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1、第八章 无土栽培的环境 调节控制设施 Chapter 8 Environmental control facilities for soilless culture 通过对半封闭系统的物质交换和能量调节来 改善或创造周年更适于作物无土栽培的生长 环境,以期获得栽培作物速生、优质、高产 、均衡和最大的经济效益。 “Rapid growth, high quality, high yield, equilibrium production all year round will be gained by controlling or creating the more favorite growt
2、h conditions for hydroponic plants by means of improving or regulating the materials and energy exchanges in the closed or semi- closed system. 构成作物的综合环境,往往是由光、温、水、气、养分的组 成与浓度等多种因子组成。本章重点介绍无土栽培作物与环 境因素及环境工程间相互作用的规律及有关温室、大棚等环 境调节控制设施的性能、特点与调控技术。 Integrated environment for plant growth is the constitu
3、te of many factors including light, temperature, water, air and nutrients. This chapter will stress the disciplinarians and the interaction of the plants in soilless culture with environmental factors and with environmental engineering. And the characteristics, specialties of environmental controlli
4、ng facilities of greenhouse, and the regulating and controlling techniques would be also introduced in this chapter. 第一节 环境调节控制概述 一、环境调节控制的意义与作用 遗传决定农业生产的潜势,而环境则决 定这种潜势可能兑现的程度。作物对环 境因素的要求,涉及光、温、水、气、 肥等众多的因子。同时,随着品种、生 育阶段及昼夜生理活动中心的变化而不 断变化。因此,作物对环境因子的要求 ,是由彼此关连的众多环境因子组成的 综合环境动态模型决定的。 进行综合环境调节要考虑: The
5、 follows would be considered in order to carry out the comprehensive environmental regulation: 室内外各种环境因子和作物生长发育情况; The information of every kinds of environmental factors indoor and outdoor and the basic information of plant growth and development. 各种生产资料投入的成本、市场价格变化、资金周转和栽培管理作业等。 Every kinds of the
6、 costs of means of production, changes of market price, capital turnover and culture management, and so on. 综合环境调节是以速生、优质、高产为目标进行监测、分析与调节控制。 Integrated environmental regulation is the monitoring, analysis and regulation according to the target of rapid growth, high quality and high yield. 综合环境管理是在综合
7、环境调节的基础上,随时根据市场变化与效益分析,对目 标环境指标进行修订,以期获得最大的经济效益。 Integrated environmental management is the base on the regulation of environment. The target environmental indexes will be adjudged according to the change of market and the analysis of benefit, in order to gain maximum economic benefit. 二、环境工程设施设计的 原
8、理和基本要求 先进的生产技术与生产工艺总是通过一定的建筑结 构、环境调控设施等硬件作为载体,并与优良的品 种、科学的种植管理技术相结合而体现出来的。 首先是利用围护结构把一定的空间与外界环境隔离 开来,形成一个相对封闭的系统。这是区别于露地 栽培达到改善和创造作物生长优良环境的先决条件 。而环境工程则是在一定建筑设施的基础上,通过 对半封闭系统的物质交换和能量调节来进一步改善 和创造更佳的生长环境。二者相互制约,相辅相成 。 环境工程设施在设计、建造及运行管理时须符合以 下原则和基本要求。 1、安全可靠 在一定的设计使用年限和设计标准条件下,保证建 筑结构和环境工程设施运行的安全性和可靠性。
9、2、经济适用 一次投资和运行费用较低;节约土地、能源、人力 等资源;便于机械化、自动化作业;能充分满足 作物无土栽培管理要求。 3、保护环境 环境问题是人类生存和经济、社会发展的基础。建 筑与环境工程设施,应便于栽培环境废弃物的处 理和再利用,避免环境污染与公害,保证无土栽 培设施的可持续发展性。 第二节 常用环境调控设施的 结构与性能 温室 日光温室 大棚 防雨棚 遮阳网覆盖等 一、温室/greenhouse 用透光覆盖材料作外围护结构密封 件,可让绝大部分太阳短波辐射透 入,阻止绝大部分地面长波辐射透 出,能起到蓄热升温与保温作用, 可供冬季作物栽培的建筑设施统称 为温室。 (一)温室分类
10、/classification of greenhouse 按无土栽培用途可分为:生产温室、试 验研究温室、观赏温室与庭院温室。 按加温与否可分为:加温温室、不加温 温室。 按室内的环境温度可分为:高温、中温 、低温温室与冷室。 按覆盖材料可分为:玻璃温室、硬质塑 料或聚酯板温室、塑料薄膜温室。 硬质塑料或聚酯板温室的覆盖材料主要有: PVC (polyvinyl chloride, 聚氯乙烯) PC (polycarbonate, 聚碳酸酯, ) FRP (Fiberglass-reinforced plastics, 玻璃纤维聚酯波纹 板) PC双层或三层中空板 温室覆盖材料使用的塑料薄膜
11、有: 聚氯乙烯(PVC)膜 聚乙烯(polyethylene, PE)膜 聚烯烃(polyolefin, PO)膜(聚乙烯PE和聚酯酸乙烯EVA多 层复合) (二)温室常用结构形式及性能特点 1、单坡面温室 屋脊东西向,坡面朝南,北面用砖墙承重、 保温。在屋面设有苇箔、草帘保温。夏季竹帘 遮阳。屋面用玻璃覆盖材料,透光、保温、抗 风性能较好。一般跨度为6m左右。冬季管道 煤火加温。 主要用于北方冬季蔬菜或花卉越冬生产或春提 前育苗。 单坡面玻璃温室,由于建造费用高,保温尚不 足,在北方冬季不加温时,仍不能满足一般无 土栽培作物生产要求。 单坡面温室示意图 2、双坡面温室 双坡面及侧墙均为玻 璃
12、等硬质透光覆盖材 料。主要特点是采光 量大,通风效果良好 ,净空较高栽培管理 方便。缺点是散热面 大,保温性差。主要 用于南方科研蔬菜育 苗或花卉越冬栽培, 真正在大规模生产上 使用得较少。 双坡面温室示意图 双波面温室外观观汕头头 3、连栋温室 连栋温室造价低、占地省、保温性好 、便于操作管理,但通风换气效果较 差。必要时夏季增设湿帘风机降温。 连栋温室根据屋脊走向有东西与南北 向布置。南北向布置,虽透光率较东 西向小7%左右,但屋脊、天沟等为 活荫影,光照分布较均匀,一般南北 向布置为多。 我国大型连栋温室发展迅速。 连栋温室多采用异型薄壁型钢、热浸镀锌, 卷帘或转轴齿条开闭天、侧窗。 环
13、境调节控制,包括通风、降温、加温、遮 阳、保温、灌溉施肥等实现了自动化。高档 温室还实现了微电脑温度、湿度、光照、 CO2浓度、营养液温度、离子浓度等的数据 采集、显示、存储,超限报警,以及以光照 量为基准的智能化变温管理等。 现代化的大型连栋温室,还可实现温室综合 环境智能化控制,实现高产、优质、高效栽 培。但一次投资与运行管理费用较高。 连栋温室示意图 连栋连栋 PC板温室 连栋玻璃温室 连栋玻璃温室 青岛农科所温室 大型连栋温室 二、日光温室 靠日光能维持冬季蔬菜生产的温室,称为日光温室 。 优点:结构简单、便于建造、投资较省;采光性好,较普通 连栋温室光照量高3040%;保温性好,夜间
14、室内外温差可 达25左右;面积适中,便于农户栽培管理。 日光温室在不加温条件下,成功的解决了我国北方地区元旦 、春节喜温果菜等冬季新鲜蔬菜的供应问题。近十多年来, 在我国北纬3445的华北、东北、西北地区推广,面积达50 多万公顷,成为解决我国北方地区农民脱贫致富与城市菜蓝 子供应问题的支柱产业。这是我国、乃至世界蔬菜栽培史上 的重大突破。 缺点:土地利用率较低,管理不太方便。 日光温室结构示意图 日光温室入口 日光温室骨架 (竹架) 植株了作物的 日光温室 未植株作物前 的日光温室 骨架结构日光温室内部 未覆盖薄膜前 的日光温室 日光温室群的 棚头工作间 日光温室 棚头工作间 日光温室 顶部
15、外观 三、塑料大棚/plastichouse 用塑料薄膜覆盖的拱型简易温室设施统称 为塑料大棚,简称大棚。 其骨架有竹木结构、钢筋焊接结构、钢筋 混凝土或无碱玻纤钢筋混凝土结构、镀锌 钢筋装配式结构等。 大棚一般无加温设施。由于大棚结构简单 、拆建方便、投资省、土地利用率高等优 点。 在北方多用于“春提前、秋延后”栽培。在 南方则用于越冬或防雨栽培。 塑料大棚结构示意图 The sketch map of plastichouse 用于无土栽培的大棚,跨度一般为 610m,顶高2.33.0m,长3050m。 覆盖材料有PVC、PE膜,最好选用防雾 滴、耐老化的多功能PO膜。 为了提高保温性能,
16、可在棚内设置小拱 棚及多重保温幕设施等。 建设设中的拱形钢钢架塑料大棚 拱形钢架大棚群 拱形钢架塑料大棚侧面卷膜装置 未覆盖塑料薄膜前的大棚骨架 建设设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 竹架结构塑料温室 充气银灰色拱形塑料大棚 四、防雨棚或遮阳网设施 高温强光型天气,根据作物光饱和点要求, 采用遮光率为50%70%的黑色遮阳网增产效 果显著;但对阴凉多雨天气,则采用遮光率 为40%50%的银灰色遮阳网为宜。 遮阳网栽培,蔬菜的某些营养品质,如叶绿 素、蛋白质、维生素C等有所下降,特别是硝 酸盐含量将明显升高。 在采收前57天,提前将遮阳网取下,使覆盖 作物得到炼苗与绿化处
17、理,即可使各种营养 成分含量迅速赶上或超过露地产品,同时, 硝酸盐积累量也将迅速降低。 第三节 设施环境对作物生长的 影响及其调控技术 一、光照及其调控技术 植物利用光能将CO2和水转化为碳化合物 的过程称为光合作用。光合作用是地球上 生物赖以生存和发展的基础。光是光合作 用的能量源泉,同时又是控制光周期的一 种信息。因此,光照是无土栽培温室设施 极其重要的环境因子。 (一)太阳辐射与光合有效辐射 1、太阳辐射的光谱能量分布 可见光部分叶面的反射(R)、吸收(A)透射(T) (Kleshin和Shulgin,1959就80种植物测定 值平均,A的虚线表示种间变异幅度) 2、植物光合有效辐射 投
18、射到植物叶面的辐射,一部分被叶面反射 ,一部分被叶绿素吸收,另一部分则被叶子 透射。反射、吸收及透射的比率因辐射波长 、植物种类及叶龄而异。 绿色植物对辐射具有选择性的吸收特性。一 般说来在0.30.44m与0.670.68m两处 呈现吸收高峰,对0.55m一段吸收率较低 。 对0.72.5m的一段近红外线,由于植物体 为避免高温的保护性反应几乎不能吸收,而 对大于2.5m的远红外辐射,其吸收率很高 ,甚至可当作黑体来反应。 3、辐射的度量 辐照度:以电磁波形式发射、传播或 接收的能量称为辐射能,单位为J 在单位时间内发射、传播或接收的辐射 能称辐射功率,单位为W 在单位时间内投射到或通过某单
19、位面积 的辐射能,称为辐照度,单位为W/m2 在光的热效应或辐射能利用中,应以辐 照度作为计量单位。 照度:据规定,具有均匀发光强度为1坎, 单位为cd的点光源在单位立体角内发射的光 通量定为1流明,单位为Lm。 到达或通过某单位面积的光通量称为光照度 或照度勒克斯,单位为Lx。 在研究人及某些动物的视觉环境时,应以照 度作为计量单位。 量子流密度:光辐射为不连续的细小粒 子流。每一个粒子叫做光子或光量子。 光化学定律指出:吸收一个量子,只能 激活一个分子或原子。因量子的能量与 其波长成反比,故在研究光电效应或光 化学反应如光合作用与光照的关系时, 应该以量子流密度作为计量光辐射的单 位。 (
20、二)光照环境与作物生长 1、光质与作物的生长 紫外线、可见光与红外线对植物生长的影 响是各不相同的。 小于280nm的远紫外线,对植物有杀伤致 死的作用。 280400nm的近紫外线,虽对植物的生长 有一定的抑制作用,但对维生素C与花青素 的形成有积极作用。蔬菜、花卉需要少量 的近紫外线照射。 可见光是光合作用的主要能源。 光量子具有的能量与波长成反比。 在光饱和点以下的弱光范围,光能在相同的条件下,所含 量子的数量因波长越长而越多。因此,红橙光较蓝紫光的 光合光效能为高。 在光饱和点以上,光量子数量已不是光合作用的限制因子 ,在可见光范围由波长引起的差异就不明显了。 绿色光本来难于为叶绿素所
21、吸收,但叶绿素含量较高时, 绿色光的大部分仍能为叶绿素吸收利用。 决定光合强度的光谱因子,主要由每单位能量的生理辐射 量子数、色素的光谱吸收特性、色素含量,即与有效吸收 的生理辐射光量子数成正相关。 2、光照量与光合作用 illumination amount and photosynthesis 光合产物的形成不仅与量子流密度,而且由光照 的累积时间所决定的。 The formation of photosynthate depends not only on the density of quanta flow, but also on the accumulative times of
22、sun light. 光照的强弱一方面影响着光合强度,同时还能改 变作物的形态,如开花时期、节间长短、茎的粗 细及叶片的大小与厚薄等。 Light influences not only on the intensity of photosynthesis, but also on the conformation of plants, such as flowering time, the length of internode, the thickness of stem and the size and thickness of leaves. 茄子光合强度与温度、光照、CO2浓度的关系
23、 在一定的温度和CO2浓度下,在一定的辐照度范围内,光合强度随辐照 度的增加而增加。 The intensity of photosynthesis increases with the increase of irradiance in the definite range of irradiance, temperature and the concentration of CO2. 到光饱和点时,光合强度趋于稳定。 The photosynthesis is stable in the light saturation point. 辐照度下降到光补偿点以下时,植物的呼吸作用超过了光合作
24、用,时间 长了植株会逐渐枯黄。 The intensity of respiration will excess that of photosynthesis when the irradiance decreases under the light compensation point, and the plant will be scorch gradually. 植物的光补偿点,耐荫作物为2001000Lx,喜阳植物为10002000Lx。 The light compensation point is 2001000Lx for shade plants and 10002000Lx
25、for sun plants. 在一定的辐照度下,植物叶片光合强度随光 线入射角的增大而按余弦关系降低。 The photosynthesis will be decreased in cosine relation with the increase of incident angle of light in definite irradiance. 植物群体光合强度,则随散射光比率的增大 而提高。 The group photosynthesis of plant will increases with the increase of the ratio of scattered ligh
26、t. 光合作用包括光反应与暗反应两个阶段。连续光照下,光反应的中间产 物在某种意义上有过剩现象,甚至会不稳定而分解。待暗期光反应产物 被消耗后,下一个光反应才能顺利进行。 The photosynthesis involves 2 phrases, light reaction and dark reaction. Under the condition of continuous illumination, the intermediate products of light reaction will be surplus in a sense, even unstable and dec
27、omposed. The next light reaction will be continued after the consumption of the products of light reaction in dark period. 由此表明:光合强度与单位叶面积上的有效光能吸收量成正比。因此, 适当降低辐照度而延长光照时间、增加散射光的比率、间歇或强弱光交 替下,均可大大提高光能利用率。 It shows that the photosynthetic intensity is direct ratio to the effective light energy in unit
28、leaf area. The light utilization ratio will be promoted greatly under the conditions of decreasing irradiance, prolonging the illumination time, increasing the ratio of scattered light, and intermission and alternating of strong and weak lights. 种 类 黄瓜 番茄 茄子 甜椒 西瓜 甜瓜 光饱和点 强度(lx) 55 000 7 000 40 000
29、30 000 8 000 60 000 主要蔬菜的光饱和点(师惠芬、张志勇,1986) Light saturation points of some major vegetables 3、光周期对光照的基本要求 The basic requirement of light for photoperiod 光敏色素以两种互相 可逆变化的形式存在 ,即R660与P730。 R660由植物体合成, 它对660nm的红光吸 收敏感。经一定时间 的光照或660nm的辐 射照射,R660可转变 为P730。P730对 730nm的远红光敏感 。P730经一定的暗期 或730nm的辐射照射 ,可转变为R6
30、60。 光周期光敏色素图 The sketch map of phytochrome of photoperiod 问题/Question R660占优势时,促进_植物生长,抑 制_植物生长。反之,P730占优势时, 促进_植物生长发育,而抑制_植物 生长发育。 Answers: 这对于引种、育种、控制光周期敏感植物 光萌发、花芽分化等有着重要的意义。 (三) 温室设施的光照条件 1、辐照度及其影响因素 Irradiance and its influencing factors 温室栽培床平面内平均单位面积的 辐照通量,即为温室的辐照度。 The irradiance of greenhou
31、se is the irradiation flux per unit area of plantation bed averagely in greenhouse. 提高辐照度的措施: 1、温室走向 2、覆盖材料角度 3、覆盖材料洁净度 4、合理种植密度 干洁覆盖材料入射角为时透过率 太阳赤纬的变化曲线 2、覆盖材料的透光特性 覆盖材料分光透过特性 覆盖材料不同,其分光透过特性各异。 从温室栽培考虑,理想的覆盖材料应对 300750nm的生理辐射具有最大的透过能力。 波长300nm以下的远紫外线透过率越低,对覆盖 材料抗老化性能越有利。 300380nm的近紫外线透过率高时,对作物花青 素的
32、显现、果色、花色与维生素C的形成有利。 8003000nm的红外线透过率低时,进入温室的 热量较少。 520m辐射的透过率越低,地面长波辐射透出 的越少,对温室保温愈有利。 3、光照分布 在一定的光照度下,温室光照分布愈 均匀,其阴影面积率及作物群体漏光 损失愈小,则温室作物的光能利用率 就愈高。 光照的平面和空间分布,主要由温室 方位、形状与结构形式、覆盖材料散 射特性及作物叶面积指数和受光态势 所决定。 在我国中高纬度地区,东西向单栋双坡屋面 温室透光率,较南北向的高约15%,但由于 屋脊、檩条等水平构件为东西向,在温室内 将造成一条条死阴影弱光带,透光率最大与 最小差值在40%以上。对于
33、3连跨以上的温 室,南北向较东西向的透光率低的7%,但 南北向温室其水平构件为南北向,活阴影, 光照分布在时间和空间上都较均匀。若采用 南北畦向栽培,作物群体受光态势较好,光 照充足均匀。 4、光周期光照时间/photoperiod illumination time 能对植物光周期产生影响效应的一 段时间,称为光周期光照时间。 一般大于、等于22Lx的光照时间, 即可对植物光周期产生影响效应。 太阳高度角h-4.5时的曙暮自然光 照,即可对植物光周期产生影响效 应。 太阳高度 角h 0 -1 -2 -3 -4 -5 -6 -7 晴天 照度 700 500 200 96 33 12 3.5 1
34、.0 云天 照度 240 75 28 9.1 4.7 1.7 0.5 0.1 太阳高度角h时地表照度(Lx) (四)光照调节与控制 在自然条件下,光照度与光照时间因季节 、纬度、天气状况而异。 中、高纬度地区,冬季弱光、低温伴随着 短的日照;夏季强光、高温伴随着长的日 照。 除采用适当的温室结构与朝向,选择透光 率高、耐老化、无滴防尘、散光性覆盖材 料,以尽量增大栽培床面的光照外,温室 光照调节主要包括补光与遮光调节。 1、自然光照光合补光 在东西向温室的北墙内表面上加装反射板, 可增强自然光照光合补光。 反射板一般由反射率80%以上的镀铝膜制成 。跨度为58m的东西向单栋温室,在内墙 面上加
35、装反射板后,晴天栽培床面光照度可 达室外自然光照度的110%120%,为普通 玻璃温室内栽培床面光照度的2倍。 冬季不仅可提高光合强度,而且还可提高室 内气温和叶温,可节省30%40%的采暖费 用。 反光温室增光效应 2、人工光照光合补光 目前使用的人工光源仅限于电光源一种 。 常用的有荧光灯、镝灯、钠灯、氙灯及 植物效应灯等。 在考虑灯具选择时,首先应选择发射光 谱与需用光谱接近的产品,必要时亦可 考虑多种光源组合光谱互补。另外,应 选择发光效率高、灯具寿命长、价格低 廉的产品,使设备折旧与运行费用最低 为原则。 人工补光灯具 光照度、光照时间对下列产生影响: 1、作物光合作用 2、光周期
36、3、作物温度 4、蒸腾量 5、周围环境(气温、空气湿度、气体组成等) 低辐照度时,光合强度较低,但光能利 用率却很高。 在考虑人工光合补光的光照度与光照时 间时,应通过试验以单位产品经济效益 最大时必要的光照度及光照时间为依据 。 一般采用较低的光照度,延长光照时间 较为经济。 3、人工光周期补光 对光周期敏感的作物,特别是光周期的临界期 ,当黑夜时间过长而影响作物的生长发育时, 应对作物进行人工光周期补光。 人工光周期补光是作为调节作物生长发育的信 息提供的,需用的照度较低,一般大于22Lx, 最好是54Lx。光谱能量分布最好是在 660665nm一带为好,可用富含红光的白炽灯 。 不同作物
37、光周期反应差异很大。就同一种作物 ,光周期反应也因温度,营养状况不同而异。 光周期补光参数应通过试验确定。 4、光合遮光调节 夏季强光、高温会使某些作物光合强度降低, 对某些荫生作物或幼苗,甚至产生叶片灼烧伤 现象,因此需进行光合遮光。 目的:削减光强,减小太阳热负荷。 光合遮光主要是遮挡午间的直射光,四周不需 严密搭接。 遮光材料应具有一定的透光率、较高的的反射 率和较低的吸收率。 常用的有在温室顶面上方铺设竹帘、白色 聚乙烯纱网、黑色遮阳网等。也可在室内 设置无纺布或透明与镀铝膜相间编织的内 遮阳网。 遮阳率可在40%70%中选择。另外在温室 顶面内侧涂白以遮挡部分日光。 温室内部遮荫 塑
38、料大棚外部遮荫 玻璃温室外部遮阳 玻璃温室外遮阳打开状 连栋温室外遮阳 5、光周期遮光调节调节 目的:延长暗期,保证短日照作物对连 续暗期的要求。 常用的材料有黑布与黑色塑料两种,在 温室顶面及四周铺设、严密搭接。使室 内光照降到临界光周期照度以下,一般 不高于22lx。 遮光的时间应使连续暗期大于14.5小时 ,通常从黑夜向傍晚和清晨两头延长。 二、温度及其调节控制 在一定的温度范围,作物生长随温度的提高 而加快。温度降至某一低温或超过某一高温 时,作物将停止生长甚至死亡。维持在某一 适温范围时,生长发育最好。 由于地球的自转和公转,造成地表热量在时 间和空间上分布的不平衡,形成地表与空气
39、温度在昼夜、季节和地区上的变化,往往不 能完全满足作物生长适温的需要。因此,应 根据温室设施的温度条件,随时采取必要的 保温、加温与降温措施,以充分满足作物的 适温要求。 (一)温度与作物的生长长 1、温度对作物生长的影响 温度对三叶草光合强度和呼吸强度的影响 温室内的气温、基质与营养液温度对作物 的光合作用、呼吸作用、光合产物的输送 、根系的生长和水分、养分的吸收均有着 显著的影响。 作物的生长适温,随作物种类、品种、生 育阶段及生理活动的昼夜变化而变化。 一般作物光合作用的最低温度为05,最 适温度为2030,最高温度为3540。 在光合适温范围内,温度提高10,光合 强度提高约一倍。 适
40、温范围以外的低温或高温,光合强度都 要显著降低。 呼吸作用的最低温度为-10,最适温度为 3646,最高温度为50。 在呼吸适温范围内,温度提高10,呼吸 强度提高11.5倍。 温室加温装置的排气管 温室燃油加温的棚外贮油罐 营营养液池中的电电加温装置 作物光合作用及其大部分产物输送是同时进 行的。 如果下午与夜间温度过低,叶片中的光合产 物不能输送出去,叶片中的碳水化合物过分 积累,影响第二天光合作用。叶片变厚、颜 色变深、衰老较快,光合强度下降。 如光照较弱,气温过高,光合产物较少,呼 吸消耗过多,则叶片变薄而植株生长瘦弱。 根际一般适宜的温度为1520。 根际温度和气温对植株的生长有一定
41、的互补作用。 这种互补作用是指当气温较低或较高时,仅仅确保 根际温度在适宜的范围列,植株能够生长得较为正 常。 当冬季气温较低时,通过根际的加温比室内加温的 热损失少,节能效果好,较为经济有效;而在夏季 高温时,虽然气温很高,当如果对根际进行降温, 尤其是在无土栽培条件下,对营养液等介质进行冷 却降温,具有显著的增产效果。 温度不仅影响着光合产物的形成与消耗, 而且对分配也产生着巨大的影响。 在群体形成阶段,越是生长前期,温度对 叶面积扩展速度的影响越显著。 在偏高的温度下,有促进同化系统(即所谓 的“ 源”)势态的作用;相反,在偏低的温度 下,则有促进贮藏系统(即所谓的“ 库”)势 态的作用
42、。 叶面积扩展速度越快,物质再生产也越旺 盛。 因此,生育前期温度应偏高,叶面积的 扩展应优于同化率的增加。 生育中、后期以后,叶面积指数已增至 最大,此时物质生产主要由单位面积的 净同化率决定。在这个阶段中,应适当 降低温度,以增加净光合产物的积累和 贮藏。 2、生育适温与变温管理 作物 名称 发芽期 幼苗期 结实采收期 白天 夜间 白天 夜间 黄瓜 2528 2528 1315 2528 1519 番茄 2830 2528 1517 2528 20 茄子 3035 2730 不低于 17 2730 20 甜椒 3032 2528 1518 2528 15 常见温室作物的最适温度注()(师惠
43、芬、张志勇,1986) 番茄全生育期的温度管理模式 上午的光合产物约占全天的3/4,下午约占 1/4。而白天输送的光合产物约占全天的 3/4,前半夜仅占1/4。 日本土歧知久提出,将一天分为四个时段 。上午采取适当高于白天适温,以促进光 合产物的形成;下午适当低于白天的适温 ,以节省能源、确保一定的光合强度及产 物输送;前半夜适当高于夜间的适温,以 促进光合产物的输送和分配;后半夜适当 低于夜间适温,以抑制呼吸消耗。 (二)温室设施的温度调节控制 1、温室设施温度特性与保温节能 (1) 温室效应 温室覆盖材料能让绝大部分太阳短波辐射 透入,阻止绝大部分地面长波辐射透出, 使温室蓄热升温的特性称
44、为温室效应。 温室能够蓄热升温,更主要的还是由于温 室密闭,空间较小,隔绝了与外界的对流 热交换所致。 (2) 温室设施的温度特性 温室设施的温度随太阳辐射的变化而呈昼夜与季 节的变化。 一般密闭、土壤干燥、非供暖、单层覆盖温室, 白天室内气温可达室外气温的两倍以上。 室内气温基本上是随太阳辐射的变化而变化的。 晴天上午,室内气温每小时可升高57,14时达 最高,下午每小时约下降45。日落后每小时降 温约0.7,日出前达最低温。夜间太阳辐射为零 ,室温最低比室外最低气温高23。有风的晴天 夜间,温室表面由于强烈的净辐射,可能出现室 内气温低于室外气温13的“温室逆温”现象。 (3) 温室的保温
45、与节能 温室覆盖材料热阻较小,通过覆盖材料对 流、传导、辐射传出的热量损失要占总散 热量的70%左右。 通风换气及冷风渗透的热量损失要占20% 左右。通过地中传出的热量约占10%以下 。在北方地区光照充足,白天室内气温可 很快升至2030;若不进行保温,夜间 室内气温很快会降至接近于室外温度。在 北方地区温室冬季的保温是必不可少的温 度调控措施。 温室保温的原理,主要是增加外围护结 构的热阻;减小通风换气及冷风渗透; 减小围护结构底部土壤的传热。 常用的方法是采用多层覆盖、设防寒沟 、增加温室的密闭性。 覆盖材料(厚mm) 透射率(%) 吸收率(%) 反射率(%) 玻 璃 3 0 90 10
46、聚氯乙烯薄膜0.1 4050 4050 10 聚乙烯薄膜0.1 7080 1020 10 醋酸乙烯薄膜0.1 45 50 5 镀铝薄膜0.1 0 1020 8090 常用覆盖材料对红外辐射的热工特性 保温覆盖的方式 覆盖方式 覆盖材料 传热系数 (W/m2) 热节省率 (%) 围 固定单层覆盖 玻璃 聚乙烯薄膜 6.2 6.6 0 -6 护 覆 固定双层覆盖 玻璃+聚氯乙烯薄膜 聚乙烯薄膜两层充气 中空聚碳酸酯板 3.7 4.0 3.5 40 35 43 盖 室 内 单层移动式保温幕 聚乙烯薄膜 聚氯乙烯薄膜 无纺布 混铝塑料薄膜 镀铝塑料薄膜 夹铝塑料薄膜 4.3 4.0 4.7 3.7 3
47、.1 3.1 30 35 25 40 50 50 覆 双层移动式保温幕 双层聚乙烯薄膜 聚乙烯膜+镀铝薄膜 聚乙烯膜+夹铝薄膜 3.4 2.2 2.2 45 65 65 盖 充填颗粒保温 发泡聚苯乙烯颗粒 (厚10cm) 0.45 8090 室 外 覆 盖 复合活动覆盖 (主要用于 日光温室) 稻草帘 苇箔 复合保温被 2.4 2.2 1.82.5 60 65 7060 注:单层玻璃覆盖温室为对照 。 不同覆盖材料的保温节能效果 蓄热加温法也是行之有效的节能措施。 利用白天多余热量以补充夜间的不足,也是温室经济有效 的节能措施。 常用的方法有地中热交换法,蓄热体热交换法等。 地中热交换法是在温室地面以下5060cm深处埋管,通过 风机强制通风或风囱自然通风,进行土壤热交换。白天室 内空气温度高于土壤温度,温室内空气多余热量,通过空 气在管中流动热交换集蓄于土壤中;夜间地中温度高于室 内气温,地中积蓄的热量,又通过空气在管中流动热交换 传入空气进行加温。地中热交换贮能加温,一般可使温室 夜间气温提高57,可使大棚或温室春提前或秋延后一 个月左右。 2、温室加温 北方的普通温室,特别是大型连栋温室 ,因冬季透光率较低、集热量较小,同 时无法采用非常严密的保温措施,在冬 季较低的室外温度条件下,须进行一定 的采暖加温,才能维持室内作物生长必 要的最低温度。 常用的采暖方式
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