《农业生物环境工程》第4章温室设施环境调节与控制1PPT课件
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《农业生物环境工程》第4章 温室设施环境调节与控制(2)_OK
章 温
植株，保证植物正常生长发育的人工环境。
室 设
通常较肥沃土壤的三相比约为40: 28: 32，含有大量的团
施 环
粒结构，并具有适宜的酸碱度。
境
调
节
与
控
制 2021/8/10
2
一、温室土壤的气体调节
维持土壤适当的通气性，是保证土壤空气质量、维持肥力 不可缺少的重要条件之一。
通常大土粒或土团疏松排列形成的非毛管孔隙的多少，直 接影响土壤通气性的好坏。
用水、节省劳力、提高作物品质和产量、提高耕地利用率等优
第 四
点。
章
温
配水管
单列孔管
调节门 A
配水管
单列孔管
室
设
施 环
（a)
A
A－A
境
配水管
调
节
与
控 制 2021/8/10
单列孔管
等压散水
图图4-44-747孔（孔b)管管式式喷喷洒洒器器
变压散水
10
（四）设施灌溉系统的设计
灌溉系统一般包括水源、首部枢纽（包括
控
制 2021/8/10
6
如图所示，土壤水分张力计的一端带有中空素陶土探头， 另一端接真空表或电接点真空表，接管内充水后置于被测土 壤内。土壤干燥时，土壤从探头吸水，使张力计内形成局部 真空。而灌水后，土壤变湿，张力计探头反过来从土壤吸水 ，真空度就下降。真空度随着土壤水分的变化而变化。
第 四 章
。土壤消毒时，可根据常年病虫害发生情况，有针对性地选
择药剂和用量。将所选药剂加适量细干土拌匀，均匀撒于地
表，然后耕翻入土中。在温室内还可使用化肥-农药注入器
第
四 ，由自动控制装置将化肥-农药混合液注入微管道的专用装
《农业生物环境工程》第章温室设施环境调节与控制课件 (一)
《农业生物环境工程》第章温室设施环境调节与控制课件 (一)《农业生物环境工程》第章温室设施环境调节与控制课件包括了温室设施环境、温室设施的结构形式、温室设施的气候控制、温室设施环境调节与控制等内容。
在现代农业生产中，温室设施将起到越来越重要的作用，因此，掌握温室设施环境调节与控制的知识对于农业生产的发展至关重要。
第一章节介绍了温室设施环境，包括温室设施的概念、种类、结构和发展潜力等。
温室设施的种类很多，如塑料薄膜温室、玻璃温室、日光温室、伸缩膜温室等。
各种温室结构形式的优点不同，应根据生产需求和经济条件进行选择。
第二章节介绍了温室设施的结构形式，包括传统温室和异形温室。
传统温室一般是近似矩形的形状，而异形温室则包括圆形、拱形、多面体等不规则形状，其优势在于可以提高温室的采光效果、增加温室的空气对流和降低构造成本等。
第三章节介绍了温室设施的气候控制，包括温室内外气象条件、温室对气象条件的影响、温室内气候要求和气候控制方式等内容。
在温室内，气候控制是十分必要的，因为气候影响着蔬菜、花卉和水果等植物的生长和发育。
气候控制包括三个方面：温度、湿度和二氧化碳浓度的控制。
最后一章节是重点，介绍了温室设施环境调节与控制。
季节变化、温室建筑结构形式、种植作物的特性等因素都会影响温室设施内的环境，因此，需要采用不同的控制策略进行环境调节与控制。
这种调节与控制主要是通过智能设备实现的，可以实时监控温室内的各项环境参数，并自动调节温室内的环境。
总体来说，《农业生物环境工程》第章温室设施环境调节与控制课件全面介绍了温室设施的各个方面。
学生可以通过学习这些内容，了解温室设施的优缺点、结构形式、气候控制和环境调节与控制等知识，从而更好地掌握农业生产中的温室设施技术。
温室光环境调节(大学课件)
• 光合面积即作物同化面积，主要指叶面积。叶面
积大小通常用叶面积系数表示
• 最适叶面积系数要使群体获得最大的生物产量
和经济产量的叶面积系数 • 南瓜、冬瓜等蔬菜最适叶面积系数一般为1-2 ， 直立型茄子、番茄、青椒等蔬菜的叶片，因均匀 伸向四方，互相遮荫少，最适叶面积系数为3-4 ； 蔓生支架类型蔬菜（黄瓜、菜豆等）最适叶面积 系数为4-5
如甘蔗、夏菊等
中间型作物
： 这类作物的开花受日照长短的影响较小，只要 其它条件适宜，都能开花，如番茄、黄瓜、四季豆、香石竹、月季 等
2、光周期对作物开花的影响
• 作物开花的光周期现象，在光期和暗期中，对于 诱发花原基形成起决定性作用的是暗期的长短
• 短日照作物必须在超过某一临界暗期的情况下才能形成花 芽；而长日照作物则必须在短于某一临界暗期时才能形成 花芽。一般是以12 一14h 为长日照与短日照的分界时数
C、480nm以下的蓝紫光和670-680nm 的橙光吸收率 百达95 ％左右，550nm 的绿光只有75％左右，红 外光部分吸收最少，约为1-3.6%
• 2、太阳辐射在作物群体内的垂直分布。太阳辐射 在作物群体内的总光强、直射光强和散射光强的 垂直分布曲线，都是从植株顶部向下递减，并在 植株相对高度20-70%之间递减速度最快。
• 食用菌的生长是从抱子萌发开始，经过菌丝生长 阶段、子实体分化阶段和子实体发育阶段，栽培 食用菌的目的在于获得其子实体。 • 光线对某些食用菌菌丝生长甚至是一个抑制因子。 这种不良影响主要是由蓝光（380-540nm）引起的。 • 食用菌在子实体分化和发育阶段都需要一定数量 的散射光，即对菌丝生长有抑制作用的蓝光，却 对子实体分化最有效。
二、光照度的生物学效应
温室设施环境调节与控制资料
2.维持CO2浓度的必要通风量
在日出后，植物进行光合作用将从温室内空气中大 量吸收CO2，使其浓度急剧降低。虽然室内土壤中微生 物的呼吸和有机物质分解将放出CO2，使室内得到CO2少 量补充，但远远满足不了需要。为维持植物继续进行正 常光合作用，在日出后温室即需要考虑进行通风，以从 室外空气中得到CO2的补充。
定义单位温室面积的通风量为温室通风率L0，即有：
Q L0 L / As cp a (t2 t1 ) As
m3/(m2· s)
第 四 章 温 室 设 施 环 境 调 节 与 控 制
式中 As —— 温室的地面面积，m2。 温室内白昼吸收的显热量来自太阳的短波辐射，而部分显热 量将通过覆盖层传出室外，部分被室内地面和植物等的水份蒸发 蒸腾作用消耗转化为潜热，并随通风气流排出室外。因此室内需 排除的多余显热量为上述部分的差值。 即根据式（4-24），考虑加温热量Qh=0，地中传热量相对较 小，取Qf≈0，则温室通过通风排出的热量为： Q= Qvo－Qvi= Qs－(Qw+Qe) W （4-32） 式中Qs —— 温室内吸收的太阳辐射热量，W； Qw —— 经过覆盖材料的传热量（对流、辐射），W； Qe —— 温室内水份蒸发吸收的潜热，由通风排出室外，W；
合理确定设计通风量是温室通风设计的一项重要工作 内容，其确定的依据是温室的必要换气量，需根据温室所 在地区的气候条件、温室的使用季节和栽培植物的要求等 方面条件进行计算确定。
第 四 章 温 室 设 施 环 境 调 节 与 控 制
温度条件常是温室环境调控中首要的调控目标，同时 抑制高温的必要通风量最大，通风量满足抑制高温方面要 求时，也能够相应地满足排湿与补充CO2方面的要求。
则温室必要通风量为：
第四章第四节4-课件
CO2浓度的变化曲线
2500 2000 1500 1000 500
0 08:00 10:00 12:00 14:00 16:00 18:00 时间
CO2的最大积累量是由于夜间 设施密闭，植物呼吸作用释放 并积累而来。
二 设施气体环境的调节控制
CO2气体来源 CO2的调控
预防有害气体的产生
最直接最有效的办法是增施有机肥 合理放风 人工施用CO2气肥的方法
是弱酸，能直接破坏作物的叶绿体，轻者组织失绿白化，重者组织
SO2
灼伤，脱水，萎蔫枯死。
二 设施气体环境的调节控制
CO2气体来源 CO2气体的调控 预防有害气体的产生
最主要的来源是有机肥分解释放CO2 ； 放风的同时补充CO2 ； 作物呼吸作用释放的CO2 ； 人工施用CO2 。
CO2浓度（m）
小面积应用。
燃烧法
燃烧甲烷、白煤油释放CO2
释放纯二氧化碳
定量施放 钢瓶中的压缩 气体。
二 设施气体环境的调节控制
CO2气体来源 CO2的调控
预防有害气体的产生
使用浓度：浓度应该控制在800～1000ppm ，饱和度 在1000～1600ppm。
使用时间：太阳出升后的2小时， CO2很快降到360 ppm以下，这时使用CO2最好。已经缺乏且温度高的 时候用的效果明显。因为气温高气孔关闭，使用CO2 没有作用。此外，还可以在下午4点的时候，在光合 第二个小高峰前（天黑前)施用CO2 。
⑵ 一次追施尿素或铵态氮肥不可过多，并埋入土中。 ⑶ 注意施肥与灌水相结合。 ⑷ 一旦发现上述气体危害，应及时通风换气并大量灌水。 ⑸ 发现土壤酸度过大时，可适当施用生石灰和硝化抑制剂。
㈡ 二氧化硫（SO2）和一氧化碳（CO）
农业设施的环境特点及调节控制管理PPT课件( 29页)
•
13、时间，抓住了就是黄金，虚度了就是流水。理想，努力了才叫梦想，放弃了那只是妄想。努力，虽然未必会收获，但放弃，就一定一无所获。
•
14、一个人的知识，通过学习可以得到;一个人的成长，就必须通过磨练。若是自己没有尽力，就没有资格批评别人不用心。开口抱怨很容易，但是闭嘴努力的人更加值得尊敬。
•
15、如果没有人为你遮风挡雨，那就学会自己披荆斩棘，面对一切，用倔强的骄傲，活出无人能及的精彩。
塑料大棚 日光温室 东西方向上
南北方向上
（一）设施光照环境特点
光照度
草苫
光照时数
光质
（一）设施光照环境特点
光照度 光照时数 光质
紫外线 减少
（二）设施光照环境的调节控制
设计布局 选择材料 栽培管理 遮光
合理间距
（二）设施光照环境的调节控制
优
设计布局
质 棚
膜
选择材料
栽培管理
遮光
（二）设施光照环境的调节控制
•
5、世上最美好的事是：我已经长大，父母还未老;我有能力报答，父母仍然健康。
•
6、没什么可怕的，大家都一样，在试探中不断前行。
•
7、时间就像一张网，你撒在哪里，你的收获就在哪里。纽扣第一颗就扣错了，可你扣到最后一颗才发现。有些事一开始就是错的，可只有到最后才不得不承认。
•
8、世上的事，只要肯用心去学，没有一件是太晚的。要始终保持敬畏之心，对阳光，对美，对痛楚。
有害气体
CO2
（二）设施气体环境的调节控制
增施CO2气肥
预防有害气体的产生漏斗源自阀门 盛酸桶塑料管
散气管 散气孔
碳酸氢铵
水
反应桶
过滤桶
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施
环 境
300～780nm —— 对植物生理产生作用的光辐射波
调
节 长范围
与
控
制
2500 辐射能（W/(m2.mm)）
2000
6000K黑体辐射
1500
大气层外缘
地面
1000
第
四
章
500
温
室
设
施 环
00
500
1000
1500
境
380
760
调
紫外线 可见光
红外线
节
与
8.7% 43.0%
48.3%
控
制
太阳辐射光谱
波长（nm）
2000
2500
3000
（二）光照环境的要素
光照对植物的二类作用
植物产物形成和生理活动的光合作用能量源影响生长发育过程和形态形成的息源第 光照环境的要素
四
章
温 室
光合作用 —— 光照强度量
设
施 环
光周期现象 —— 光照时数
境
调 节
光合有效辐射，不同光谱对植物的作用 —— 光质
率降低速率显著增大。
3. 温室的方位、结构与形式
①屋面倾角b
南坡屋面日光入射角：
q
a
q = 90°- b - a
b
b
第 式中 a —— 太阳高度角。
四
章 为保证屋面透光率，要求，
温
室 设 施
q = 90°- b - a ≤ 40° 东西向温室正午屋面日光入射图
环
境 调
有：
节
与 控
b ≥ 50°- a
第四章 温室设施
第 四 章
环境调节与控制
温 室 设 施 环 境 调 节 与 控 制
第一节 温室设施光照环境的调节控制
一、光照环境与作物
（一）太阳辐射与光合有效辐射
植物光合有效辐射（生理辐射）
第
四
章 400～720nm —— 产生植物光合作用的光辐射波长
温
室 设
范围，一般在400～700nm的范围计量
①覆盖材料的分光透过特性
施
环
境 对温室内的光质产生决定性的影响
调
节
与
控
制
硬质板材
第 四 章
温
室
设
施
环
玻璃
境
调
节
与
控
制
塑料薄膜
②光线入射角
第
q
四
章 温
入射角越大，透光率越低；
室 设
在入射角40°以下时，入射角增大对透光率降
施
环 境
低程度较小；
调 节
入射角大于40°时，随着入射角的增大，透光
与
控 制
光补偿点
100～4000 0.4～17
1.7～67
第
四 章
阳性植物（番茄、黄瓜、西瓜、甜 瓜、葡萄、樱桃、桃等）
60000～90000
250～380
1000～1500
温 室 设 施
光
饱
中性植物（茄子、甜椒、草莓、甘 蓝、白菜、萝卜等）
40000～60000
170～250
环和
680～1000
境 调 节
施
环 境
植物生理辐射的光波长与人眼感受范围不同，同
调 节
时不同波长光的植物生理效应与人眼视觉不同，用
与
控 光照度作为植物光照的度量指标是不适宜的。
制
②光合有效辐射照度 PAR（Photosynthetically Active Radiation）
单位时间、单位面积上到达或通过的光合有效辐 射（400～700nm）的能量。
点
阴性植物（兰科、观叶类、姜科、 天南星、秋海棠科花卉、叶菜等）
25000～40000
100～170
与
400～680
控
制
二、温室内的光照环境及影响因素
（一）室外太阳辐射 室外水平面太阳总辐射照度为：（参见教材P51）
S (C sin a ) AeB /sina W/m 2
第 式中 A，B，C —— 计算常数。
制
有：
b ≥ 50°- a
在北纬40°（北京地区），冬季正午太阳高度角 为26.5°，该时刻满足上述要求的屋面倾角
第
四 章
b ≥ 23.5°
温
室 设
为保证冬至每日有一定时间段满足上述要求，
施
环 屋面倾角还应更大，理想的情况应有
境
调
节
与 控
b > 30°
制
②温室的朝向
冬季东西栋温室（屋脊呈东西方向）透光率优 于南北栋温室，纬度越高，差异越明显，夏季相 反。
CO2交换速度（净光合速度） ＝ 真正的光合速度 — 呼吸速度
CO2的交换速度 ( kg/m2·s
)
第 四 章
温
室
设
施
环
境
调 节
0
与
光补偿点
光饱和点
光辐射的强度 ( W/m2 或 mmol/m2·s )
控 制
暗呼吸速度
一些植物的光补偿点与光饱和点的大致数值
光照度 lx
PAR W/m2
PPFD mmol/m2.s
四
章 温
a —— 太阳高度角，为太阳
室 设
与观察地点联线与地平线之夹角；
施
环
境 调
sin a cos Lcos cos H sin Lsin
节
与 控
L —— 所在地的北纬纬度；
制
H —— 时间角，为偏离正午的小时数×15 °， 午前为负，午后为正；
H 15（t 12）
t —— 计算时刻（0—24时）；
制
一般天气自然（太阳）光照情况下 几种光辐射度量单位的近似换算关系
光合有效 光合有效 对应的太阳
辐射照度 光量子流密度 总辐射照度
第
W/m2
mmol/m2.s
W/m2
四
章
温 室
光照度 1 klx ≈ 4.2 (4)
16.8 (18)
10
设
施
环
境
调
节
与
控
制
（四）光照强度与光合作用
光合作用的强度 → CO2交换速度（kg / m2·s）
—— 太阳赤纬角，地球太阳连线
第
四 章
与地球赤道平面的夹角；
温
室 设 施 环 境
23.45cos
360
n
172 365
调
节
与 控
n —— 从1月1日至计算日的天数；
制
（二）影响温室内光照环境的主要因素 1. 室外光照条件
包括光照强度、光周期、光质三方面
第
四 章
2. 覆盖材料的透光特性
温
室 设
与
控
制
（三）光照强度的度量
①光照度
受照平面上接受的光通量面密度（单位面积光通
量），单位：lx
光通量 —— 是按照国际约定的人眼视觉特性评价 的辐射能通量（辐射功率）
第 四
人眼视觉对555nm黄绿光最敏感，以该波长光为
章 温
基准，对可见光380～760nm范围内的不同波长光按
室 设
人眼的感觉区别计算。
制
④太阳总辐射照度 单位时间、单位面积上到达或通过的全部波长
范围内的太阳辐射能量。 单位：W/m2
第 四
⑤各种光辐射度量单位的相互关系
章
温 光照度、辐射照度、光量子流密度等与光谱能
室
设 施
量分布密切相关，几者之间无固定的比例关系。
环 境
只有在确定的光谱能量分布情况下，才有明确的
调
节 与
相关关系。
控
单位：W / m2
③光合有效光量子流密度 PPFD或PPF（Photosynthetic Photon
第 Flux Density）
四 章
单位时间、单位面积上到达或通过的光合有效辐
温 室
射的光量子数。
设
施 环
单位：mmol / m2·s
境
调 节
植物光合作用的强度取决于植物吸收的光量子数
与 控
量，用光量子数度量植物的光照更为合理。