無土栽培學課件

常用基質培生產設施及管理

第一節(jié)礫培生產設施及管理

礫培(GravelCulture)是指採用石礫(粒徑大於3mm以上)作為生長基質的一類無土栽培技術。它是最早應用於商業(yè)化生產的無土栽培形式。礫培的水肥的利用率較高，但由於建設費用較高，石礫容重大，運輸、清洗和消毒的工作煩重，費用高，不易做到徹底殺滅前茬作物種植過程中殘留的病蟲害，致使後茬病蟲害較為嚴重。因此，在近幾十年的發(fā)展中呈萎縮狀態(tài)。一、礫培生產設施的結構

礫培生產設施種植槽供液系統(tǒng)排液系統(tǒng)貯液池1.石礫層2.排液緩衝間3.供液緩衝間4.灌排管5.供液管6.回流管7.貯液池8.水泵9.水泵濾網(wǎng)10.閥門11.分液管12.轉換式供液閥13.液位感測器礫培生產設施全系統(tǒng)示意圖1、種植槽由於石礫的容重大，因此盛放石礫的種植槽槽框多為紅磚用水泥沙漿砌成或用水泥預製板製成，也可以用塑膠板、木板等做成。種植槽呈V形，以1:200~1:250的坡降傾斜。槽框內鋪黑色塑膠襯裏，然後在中部安放一條排液管。槽中的石礫層表面應低於種植槽槽框頂面3~5cm。種植槽中種植白菜苗礫培種植槽種植花卉礫培中種植的花卉

有一種種植槽在底部不設排液管。做成槽框、鋪上塑膠薄膜，然後放上石礫即可種植。1.供液管2.種植槽3.供液緩衝間4.基質5.水泵6.溢出口7.排液緩衝間8.排液口9.貯液池10.營養(yǎng)液11.種植槽橫切面槽底不設排液管的種植槽

另一種種植槽的槽底安放一條灌排兩用管，既作供液用，也作排液用?；|2.種植槽3.灌排液兩用管4.水泵5.貯液池6.營養(yǎng)液7.種植槽橫切面槽底設置灌排兩用管的礫培

2、供液及排液系統(tǒng)：包括水泵、供液管道、電磁閥、定時器、自動轉換輪灌閥門以及控制水位及水泵工作的液位感應器等部分組成有些設施則較為簡單，供液系統(tǒng)只是由水泵、供液管道、調節(jié)流量的閥門以及定時器等組成1.植株2.基質(石礫)3.供液管4.供液緩衝間5.種植槽6.營養(yǎng)液7.貯液池8.排液緩衝間9.溢出口10.排液口11.可調節(jié)高度的套管槽底不設排液管的礫培設施礫培的灌液和排液要求的總原則是速灌速排。水泵流量要求足夠大，液管的口徑也要夠大礫培生產設施為例來說明其灌排過程：供液時，水泵把營養(yǎng)液抽起，通過供液管道輸送至種植槽的較高的一端，然後流入供液緩衝間，再灌入槽底的灌排管，此時排液緩衝間的排液口閥門關閉，營養(yǎng)液液位在石礫層內由下至上地上升，直到達到大約液面低於石礫表面3~5cm時，液面與排液緩衝間內上部的浮球開關接觸，隨即切斷水泵電源，同時開啟排液閥門進行排液，將槽內全部營養(yǎng)液排到貯液池中。在槽底不設灌排液管的生產設施，其供排液過程是：由水泵抽起的營養(yǎng)液通過供液管道流到種植槽的供液緩衝間中，然後在石礫下層的石礫間孔隙沿種植槽從高至低流動，當流到排液緩衝間時則從排液口流出，經(jīng)排液管道流到貯液池中，如果此時槽中的營養(yǎng)液較多，從排液口流出的量較少時，營養(yǎng)液液位就會在石礫層中上升，當升至離石礫層表面大約3~5cm處，則會通過設在排液緩衝間的溢出口流到排液管中再流回貯液池中。3、貯液池貯液池建在地下，以不滲漏為原則。容積的確定：營養(yǎng)液有10%~15%被石礫所吸持的，再加上石礫表層大約有3~5cm是不被營養(yǎng)液所浸潤的，這部分石礫占石礫總體積的15%~20%左右，而停止供液後，大部分營養(yǎng)液均流回貯液池中。因此，容積約為生產設施中石礫總體積的75%左右。在500m2的石礫培溫室中，地下貯液池的容積大約需要20m3。二、礫培生產設施的管理

(一)營養(yǎng)液配方的選擇、配製和補充礫培在每次灌排液之後殘留在石礫中的營養(yǎng)液量不多，隨著基質水分的蒸發(fā)和植株的吸收，易造成槽中殘存的營養(yǎng)液濃度升高。因此，應選擇較低濃度的營養(yǎng)液配方。一般的濃度要求為1.0~1.2ms/cm，如果選用較高濃度的配方要使用其0.5劑量。

由於礫培所用的營養(yǎng)液濃度較低，因此養(yǎng)分的補充要及時，否則可能會出現(xiàn)缺肥。當營養(yǎng)液濃度降低至原來濃度的60%~70%時就補充至原來的濃度。如選用水肥同步吸收的配方，每隔1~2天補充水分時就以營養(yǎng)液的形式加入即可。(二)供液及排液的管理

礫培在供液的過程中，槽中的營養(yǎng)液液位由下至上不斷上升，直至達到石礫層以下2~3cm為止。在灌液的過程中，把石礫層中原來CO2濃度較高、O2含量較少的空氣頂推到基質外部，而在排液的過程中隨著槽中液位的降低，又把新鮮的空氣帶入基質中，如此循環(huán)往復，可使基質中的O2處於一個較高的狀態(tài)，使作物根系生長良好。供液和排液的頻度應根據(jù)作物種類、植株大小、石礫的大小和吸持水分的能力和氣候情況的不同而定?？偟脑瓌t是能夠及時地滿足作物對水肥的需求，同時又要防止因水分消耗而造成石礫中營養(yǎng)液濃度過高而影響植物生長。在天氣炎熱、濕度小、空氣乾燥而植株較大、石礫持水能力較低時，灌排液的次數(shù)要增加，反之，則可減少一些。可以通過已知的基質總孔隙度和持水率以及水泵的流量來計算水泵的供液時間。根據(jù)植株的耗水情況來計算供液次數(shù)，也可以通過經(jīng)驗估算供液頻度?，F(xiàn)以一座8m×42m的溫室內共設有12條寬度為80cm、側深25cm、中央深30cm、長度為20m的V形種植槽，採用750w、口徑為25mm、每分鐘流量300L的水泵供液為例來計算供液頻度：棚內種植槽的總容積=12×0.8m×20m×0.25m=48m3，如果石礫的總孔隙度為40%，而灌液時只灌至離石礫表面3cm以下，則全溫室種植槽的總營養(yǎng)液容積=12×0.8m×20m×(0.25m-0.03m)×40%=16.90m3≈17m3，但由於石礫會吸持營養(yǎng)液總體積的10%~15%，即有1.7~2.55m3是殘留在石礫中的，換句話來說，每次供液的體積至少應為17-(1.7~2.5)m3，即15.3~14.5m3。而水泵流量為300L/min，即18m3/h，則每次供液時間=(15.3~14.5)m3/18m3.h-1=0.85~0.80h，也即水泵供液時間為48~51分鐘。而如果這個溫室中種植1000株番茄，以始花期後每天每株的耗水量為2L，殘留在石礫中的營養(yǎng)液以30%可被根系吸收計算，則殘留營養(yǎng)液可供植株吸收的時間=(1.7~2.55)m3×30%÷(2L/株.天×1000株)=0.255~0.3825天，即為6.12~9.18小時?？紤]到石礫表面的自然蒸發(fā)和植株夜間蒸騰較少，主要為白天蒸騰，因此，供液間歇應再縮短60%左右，即每隔(6.12~9.18)小時×60%=3.67~5.50小時。如果把供液時間主要考慮放在白天，則可定為7:00、10:30、13:00、15:00、0:00五次供液，則足以滿足作物的生長所需。(三)石礫的清洗、消毒和更換清掉殘根敗葉，用大量清水沖洗種植槽的石礫。，然後在貯液池中配製含有0.3%~0.5%有效氯的次氯酸鈉或次氯酸鈣溶液，開啟水泵，把消毒液抽入種植槽中，讓消毒液浸沒石礫層，浸泡30分鐘，再迴圈30分鐘後排去，再用大量清水沖洗乾淨。如果是選用吸附能力小的花崗巖石礫，還可以1/5000濃度的高錳酸鉀溶液消毒。浸泡約20分鐘後排掉，馬上用清水沖洗，否則石礫表面會有褐色的錳鹽沉積。如果有條件的，可在經(jīng)過2~3年的使用之後把石礫更換掉，避免病蟲的大量累積。第二節(jié)沙培生產設施及管理

沙培(SandCulture)是用沙粒作為作物生長基質的一類無土栽培技術。由於沙粒的來源廣泛，價格低廉，生產設施的結構較為簡單，建造方便，維護及運行費用便宜，因此在世界上許多國家得到廣泛的應用。沙培中種植的豆角露天沙培櫻桃一、沙培生產設施的結構主要由種植槽、供液和排液系統(tǒng)、貯液池等部分組成(一)種植槽根據(jù)形狀的不同可分為下列幾種類型：

1、V形種植槽2、∧形種植槽1.兩側低、中間高的槽底2.塑膠薄膜3.基質(沙)4.粗大石礫5.排液孔6.地面∧形種植槽橫切面示意圖3、平底種植槽槽底水平，可用3~4層紅磚在地面平鋪而成，槽內襯一層黑色塑膠薄膜。1.紅磚疊成的槽框2.塑膠薄膜3.液位觀察管4.基質5.滴頭6.供液管7.地面平底種植槽結構示意圖

槽式沙培種植甜瓜厚皮甜瓜槽式沙培

全溫室地面沙培1.植株2.薄壁滴灌帶3.沙4.排液管5.黑色塑膠薄膜6.溫室地面溫室地面沙培示意圖沙培一般採用滴灌來供液。近幾年來，還有一種流量很小(0.2~0.5L/h)的重力自流式滴灌系統(tǒng)，它通過供液支管在大棚或溫室的種植槽四周互相連通，形成一個閉環(huán)系統(tǒng)，以使各處的壓力儘量均勻，然後把已連接有滴頭的毛滴管兩端與供液支管相連並平鋪在種植槽的基質面上。1.貯液池2.閥門3.供液主管4.毛滴管5.種植槽槽框6.溫室7.工作通道重力自流式滴灌系統(tǒng)在棚內設置示意圖重力自流式滴灌系統(tǒng)安裝還可用薄壁滴灌帶來供液薄壁滴灌帶每隔25~30cm左右打出1個或2個小孔，未使用前呈扁平狀，直接鋪在基質面上，供液時水流入後即把滴灌帶撐脹起來並從小孔中噴射出營養(yǎng)液來，一旦停止供液，滴灌帶會癟下去。這種滴灌帶成本很低，使用上很方便。(三)貯液池如採用水泵進行供液的，可把貯液池建在地下，而如果採用重力自流式供液的，則要根據(jù)滴灌系統(tǒng)對壓力的要求而把貯液池架高建在地面以上。1.池體2.支撐柱3.清洗用排水口4.供液出水口5.地面高設貯液池結構示意圖

供液池外觀二、沙培生產設施的管理(一)滴灌系統(tǒng)的日常管理

滴灌系統(tǒng)堵塞的可能原因：

1、營養(yǎng)液原料純度不高

2、不溶性物質含量高

3、水源雜質多

4、配製過程產生沉澱

5、水質硬度高

6、篩檢程式的過濾效果差等。

(二)營養(yǎng)液管理及其它1、營養(yǎng)液配方的選擇和配製由於沙培基質的緩衝能力較低，基質中的貯液量不多，存於基質層中的營養(yǎng)液的濃度和酸鹼度會因作物的選擇性吸收和基質表面的蒸騰作用而變化較大，因此，要選用濃度較低(1.0~1.5ms/cm)、酸堿反應較穩(wěn)定的配方。配製營養(yǎng)液要嚴格按照操作規(guī)程進行，以避免沉澱物的大量產生和堵塞滴頭。2、供液濃度和頻度當陽光充足、溫度高、濕度小、風力較強(如秋季)時供液的濃度應降低，大約為1.0~1.2ms/cm，而且每天的供液次數(shù)要較多；反之，在光照不足、溫度較低、濕度大、風力較弱(如早春季節(jié))，要稍為提高營養(yǎng)液的濃度至1.2~1.5ms/cm，每天的供液次數(shù)應少一些。

3、供液量的確定應根據(jù)植株的大小和光照、溫度、濕度及通風條件的不同來具體確定。最好是控制在基質中沒有水層的出現(xiàn)而基質的含水量達到其飽和持水量的70%~80%左右即可。4、基質中累積鹽分的消除鹽分累積在基質表面，可見白色“鹽霜”，這可能危害植株根莖部。每隔1~2個月左右用較大量的清水沖洗一次基質表面；每隔2~3周，通過滴灌系統(tǒng)加入一次清水或稀的營養(yǎng)液(1/4劑量左右)以沖去基質中較多的鹽分。第三節(jié)巖棉培生產設施及管理

巖棉培(RockwoolCulture)是以巖棉作為植物生長基質的一類無土栽培技術。巖棉培生產設施的材質輕便，建設安裝簡單，省力，費用相對較低，生產過程的管理簡便，在配備有關的控制裝置的條件下易於實現(xiàn)大規(guī)模生產的自動化。

從1980年以來首先在歐洲應用，目前全世界應用的面積已超過3~4萬hm2(不完全統(tǒng)計)。以荷蘭、英國、日本、以色列、俄羅斯等國的面積較大。我國近十幾年來也有一些巖棉培的設施，但近十多年來除了引進的設備之外，國產化的巖棉生產設施的建設不多，發(fā)展速度緩慢。巖棉培番茄巖棉培番茄一、巖棉培的生產設施

根據(jù)巖棉培生產設施中營養(yǎng)液的利用方式不同，可將巖棉培分為：1、開放式巖棉培2、迴圈式巖棉培1.育苗用巖棉塊2.包裹巖棉塊的黑色塑膠薄膜3.巖棉種植墊4.白色或銀灰色塑膠薄膜5.供液管6.滴灌管7.種植槽巖棉種植墊種植植物示意圖

巖棉種植墊(一)開放式巖棉培的生產設施

1、開放式巖棉培生產設施的特點所謂的“開放式”是指加入到巖棉種植墊中的營養(yǎng)液除了供給作物吸收利用之外，從種植墊中流出的多餘營養(yǎng)液通過排液管道流到種植系統(tǒng)外部，而不是重複迴圈利用的。設施結構較為簡單，安裝容易，施工快捷，造價便宜，在生產過程中可以減少由於迴圈過程中存在於營養(yǎng)液中的病菌的傳播蔓延的危險，即使有部分植株感染病害，只需把染病植株的種植袋清掉即可。存在的問題是營養(yǎng)液的用量較大，廢棄的營養(yǎng)液對環(huán)境會造成一定的污染。2、開放式巖棉培的設施結構

主要包括放置在種植畦上巖棉種植墊、供液系統(tǒng)以及排去多餘營養(yǎng)液的排液系統(tǒng)等部分組成1.畦面塑料薄膜2.巖棉種植墊3.滴灌管4.巖棉育苗塊5.黑白雙色塑膠薄膜6.泡沫塑料塊7.加溫管8.滴灌毛管9.排液溝開放式巖棉培系統(tǒng)的結構和組成示意圖(1)種植畦的結構

巖棉培滴灌種植甜椒(2)巖棉種植墊的規(guī)格巖棉種植墊規(guī)格涉及每株作物佔有的營養(yǎng)面積(體積)問題，或者說每株作物擁有的營養(yǎng)液量的問題。由於養(yǎng)分和水分經(jīng)常補充，所以營養(yǎng)體積要求不太嚴格。但如果營養(yǎng)面積過小而吸持營養(yǎng)液量過少，易造成因蒸騰失水而萎蔫，基質中的養(yǎng)分濃度和組成易造成較大幅度的變化，在管理上不方便。在條件許可下，基質的體積大一些有好處，但生產成本增加了。現(xiàn)在作為商品出售的巖棉種植墊多為四方體的，厚度約7~10cm，寬度為15~30cm，長度80~90cm左右。這樣的種植墊如果每條種植2株作物，平均每株作物佔有的體積大約為10多L，可滿足多數(shù)作物生長所需。(3)巖棉種植墊在種植畦中的排列將種植墊一緊貼一個在種植畦背上排列成2行，每行均放在畦的斜面上，以利於多餘的營養(yǎng)液從種植墊側面的切口處流到畦溝中。這樣排列的種植墊在畦面的2行間距較大，作為人行工作通道，而在畦溝之間的2行間距較小，不作為人行通道，而作為擺放供液管道及排水之用。(4)供液系統(tǒng)開放式巖棉培採用滴灌系統(tǒng)來供液。所謂的滴灌是指以小水滴的形式(點水源)通過滴頭以較緩慢的速度進行灌溉的一種供液方法。它具有節(jié)水省工的優(yōu)點。①滴灌系統(tǒng)的基本組成主要由液源、篩檢程式、各級供液管道、滴頭以及在各級管道中安裝的閥門等部分組成。A、液源由有營養(yǎng)液池和無營養(yǎng)液池的2種方式來提供。1)有營養(yǎng)液池的方式：1.支架2.營養(yǎng)液罐3.閥門4.壓力錶5.篩檢程式6.水錶7.幹管8.支管9.毛管10.滴灌管

開放式巖棉培重力式滴灌系統(tǒng)示意圖

2)無營養(yǎng)液池的方式：不設大容量的營養(yǎng)液池，而只是設分別盛裝A、B2種濃縮液的濃縮營養(yǎng)液罐1.水源2.電磁閥3.濃縮營養(yǎng)液定量注入泵4.營養(yǎng)液混合器5.濃縮營養(yǎng)液罐6.篩檢程式7.流量控制閥8.供液管

9.滴灌管10.種植畦11.巖棉育苗塊和種植墊12.支持鐵絲開放式巖棉培無營養(yǎng)液池滴灌系統(tǒng)示意圖

肥料分配器肥料分配器及濃縮營養(yǎng)液罐②篩檢程式主要有三種形式：1、濾網(wǎng)式篩檢程式：利用篩孔較小的濾網(wǎng)來起到過濾的目的；2、砂石篩檢程式：砂石篩檢程式是利用不同粒徑的沙子和石礫來起到過濾作用；3、疊片式篩檢程式：疊片式篩檢程式則是利用具有許多小槽狀的塑膠片疊在一起，在水流經(jīng)過時把粗大的顆粒過濾掉。經(jīng)過一段時間的使用之後，篩檢程式均需進行清洗，防止堵塞而使得流量過分減少和水壓降低。③滴灌管道從篩檢程式至種植行之間由不同管徑的管道組成，管徑從大至小分別稱為幹管、支管和毛管等。管道的大小應以保證供液的均勻性為前提。需要考慮整個滴灌系統(tǒng)的控制面積、水泵功率大小和滴頭的流量等因素。從種植行的毛管至每一株植株根莖部附近的那段小管為滴灌系統(tǒng)最末一級管道，稱為水阻管。目前常用的水阻管有2種：1、滴管帶滴頭：孔徑較大(約3~5mm左右)的塑膠管，然後在此水阻管上連接上所選用的滴頭，通過滴頭來進一步調節(jié)流量，即使滴頭堵塞了，也易於清理。2、發(fā)絲管：管徑很小，內徑只有0.5mm左右。流經(jīng)發(fā)絲管的水流的壓力大為降低，本身可作為滴頭。由於管徑較小，所以易堵塞，一旦堵塞之後難以清理疏通。

④對選用滴灌系統(tǒng)的要求

a、可靠性：

b、均勻性：

c、及時性：⑤使用注意事項

a、定期檢查滴灌系統(tǒng)所有部分的運行情況，特別是檢查水泵的工作情況、滴頭的堵塞及流量的變化情況以及篩檢程式的堵塞情況。b、切勿使用難溶性雜質含量高的肥料。採用的水源中的雜質不能過高，特別是利用硬水作為水源的，要經(jīng)常清洗濃縮營養(yǎng)液罐和貯液池的水垢，並每隔3~5天用清水徹底沖洗一次滴灌系統(tǒng)。c、如採用人工控制閥門開關的，在供液未結束前均要有人看守，避免由於遺忘而使得供液過量。⑥排液系統(tǒng)從巖棉種植墊側面約離地面1/3高度的位置切出5~7cm的切口流出的多餘營養(yǎng)液流到畦溝中，再流到棚外的排水溝中。多餘營養(yǎng)液的排水溝最好是與大棚或溫室屋面所集雨水的排水溝分開，以便收集流出的多餘營養(yǎng)液，然後再將這些營養(yǎng)液施到大田中，以避免污染環(huán)境。目前有許多國家已開始重視溫室栽培多餘營養(yǎng)液對環(huán)境的污染問題了。

3、開放式巖棉培的營養(yǎng)液管理

要準確地確定供給營養(yǎng)液的濃度、數(shù)量及供液時期等管理上的技術參數(shù)，就要根據(jù)每株作物所佔有的基質的體積、空氣的溫度和濕度的變化、太陽輻射的強弱以及作物的長勢情況來具體確定。

①供液量的確定受基質持水量、每株作物佔有的基質體積以及作物的需水量三方面的影響。前兩者基本上是固定不變的，而作物的需水量則是隨著作物的種類、生育期和環(huán)境因素如光照、溫度、濕度和風力等的變化而變化的。a、巖棉的持水量

可達其容積的90%以上，但作為合適種植作物的持水量不應超過巖棉體積的80%。而且?guī)r棉基質中的水分存在著垂直分佈上的差異，即上層的含水量低於下層的。b、作物的需水量不同作物或同一重作物的不同生育期的吸水量有著很大的差異。作物生育期定植初期始花期後收穫盛期番茄0.1~0.20.8~1.0~1.5黃瓜0.2~0.3~1.0~1.6甜瓜0.1~0.2~0.5~1.0草莓~0.02~0.04~0.15幾種作物不同生育期的吸水量(L/株.天)(山崎肯哉，1989)一年中不同月份開放式巖棉培的滴灌液量(L/株.天)

數(shù)值月份123456789101112平均值0.790.740.841.141.521.531.641.851.481.050.810.67標準差0.280.250.250.270.460.380.410.330.140.230.220.23樣本數(shù)1311131718201387111620c、供水量確定的方法一是用張力計法測定基質中的含水量張力計法是在一個溫室或大棚中選取5~7個點，在每個點的巖棉墊的上、中、下三層中各安裝1支張力計，當植株蒸騰失水後，基質中水分減少之後就會在張力計中反映出來。一旦張力計顯示基質中的水分含量低於設定值時，就要開啟滴灌系統(tǒng)進行供液。如果將張力計與感測器相聯(lián)接，依靠感測器把信號傳遞給滴灌系統(tǒng)的控制電腦，則可實現(xiàn)灌溉的自動化控制。二是利用經(jīng)驗的方法來估計植株的耗水量。前人的或自己測定的耗水量數(shù)據(jù)為基礎，適當增大供水量即可。這樣的供水量可能會超過作物實際的需水量，對作物的正常生長的影響不大，只是生產成本較高而已。例如，山崎認為番茄始花期後的日耗水量約為0.8~1.0L，此時如果進行日耗水量的估算，則可增加20%~30%的供水量，這樣的日供水量就為1.0~1.3L。②供液濃度的確定根據(jù)作物對吸水(w)和吸肥(n)之間是按比例進行的理論，作物吸收單位體積的營養(yǎng)液時，其他所含的養(yǎng)分也同時被吸收了。因此，如果使用山崎配方來供液，只需將營養(yǎng)液的濃度控制在1個劑量即可。如果使用其他營養(yǎng)液配方，可參照山崎配方的濃度來進行調整。例如用園試配方的濃度比山崎配方的高1倍左右，對於種植番茄來說，園試配方只需1/2劑量即可。

在生產實際中，植株對水肥的吸收情況並不完全是山崎所提出的水肥同步，而是與氣候調節(jié)和作物株齡條件有關。例如在溫度較高、濕度較小、植株較大時，作物對水分的吸收速率要比對養(yǎng)分的吸收速率來得大，此時供液濃度應較?。环粗?，當溫度較低、濕度較大、植株較小時，作物對養(yǎng)分的吸收速率要比對水分的吸收來得大，此時的供液濃度則應大一些。一般認為，供液濃度最低為0.6~1.0ms/cm，最高不超過2.2~2.5ms/cm，對多數(shù)作物來說均是安全的。

(二)迴圈式巖棉培

迴圈式巖棉培是指加入巖棉基質中的營養(yǎng)液的數(shù)量較多，多餘的營養(yǎng)液從巖棉中流出後通過回流管道集中於貯液池中，以便迴圈再用而不是排掉的一類無土栽培技術。其優(yōu)點是營養(yǎng)液的利用率高，但由於其設施的結構複雜，基本建設費用及日常運行和維護費用高，而且在清洗消毒不徹底時易造成病害較快地傳播，因此，目前使用得較少。

1、迴圈式巖棉培生產設施的結構

包括種植槽、巖棉種植墊、供液的滴灌系統(tǒng)以及回流系統(tǒng)這幾個部分組成。

A.全系統(tǒng)示意圖B.種植槽結構示意圖1.水位控制器2.供液罐3.滴管4.排液管5.貯液池6.水泵7.浮球開關8.控制面板9.營養(yǎng)液罐10.黑色塑膠薄膜11.巖棉育苗塊12.泡沫塑料槽框13.集液管C.營養(yǎng)液自動補充裝置1.控制面板2.液位感應器3.濃縮營養(yǎng)液罐4.肥料溶解罐迴圈式巖棉培生產設施的結構(1)種植槽泡沫塑料做成的種植槽槽框，將每塊槽框拼接為長度約為20~30m的種植槽，在槽內鋪上一層黑色塑膠薄膜襯裏，然後在槽框中部安放一條半圓形的排水管，在槽框兩側要放置巖棉種植墊的位置放上兩條寬度和高度均為5cm，長度與巖棉墊一致的泡沫塑料塊(也可以用同樣規(guī)格的巖棉塊)，以架起巖棉墊，然後把寬30cm，長90cm，高10cm、用無紡布包住四周的巖棉墊放置在小泡沫塑料塊或巖棉塊上。(2)滴灌及回流系統(tǒng)由各級供液及回流管道、集液池、高設的供液罐、液位感應器、篩檢程式、水泵、電磁閥、定時器等部分組成。供液水泵及肥料分配器2、營養(yǎng)液配方的選擇和管理迴圈式巖棉培與水培相比在種植過程只是根系生長的環(huán)境多了巖棉種植墊而已，因此，其營養(yǎng)液配方選擇可與水培的類似，其他的管理方法也可參照水培的。(三)種植墊鹽分的累積、消除方法及種植墊的回收利用

由於用清水進行洗鹽的過程中，會使基質中較長時間處於濃度較低的狀態(tài)，使植物出現(xiàn)“饑餓”，因此，為了避免植物處於這種情況的出現(xiàn)，最好是使用原營養(yǎng)液濃度的1/4~1/2劑量的稀營養(yǎng)液來洗鹽。在迴圈式巖棉培中，鹽分的累積問題不是太嚴重，只有當流量較小、天氣乾燥、溫度較高時才容易出現(xiàn)，此時只要增大營養(yǎng)液的滴入量和縮短供液間歇時間即可解決這個問題。為了防止巖棉墊表面鹽分過分累積而對莖基部的傷害，應每隔2~3周用較多的清水沖洗1次莖基部。一般經(jīng)過消毒處理之後可以再利用，也可以通過輪作而不需消毒直接再利用。消毒方法主要是蒸汽消毒，也可用農藥消毒，但效果差。一般在經(jīng)過1.5~2年以後，由於巖棉的纖維斷裂，墊中殘根較多，通氣性下降而影響到產量，此時要更換。第四節(jié)簡易基質袋培、槽培和立體栽培生產設施及管理

投資少、管理簡便、建造容易、生產效果及經(jīng)濟效益良好。蔗渣或其他輕質基質的袋培滴灌生產設施簡易槽式沙培營養(yǎng)液滴灌生產設施簡易槽式有機基質無土栽培設施(或稱有機生態(tài)型無土栽培)為了提高溫室或大棚的利用率，充分利用空間，還使用了立體栽培的生產設施一、簡易基質袋培生產設施及管理

(一)簡易基質袋培生產設施的結構與開放式巖棉培生產設施的結構完全一致，只不過是基質袋中不是盛裝巖棉，而是其他的輕質基質而已。例如甘蔗渣、鋸木屑。刨花、泥炭、礱糠灰、椰糠、珍珠巖、蛭石等都可作為基質使用。由於其生長基質於巖棉的不同，因而在管理上的要求和做法也略有差異

1、基質及種植袋

許多輕質基質均可用。但用新鮮植物殘體作為基質使用的，在使用前一定要經(jīng)過堆漚處理，以降低其C/N比值。另外，配製的基質應有較好的持水性，否則可能造成營養(yǎng)液的大量浪費，同時給生產管理上帶來較大的麻煩，例如持水性差，則基質水分的喪失快，供液的次數(shù)就要增加。

種植袋裝入基質後封口。種植時在種植袋上種植作物的位置切出2個10cm左右的小孔或十字形切口，並在種植袋傾向排水溝的側面離地面約3~4cm處切開2~3道5cm左右的切口，以便讓基質中多餘的營養(yǎng)液流出。種植袋示意圖(單位：cm)

基質袋培滴灌系統(tǒng)未種植作物前左：剛放入種植畦時下：定植幼苗後剛定植作物的簡易袋培滴灌系統(tǒng)簡易袋培滴灌種植甜瓜

2、供液及排液系統(tǒng)採用滴灌的形式來供液，基質中除了在種植袋底部會殘留大約2~3cm的水層外，多餘的營養(yǎng)液通過排水溝排到溫室或大棚的外部。袋培營養(yǎng)液滴灌種植青瓜－－江門“番茄工廠”(二)簡易基質袋培生產設施的管理

其管理方式與開放式巖棉培的類似，但有些方面有所不同：

1、育苗和定植：

可用穴盤育苗或育苗杯育苗。2、供液管理其基本方法與開放式巖棉培的相同。但由於所用的基質其持水能力與巖棉的不同，因此要首先確定基質的重持水量(或田間持水量)，然後把總持水量的60%~70%定為基質的允許持水量。這樣就可以把維持基質的允許持水量所需加入的營養(yǎng)液量定為供液量。二、簡易槽式基質培生產設施與管理

簡易槽式基質培生產設施的基本結構和管理措施與上述的袋培相類似，只不過是所用的基質有些不同而已。但由於基質不同，管理上也有所不同。簡易槽式基質培設施種植番茄簡易槽式滴灌系統(tǒng)種植甜瓜槽式基質培營養(yǎng)液滴灌系統(tǒng)袋培營養(yǎng)液滴灌設施種植甜瓜碩果累累的甜瓜簡易槽式基質培種植甜瓜槽式基質培滴灌設施種植西瓜簡易槽式基質培種植豆角槽式基質培營養(yǎng)液滴灌設施簡易槽式基質培營養(yǎng)液滴灌設施種植青瓜三、立體栽培

對於提高單位面積作物的產量有一定的好處，但由於立體栽培的投資遠較平面的單層栽培來得大，而且在管理上也不太方便，在每層作物之間存在著互相遮蔭的問題，所以在大規(guī)模生產上應用得不太多。立體栽培可用基質培的形式，也可用水培的形式，在此我們一併介紹，不再分開闡述。(一)立柱式立體栽培

在直立的栽培柱中的定植孔中種植作物的方法。柱中放入一條供液管進行供液，柱中填入基質，也可不填。多餘的營養(yǎng)液回收或不回收。1.供液主管2.柱中供液管3.立柱4.基質5.定植孔6.噴液小孔7.滲出多餘營養(yǎng)液的小孔8.硬質塑膠板立柱式栽培示意圖

具有栽培杯的立柱式栽培

疊層式立體栽培種植盆示意圖

未種植作物前的立體栽培生菜野菜種植草莓(二)吊袋式立體栽培

1.供液管2.掛鉤3.紮緊的袋口4.滴灌5.種植袋6.作物7.排液口8.基質吊袋式立體栽培示意圖

(三)魯SC-I型多層無土栽培設施

1.貯液池2.水泵3.定時器4.供液管5.閥門6.種植槽7.回流管8.回流主管魯SC-I型多層無土栽培設施示意圖

魯SC-I型多層無土栽培設施整個生產設施主要由種植槽、供液和排液系統(tǒng)以及貯液池這幾個部分組成。種植槽由鐵皮、玻璃鋼或有用水泥預製成V形的預製件製成，橫切面呈V形，使用時拼接起來並內襯黑色塑膠薄膜以防滲漏。槽兩端各留10cm空檔作為供液及排液緩衝間，一端供液，另一端設U形虹吸管排液，在離槽底約10cm處用竹制墊篦或鐵絲網(wǎng)隔開呈上下兩層，下層讓營養(yǎng)液流動，而上層則填入蛭石或其他基質。A.排液端

B.供液端1.V形槽框2.U形虹吸管3.緩衝間隔板4.墊篦5.槽頭擋板6.基質魯SC-I型多層無土栽培種植槽示意圖

(四)立體牧草生產設施

1.殺菌燈2.抽風扇3.補光燈4.噴頭5.種植盤6.栽培層架7.集液溝8.基質立體牧草生產設施示意圖

(五)立體水培生產設施

1.植株2.定植杯3.定植板4.營養(yǎng)液5.種植槽6.供液管7、8層間種植槽排液及供液管9.貯液池10.水泵立體水培生產設施示意圖

第一節(jié)小型無土栽培裝置應用的意義

隨著我國人民物質和文化生活水準的提高，家居條件的改善，小型無土栽培裝置在家庭中的應用也越來越多；隨著中小學校對學生素質教育的逐步開展和深入，已有越來越多的學校應用無土栽培技術作為教具來使用；同時隨著科研人員對於無土栽培技術作為研究手段的優(yōu)越性認識的加深，越來越多的人們樂於採用這一技術來作為研究的工具。因此，可以說，小型無土栽培裝置的應用範圍越來越廣。其應用的意義主要表現(xiàn)在以下幾個方面：一、陶冶情操、美化環(huán)境二、具有一定的實惠性

每1.5平方米的無土栽培設施每30~40天可收穫10~15kg的葉菜類作物，如生菜、小白菜、芥菜等。而種植番茄、黃瓜等茄果類作物，每茬也可生產出20~25kg左右，而且還可以在完全成熟時才採摘，保證了產品的新鮮。

三、在中小學中推廣也很有意義

1、首先是由於其直觀性很強，是中小學生物課或自然課的良好教具。

一方面豐富了教學內容；另一方面是活躍了學生的課堂學習氣氛，讓學生自己動手，提高學習的積極性和主動性。對於學生的綜合素質的培養(yǎng)是很有好處的。

2、從小培養(yǎng)學生學科學、愛科學的良好習慣四、作為科學研究的工具愈來愈顯示出其作用

①必需營養(yǎng)元素的確定及其在體內的營養(yǎng)功能的研究②植物根系形態(tài)學研究③研究病原侵染機理和植物抗病生理④環(huán)境保護方面研究⑤根系分泌物及植物的化學他感研究⑥育種上的應用第二節(jié)常見小型無土栽培

裝置的結構及管理

小型無土栽培裝置的形式多種多樣，根據(jù)種植者的需要和建造無土栽培裝置的材料來源以及種植作物的種類來確定。一、營養(yǎng)液自體循環(huán)的小型深液流水培裝置

這是一種將深液流水培生產設施微型化的小型無土栽培裝置。由於它幾乎包括了規(guī)?；a中的全部設備和功能，可以種植生產上能夠種植的所有植物，而且單位面積和實際生產的沒有多大差別，管理技術的要求也一樣，因此，有時也將之稱為標準型的水培裝置。1.種植槽2.定植板3.噴液管4.支撐墩5.定植杯6.小水泵7.吸水管8.出水管9.小水塔營養(yǎng)液自體循環(huán)小型深液流水培裝置

用於科學研究的小型裝置剛定植幼苗的小型裝置2、種植效果種植黃瓜生長3個月，每1.5m2可生產出15~20kg，番茄生長5個月，每1.5m2可收穫25~30kg，而葉菜類的生菜、芥菜等生長40天左右，可生產10~15kg。

二、小型簡易靜止水培裝置

1.塑膠箱2.泡沫塑料定植板3.塑膠定植杯4.小石礫5.營養(yǎng)液6.液面7.空隙8.溢水口圖7-4簡易靜止水培種植裝置示意圖

水培水仙花可見根系的水培水培觀葉植物小盆缽水培富貴竹小型無土栽培裝置家用型無土栽培裝置可進行多種環(huán)境因數(shù)調控的栽培室自動補液靜止水培裝置1.定植板2.植株3.定植杯4.塑膠瓶5.可伸縮的塑膠管6.種植箱7.營養(yǎng)液自動補充營養(yǎng)液的靜止水培裝置

三、附設打氣設施的小型水培裝置

1.電源插頭2.打氣泵3.通氣管4.橡皮塞5.空隙6.營養(yǎng)液7.容器連接有打氣泵的小瓶水培裝置

1.打氣用橡皮球2.植株3.橡皮塞4.營養(yǎng)液用橡皮球打氣的小瓶水培裝置1.打氣泵2.通氣主道3.通氣支管4.容器5.營養(yǎng)液打氣泵向多個容器通氣的小型水培裝置1.網(wǎng)框2.植株3.基質4.通氣管5.營養(yǎng)液6.打氣泵7.電源具有打氣泵的小型水培箱具有營養(yǎng)液檢測裝置的水培塔

利用小桶供液的基質培裝置

由水泵供液的小型基質栽培系統(tǒng)

帶有定時器的小型基質培裝置吊瓶供液的小型基質培裝置六、報架式小型水培裝置

臺階式小型水培裝置

魚缸管道水培報架式管道水培掛牆式小型無土栽培裝置六、燈芯式水培裝置

1.植株2.基質3.上盆4.無紡布5.營養(yǎng)液6.下盆(盛營養(yǎng)液)燈芯式水培裝置七、其他小型裝置吊掛行走式噴霧培多層水培立柱式栽培第三節(jié)小型無土栽培裝置使用中應注意的一些問題

一、營養(yǎng)的補充問題可用無土栽培專用的固體的或是濃縮液體的肥料來配製營養(yǎng)液?，F(xiàn)以這兩種形式來說明小型無土栽培裝置營養(yǎng)的補充方法：用固體植物營養(yǎng)劑配製營養(yǎng)液的流程

1、用固體植物營養(yǎng)劑補充營養(yǎng)

用濃縮的液體植物營養(yǎng)劑配製營養(yǎng)液的流程

2、用濃縮的液體營養(yǎng)劑補充營養(yǎng)

二、育苗方法

小型無土栽培裝置的形式不同，其育苗的方法也有不同。三、無土栽培設施的清洗和消毒

通過對半封閉系統(tǒng)的物質交換和能量調節(jié)來改善或創(chuàng)造周年更適於作物無土栽培的生長環(huán)境，以期獲得栽培作物速生、優(yōu)質、高產、均衡和最大的經(jīng)濟效益。構成作物的綜合環(huán)境，往往是由光、溫、水、氣、養(yǎng)分的組成與濃度等多種因數(shù)組成。本章重點介紹無土栽培作物與環(huán)境因素及環(huán)境工程間相互作用的規(guī)律及有關溫室、大棚等環(huán)境調節(jié)控制設施的性能、特點與調控技術。第一節(jié)環(huán)境調節(jié)控制概述

一、環(huán)境調節(jié)控制的意義與作用

遺傳決定農業(yè)生產的潛勢，而環(huán)境則決定這種潛勢可能兌現(xiàn)的程度。作物對環(huán)境因素的要求，涉及光、溫、水、氣、肥等眾多的因數(shù)。同時，隨著品種、生育階段及晝夜生理活動中心的變化而不斷變化。因此，作物對環(huán)境因數(shù)的要求，是由彼此關連的眾多環(huán)境因數(shù)組成的綜合環(huán)境動態(tài)模型決定的。進行綜合環(huán)境調節(jié)要考慮：室內外各種環(huán)境因數(shù)和作物生長發(fā)育情況；各種生產資料投入的成本、市場價格變化、資金周轉和栽培管理作業(yè)等。綜合環(huán)境調節(jié)是以速生、優(yōu)質、高產為目標進行監(jiān)測、分析與調節(jié)控制。綜合環(huán)境管理是在綜合環(huán)境調節(jié)的基礎上，隨時根據(jù)市場變化與效益分析，對目標環(huán)境指標進行修訂，以期獲得最大的經(jīng)濟效益。二、環(huán)境工程設施設計的

原理和基本要求

先進的生產技術與生產工藝總是通過一定的建築結構、環(huán)境調控設施等硬體作為載體，並與優(yōu)良的品種、科學的種植管理技術相結合而體現(xiàn)出來的。首先是利用圍護結構把一定的空間與外界環(huán)境隔離開來，形成一個相對封閉的系統(tǒng)。這是區(qū)別於露地栽培達到改善和創(chuàng)造作物生長優(yōu)良環(huán)境的先決條件。而環(huán)境工程則是在一定建築設施的基礎上，通過對半封閉系統(tǒng)的物質交換和能量調節(jié)來進一步改善和創(chuàng)造更佳的生長環(huán)境。二者相互制約，相輔相成。環(huán)境工程設施在設計、建造及運行管理時須符合以下原則和基本要求。

1、安全可靠

在一定的設計使用年限和設計標準條件下，保證建築結構和環(huán)境工程設施運行的安全性和可靠性。

2、經(jīng)濟適用一次投資和運行費用較低；節(jié)約土地、能源、人力等資源；便於機械化、自動化作業(yè)；能充分滿足作物無土栽培管理要求。3、保護環(huán)境

環(huán)境問題是人類生存和經(jīng)濟、社會發(fā)展的基礎。建築與環(huán)境工程設施，應便於栽培環(huán)境廢棄物的處理和再利用，避免環(huán)境污染與公害，保證無土栽培設施的可持續(xù)發(fā)展性。

第二節(jié)常用環(huán)境調控設施的結構與性能

溫室日光溫室大棚防雨棚遮陽網(wǎng)覆蓋等一、溫室用透光覆蓋材料作週邊護結構密封件，可讓絕大部分太陽短波輻射透入，阻止絕大部分地面長波輻射透出，能起到蓄熱升溫與保溫作用，可供冬季作物栽培的建築設施統(tǒng)稱為溫室。(一)溫室分類按無土栽培用途可分為：生產溫室、試驗研究溫室、觀賞溫室與庭院溫室。按加溫與否可分為：加溫溫室、不加溫溫室。按室內的環(huán)境溫度可分為：高溫、中溫、低溫溫室與冷室。按覆蓋材料可分為：玻璃溫室、硬質塑膠或聚酯板溫室、塑膠薄膜溫室?！钣操|塑膠或聚酯板溫室的覆蓋材料主要有：PVC(聚氯乙烯)PC(聚碳酸酯)FRP(玻璃纖維聚酯波紋板)PC雙層或三層中空板☆溫室覆蓋材料使用的塑膠薄膜有：聚氯乙烯(PVC)膜聚乙烯(PE)膜聚烯烴(PO)膜(聚乙烯PE和聚酯酸乙烯EVA多層複合)(二)溫室常用結構形式及性能特點1、單坡面溫室屋脊東西向，坡面朝南，北面用磚牆承重、保溫。在屋面設有葦箔、草簾保溫。夏季竹簾遮陽。屋面用玻璃覆蓋材料，透光、保溫、抗風性能較好。一般跨度為6m左右。冬季管道煤火加溫。主要用於北方冬季蔬菜或花卉越冬生產或春提前育苗。單坡面玻璃溫室，由於建造費用高，保溫尚不足，在北方冬季不加溫時，仍不能滿足一般無土栽培作物生產要求。單坡面溫室示意圖

2、雙坡面溫室

雙坡面及側牆均為玻璃等硬質透光覆蓋材料。主要特點是採光量大，通風效果良好，淨空較高栽培管理方便。缺點是散熱面大，保溫性差。主要用於南方科研蔬菜育苗或花卉越冬栽培，真正在大規(guī)模生產上使用得較少。

雙坡面溫室示意圖雙波面溫室外觀－汕頭3、連棟溫室

連棟溫室造價低、占地省、保溫性好、便於操作管理，但通風換氣效果較差。必要時夏季增設濕簾風機降溫。連棟溫室根據(jù)屋脊走向有東西與南北向佈置。南北向佈置，雖透光率較東西向小7%左右，但屋脊、天溝等為活蔭影，光照分佈較均勻，一般南北向佈置為多。

我國大型連棟溫室發(fā)展迅速。連棟溫室多採用異型薄壁型鋼、熱浸鍍鋅，卷簾或轉軸齒條開閉天、側窗。環(huán)境調節(jié)控制，包括通風、降溫、加溫、遮陽、保溫、灌溉施肥等實現(xiàn)了自動化。高檔溫室還實現(xiàn)了微電腦溫度、濕度、光照、CO2濃度、營養(yǎng)液溫度、離子濃度等的數(shù)據(jù)採集、顯示、存儲，超限報警，以及以光照量為基準的智能化變溫管理等?，F(xiàn)代化的大型連棟溫室，還可實現(xiàn)溫室綜合環(huán)境智能化控制，實現(xiàn)高產、優(yōu)質、高效栽培。但一次投資與運行管理費用較高。連棟溫室示意圖

連棟PC板溫室連棟玻璃溫室連棟玻璃溫室青島農科所溫室大型連棟溫室二、日光溫室

靠日光能維持冬季蔬菜生產的溫室，稱為日光溫室。優(yōu)點：結構簡單、便於建造、投資較??；採光性好，較普通連棟溫室光照量高30~40%；保溫性好，夜間室內外溫差可達25℃左右；面積適中，便於農戶栽培管理。日光溫室在不加溫條件下，成功的解決了我國北方地區(qū)元旦、春節(jié)喜溫果菜等冬季新鮮蔬菜的供應問題。近十多年來，在我國北緯34~45°的華北、東北、西北地區(qū)推廣，面積達50多萬公頃，成為解決我國北方地區(qū)農民脫貧致富與城市菜藍子供應問題的支柱產業(yè)。這是我國、乃至世界蔬菜栽培史上的重大突破。缺點：土地利用率較低，管理不太方便。日光溫室結構示意圖日光溫室入口日光溫室骨架(竹架)植株了作物的日光溫室未植株作物前的日光溫室骨架結構日光溫室內部未覆蓋薄膜前的日光溫室日光溫室群的棚頭工作間日光溫室棚頭工作間日光溫室頂部外觀三、塑膠大棚

用塑膠薄膜覆蓋的拱型簡易溫室設施統(tǒng)稱為塑膠大棚，簡稱大棚。其骨架有竹木結構、鋼筋焊接結構、鋼筋混凝土或無堿玻纖鋼筋混凝土結構、鍍鋅鋼筋裝配式結構等。大棚一般無加溫設施。由於大棚結構簡單、拆建方便、投資省、土地利用率高等優(yōu)點。在北方多用於“春提前、秋延後”栽培。在南方則用於越冬或防雨栽培。塑膠大棚結構示意圖

用於無土栽培的大棚，跨度一般為6~10m，頂高2.3~3.0m，長30~50m。覆蓋材料有PVC、PE膜，最好選用防霧滴、耐老化的多功能PO膜。為了提高保溫性能，可在棚內設置小拱棚及多重保溫幕設施等。建設中的拱形鋼架塑膠大棚拱形鋼架大棚群拱形鋼架塑膠大棚側面卷膜裝置未覆蓋塑膠薄膜前的大棚骨架建設中的拱形骨架大棚群拱形骨架大棚群拱形骨架大棚群俯瞰竹架結構塑膠溫室充氣銀灰色拱形塑膠大棚四、防雨棚或遮陽網(wǎng)設施

高溫強光型天氣，根據(jù)作物光飽和點要求，採用遮光率為50%~70%的黑色遮陽網(wǎng)增產效果顯著；但對陰涼多雨天氣，則採用遮光率為40%~50%的銀灰色遮陽網(wǎng)為宜。遮陽網(wǎng)栽培，蔬菜的某些營養(yǎng)品質，如葉綠素、蛋白質、維生素C等有所下降，特別是硝酸鹽含量將明顯升高。在採收前5~7天，提前將遮陽網(wǎng)取下，使覆蓋作物得到煉苗與綠化處理，即可使各種營養(yǎng)成分含量迅速趕上或超過露地產品，同時，硝酸鹽積累量也將迅速降低。第三節(jié)設施環(huán)境對作物生長的影響及其調控技術

一、光照及其調控技術植物利用光能將CO2和水轉化為碳化合物的過程稱為光合作用。光合作用是地球上生物賴以生存和發(fā)展的基礎。光是光合作用的能量源泉，同時又是控制光週期的一種資訊。因此，光照是無土栽培溫室設施極其重要的環(huán)境因數(shù)。(一)太陽輻射與光合有效輻射1、太陽輻射的光譜能量分佈

可見光部分葉面的反射(R)、吸收(A)透射(T)(Kleshin和Shulgin，1959．約就80種植物測定值平均，A的虛線表示種間變異幅度)2、植物光合有效輻射

投射到植物葉面的輻射，一部分被葉面反射，一部分被葉綠素吸收，另一部分則被葉子透射。反射、吸收及透射的比率因輻射波長、植物種類及葉齡而異。綠色植物對輻射具有選擇性的吸收特性。一般說來在0.3~0.44μm與0.67~0.68μm兩處呈現(xiàn)吸收高峰，對0.55μm一段吸收率較低。對0.7~2.5μm的一段近紅外線，由於植物體為避免高溫的保護性反應幾乎不能吸收，而對大於2.5μm的遠紅外輻射，其吸收率很高，甚至可當作黑體來反應。3、輻射的度量

輻照度：以電磁波形式發(fā)射、傳播或接收的能量稱為輻射能，單位為J在單位時間內發(fā)射、傳播或接收的輻射能稱輻射功率，單位為W在單位時間內投射到或通過某單位面積的輻射能，稱為輻照度，單位為W/m2在光的熱效應或輻射能利用中，應以輻照度作為計量單位。

照度：據(jù)規(guī)定，具有均勻發(fā)光強度為1坎，單位為cd的點光源在單位立體角內發(fā)射的光通量定為1流明，單位為Lm。到達或通過某單位面積的光通量稱為光照度或照度勒克斯，單位為Lx。在研究人及某些動物的視覺環(huán)境時，應以照度作為計量單位。量子流密度：光輻射為不連續(xù)的細小粒子流。每一個粒子叫做光子或光量子。

光化學定律指出：吸收一個量子，只能啟動一個分子或原子。因量子的能量與其波長成反比，故在研究光電效應或光化學反應如光合作用與光照的關係時，應該以量子流密度作為計量光輻射的單位。(二)光照環(huán)境與作物生長1、光質與作物的生長紫外線、可見光與紅外線對植物生長的影響是各不相同的。小於280nm的遠紫外線，對植物有殺傷致死的作用。280~400nm的近紫外線，雖對植物的生長有一定的抑制作用，但對維生素C與花青素的形成有積極作用。蔬菜、花卉需要少量的近紫外線照射。

可見光是光合作用的主要能源。光量子具有的能量與波長成反比。在光飽和點以下的弱光範圍，光能在相同的條件下，所含量子的數(shù)量因波長越長而越多。因此，紅橙光較藍紫光的光合光效能為高。在光飽和點以上，光量子數(shù)量已不是光合作用的限制因數(shù)，在可見光範圍由波長引起的差異就不明顯了。綠色光本來難於為葉綠素所吸收，但葉綠素含量較高時，綠色光的大部分仍能為葉綠素吸收利用。決定光合強度的光譜因數(shù)，主要由每單位能量的生理輻射量子數(shù)、色素的光譜吸收特性、色素含量，即與有效吸收的生理輻射光量子數(shù)成正相關。2、光照量與光合作用

光合產物的形成不僅與量子流密度，而且由光照的累積時間所決定的。光照的強弱一方面影響著光合強度，同時還能改變作物的形態(tài)，如開花時期、節(jié)間長短、莖的粗細及葉片的大小與厚薄等。茄子光合強度與溫度、光照、CO2濃度的關係在一定的溫度和CO2濃度下，在一定的輻照度範圍內，光合強度隨輻照度的增加而增加。到光飽和點時，光合強度趨於穩(wěn)定。輻照度下降到光補償點以下時，植物的呼吸作用超過了光合作用，時間長了植株會逐漸枯黃。植物的光補償點，耐蔭作物為200~1000Lx，喜陽植物為1000~2000Lx。

在一定的輻照度下，植物葉片光合強度隨光線入射角的增大而按余弦關係降低。植物群體光合強度，則隨散射光比率的增大而提高。光合作用包括光反應與暗反應兩個階段。連續(xù)光照下，光反應的中間產物在某種意義上有過剩現(xiàn)象，甚至會不穩(wěn)定而分解。待暗期光反應產物被消耗後，下一個光反應才能順利進行。由此表明：光合強度與單位葉面積上的有效光能吸收量成正比。因此，適當降低輻照度而延長光照時間、增加散射光的比率、間歇或強弱光交替下，均可大大提高光能利用率。種類黃瓜番茄茄子甜椒西瓜甜瓜光飽和點強度(lx)5500070004000030000800060000主要蔬菜的光飽和點(師惠芬、張志勇，1986)

3、光週期對光照的基本要求光敏色素以兩種互相可逆變化的形式存在，即R660與P730。R660由植物體合成，它對660nm的紅光吸收敏感。經(jīng)一定時間的光照或660nm的輻射照射，R660可轉變?yōu)镻730。P730對730nm的遠紅光敏感。P730經(jīng)一定的暗期或730nm的輻射照射，可轉變?yōu)镽660。光週期光敏色素圖

問題R660佔優(yōu)勢時，促進_____植物生長，抑制____植物生長。反之，P730佔優(yōu)勢時，促進____植物生長發(fā)育，而抑制____植物生長發(fā)育。Answers:這對於引種、育種、控制光週期敏感植物光萌發(fā)、花芽分化等有著重要的意義。

(三)溫室設施的光照條件1、輻照度及其影響因素溫室栽培床平面內平均單位面積的輻照通量，即為溫室的輻照度。

提高輻照度的措施：1、溫室走向2、覆蓋材料角度3、覆蓋材料潔淨度4、合理種植密度幹潔覆蓋材料入射角為α時透過率

太陽赤緯的變化曲線2、覆蓋材料的透光特性覆蓋材料分光透過特性

覆蓋材料不同，其分光透過特性各異。從溫室栽培考慮，理想的覆蓋材料應對300~750nm的生理輻射具有最大的透過能力。波長300nm以下的遠紫外線透過率越低，對覆蓋材料抗老化性能越有利。300~380nm的近紫外線透過率高時，對作物花青素的顯現(xiàn)、果色、花色與維生素C的形成有利。800~3000nm的紅外線透過率低時，進入溫室的熱量較少。5~20μm輻射的透過率越低，地面長波輻射透出的越少，對溫室保溫愈有利。3、光照分佈

在一定的光照度下，溫室光照分佈愈均勻，其陰影面積率及作物群體漏光損失愈小，則溫室作物的光能利用率就愈高。光照的平面和空間分佈，主要由溫室方位、形狀與結構形式、覆蓋材料散射特性及作物葉面積指數(shù)和受光態(tài)勢所決定。在我國中高緯度地區(qū)，東西向單棟雙坡屋面溫室透光率，較南北向的高約15%，但由於屋脊、檁條等水準構件為東西向，在溫室內將造成一條條死陰影弱光帶，透光率最大與最小差值在40%以上。對於3連跨以上的溫室，南北向較東西向的透光率低的7%，但南北向溫室其水準構件為南北向，活陰影，光照分佈在時間和空間上都較均勻。若採用南北畦向栽培，作物群體受光態(tài)勢較好，光照充足均勻。4、光週期光照時間

自然光照，能對植物光週期產生影響效應的一段時間，稱為光週期光照時間。一般大於、等於22Lx的光照時間，即可對植物光週期產生影響效應。太陽高度角h≥-4.5°時的曙暮自然光照，即可對植物光週期產生影響效應。太陽高度角h0-1-2-3-4-5-6-7晴天照度7005002009633123.51.0雲(yún)天照度24075289.14.71.70.50.1太陽高度角h時地表照度(Lx)

(四)光照調節(jié)與控制

在自然條件下，光照度與光照時間因季節(jié)、緯度、天氣狀況而異。中、高緯度地區(qū)，冬季弱光、低溫伴隨著短的日照；夏季強光、高溫伴隨著長的日照。除採用適當?shù)臏厥医Y構與朝向，選擇透光率高、耐老化、無滴防塵、散光性覆蓋材料，以儘量增大栽培床面的光照外，溫室光照調節(jié)主要包括補光與遮光調節(jié)。1、自然光照光合補光

在東西向溫室的北牆內表面上加裝反射板，可增強自然光照光合補光。反射板一般由反射率80%以上的鍍鋁膜製成。跨度為5~8m的東西向單棟溫室，在內牆面上加裝反射板後，晴天栽培床面光照度可達室外自然光照度的110%~120%，為普通玻璃溫室內栽培床面光照度的2倍。冬季不僅可提高光合強度，而且還可提高室內氣溫和葉溫，可節(jié)省30%~40%的採暖費用。反光溫室增光效應

2、人工光照光合補光

目前使用的人工光源僅限於電光源一種。常用的有螢光燈、鏑燈、鈉燈、氙燈及植物效應燈等。在考慮燈具選擇時，首先應選擇發(fā)射光譜與需用光譜接近的產品，必要時亦可考慮多種光源組合光譜互補。另外，應選擇發(fā)光效率高、燈具壽命長、價格低廉的產品，使設備折舊與運行費用最低為原則。人工補光燈具光照度、光照時間對下列產生影響：1、作物光合作用2、光週期3、作物溫度4、蒸騰量5、周圍環(huán)境(氣溫、空氣濕度、氣體組成等)低輻照度時，光合強度較低，但光能利用率卻很高。在考慮人工光合補光的光照度與光照時間時，應通過試驗以單位產品經(jīng)濟效益最大時必要的光照度及光照時間為依據(jù)。一般採用較低的光照度，延長光照時間較為經(jīng)濟。3、人工光週期補光

對光週期敏感的作物，特別是光週期的臨界期，當黑夜時間過長而影響作物的生長發(fā)育時，應對作物進行人工光週期補光。人工光週期補光是作為調節(jié)作物生長發(fā)育的資訊提供的，需用的照度較低，一般大於22Lx，最好是54Lx。光譜能量分佈最好是在660~665nm一帶為好，可用富含紅光的白熾燈。不同作物光週期反應差異很大。就同一種作物，光週期反應也因溫度，營養(yǎng)狀況不同而異。光週期補光參數(shù)應通過試驗確定。4、光合遮光調節(jié)夏季強光、高溫會使某些作物光合強度降低，對某些蔭生作物或幼苗，甚至產生葉片灼燒傷現(xiàn)象，因此需進行光合遮光。目的：削減光強，減小太陽熱負荷。光合遮光主要是遮擋午間的直射光，四周不需嚴密搭接。遮光材料應具有一定的透光率、較高的的反射率和較低的吸收率。常用的有在溫室頂面上方鋪設竹簾、白色聚乙烯紗網(wǎng)、黑色遮陽網(wǎng)等。也可在室內設置無紡布或透明與鍍鋁膜相間編織的內遮陽網(wǎng)。遮陽率可在40%~70%中選擇。另外在溫室頂面內側塗白以遮擋部分日光。溫室內部遮蔭塑膠大棚外部遮蔭玻璃溫室外部遮陽玻璃溫室外遮陽打開狀連棟溫室外遮陽5、光週期遮光調節(jié)目的：延長暗期，保證短日照作物對連續(xù)暗期的要求。常用的材料有黑布與黑色塑膠兩種，在溫室頂面及四周鋪設、嚴密搭接。使室內光照降到臨界光週期照度以下，一般不高於22lx。遮光的時間應使連續(xù)暗期大於14.5小時，通常從黑夜向傍晚和清晨兩頭延長。二、溫度及其調節(jié)控制

在一定的溫度範圍，作物生長隨溫度的提高而加快。溫度降至某一低溫或超過某一高溫時，作物將停止生長甚至死亡。維持在某一適溫範圍時，生長發(fā)育最好。由於地球的自轉和公轉，造成地表熱量在時間和空間上分佈的不平衡，形成地表與空氣溫度在晝夜、季節(jié)和地區(qū)上的變化，往往不能完全滿足作物生長適溫的需要。因此，應根據(jù)溫室設施的溫度條件，隨時採取必要的保溫、加溫與降溫措施，以充分滿足作物的適溫要求。(一)溫度與作物的生長1、溫度對作物生長的影響

溫度對三葉草光合強度和呼吸強度的影響溫室內的氣溫、基質與營養(yǎng)液溫度對作物的光合作用、呼吸作用、光合產物的輸送、根系的生長和水分、養(yǎng)分的吸收均有著顯著的影響。作物的生長適溫，隨作物種類、品種、生育階段及生理活動的晝夜變化而變化。一般作物光合作用的最低溫度為0~5℃，最適溫度為20~30℃，最高溫度為35~40℃。在光合適溫範圍內，溫度提高10℃，光合強度提高約一倍。適溫範圍以外的低溫或高溫，光合強度都要顯著降低。呼吸作用的最低溫度為-10℃，最適溫度為36~46℃，最高溫度為50℃。在呼吸適溫範圍內，溫度提高10℃，呼吸強度提高1~1.5倍。溫室加溫裝置的排氣管溫室燃油加溫的棚外貯油罐營養(yǎng)液池中的電加溫裝置作物光合作用及其大部分產物輸送是同時進行的。如果下午與夜間溫度過低，葉片中的光合產物不能輸送出去，葉片中的碳水化合物過分積累，影響第二天光合作用。葉片變厚、顏色變深、衰老較快，光合強度下降。如光照較弱，氣溫過高，光合產物較少，呼吸消耗過多，則葉片變薄而植株生長瘦弱。根際一般適宜的溫度為15~20℃。根際溫度和氣溫對植株的生長有一定的互補作用。這種互補作用是指當氣溫較低或較高時，僅僅確保根際溫度在適宜的範圍列，植株能夠生長得較為正常。當冬季氣溫較低時，通過根際的加溫比室內加溫的熱損失少，節(jié)能效果好，較為經(jīng)濟有效；而在夏季高溫時，雖然氣溫很高，當如果對根際進行降溫，尤其是在無土栽培條件下，對營養(yǎng)液等介質進行冷卻降溫，具有顯著的增產效果。溫度不僅影響著光合產物的形成與消耗，而且對分配也產生著巨大的影響。在群體形成階段，越是生長前期，溫度對葉面積擴展速度的影響越顯著。在偏高的溫度下，有促進同化系統(tǒng)(即所謂的“源”)勢態(tài)的作用；相反，在偏低的溫度下，則有促進貯藏系統(tǒng)(即所謂的“庫”)勢態(tài)的作用。葉面積擴展速度越快，物質再生產也越旺盛。因此，生育前期溫度應偏高，葉面積的擴展應優(yōu)於同化率的增加。生育中、後期以後，葉面積指數(shù)已增至最大，此時物質生產主要由單位面積的淨同化率決定。在這個階段中，應適當降低溫度，以增加淨光合產物的積累和貯藏。2、生育適溫與變溫管理

作物名稱發(fā)芽期幼苗期結實採收期白天夜間白天夜間黃瓜25~2825~2813~1525~2815~19番茄28~3025~2815~1725~2820茄子30~3527~30不低於1727~3020甜椒30~3225~2815~1825~2815常見溫室作物的最適溫度[注](℃)(師惠芬、張志勇，1986)番茄全生育期的溫度管理模式上午的光合產物約占全天的3/4，下午約占1/4。而白天輸送的光合產物約占全天的3/4，前半夜僅占1/4。日本土歧知久提出，將一天分為四個時段。上午採取適當高於白天適溫，以促進光合產物的形成；下午適當?shù)挽栋滋斓倪m溫，以節(jié)省能源、確保一定的光合強度及產物輸送；前半夜適當高於夜間的適溫，以促進光合產物的輸送和分配；後半夜適當?shù)挽兑归g適溫，以抑制呼吸消耗。(二)溫室設施的溫度調節(jié)控制1、溫室設施溫度特性與保溫節(jié)能

(1)溫室效應溫室覆蓋材料能讓絕大部分太陽短波輻射透入，阻止絕大部分地面長波輻射透出，使溫室蓄熱升溫的特性稱為溫室效應。溫室能夠蓄熱升溫，更主要的還是由於溫室密閉，空間較小，隔絕了與外界的對流熱交換所致。(2)溫室設施的溫度特性溫室設施的溫度隨太陽輻射的變化而呈晝夜與季節(jié)的變化。一般密閉、土壤乾燥、非供暖、單層覆蓋溫室，白天室內氣溫可達室外氣溫的兩倍以上。室內氣溫基本上是隨太陽輻射的變化而變化的。晴天上午，室內氣溫每小時可升高5~7℃，14時達最高，下午每小時約下降4~5℃。日落後每小時降溫約0.7℃，日出前達最低溫。夜間太陽輻射為零，室溫最低比室外最低氣溫高2~3℃。有風的晴天夜間，溫室表面由於強烈的淨輻射，可能出現(xiàn)室內氣溫低於室外氣溫1~3℃的“溫室逆溫”現(xiàn)象。(3)溫室的保溫與節(jié)能溫室覆蓋材料熱阻較小，通過覆蓋材料對流、傳導、輻射傳出的熱量損失要占總散熱量的70%左右。通風換氣及冷風滲透的熱量損失要占20%左右。通過地中傳出的熱量約占10%以下。在北方地區(qū)光照充足，白天室內氣溫可很快升至20~30℃；若不進行保溫，夜間室內氣溫很快會降至接近於室外溫度。在北方地區(qū)溫室冬季的保溫是必不可少的溫度調控措施。

溫室保溫的原理，主要是增加週邊護結構的熱阻；減小通風換氣及冷風滲透；減小圍護結構底部土壤的傳熱。常用的方法是採用多層覆蓋、設防寒溝、增加溫室的密閉性。覆蓋材料(厚mm)透射率(%)吸收率(%)反射率(%)玻璃309010聚氯乙烯薄膜0.140~5040~5010聚乙烯薄膜0.170~8010~2010醋酸乙烯薄膜0.145505鍍鋁薄膜0.1010~2080~90常用覆蓋材料對紅外輻射的熱工特性

保溫覆蓋的方式

覆蓋方式覆蓋材料傳熱係數(shù)(W/m2·℃)熱節(jié)省率(%)圍固定單層覆蓋玻璃聚乙烯薄膜6.26.60-6護

覆

固定雙層覆蓋玻璃+聚氯乙烯薄膜聚乙烯薄膜兩層充氣中空聚碳酸酯板3.74.03.5403543

蓋

室

內

單層移動式保溫幕聚乙烯薄膜聚氯乙烯薄膜無紡布混鋁塑膠薄膜鍍鋁塑膠薄膜夾鋁塑膠薄膜4.34.04.73.73.13.1303525405050

覆

雙層移動式保溫幕雙層聚乙烯薄膜聚乙烯膜+鍍鋁薄膜聚乙烯膜+夾鋁薄膜3.42.22.2456565蓋充填顆粒保溫發(fā)泡聚苯乙烯顆粒(厚10cm)0.4580~90室外覆蓋複合活動覆蓋(主要用於日光溫室)稻草簾葦箔複合保溫被2.42.21.8~2.5606570~60注：單層玻璃覆蓋溫室為對照。不同覆蓋材料的保溫節(jié)能效果

蓄熱加溫法也是行之有效的節(jié)能措施。利用白天多餘熱量以補充夜間的不足，也是溫室經(jīng)濟有效的節(jié)能措施。常用的方法有地中熱交換法，蓄熱體熱交換法等。地中熱交換法是在溫室地面以下50~60cm深處埋管，通過風機強制通風或風囪自然通風，進行土壤熱交換。白天室內空氣溫度高於土壤溫度，溫室內空氣多餘熱量，通過空氣在管中流動熱交換集蓄於土壤中；夜間地中溫度高於室內氣溫，地中積蓄的熱量，又通過空氣在管中流動熱交換傳入空氣進行加溫。地中熱交換貯能加溫，一般可使溫室夜間氣溫提高5~7℃，可使大棚或溫室春提前或秋延後一個月左右。2、溫室加溫

北方的普通溫室，特別是大型連棟溫室，因冬季透光率較低、集熱量較小，同時無法採用非常嚴密的保溫措施，在冬季較低的室外溫度條件下，須進行一定的採暖加溫，才能維持室內作物生長必要的最低溫度。常用的採暖方式有熱水採暖、熱風採暖與電熱採暖、燃氣輻射採暖等。熱水採暖：用水作熱媒，經(jīng)鍋爐加熱並送至溫室，經(jīng)散熱器放熱對溫室進行加溫的方式，稱為熱水採暖。熱水採暖的熱穩(wěn)定性好、溫度分佈均勻、波動小、生產安全可靠、供熱負荷能力大，多在大中型永久性的溫室中使用。根據(jù)熱水在系統(tǒng)中迴圈流動的動力不同，熱水採暖系統(tǒng)可分為自然迴圈與機械迴圈兩種。自然迴圈熱水採暖系統(tǒng)

機械迴圈熱水採暖系統(tǒng)(a)氮氣加壓罐系統(tǒng)原理圖1.氮氣罐2.氮氣加壓罐3.鍋爐4、6.水泵5.室內系統(tǒng)(b)溫室熱水採暖的運行調節(jié)1.鍋爐2.泵3.三向調節(jié)閥4.散熱器5.泵熱風採暖：以空氣作熱媒，用燃煤或燃油熱風爐直接加溫，或通過蒸氣－氣熱交換器加溫。熱風採暖升溫快、熱利用率高，一般可達70%~80%，一次投資與運行費用低，但溫度穩(wěn)定性差，一般多用於季節(jié)性短期加溫。電熱採暖：利用電加熱形式進行採暖。主要用於育苗時季節(jié)性溫床基質局部加溫。電熱溫床主要由隔熱層、加熱線、基質及地面覆蓋幾部分組成。隔熱層一般由乾燥的鋸木、稻糠、麥秸等鋪成，厚10~20cm。床上底層由3~5cm爐灰或幹土鋪平，電熱線設在床土中間。其上則為培養(yǎng)基質及營養(yǎng)缽等。熱風爐採暖(a)蔬菜電熱溫床育苗(b)電熱溫床電熱線佈置示意圖1.塑膠薄膜2.基質3.絕熱層4.電加熱線電熱溫床與電熱線佈置3、溫室通風降溫

為了維持溫室設施內適宜的環(huán)境溫度，往往需要通過必要的通風換氣、甚至設置濕簾風機降溫系統(tǒng)對溫室設施的溫度條件進行必要的調節(jié)與控制。為了補充CO2，排除室內過多的濕氣，也往往需要適當?shù)剡M行換氣。開窗自然換氣溫室開設天側窗：通過溫室頂部和側面安裝的天窗和側窗的開閉，可起到調節(jié)自然換氣的功能。利用溫室內外溫差造成內外空氣壓差的換氣，稱為熱壓換氣；利用風力作用造成內外壓差的換氣，稱為風壓換氣。熱壓與風壓換氣統(tǒng)稱為自然換氣。溫室側窗通風溫室頂部側面開窗通風自然換氣

機械強制換氣濕(水)簾風機降溫溫室水簾降溫濕簾風機降溫系統(tǒng)示意圖利用棚室內間種來降溫三、濕度及其調控技術

夜間隨著氣溫下降，相對濕度逐漸增大；日出後隨著溫度升高，相對濕度逐漸下降。

不同結構溫室空氣濕度狀況比較

(二)濕度與作物的生長發(fā)育

1、

濕度與蒸騰和光合作用根據(jù)日本東近農事試驗場對黃瓜、菜豆的研究試驗，相對濕度為90%時的淨同化率及幹物質增加量，均較相對濕度為80%及60%的為高。相對濕度對光合作用的影響是間接起作用的。當空氣濕度較低時，作物將部分關小氣孔開度來控制蒸騰量，這樣將增大CO2擴散阻抗，造成CO2不足而減弱光合強度。相對濕度過低而溫度又較高時，作物將失水過多而造成暫時或永久萎蔫，甚至給細胞原生質的分化作用造成影響。相對濕度過高，如95%以上時，蒸騰