园艺设施的类型、结构、性能及应用

第三章 园艺设施的类型、结构、性能及应用第一节 简易园艺设施简易园艺设施分为地面简易覆盖和近地面覆盖两类。地面简易覆盖又包括秸秆覆盖、草粪覆盖、瓦盆覆盖、浮动覆盖等类型。近地面覆盖又包括风障畦、阳畦（冷床）、酿热温床、电热温床等形式。一、地面简易覆盖类型1、秸秆覆盖:在畦面上或垄沟上铺一层农作物秸秆的覆盖方式，铺设的厚度因栽培目的不同而异，一般为45cm。2、草粪覆盖:在冬季土壤封冻前，在土壤表面覆盖一层45cm厚的碎草或土粪的覆盖方式，这种覆盖方式可以减轻在低温下土壤表层的冻结程度。3、瓦盆覆盖：覆盖方式有两种，一种是傍晚将瓦盆扣在植株上，早晨揭开的覆盖方式，以防风、防霜冻、提高温度为栽培目的，适用于早春果菜类蔬菜的定植；另一种方式是白天覆盖，晚上揭开，适用于某些蔬菜的特殊目的栽培，如韭黄的栽培。4、浮动覆盖：这种覆盖方式是将透明覆盖材料（无纺布、遮阳网）直接覆盖在作物表面上。二、近地面覆盖的类型1、风障畦：风障是设置在菜田的防风屏障物。我国的风障由篱笆、披风和土背三部分组成；欧洲所采用的风障采用不同宽度的黑色塑料薄膜条、木桩和铁丝网制成；日本的风障采用遮阳网、木桩或铁架制成。2、阳畦阳畦又称冷床，是利用太阳能来保持畦温的栽培方式。普通阳畦一般由畦框、风障、薄膜（或玻璃）窗、保温覆盖物（稻草、蒲草）等组成。根据各地的气候条件、栽培方式的不同，形成了畦框成斜面的抢阳畦和畦框等高的槽子畦等类型。3、酿热温床酿热温床是在阳畦的基础上改进的保护地设施，除具备阳畦的防寒保温的功能外，还通过酿热物提高地温，可以弥补日光升温的不足。酿热温床主要由床框、床坑、酿热物、塑料薄膜或玻璃窗、保温覆盖物等5部分组成。根据温床在地平面上的位置，可以分为地上式、地下式和半地下式温床，目前应用的最多的是半地下式酿热温床。4、电热温床为了克服酿热温床中温度分布不均匀、升温缓慢的缺点，在电热温床中采用电热线作为加温设备，其加温原理是将电能转变为热能，从而使床土升温，电热线埋入土层深度一般为10cm左右。电热加温的设备主要有电热加温线、控温仪、继电器、配电盘组成。电热温床主要用于冬春季园艺作物的育苗。第二节 地膜覆盖地膜覆盖有平畦覆盖，高垄覆盖，高畦覆盖，沟畦覆盖等方式。平畦覆盖:在栽培畦的表面覆盖一层地膜的覆盖方式。高垄覆盖:在菜田整地施肥后，按4560cm宽、10cm高起垄，每一垄或两垄覆盖地膜。高畦覆盖:高畦覆盖是在菜田整地施肥后，将其做成底宽1.01.1、高1012cm、畦面宽6570cm、灌水沟宽30cm以上的高畦，在每个畦面上覆盖地膜。沟畦覆盖:沟畦覆盖又称改良式高畦地膜覆盖。将栽培畦做成沟，在沟内栽苗，然后覆盖地膜，当幼苗长至接触地膜时，将地膜割成十字孔将苗引出，使沟上地膜落到沟内地面上。一、地膜覆盖的优点提高地温；提高土壤保水能力；改善土壤的理化性状；减少地表盐分蓄积；防除杂草；节省劳力；节水抗旱。二、地膜覆盖的应用促进作物生长；提高产量；提高产品质量；增强作物抗逆性；露地栽培；设施栽培；第三节 塑料薄膜中小棚塑料薄膜中小棚是指以塑料薄膜作为透明覆盖材料的拱型或其他形式的棚。小棚的高大多在11.5米之间，内部难于行走，中棚的高度则在2.5米以下。此类设施易建造，投资少。一、小拱棚的类型和特点1、小拱棚可分为拱圆棚、半拱圆棚和双斜面棚3种类型。拱圆棚：棚型呈半圆形，为塑料小棚的原始棚型。为了提高保温防风效果，可在北侧夹设风障，成为风障小拱棚，除了设置风障外，夜间还可在薄膜外加盖草苫。拱圆棚适用于多风、少雨、有积雪的北方地区。半拱圆棚：在拱圆棚的基础上加以改进而成。半拱圆棚多为无柱棚，其结构北面为高土墙，南面为半拱圆棚面；或北面为半拱圆棚面，南面为一面坡的棚面。双斜面棚：棚面为三角形或屋脊型，适用于风少、多雨的南方地区。2、特点：小拱棚在光照充足时升温迅速，但晚上降温亦快，生产上要注意管理，寒冷地区夜晚需要外加一些保温材料覆盖。温度分布很不均匀，水平温差可达78度。相对湿度比较大，较难控制。生产上要选取多功能薄膜（主要是透光性和无滴性好的薄膜）。3、小拱棚的应用春季提早栽培；秋季延后栽培；早春育苗二、塑料中棚的结构和应用拱圆形结构，一般跨度为36米，跨度为6米时，高度为22.3米，跨度为4.5米时，高度为1.71.8米，跨度为3米时，高度为1.5米。有竹木结构和钢架结构两种类型。性能介于小拱棚和塑料大棚之间，主要用于春季提早栽培和秋季延后栽培。第四节 塑料薄膜大棚塑料薄膜大棚是用塑料薄膜覆盖的一种大型拱棚。和温室相比，具有结构简单、建造和拆装方便的特点；和中小棚相比，具有坚固耐用、作业方便的优点。有拱圆形和屋脊型两种类型，我国多为拱圆形。按骨架结构分为竹木结构、钢架结构、钢架混凝土结构、钢竹混合结构等。按连接方式分为单栋大棚、双连栋大棚和多连栋大棚。一、竹木结构大棚为大棚的原始类型，至今仍被广泛使用，这种大棚的跨度为812m，高2.42.6m，长4060m。骨架为竹竿、杨柳木、硬杂木等材料制成。大棚由立柱、拱杆、拉杆、棚膜、压杆（压膜线）和地锚组成。立柱：起支撑拱杆和棚面的作用。拱杆：拱杆是支撑棚膜的骨架，决定大棚的形状和空间构成。拱杆两端插入地中，其余部分横向固定在立柱顶端，成为拱形，通常每隔0.81.0m设一道拱杆。拉杆：拉杆纵向连接拱杆和立柱。压杆：压杆位于棚膜之上两根拱架之间中间，将薄膜压平、压实，以利抗风和排水。门、窗：门设在大棚的两端，作为出入口及通风口。竹木大棚的特点：优点是取材方便，造价较低，建造容易；缺点是棚内柱子多，遮光率高、作业不方便，寿命短，抗风雪荷载性能差。二、钢架结构大棚大棚骨架采用圆钢、小号扁钢、角钢、槽钢等轻型钢材经焊接而成，具有坚固耐用的特点。钢竹结构大棚棚型结构与竹木结构相同，用钢材做成平面或三角形拱架，两拱架之间用竹竿做拱杆，具有节约钢材，降低造价，操作便利的特点，是一种较为实用的结构。普通钢架大棚的特点：骨架坚固，无立柱，棚内空间大，透光性好，作业方便，是比较好的设施。但这种骨架是涂刷油漆防锈，12年需涂刷一次，比较麻烦，如果维护得好，使用寿命可达67年。造价较竹木结构大棚高。三、装配式镀锌钢管大棚装配式镀锌钢管大棚采用热浸镀锌的薄壁钢管组装而成，具有重量轻、强度好，耐锈蚀、易于安装拆卸、坚固耐用的特点。大棚内的温度大棚内的温度变化：棚内气温的日变化较外界环境剧烈，光照充足时升温幅度达到20以上，晚上只比外界高45，存在低温霜冻和高温危害的特点。地温的变化滞后于气温，波动幅度较小，相对稳定。大棚内的光照季节的影响：从冬季到春季和夏季，光照逐渐增强，从夏季到秋季和冬季，光照逐渐减弱。大棚方位：东西延长的大棚比南北延长的大棚透光率高，但南北延长的大棚光照分布比较均匀。覆盖材料：不同材料透光率不同，因薄膜老化可使透光率降低2040%，因薄膜污染可使透光率降低1520%。大棚内的光照分布：存在垂直变化和水平变化。大棚内的湿度与气体大棚内的相对湿度随棚内温度的升高而降低，通风后相对湿度降低，相对于露地而言，大棚内属高湿环境。大棚内的气体变化：CO2浓度日变化趋势明显，日出前浓度最高，日出后1小时内在密闭条件下浓度降至外界正常浓度以下，通风后浓度增加。大棚内的CO2浓度分布不均匀。大棚内有害气体比较多，如NH3,NO2以及C2H2和Cl2等，浓度高时对作物生长有害。塑料薄膜大棚的应用育苗；早春蔬菜类的育苗；花卉和果树的育苗；蔬菜栽培；春季早熟栽培；秋季延后栽培；从春季到秋季长季节栽培；花卉和果树的栽培；荫棚分为临时性和永久性的荫棚两种类型。用于花卉和蔬菜的遮荫栽培。遮荫的目的主要是为了降低光照强度和温度，还有遮雨的功效。定型材料遮阳网和防虫网已广泛应用于生产实践。第五节 温室温室(greenhouse)是设施园艺中性能最为完善的设施类型，可以进行冬季生产。温室有多种分类方式：按照覆盖材料划分：玻璃温室，塑料薄膜温室和硬质塑料板温室。按照温室透明屋面的形式分为：单屋面温室，双屋面温室，拱园屋面温室，连接屋面温室，多屋面温室等。温室类型的划分按照骨架的建筑材料划分：竹木结构温室，钢筋混凝土结构温室，钢架结构温室。按照温室能源划分：加温温室和日光温室。加温温室又分为地热能源温室，工厂余热温室和人工能源加温温室。按照温室的用途又可分为科研型温室、生产型温室和观赏型温室等类型。一、单屋面温室单屋面温室是我国设施园艺生产的重要类型之一，具有结构简单，施工便利，成本低和耗能少的特点。单坡面温室主要由墙体、后屋面、前屋面、床架、保温覆盖物和加温设施构成。传统的单屋面温室多用玻璃作为保温覆盖材料，近年来已逐渐被塑料薄膜日光温室所代替。单屋面温室中以二折式、三折式的温室应用较多。1、单屋面温室二折式温室以北京改良式温室为代表，由原始温室改良而来，是一种土木结构的小型温室。这种温室的后屋面为倾斜的不透明保温屋顶，前屋面上部为天窗、下部为地窗，形成两种不同倾斜角度的玻璃透明屋面，因其具有两个折面式屋面，又称为二折式温室。2、单屋面温室三折式温室以北京无柱式温室为代表，该温室是根据二折式温室的结构特点改良而来。温室内部无立柱，骨架结构采用丁字钢或角铁及圆钢焊接而成，采光屋面分为顶窗、腰窗、地窗3个不同采光角度的玻璃窗，称为三折式温室。这种温室与二折式温室相比，具有空间高大，采光性好的优点。温室内加温方式亦从炉火加温改为采用散热器进行水暖加温，减小了温室内的局部温差，该温室适合园艺植物的越冬栽培。二、双屋面温室该温室的屋面具有2个方向相反的采光面，四壁也采用透光材料制成，温室的采光性好双屋面温室又可分为单栋式和连栋式。温室的骨架结构采用普通钢材、镀锌钢材、铝合金轻型钢材等材料制成。双屋面温室比较高大，一般都具有采暖、通风和灌溉等设备，有的还具备降温和人工补光等设备，具有较强的环境调节能力，适合园艺植物的周年生产。三、拱圆屋面温室这种温室的特点是屋面为拱式弧形，覆盖材料为塑料薄膜，温室四周亦是采用透光材料制成，具有透光性好的特点。根据屋面的连接方式也可分为单栋式和连栋式两种类型。温室内部空间高大，配套设施比较齐全，环境调节能力较强，适合园艺植物的周年生产。四、日光温室日光温室大多以塑料薄膜为采光覆盖材料，以太阳辐射能为热源，靠最大限度采光、加厚的墙体和后坡，以及防寒沟、纸被、草苫等一系列保温御寒设备以达到最大限度保温的我国所特有的园艺设施类型。日光温室是我国北方地区园艺设施的主要类型。日光温室可以分为普通日光温室和节能日光温室。1、日光温室类型1：半拱圆形竹木结构日光温室代表类型为两种：一种为长后坡矮后墙结构日光温室，另一种为短后坡高后墙结构日光温室。这两种温室具有采光面积大，透光性好的优点，提高了温室内的土地利用率。2、日光温室2琴弦式日光温室：该温室又称一坡一立式温室。该温室的特点是前屋面为斜面，下部为小立窗，窗高为0.60.8m，立窗角度为70度，前屋面每隔3m设一钢管衍架，纵向每隔0.4m拉1道8号铁丝，两端固定在山墙外基础上，盖膜后，膜上压细竹竿与膜内竹竿成对绑扎牢固。这种温室的后屋面短，土地利用率高，空间大，有利作物生长和人工作业，但其采光性能不如半拱圆形。3、日光温室3辽沈型日光温室：该温室为无柱式第二代节能温室。温室跨度为7.5m，脊高3.5m，后屋面仰角30.5度，后墙高度2.5m，后坡水平投影长度1.5m，墙体内外侧为37cm砖墙，中间夹912cm厚聚苯板，后屋面也采用聚苯板等复合材料保温，拱架采用镀锌钢管，配套有卷帘机、卷膜器、地下热交换设备。温室的性能较好，在北纬42以南地区，冬季基本不加温可进行育苗和生产喜温蔬菜。4、日光温室4改进冀优型节能日光温室：这种温室的跨度为8m，脊高3.65m，后墙高度2.0m，墙体为37cm厚砖墙，内填12cm厚珍珠岩，骨架为钢筋衍架结构。该温室在华北地区的正常年份，温室内最低温在10以上，土壤10cm深处低温可维持在11以上，基本满足喜温果菜类的冬季生产。5、日光温室的应用日光温室广泛应用于园艺作物的育苗和蔬菜周年栽培，可用于茄果类、瓜类、豆类、绿叶蔬菜类、葱蒜类、甘蓝类、葱蒜类等蔬菜的栽培。已成为实现我国北方地区蔬菜周年均衡供应的重要途径，除用于蔬菜栽培外，还应用于设施花卉（如玫瑰、菊花、百合、康乃馨、剑兰、小苍兰、非洲菊等）和果树（如葡萄、桃、樱桃等）栽培。五、现代化温室结构和应用现代化温室主要是指大型的，环境基本不受外界环境条件影响，可自动化调控、能全天侯进行园艺作物生产的连接屋面温室。按照屋面特点可分为屋脊型连接屋面温室和拱圆型连接屋面温室两种类型。1、屋脊型连接屋面温室温室的骨架采用钢架和铝合金构成，覆盖材料采用4mm厚的平板玻璃。其代表类型为荷兰开发的Venlo型玻璃温室，是一种多脊连栋小屋面玻璃温室，温室单间跨度为6.4m、8m、9.6m、12.8m,每跨由两个或三个小屋面直接支撑在桁架上，该温室具有用钢量少，透光率高的优点。由于玻璃的自重较重，对温室的基础和框架结构提出了较高的要求，玻璃温室的造价成本较高。2、拱圆型连接屋面温室温室的透明覆盖材料采用塑料薄膜，因其自重较轻，可以大大减少温室结构安装件的数量，框架结构较玻璃温室简单，用材量少，建造成本低。这种温室适合于降雪较少或不降雪的地区。由于塑料薄膜较玻璃保温性能差，多采用双层充气膜提高温室的保温性。但由于双层充气薄膜的透光性较差，该温室不适宜在光照弱的地区使用。现代化温室的性能：光照条件：选用透光率高的覆盖材料。温度条件：夏季降温