設(shè)施園藝學(xué)-第四章-園藝設(shè)施的環(huán)境特征及其調(diào)節(jié)控制6-1課件

1、第四章 園藝設(shè)施的環(huán)境特征及其調(diào)節(jié)控制Environment Characteristics and Adjust Control of Horticultural Facilities 設(shè)施園藝學(xué)Protected Horticulture園藝設(shè)施環(huán)境調(diào)控要達(dá)到園藝作物的高產(chǎn)高效設(shè)施栽培，必須摸清園藝作物對(duì)環(huán)境條件的要求，要對(duì)園藝設(shè)施的結(jié)構(gòu)特征進(jìn)行優(yōu)化，根據(jù)作物需求對(duì)環(huán)境進(jìn)行調(diào)控。農(nóng)業(yè)生產(chǎn)技術(shù)的改進(jìn)主要沿兩個(gè)方向進(jìn)行：一是創(chuàng)造適合環(huán)境條件的作物新品種和栽培技術(shù)，二是創(chuàng)造出使作物本身特性充分發(fā)揮的環(huán)境。設(shè)施園藝的環(huán)境條件調(diào)節(jié)就是實(shí)現(xiàn)后一目標(biāo)的重要途徑。設(shè)施栽培環(huán)境調(diào)控研究的問題 1. 掌握作物

2、的遺傳特性和生物學(xué)特性，及其對(duì)各個(gè)環(huán)境因子的要求。作物種類繁多，同一種類又有許多品種，每一個(gè)品種在生長(zhǎng)發(fā)育過程中又有不同的生育階段（發(fā)芽、出苗、營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)、開花、結(jié)果等），上述種種對(duì)周圍環(huán)境的要求均不相同，生產(chǎn)者必須了解。光照、溫度、濕度、氣體、土壤是作物生長(zhǎng)發(fā)育必不可少的5個(gè)環(huán)境因子，每個(gè)環(huán)境因子對(duì)各種作物生育都有直接地影響，作物與環(huán)境因子之間存在著定性和定量的關(guān)系，這是從事設(shè)施農(nóng)業(yè)生產(chǎn)所必須掌握的。設(shè)施栽培環(huán)境調(diào)控研究的問題 3. 通過環(huán)境調(diào)控與栽培管理技術(shù)措施，使園藝作物與設(shè)施的小氣候環(huán)境達(dá)到最和諧、最完美的統(tǒng)一。園藝栽培設(shè)施的環(huán)境因子光照溫度濕度氣體土壤綜合環(huán)境控制本章主要內(nèi)容一.光照環(huán)

3、境及其調(diào)節(jié)控制二.溫度環(huán)境及其調(diào)節(jié)控制三.濕度環(huán)境及其調(diào)節(jié)控制四.氣體環(huán)境及其調(diào)節(jié)控制五.土壤環(huán)境及其調(diào)節(jié)控制六.設(shè)施園藝的綜合環(huán)境管理本章目標(biāo)教學(xué)目標(biāo)：掌握?qǐng)@藝設(shè)施內(nèi)光照、溫度、濕度、氣體、土壤環(huán)境的變化規(guī)律及其調(diào)控技術(shù)，了解設(shè)施內(nèi)環(huán)境的綜合管理技術(shù)。教學(xué)重點(diǎn)：園藝設(shè)施內(nèi)光照、溫度、氣體環(huán)境的變化規(guī)律及其調(diào)控技術(shù)。教學(xué)難點(diǎn)：園藝設(shè)施內(nèi)光照、溫度、氣體環(huán)境的變化規(guī)律及其調(diào)控技術(shù)。教學(xué)課時(shí)：12學(xué)時(shí)一、園藝設(shè)施內(nèi)的光環(huán)境光照強(qiáng)度光照時(shí)數(shù)光質(zhì)光分布與露地相比,設(shè)施內(nèi)光環(huán)境有哪些特點(diǎn)?光照強(qiáng)度弱(與透光率有關(guān)，普遍較低，若采用薄膜覆蓋，光強(qiáng)只有露地的50-70%)光照時(shí)數(shù)短(與設(shè)施類型有關(guān))光質(zhì)不同

4、于露地(有別于自然光，取決于覆蓋材料的種類和特性)光分布不均勻(與設(shè)施結(jié)構(gòu)有關(guān))2、園藝作物對(duì)光照強(qiáng)度的需求不同的園藝作物種類對(duì)光照的需求程度不一。陽(yáng)性植物：蔬菜中的西瓜，甜瓜，番茄，茄子；花卉中的多數(shù)一二年生花卉、宿根花卉、球根花卉、木本花卉及仙人掌類植物等；果樹設(shè)施栽培較多的葡萄、桃、櫻桃等也都是喜光作物。光飽和點(diǎn)在6萬-7萬Lx。陰性植物：花卉的蘭科植物、觀葉類植物，鳳梨科、姜科植物、天南星科及秋海棠科植物等；多數(shù)綠葉蔬菜和蔥蒜類蔬菜。光飽和點(diǎn)在2.5-4萬Lx。中性植物：蔬菜中的黃瓜，甜椒，甘藍(lán)類，白菜、蘿卜等；花卉中的萱草、耬斗菜、麥冬草、玉竹等；果樹中的李、草莓等。光飽和點(diǎn)在4-6

5、萬Lx之間。光質(zhì)的變化還會(huì)影響園藝作物的產(chǎn)量和品質(zhì) Vc合成 果實(shí)著色 風(fēng)味等園藝設(shè)施內(nèi)光分布不如露地均勻，使得作物生長(zhǎng)發(fā)育不能整齊一致。同一種類品種、同一生育階段的園藝作物長(zhǎng)得不整齊，既影響產(chǎn)量、成熟期也不一致。弱光區(qū)的產(chǎn)品品質(zhì)差，且商品合格率降低，種種不利影響最終導(dǎo)致經(jīng)濟(jì)效益降低，因此設(shè)施栽培必須通過各種措施，盡量減輕光分布不均勻的負(fù)面效應(yīng)。 4、光分布對(duì)園藝作物影響綠色植物吸收的波長(zhǎng)與人眼所感覺的波長(zhǎng)范圍并不一致，故用輻射能通量密度能更客觀地反映“光”對(duì)植物的作用。 1、園藝設(shè)施的透光率 設(shè)施內(nèi)太陽(yáng)輻射能（光照強(qiáng)度）與外界太陽(yáng)輻射能（光照強(qiáng)度）之比 = I/I0100% 太陽(yáng)光由直射光和

6、散射光組成，故設(shè)施內(nèi)透光率又分為對(duì)直射光透過率(z)和對(duì)散射光透光率（s）=zM+(1-M)sM自然光中直射光所占百分率 （2）直射光的透過率（z） 主要與投射光的入射角有關(guān)，即與溫室方位，屋面坡度和太陽(yáng)高度有關(guān) z =x（1-r1）（1-r2）（1-r3） x為干潔透明覆蓋材料，在入射角為x時(shí)的透光率。X與溫室方位，屋面坡度，太陽(yáng)高度有關(guān) 從設(shè)施為s和z來看，設(shè)施內(nèi)透光率主要受以下因素影響： 覆蓋材料的透光特性 覆蓋材料的污染（塵埃、水滴等）和老化程度 溫室結(jié)構(gòu)、方位、建材骨架和室內(nèi)設(shè)施等3、園藝設(shè)施結(jié)構(gòu)與透光率關(guān)系設(shè)施結(jié)構(gòu)包括 建筑方位（單棟或連棟等） 結(jié)構(gòu)形狀（屋面坡度） 跨度、高度、長(zhǎng)

7、度等 （1）建筑方位 對(duì)單屋面溫室，以東西延長(zhǎng)采光理想，對(duì)全光面溫室（單棟溫室或塑料大棚）建筑方位以東西棟或南北棟哪種為優(yōu)？ 結(jié)論1：冬至?xí)r東西方位溫室透光率優(yōu)于南北方位，棟越長(zhǎng)，緯度越高，差異越明顯 從透光率看 從透光率看結(jié)論2：3月10日以前東西延長(zhǎng)單棟溫室透光率優(yōu)于南北延長(zhǎng)，3月10日以后相反 從透光率角度出發(fā)，就單棟溫室而言，冬季直射光床面平均透光率以東西延長(zhǎng)比南北延長(zhǎng)好（平均高10%）緯度越高效應(yīng)越明顯 與水平構(gòu)架材料多少有關(guān) 從結(jié)構(gòu)中骨架材料遮蔭角度 水平構(gòu)架材料多，東西延長(zhǎng)溫室直射光在床面上的分布有若干弱光帶，形成死陰影，南北延長(zhǎng)無 結(jié)論 從透光率和骨架材料遮陰兩方面綜合考慮：對(duì)

8、單棟溫室、塑料棚而言，如是單屋面，則應(yīng)以東西延長(zhǎng)、坐北朝南為優(yōu)。如是雙屋面的，以冬季生產(chǎn)為主時(shí)，東西延長(zhǎng)比南北延長(zhǎng)的光強(qiáng)，并可調(diào)整屋面坡度，減少水平構(gòu)架材料來減少床面上弱光帶。如以春秋栽培為主或全年栽培時(shí)，則應(yīng)以南北延長(zhǎng)為優(yōu) 全光面連棟溫室，以何種建筑方位為優(yōu)？ 從透光率角度，東西棟優(yōu)于南北棟 從光分布，南北棟優(yōu)于東西棟。在冬、春、夏三個(gè)季節(jié)均表現(xiàn)明顯。東西延長(zhǎng)的溫室，冬至和春分時(shí)由于天溝及向南屋面造成的陰影弱光帶十分明顯，直射光日總量差值冬至可達(dá)30%，春分達(dá)10% 結(jié)論:連棟溫室以南北延長(zhǎng)為最佳設(shè)計(jì) （2）屋面坡度（屋面傾斜角）主要影響直射光透過率 勞倫斯研究單棟溫室屋面傾斜角與室內(nèi)光強(qiáng)關(guān)

9、系,結(jié)果如下:在一定范圍內(nèi),屋面傾斜角越大,溫室透光率越高結(jié)論單屋面溫室屋面傾斜角對(duì)透光率影響更突出，因此，對(duì)我國(guó)特有日光溫室，合理采光屋面角設(shè)計(jì)更重要，需考慮以下原則： 一年中太陽(yáng)高度角最低那一天（冬至）的透光率最多為好理想屋面角，但脊高、保溫差、耗材 保證一天中上午10:00下午14:00進(jìn)光量最多的屋面角合理采光屋面角 南北棟邊棟溫室屋面坡度對(duì)直射光日總量透光率影響不大，東西延長(zhǎng)有影響，緯度越高，差異越明顯。國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)連棟溫室屋面傾角為26.5o 溫室結(jié)構(gòu)形狀和相鄰溫室或大棚的間距也影響透光率 連棟溫室屋面坡度對(duì)透光率影響（二）園藝設(shè)施光照環(huán)境的調(diào)節(jié)與控制 園藝設(shè)施內(nèi)對(duì)光照條件的要求：一是

10、光照充足；二是光照分布均勻。從我國(guó)目前的國(guó)情出發(fā)，主要還依靠增強(qiáng)或減弱農(nóng)業(yè)設(shè)施內(nèi)的自然光照，適當(dāng)進(jìn)行補(bǔ)光，而發(fā)達(dá)國(guó)家補(bǔ)光已成為重要手段。根據(jù)園藝設(shè)施內(nèi)光照分布的特點(diǎn)，可以采取不同的措施增加光照強(qiáng)度，并使光照分布均勻。具體的調(diào)控措施有哪些？1.改進(jìn)園藝設(shè)施結(jié)構(gòu)提高透光率選擇適宜的建筑場(chǎng)地及建筑方位 確定的原則是根據(jù)設(shè)施生產(chǎn)的季節(jié)，當(dāng)?shù)氐淖匀画h(huán)境，如地理緯度、海拔高度、主要風(fēng)向、周邊環(huán)境（建筑物、有否水面、地面平整與否等）。合理的骨架材料，減少建材的遮蔭。2.設(shè)計(jì)合理的屋面坡度和透明屋面形狀對(duì)于單屋面而言，主要設(shè)計(jì)好后屋面仰角，前屋面與地面的交角以及后屋面的長(zhǎng)度，以保證透光性好。拱圓形屋面較屋脊連

11、接性屋面的采光效果好。3.選用透光率高的透明覆蓋材料我國(guó)以塑料薄膜為主，應(yīng)選用防霧滴且持效期長(zhǎng)、耐候性強(qiáng)、耐老化性強(qiáng)等優(yōu)質(zhì)多功能薄膜，漫反射節(jié)能膜、防塵膜、光轉(zhuǎn)換膜。大型連棟溫室，有條件的可選用PC板材。4.改進(jìn)管理措施應(yīng)經(jīng)常打掃和清洗園藝設(shè)施的透光覆蓋面，增加透光率。 陰雪天過后應(yīng)及時(shí)揭開保溫覆蓋物。在保溫的前提下，盡可能早揭晚蓋外覆蓋保溫材料，以延長(zhǎng)光照時(shí)間。4.改進(jìn)管理措施充分利用反射光。如日光溫室適當(dāng)縮短后坡、并在后墻上涂白以及安裝鍍鋁反光膜、在溫室內(nèi)張掛反光幕、地面覆蓋地膜等。反光膜通過加強(qiáng)植株管理增加中下部的光照。要注意作物的合理密植及植株調(diào)整，注意壟向。5.人工補(bǔ)光人工補(bǔ)光具有兩

12、個(gè)目的，一是延長(zhǎng)光照時(shí)間，另一個(gè)目的是作為光合作用的補(bǔ)充能源需要，可以彌補(bǔ)自然光的不足，一般用于光照比較弱的冬春季節(jié)。補(bǔ)光對(duì)電光源的要求光照強(qiáng)度在3000lux以上。光照強(qiáng)度具有一定的可調(diào)性。有一定的光譜組成，最好具有太陽(yáng)光的連續(xù)光譜。人工光源的種類熱輻射光源 ：白熾燈、鹵鎢燈 鎢絲中通過電流產(chǎn)生高溫（24003000）發(fā)光。氣體放電光源：熒光燈、高壓水銀熒光燈、金屬鹵化物燈、高壓鈉燈、低壓鈉燈 物質(zhì)原子受電子激發(fā)產(chǎn)生光輻射。白熾燈 Incandescent lamp價(jià)格便易，但光效低，光色較差，目前只能作為一種輔助光源。 使用壽命大約1000小時(shí)。 熒光燈 第二代電光源。價(jià)格便宜，發(fā)光效率高?？梢愿淖儫晒夥鄣某煞郑垣@得所需的光譜。壽命長(zhǎng)達(dá)3000小時(shí)左右。主要缺點(diǎn)是功率小。 Fluorescent lamp金屬鹵化物燈光效高，光色好，功率大，是目前高強(qiáng)度人工補(bǔ)光的主要光源。缺點(diǎn)是壽命短。 Metal halide lamp6遮光在夏季光照強(qiáng)度過強(qiáng)時(shí)，需要采用遮光處理，可以達(dá)到兩個(gè)目的，其一是可以有效降低設(shè)施內(nèi)的