无土栽培学课件

常用基质培生产设施及管理

第一节砾培生产设施及管理

砾培(GravelCulture)是指采用石砾(粒径大于3mm以上)作为生长基质的一类无土栽培技术。它是最早应用于商业化生产的无土栽培形式。砾培的水肥的利用率较高，但由于建设费用较高，石砾容重大，运输、清洗和消毒的工作烦重，费用高，不易做到彻底杀灭前茬作物种植过程中残留的病虫害，致使后茬病虫害较为严重。因此，在近几十年的发展中呈萎缩状态。一、砾培生产设施的结构

砾培生产设施种植槽供液系统排液系统贮液池1.石砾层2.排液缓冲间3.供液缓冲间4.灌排管5.供液管6.回流管7.贮液池8.水泵9.水泵滤网10.阀门11.分液管12.转换式供液阀13.液位传感器砾培生产设施全系统示意图1、种植槽由于石砾的容重大，因此盛放石砾的种植槽槽框多为红砖用水泥沙浆砌成或用水泥预制板制成，也可以用塑料板、木板等做成。种植槽呈V形，以1:200~1:250的坡降倾斜。槽框内铺黑色塑料衬里，然后在中部安放一条排液管。槽中的石砾层表面应低于种植槽槽框顶面3~5cm。种植槽中种植白菜苗砾培种植槽种植花卉砾培中种植的花卉

有一种种植槽在底部不设排液管。做成槽框、铺上塑料薄膜，然后放上石砾即可种植。1.供液管2.种植槽3.供液缓冲间4.基质5.水泵6.溢出口7.排液缓冲间8.排液口9.贮液池10.营养液11.种植槽横切面槽底不设排液管的种植槽

另一种种植槽的槽底安放一条灌排两用管，既作供液用，也作排液用。基质2.种植槽3.灌排液两用管4.水泵5.贮液池6.营养液7.种植槽横切面槽底设置灌排两用管的砾培

2、供液及排液系统：包括水泵、供液管道、电磁阀、定时器、自动转换轮灌阀门以及控制水位及水泵工作的液位感应器等部分组成有些设施则较为简单，供液系统只是由水泵、供液管道、调节流量的阀门以及定时器等组成1.植株2.基质(石砾)3.供液管4.供液缓冲间5.种植槽6.营养液7.贮液池8.排液缓冲间9.溢出口10.排液口11.可调节高度的套管槽底不设排液管的砾培设施砾培的灌液和排液要求的总原则是速灌速排。水泵流量要求足够大，液管的口径也要够大砾培生产设施为例来说明其灌排过程：供液时，水泵把营养液抽起，通过供液管道输送至种植槽的较高的一端，然后流入供液缓冲间，再灌入槽底的灌排管，此时排液缓冲间的排液口阀门关闭，营养液液位在石砾层内由下至上地上升，直到达到大约液面低于石砾表面3~5cm时，液面与排液缓冲间内上部的浮球开关接触，随即切断水泵电源，同时开启排液阀门进行排液，将槽内全部营养液排到贮液池中。在槽底不设灌排液管的生产设施，其供排液过程是：由水泵抽起的营养液通过供液管道流到种植槽的供液缓冲间中，然后在石砾下层的石砾间孔隙沿种植槽从高至低流动，当流到排液缓冲间时则从排液口流出，经排液管道流到贮液池中，如果此时槽中的营养液较多，从排液口流出的量较少时，营养液液位就会在石砾层中上升，当升至离石砾层表面大约3~5cm处，则会通过设在排液缓冲间的溢出口流到排液管中再流回贮液池中。3、贮液池贮液池建在地下，以不渗漏为原则。容积的确定：营养液有10%~15%被石砾所吸持的，再加上石砾表层大约有3~5cm是不被营养液所浸润的，这部分石砾占石砾总体积的15%~20%左右，而停止供液后，大部分营养液均流回贮液池中。因此，容积约为生产设施中石砾总体积的75%左右。在500m2的石砾培温室中，地下贮液池的容积大约需要20m3。二、砾培生产设施的管理

(一)营养液配方的选择、配制和补充砾培在每次灌排液之后残留在石砾中的营养液量不多，随着基质水分的蒸发和植株的吸收，易造成槽中残存的营养液浓度升高。因此，应选择较低浓度的营养液配方。一般的浓度要求为1.0~1.2ms/cm，如果选用较高浓度的配方要使用其0.5剂量。

由于砾培所用的营养液浓度较低，因此养分的补充要及时，否则可能会出现缺肥。当营养液浓度降低至原来浓度的60%~70%时就补充至原来的浓度。如选用水肥同步吸收的配方，每隔1~2天补充水分时就以营养液的形式加入即可。(二)供液及排液的管理

砾培在供液的过程中，槽中的营养液液位由下至上不断上升，直至达到石砾层以下2~3cm为止。在灌液的过程中，把石砾层中原来CO2浓度较高、O2含量较少的空气顶推到基质外部，而在排液的过程中随着槽中液位的降低，又把新鲜的空气带入基质中，如此循环往复，可使基质中的O2处于一个较高的状态，使作物根系生长良好。供液和排液的频度应根据作物种类、植株大小、石砾的大小和吸持水分的能力和气候情况的不同而定。总的原则是能够及时地满足作物对水肥的需求，同时又要防止因水分消耗而造成石砾中营养液浓度过高而影响植物生长。在天气炎热、湿度小、空气干燥而植株较大、石砾持水能力较低时，灌排液的次数要增加，反之，则可减少一些。可以通过已知的基质总孔隙度和持水率以及水泵的流量来计算水泵的供液时间。根据植株的耗水情况来计算供液次数，也可以通过经验估算供液频度。现以一座8m×42m的温室内共设有12条宽度为80cm、侧深25cm、中央深30cm、长度为20m的V形种植槽，采用750w、口径为25mm、每分钟流量300L的水泵供液为例来计算供液频度：棚内种植槽的总容积=12×0.8m×20m×0.25m=48m3，如果石砾的总孔隙度为40%，而灌液时只灌至离石砾表面3cm以下，则全温室种植槽的总营养液容积=12×0.8m×20m×(0.25m-0.03m)×40%=16.90m3≈17m3，但由于石砾会吸持营养液总体积的10%~15%，即有1.7~2.55m3是残留在石砾中的，换句话来说，每次供液的体积至少应为17-(1.7~2.5)m3，即15.3~14.5m3。而水泵流量为300L/min，即18m3/h，则每次供液时间=(15.3~14.5)m3/18m3.h-1=0.85~0.80h，也即水泵供液时间为48~51分钟。而如果这个温室中种植1000株番茄，以始花期后每天每株的耗水量为2L，残留在石砾中的营养液以30%可被根系吸收计算，则残留营养液可供植株吸收的时间=(1.7~2.55)m3×30%÷(2L/株.天×1000株)=0.255~0.3825天，即为6.12~9.18小时。考虑到石砾表面的自然蒸发和植株夜间蒸腾较少，主要为白天蒸腾，因此，供液间歇应再缩短60%左右，即每隔(6.12~9.18)小时×60%=3.67~5.50小时。如果把供液时间主要考虑放在白天，则可定为7:00、10:30、13:00、15:00、0:00五次供液，则足以满足作物的生长所需。(三)石砾的清洗、消毒和更换清掉残根败叶，用大量清水冲洗种植槽的石砾。，然后在贮液池中配制含有0.3%~0.5%有效氯的次氯酸钠或次氯酸钙溶液，开启水泵，把消毒液抽入种植槽中，让消毒液浸没石砾层，浸泡30分钟，再循环30分钟后排去，再用大量清水冲洗干净。如果是选用吸附能力小的花岗岩石砾，还可以1/5000浓度的高锰酸钾溶液消毒。浸泡约20分钟后排掉，马上用清水冲洗，否则石砾表面会有褐色的锰盐沉积。如果有条件的，可在经过2~3年的使用之后把石砾更换掉，避免病虫的大量累积。第二节沙培生产设施及管理

沙培(SandCulture)是用沙粒作为作物生长基质的一类无土栽培技术。由于沙粒的来源广泛，价格低廉，生产设施的结构较为简单，建造方便，维护及运行费用便宜，因此在世界上许多国家得到广泛的应用。沙培中种植的豆角露天沙培樱桃一、沙培生产设施的结构主要由种植槽、供液和排液系统、贮液池等部分组成(一)种植槽根据形状的不同可分为下列几种类型：

1、V形种植槽2、∧形种植槽1.两侧低、中间高的槽底2.塑料薄膜3.基质(沙)4.粗大石砾5.排液孔6.地面∧形种植槽横切面示意图3、平底种植槽槽底水平，可用3~4层红砖在地面平铺而成，槽内衬一层黑色塑料薄膜。1.红砖叠成的槽框2.塑料薄膜3.液位观察管4.基质5.滴头6.供液管7.地面平底种植槽结构示意图

槽式沙培种植甜瓜厚皮甜瓜槽式沙培

全温室地面沙培1.植株2.薄壁滴灌带3.沙4.排液管5.黑色塑料薄膜6.温室地面温室地面沙培示意图沙培一般采用滴灌来供液。近几年来，还有一种流量很小(0.2~0.5L/h)的重力自流式滴灌系统，它通过供液支管在大棚或温室的种植槽四周互相连通，形成一个闭环系统，以使各处的压力尽量均匀，然后把已连接有滴头的毛滴管两端与供液支管相连并平铺在种植槽的基质面上。1.贮液池2.阀门3.供液主管4.毛滴管5.种植槽槽框6.温室7.工作通道重力自流式滴灌系统在棚内设置示意图重力自流式滴灌系统安装还可用薄壁滴灌带来供液薄壁滴灌带每隔25~30cm左右打出1个或2个小孔，未使用前呈扁平状，直接铺在基质面上，供液时水流入后即把滴灌带撑胀起来并从小孔中喷射出营养液来，一旦停止供液，滴灌带会瘪下去。这种滴灌带成本很低，使用上很方便。(三)贮液池如采用水泵进行供液的，可把贮液池建在地下，而如果采用重力自流式供液的，则要根据滴灌系统对压力的要求而把贮液池架高建在地面以上。1.池体2.支撑柱3.清洗用排水口4.供液出水口5.地面高设贮液池结构示意图

供液池外观二、沙培生产设施的管理(一)滴灌系统的日常管理

滴灌系统堵塞的可能原因：

1、营养液原料纯度不高

2、不溶性物质含量高

3、水源杂质多

4、配制过程产生沉淀

5、水质硬度高

6、过滤器的过滤效果差等。

(二)营养液管理及其它1、营养液配方的选择和配制由于沙培基质的缓冲能力较低，基质中的贮液量不多，存于基质层中的营养液的浓度和酸碱度会因作物的选择性吸收和基质表面的蒸腾作用而变化较大，因此，要选用浓度较低(1.0~1.5ms/cm)、酸碱反应较稳定的配方。配制营养液要严格按照操作规程进行，以避免沉淀物的大量产生和堵塞滴头。2、供液浓度和频度当阳光充足、温度高、湿度小、风力较强(如秋季)时供液的浓度应降低，大约为1.0~1.2ms/cm，而且每天的供液次数要较多；反之，在光照不足、温度较低、湿度大、风力较弱(如早春季节)，要稍为提高营养液的浓度至1.2~1.5ms/cm，每天的供液次数应少一些。

3、供液量的确定应根据植株的大小和光照、温度、湿度及通风条件的不同来具体确定。最好是控制在基质中没有水层的出现而基质的含水量达到其饱和持水量的70%~80%左右即可。4、基质中累积盐分的消除盐分累积在基质表面，可见白色“盐霜”，这可能危害植株根茎部。每隔1~2个月左右用较大量的清水冲洗一次基质表面；每隔2~3周，通过滴灌系统加入一次清水或稀的营养液(1/4剂量左右)以冲去基质中较多的盐分。第三节岩棉培生产设施及管理

岩棉培(RockwoolCulture)是以岩棉作为植物生长基质的一类无土栽培技术。岩棉培生产设施的材质轻便，建设安装简单，省力，费用相对较低，生产过程的管理简便，在配备有关的控制装置的条件下易于实现大规模生产的自动化。

从1980年以来首先在欧洲应用，目前全世界应用的面积已超过3~4万hm2(不完全统计)。以荷兰、英国、日本、以色列、俄罗斯等国的面积较大。我国近十几年来也有一些岩棉培的设施，但近十多年来除了引进的设备之外，国产化的岩棉生产设施的建设不多，发展速度缓慢。岩棉培番茄岩棉培番茄一、岩棉培的生产设施

根据岩棉培生产设施中营养液的利用方式不同，可将岩棉培分为：1、开放式岩棉培2、循环式岩棉培1.育苗用岩棉块2.包裹岩棉块的黑色塑料薄膜3.岩棉种植垫4.白色或银灰色塑料薄膜5.供液管6.滴灌管7.种植槽岩棉种植垫种植植物示意图

岩棉种植垫(一)开放式岩棉培的生产设施

1、开放式岩棉培生产设施的特点所谓的“开放式”是指加入到岩棉种植垫中的营养液除了供给作物吸收利用之外，从种植垫中流出的多余营养液通过排液管道流到种植系统外部，而不是重复循环利用的。设施结构较为简单，安装容易，施工快捷，造价便宜，在生产过程中可以减少由于循环过程中存在于营养液中的病菌的传播蔓延的危险，即使有部分植株感染病害，只需把染病植株的种植袋清掉即可。存在的问题是营养液的用量较大，废弃的营养液对环境会造成一定的污染。2、开放式岩棉培的设施结构

主要包括放置在种植畦上岩棉种植垫、供液系统以及排去多余营养液的排液系统等部分组成1.畦面塑料薄膜2.岩棉种植垫3.滴灌管4.岩棉育苗块5.黑白双色塑料薄膜6.泡沫塑料块7.加温管8.滴灌毛管9.排液沟开放式岩棉培系统的结构和组成示意图(1)种植畦的结构

岩棉培滴灌种植甜椒(2)岩棉种植垫的规格岩棉种植垫规格涉及每株作物占有的营养面积(体积)问题，或者说每株作物拥有的营养液量的问题。由于养分和水分经常补充，所以营养体积要求不太严格。但如果营养面积过小而吸持营养液量过少，易造成因蒸腾失水而萎蔫，基质中的养分浓度和组成易造成较大幅度的变化，在管理上不方便。在条件许可下，基质的体积大一些有好处，但生产成本增加了。现在作为商品出售的岩棉种植垫多为四方体的，厚度约7~10cm，宽度为15~30cm，长度80~90cm左右。这样的种植垫如果每条种植2株作物，平均每株作物占有的体积大约为10多L，可满足多数作物生长所需。(3)岩棉种植垫在种植畦中的排列将种植垫一紧贴一个在种植畦背上排列成2行，每行均放在畦的斜面上，以利于多余的营养液从种植垫侧面的切口处流到畦沟中。这样排列的种植垫在畦面的2行间距较大，作为人行工作通道，而在畦沟之间的2行间距较小，不作为人行通道，而作为摆放供液管道及排水之用。(4)供液系统开放式岩棉培采用滴灌系统来供液。所谓的滴灌是指以小水滴的形式(点水源)通过滴头以较缓慢的速度进行灌溉的一种供液方法。它具有节水省工的优点。①滴灌系统的基本组成主要由液源、过滤器、各级供液管道、滴头以及在各级管道中安装的阀门等部分组成。A、液源由有营养液池和无营养液池的2种方式来提供。1)有营养液池的方式：1.支架2.营养液罐3.阀门4.压力表5.过滤器6.水表7.干管8.支管9.毛管10.滴灌管

开放式岩棉培重力式滴灌系统示意图

2)无营养液池的方式：不设大容量的营养液池，而只是设分别盛装A、B2种浓缩液的浓缩营养液罐1.水源2.电磁阀3.浓缩营养液定量注入泵4.营养液混合器5.浓缩营养液罐6.过滤器7.流量控制阀8.供液管

9.滴灌管10.种植畦11.岩棉育苗块和种植垫12.支持铁丝开放式岩棉培无营养液池滴灌系统示意图

肥料分配器肥料分配器及浓缩营养液罐②过滤器主要有三种形式：1、滤网式过滤器：利用筛孔较小的滤网来起到过滤的目的；2、砂石过滤器：砂石过滤器是利用不同粒径的沙子和石砾来起到过滤作用；3、叠片式过滤器：叠片式过滤器则是利用具有许多小槽状的塑料片叠在一起，在水流经过时把粗大的颗粒过滤掉。经过一段时间的使用之后，过滤器均需进行清洗，防止堵塞而使得流量过分减少和水压降低。③滴灌管道从过滤器至种植行之间由不同管径的管道组成，管径从大至小分别称为干管、支管和毛管等。管道的大小应以保证供液的均匀性为前提。需要考虑整个滴灌系统的控制面积、水泵功率大小和滴头的流量等因素。从种植行的毛管至每一株植株根茎部附近的那段小管为滴灌系统最末一级管道，称为水阻管。目前常用的水阻管有2种：1、滴管带滴头：孔径较大(约3~5mm左右)的塑料管，然后在此水阻管上连接上所选用的滴头，通过滴头来进一步调节流量，即使滴头堵塞了，也易于清理。2、发丝管：管径很小，内径只有0.5mm左右。流经发丝管的水流的压力大为降低，本身可作为滴头。由于管径较小，所以易堵塞，一旦堵塞之后难以清理疏通。

④对选用滴灌系统的要求

a、可靠性：

b、均匀性：

c、及时性：⑤使用注意事项

a、定期检查滴灌系统所有部分的运行情况，特别是检查水泵的工作情况、滴头的堵塞及流量的变化情况以及过滤器的堵塞情况。b、切勿使用难溶性杂质含量高的肥料。采用的水源中的杂质不能过高，特别是利用硬水作为水源的，要经常清洗浓缩营养液罐和贮液池的水垢，并每隔3~5天用清水彻底冲洗一次滴灌系统。c、如采用人工控制阀门开关的，在供液未结束前均要有人看守，避免由于遗忘而使得供液过量。⑥排液系统从岩棉种植垫侧面约离地面1/3高度的位置切出5~7cm的切口流出的多余营养液流到畦沟中，再流到棚外的排水沟中。多余营养液的排水沟最好是与大棚或温室屋面所集雨水的排水沟分开，以便收集流出的多余营养液，然后再将这些营养液施到大田中，以避免污染环境。目前有许多国家已开始重视温室栽培多余营养液对环境的污染问题了。

3、开放式岩棉培的营养液管理

要准确地确定供给营养液的浓度、数量及供液时期等管理上的技术参数，就要根据每株作物所占有的基质的体积、空气的温度和湿度的变化、太阳辐射的强弱以及作物的长势情况来具体确定。

①供液量的确定受基质持水量、每株作物占有的基质体积以及作物的需水量三方面的影响。前两者基本上是固定不变的，而作物的需水量则是随着作物的种类、生育期和环境因素如光照、温度、湿度和风力等的变化而变化的。a、岩棉的持水量

可达其容积的90%以上，但作为合适种植作物的持水量不应超过岩棉体积的80%。而且岩棉基质中的水分存在着垂直分布上的差异，即上层的含水量低于下层的。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着很大的差异。作物生育期定植初期始花期后收获盛期番茄0.1~0.20.8~1.0~1.5黄瓜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几种作物不同生育期的吸水量(L/株.天)(山崎肯哉，1989)一年中不同月份开放式岩棉培的滴灌液量(L/株.天)

数值月份123456789101112平均值0.790.740.841.141.521.531.641.851.481.050.810.67标准差0.280.250.250.270.460.380.410.330.140.230.220.23样本数1311131718201387111620c、供水量确定的方法一是用张力计法测定基质中的含水量张力计法是在一个温室或大棚中选取5~7个点，在每个点的岩棉垫的上、中、下三层中各安装1支张力计，当植株蒸腾失水后，基质中水分减少之后就会在张力计中反映出来。一旦张力计显示基质中的水分含量低于设定值时，就要开启滴灌系统进行供液。如果将张力计与传感器相联接，依靠传感器把信号传递给滴灌系统的控制电脑，则可实现灌溉的自动化控制。二是利用经验的方法来估计植株的耗水量。前人的或自己测定的耗水量数据为基础，适当增大供水量即可。这样的供水量可能会超过作物实际的需水量，对作物的正常生长的影响不大，只是生产成本较高而已。例如，山崎认为番茄始花期后的日耗水量约为0.8~1.0L，此时如果进行日耗水量的估算，则可增加20%~30%的供水量，这样的日供水量就为1.0~1.3L。②供液浓度的确定根据作物对吸水(w)和吸肥(n)之间是按比例进行的理论，作物吸收单位体积的营养液时，其它所含的养分也同时被吸收了。因此，如果使用山崎配方来供液，只需将营养液的浓度控制在1个剂量即可。如果使用其它营养液配方，可参照山崎配方的浓度来进行调整。例如用园试配方的浓度比山崎配方的高1倍左右，对于种植番茄来说，园试配方只需1/2剂量即可。

在生产实际中，植株对水肥的吸收情况并不完全是山崎所提出的水肥同步，而是与气候调节和作物株龄条件有关。例如在温度较高、湿度较小、植株较大时，作物对水分的吸收速率要比对养分的吸收速率来得大，此时供液浓度应较小；反之，当温度较低、湿度较大、植株较小时，作物对养分的吸收速率要比对水分的吸收来得大，此时的供液浓度则应大一些。一般认为，供液浓度最低为0.6~1.0ms/cm，最高不超过2.2~2.5ms/cm，对多数作物来说均是安全的。

(二)循环式岩棉培

循环式岩棉培是指加入岩棉基质中的营养液的数量较多，多余的营养液从岩棉中流出后通过回流管道集中于贮液池中，以便循环再用而不是排掉的一类无土栽培技术。其优点是营养液的利用率高，但由于其设施的结构复杂，基本建设费用及日常运行和维护费用高，而且在清洗消毒不彻底时易造成病害较快地传播，因此，目前使用得较少。

1、循环式岩棉培生产设施的结构

包括种植槽、岩棉种植垫、供液的滴灌系统以及回流系统这几个部分组成。

A.全系统示意图B.种植槽结构示意图1.水位控制器2.供液罐3.滴管4.排液管5.贮液池6.水泵7.浮球开关8.控制面板9.营养液罐10.黑色塑料薄膜11.岩棉育苗块12.泡沫塑料槽框13.集液管C.营养液自动补充装置1.控制面板2.液位感应器3.浓缩营养液罐4.肥料溶解罐循环式岩棉培生产设施的结构(1)种植槽泡沫塑料做成的种植槽槽框，将每块槽框拼接为长度约为20~30m的种植槽，在槽内铺上一层黑色塑料薄膜衬里，然后在槽框中部安放一条半圆形的排水管，在槽框两侧要放置岩棉种植垫的位置放上两条宽度和高度均为5cm，长度与岩棉垫一致的泡沫塑料块(也可以用同样规格的岩棉块)，以架起岩棉垫，然后把宽30cm，长90cm，高10cm、用无纺布包住四周的岩棉垫放置在小泡沫塑料块或岩棉块上。(2)滴灌及回流系统由各级供液及回流管道、集液池、高设的供液罐、液位感应器、过滤器、水泵、电磁阀、定时器等部分组成。供液水泵及肥料分配器2、营养液配方的选择和管理循环式岩棉培与水培相比在种植过程只是根系生长的环境多了岩棉种植垫而已，因此，其营养液配方选择可与水培的类似，其它的管理方法也可参照水培的。(三)种植垫盐分的累积、消除方法及种植垫的回收利用

由于用清水进行洗盐的过程中，会使基质中较长时间处于浓度较低的状态，使植物出现“饥饿”，因此，为了避免植物处于这种情况的出现，最好是使用原营养液浓度的1/4~1/2剂量的稀营养液来洗盐。在循环式岩棉培中，盐分的累积问题不是太严重，只有当流量较小、天气干燥、温度较高时才容易出现，此时只要增大营养液的滴入量和缩短供液间歇时间即可解决这个问题。为了防止岩棉垫表面盐分过分累积而对茎基部的伤害，应每隔2~3周用较多的清水冲洗1次茎基部。一般经过消毒处理之后可以再利用，也可以通过轮作而不需消毒直接再利用。消毒方法主要是蒸汽消毒，也可用农药消毒，但效果差。一般在经过1.5~2年以后，由于岩棉的纤维断裂，垫中残根较多，通气性下降而影响到产量，此时要更换。第四节简易基质袋培、槽培和立体栽培生产设施及管理

投资少、管理简便、建造容易、生产效果及经济效益良好。蔗渣或其它轻质基质的袋培滴灌生产设施简易槽式沙培营养液滴灌生产设施简易槽式有机基质无土栽培设施(或称有机生态型无土栽培)为了提高温室或大棚的利用率，充分利用空间，还使用了立体栽培的生产设施一、简易基质袋培生产设施及管理

(一)简易基质袋培生产设施的结构与开放式岩棉培生产设施的结构完全一致，只不过是基质袋中不是盛装岩棉，而是其它的轻质基质而已。例如甘蔗渣、锯木屑。刨花、泥炭、砻糠灰、椰糠、珍珠岩、蛭石等都可作为基质使用。由于其生长基质于岩棉的不同，因而在管理上的要求和做法也略有差异

1、基质及种植袋

许多轻质基质均可用。但用新鲜植物残体作为基质使用的，在使用前一定要经过堆沤处理，以降低其C/N比值。另外，配制的基质应有较好的持水性，否则可能造成营养液的大量浪费，同时给生产管理上带来较大的麻烦，例如持水性差，则基质水分的丧失快，供液的次数就要增加。

种植袋装入基质后封口。种植时在种植袋上种植作物的位置切出2个10cm左右的小孔或十字形切口，并在种植袋倾向排水沟的侧面离地面约3~4cm处切开2~3道5cm左右的切口，以便让基质中多余的营养液流出。种植袋示意图(单位：cm)

基质袋培滴灌系统未种植作物前左：刚放入种植畦时下：定植幼苗后刚定植作物的简易袋培滴灌系统简易袋培滴灌种植甜瓜

2、供液及排液系统采用滴灌的形式来供液，基质中除了在种植袋底部会残留大约2~3cm的水层外，多余的营养液通过排水沟排到温室或大棚的外部。袋培营养液滴灌种植青瓜－－江门“番茄工厂”(二)简易基质袋培生产设施的管理

其管理方式与开放式岩棉培的类似，但有些方面有所不同：

1、育苗和定植：

可用穴盘育苗或育苗杯育苗。2、供液管理其基本方法与开放式岩棉培的相同。但由于所用的基质其持水能力与岩棉的不同，因此要首先确定基质的重持水量(或田间持水量)，然后把总持水量的60%~70%定为基质的允许持水量。这样就可以把维持基质的允许持水量所需加入的营养液量定为供液量。二、简易槽式基质培生产设施与管理

简易槽式基质培生产设施的基本结构和管理措施与上述的袋培相类似，只不过是所用的基质有些不同而已。但由于基质不同，管理上也有所不同。简易槽式基质培设施种植番茄简易槽式滴灌系统种植甜瓜槽式基质培营养液滴灌系统袋培营养液滴灌设施种植甜瓜硕果累累的甜瓜简易槽式基质培种植甜瓜槽式基质培滴灌设施种植西瓜简易槽式基质培种植豆角槽式基质培营养液滴灌设施简易槽式基质培营养液滴灌设施种植青瓜三、立体栽培

对于提高单位面积作物的产量有一定的好处，但由于立体栽培的投资远较平面的单层栽培来得大，而且在管理上也不太方便，在每层作物之间存在着互相遮荫的问题，所以在大规模生产上应用得不太多。立体栽培可用基质培的形式，也可用水培的形式，在此我们一并介绍，不再分开阐述。(一)立柱式立体栽培

在直立的栽培柱中的定植孔中种植作物的方法。柱中放入一条供液管进行供液，柱中填入基质，也可不填。多余的营养液回收或不回收。1.供液主管2.柱中供液管3.立柱4.基质5.定植孔6.喷液小孔7.渗出多余营养液的小孔8.硬质塑料板立柱式栽培示意图

具有栽培杯的立柱式栽培

叠层式立体栽培种植盆示意图

未种植作物前的立体栽培生菜野菜种植草莓(二)吊袋式立体栽培

1.供液管2.挂钩3.扎紧的袋口4.滴灌5.种植袋6.作物7.排液口8.基质吊袋式立体栽培示意图

(三)鲁SC-I型多层无土栽培设施

1.贮液池2.水泵3.定时器4.供液管5.阀门6.种植槽7.回流管8.回流主管鲁SC-I型多层无土栽培设施示意图

鲁SC-I型多层无土栽培设施整个生产设施主要由种植槽、供液和排液系统以及贮液池这几个部分组成。种植槽由铁皮、玻璃钢或有用水泥预制成V形的预制件制成，横切面呈V形，使用时拼接起来并内衬黑色塑料薄膜以防渗漏。槽两端各留10cm空档作为供液及排液缓冲间，一端供液，另一端设U形虹吸管排液，在离槽底约10cm处用竹制垫篦或铁丝网隔开呈上下两层，下层让营养液流动，而上层则填入蛭石或其它基质。A.排液端

B.供液端1.V形槽框2.U形虹吸管3.缓冲间隔板4.垫篦5.槽头挡板6.基质鲁SC-I型多层无土栽培种植槽示意图

(四)立体牧草生产设施

1.杀菌灯2.抽风扇3.补光灯4.喷头5.种植盘6.栽培层架7.集液沟8.基质立体牧草生产设施示意图

(五)立体水培生产设施

1.植株2.定植杯3.定植板4.营养液5.种植槽6.供液管7、8层间种植槽排液及供液管9.贮液池10.水泵立体水培生产设施示意图

第一节小型无土栽培装置应用的意义

随着我国人民物质和文化生活水平的提高，家居条件的改善，小型无土栽培装置在家庭中的应用也越来越多；随着中小学校对学生素质教育的逐步开展和深入，已有越来越多的学校应用无土栽培技术作为教具来使用；同时随着科研人员对于无土栽培技术作为研究手段的优越性认识的加深，越来越多的人们乐于采用这一技术来作为研究的工具。因此，可以说，小型无土栽培装置的应用范围越来越广。其应用的意义主要表现在以下几个方面：一、陶冶情操、美化环境二、具有一定的实惠性

每1.5平方米的无土栽培设施每30~40天可收获10~15kg的叶菜类作物，如生菜、小白菜、芥菜等。而种植番茄、黄瓜等茄果类作物，每茬也可生产出20~25kg左右，而且还可以在完全成熟时才采摘，保证了产品的新鲜。

三、在中小学中推广也很有意义

1、首先是由于其直观性很强，是中小学生物课或自然课的良好教具。

一方面丰富了教学内容；另一方面是活跃了学生的课堂学习气氛，让学生自己动手，提高学习的积极性和主动性。对于学生的综合素质的培养是很有好处的。

2、从小培养学生学科学、爱科学的良好习惯四、作为科学研究的工具愈来愈显示出其作用

①必需营养元素的确定及其在体内的营养功能的研究②植物根系形态学研究③研究病原侵染机理和植物抗病生理④环境保护方面研究⑤根系分泌物及植物的化学他感研究⑥育种上的应用第二节常见小型无土栽培

装置的结构及管理

小型无土栽培装置的形式多种多样，根据种植者的需要和建造无土栽培装置的材料来源以及种植作物的种类来确定。一、营养液自体循环的小型深液流水培装置

这是一种将深液流水培生产设施微型化的小型无土栽培装置。由于它几乎包括了规模化生产中的全部设备和功能，可以种植生产上能够种植的所有植物，而且单位面积和实际生产的没有多大差别，管理技术的要求也一样，因此，有时也将之称为标准型的水培装置。1.种植槽2.定植板3.喷液管4.支撑墩5.定植杯6.小水泵7.吸水管8.出水管9.小水塔营养液自体循环小型深液流水培装置

用于科学研究的小型装置刚定植幼苗的小型装置2、种植效果种植黄瓜生长3个月，每1.5m2可生产出15~20kg，番茄生长5个月，每1.5m2可收获25~30kg，而叶菜类的生菜、芥菜等生长40天左右，可生产10~15kg。

二、小型简易静止水培装置

1.塑料箱2.泡沫塑料定植板3.塑料定植杯4.小石砾5.营养液6.液面7.空隙8.溢水口图7-4简易静止水培种植装置示意图

水培水仙花可见根系的水培水培观叶植物小盆钵水培富贵竹小型无土栽培装置家用型无土栽培装置可进行多种环境因子调控的栽培室自动补液静止水培装置1.定植板2.植株3.定植杯4.塑料瓶5.可伸缩的塑料管6.种植箱7.营养液自动补充营养液的静止水培装置

三、附设打气设施的小型水培装置

1.电源插头2.打气泵3.通气管4.橡皮塞5.空隙6.营养液7.容器连接有打气泵的小瓶水培装置

1.打气用橡皮球2.植株3.橡皮塞4.营养液用橡皮球打气的小瓶水培装置1.打气泵2.通气主道3.通气支管4.容器5.营养液打气泵向多个容器通气的小型水培装置1.网框2.植株3.基质4.通气管5.营养液6.打气泵7.电源具有打气泵的小型水培箱具有营养液检测装置的水培塔

利用小桶供液的基质培装置

由水泵供液的小型基质栽培系统

带有定时器的小型基质培装置吊瓶供液的小型基质培装置六、报架式小型水培装置

台阶式小型水培装置

鱼缸管道水培报架式管道水培挂墙式小型无土栽培装置六、灯芯式水培装置

1.植株2.基质3.上盆4.无纺布5.营养液6.下盆(盛营养液)灯芯式水培装置七、其它小型装置吊挂行走式喷雾培多层水培立柱式栽培第三节小型无土栽培装置使用中应注意的一些问题

一、营养的补充问题可用无土栽培专用的固体的或是浓缩液体的肥料来配制营养液。现以这两种形式来说明小型无土栽培装置营养的补充方法：用固体植物营养剂配制营养液的流程

1、用固体植物营养剂补充营养

用浓缩的液体植物营养剂配制营养液的流程

2、用浓缩的液体营养剂补充营养

二、育苗方法

小型无土栽培装置的形式不同，其育苗的方法也有不同。三、无土栽培设施的清洗和消毒

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。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。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：室内外各种环境因子和作物生长发育情况；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。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。综合环境管理是在综合环境调节的基础上，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。二、环境工程设施设计的

原理和基本要求

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。

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(聚氯乙烯)PC(聚碳酸酯)FRP(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有：聚氯乙烯(PVC)膜聚乙烯(PE)膜聚烯烃(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－汕头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30~40%；保温性好，夜间室内外温差可达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34~45°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外观三、塑料大棚

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

用于无土栽培的大棚，跨度一般为6~10m，顶高2.3~3.0m，长30~50m。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，可在棚内设置小拱棚及多重保温幕设施等。建设中的拱形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5~7天，提前将遮阳网取下，使覆盖作物得到炼苗与绿化处理，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．约就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0.3~0.44μm与0.67~0.68μm两处呈现吸收高峰，对0.55μm一段吸收率较低。对0.7~2.5μm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2.5μm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。(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。280~400nm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

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。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。茄子光合强度与温度、光照、CO2浓度的关系在一定的温度和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。到光饱和点时，光合强度趋于稳定。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用，时间长了植株会逐渐枯黄。植物的光补偿点，耐荫作物为200~1000Lx，喜阳植物为1000~2000Lx。

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。植物群体光合强度，则随散射光比率的增大而提高。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。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。种类黄瓜番茄茄子甜椒西瓜甜瓜光饱和点强度(lx)5500070004000030000800060000主要蔬菜的光饱和点(师惠芬、张志勇，1986)

3、光周期对光照的基本要求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R660。光周期光敏色素图

问题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。

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α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300~750nm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。300~380nm的近紫外线透过率高时，对作物花青素的显现、果色、花色与维生素C的形成有利。800~3000nm的红外线透过率低时，进入温室的热量较少。5~20μm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

自然光照，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h0-1-2-3-4-5-6-7晴天照度7005002009633123.51.0云天照度24075289.14.71.70.50.1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5~8m的东西向单栋温室，在内墙面上加装反射板后，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660~665nm一带为好，可用富含红光的白炽灯。不同作物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0~5℃，最适温度为20~30℃，最高温度为35~40℃。在光合适温范围内，温度提高10℃，光合强度提高约一倍。适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36~46℃，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1~1.5倍。温室加温装置的排气管温室燃油加温的棚外贮油罐营养液池中的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15~20℃。根际温度和气温对植株的生长有一定的互补作用。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。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25~2825~2813~1525~2815~19番茄28~3025~2815~1725~2820茄子30~3527~30不低于1727~3020甜椒30~3225~2815~1825~2815常见温室作物的最适温度[注](℃)(师惠芬、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5~7℃，14时达最高，下午每小时约下降4~5℃。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2~3℃。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1~3℃的“温室逆温”现象。(3)温室的保温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20~30℃；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镀铝薄膜0.1010~2080~90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6.26.60-6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3.74.03.5403543

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4.34.04.73.73.13.1303525405050

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3.42.22.2456565盖充填颗粒保温发泡聚苯乙烯颗粒(厚10cm)0.4580~90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2.42.21.8~2.5606570~60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50~60cm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5~7℃，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。常用的采暖方式有热水采暖、热风采暖与电热采暖、燃气辐射采暖等。热水采暖：用水作热媒，经锅炉加热并送至温室，经散热器放热对温室进行加温的方式，称为热水采暖。热水采暖的热稳定性好、温度分布均匀、波动小、生产安全可靠、供热负荷能力大，多在大中型永久性的温室中使用。根据热水在系统中循环流动的动力不同，热水采暖系统可分为自然循环与机械循环两种。自然循环热水采暖系统

机械循环热水采暖系统(a)氮气加压罐系统原理图1.氮气罐2.氮气加压罐3.锅炉4、6.水泵5.室内系统(b)温室热水采暖的运行调节1.锅炉2.泵3.三向调节阀4.散热器5.泵热风采暖：以空气作热媒，用燃煤或燃油热风炉直接加温，或通过蒸气－气热交换器加温。热风采暖升温快、热利用率高，一般可达70%~80%，一次投资与运行费用低，但温度稳定性差，一般多用于季节性短期加温。电热采暖：利用电加热形式进行采暖。主要用于育苗时季节性温床基质局部加温。电热温床主要由隔热层、加热线、基质及地面覆盖几部分组成。隔热层一般由干燥的锯木、稻糠、麦秸等铺成，厚10~20cm。床上底层由3~5cm炉灰或干土铺平，电热线设在床土中间。其上则为培养基质及营养钵等。热风炉采暖(a)蔬菜电热温床育苗(b)电热温床电热线布置示意图1.塑料薄膜2.基质3.绝热层4.电加热线电热温床与电热线布置3、温室通风降温

为了维持温室设施内适宜的环境温度，往往需要通过必要的通风换气、甚至设置湿帘风机降温系统对温室设施的温度条件进行必要的调节与控制。为了补充CO2，排除室内过多的湿气，也往往需要适当地进行换气。开窗自然换气温室开设天侧窗：通过温室顶部和侧面安装的天窗和侧窗的开闭，可起到调节自然换气的功能。利用温室内外温差造成内外空气压差的换气，称为热压换气；利用风力作用造成内外压差的换气，称为风压换气。热压与风压换气统称为自然换气。温室侧窗通风温室顶部侧面开窗通风自然换气

机械强制换气湿(水)帘风机降温温室水帘降温湿帘风机降温系统示意图利用棚室内间种来降温三、湿度及其调控技术

夜间随着气温下降，相对湿度逐渐增大；日出后随着温度升高，相对湿度逐渐下降。

不同结构温室空气湿度状况比较

(二)湿度与作物的生长发育

1、

湿度与蒸腾和光合作用根据日本东近农事试验场对黄瓜、菜豆的研究试验，相对湿度为90%时的净同化率及干物质增加量，均较相对湿度为80%及60%的为高。相对湿度对光合作用的影响是间接起作用的。当空气湿度较低时，作物将部分关小气孔开度来控制蒸腾量，这样将增大CO2扩散阻抗，造成CO2不足而减弱光合强度。相对湿度过低而温度又较高时，作物将失水过多而造成暂时或永久萎蔫，甚至给细胞原生质的分化作用造成影响。相对湿度过高，如95%以上时，蒸腾受到抑制，影响和阻碍了根系对