日光温室环境调控方法及设备Word文档格式.docx

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在以上因素确定的前提下，大棚的环境还可以通过某些人为措施来改变。

灌溉方式和频率及天气状况决定了大棚内的空气相对湿度和增温、补光措施与补充二氧化碳及施肥等。

1日光温室环境温度特点及其调控

温室作物的生长发育进程明显受到温度的影响。

温度是温室环境调控的主要环境因子，以秋冬栽培和冬春栽培季为主要调控季节。

日光温室内的空气日均温变化如图1所示，由图可知，12月份、1月份、2月份3个月内，棚内空气日均温度都在15℃以下。

保护地蔬菜中，低温作物的对昼温的要求也要在15～22℃。

因此，对于中温作物和高温作物而言，温度更是不能满足蔬菜生长发育和高产形成的要求。

对设施蔬菜作物而言，高温作物，最适宜的地温为20～25℃，中温作物为18～23℃，低温作物也要求14～18℃的地温。

由图2所示，11、12、1月份10cm土层土壤温度为20℃以下，1月份10cm土层土壤温度甚至在15℃以下。

温度较低，影响了作物的生长发育，甚至会引起根的生理机能衰退、生育不良等。

需水类型

根系吸水力

蔬菜种类

管理要点

耗水中等

中等

茄果类、根菜类、豆类等

较耐旱，要适时浇大水，保持土壤见干见湿。

耗水多

弱

白菜、甘蓝类、黄瓜、绿叶类

喜湿、需经常浇水，保持土壤湿润

针对以上棚内空气温度和土壤温度的特点，为了最大可能的满足设施栽培蔬菜对温度的需求，应采取多种切实可行的方式来提高地温和增加棚内空气温度。

对于绝大多数蔬菜而言，一天中对于温度的要求是不断变化的，变温管理是有效提高光合速率、提高干物质积累、减少呼吸消耗和增加源向库的转换比例的有效手段。

目前，秋延迟及冬春型日光温室温度的管理以增温为主，在满足作物对较高温度的要求下，进行变温管理是实现设施高效栽培的有效手段。

棚内暖炉升温、增施有机肥和堆厩肥、适当选择大棚覆盖物的材质以及适时的开关风口和揭盖草苫都是实现增温和变温管理的主要措施。

2日光温室环境湿度特点及其调控

湿度是同温度同等重要的调控因子之一，是影响大棚内病害发展的关键因素，也是影响棚内空气温度的重要因子。

作物冠层空气相对湿度如图3所示，在12、1、2月三个月份内，棚内空气的相对湿度在80%以上。

不同的设施蔬菜对空气相对湿度的要求不同，但是大部分作物的湿度要求是60%左右，一般60%～80%的空气相对湿度可满足作物的生长环境要求。

过高的空气湿度对栽培作物的影响是，造成作物植株的病害严重，严重影响植株的正常生长发育，影响产量和产品品质。

对于日光温室大棚内的湿度调控，白天因温度高、光合作用强，湿度可稍大；

傍晚温度下降，则要降低湿度，以免因高湿会对作物生长发育不利，而引起病害的蔓延。

通常，相对湿度一般控制在60％～80％。

对于粗放型管理的大棚而言，湿度较大是一个主要的限制因素，因此以降低湿度为主。

改沟灌和漫灌为滴灌和渗灌是目前相当一部分大棚内需要采取的降湿措施，同时依据作物根系的吸收能力、作物对水分的需求量、土壤的结构及施肥的多少，合理安排灌水量和灌水次数是今后设施农业高效可持续发展的重要技术方向。

同时，也是减少土壤和植株水分蒸腾，降低空气相对湿度，减少植株病害的主要措施之一。

其次，通风、遮荫也是有效的降湿手段，但是两种方式的采取需要结合大棚的温度管理和作物的光照需求而辅助进行。

对于需要增加空气湿度的管理而言，则可以通过向空气中进行高压或低压喷雾来实现。

3日光温室内光照变化及其调控

日光温室内的太阳辐射强度是影响作物光合、干物质生产及产量的关键，在外界天气状况一定的前提下，大棚的覆盖物和后坡坡度角的大小决定了大棚的透光率和透光强度。

在棚体结构和优选的覆盖物一定的前提下，测得作物冠层顶部向下40cm处光照如图4所示，设施栽培作物的生育周期内，3万Lx以上光照强度的时间较少，相当长时间内均低于3万Lx。

而设施蔬菜中，大部分的蔬菜作物需要3万Lx以上的光照强度才能够维持正常的生长发育，需要4~7万Lx的光照强度保证良好的植株生长。

长时间弱光照则造成植株发育受阻，干物质积累量大大的减少，产量下降，品质降低。

秋冬型和冬春型设施大棚栽培，因其特殊的气候条件（温度低，雨雪天气较多）决定了大棚中的光照远远不能满足作物生长的需要。

目前生产上采取了多种多样的补光措施：

提高透光率（设计合理的温室方位角、采光角，盖无滴膜，每天揭帘后清扫屋面，改进骨架结构以减少遮荫面）；

张挂反光膜，提高光照度；

合理作物布局，减少株间遮荫；

正确使用保温幕；

增加光源（用于增加光合作用的光源，采用高压钠灯、金属卤灯为好；

用于延长光周期的灯源采用白炽灯为好）。

增加光源的手段仍未在大面积的设施栽培中得到利用，这可能与管理者对增加光源后的收益大小与光源的经济投入多少没有正确的认识有关，即对产投比的认识不够，或者说没有良好的可以借鉴的生产示范案例。

研究者应当加强这方面数据信息的支持，以为设施农业的高产、高效、优质栽培提供有力的技术依据。

4日光温室内气体变化及其调控

空气中二氧化碳含量为0.03％，而植物所需二氧化碳浓度可达0.1％，如果可以提高空气二氧化碳浓度至0.1％，则作物的光合速率可提高一倍。

试验表明，日光温室内空气中的二氧化碳浓度，在太阳升起后，随着时间的推移急剧下降，并呈现降低的总体变化，期间因风口的开关而有所起伏。

如图5所示，日出时，空气中的二氧化碳浓度最高，随着光照强度的加强，二氧化碳浓度迅速下降，约3个小时左右降至最低点，甚至低于空气中二氧化碳浓度含量，之后降低速度趋于平缓。

15时左右，随着光合速率的降低，二氧化碳消耗的减少以及作物和土壤呼吸放出二氧化碳，空气中二氧化碳的浓度又呈现逐渐升高的变化。

一般设施蔬菜植株光合对空气中二氧化碳浓度的要求是500μL/L以上，过低的二氧化碳浓度将会严重影响蔬菜的产量。

有二氧化碳施肥试验表明，适量适时的进行二氧化碳肥的施用，将提高栽培蔬菜产量达29～44.8％。

二氧化碳肥的使用原则是：

针对一定的蔬菜作物，二氧化碳肥的施用浓度要适宜；

二氧化碳肥的施用时间一般控制在蔬菜生长最旺盛时期（包括营养生长和生殖生长以及营养、生殖生长并行期），选择植株光合作用最强的上午时间多布点释放；

施用时间结合栽培蔬菜的生理特性，综合考虑环境的温度和湿度施用，以免造成生理性危害。

5温室环境调节设备：

（1）人工光源设备

（2）增温设备

（3）降温设备

（4）通风设备

（5）灌水设备

（6）二氧化碳气体施用设备

5.1.人工光源设备

功能：

<

1>

照明

2>

人工补光

人工补光是温室高产栽培的一项重要技术措施，采用人工补光可以弥补一定条件下温室光照的不足，有效地维持温室作物的正常生长发育，提高作物的产量与品质。

3>

类型（电光源）

Ø

白炽灯

萤光灯

碘钨灯

2.白炽灯

白炽灯的光谱是连续光谱，能量主要是红外线辐射，生理辐射只占总辐射能的10~20%，其中主要是橙红光，蓝紫光很少，几乎无紫外光。

白炽灯结构简单，使用可靠，价格低廉，电路结构也简单。

但发光效率低，寿命较短。

目前只作辅助光源应用。

3.荧光灯

荧光灯发光光谱主要集中在可见光区域，其成份一般为蓝紫光16.1%、黄绿光39.3%、红橙光44.6%。

荧光灯光谱可通过改变荧光粉成份，获得所需要的光谱，如用于育苗的荧光灯，需要加强蓝色和红色部分。

荧光灯发光效率高，约为白炽灯的4倍，达51~84%。

使用寿命长达3000小时以上，且价格便宜。

目前是使用最普遍的一种光源。

4.碘钨灯

碘钨灯功率大，发光效率高，构造简单，使用可靠，体积小，装修方便，故障少，寿命长。

是目前温室常用光源之一。

5.2增温设备

作物的生长发育要求在一定的温度条件下进行，在我国北方地区，自深秋至春季，为了使温室内的气温、地温保持在作物生长发育的适宜范围内，就必须进行补充加温——采暖。

1.热水式采暖系统

由热水锅炉、供热管道和散热设备三个基本部分组成。

运行稳定可靠，是目前最常用的采暖方式。

优点：

温室内温度稳定、均匀、系统热惰性大，节能；

温室采暖系统发生紧急故障，临时停止供暖时，2H不会对作物造成大的影响。

5.2.1热水式采暖系统

2.热风式采暖系统

由热源、空气换热器、风机和送风管道组成。

温度分布比较均匀，热惰性小，易于实现温度调节，设备投资少。

5.2.2热风式采暖系统

3.电热采暖系统

设备主要是电加热器。

优点是一次性投资较低。

5.2.3电热采暖系统

5.3降温设备

当温室内温度超过35°

C时，温室内就不能正常生产。

为了维持温室内气温、地温在作物生长发育适温范围内，需将流入温室内的热量强制排除，以达到降温的目的。

1.前常见的降温设备有：

湿帘风机降温系统，喷雾降温系统，遮荫降温系统。

湿帘风机降温系统：

由湿帘箱、循环水系统、轴流风机和控制系统四部分组成，湿帘箱由箱体、湿帘、布水管和集水器组成。

微雾降温系统：

由水过淋装置、高压水泵、高压管道、旋芯式喷头组成。

直接用喷头将水以雾状喷在温室的空中，因为雾粒的直径非常小，所以可在空气中直接汽化。

雾粒汽化时吸收直接用喷头将水以雾状喷在温室的空中，因为雾粒的直径非常小，所以可在空气中直接汽化。

热量，降低温室内空气温度，其降温速度快，蒸发效率高，温度分布均匀。

遮荫降温系统：

利用不透光或透光率低的材料遮住阳光，阻止多余的太阳辐射能量进入温室，保证作物能够正常生长，又降低了温室内的空气温度。

常见遮荫材料：

黑色遮阳网，银色遮阳网，缀铝条遮阳网，镀铝遮阳网。

5.4通风设备

通风主要是将室内污浊空气直接或经净化后排至室外，达到排除温室内余热、排除余湿和调整温室内空气成份的目的。

5.4.1通风设备

5.5灌水设备

为了提高温室供水效率，减少温室空气湿度，温室中常采用局部灌溉的方法进行温室植物供水。

般灌溉流量比全面灌溉小得多，因此又称微量灌溉，简称微灌。

微灌在灌溉时只湿润植物周围的土壤，远离植物根部的行间或棵间的土壤仍保持干燥。

微灌系统通常由水源，首部枢纽，输配水管道和灌水器四部分组成。

灌水器目前市场上应用的主要有滴头、微喷头、涌水器、滴灌管和多孔管道等多种形式。

5.5.1灌水设备

5.6二氧化碳气体施用设备

温室中人为施用二氧化碳主要解决温室内二氧化碳不足和供给作物最适宜的二氧化碳含量，以便获得高产优质的植物产品。

5.6.1二氧化碳气肥机

化学发生剂方式制备二氧化碳主要用盐酸和石灰石进行化学反应而成。

6结束语

随着各类作物模型的研建和大棚专家系统及不同作物决策支持系统的开发，日光温室的环境调控已经进入到了一个智能综合控制的发展阶段，逐渐由单因素的环境调控向多因素的综合调控发展。

把作物的生长发育规律及其对环境的要求与环境调控相结合，是今后相当长一段时间内设施环境调控的重要方向。

知识模型综合了环境特点与作物生长发育之间的规律，准确的反映了二者之间的相互关系，把知识模型或基于知识模型的决策支持系统与设施环境智能调控相结合，是实现设施作物高产、优质、高效栽培的最有效技术手段。