產(chǎn)生二氧化碳。硫酸—碳酸氫銨反應(yīng)法是應(yīng)用最多的一種類型。簡(jiǎn)易方法：在設(shè)施內(nèi)部分點(diǎn)放置塑料桶等容器，人工加入硫酸和碳酸氫銨后產(chǎn)氣，此法費(fèi)工、費(fèi)料，操作不便，可控性差，易揮發(fā)出氨氣危害作物。4．化學(xué)反應(yīng)32(五)其他提高設(shè)施二氧化碳濃度的方法1．通風(fēng)換氣強(qiáng)制或自然通風(fēng)可迅速補(bǔ)充設(shè)施二氧化碳此法簡(jiǎn)單易行，但二氧化碳濃度的升高有限作物旺盛生長(zhǎng)期僅靠自然通風(fēng)不能解決二氧化碳虧缺問題寒冷季節(jié)通風(fēng)較少，使本法難以應(yīng)用(五)其他提高設(shè)施二氧化碳濃度的方法332．增加土壤有機(jī)質(zhì)提供作物生長(zhǎng)必需的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，改善土壤理化性狀，釋放大量二氧化碳釋放二氧化碳的持續(xù)時(shí)間短，產(chǎn)氣速度受外界環(huán)境和微生物活動(dòng)影響較大，不易調(diào)控未腐熟廄肥在分解過程中還可能產(chǎn)生氨氣、二氧化硫、二氧化氮等有害氣體2．增加土壤有機(jī)質(zhì)343．生物生態(tài)法將作物和食用菌間套作，在菌料發(fā)酵、食用菌呼吸過程中釋放出二氧化碳大棚、溫室內(nèi)發(fā)展種養(yǎng)一體，利用畜禽新陳代謝產(chǎn)生的二氧化碳3．生物生態(tài)法35

第三節(jié)溫度環(huán)境及其調(diào)控一、溫室的溫度環(huán)境特點(diǎn)(一)溫室溫度變化特征1．氣溫的季節(jié)變化在北方地區(qū)，保護(hù)設(shè)施內(nèi)存在著明顯的四季變化。日光溫室內(nèi)冬季天數(shù)可比露地縮短3—5個(gè)月，夏天可延長(zhǎng)2～3個(gè)月，春秋季也可延長(zhǎng)20～30d，可四季生產(chǎn)喜溫果菜。第三節(jié)溫度環(huán)境及其調(diào)控一、溫室的溫度環(huán)境特點(diǎn)361．氣溫的季節(jié)變化大棚冬季只比露地縮短50d左右，春秋比露地只增加20d左右。果菜只能進(jìn)行春提前、秋延后栽培，在多重覆蓋下，有可能進(jìn)行冬春季果菜生產(chǎn)。1．氣溫的季節(jié)變化372．氣溫的日變化春季最高與最低氣溫出現(xiàn)的時(shí)間略遲于露地，但室內(nèi)日溫差要顯著大于露地。日輻射量大的3月19日要比日輻射量小的12月15日氣溫上升幅度大，即日溫差大。節(jié)能型日光溫室，冬季日溫差高達(dá)15～30C，不加溫或基本不加溫下能生產(chǎn)出黃瓜等喜溫果菜。2．氣溫的日變化383．設(shè)施內(nèi)“逆溫”現(xiàn)象在無多重覆蓋的塑料拱棚或玻璃溫室中，日落后的降溫速度往往比露地快，如再遇冷空氣入侵，特別是有較大北風(fēng)后的第一個(gè)晴朗微風(fēng)夜晚，溫室大棚夜晚通過覆蓋物向外輻射放熱更劇烈。室內(nèi)因覆蓋物阻擋得不到熱量補(bǔ)充，常常出現(xiàn)室內(nèi)氣溫反而低于室外氣溫1—2℃的逆溫現(xiàn)象。一般出現(xiàn)在凌晨，10月至翌年3月都有可能出現(xiàn)，尤以春季逆溫的危害最大。3．設(shè)施內(nèi)“逆溫”現(xiàn)象39(二)溫室的熱平衡原理熱量來源：太陽(yáng)輻射能人工加熱量熱量支出：地面、覆蓋物、作物表面有效輻射失熱以對(duì)流方式，溫室內(nèi)土壤表面與空氣之間、空氣與覆蓋物之間熱量交換，并通過覆蓋物表面失熱溫室內(nèi)土壤覆蓋表面蒸發(fā)、作物蒸騰、覆蓋物表面蒸發(fā)，以潛熱形式失熱通過排氣將顯熱和潛熱排出土壤傳導(dǎo)失熱(二)溫室的熱平衡原理40三、保溫與加溫(一)保溫措施1．采用多層覆蓋，減少貫流放熱量多層覆蓋是最有效、實(shí)用、經(jīng)濟(jì)的方法。長(zhǎng)江流域一帶塑料溫室(大棚)近年推廣大棚加中棚加小棚，再加地膜和小拱棚外面覆蓋一層幕簾或厚無紡布。北方日光溫室采用外覆蓋保溫被、草希等方式，使保溫性顯著提高，在北方可以基本不加溫在深冬生產(chǎn)出喜溫果菜。三、保溫與加溫412．增大溫室透光率正確選擇日光溫室建造方位屋面進(jìn)行經(jīng)常性潔凈2．增大溫室透光率423．增大保溫比保溫比是指土地面積與保護(hù)設(shè)施覆蓋及圍護(hù)材料表面積之比。保護(hù)設(shè)施越大，保溫比越小，保溫越差；反之保溫比越大，保溫越好。日光溫室的高度對(duì)保溫比的影響較小，在一定范圍內(nèi)，適當(dāng)增加日光溫室的高度，反而有利于調(diào)整屋面角度，改善透光，增加室內(nèi)太陽(yáng)輻射，起到增溫的作用。3．增大保溫比434．設(shè)置防寒溝，防止地中熱量橫向流出通常防寒溝寬30cm，深50cm，溝內(nèi)填充稻殼、蒿草等導(dǎo)熱率低的材料設(shè)置在日光溫室周圍，以切斷室內(nèi)土壤與外界的聯(lián)系，減少地中熱量橫向