设施农业的配套设备与应用

一、温室光照环境及其调节控制植物的生命活动，都与光照密不可分，因为其赖以生存的物质基础，是通过光合作用制造出来的。

正如人们所说的“万物生长靠太阳”，它精辟地阐明了光照对作物生长发育的重要性。

目前我国农业设施的类型中，塑料拱棚和日光温室是最主要的，约占设施栽培总面积的90%或更多。

日光温室是以日光为惟一光源与热源的，所以光环境对设施农业生产的重要性是处在首位的。

（一）温室光照环境特点温室内的光照环境不同于露地，由于是人工建造的保护设施，里面的光照条件受建筑方位、设施结构，透光屋面大小、形状，覆盖材料特性、干洁程度等多种因素的影响。

1.光照强度温室内的光照强度，一般均比自然光弱，这是因为自然光是透过透明屋面覆盖材料才能进入温室内，这个过程中会由于覆盖材料吸收、反射、覆盖材料内面结露的水珠折射、吸收等而降低透光率。

尤其在寒冷的冬、春季节或阴雪天，透光率只有自然光的50%～70%，如果透明覆盖材料不清洁，使用时间长而染尘、老化等因素，使透光率甚至不足自然光强的50%。

2.光照时数温室内的光照时数，是指受光时间的长短，因设施类型而异。

塑料大棚和大型连栋温室，因全面透光，无外覆盖，设施内的光照时数与露地基本相同。

但单屋面温室内的光照时数一般比露地要短，因为在寒冷季节为了防寒保温，覆盖的蒲席、草苫揭盖时间直接影响设施内受光时数。

在寒冷的冬季或早春，一般在日出后才揭苫，而在日落前或刚刚日落就需盖上，1天内作物受光时间不过7～8小时，远远不能满足园艺作物对日照时数的需求。

3.光质温室内光组成（光质）也与自然光不同，主要与透明覆盖材料的性质、成分有关。

以塑料薄膜为覆盖材料的温室，透过的光质就与薄膜的成分、颜色等有直接关系。

玻璃温室与硬质塑料板材的特性，也影响设施内的光质。

露地栽培太阳光直接照在作物上，光的成分一致，不存在光质差异。

4.光分布露地栽培作物在自然光下分布是均匀的，园艺设施内则不然。

受围护结构与骨架、立柱的遮光影响，温室内不同位置的光分布是有差异的。

例如，单屋面温室的后屋面及东、西、北三面有墙，都是不透光部分，在其附近或下部往往会有遮荫。

朝南的透明屋面下，光照明显优于北部。

据测定，温室栽培床的前、中、后排黄瓜产量有很大的差异，前排光照条件好，产量最高，中排次之，后排最低，反映了光照分布不均匀。

温室内不同部位的地面，距屋面的远近不同，光照条件也不同。

这种光分布的不均匀性，使得作物的生长也不一致。

（二）温室光照环境的调控措施温室内栽培对光照条件的要求：一是光照充足；二是光照分布均匀。

从我国目前的国情出发，主要还依靠增强或减弱农业设施内的自然光照，适当进行补光，而发达国家补光已成为重要手段。

1.改进温室结构、提高透光率（1）选择好适宜的建筑场地及合理的建筑方位确定的原则是根据设施生产的季节，当地的自然环境，如地理纬度、海拔高度、主要风向、周边环境（有否建筑物、有否水面、地面平整与否等）。

（2）设计合理的屋面坡度和长度单屋面温室主要设计好后屋面仰角，前屋面与地面交角，后坡长度，既保证透光率高也兼顾保温好。

连接屋面温室屋面角要保证尽量多进光，还要防风、防雨（雪）使排雨（雪）水顺畅。

（3）合理的透明屋面形状对塑料温室而言，尽量采用拱圆形屋面采光效果好。

（4）骨架材料在确保温室结构牢固的前提下尽量少用材、用细材，以减少遮荫挡光。

（5）选用透光率高的透明覆盖材料我国以塑料薄膜为主，应选用防雾滴且持效期长、耐候性强、耐老化性强等优质多功能薄膜，漫反射节能膜、防尘膜、光转换膜。

大型连栋温室，有条件的可选用PC板材。

2.加强温室管理措施（1）保持透明屋面干洁。

使塑料薄膜温室屋面的外表面少染尘，经常清扫以增加透光，内表面应通过放风等措施减少结露（水珠凝结），防止光的折射，提高透光率。

（2）在保温前提下，保温覆盖材料尽可能早揭迟盖，增加光照时间。

在阴雨雪天，也应揭开不透明的覆盖物，在确保防寒保温的前提下时间越长越好，以增加散射光的透光率。

（3）适当稀植，合理安排种植行向。

目的是为减少作物间的遮荫，密度不可过大，否则作物在设施内会因高温、弱光发生徒长，作物行向以南北行向较好，没有死阴影。

若是东西行向，则行距要加大，尤其是北方单屋面温室更应注意行向。

（4）加强植株管理。

对黄瓜、番茄等高秧作物及时整枝打杈，及时吊蔓或插架。

进入盛产期时还应及时将下部老叶摘除，以防止上下叶片相互遮荫。

（5）选用耐弱光的品种。

3.人工补光人工补充光照的目的：（1）满足作物光周期的需要。

当黑夜过长而影响作物生育时，应进行补充光照。

另外，为了抑制或促进花芽分化，调节开花期，也需要补充光照。

这种补充光照要求的光照强度较低，称为低强度补光。

（2）作为光合作用的能源。

补充自然光的不足。

据研究，当温室内床面上光照日总量小于100瓦/m2时，或光照时数不足4.5小时/天时，就应进行人工补光。

由于人工补光成本较高，国内生产上很少采用，主要用于育种、引种、育苗。

4.遮光遮光主要有两个目的：（1）满足作物光周期的需要；（2）降低温室内的温度。

一般遮光20%～40%能使室内温度下降2～4℃。

初夏中午前后，光照过强，温度过高，超过作物光饱和点，对生育有影响时应进行遮光；在育苗过程中移栽后为了促进缓苗，通常也需要进行遮光。

遮光材料要求有一定的透光率，较高的反射率和较低的吸收率。

遮光方法有如下几种：①覆盖各种遮荫物，如遮阳网、无纺布、苇帘、竹帘等；②玻璃面涂白；可遮光50%～55%，降低室温3.5～5 .0℃；③屋面流水，可遮光25%，遮光对夏季炎热地区的蔬菜栽培，以及花卉栽培尤为重要。

二、温室温度环境及其调节控制温度是影响作物生长发育的最重要的环境因子，它影响着植物体内一切生理变化，是植物生命活动最基本的要素。

与其他环境因子比较，温度是温室栽培中相对容易调节控制的环境因子。

（一）温室温度环境特点1.室内温度明显高于露地。

2.室内温度分布不均匀。

（二）温室温度环境的调控措施温室内温度调控要求达到能维持适宜于作物生育的设定温度，温度的空间分布均匀，时间变化平缓。

其调控措施主要包括保温、加温和降温三个方面。

1.保温温室内散热有3种途径：一是经过覆盖材料的围护结构传热；二是通过缝隙漏风的换气传热；三是与土壤热交换的地中传热。

3种传热量分别占总散热量的70%～80%，10%～20%和10%以下。

各种散热作用的结果，使单层不加温温室和塑料大棚的保温能力比较小。

即使气密性很高的设施，其夜间气温最多也只比外界气温高2～3℃。

在有风的晴夜，有时还会出现室内气温反而低于外界气温的逆温现象。

（1）减少通风换气量（2）多层覆盖保温可采用过大棚内套小棚、小棚外套中棚、大棚两侧加草苫，以及固定式双层大棚、大棚内加活动式的保温幕等多层覆盖方法，都有较明显的保温效果。

（3）适当减低温室的高度，缩小夜间保护设施的散热面积，有利提高设施内昼夜的气温和地温。

（4）增加温室的透光率，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，经常保持覆盖材料干洁。

2.加温加温措施主要有：（1）炉灶煤火加温；（2）锅炉水暖加温我国传统的单屋面温室，大多采用炉灶煤火加温，近年来也有采用锅炉水暖加温或地热水暖加温的。

大型连栋温室和花卉温室，则多采用集中供暖方式的水暖加温，也有部分采用热水或蒸汽转换成热风的采暖方式。

塑料大棚大多没有加温设备，少部分试用热风炉短期加温，对提早上市提高产量和产值有明显效果。

用液化石油气经燃烧炉的辐射加温方式，对大棚防御低温冻害也有显著效果。

3.降温温室内降温最简单的途径是通风，但在温度过高，依靠自然通风不能满足作物生育的要求时，必须进行人工降温。

（1）遮光降温法遮光20%～30%时，室温相应可降低4～6℃。

在与温室大棚屋顶部相距 40厘米左右处张挂遮光幕，对温室降温很有效。

遮光幕的质地以温度辐射率越小越好。

考虑塑料制品的耐候性，一般塑料遮阳网都做成黑色或墨绿色，也有的做成银灰色。

室内用的白色无纺布保温幕透光率70%左右，也可兼做遮光幕用，可降低棚温2～3℃。

（2）屋面流水降温法流水层可吸收投射到屋面的太阳辐射的8%左右，并能用水吸热来冷却屋面，室温可降低3～4℃。

采用此方法时需考虑安装费和清除玻璃表面的水垢污染的问题。

水质硬的地区需对水质做软化处理再用。

（3）喷雾降温法使空气先经过水的蒸发冷却降温后再送入室内，达到降温的目的。

①细雾降温法在室内高处喷以直径小于0.05毫米的浮游性细雾，用强制通风气流使细雾蒸发达到全室降温，喷雾适当时室内可均匀降温。

②屋顶喷雾法在整个屋顶外面不断喷雾湿润，使屋面下冷却了的空气向下对流。

（4）强制通风大型连栋温室因其容积大，需强制通风降温。

三、温室湿度环境及调节控制温室内的湿度环境，包含空气湿度和土壤湿度两个方面。

水是农业的命脉，也是植物体的主要组成成分，一般作物的含水量高达80%～95%，因此湿度环境的重要性更为突出。

（一）温室土壤湿度的特点及调控1.温室土壤湿度的特点由于温室土壤耕作层不能依靠降雨来补充水分，故土壤湿度只能由灌水量、土壤毛细管上升水量、土壤蒸发量以及作物蒸腾量的大小来决定。

2.温室土壤湿度的调控措施土壤湿度的调控应当依据作物种类及生育期的需水量、体内水分状况以及土壤湿度状况而定。

目前我国设施栽培的土壤湿度调控仍然依靠传统经验，主要凭人的观察感觉，调控技术的差异很大。

随着设施园艺向现代化、工厂化方向发展，要求采用机械化自动化灌溉设备，根据作物各生育期需水量和土壤水分张力进行土壤湿度调控。

温室灌溉一方面既要掌握灌溉期，另一方面也要掌握灌溉量，使之达到节约用水和高效利用的目的。

温室灌溉方式一般宜采用喷灌、滴灌，简易的也可采用浇灌、喷壶洒水等措施。

（二）温室空气湿度的特点及调控1.温室空气湿度的特点室内由于温室是密闭环境，室内空气湿度主要受土壤水分的蒸发和植物体内水分的蒸腾影响。

温室内作物由于生长势强，代谢旺盛，作物叶面积指数高，通过蒸腾坐呀释放出大量水蒸汽，在密闭情况下水蒸气很快达到饱和，空气相对湿度比露地栽培要高得多。

高湿，是温室湿度环境的突出特点。

特别是室内夜间随着气温的下降相对湿度逐渐增大，往往能达到饱和状态。

蔬菜是我国设施栽培面积最大的作物，多数蔬菜光合作用适宜的空气相对湿度为60%～85%，低于40%或高于90%时，光合作用会受到阻碍，从而使生长发育受到不良影响。

2.温室空气湿度的调控措施（1）通风换气设施内造成高湿原因是密闭所致。

为了防止室温过高或湿度过大，在不加温的设施里进行通风，其降湿效果显著。

一般采用自然通风，从调节风口大小、时间和位置，达到降低室内湿度的目的，但通风量不易掌握，而且室内降湿不均匀。

在有条件时，可采用强制通风，可由风机功率和通风时间计算出通风量，而且便于控制。