第二章农业生物环境工程与设施农业农业工程概论教学课件

按照使用功能不同，可分为：民用建筑、工业建筑 与农业建筑。
生物环境工程与设施农业
Generality of Agricultural Engineering
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2. 农业生产建筑的基本类型
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1）动物生产建筑
动物生产建筑是农业生产建筑的重要组成 部分，包括饲养鸡、猪、牛、羊、兔、鸭、皮 毛兽等禽畜建筑，鱼、虾、鳖等养殖建筑。
Agricultural Structure and Agro-biological Environmental Engineering
一、设施农业（facility-agriculture）概述
（一）设施农业的基本概念
1.定义 设施农业是外来语词汇，就是利用农业 工程手段，通过现代设施实现的部分人工控制 环境的种植业和养殖业。
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二、农业建筑的类型和基本组成
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1．房屋建筑基本概念
房屋建筑是人们为了生产和生活的需要，利用物质技 术手段、建筑科学、艺术的一些规律，构成和塑造的使用 空间及其实体。
Sky
Outer air Cover Inner air
Plants
En
Lsoil
Gsoil
LEsoil-inair
Hsoil-inair
Soil
Radiation
Soil heat flux Latent heat Sensible heat
Heating Cooling
4．设施农业的内容与技术体系
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3.农业生物环境工程的概念
1）农业生产技术的改进方式
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。
现代技术高度集成（设施工程、生物技术、微电子技术、 环境控制技术等综合应用）的产业；
高投入、高技Baidu Nhomakorabea、高产出
投入：连栋温室300-700元/m2，日光温室20-100元/m2， 拱棚10-50元/m2。
产出：黄瓜、西红柿20-60kg/ m2
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4.发展设施农业是发挥我国农业比较优势，参与国际竞 争的需要
我国具有劳动力的数量优势，且劳动力成本较低， 因此劳动力需求较多的园艺产品和畜禽产品是我国在国 际市场最有可能形成竞争力的农产品，大力发展设施农 业是我国加入WTO以后参与农产品国际竞争最有效的途 径之一。
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（二）设施农业的地位与作用
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1.发展设施农业是保障农产品供应、提高人民生活水 平的需要
我国通过设施生产蔬菜，只用20%的菜田面积， 提供了40%的蔬菜产量和60%的蔬菜产值。设施养殖业 为农民就业和增收发挥了重要作用，我国畜牧业占农 业总产值的比重仅为33.6%，发达国家大都在50%以上， 高的达80%。
物理环境 包括生物周围的温度、光照和热辐射、空气 和水的运动状态等，其中由空气温度、湿度、热辐射、 空气与水的流动等因素所构成的环境称为热环境。
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化学环境 主要是指生物周围空气、土壤和水中的化学物 质成分组成，主要包括农业生物正常生长发育所必需的 O2(对于动、植物)和C02(对于植物)等成分，以及对农业生 物生长发育有害的CO、H2S、SO2、NH3等成分，以及土壤或 水中的各种化学物质组成的情况。
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2.设施农业内涵 设施农业是综合集成农业生物技术、农业机械与建
筑工程技术、环境控制技术、信息技术和管理技术等 多领域科学技术进行集约化的种植业和养殖业生产的 新型农业生产方式，是现代农业的重要组成部分，是 农业先进生产力的典型代表。
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第二章 农业生物环境工程与设施农业
Agro-biological Environment Engineering and Facility-agriculture
农业建筑与农业生物环境工程 温室与环境工程 果蔬贮藏保鲜建筑与环境工程 禽养殖建筑与环境工程 农村能源工程
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Qs+ q
Lsky
Cvent Hvent Event
Lcover
Cfan 环境控制
Hfan Efan
Linair Lplant
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围护结构 Hcover-outair
LEcover-inair
Hcover-inair
LEpalnt-inair Hpalnt-inair
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3）农业工程主要用于设施园艺方面的技术
各类农业建筑。其作用是利用具有一定保温隔热效果、限制 水、气自由移动的围护结构，为农业动、植物生长发育提供一 个与外界自然环境相对隔离的空间，以有效减弱外界不利环境 条件对动、植物的直接作用。
能够对环境因子进行调控的各种设备。如采暖设备、通风与 降温设备、光照设备、温室中的CO2和果蔬贮藏库中的气体成 分调节设备、水产养殖中的增氧机等。
本章难点：农业工程技术对农业生物的影响；农业设 施内人工小气候的主要因素与调节方法；设施农业设 施与装备；农村能源系统的开发与利用。
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§2－1 农业建筑与农业生物环境工程
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环境相对可控，适宜进行反季节、周年生产；
单位土地产出率高，产量一般为露地生产的5-10倍，甚至 数十倍（植物工厂）；
技术与劳动密集型产业（人均管理面积我国为1000m2左右， 发达国家为4000-5000m2）；
(1) 土地利用率大大提高。由于环境条件优越，可发展 立体种植，充分利用空间。
(2) 充分利用光照，热利用效率较高，室温均匀，地温 温差小。
(3) 增强抗自然灾害(大风、干热、冰雪等)的能力。
(4) 空间高大宽阔、机械化作业和自动控制容易，农艺 条件优越等。 因此，便于工厂化生产。可以一年四季有 优质农产品满足市场需求，还可大量生产反季节、无公 害的名、优、特食品。
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3. 发展设施农业是实现资源高效利用、保障食品安全的需要
农业资源短缺和生产环境恶化已经成为制约我国 农业发展的瓶颈，发展设施园艺业可以实现各种自然 资源的充分高效利用，显著提高水土光热资源利用率、 有效提高提高农产品竞争力和综合生产效益。
5.大力发展设施农业，对于保障城乡人民生活、促进农业 生产发展、增加农民收入、解决“三农”问题、建设现代 农业和建设社会主义新农村具有直接和重要意义 。
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6.设施农业的作用
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设施农业，就是实现后一目标的有效途径。
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2）农业生物环境工程的概念 环境 是指围绕着生物体周围的所有事物，而农业生物 环境工程科学所关注的主要是那些对农业生物的生长发 育和产品转化具有直接作用的环境因素，一般可分为物 理环境、化学环境和生物环境等方面。
生物环境 是指生物个体以外的其他所有生物，包括空气、 土壤、水中的微生物、生物体内及体外的寄生物，以及周 围的其他同类群体等，其中由同类生物之间的关系构成所 谓的群体环境，或称之生物的社会环境。
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2.发展设施农业是调整农业产业结构、增加农民收入的需要
设施园艺产业可以比露地园艺产业的产值提高10倍 以上，比大田作物产值提高25倍以上。因此，设施园艺 生产经营者可在较小的土地上生产高效益产品，使人均 占有耕地面积较少的我国农民得以获得较高收益，为我 国农业产业结构调整提供了重要途径；设施养殖可以有 效实现粮食就地转化，农产品二次增值，已成为调整农 村产业结构，稳定和发展农村经济，增加农民收入的重 要措施。
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5.设施农业的特点
设施农业又被称为可控农业。近10多年来，随着农 业环境工程技术的突破，设施农业已由早期的地膜覆盖 栽培、园艺作物温室栽培和无土栽培向由高新科技成果 支持的工厂化种植和工厂化农业车间生产迅速发展，使 作物的生长速度加快、生长周期缩短、产量增加、质量 提高，其效率和效益比传统农业要提高几倍甚至几十倍。 由于先进的设施农业是现代生物技术和工程技术的集成， 科技含量高，已成为当今世界各国大力发展的高新技术 产业。
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本章重点：设施农业的基本概念；农业建筑与农业生 物环境的关系；植物生物环境工程与设施园艺；设施 环境因素与控制技术与设备；果蔬储存保鲜方法与设 施；动物生物环境工程与设施养殖；农村能源技术。
我国700多万亩日光温室每年可节约煤炭3.5亿吨，节 约资金1千亿元以上，同时也减少了温室加温造成的环境 污染；
以设施养殖为主的健康养殖方式能够满足环境保护和防 疫要求的不断提高，为我国畜禽产品安全提供重要保障。
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n 作物设施（保护地）栽 培技术 n 地膜覆盖栽培 n 园艺作物的温室栽培 n 温室无土栽培技术 n 植物工厂
n 畜禽环境工程和设施 技术 n 工厂化养畜禽技术 n 塑料暖棚养畜禽技术 n 草地围栏及供水系统 n 其它畜牧业的设施
农业生物技术、农业机械与建筑工程技术、环 境控制技术、信息技术和管理技术的集成。
环境自动监测与控制系统。为了对农业建筑与环境调控设备 进行有效管理和运行，必须在外界条件不断变化的情况下，根 据动、植物在不同生育阶段、不同时间对环境条件的要求，利 用环境自动监控系统对设施内环境进行实时监测，通过控制各 种环境设备的运行进行及时调控。
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设施农业有设施园艺与设施养殖二大部分。
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详细地说也就是：
设施农业是通过采用现代农业工程技术，改变自然 环境，为动植物生产提供相对可控制甚至最适宜的温度、 湿度、光照、水肥等环境条件，而在一定程度上摆脱对 自然环境的依赖进行有效生产的农业，具有高投入、高 技术含量、高品质、高产量、高效益的特点，是最有活 力的农业新产业。