设施农业建设技术手册

设施农业建设技术手册TOC\o"1-2"\h\u6309第一章设施农业概述 295331.1设施农业的定义与发展 2231691.2设施农业的分类与特点 3289311.2.1设施农业的分类 3297591.2.2设施农业的特点 364461.3设施农业的建设意义 321926第二章设施农业规划与设计 4145652.1设施农业规划的基本原则 4138022.2设施农业区域布局与规划 4144652.3设施农业建筑设计 514838第三章设施农业结构设计 5305563.1设施农业结构设计原则 585843.2设施农业结构设计方法 6176263.3设施农业结构材料选择 623182第四章设施农业环境控制 6109824.1温湿度环境控制 651714.2光照环境控制 7238714.3气体环境控制 730578第五章设施农业灌溉与施肥 8318155.1灌溉系统设计 838925.2施肥系统设计 866895.3灌溉与施肥技术 9309265.3.1灌溉技术 9192275.3.2施肥技术 98045.3.3灌溉与施肥一体化技术 98300第六章设施农业病虫害防治 10168596.1病虫害防治原则 10218706.2生物防治技术 10184356.3化学防治技术 1027015第七章设施农业设施设备 11219187.1设施农业设备分类 11107857.1.1种植设备 115627.1.2灌溉设备 11228817.1.3保温与制冷设备 11217937.1.4光照设备 11162987.1.5通风设备 114197.1.6肥料与农药设备 1297777.1.7其他设备 12275297.2设备选型与安装 12274347.2.1设备选型 128297.2.2设备安装 1292977.3设备维护与管理 12150017.3.1设备维护 12109837.3.2设备管理 128578第八章设施农业智能化技术 1311048.1智能化技术概述 13287918.2数据采集与传输 13299488.2.1数据采集 13144478.2.2数据传输 13141478.3智能控制系统 13273158.3.1控制策略 13241438.3.2控制器 14165478.3.3执行模块 14279958.3.4监控与报警系统 142693第九章设施农业项目管理 14117169.1项目策划与管理 14260529.1.1项目策划 14252779.1.2项目管理 1577669.2项目实施与监控 15122089.2.1项目实施 15235839.2.2项目监控 15283019.3项目验收与评价 1611549.3.1项目验收 16239539.3.2项目评价 1614734第十章设施农业发展趋势与展望 16212410.1设施农业发展趋势 162748510.2设施农业技术创新 171177210.3设施农业可持续发展策略 18第一章设施农业概述1.1设施农业的定义与发展设施农业，是指利用现代化农业设施，通过人工调控环境因素，实现作物周年生产的一种高效农业模式。设施农业主要包括温室、大棚、中棚等保护地设施，以及相关的环境调控设备、种植技术和管理方法。其核心是通过对光、温、水、气等环境因子的调控，创造适宜作物生长的条件，提高产量和品质，实现农业生产的可持续发展。自20世纪以来，设施农业得到了迅速发展。在我国，设施农业起源于20世纪80年代，经过30多年的发展，已经成为农业产业结构的重要组成部分。目前我国设施农业面积已超过4000万亩，位居世界首位。设施农业的发展，不仅提高了我国农业的综合生产能力，还为农民增收和农村经济发展注入了新的活力。1.2设施农业的分类与特点1.2.1设施农业的分类根据设施的结构和功能，设施农业可分为以下几类：（1）保护地设施：包括温室、大棚、中棚等，主要用于保温、遮阳、保湿等环境调控。（2）环境调控设备：包括供暖、降温、通风、遮阳、灌溉、施肥等设备，用于实现设施内的环境因子调控。（3）种植技术：包括无土栽培、水培、气培等，以及相关的病虫害防治技术。（4）管理方法：包括设施农业的规划、设计、运行管理、技术培训等。1.2.2设施农业的特点（1）环境可控：设施农业通过环境调控设备，实现对光、温、水、气等环境因子的精确控制，为作物生长创造最佳条件。（2）生产效率高：设施农业可以实现周年生产，提高土地利用率，降低单位面积生产成本。（3）产品质量好：设施农业通过科学管理，减少病虫害发生，提高产品品质。（4）资源利用高效：设施农业可以实现水、肥、药等资源的高效利用，减轻对环境的负担。1.3设施农业的建设意义设施农业的建设意义主要体现在以下几个方面：（1）保障粮食安全：设施农业可以提高粮食产量，增强我国粮食综合生产能力，为保障国家粮食安全作出贡献。（2）促进农业结构调整：设施农业的发展，有助于优化农业产业结构，提高农业产值。（3）增加农民收入：设施农业可以提高农民收入，促进农村经济发展。（4）改善生态环境：设施农业可以实现资源高效利用，减轻对环境的负担，促进农业可持续发展。（5）提高农业科技水平：设施农业的发展，推动了农业科技创新，提高了农业现代化水平。第二章设施农业规划与设计2.1设施农业规划的基本原则设施农业规划是一项系统性的工作，其基本原则主要包括以下几个方面：（1）科学性原则：规划应基于科学研究和实践，遵循农业生产规律，保证规划方案的科学性和合理性。（2）可持续性原则：规划应充分考虑农业资源的可持续利用，实现农业生产与环境保护的协调发展。（3）适应性原则：规划应结合当地自然条件、社会经济发展状况和市场需求，保证设施农业的适应性。（4）前瞻性原则：规划应具备一定的预见性，充分考虑未来发展趋势，为设施农业的长期发展奠定基础。（5）灵活性原则：规划应具有一定的灵活性，以适应不断变化的市场需求和农业生产条件。2.2设施农业区域布局与规划设施农业区域布局与规划应遵循以下原则：（1）因地制宜原则：根据不同地区的自然条件、资源优势和市场需求，合理确定设施农业的发展方向和重点。（2）集聚发展原则：通过集聚发展，实现规模效应，提高设施农业的竞争力。（3）优势互补原则：发挥不同地区之间的优势互补作用，促进设施农业的协同发展。（4）交通便利原则：充分考虑交通条件，保证设施农业产品的运输和销售。具体规划内容如下：（1）区域布局：根据地形地貌、气候条件、水资源等因素，划分设施农业优势区域。（2）产业布局：结合市场需求和资源优势，确定设施农业主导产业和辅助产业。（3）基础设施布局：规划交通、水利、供电等基础设施，为设施农业提供保障。（4）环境保护与治理：加强环境保护，保证设施农业可持续发展。2.3设施农业建筑设计设施农业建筑设计是设施农业规划与设计的重要组成部分，其主要内容包括以下几个方面：（1）建筑设计原则：遵循安全性、实用性和美观性原则，保证设施农业建筑的功能性和观赏性。（2）建筑结构设计：根据设施农业的特点和需求，选择合适的建筑结构形式，如温室、大棚等。（3）建筑造型设计：结合当地文化特色和农业产业特点，进行建筑造型设计。（4）建筑材料选择：选择绿色、环保、耐用的建筑材料，提高设施农业建筑的寿命。（5）建筑节能设计：充分考虑建筑节能，降低设施农业的运行成本。（6）室内环境设计：优化室内环境，为作物生长提供良好的条件。（7）配套设施设计：规划配套设施，如仓储、加工、销售等，提高设施农业的综合效益。第三章设施农业结构设计3.1设施农业结构设计原则设施农业结构设计需遵循以下原则：（1）满足农业生产需求：根据不同作物生长特点，合理设计设施结构，保证作物生长环境的稳定和优化。（2）适应地形地貌：结合当地地形地貌，充分利用土地资源，降低设施农业建设成本。（3）节能环保：采用节能技术，降低能源消耗，减少对环境的污染。（4）结构安全：保证设施结构设计合理，具有良好的承载能力和稳定性。（5）美观实用：设施农业结构设计应注重美观与实用的结合，提升农业景观效果。3.2设施农业结构设计方法设施农业结构设计方法主要包括以下几个方面：（1）收集资料：收集相关地区的气候、土壤、水文等资料，为设施农业结构设计提供依据。（2）确定设计目标：明确设施农业结构设计的目标，包括作物种类、生产规模、生产效益等。（3）设计参数：根据设计目标，确定设施农业结构的相关参数，如温室面积、高度、跨度等。（4）结构布局：合理规划设施农业结构布局，包括温室、大棚、仓储等设施的布局。（5）结构设计：根据结构布局，进行具体的设计，包括结构形式、材料选择、节点设计等。（6）施工图绘制：绘制设施农业结构施工图，包括平面图、立面图、剖面图等。3.3设施农业结构材料选择设施农业结构材料的选择应遵循以下原则：（1）功能优良：选择具有良好力学功能、耐腐蚀性、保温性等材料。（2）经济适用：在满足功能要求的前提下，选择经济适用的材料，降低建设成本。（3）环保节能：选择环保、节能的材料，减少对环境的污染。（4）施工便捷：选择施工方便、安装快捷的材料，提高建设效率。具体材料选择包括以下几种：（1）主体结构材料：如钢材、铝合金、塑料等。（2）覆盖材料：如玻璃、塑料薄膜、阳光板等。（3）保温材料：如岩棉、聚氨酯等。（4）配套设施材料：如水肥一体化设备、照明设备、通风设备等。第四章设施农业环境控制4.1温湿度环境控制设施农业中，温湿度环境是影响作物生长的关键因素之一。为了实现作物的高产优质，必须采取有效的温湿度环境控制措施。温度控制主要通过以下方式实现：一是采用保温措施，如增加保温层、使用保温材料等，以降低热量的损失；二是采用加热设备，如空气源热泵、电加热器等，以提高室内温度；三是采用通风换气设备，如风机、湿帘等，以降低室内温度。湿度控制主要通过以下方式实现：一是采用加湿设备，如超声波加湿器、喷水装置等，以增加室内湿度；二是采用除湿设备，如除湿机、冷凝器等，以降低室内湿度；三是采用通风换气设备，以调节室内湿度。在温湿度控制过程中，还需注意以下几点：一是要保证温湿度控制设备的正常运行和维护；二是要根据作物生长需求和环境条件，合理调整温湿度控制参数；三是要加强监测，及时发觉问题并采取相应措施。4.2光照环境控制光照是植物生长的重要环境因素之一，直接影响作物的光合作用和生长发育。设施农业中，光照环境控制主要包括自然光照和人工光照两个方面。自然光照控制主要通过以下方式实现：一是合理设计温室结构，增加透光率；二是采用遮阳和保温措施，调节光照强度；三是保持温室清洁，减少灰尘和污物对光照的影响。人工光照控制主要通过以下方式实现：一是选择合适的补光光源，如LED、高压钠灯等；二是合理配置光源，保证光照均匀；三是根据作物生长需求和环境条件，调整补光时间和强度。在光照环境控制过程中，还需注意以下几点：一是要保证光源的稳定性和安全性；二是要根据作物生长阶段和光照需求，合理调整光照参数；三是要加强监测，及时发觉问题并采取相应措施。4.3气体环境控制气体环境是设施农业中容易被忽视的部分，然而它对作物生长的影响却不容忽视。气体环境控制主要包括氧气、二氧化碳和有害气体三个方面。氧气控制主要通过以下方式实现：一是保持温室通风良好，增加氧气供应；二是采用氧气发生器，提高室内氧气浓度。二氧化碳控制主要通过以下方式实现：一是采用二氧化碳发生器，补充室内二氧化碳；二是合理控制通风，减少二氧化碳排放；三是利用作物光合作用，提高室内二氧化碳浓度。有害气体控制主要通过以下方式实现：一是采用空气净化设备，如活性炭吸附、光触媒等，去除有害气体；二是保持温室通风良好，降低有害气体浓度；三是加强温室管理，减少有害气体的产生。在气体环境控制过程中，还需注意以下几点：一是要保证气体控制设备的正常运行和维护；二是要根据作物生长需求和环境条件，合理调整气体控制参数；三是要加强监测，及时发觉问题并采取相应措施。第五章设施农业灌溉与施肥5.1灌溉系统设计灌溉系统设计是设施农业生产中的重要环节，其目的是合理利用水资源，提高灌溉效率，保证作物生长所需水分的供应。灌溉系统设计应遵循以下原则：（1）根据作物需水量、土壤性质、气候条件等因素，合理选择灌溉方式，如滴灌、喷灌、微灌等。（2）灌溉系统应具备良好的水力功能，保证灌溉均匀，减少水分损失。（3）灌溉系统设计应考虑自动化控制，提高灌溉管理效率。（4）灌溉系统应具备防堵、防冻、防腐蚀等功能，保证系统稳定运行。具体设计内容包括：（1）水源选择与处理：根据当地水资源状况，选择合适的水源，并对水源进行处理，以满足灌溉水质要求。（2）管道设计：根据灌溉面积、作物需水量等因素，设计管道直径、长度、埋深等参数。（3）灌溉设备选型：根据灌溉方式、作物种类等因素，选择合适的灌溉设备。（4）控制系统设计：根据灌溉需求，设计自动化控制系统，包括传感器、控制器、执行器等。5.2施肥系统设计施肥系统设计是设施农业生产中提高作物产量和品质的关键环节。施肥系统设计应遵循以下原则：（1）根据作物需肥规律、土壤肥力状况等因素，合理制定施肥方案。（2）施肥系统应具备精确控制施肥量、施肥速度等功能，提高施肥效率。（3）施肥系统应具备良好的兼容性，可与其他农业设施设备联动。具体设计内容包括：（1）肥料选择与配置：根据作物需肥规律和土壤肥力状况，选择合适的肥料种类和配比。（2）施肥设备选型：根据施肥方式、作物种类等因素，选择合适的施肥设备。（3）施肥控制系统设计：根据施肥需求，设计自动化控制系统，包括传感器、控制器、执行器等。5.3灌溉与施肥技术5.3.1灌溉技术灌溉技术是设施农业生产中水分管理的关键环节。以下是几种常见的灌溉技术：（1）滴灌技术：通过滴头将水滴送到作物根部，实现精确灌溉。（2）喷灌技术：通过喷头将水均匀喷洒到作物表面，实现全面灌溉。（3）微灌技术：通过微管将水送到作物根部，实现局部灌溉。5.3.2施肥技术施肥技术是设施农业生产中提高作物产量和品质的重要手段。以下是几种常见的施肥技术：（1）基肥施用：在作物播种前，将肥料均匀施入土壤，为作物生长提供基础养分。（2）追肥施用：在作物生长过程中，根据作物需肥规律，适时施用肥料。（3）叶面喷施：将肥料溶液喷洒在作物叶面上，快速补充作物所需养分。5.3.3灌溉与施肥一体化技术灌溉与施肥一体化技术是将灌溉和施肥有机结合，实现水肥同步供应的一种高效农业生产技术。该技术具有以下优点：（1）提高水肥利用率：通过精确控制灌溉和施肥，减少水分和肥料的浪费。（2）减轻劳动强度：实现自动化控制，降低农业生产劳动强度。（3）提高作物产量和品质：保证作物生长所需水分和养分，促进作物生长。第六章设施农业病虫害防治6.1病虫害防治原则设施农业病虫害防治应遵循以下原则，以保证农业生产的可持续发展和生态环境的保护：（1）预防为主，防治结合：在设施农业生产过程中，应以预防病虫害的发生为主，通过综合防治措施，将病虫害控制在经济阈值以下。（2）安全、高效、环保：选择防治方法时，应充分考虑防治措施的安全性、高效性和环保性，减少对环境和非靶生物的影响。（3）综合防治：根据设施农业生态环境特点，采用多种防治方法相结合的策略，充分发挥各种防治方法的优点，形成防治体系。（4）及时监测：加强病虫害监测，发觉病虫害发生时，应及时采取防治措施，防止病虫害蔓延。6.2生物防治技术生物防治技术主要包括以下几个方面：（1）天敌利用：利用天敌生物对害虫进行自然控制，如捕食性昆虫、寄生性昆虫等。（2）微生物防治：利用微生物及其代谢产物对病虫害进行防治，如细菌、真菌、病毒等。（3）植物源农药：利用植物源农药进行病虫害防治，如植物提取物、植物精油等。（4）昆虫信息素：利用昆虫信息素进行害虫诱集、干扰交配等，以达到防治目的。（5）抗病品种选育：选育抗病性强的植物品种，减少病虫害的发生。6.3化学防治技术化学防治技术是指利用化学农药对病虫害进行防治的方法，主要包括以下方面：（1）农药种类选择：根据病虫害种类、发生程度和防治要求，选择适宜的农药种类。（2）用药时机：在病虫害发生初期或高峰期进行用药，以提高防治效果。（3）用药方法：采用喷雾、喷粉、灌根、涂抹等多种用药方法，保证农药均匀覆盖防治对象。（4）用药剂量：按照农药使用说明书的推荐剂量进行用药，避免用药过量或不足。（5）用药间隔：根据农药的残留期和防治对象的生活周期，合理安排用药间隔。（6）安全防护：在用药过程中，要注意个人防护，避免农药中毒发生。（7）农药残留监测：加强对农产品农药残留的监测，保证农产品质量安全和人体健康。（8）交替用药：为防止病虫害产生抗药性，应定期更换不同作用机制的农药进行防治。第七章设施农业设施设备7.1设施农业设备分类设施农业设备是现代化农业生产的重要组成部分，其主要分类如下：7.1.1种植设备种植设备包括温室、大棚、连栋温室、无土栽培设施等，主要用于改善植物生长环境，提高作物产量和品质。7.1.2灌溉设备灌溉设备包括滴灌、喷灌、微灌等系统，用于合理调配水资源，提高灌溉效率。7.1.3保温与制冷设备保温与制冷设备包括加热器、空调、冷库等，用于保持设施内适宜的温度，保证作物生长的稳定性。7.1.4光照设备光照设备包括补光灯、遮阳网等，用于调节设施内的光照条件，满足植物生长需求。7.1.5通风设备通风设备包括风机、湿帘等，用于改善设施内的空气质量，降低病虫害的发生。7.1.6肥料与农药设备肥料与农药设备包括施肥机、喷雾器等，用于合理施用肥料和农药，提高作物产量和品质。7.1.7其他设备其他设备包括检测仪器、监控设备、自动化控制系统等，用于实时监测和管理设施农业环境。7.2设备选型与安装7.2.1设备选型设备选型应遵循以下原则：（1）满足生产需求：根据种植作物、生产规模和目标，选择合适的设备。（2）经济合理性：综合考虑设备价格、运行成本和效益，选择性价比高的设备。（3）技术先进性：选择具有先进技术水平的设备，提高生产效率。（4）安全可靠性：保证设备运行安全，降低故障率。7.2.2设备安装设备安装应遵循以下要求：（1）按照设备说明书进行安装，保证设备正常运行。（2）安装过程中，注意安全防护，避免损坏设备。（3）设备安装完毕后，进行调试和试运行，保证设备功能稳定。7.3设备维护与管理7.3.1设备维护设备维护是保证设施农业设备正常运行的关键环节，主要包括以下内容：（1）定期检查设备，发觉问题及时处理。（2）对设备进行清洁、润滑、紧固等保养工作。（3）对设备进行定期维修，保证设备功能稳定。7.3.2设备管理设备管理主要包括以下方面：（1）建立健全设备管理制度，明确设备管理责任。（2）制定设备运行和维护计划，保证设备正常运行。（3）加强设备档案管理，记录设备运行和维护情况。（4）提高设备操作人员的技术水平，保证设备安全运行。第八章设施农业智能化技术8.1智能化技术概述设施农业智能化技术是指利用现代信息技术、自动化技术、网络技术等，对农业生产过程进行监测、控制、优化和管理的综合技术。其目的是提高农业生产效率，降低生产成本，实现农业生产的可持续发展。智能化技术在设施农业中的应用，主要包括数据采集与传输、智能控制系统、智能决策支持系统等方面。8.2数据采集与传输8.2.1数据采集数据采集是智能化技术的基础，主要包括环境参数、作物生长状态、设备运行状态等数据的采集。具体方法如下：（1）环境参数采集：利用温度传感器、湿度传感器、光照传感器、二氧化碳传感器等，实时监测设施内的环境参数。（2）作物生长状态采集：通过图像识别技术、光谱分析技术等，获取作物的生长状态信息。（3）设备运行状态采集：通过传感器、控制器等设备，实时监测设备运行状态。8.2.2数据传输数据传输是将采集到的数据发送至数据处理中心，以便进行后续处理。常用的数据传输方式有：（1）有线传输：通过以太网、串口等有线方式传输数据。（2）无线传输：利用WiFi、蓝牙、LoRa等无线技术进行数据传输。8.3智能控制系统智能控制系统是设施农业智能化技术的核心，主要包括以下几部分：8.3.1控制策略控制策略是指根据采集到的数据，制定相应的控制方案。主要包括：（1）环境控制策略：根据环境参数，调整设施内的温度、湿度、光照等条件，以适应作物生长需求。（2）作物生长控制策略：根据作物生长状态，调整灌溉、施肥、修剪等农艺措施，促进作物生长。（3）设备运行控制策略：根据设备运行状态，调整设备工作参数，保证设备正常运行。8.3.2控制器控制器是执行控制策略的核心设备，主要包括单片机、PLC、嵌入式系统等。其主要功能是接收数据采集模块的数据，根据控制策略进行决策，输出控制信号至执行模块。8.3.3执行模块执行模块是控制系统的执行部分，主要包括电磁阀、电机、控制器等。其主要功能是根据控制信号，调整设施内的设备工作状态，实现农业生产的自动化控制。8.3.4监控与报警系统监控与报警系统用于实时监控设施农业的生产过程，发觉异常情况及时报警。主要包括视频监控系统、环境监测系统、设备故障诊断系统等。通过以上智能化技术的应用，设施农业将实现高效、绿色、可持续的发展目标，为我国农业现代化贡献力量。第九章设施农业项目管理9.1项目策划与管理9.1.1项目策划设施农业项目策划是项目成功实施的基础。项目策划主要包括以下几个方面：（1）项目背景分析：对项目所在地的自然条件、社会经济状况、市场需求、政策法规等方面进行全面分析。（2）项目目标设定：明确项目总体目标、阶段目标及具体任务，保证项目实施过程中各项工作有序推进。（3）项目可行性研究：对项目的经济、技术、市场、环境等方面进行综合评价，保证项目具备可行性。（4）项目实施方案制定：根据项目目标、任务和可行性研究，制定具体的实施方案，包括项目进度、人员配置、资金预算等。9.1.2项目管理设施农业项目管理主要包括以下几个方面：（1）项目组织管理：建立项目组织机构，明确各成员职责，保证项目实施过程中各项工作协调有序。（2）项目进度管理：制定项目进度计划，对项目实施过程中的关键节点进行监控，保证项目按计划推进。（3）项目质量管理：制定项目质量标准，对项目实施过程中的各项成果进行质量控制，保证项目质量达到预期目标。（4）项目成本管理：合理控制项目成本，保证项目在预算范围内完成。9.2项目实施与监控9.2.1项目实施设施农业项目实施主要包括以下几个方面：（1）基础设施建设：按照项目实施方案，进行基础设施的建设，包括场地平整、设施安装、设备采购等。（2）技术培训与推广：组织技术培训，提高项目参与者的技术水平，推广先进适用技术。（3）生产管理与运营：建立生产管理体系，对项目实施过程中的生产活动进行管理，保证项目顺利进行。（4）市场开发与拓展：开展市场调查，了解市场需求，拓展销售渠道，提高产品竞争力。9.2.2项目监控设施农业项目监控主要包括以下几个方面：（1）进度监控：对项目实施过程中的进度进行实时监控，保证项目按计划推进。（2）质量监控：对项目实施过程中的质量进行监控，保证项目质量达到预期目标。（3）成本监控：对项目实施过程中的成本进行监控，合理控制成本，防止超支。（4）风险管理：识别项目实施过程中可能出现的风险，制定应对措施，降低风险影响。9.3项目验收与评价9.3.1项目验收设施农业项目验收主要包括以下几个方面：（1）项目成果验收：对项目实施过程中产生的各项成果进行验收，保证项目达到预期目标。（2）项目质量验收：对项目实施过程中的质量进行验收，保证项目质量符合标准。（3）项目进度验收：对项目实施过程中的进度进行验收，保证项目按计划完成。（4）项目成本验收：对项目实施过程中的成本进行验收，保证项目在预算范围内完成。9.3.2项目评价设施农业项目评价主要包括以下几个方面：（1）项目经济效益评价：对项目实施后的经济效益进行评价，分析项目的投资回报。（2）项目社会效益评价：对项目实施后的社会效益进行评价，分析项目对当地社会的影响。（3）项目生态效益评价：对项目实施后的生态效益进行评价，分析项目对生态环境的影响。（4）项目综合效益评价：综合评价项目的经济效益、社会