温室设施与管理.ppt

温室设施与管理 温室的定义 以采光覆盖材料作为覆盖或围护结构材料 可供冬季或其他不适宜露地植物生长的季节栽培植物的建筑统称为温室 温室是比较完善的保护地设施 它在寒冷季节能最大限度地利用太阳光 这样不仅为作物生长创造适宜的光照条件 还能使光能转化为热能 白天增温好 夜间保温好 随着我国农村城镇化程度的逐渐提高 可耕面积逐渐缩小 而温室种植能够大幅节省用地 提高劳动生产率 近年来在我国得到长足的发展 1 目前使用的主要温室类型及性能 按照温室内的技术水平和设施条件 温室可分为现代化大型温室和普通塑料温室两种类型 现代化大型温室 全世界有大型现代化玻璃温室3万公顷 主要集中在欧洲 仅荷兰就达1 1万公顷 此外 采用聚碳酸脂中空板材或片材 PC 聚氯乙烯片材 PVC 玻璃纤维聚脂片材 FRP 和超强长寿农膜等作覆盖材料的现代化温室 面积也有1万多公顷 现代化温室设施先进 技术规范 50 以上采用水培或基质培 从品种选择到栽培生产全过程建起了一套优化的综合技术体系 如温室环境条件控制方面 温度 湿度 二氧化碳浓度以及根际环境中的营养液温度 浓度配比 pH值等 实现了计算机监控或智能化管理 例如 荷兰 英国等大型温室中生产的番茄 黄瓜等果菜类实现了一年一大茬的长季栽培 采收期长达9 10个月 尽管这些国家气温较低日照较短 但黄瓜平均每株采收80条瓜 番茄每株可采35穗果 平均产量60kg m2 创造了当今世界最高产量水平 现代化大型温室仍具发展势头 特别是以塑料材质为覆盖材料的现代化温室 适合亚洲的气候特点 目前呈现大发展的趋势 相信随着我国经济的发展和社会需求的增加 这类温室的面积将会有大幅度的增长 普通塑料温室 通常指塑料大棚及我国北方地区带有围护设施的日光温室 据统计 1997年我国设施农业栽培总计86 7万hm2 其中塑料中小棚占46 9 塑料大棚占26 9 各种节能型日光温室占26 2 70年代后期开始 我国相继从国外引进各种类型温室近30公顷 国内自行设计的连栋温室20多公顷 90 安装在生产单位 运行后效益不太令人满意 存在的主要问题是对引进设备缺乏进一步的研究 品种与设施不配套 运行能耗较大等 按建筑形式温室又可分为单坡面温室 双坡面温室和连栋温室几种型式 单坡面温室一般为座北朝南或稍微偏西或偏东 屋脊东西走向 具有朝南的透光单坡屋面 折线形的常用玻璃覆盖 曲线形的可用塑料薄膜覆盖 在北方地区 通常把北墙 山墙 北坡作成不透明的围护结构 墙体多作成异质复合墙体 以便增加热阻 减少厚度 后坡的保温材料也是必不可少的 后坡的保温材料也是必不可少的 前坡夜间通常用草帘 纸被或特制的保温材料覆盖 以便减少夜间散热 单坡面温室的主要特点是保温比大 保温好 因此 主要用于北方地区作物的反季节越冬生产 鞍山一面坡温室是我国单坡面温室的典型代表 鞍山温室用于冬季不加温生产韭菜 芹菜等耐寒叶菜 这种温室由于前屋面角度小 冬季不能充分利用阳光 所以不能提早栽培果菜类蔬菜 如将温室的前立窗改为斜立窗 并在温室内设立加温火道 在北京地区冬季白天温室可维持最高温度20 28 夜间10 15 基本满足了寒冷季节果菜生长的环境要求 而且具有显著的节能效果 为进一步加大操作空间 可采用室内无柱三折式温室 温室的跨度加大 可提高温室的操作空间 而且三个不同坡度的屋面兼顾了不同季节温室的采光要求 使温室内的光照条件四季均匀 提高温室的利用率 鞍山型单坡面温室剖面 双坡面温室 屋脊两侧均为采光面的温室称为双坡面温室 双坡面温室的屋面型式可以是对称人字型 不对称人字型或折线型 其平面布局可以是单栋温室 也可以是连栋温室 根据跨度的不同 温室结构有门式钢架结构和桁架结构等 相比单坡面温室 双坡面温室室内操作空间大 便于机械化作业 相比单坡面温室 双坡面温室室内操作空间大 便于机械化作业 所以发达国家绝大部分温室为双坡面连栋温室 人均管理水平可达3000m2 5000m2 此外 双坡面温室采光面积大 室内光照均匀 占地面积小 地面利用率高 但双坡面温室的保温比小 散热面积多 冬季运行采暖负荷大 在冬季严寒地区运行成本高 连栋温室如果把两栋以上单栋温室在屋脊处连接起来 去掉相连处的侧墙 加上檐沟 就构成连栋温室 连栋温室节省土地和建筑材料 土地利用率较高 内部空间大 便于机械作业及多层立体栽培 以下是几种典型的连栋温室 1 Venlo型温室Venlo型温室采用玻璃作覆盖材料 其透光率可达90 以上 而且透光率不随时间衰减 玻璃的使用寿命可达20年以上 Venlo型温室又有A B C三种形式 A型温室跨度为3 3 6m 通常为3 2m B型跨度为6 7 2m 通常取6 4m 比A型减少了柱子数量 C型跨度为6 4 9 2m 既增加了单跨跨度 又减少了天沟数量 增加了建筑空间 适于种植高大植物或多层栽培 但相对耗热量较大 Venlo型温室开窗采用两台电机分别操作屋面两侧窗户 克服了齿条开窗机构电机用量多 造价高 运行故障的弊端 但由于其通风口净高度并不高 因此 在炎热的夏季 仍要通过湿帘降温系统与之配套运行 2 双层塑料薄膜充气温室 双层塑料薄膜充气温室的骨架一般采用立柱加悬索支撑系统 其特点是在密闭的两层塑料薄膜之间用微型风机将室外干燥的风鼓入 以达到保温 排雪的目的 其结构较为简单 造价也较低 但排雪困难 要做到严格密封也较困难 薄膜破裂要及时修补 停电对保温性能影响较大 温室内的设施 1 覆盖材料2 加热设备3 通风及降温设备4 灌溉施肥设备5 温室作业农机具6 温室计算机控制系统 1 覆盖材料 目前 一部分大型温室采用玻璃作为覆盖材料 玻璃具有良好的透光性 保温性及抗风 雪压 抗冲击等性能 在各种覆盖材料中 以玻璃的耐老化 耐腐蚀性最好 其防尘性能和防冷凝水的性能也优于其他覆盖材料 但其比重较大 增加结构负载 导热系数也较大 对保温不利 我国生产的普通平板玻璃厚度一般为2mm 3mm 5mm 6mm几种 除平板玻璃外还有钢化玻璃 吸热玻璃 双层或多层中空玻璃等可供选择 塑料薄膜的透光性能是温室采光效果是首要因素 薄膜的透光率因其所用的树脂材料 添加剂种类和数量 厚度 污染老化和水滴附着等情况的不同有很大差异 一般初始透光率在85 90 之间 甚至更高 由于不同波长的光线所携带的能量不同 因此 进入不同薄膜温室内的太阳能也有差异 导致温室的增温效果不同 一般植物对红橙光和蓝紫光吸收率大 光合效率高 其他波长光线的光合效率较低 近年来 一些塑料薄膜生产厂家已研究生产出转光薄膜 其功能是将太阳中的部分紫外线转化为可见的红橙光和蓝紫光 提高植物的光合作用效率 以达到增产的目的 塑料是另一种用于温室的覆盖材料 其覆盖面积已大大超过玻璃 塑料薄膜价格低 重量轻 可减小结构载荷 对骨架要求不严格 使温室的投资大大降低 用于温室覆盖的塑料薄膜主要有聚乙烯 PE 聚氯乙烯 PVC 醋酸乙烯 EVA 和聚脂薄膜 PET 等几种形式 其厚度多在0 1mm左右 膜中一般加抗老化剂 称为长寿膜 再加防滴剂则为无滴膜 它能够使室内空气中的水蒸气在膜面形成水膜后 顺膜面流下 而不是形成水珠挂在膜面上 这样既可以减少光线在膜面上的反射损失 增加透光率 又避免膜上水珠滴落 2 加热设备 我国多数塑料大棚和节能日光温室是不加热的 北方塑料大棚一般只进行春提前 秋延后蔬菜生产 冬季基本上都停产 节能型日光温室在注意保温的情况下 冬季生产比较耐低温的叶类蔬菜也不须加热 有些生产瓜果类蔬菜的日光温室 在冬季寒夜则需少量加热 农家温室常用土炉火壁或瓦管传热为其加热 在我国北方的大型现代连栋温室中 冬季不加热是不能进行生产的 早期的大型温室都采用锅炉水暖为温室加热 最近有采用燃油热风机为温暖是加热的先例 这种加热系统自动化程度高 节省燃料 减少空气污染 但其送风距离短 造价较高 耗用燃油多 最近中国农机院研制的高效节能燃煤热风炉 输出热量较高 每亩温室冬季燃煤不超过2吨 可用于较大温室的加热 3 通风及降温设备 温室要周年生产 必须解决夏季降温问题 主要措施有 开窗或转膜通风 风扇强制通风 遮阳网遮荫 喷雾降温 湿帘风机降温等 目前手动和电动转膜装置和天窗侧窗启闭部件均无定型产品 大多由温室生产厂家自行配套 选用时要注意其方便实用和可靠性 4 灌溉施肥设备 我国现有的温室大棚绝大多数采用传统的畦灌 水的利用率只有约40 进入90年代 国家对农业节水灌溉特别重视 各地纷纷建立设施农业示范点 促进了滴灌和微喷灌节水技术在我国的应用 并且引进了以色列 美国等的部分先进技术和设备 使国内温室保护地的微灌技术有了较大的发展 5 温室作业机具 我国设施农业面积虽大 但温室大棚内的环境条件较差 目前使用机具尚不普遍 不过对温室生产机械化的需求仍较迫切 国内也有许多单位开发了相应的微耕机具 北京市开发的田间管理机适用于温室大棚和果园的旋耕 培土 起垄和中耕作业 北京拖拉机公司小型拖拉机厂生产的金狮 61型园艺拖拉机 配3 68 5 15kW柴油机 结构质量205 5kg 可配套旋耕铺膜机 小型播种机 农用挂车和植保喷药泵进行多种作业 6 环境参数自动控制系统 温室内的温度 湿度 太阳辐射 二氧化碳浓度等环境要素 是彼此关联并对植物的生长产生综合的影响 综合环境参数自动控制系统就是利用计算机对这些参数进行综合管理 按照一定的计算机程序控制温室内的天窗 风扇 加热器 滴灌等设备 并对温室运行的状态进行记录 监测 出现异常情况及时进行报警 目前 我国引进的国外大型温室都由计算机进行综合控制 自行设计的自动控制系统也在一些商业温室中得到应用 温室管理 1 温度管理2 湿度管理3 二氧化碳管理4 综合环境管理 1 温度管理 无加热能力的温室 室内温度的波动趋势和外界气温一致 清晨随着太阳升起光辐射和温度逐渐升高 正午后达到高峰 到下午又逐渐下降 夜间温度出现一个低谷 不加温温室内温度的日变化对外界气温有很强的依附性 在密闭的条件下同样具有正弦波的特征 许多植物已适应与这种每天有节律的光温变化 但温室内的温度超过了植物所要求的最高 最低温度 便会给植物带来高温热害 低温冷害和冻害 温室内的温度管理就是通过工程措施为作物生长提供适宜的温度 一般分为低温节能管理 变温管理 低温节能管理该管理措施一般只要求温室内的温度不超过或低于作物生长的上限温度和下限温度 当温度超过上限温度时 通过一定的通风措施降低室温 当温度低于下限温度时 启动加热设备 这种方法在一定程度上节约了燃料的费用 当经济性成为温室运行的主要因素时 其不失为一种有效的办法 变温管理变温管理分为四段变温管理和五段变温管理 四段变温管理将一昼夜分为上午 下午 前半夜 后半夜四个时间带 白天光照较好时 设置较高的气温以促进植物的光合作用 前半夜使气温略降 以促进光合作用产物运转 后半夜设置温度继续降低以抑制呼吸消耗 在四段变温管理的基础上 增加早晨加温 就构成五段变温管理 在日出前进行短时间的加温 可以增进光合作用 提高光合效率 2 湿度管理 温室内空气湿度的大小是水分多少的反映 水分不足 影响作物细胞分裂或生长 因而影响了干物质增长和分配 影响了作物的产量和品质 当植物体内水分严重不足时 可导致气孔关闭 妨碍二氧化碳交换 使光合作用显著下降 湿度过大 宜使作物茎叶生长过旺 造成徒长 影响了作物的开花结实 同时 高湿90 以上 常使植物发生病虫害 温室密闭是造成高湿的主要原因 为防止室温过高或湿度过大可采用自然通风的措施 以降低室内的湿度 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 另外采用加温以及在温室中覆盖地膜均能有效地抑制湿度过高 加湿的方法较为简便 一般可采用喷雾加湿和湿帘通风的方法进行加湿 3 二氧化碳管理 二氧化碳是绿色植物进行光合作用的主要原料 自然界空气中二氧化碳的浓度为320mg kg 而一般蔬菜作物的二氧化碳饱和点是1000 1600mg kg 在饱和点以下时 植株的光合速率随二氧化碳的浓度的增大而提高 不仅增加产量 而且改善品质 因此二氧化碳施肥是十分必要的 大量的研究结果和生产实践都表明 在温度 湿度 光照条件都较为适合的情况下 将室内的二氧化碳浓度提高到室外浓度的3 5倍 有利于黄瓜和番茄等作物的光合作用 目前国内外进行二氧化碳施肥主要采取以下几种方法 通风换气较为方便的方法 可较快提高二氧化碳浓度 但不会使室内二氧化碳浓度超过大气中的二氧化碳浓度 如果室外温度较低时 此法不可用 增施有机肥有机肥发酵过程中会产生大量的二氧化碳 这种方法便于实行 成本低 在肥力低的土壤中使用 既可增加土壤的肥力 又提高二氧化碳的浓度 但此法对二氧化碳的浓度难以控制 一般在施用初期的30 40天内二氧化碳发生量多 以后则明显减少 燃烧含碳物质燃烧煤 木柴等含碳物质可以产生二氧化碳 单同时也易产生许多有害气体 同时对温室内的结构也有污染 现已较少采用 释放液态二氧化碳液态二氧化碳用钢瓶贮存 运输较为方便 其释放系统常与计算机控制系