第五章园艺设施及其环境控制.ppt

第五章园艺设施及其环境控制 概念 设施栽培 Horticultureunderstructure 在不适宜园艺植物生长发育的季节 利用专门的设施 人为地创造适宜生长发育的温度 光照等小气候条件进行生产的方式 又称为保护地栽培 protectedcultivation 设施园艺的作用 发展设施园艺实现了园艺产品周年均衡供应 为园艺产品安全生产提供了安全保障措施 设施园艺产业效益突出 促进了城乡居民就业 带动了其他产业蓬勃发展 设施园艺应用 第一节园艺设施的类型 结构及功能 温度性能 保温加温设施和防暑降温设施保温加温设施 各种大小拱棚 温室 温床 冷床等 防暑降温设施 荫障 荫棚和遮阳覆盖设施用途 生产用 试验用和展览用骨架结构 竹木结构 混凝土结构 钢结构和混合结构建筑形式 单栋 连栋设施 简易保护设施塑料拱棚温室夏季保护设施 园艺设施类型 地面简易覆盖 近地面保护设施 砂田覆盖 瓦盆和泥盆覆盖 浮动覆盖 阳畦 温床 简易棚 风障畦 秸杆及草 粪覆盖 一 简易保护设施 结构简单 环境调控能力差的园艺栽培设施 1 砂田覆盖 用大小不等的软石和粗沙分层覆盖在土壤表面而成 分为旱砂田和水砂田 作用 保水能力增强 增加土壤温度 具有保肥作用 应用 低温干旱地区可利用水砂田栽培喜温性果菜类蔬菜 西北地区多栽培甜瓜 西瓜等瓜类作物 一 地面简易覆盖 2 秸秆及草 粪覆盖 1 秸秆覆盖 在畦面上铺一层农作物 如稻草 秸秆 一般为4 5cm 作用 保持水分 减少浇水次数 导热性能低 保持土壤稳定 防止土壤板结及杂草丛生 防止土传病害的侵染 应用 南方夏季蔬菜生产 北方浅播的小粒种子播种 马铃薯秸秆覆盖 桃树小麦秸秆 初冬大地封冻前 在畦面上覆盖一层4 5cm后的碎草或者土粪 初春气温升高时撤掉 草 粪覆盖 作用 减轻表层土壤冻结程度 使植物安全越冬 提前解冻 早萌芽生长 提前结果和采收 减少土壤水分蒸发 避免春季土壤缺水造成植株枯死 应用 我国北方越冬蔬菜栽培 与其他设施配合使用 瓦盆和泥盆覆盖 在早春将瓦盆或泥盆扣在已经定植的幼苗上 作用 防风 防霜 减少地面辐射 提高温度作用 特点 成本低廉 不需要坚固骨架 但管理费工 保温效果差 只适合小面积应用 应用 早春果菜类蔬菜提早定植 提早定植7 10d 提早收获10d左右 19世纪的透明瓦盆覆盖 4 浮动覆盖 不用任何骨架材料 将覆盖材料直接覆盖在作物表面的一种保温栽培方法 常用覆盖材料为无纺布 遮阳网等作用 使温度提高1 3 应用 春秋应用可使耐寒和半耐寒蔬菜露地栽培提早或延迟20 30d 二 近地面保护设施 风障与风障畦阳畦温床简易棚 1 风障 windbreakbedculture 在与季候风垂直方向上设置的防风屏障物 由篱笆 披风及土背组成 风障 芦苇 高粱秆 玉米秆或竹竿等 披风 稻草 山茅草 草包片等 风障畦 设立风障的栽培畦 主要功能 挡风作用 减弱风速 防止风害 稳定栽培畦上空的气流 减少热能和水分的散失速度 提高畦内温度 保持一定湿度 缺点 夜间没有保护措施 生产季节性大 阴天多 日照率低的地区不适用 多用在多风 晴天多的北方 南方应用较少 2 阳畦 抢阳畦和槽子畦 1 结构由畦框 覆盖物 风障构成 2 性能利用太阳能维持畦内温度 昼夜温差大 空气相对湿度差异大 局部温差差异较大 造成作物长势不一致 槽子畦 抢阳畦 普通阳畦 改良阳畦 加高北框 形成土墙 增宽畦面 1 结构由土墙 棚架 棚顶 覆盖物 保温物构成 2 性能保温性能好于普通阳畦 温度比阳畦高4 7 低温持续时间较短 栽培面积增加 3 温床 hotbeds 1 结构床框 床坑 玻璃窗或塑料棚 保温覆盖物 酿热物 1 酿热温床 高酿热物 新鲜马粪 鸡粪 饼肥等 低酿热物 牛粪 猪粪 稻草 麦秸 枯草等 与阳畦相比 明显改善了温度条件 温度受到酿热物及方法的限制 加温期间无法调控 因此 床内温度明显受到外界温度影响 床内存在局部温差 可以通过调整酿热物厚度来调节 酿热物发热时间有限 前期温度高 后期逐渐降低 2 性能及应用 2 电热温床 1 结构1 薄膜2 床土3 电加温线4 隔热层5 短木棍6 电加温线导线 2 性能及应用 不能截断使用 线两头放于同一侧 中间稀 两边密 电热温床 特点升温快 地温高 受热均匀 调节灵敏 使用时间不受季节限制 应用 主要应用于冬春园艺作物育苗 以果菜类蔬菜育苗应用较多 也有少量用于塑料大棚黄瓜 番茄早熟生产 4 简易棚 竹竿 或枝条 塑料薄膜组成 长50 60m 宽30 40cm 可提高温度2 4 应用 在东北南部和华北地区多用于早春果菜类和叶菜类蔬菜以及草莓的提早定植 一般可比露地栽培提早7 10d 二 地膜覆盖 plasticsheetmulch 利用塑料薄膜 厚度为0 005 0 016mm 覆盖栽培畦 有增加土壤和地表的温度 保水提墒 增加光照 优化土壤理化和生物性质 防止肥水流失 抑制盐害和减轻病虫草害的功效 地膜覆盖的方式 1 平畦覆盖 2 高垄覆盖 3 高畦覆盖 4 沟畦覆盖 无色透明膜 黑色膜 在聚乙烯树脂中加入2 3 的碳黑 黑白条带膜 黑白双面膜 乳白色向上 有反光降温作用 黑色向下 有灭草作用 三 塑料拱棚 塑料拱棚是指不用砖石结构围护 只以竹 木 水泥或钢材等作骨架 在表面覆盖塑料薄膜的拱型保护设施 棚顶结构多为拱圆形 一般不进行加温 主要靠太阳光能增温 依靠塑料薄膜保温 根据空间大小 塑料拱棚可分小拱棚 中拱棚和大拱棚 1 小拱棚一般棚高1m 宽1 3 3m 长度10 15m 不超过30m 单棚面积15 45m2 宜建成东西延长方向 多用于多风 少雨 有积雪的北方 拱圆式 半栱圆式 双斜面式 2 中棚 一般宽度3 6m 中间高度为1 5 1 8m 长度10m以上 面积30 60m2 竹木结构钢架结构混凝土结构 竹木结构 钢架混凝土结构 无立柱钢架结构等 竹木结构 三杆一柱 拉杆 拱杆 压杆 立柱 3 大棚 大棚脊高2 4 5m 宽度8 16m 长度30 60m 三杆一柱作用 1 立柱立柱起支撑拱杆和棚面的作用 纵横成直线排列 2 拱杆拱杆是塑料薄膜大棚的骨架 决定大棚的形状和空间构成 还起支撑棚膜的作用 3 拉杆起纵向连接拱杆和立柱 固定压杆 使大棚骨架成为一个整体的作用 4 压杆压杆位于棚膜之上两根拱架中间 起压平 压实绷紧棚膜的作用 特点便于就地取材 容易建造 造价较低 使用年限短 立柱较多 挡光严重 操作不便 钢架结构 轻型钢材 可减少立柱或无立柱 抗风雪能力强 坚固耐用 操作方便 是以后发展方向 混合结构 拱杆用钢材 立柱水泥 拉杆用竹木或钢材 结构坚固耐用 节省钢材 装配式钢管结构 采用装配式镀锌钢管 具有重量轻 强度好 耐锈蚀 易于安装拆卸 坚固耐用的特点 单栋大棚 连栋大棚 四 温室 温室是以采光覆盖材料为全部或部分围护结构材料 可以人工调控温度 光照 水分 气体等环境因子的保护设施 温室可分为不同类型 按覆盖材料可分为硬质覆盖材料温室和软质覆盖材料温室 硬质覆盖材料温室最常见的为玻璃温室 近年出现有聚碳酸树脂 PC板 温室 软质覆盖材料温室主要为各种塑料薄膜覆盖温室 按屋面类型和连接方式 有单屋面 双屋面和拱圆形 又可分为单栋和连栋类型 按主体结构材料可分为金属结构温室 包括钢结构 铝合金结构 非金属结构包括竹木结构 混凝土结构等 按有无加温又分为加温温室和日光温室 一 日光温室类型 单坡面温室 双坡面温室 特点 结构简单 用料少 建造容易 可用于喜温性蔬菜栽培 缺点 南侧空间小 操作不便 特点 空间较大 采光性能好 保温性较强 可用于喜温性蔬菜生产 拱圆形温室 特点 光照条件好 采光均匀 保温性强 适合寒冷地区使用 缺点 遮光严重 不适合春早熟栽培 特点 光照好 保温性强 室内操作方便 适合北方地区春早熟或秋延迟栽培 前屋面 前坡 采光屋面 后屋面 后坡 保温屋面 后墙 无立柱钢架结构日光温室 山墙 结构牢固 前部无立柱 空间大 作业方便 光照分布均匀 增温快 保温性能好 使用寿命长 造价高 温室跨度 从温室北墙内侧到南向透明屋面底角间的距离 温室跨度以6 8m为宜 温室高度 温室高度是指温室屋脊到地面的垂直高度 高度以2 8 3 0m 前屋面角度 指温室前屋面底部与地平面的夹角 温室墙体和后屋面的厚度 在设计建造日光温室墙体和后屋面时 除了要注意考虑承重强度外 还要考虑建筑材料的导热 蓄热系数和足够的厚度 墙体最好是内层采用蓄热系数大 外层采用导热率小的异质材料 如内侧石头或砖墙 外侧培土或堆积秸秆 柴草等 有条件可采用空心墙或珍珠岩 炉渣 聚苯板等夹心墙 也称为异质复合墙体 日光温室的特点 具有良好的采光屋面 能最大限度地透过阳光 保温和蓄热能力强 能够在温室密闭的条件下 最大限度地减少温室散热 温室效应显著 温室的长 宽 脊高和后墙高 前坡屋面和后坡屋面等规格尺寸及温室规模要适当 温室的结构抗风压 雪载能力强 温室骨架要求既坚固耐用 又尽量减少其阴影遮光 整体具备易于通风换气 排湿降温等环境调控功能 结构有利于作物生育和人工作业 覆盖材料 1 塑料薄膜 质地轻 价格低 透光和保温性能良好 使用和运输方便 功能来分 普通膜 防老化膜 长寿膜 多功能复合膜等原料 聚乙烯膜 PE 聚氯乙烯膜 PVC 乙烯 醋酸膜 EVA 等 1 聚乙烯膜 优点 密度小 吸尘少 无增塑剂渗出 无毒 透光性高 目前主要农膜品种 缺点 保温性差 寿命短 不耐高温 PE防老化膜 紫外线吸收剂 抗氧化剂等 可连续使用12 24个月 PE防老化无滴膜 防老化剂和流滴剂 表面活性剂 PE保温膜 加入保温剂 提高1 2 2 聚氯乙烯膜 优点 透光好 保温性强 柔软 耐高温日晒 耐候性强 连续使用1年左右 缺点 增塑剂析出 吸尘严重 影响透光 密度大 不耐低温 残膜不能燃烧处理 PVC防老化膜PVC耐老化无滴膜PVC耐老化无滴防尘膜 2 玻璃 优点 防尘 防腐蚀 寿命长 透过率高缺点 密度大 对支架要求高 紫外线透过能力低 容易碎 保温性差 PC板 聚碳酸酯树脂板 耐冲击强度强 能承受冰雹 强风 雪灾等天气 透光性 PC板透光率最高可达89 重量轻 比重仅为玻璃的一半耐候性 保温性强 是玻璃的2倍 缺点 价格高 3 硬质塑料板 其他覆盖材料 1 草苫 稻草或芦苇 可增温4 7 制作简单 方便 成本低 可使用3年 2 保温被 外层 防水层 中间层 保温层 旧棉絮 纤维棉或废羊毛绒 造价高 不适宜雨水多地区 6 7年 二 现代化温室 屋脊型连栋温室 拱圆型连栋温室 性能 现代化温室生产面积大 能自动控制 基本不受自然气候的影响 能周年全天候生产 现代温室的应用 现代化温室主要应用于高附加值的园艺作物生产上 如喜温果类蔬菜 切花 盆栽观赏植物 果树 园林设计用的观赏树木的栽培及育苗等 我国引进和自行建造的现代化温室除少数用于培育林业上的苗木以外 绝大部分也用于园艺作物育苗和栽培 而且以种植花卉 瓜果和蔬菜为主 利用现代化温室搞观光旅游产业 自动灌溉施肥 土壤和基质消毒机 喷雾机械 五 夏季保护设施 夏秋季节使用 以遮阳降温 防虫避雨为目的的保护设施 防雨棚 防虫网 荫棚 荫棚 利用棚式设施为植物生长创造阴凉湿润环境的一种栽培方式 荫棚在花卉栽培中的作用荫棚是花卉栽培必不可少的设备 荫棚下具有避免日光直射 降低温度 增加湿度 减少蒸发等特点 蔬菜的遮荫栽培 在菜田上搭架 利用塑料棚骨架 将塑料棚的薄膜拆除 换上遮阳网 在塑料棚上面覆盖遮阳网 遮阳网 防虫网覆盖 一 遮阳网覆盖 功能 遮光强 降高温 防暴雨等 覆盖形式内遮阳外遮阳 防虫网覆盖 1 特点抗拉强度大 抗紫外线 抗热 耐水 耐腐蚀 耐老化 无毒无味 使用年限长 2 作用免除害虫危害 防止高温季节蔬菜病毒病发生 减少农药污染 生产优质园艺产品 遮光 抵御暴风雨冲刷和冰雹侵袭等自然灾害 选择适宜规格必须全程覆盖切断传播途径采用综合配套措施妥善使用保管 3 使用要点 第二节 设施内环境及其调控 一 光照环境及调控 影响园艺设施透光率的因素 1 园艺设施的透光率 是指设施内的太阳辐射能或光照强度与室外的太阳辐射能或自然光强之比 2 覆盖材料的透光特性 投射到保护设施覆盖物上的太阳辐射能 一部分被覆盖材料吸收 一部分被反射 另一部分透过覆盖材料射入设施内 3 污染和老化对透明覆盖材料透光性的影响 4 园艺设施结构与透光率的关系 园艺设施结构包括建筑方位 结构形状 如屋面坡度 单栋或连栋等 宽度 跨度 高度和长度等 太阳高度角h 温室屋面角 光线入射角i 二 光照调节 增强光照 选择好适宜的建筑场地及合理建筑方位 设计合理的屋面坡度 合理的透明屋面形状 骨架材料 在保证温室结构强度的前提下尽量用细材 以减少骨架遮荫 梁柱等材料也应尽可能少用 选用透光率高且透光保持率高的透明覆盖材料 1 改进园艺设施结构提高透光率 2 改进管理措施 1 保持透明屋面干洁 2 在保温前提下 尽可能早揭晚盖 增加光照时间 3 合理密植 4 加强植株管理黄瓜 番茄等高秧作物及时整枝打杈 及时吊蔓或插架 5 选用耐弱光品种 6 地膜覆盖 有利地面反光以增加植株下层光照 7 利用反光 在单屋面温室北墙张挂反光幕 板 可使反光幕前光照增加40 以上 人工补光 人工补充光照 用以满足作物光周期的需要 当黑夜过长影响作物生育时 应进行补充光照 为了抑制或促进花芽分化 调节开花期 也需要补充光照 在北方冬季很需要这种补光 但这种补光要求光照强度大 成本较高 国内生产上很少采用 主要用于育种 引种 育苗 二 温度调节 1 设施内热收支状况 热量收入太阳辐射 人工加热 热量支出 地中传热 贯流放热 缝隙放热 换气放热 贯流放热透过覆盖材料和结构材料放出的热量 叫园艺设施表面的贯流放热量 影响贯流放热的因素 设施散热面积 设施表面积 室内外温差设施结构材料的导热率结构材料的含水量室外风速 1 采用异质复合结构的墙体 山墙和后墙 内墙选用吸热能力大的材料 如石头 外墙选用隔热效果好的材料 如空心砖 中间填珍珠岩或者炉渣 后屋面 木板加珍珠岩 或者高粱秸或玉米秸 2保温措施 2 减少贯流放热多层覆盖 室外覆盖草苫 纸被或保温被 室内活动保温幕 室内扣小拱棚 3 设置防寒沟 减少横向传导 在设施周围挖一条宽30cm 深与当地冻土层相当的沟 沟中填人稻壳 树叶等保温材料 减少温室南底角土壤热量散失 4 尽量减少园艺设施缝隙放热 设置操作间 靠门处用薄膜隔离 随手关门 墙体建造无缝隙 及时修补薄膜漏洞 3 增温措施 1 增加园艺设施进光量 增大保护设施的透光率 使用透光率高的玻璃或薄膜 正确选择保护设施方位和屋面坡度 尽量减少建材的阴影 经常保持覆盖材料清洁 加温设备的容量 应经常保持室内的设定温度 地温 气温 能满足植物正常的生长发育 设备和加温费要尽量少 据测算现代化温室的加温费 可占年生产运行费的50 60 必须尽量节省加温费 否则难以保证经济效益 保护设施内温度空间分布均匀 时间变化平稳 因此要求加热设备配置合理 调节能力强 遮荫少 占地少 便于栽培作业 2 人工加温 锅炉水暖 地热水暖 热风采暖 3 土壤加温 3降温措施 自然通风 强制通风 2 遮光 减少进入园艺设施内的热量 内遮阳网 外遮阳网 3 大量灌水之后通风排湿 4 水帘法 三 湿度条件及其调控 1 湿度特点 2 降低湿度措施 通风排湿 地膜覆盖 畦间覆草 覆盖无滴膜 加吸湿剂 空间小 气流较稳定 温度较高 蒸发量较大 且密闭条件下 不易与外界外界对流 所以湿度较大 膜下滴灌 控制灌水量 强制空气流动 1 园艺设施土壤环境特点 设施内缺少雨水的淋溶作用 土壤表层积聚了较多的盐分 连作障碍 设施内作物栽培的种类比较单一 为了获得较高的经济效益 往往连续种植产值高的作物 而不注意轮作换茬 土壤生物环境特点 由于设施内的环境比较温暖湿润 为一些土壤中的病虫害提供了越冬场所 土传病 虫害严重 使得一些在露地栽培可以消灭的病虫害 在设施内难以绝迹 四 土壤条件及其调控 2 土壤生物条件及其调控 土壤更新 实行轮作 嫁接栽培 土壤消毒 无土栽培 防止连作措施 太阳能消毒 福尔马林消毒 蒸气消毒 五 气体条件及其调控 氧气园艺作物生命活动需要氧气 尤其在夜间 光合作用因为黑暗的环境而不再进行 呼吸作用则需要充足的氧气 二氧化碳是绿色植物进行光合作用的原料 空气中二氧化碳的浓度增加 将会大大促进光合作用 从而大幅度提高产量 称为 气体肥料 有害气体 设施环境中出现有害气体 其危害作用比露地栽培影响大得多 有毒气体 1 种类及产生原因 氨气 二氧化氮 二氧化硫 氯气 乙烯 一次性施入过多未腐熟有机肥及碳酸氢铵 尿素 特别是过量施用鸡粪 尿素等肥料的情况下易发生 炉火加温 未经腐熟的粪便及饼肥 有毒塑料薄膜和塑料管产生 一氧化碳 炉火加温 2 防止对策 施用充分腐熟的有机肥 适当加大底肥用量 施后深翻 防止农药的残毒污染 限制使用某些残毒期长的农药 防止大气污染 园艺设施应远离有污染源的地方 如工厂 矿山及化工厂等地 避免受排放的工业废气的污染 防止地热水的污染 地热水的水质随地区不同而有差异 如有的水质中含有氟化氢 硫化氢等气体常引起设施和器材的腐蚀 磨损和积水垢等 用正规厂家的覆盖材料 通风 自然通风或强制通风 复习题 1 园艺设施的类型主要有哪些 2 如何对温室内光照进行调控 3 温室内热能散失的方式有哪些 如何进行调节 3 简述土壤盐渍化产生的原因及预防措施 第三节 无土栽培技术 一 无土栽培的概念及特点 无土栽培 soillessculture 指不用天然土壤 而是用营养液或者营养液加固体基质栽培作物的方式 特点 产量高 是土壤种植的3 10倍 节约水分和养分50 左右 不需要中耕 翻地 锄草等作业 省力省工 劳动强度小 清洁卫生 可生产无污染的优质产品 避免连作障碍 避免或从根本上杜绝土传病害 不受地区限制 节省土地 适合工厂化生产 几种作物无土栽培与土耕栽培的产量比较 无土栽培的缺点 生产需要具备一定的设施条件 前期投入较大 技术含量较高 要求生产者具有较高的生产管理水平 硝酸盐的控制问题 二 无土栽培的类型及特点 一 无基质栽培 无基质栽培是指植物根系生长在营养液或含有营养液的潮湿空气中的栽培方式 无基质栽培 水培 雾培 1 水培 1 营养液膜法 nutrientfilmtechnique NFT 1 回流管2 贮液池3 泵4 种植槽5 供液主管6 供液支管7 苗8 育苗钵9 夹子10 聚乙烯薄膜 营养液厚度0 5 1cm 三部分构成 贮液池 种植槽 供液系统 特点 1 不需要加氧气 施工简单 投资少 2 吸收面积小 3 受环境条件影响大 要求管理精细 2 深液流水培 deepflowtechnique DFT 营养液的液层较深 5 10cm 植株悬挂于液面上 其重量由定植网框或定植板所承载 根系垂入营养液中 加氧气 2 雾培 又称喷雾培或气培 利用喷雾装置将营养液雾化 使植物的根系在封闭黑暗的根箱内 悬空于雾化后的营养液环境中 特点 同时解决根系对养分 水分和氧气的需求 根际温度受气温影响大 设备投资大 管理技术高 二 基质栽培 植物通过基质固定根系 并通过基质吸收营养液和氧气的方法 无机基质 包括沙 砾石 蛭石 珍珠岩 炉渣等 有机基质 包括锯木屑 蔗渣 草炭 稻壳 熏炭 树皮 麦秆 膨化鸡粪等 蛭石 草炭 珍珠岩 锯末 基质应具备的特点 具有一定大小的固形物质 基质颗粒大小会影响容量 孔隙度 空气和水的含量 按着粒径大小可分为五级 即 1毫米 1 5毫米 5 10毫米 10 20毫米 20 50毫米 可以根据栽培作物种类 根系生长特点 当地资状况加以选择 具有良好的物理性质 基质必须疏松 保水保肥又透气