园艺设施的环境特征及其调节控制
4第四章 设施栽培的环境特征及其调节控制
微风、晴朗的夜间。在有风的晴天夜间，温室大棚表面辐射散热
很强，有时棚室内气温反比外界气温还低，这种现象叫做“逆 温”。
第二节 温度环境及其调节控制
影响日温差的主要因素有： 1．保温比 设施内的土壤面积S，与覆盖及维护结构表面积W之比，即 S／W＝β(保温比)，最大值为1.0。单栋温室的保温比为0.5～0.6，
(三) 光分布
温室不同方位的光分布是不一样的，不同部位的地面，距屋
面的远近不同，光照条件也不同。园艺设施内光分布的不均匀性，
使得园艺作物的生长也不一致。
二、园艺设施的光环境对作物生育的影响
(一) 园艺作物对光照强度的要求
1．阳性植物
第一节 光照环境及其调节控制
阳性植物必须在完全的光照下生长，不能忍受长期荫蔽环境，
姜科植物、天南星科及秋海棠科植物；蔬菜中多数绿叶菜和葱蒜类）光饱和
点2.5万～4万lx。
第一节 光照环境及其调节控制
3．中性植物 喜欢阳光充足，在微阴下生长也好（ 如花卉中的萱(xuān) 草、耧
(ló u)斗菜、麦冬草、玉竹等。果树中的李、草莓等；蔬菜有黄瓜、甜椒、甘蓝
类、白菜、萝卜等），光饱和点4万～5万lx。
促进干物质的积累，不参加光合作用。
1 000～720 对植物伸长起作用，700～800nm称为远红光，对光 周期及种子形成有重要作用，控制开花及果实的颜 色。
第一节 光照环境及其调节控制
720～610
(红、橙光)叶绿素强烈吸收，光合作用最强， 可表现为强的光周期作用。 (主要为绿光)叶绿素吸收不多，光合效率较低。 (主要为蓝、紫光)叶绿素吸收最多，表现为强的光 合作用与成形作用。 起成形和着色作用 对大多数植物有害，可导致植物气孔关闭，影响光 合作用，促进病菌感染。
设施园艺学_第四章_园艺设施的环境特征及其调节控制6-1
3、光质对园艺作物影响
各种光谱成分对植物的影响 光谱/纳 米（nm） ＞1000 1000～ 720 植物生理效应 被植物吸收后转变为热能，影响有机体的温度和蒸腾情况， 可促进干物质的积累，但不参加光合作用。 对植物伸长起作用，其中700～800nm辐射称为远红光，对光 周期及种子形成有重要作用，并控制开花及果实的颜色。 （红、橙光）被叶绿色强烈吸收，光合作用最强，某种情况 下表现为强的光周期作用。 （主要为绿光）叶绿素吸收不多，光合效率也较低。 （主要为蓝、紫光）叶绿素吸收最多，表现为强的光合作用 与成形作用。 起成形和着色作用。 对大多数植物有害，可能导致植物气孔关闭，影响光合作用， 促进病菌感染。
设施栽培环境调控研究的问题
2. 应研究各种农业设施的建筑结构、设备以及环境工 程技术所创造的环境状况特点，阐明形成各种环境特 征的机理。 摸清各个环境因子的分布规律，对设施内不同作物或 同一作物不同生育阶段有何影响，为确立环境调控的 理论和基本方法、改进保护设施、建立标准环境等提 供科学依据。
2、园艺作物对光照强度的需求
不同的园艺作物种类对光照的需求程度不一。 阳性植物：蔬菜中的西瓜，甜瓜，番茄，茄子；花卉中的 多数一二年生花卉、宿根花卉、球根花卉、木本花卉及仙 人掌类植物等；果树设施栽培较多的葡萄、桃、樱桃等也 都是喜光作物。光饱和点在6万-7万Lx。 阴性植物：花卉的兰科植物、观叶类植物，凤梨科、姜科 植物、天南星科及秋海棠科植物等；多数绿叶蔬菜和葱蒜 类蔬菜。光饱和点在2.5-4万Lx。 中性植物：蔬菜中的黄瓜，甜椒，甘蓝类，白菜、萝卜等； 花卉中的萱草、耧斗菜、麦冬草、玉竹等；果树中的李、 草莓等。光饱和点在4-6万Lx之间。
● 保证一天中上午10:00—下午14:00进光量最
设施园艺：第四章 园艺设施的环境特征及其调节控制
三 设施光照环境的调节控制
结构、形状
骨架结构
透明覆盖物
方
位
农事操作
㈠、影响光照环境的因素
偏西：抢阴
偏东：抢阳
结论1：冬至时东西方位温室透光率优于南北方位，栋越长， 纬度越高，差异越明显
结论2：3月10日以前东西延长单栋温室透光率优于南北延长， 3月10日以后相反
光照度
草苫
光照时数
光质
光照时数短，往往不超过7-8小时，成为冬季生产的主要影响因素
二、光照对作物生长发育的影响
光照强度
光照时数
光质
类别
涵义
代表植物
长日植物
要求光照在12～14h 唐菖蒲、多数绿叶菜、甘 以上才能开花结实 蓝类、豌豆、葱、蒜等，
短日植物 日中性植物
要求光照在12～14h 以下才能开花结实
自然光
可见光（390~760nm）占50% 紫外线（290~390nm）占1%~2% 红外线（>760nm）占48%~49%
光照强度
辐 射 能 通 量 密 度 W/m2 KJ/m2h
光照强度（Lx或KLx）
光质的变化还会影响园艺作物的产量和品质
★ Vc合成 ★ 果实着色 ★ 风味等
4、光分布对园艺作物影响
3. 通过环境调控与栽培管理技术措施，使园艺作 物与设施的小气候环境达到最和谐、最完美的统 一。
本章主要内容
一.光照环境及其调节控制 二.温度环境及其调节控制 三.湿度环境及其调节控制 四.气体环境及其调节控制 五.土壤环境及其调节控制 六.设施园艺的综合环境管理
本章目标
教学目标：掌握园艺设施内光照、温度、湿 度、气体、土壤环境的变化规律及其调控技 术，了解设施内环境的综合管理技术。
第三章 园艺设施的环境条件及其调控
62.5
连 栋 钢 筋 水 泥5.99
56.3
露 地选用透光率高且透光保证率高的透明覆盖材料
2. 改进管理措施
3. ⑴ 保持透明屋面清洁 4. ⑵ 充分利用反射光（聚酯反光膜或反光板） 5. ⑶ 合理密植 6. ⑷ 加强植株管理 7. ⑸ 地膜覆盖
反光膜
⑹ 在保温的前提下,尽可能早揭晚盖内外覆盖 ⑺ 采用有色薄膜 (8) 耐弱光品种的选用 3. 人工补光 ⑴ 目的 ⑵ 人工补光对光源的要求 ⑶人工补光的光源
(四) 提高地温的方法
1. 架床式离地床栽培 2. 炕洞式栽培床(跨度6m的温室8排炕
洞,30cm和80cm 的 2个烟囱设在两个山 墙处) 3. 埋设酿热物 4. 电热加温 5. 水暖加温
6. 温室外挖防寒沟 7. 地面覆盖(地膜、草、稻麦秸覆盖） 8. 勤松土,控制浇水
(五) 变温管理
1. 变温管理的依据 随着昼夜光照时间的变化，作物的生理活动中心 将不断地转移。依据作物生理活动中心将1d分成 若干时段，并设计出各时段适宜的管理温度，以 促进同化产物的制造、运转和合理分配，同时降 低呼吸消耗，这样的温度管理方法，叫变温管理
人工补光
① 白炽灯和卤钨灯：光谱不全，属热辐射光源， 即在产生光的同时产生热效应。防止高温烧苗：
A 移动光源 B 用水滤器
② 日光灯：可克服白炽灯产生辐射热的缺点，苗期 连续补光30天，每天4~8小时，番茄、黄瓜可早 熟15~20天。
③ 生物汞灯 ④ 钠灯
④水银荧光灯：可把紫外光变为可见光，光照强度高， 有利于长日照植物进行光合作用。
3. 棚室果菜四段变温管理指标
种类
变温管理
6~12时 12~17时 17~21时 21~6时 晴天 阴天
园艺设施的环境特征及其调节控制(3)
三、设施内土壤环境的调节与控制 1、在确定施肥量的基础上兼顾施肥种类 在确定施肥量的基础上兼顾施肥种类 速效肥要考虑安全性， 速效肥要考虑安全性， 施肥与灌溉要相结合 多施有机肥 使用缓施肥
增施有机肥， ２、改良土壤 增施有机肥，施用秸杆降 低土壤盐分含量 ３、通过灌水洗盐 ４、土壤消毒
药剂消毒：４０％甲醛、硫磺熏蒸、 药剂消毒：４０％甲醛、硫磺熏蒸、氯化苦 蒸汽消毒： 蒸汽消毒：是土壤热处理消毒中最有效的方法
需人和计算机合作共同管理的项目
二、计算机综合环境管理系统 功 能
、 、 理 、综合环境
上海孙桥引进荷兰连栋温室的计算机测量和控制系统
四、设施园艺计算机环境综合管理发展趋势
智能化 网络化 分布式控制系统 多样化和综合性应用
4、 CO2来源及应用 、
有机肥发酵 燃烧天然气 燃烧白煤油（1升完全燃烧可产生 升完全燃烧可产生0.5Kg CO2 ) 燃烧白煤油（ 升完全燃烧可产生 液态CO2—肥源较多且易控制用量 液态 燃烧煤和焦炭 双效CO2微肥 双效 化学反应
二、有害气体
NH3 NO2 HF 乙烯和Cl 乙烯和Cl2 O3 CO SO2
设施内的湿度环境特点
高 湿
具有日变化 具有结露现象 濡湿(沾湿 现象 濡湿 沾湿)现象 沾湿
(二) 、空气湿度的调节与控制 二
1、除湿目的：防止作物沾湿和降低空气湿度 、除湿目的：
2、除湿方法 、 通风换气 覆盖地膜 被动除湿 控制浇水 选择防雾滴性好的覆盖材料 打药时药剂选型 加温除湿 使用除湿机， 使用除湿机，氯化锂吸湿材料 主动除湿 除湿型热交换通风装置 热泵除湿、 热泵除湿、强制通风
传统土壤湿度调控：看天看地看庄稼 传统土壤湿度调控：
现代化温室： 现代化温室：水肥计算机控制
第三章 园艺设施的环境特征及其调节控制
第三章园艺设施的环境特征及其调节控制园艺作物设施栽培是在一定的空间范围内进行的，因此生产者对环境的干预、控制和调节能力与影响，比露地栽培要大得多。
管理的重点，是根据园艺作物遗传特性和生物学特性对环境的要求，通过人为地调节控制，尽可能使作物与环境间协调、统一、平衡，人工创造出作物生育所需的最佳的综合环境条件，从而实现蔬菜、花卉、水果设施栽培的优质、高产、高效。
制定园艺作物设施栽培的环境调控标准和栽培技术规范，必须研究以下几个问题：(1)掌握园艺作物的遗传特性和生物学特性，及其对各个环境因子的要求。
园艺作物种类繁多，同一种类又有许多品种，每一个品种在生长发育过程中又有不同的生育阶段(发芽、出苗、营养生长、开花、结果等)，上述种种对周围环境的要求均不相同，栽培者必须了解。
光照、温度、湿度、气体、土壤是园艺作物生长发育必不可少的5个环境因子，每个环境因子对各种园艺作物生育都有直接地影响，园艺作物与环境因子之间存在着定性和定量的关系，这是从事设施园艺生产所必须掌握的。
(2)应研究各种园艺设施的建筑结构、设备以及环境工程技术所创造的环境状况特点，阐明形成各种环境特征的机理。
摸清各个环境因子的分布规律，对设施内不同作物或同一作物不同生育阶段有何影响，为确立环境调控的理论和基本方法、改进保护设施、建立标准环境等提供科学依据。
(3)通过环境调控与栽培管理技术措施，使园艺作物与设施的小气候环境达到最和谐、最完美的统一。
在摸清园艺设施内的环境特征及掌握各种园艺作物生育对环境要求的基础上，生产者就有了生产管理的依据，才可能有主动权。
环境调控及栽培管理技术的关键，就是千方百计使各个环境因子尽量满足某种作物的某一生育阶段，对光、温、湿、气、土的要求。
作物与环境越和谐统一，其生长发育也越加健壮，必然高产、优质、高效。
农业生产技术的改进，主要沿着两个方向在进行：一是创造出适合环境条件的作物品种及其栽培技术；二是创造出使作物本身特性得以充分发挥的环境。
设施园艺学园艺设施的环境特征及其调节控制63
花卉中的热带兰类、蕨类和凤梨科植物及荷花、睡
湿生植物: 莲等，蔬菜中的莲藕、菱、芡实、莼菜、慈菇、茭
白、水芹、蒲菜、豆瓣菜和水蕹菜等。
果树中的苹果、梨、樱桃、柿、柑橘和大多数花卉
中生植物: 属于此类；蔬菜中的茄果类、瓜类、豆类、根菜类、
叶菜类、葱蒜类也属此类。
园艺作物对水分的要求较高
2.设施内的湿度环境特点
高湿
是农业设施湿度环境的突 出特点
具有日变化
具有结露现象
濡湿(沾湿)现象
濡湿现象就是液体内聚力与附着力的作 用：如果液体的内聚力大于附着力，称 为不濡湿；反之，称为濡湿。Βιβλιοθήκη (二) 空气湿度的调节与控制
1、除湿目的：防止作物沾湿和降低空气湿度
2、除湿方法 被动除湿
主动除湿
通风换气 覆盖地膜 控制浇水 选择防雾滴性好的覆盖材料 打药时药剂选型 加温除湿 使用除湿机，氯化锂吸湿材料
除湿型热交换通风装置
热泵除湿、强制通风
3、加湿
喷雾加湿 湿帘加湿 温室内顶部安装喷雾系统
降温加湿
三、土壤湿度的调节与控制
1、设施内土壤湿度特点 依靠人工灌溉，不靠自然降水 土壤水分蒸发量小于露地 土壤水分分布不均匀 低温季节易形成土壤表层潮湿、深层干旱的现象
2、土壤湿度的调控 在设施环境中，土壤湿度的调控是最重要、最严 格环节之一
设施园艺学
Protected Horticulture
第四章 园艺设施的环境特征 及其调节控制
Environment Characteristics and Adjust Control of Horticultural Facilities
信阳涉外职业技术学院 农业技术系 闫明亮
设施园艺：第四章 园艺设施的环境特征及其调节控制
设施栽培环境调控研究的问题
1. 掌握作物的遗传特性和生物学特性，及其对各 个环境因子的要求。
2. 应研究各种农业设施的建筑结构、设备以及环 境工程技术所创造的环境状况特点，阐明形成各 种环境特征的机理。
第四章 园艺设施的环境特征及其调节控制
Environment Characteristics and Adjust Control of Horticultural Facilities
园艺设施环境调控
要达到园艺作物的高产高效设施栽培，必须摸清园艺作物 对环境条件的要求，要对园艺设施的结构特征进行优化， 根据作物需求对环境进行调控。
对光照长短没有严格 的要求
一品红、菊花、丝瓜、豇 豆、扁豆、茼蒿、苋菜、 蕹菜。
茄果类、菜豆、黄瓜。
调节光周期的方法
从日落到日出连续照明的彻夜照明法 日落后连续照明4-8h 在夜间连续照明2-5h的黑暗中断法 在夜间4-5h内交替进行开灯和关灯的间歇照
明法，一般1h内开灯数分钟至20min 黎明前光照
一 设施光照环境特点
光照度 光照时数 光 质
光质的改变与 薄膜的成分、颜 色等有关系；玻 璃、硬质塑料板 材的特性，也影 响光质的成分。
在膜里添加光
紫外
质转化剂，可以
线减
使进入设施内的
少
光转变为以蓝紫
光为主的光。
二、光照对作物生长发育的影响
光照强度
光照时数
光质
紫外光 290-390nm
可见光 390-760nm
园艺设施的环境特征及其调节控制PPT课件
给 定
u2
温
度
放大器 执行机构 电热丝 恒温箱
箱
（对象） 内
实
际
温
热电偶
度
图7-2 温度自动控制系统方框图
13
计算机 控制器 D/A
给定值
执行机构
被控参数
被控对象
A/D
图7-4 计算机自动控制系统基本框图
14
c（t） c（∞)
O
t
图7-13 稳定系统的响应
15
c（∞)
c（∞)
（
2Δ
cmax
c tp)
LI190SB实物图如下：
8
五.风速风向传感器
1.05103风速风向传感器 2.014A 风 速 传 感 器 3.W200P 风 向 传 感 器
9
2020/1/12
10
11
U
u1 Δu
u2
热电偶
电机
D
减 速
装
置
电热丝
恒温箱
U~
图7-1 温度自动控制系统原理图
调压器
12
扰动
u1 Δu
电位器
7
3.190SB光量子
LI190SB采用硅光电探测器测量太阳光辐射。在传感器电 缆里面有一个内置电阻，将传感器信号转变为μV-mV电压 信号，可使数据采集器对起直接进行测量。
LI190SB可以精确测量自然和人为的光合光子通量密度 （PPFD）。PPFD是单位时间照在单位表面400到700nm 波段光子的数量。
HMP45C温湿度传感器包括一个铂电阻温度 探头和一个湿敏电容分别测量温度和湿度。
5
二.土壤类型传感器
1.CS616 2.HFP01
园艺设施的环境特征及其调节控制
炉 火 加 温
㈢ 降温措施
1. 通风换气
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. 增大潜热消耗
排 大 湿 量 。 灌 水 之 后 通 风
பைடு நூலகம். 汽化冷却法
喷雾法
水垫法
三、园艺设施内的湿度 及调节技术
（一） 园艺设施的除湿措施
温室除湿的最终目的： 防止作物沾湿，抑制病害发生。
园艺设施的环境特征及其调控
一、设施园艺内光照的调节
一是改善设施园艺的透光能力，增强设 施园艺的自然光照强度。
二是在光强的夏季栽培或进行软化栽培
等特殊条件下进行遮光。
三是在冬季弱光期或光照时数较少的地 区进行人工补光。
㈠ 改善设施园艺的透光能力
⒈ 改进设施园艺的结构
采用透光率高、防尘性能好、抗老化、无水
自然光强。
二、园艺设施内的温度调节
保温、加温、降温
㈠ 保 温
1.
减少贯流放热。
最有效的办法是多层覆盖。
① 室外覆盖草苫、纸被或保温被
二层固定覆盖 （双层充气膜）
室内活动保温幕（活动天幕）
室内扣小拱棚
② 加强防风措施
③ 尽量减少园艺设施缝隙数量。
④ 使用保温性能好的材料作墙体
和后坡的材料，并尽量加厚。
分全部涂白、部分涂白和斑状涂白
涂白原料一般为石灰水，在国外也有 用温室涂白专用的涂白剂。
③ 玻 璃 屋 面 流 水 法
㈢ 设施园艺的人工补光
⒈人工补光的目的
日长补光以抑制或促进花芽分化，调
节作物开花时期，即以满足作物光周期的 需要为目的。
设施环境特性及调控技术解析
设施环境特性及调控技术设施栽培是在露地不适于作物生长的情况下，利用温室、大棚等设施，人为地创造适宜的环境条件来进行作物栽培的一种方式。
设施内的环境因子，包括光、温、水、气、土壤及营养元素等，虽在很大程度上受外界环境的影响，但与露地栽培必竟存在着根本的差别，它可使在露地生产中无能为力的环境调控成为可能。
因此，了解设施内的环境特点，并掌握其人工调控方法，对促进设施园艺作物的优质高产高效栽培，具有重要的意义。
本章内容设施环境特性及调控环境的综合调控设施环境特性及调控光环境温度环境湿度环境二氧化碳气体光环境光环境对温室作物的生长发育产生光效应、热效应和形态效应，直接影响其光合作用，光周期反应和器官形态的建成，在设施园艺作物的生产中，尤其是对喜光园艺作物的优质高产栽培中，具有决定性的影响。
设施内的光环境特征总辐射量低，光照强度弱温室内的光合有效辐射能量、光量、太阳辐射量受透明覆盖材料的种类、老化程度、洁净度的影响，仅为室外的50~80%，这种现象在冬季往往成为喜光果菜类作物等生产的主要限制因子。
辐射波长组成与室外有很大差异当太阳短波辐射进入设施内并被作物和土壤等吸收后，又以长波的形式向外辐射时，多被覆盖的玻璃或薄膜所阻隔，很少透过覆盖物外去，从而使整个设施内的红外光长波辐射增多，这也是设施具有保温作用的重要原因。
光照分布在时间和空间上极不均匀温室内的太阳辐射量，特别是直射光日总量，在温室的不同部位、不同方位不同时间和季节，分布都极不均匀，尤其是高纬度地区冬季设施内光照强度弱，光照时间短，严重影响温室作物的生长发育。
影响设施光环境的主要因素✓散射光的透光率（Ts）太阳光通过大气层时，因气体分子、尘埃、水滴等而发生散射并吸收后到达地表的光线称为散射光。
✓直射光的透光率（Td ）依纬度、季节、时间、温室建造方位、单栋或连栋、屋面角和覆盖材料的种类等而异。
构架率: 简易管棚（Venlo型玻璃温室，普通钢架玻璃温室）屋面直射光入射角的影响覆盖材料的光学特性温室的结构方位的影响设施内光照的调节改善设施的透光能力，增强设施内的自然光照强度。
园艺设施光照环境的调控
三、从栽培技术角度考虑，改善透光率。
（一）栽培畦向—以南北行向受光均匀
（二）合理密植 （三）植株调整 （四）设施专用品种 （五）地膜覆盖、张挂反光幕、墙内表面涂白
小 结 §1 园艺设施光照环境 的调控
一、从设施本身及农业工程的角度，提高透光 率。
二、从管理的角度，改善透光率。 三、从栽培技术的角度，改善透光率。
单屋面温室
一、从设施本身及农业工程的角度，提高透光率。 （一）选择适宜的建筑场地、合理的建造方位 （二）屋面坡度 （三）透明屋面形状
（四）骨架材料
（五）选用透光率高且透光保持率高的透明覆盖材料
二、从管理角度考虑，改善透光率。
（一）冬季内外覆盖材料尽量早揭晚盖 （二）保持透明屋面干洁 （三）高温季节遮阳 内遮阳、外遮阳、玻璃面涂白、屋面流水等。 （四）人工补光----调节光周期，补充光合作用能源。 对电光源的三点要求： 有一定的强度； 光强有一定的可调性； 有一定的光谱能量分布。 电光源的种类：白炽灯、荧光灯、生物效应灯。
设 施 园 艺控
第一节 园艺设施光照环境 的调控
“万物生长靠太阳”
一、从设施本身及农业工程的角度，提高透光 率。
二、从管理的角度，改善透光率。
三、从栽培技术的角度，改善透光率。
一、从设施本身及农业工程的角度，提高透光率。 （一）选择适宜的建筑场地、合理的建造方位
1. 南面开阔、无遮荫的平坦地块。 2. 建造方位 日光温室 东西延长坐北朝南 塑料棚 冬季生产为主 东西延长 春、秋为主或全年栽培 南北延长 连栋温室 冬至 南北延长 分布均匀 东西延长 总量大 春分 南北延长光量比东西延长的多 夏至 差异不大
一、从设施本身及农业工程的角度，提高透光率。 （一）选择适宜的建筑场地、合理的建造方位 （二）屋面坡度
园艺作物设施环境特征及其调节
园艺作物设施环境特征及其调节第四章园艺设施的环境特征及其调节控制［目的要求］：了解园艺设施内光照、温度、湿度、气体、土壤等环境因素的特点，理解设施环境对园艺作物生育的影响，掌握设施内光照、温度、湿度、气体以及土壤的调节与控制措施。
［基本内容］：第一节光照环境及其调节控制1.园艺设施的关照环境特点2.园艺设施的关照环境对作物生育的影响3.园艺设施光照环境的调节与控制第二节温度环境及其调节控制1.园艺设施的温度环境对作物生育的影响2.园艺设施的温度状况及特点3.园艺设施温度环境的调节与控制第三节湿度环境及调节控制1.园艺设施内的湿度环境对作物生育的影响2.空气湿度的调节与控制3.土壤湿度的调节与控制第四节气体环境及其调节控制1.园艺设施的气体环境对作物生育的影响2.园艺设施气体环境的调节与控制第五节土壤环境及其调节控制1.园艺作物对土壤环境的要求2.园艺设施的土壤特点及对作物生育的影响3.园艺设施土壤环境的调节与控制第六节设施园艺的综合环境管理1.设施环境管理的目的和意义2.综合环境管理的方式3.设施园艺计算机综合环境管理系统［教学重点］：设施内光照、温度、湿度、气体、土壤的调节与控制方法。
［教学难点］：设施内光照、温度、湿度的调节与控制原理。
［教学时数］：6［教学过程］：第一节光照环境及其调节控制一设施的光照环境特点农业设施内的关照环境不同于露地，由于使人工建造的保护设施，其设施内的光照条件受建筑方位、设施结构以及透光屋面大小、形状和覆盖材料特性、干洁程度等多种因素的影响。
农业设施内的光照环境除了从光照强度、光照时数、光的组成（光质）等方面影响作物生长发育之外，环要考虑光的分布对其生长发育的影响。
1、光照强度园艺设施内的光照强度，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设施内，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。
尤其在冬季、春季或阴雨天，透光率只有自然光的50％-70％，如果透明材料不清洁，使用时间长而染灰尘、老化等因素，透光率甚至更低。
设施园艺学—设施的环境特性及其调控技术
第三章设施的环境特性及其调控技术（4学时）第一节光环境特点及其调控光环境对温室作物的生长发育产生光效应、热效应和形态效应，直接影响其光合作用、光周期反应和器官形态的建成，在设施园艺作物的生产中，尤其是对喜光园艺作物的优质高产栽培中，具有决定性的影响。
一、设施的太阳辐射温室内的光照来源，除少数地区和温室进行补光育苗或栽培时利用人工光源外，主要依靠自然光源，即太阳光能。
对绿色植物的吸收而言，用光量子通量密度来反映光能对植物的生理作用，同时温室作物生产中光环境功能的表达，也不仅依赖占太阳总辐射能量50%的可见光部分，还包括分别占太阳总辐射能量43%和7%的红外线辐射和紫外线辐射。
二、设施内的光环境特征首先是总辐射量低，光照强度弱。
温室内的光合有效辐射能量、光量和太阳辐射量受透明覆盖材料的种类、老化程度、洁净度的影响，仅为室外的50%－80%，这种现象在冬季往往成为喜光果菜类作物生产的主要限制因子。
其次是辐射波长组成与室外有很大差异。
由于透光覆盖材料对光辐射不同波长的透过率不同，一般紫外光的透过率低。
但当太阳短波辐射进入设施内并被作物和土壤等吸收后，又以长波的形式向外辐射时，多被覆盖的玻璃或薄膜所阻隔，很少透过覆盖物，从而使整个设施内的红外光长波辐射增多，这也是设施具有保温作用的重要原因。
第三是光照分布在时间和空间上极不均匀。
温室内的太阳辐射量，特别是直射光日总量，在温室的不同部位、不同方位、不同时间和季节，分布都极不均匀，尤其是高纬度地区冬季设施内光照强度弱，光照时间短，严重影响温室作物的生长发育。
三、影响设施光环境的主要因素1．散射光的透光率太阳光通过大气层时，因气体分子、尘埃、水滴等发生散射并吸收后到达地表的光线称为散射光。
散射光是太阳辐射的重要组成部分，在温室设计和管理上要考虑充分利用散射光的问题。
2．直射光的透光率依纬度、季节、时间、温室建造方位、单栋或连栋别、屋面角和覆盖材料的种类等而异。
(1)构架率温室由透明覆盖材料和不透明的构架材料组成。
设施园艺学第四章园艺设施的环境特征及其调节控制
遮荫少，占地少，便于栽培作业
3、加温方式
明火加温 电热加温 热风加温 气暖加温 水暖加温 辐射采暖
（三）、降 温
蒸发冷却降温（喷雾、水帘降温）
遮光降温
屋面流水降温
通风（自然通风、强制通风）
（四） 变温管理
随着昼夜光照时间的变化，作物 的生理活动中心将不断地转移， 依据作物生理活动中心将一天分 成若干时段，并设计出各时段适 宜的管理温度，以促进同化产物 的制造、运转和合理分配，同时 降低呼吸消耗，这样的温度管理 方法，叫变温管理。
黄瓜四段变温管理
西瓜结果期三段变温管理
棚室果菜四段变温管理指标
种类
变温管理
6~12时 12~17时 17~21时 21~6时 晴天 阴天
常温管理 白天 夜间
黄瓜 30
20 16 14 白刺 12 28 14
黑刺 10
番茄 27
24 12 10
5
25 8
甜瓜 着果前30 26 24 22 16
30 17
2、保温措施
（1）减少贯流放热和通风换气量 采取各种保 温覆盖,达到以下目的
减少向设施内表面的对 流传热和辐射传热
减少覆盖材料自身的热传导 散热
减少设施外表面向大气的 对流传热和辐射传热
减少覆盖面的漏风而引起的 换气传热
(2) 选用合适的覆盖材料和方法
对于覆
盖材料
的选择，
则主要
考虑覆
盖材料
白天对 太阳辐 射能的
设施内的地温存在明显的昼夜变化，但与气温相比，地温比较稳定， 且地温的变化滞后于气温。
日最高地温出现在14时左右。随着土层深度的增加，日最高地温出 现的时间逐渐延后，距地表5cm深处的日最高地温出现在15时左右， 距地表10cm深处的日最高地温出现在17时左右，距地表20cm深处的 日最高地温出现在18时左右，距地表20cm以下深层土壤温度的日变 化很小。
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④太阳总辐射照度 单位：W/m2
说明：光合成有效辐射 —— 400～700nm波长范围内的光辐射
mol（摩尔） —— 物质的数量单位，1mol=6.02257×1023 1mol=1000000 mmol
室外
日光温室内
连栋温室内
多数阳性植物 最低要求
光照度(lx)
30000～50000 15000～35000 12000～25000 20000
PAR(W/m2)
120～210
60～140
50～100
80
PPFD(mmol/m2·s) 500～840
250～580
200～400
300
⑶植物的光周期现象
植物光合有效辐射(生理辐射)
6000K黑体辐射
2000
300～780nm —— 对植物生理
产生作用的光辐
大气层外缘
1500
射波长范围
1000
太 阳 500
地面
400～720nm —— 产生植物光 合作用的光辐射 波长范围，一般 在 400～ 700nm的 范围计量
辐
波长（nm）
射 00
500
1000
2.温室光照环境特征
• 透光量减小（覆盖材料、骨架材料） • 透光分布不均匀（骨架阴影） • 光质有变化（覆盖材料的分光透过性）
普通玻璃和热反射玻璃（玻璃-膜-玻 璃）的透光率
硬质板的透光率
软质塑料膜的透光率
老化和尘垢对塑料膜透光率的影响
直射光透过率的季节变化
四连栋温室全天直射光透过率的分布
1. 光照环境的要素
• 光质（光色）
– 各波长光的能量分布（考虑不同波长光对植物 的不同作用）
• 光照强度与光照量
– 光照的强弱及累积量、分布均匀性（满足植物 光合作用的需要）
• 光照周期
– 明期、暗期的长短和交替周期规律（考虑植物 的光周期作用）
⑴光质（光色）
2500 辐射能（W/m2.mm）
（整夜连续补光、早晚延长补光和夜间间断补光）
光质调控 —— 采用满足要求的具有特定光谱分布的人工光源补光 采用满足要求的具有特定光谱透过率的覆盖材料
4. 人工光源
⑴对人工光源主要的要求 光谱性能：富含400～500nm蓝紫光和600～700nm橙红光
并有适当的组成比例，以及满足其他特定的光谱要求 效率：发出的光合有效辐射量与消耗功率之比 其他：使用寿命、价格等 ⑵人工光源的种类 热辐射光源 ：白炽灯、卤钨灯
3. 满足温室光照环境要求的调控工程手段
开发和选用合适的温室覆盖ห้องสมุดไป่ตู้料
温室建设方面，采用合理的方位与温室结构
人工调控
光强与光量调控 —— 遮光调节（适当减弱光强） 光合补光（强光补充）
光周期调控 —— 遮光调节（严密遮光）延长暗期（低于10Lx） 补光调节（ 50Lx以上弱光即可）延长光照时间
光照度 光合有效辐射照度 光合有效光量子流密度
各种光照度量单位的相互关系
光照度、辐射照度、光量子流密度等与光谱能量分布密切相 关，几者之间无固定的比例关系。
只有在确定的光谱能量分布情况下，才有明确的相关关系。
一般天气自然（太阳）光照情况下几种光照度量单位的近似换算关系
光照度 1 klx ≈
光合有效 辐射照度
温室环境因素
环境调控技术
温度
土壤温度 空气温度
加温、保温、可再生能源利用
空气湿度 通风、降温
CO2环境 光照
--------------- CO2施肥 --------------- 光照调控
根圈环境(水份、养分) --------- 灌溉与施肥
4.1 温室光照环境及其调控
1.光照环境的要素 2.温室光照环境特征 3.光照环境调控方式 4.人工光源
1500
2000
2500
3000
光 谱
380
760
紫外线 可见光
红外线
8.7% 43.0%
48.3
⑵光照的强度及度量
①光照度 根据人的视觉光谱光效应确定的单位面 积光通量。（555nm黄绿光感觉量为1。） 单位： lx（勒克斯）
②光合有效辐射照度（PAR）单位时间、单位面积 上照射的光合有效辐射能量。 单位：W/m2
klx
PPFD / PAR mmol·m-2·s-1 / W·m-
2
荧光灯
2.73
12.5
4.59
金属卤化灯
3.13
14.4
4.59
高压钠灯
2.8
14
5
白炽灯
3.96
19.9
5.02
蓝色LED
38.5
145
3.76
红色LED
24.0
132
5.52
日光（对照）
4.2
16.8
4
北京地区冬季晴天正午时刻的温室内外光照强度
寿命短（1000小时）。 不宜用作光合补光的光源 但可作光周期补光的光源
卤钨灯 寿命、发光的功率提高，光色有所改善，发光效率也有
所提高。
气体放电光源： 荧光灯
光谱性能好，发光效率较高，寿命长。 功率小，满足一定光照强度所需灯具
多，对自然光遮光大。 目前在园艺设施补光中使用较多，尤其
是用于无遮挡自然光问题产生的组培室中 的人工光照。 高压水银荧光灯
钨丝中通过电流产生高温（2400～3000℃）发光 气体放电光源：荧光灯、高压水银荧光灯、金属卤化物灯、
高压钠灯、低压钠灯 物质原子受电子激发产生光辐射。 半导体光源：LED（发光二极管）
⑶几种人工光源 热辐射光源： 白炽灯
结构简单、价格便宜，光照强度 易于调节；
辐射光谱主要在红外范围，可见 光所占比例很小，发光效率低，且 红光偏多，蓝光偏少；
W/m2
4.2 (4)
光合有效 光量子流密度
mmol/m2.s
16.8 (18)
对应的太阳 总辐射照度
W/m2
10
k lx数 ×4 ≈ W/m2 W/m2 ×4 ≈ mmol/m2.s
几种光源的光照强度单位近似换算关系
光源
PAR / 照度 W·m-2 / klx
PPFD / 照度 mmol·m-2·s-1 /
在植物的光周期反应中，光作为植物生长发育的控制信息 发挥作用，连续光照时间与光质是决定其作用的重要因素，能 量大小是次要因素，照度仅数十lx即可发挥作用。 长日照植物
每天12小时以上光照促进生长发育 （大多数叶菜、豌豆、葱、蒜、荷花、唐菖蒲等） 短日照植物 每天光照少于12～14小时才能正常生长发育 （茼蒿、扁豆、豇豆、秋菊、一品红、牵牛花等） 中光性植物 对光照时数无严格要求，一般每天8～16h均可 （黄瓜、番茄、辣椒、四季豆、月季、香石竹、天竺葵等）