设施园艺学课件

设施园艺学Greenhousemanagement卢钢教授浙江大学园艺系农业部园艺植物生长发育与品质调控重点开放实验室,引言设施园艺现状与展望,我国实施全面小康面临的问题新农村建设,东部和西部差距城市和农村差距农业农村农民,我国人口、耕地、人均粮食随年代的变化,耕地,人口,农业面临的问题,资源限制人口增多WTO压力规模化产业化效益农业立体农业、生态农业、低碳农业、精准农业植物设施农业：水产畜牧,一、设施与设施园艺学二、国内外设施园艺发展现状三、设施园艺技术的发展趋势,1.设施：采用人工的方法创造的生产场地称之为设施。园艺设施：在不适宜园艺作物露地栽培和生长的季节和地区，人为地创造适宜作物生长的小气候条件进行生产专门建设的保温防寒或防雨防热的设施。,一、设施与设施园艺学,设施园艺：在不适宜作物（菜、花、果）生长发育的严寒或炎热季节，利用保温、防寒或防雨、降温设施设备，人为地创造适宜作物生长的小气候环境，不受或少受自然季节的影响进行的园艺作物生产,特点1）不时栽培。生产季节2）目的：防寒保温，防雨降温，防虫保安全3）保护地设施。投资.4）生产技术要求较高。5）高效益，高风险,設施作物与露地作物収益性比較（1998年）,農業所得指数,設施野菜,露地野菜,生菜,黄瓜,甘蓝,番茄,草莓,甜椒,白菜,设施农业投入与效益情况,投入现状：设施农业各种类型投入成本不同。设施养殖投入大。经营状况：设施园艺的投入产出比高，经济效益非常可观。浙江省：小拱棚、遮阳棚的年投资回报率达153.42%，塑料大棚的年投资回报率为70.88%。山东省：设施栽培平均效益是露地栽培的5倍以上。一座日光温室的毛收入可以达到17000元，实现纯收入10000元左右。一亩塑料大棚的毛收入为6000元，纯收入为3000元左右。设施养殖：密闭式养殖设施的单个养殖设施年产值1.55万元，单位面积年产值742.94元/平方米，人均年产值2.89万元。有窗式的单个设施年产值为1.93万元，单位面积年产值为674.02元/平方米，人均年产值1.69万元。开敞式的单个设施年产值为1.18万元，单位面积年产值为238.47元/平方米，人均产值1.67万元。,3.设施园艺学：是一门涉及园艺学、环境工程学、建筑工程学以及机械、电子跨学科的综合型课程。它主要包括园艺所用的设施、装置和环境检测、调控等方面的内容。设施设备及装置的设计及安装。设施内环境检测及调控技术设施作物栽培技术设施种苗生产技术无土栽培技术采后加工技术机械化、自动化生产技术,4.园艺设施的发展简史,世界园艺设施的发展大体上分三个阶段：第一、原始阶段：约2000多年前，我国使用透明度高的桐油纸作覆盖物，建造温室。古代的罗马是在地中挖成长壕或坑，上面覆盖透光性好的云母板，并使用铜的烟管进行加温.荷兰农民从19世纪末就开始把玻璃盆覆盖在植物上用于透光和保温，后来采用不足0.5m高的玻璃温箱种植作物，这是温室农业的最初形式。,第二、发展阶段：,主要是二次世界大战后，玻璃温室和塑料大棚等真正发展起来，尤其以荷兰，日本为首的国家发展迅速，而且附加设备增多起来。荷兰20世纪50年代初建起了木质结构的人字形玻璃温室，开始了保护地规模化生产。,第三、飞跃阶段：,七十年代后，大型钢架温室出现，自动控制室内环境条件已成现实，世界各国覆盖面积迅速增加，室内加温、灌水、换气等附加设备广泛运用，甚至出现了植物工厂，完全由人类控制作物生产。今后将向着节能、高效率、自动管理的方向发展。,中国设施园艺发展,虽然开始较早，但真正大面积运用生产是70年代初开始，至1978年，我国塑料大棚的面积已达8万亩。1982年塑料薄膜地面覆盖已达31万亩。2000年已突破2000万亩。特别是“九五”期间，我国研制开发了华北型、东北型、西北型、华东型、华南型以及东南沿海等不同生态类型区和气候条件的新型、适用的温室及配套设施，提高整体园艺设施水平。我们又自建或引进了一批荷兰型温室，日本及美国型塑料温室，开展了工厂化育苗的技术研究，大面积采用了薄壁镀锌钢管装配骨架的塑料大棚，使我国保护地生产以塑料大棚为主体的体系发挥着更高的生产效益。,二、设施生产发展现状,荷兰是一个人多地少的国家，种植粮食在经济上是不合算的，因此就集中力量发展经济价值相对较高的鲜花和蔬菜生产。连栋温室；Venlo温室,1.荷兰,荷兰温室,荷兰温室总面积11000hm2,蔬菜4200hm2，温室切花花卉5600hm2，温室盆栽植物及其他1200hm2温室蔬菜主要西红柿（1200hm2,29%）、甜椒（1200hm2）、黄瓜（200hm2）、茄子、莴苣、樱桃萝卜（1600hm2,37%）等。温室花卉以切花为主，次为盆栽植物，有玫瑰、香石竹、百合类、菊花、郁金香、非洲菊、观叶植物等。生产率极高。无土栽培的辣椒高3米，单产为30千克米2；番茄秧长30多米，单产达60一70千克米2。荷兰共有7000多农户从事花卉栽培，培育出近1亿个品种，每天向世界出口1700万枝鲜花和1700万盆花。荷兰鲜花在世界鲜花市场的占有率已达60以上，仅此一项全国每年获得的收益达112.5亿美元，所创造的产值占全国农业总产值的35左右。,2.以色列,利用温室冬季生产花卉、蔬菜，“冬季欧洲厨房”温室结构先进，装有幕帘、天窗及遮阳网，可根据光照强度自动移动调节，温室温度、湿度、通风、施肥、灌水实行自动化、机械化,以色列温室设施3000ha每公顷年产玫瑰花300万支、可产番茄500t。最新开发弥雾气候控制技术，使温室降温需能减小。,其它国家，如英、意、法等国，虽国土都比荷兰广阔，但温室面积均不如荷兰，且均以温室蔬菜为大宗，法国和丹麦与荷兰相似，温室花卉面积大于蔬菜面积。,3.日本设施面积53518公顷，玻璃温室仅占6，其余约94皆为塑料温室。以蔬菜生产为主，约占70，花卉18，果树12。蔬菜中以果菜类为主，草莓、小黄瓜、西红柿、甜椒、温室洋香瓜等设施栽培面积为25,400公顷，占总栽培面积的32.5，而设施栽培收获量占全收获量的47.4。,表12设施园艺作物生产面积（日本）,日本施設設置面積的变化,菜70%,花卉17%,果樹13%,施設設置面積53,518ha,设施面积,hm2,hm2,韩国設施面積(hm2)的変化,3.我国设施生产发展现状,1980年代初，三高一低(高投资、高能耗、高成本、比较效益低)的原因，绝大部分相继停止运行。节能型日光温室。1985年，辽宁省在海城地区采用塑料日光温室，冬季不加温生产黄瓜取得成功，并且由第一代节能型日光温室发展到第二代节能型日光温室。1994年我国节能型塑料日光温室的面积为4300多公顷，比1989年扩大39倍.1997年，各种温室大棚己发展到86.67万公顷，成为世界上设施栽培面积最大的国家，其中温室面积22.67万公顷，大棚面积23.33万公顷，中小棚40.67万公顷。1999年全国设施栽培面积达139.6万公顷，其中，温室面积36.7万公顷，大棚面积45.66万公顷.平均年递增23万ha。,表14全国设施农业种类面积（万公顷）,2009年全国设施蔬菜5500万亩，比2000年增长80%以上，其中大中棚2120万亩，小棚1840万亩，节能日光温室854万亩。设施蔬菜总产量1.68亿吨，占整个蔬菜产量的25%，比2000年提高8个百分点。上世纪90年代中期以来，我国设施蔬菜面积一直稳居世界第一，目前约占世界的90%。2010年中国果树设施栽培面积截至目前已达80000公顷左右。2009年全国花卉保护地面积150万亩。温室、大棚、遮阳棚,高效节能型日光温室是我国独创，1985年仅有0.03万ha，1995年增至7.84万ha，增长260倍，1999年达到35万ha。比1995年又增长3.5倍。我国蔬菜人均占有量1985年的119kg/年，1998年达到253kg/年，300kg/年，世界人均占有量102kg/年的2.9倍。,效益不断提高,每亩大中棚蔬菜收入平均7000元左右，日光温室10000元左右，都比上世纪末提高20%以上，设施蔬菜收入是露地蔬菜的5倍至7倍。2008年全国设施蔬菜总产值4100多亿元，占蔬菜总产值的51%，对农民人均纯收入贡献370元左右。,技术不断进步，促进了资源节约和充分利用。,设施综合利用与立体种植模式、日光温室高效节能与塑料棚多层覆盖栽培技术以及地膜与滴灌等农用资材的开发应用。设施栽培单位面积产出率高，提高了耕地利用率。与露地相比，大棚蔬菜生育期延长60-90天，节能日光温室延长半年，提高了土地和光热资源的利用率。设施蔬菜无土栽培还能够利用荒山、荒滩和沙漠，可开发新的耕地资源。随着膜下暗灌(滴灌)技术推广普及，提高了水资源利用率。与大水漫灌相比，膜下暗灌(滴灌)技术每亩节水50%以上，2008年该项技术推广约2000多万亩（次），节约用水20亿吨以上。随着日光温室节能技术的改进和推广，减少了能源消耗。节能日光温室比传统的加温温室每年每亩节约煤炭50吨左右，全国854万亩每年可节煤4.27亿吨。,与国外的主要差距,（1）设施落后发达国家发展工厂化农业采取的是“高投入、高产出”的技术路线。我国采用的是低投入低能耗的技术体系，日光温室就是中国的独创，也是目前温室的主流形式。蔬菜设施一般都是因地制宜、就地取材建立的简易保护设施，抵御自然灾害能力和耐久性差，在低温、霜冻、台风、高温期间栽培作物常受伤害。,按照传统的作业方式和经验进行管理。一些自动化、机械化、智能化环境调控技术等现代高新技术还是空白，工作效率低，作业环境差,（2）设施内作业以手工为主。,我国温室主要是结构简易、设备简陋的日光温室，根本谈不上温、光、水、气等环境的综合调节控制。现有的少量现代化的大型温室，特别是引进温室，虽然硬件装备水平并不低，但生产管理和运行水平远低于国外。,（3）装备水平,表13温室内部装备状况（日本）,（4）产量和劳动生产率,目前温室产品的产量与劳动生产率远低于国外。国内7000kg，只有国外的20%-50%。美国：tomato1.8-2.2万kg;cucumber2-3万kg,我国温室生产的劳动生产率低，以人均管理温室面积比较，只相当于日本的1/5、西欧的1/50、美国的1/300。,（5）品种目前温室种植品种大多是从常规品种中筛选出来的，还没有专用型、系列化的温室栽培品种。适于温室设施内应用的耐低温寡照、抗高温、高湿、兼抗多种病害、优质高产蔬菜良种匮乏.,（6）盲目大量重复引进国外现代温室设备,强调形象，忽视效益。设施投资大，运作成本高，管理不善，机制无力，低产高耗，正常运转及继续发展十分困难。,（7）管理体制和机制,工厂化农业发达的国家，建立有生产一加工一销售有机结合和相互促进、完全与市场经济发展相适应的管理体制和机制。而我国目前还没有建立起来这种管理体制和机制。,三、设施园艺发展趋势,1.加强种苗产业发展近年国外工厂化农业技术创新与发展呈现如下特点与趋向。重视温室运用品种选育，能为温室提供专用的耐低温、高温、寡照、高湿，具有多种抗性，优质高产的种苗。如荷兰境内有130个种苗专营公司，种质资源有强大优势，在脱毒、快繁等方面有很高的技术水平。荷兰是世界四大种子出口国之一，有4900个品种，1200ha生产面积，种子出口达100多个国家日本、韩国、以色列的蔬菜种子在我国也有较大面积种植，均有良好的表现。,2.温室产品多样化、特色化,能产生高附加值的如香料、特种植物、工业原料植物、药用植物、食用菌和其它观赏植物均已成为温室栽培的主要品种。产品的特色上大做文章.以花卉生产为例，国际花卉生产布局:荷兰逐渐在花卉种苗、球根、鲜切花、自动化生产方面占有绝对优势；美国在草花及花坛植物育种、盆花、观叶植物生产方面处于世界领先地位。,3.提高单产水平,设施农业是资金、技术密集型高产、高效的集约化栽培方式。荷兰温室番茄年产量达到4050kg/m2，黄瓜产年60kg/m2，商品率高达90以上，86的产品销往世界各地。日本、以色列、韩国、西班牙等国单位面积优质蔬菜产出率亦相当高，因而农户收入水平高。如荷兰，420ha蔬菜温室，以生产番茄、黄瓜、甜椒为主，产值高达12亿14亿美元。,4.温室日趋大型化,大型温室设施具有投资省、土地利用率高、室内环境相对稳定、节能、便于作业和产业化生产等优点。如荷兰1975年1995年间，经营0.010.5ha温室面积的农户由5900户降至1660户；而经营大于2公顷的农户由101户增至442户；经营总户数9770户下降至4690户；平均每户经营面积由0.48ha增至0.9ha。每座温室的单栋面积都在半公顷以上，美国1994年以来在南方新建多处大型温室，单栋面积均在20公顷以上日本提出的温室发展方向是单栋面积5000平方米以上的温室。,5.农业产业的发展由高速发展到日趋成熟,我国设施生产在近两年来保持基本稳定，种植面积略有回落。2007年全国播种面积在2.7亿亩，产量5.8亿吨，浙江有1000万亩，总产量接近1800万吨，产值210亿元左右。目前亩纯收益大中棚40007000元，露地菜20004000元。蔬菜产业的效益大大高于粮棉等作物。随着蔬菜产业链的延长和运行素质的提高，蔬菜产业整体效益将进一步提高。趋势由数量型向安全、优质、高附加值的方向发展。,种植区域由就地生产就地供应发展到适地生产、调运供应。,生产区域的变化：设施栽培区由城郊发展到平原形成专业化的设施农业：黄岩茭白，嘉善番茄，城郊的茄子、辣椒、黄瓜；杭州城郊的白菜我省主要城市菜源总体上已基本形成“4：2：4”数量结构。杭州市区约为“3：1：6”，外省菜源已占主导地位。温州和绍兴市郊基地菜源尚占“半壁江山”。金华、嘉兴、丽水和舟山的市郊基地菜源还有“三分天下有其二”的地位。,西北地区，设施以日光温室为主，主栽喜温瓜菜，供应本地冬春淡季市场，出口中亚地区；黄淮海与环渤海地区，中北部设施以日光温室为主，南部以大棚为主，主栽喜温瓜菜，供应“三北”和长江流域地区冬春淡季市场；长江流域地区，设施以大棚为主，主栽喜温瓜菜和速生叶菜，周年生产，供应本地市场。,全国蔬菜重点区域发展规划(2009-2015),平原优质特色蔬菜基地的形成：,临海：上盘青花菜，海盐、慈溪的包心菜、毛豆、四季豆，富阳、萧山、象山等的芦笋金华、黄岩、余杭、湖州的水生蔬菜。,6.计算机智能化温室综合环境控制系统,工厂化农业的核心是对设施内栽培环境能有效地控制，进行机械化与自动化生产，营造适于作物生长的最佳环境条件，计算机智能化调控装置系采用不同功能的传感器探测头，准确采集设施内室温、叶温、地温、室内湿度、土壤含水量、溶液浓度、CO2浓度、风向、风速以及作物生育状况等参数由计算机智能系统发出指令，设备有规律运作，综合协调到最佳状态。,7.提高管理机械化、自动化程度,(1)耕作机械。多种小型、轻便、多功能、高性能可实现犁耕、旋耕、开沟、作畦、起垄、喷药等作业，部分机型还具有覆膜、播种等功能。(2)种植机械。播种育苗装置.目前使用的播种机械有条播机、精密播种机等，大多可与多功能田园管理机配套。栽植机械主要是钵苗移栽机，有穴盘育苗及钵盘育苗等配套设备。(3)微量灌溉和施肥设备。采用微量灌溉技术，可达到节水、增产、提温、省工、高效的目的。微灌包括滴灌、渗灌等。微灌设备包括压力水源、过滤装置、干支线输水网、施肥灌溉装置等。(4)环境监控、植保及卷帘机械。使用超微量喷雾机和烟雾机，机械卷帘设备，主要有支臂式和固定式两种型号(5)温室加温设备。火炉、燃煤或燃油热风炉、石油液化气燃烧器等加温设备开始应用，运行成本较高，限于效益较高的温室或育苗室使用。灌水施肥装置；通风窗自动开闭装置；CO2施肥装置以及自动嫁接装置等。,8.高新技术化、工厂化,无土栽培技术、营养液调配技术.荷兰、英国、法国、意大利、西班牙、德国大部分设施内均进行无土栽培。荷兰在11000ha温室中，64采用基质培（岩棉培），果菜类全部采用基质培，实施精确控制根际环境，克服连作障碍。环境监测调控技术二氧化碳施肥技术蜜蜂授粉(生物)技术机械消毒技术、机械化作业技术产品采后处理技术新能源技术海洋工程技术设施农业逐步向植物工厂方向发展，从而向设施农业的高级形式工厂化农业演变。,蝴蝶兰的专业化生产,育种农家,组织培养农家,栽培农家,苗育成抽薹开花管理,市场出售,春化处理农家,山上处理,山下栽培,第一章园艺设施类型、结构及性能,第一节园艺设施的主要类型,育苗设施：酿热温床，电热温床，冷床栽培设施简易覆盖：地面覆盖：地膜，稻草近地面覆盖：浮膜，遮阳网棚室：大、中、小温室:,一、育苗设施,一）、冷床（阳畦）1.概况：完全利用日光和地能，无任何加温设备的苗床。2.作用：春露地育苗，秋延后栽培，高温期，高温期花苗移植，幼苗锻炼，低温期防雨、防风。,3、结构,由风障、床框、透明覆盖物等组成,春露地育苗，秋延后栽培，高温期花苗移植，幼苗锻炼，低温期防雨、防风。,4、作用,二）、酿热温床,1.结构:床框、覆盖物、床孔、酿热物,2.酿热物,C/N比：高热型酿热物：马粪，羊粪，油饼肥，糠，棉子皮低温型酿热物：牛粪，猪粪，落叶，树皮，作物秸杆水分：微生物活动腐烂程度,三)、电热温床,1.结构与特点：在塑料棚或温室内做成平畦，并在畦内铺设电热线。具有发热快，加温均匀，可实现自动控制，管理方便等优点,2.苗床设置,电热线布置：电热线规格和数量，要根据床面积、用途和设施内的环境进行选择。电热线间距一般为10cm左右，最窄不应小于3cm，布线深度为10cm左右为宜.布置方式：双线回饶排列。床土厚度：播种土5cm，移栽床10cm。温度通过控温仪来控制：KWD,四)、其他温床,火炕温床：在床下埋设火道或者回龙火炕的形式进行人工加温。水暖加温,二、地膜覆盖栽培,1、地膜种类（1）按材料分类农用膜,农用棚膜,农用地膜,聚乙烯,聚氯乙烯,多功能,高压聚乙烯,高密度聚乙烯,聚乙烯超薄地膜,聚乙烯,线性聚乙烯,（2）按膜的颜色与应用类型分类,无色透明膜黑色膜黑白双面膜：025-0.04mm银黑两面膜：0.03-0.05mm绿色膜有孔膜除草地膜降解膜：光解，生物降解,2、地膜覆盖效应,增加地温：3-6保水保墒：2-5%防止肥土流失，优化土壤理化性状抑制盐碱化改善光照条件增产，早熟，改进品质，简化管理,3、地膜覆盖栽培技术,（1）作畦方式：龟背形，底墒（2）覆膜方式：先定植后覆膜先覆膜后定植,（3）除草,选地深耕地膜紧贴地面除草膜有色膜,（4）如何防止徒长和早衰,控制基肥。栽培密度：10%植株调整与采收。追肥：开孔，破膜施肥，结合灌水，根外追肥生长抑制剂：CCC揭膜。,四.塑料拱棚,1、发展简史1920s美国工业化生产聚氯乙烯1950s日本农业上应用1960s中国天津试制成功1966年吉林省长春市英俊乡福利村，秫秸1967年竹木结构大棚1981年钢管大棚1986年15万亩1992年90多万亩2000年300万Ha,2种类与特点,(1)小拱棚材料：竹片，细竹竿，树条，钢筋，钢管规格：W：1.2-1.4m，H：50-80cm，L：20应用：耐寒蔬菜，花卉春栽育苗春播早熟栽培生产措施：保温放风压边,(2)中拱棚,规格：H:1.2-1.7m;W:4m;L:20-30m;A:0.1-0.2mu应用：春季蔬菜育苗绿叶菜生产,(3)大拱棚,规格：H:2-3m,W:6-12m,L:30-45m类型按建筑材料分：竹木结构，钢材，装配式钢管，钢木，水泥，钢筋-玻璃纤维增强水泥按棚体连接情况分：单栋，联栋按屋顶形状分类：拱圆形（落地圆拱、肩圆拱），屋脊形,3、塑料大棚的结构,三杆一柱拱杆（架）：拱杆是塑料薄膜大棚的骨架，决定大棚的形状和空间构成，还起支撑棚膜的作用。支撑薄膜，落地拱，柱支拱立柱：支撑拱杆，承受荷载，中心柱，侧柱。其纵向每隔0.81.0m，一根立柱，与拱杆间距一致；横向每隔2m左右一根立柱，立柱的直径为58cm，中间最高，一般2.42.6m，向两侧逐渐变矮，形成自然拱形。竹木结构的大棚立柱较多，“悬梁吊柱”。,2-9竹木结构大棚示意图1.门；2.立柱；3.拉杆（纵向拉梁）；4.吊柱；5.棚膜；6.拱杆；7.压杆（或压膜线）；8.地锚,拉杆：起纵向连接拱杆和立柱，固定压杆，使大棚骨架成为一个整体的作用。通常用直径34cm的细竹竿作为拉杆。压杆（压膜线）：压杆位于棚膜之上两根拱架中间，起压平、压实绷紧棚膜的作用。压杆两端用铁丝与地锚相连，固定后埋入大棚两侧的土壤中。压膜线为扁平状厚塑料带，宽约1cm，带边内镶有细金属丝或尼龙丝，既柔韧又坚固，且不损坏棚膜，易于压平绷紧。,棚膜棚膜可用0.10.12mm厚的聚氯乙烯（PVC）或聚乙烯（PE）薄膜以及0.080.1mm的醋酸乙烯（EVA）薄膜，这些专用于覆盖塑料薄膜大棚的棚膜，其耐候性及其他性能均与非棚膜有一定差别。铁丝铁丝粗度为16号、18号或20号，用于捆绑连接固定压杆、拱杆和拉杆。门、窗大棚两端各设供出入用的大门，门的大小要考虑作业方便，太小不利于进出；太大不利保温。塑料薄膜大棚顶部可设出气天窗，两侧设进气侧窗。,4、大棚在结构方面的要求和主要参数,(1)大棚跨度:(2)大棚长度：50-60m，L/W=5(3)大棚高度：顶高和肩高，竹木结构：空心大棚,(4).矢跨比,雪载矢跨比：大棚矢高与宽度的比值。矢高=棚高-肩高。反映了棚面的弧度大小。北方：0.25-0.3南方：0.2-0.4,5).大棚的保温比,保温比：设施栽培面积与透明覆盖面积的比值R值反映了保温性能的强弱一般：0.6-0.7,温室荷载分类,2、恒载,固定荷重（G）指温室和大棚的构架重量以及覆盖物的重量，又称自重。,表2-3温室的构架、覆盖物的单位重量（安全标准）,表24常用材料和构件重量,雪荷载（S）,雪荷载是作用在屋面上的垂直荷载。积雪的程度不但与降雪量有关，而且与屋面的形状和坡度有关系。屋面坡度、拱度愈大，积雪愈浅，雪压愈小。但是连跨的屋面天沟处容易造成雪堆，使局部雪压增大。,表25我国主要城市积雪、雪压表,雪载计算,屋面水平投影面上的雪载（N/m2）按下式计算：S=CSK1式中：Sv基本雪压（N/m2），由“全国基本雪压分布图”中查得（表25）C屋面积雪分布系数（表26）K1暂时折减系数（取00.9）,表26屋面积雪分布系数C,五、风荷载,风对建筑物产生的压力大小决定于风速。风速是经常变化的，它可以用两种方法来表示：即在一定时间内的平均风速和瞬时风速。在设计计算中常采用前者。风速还与距离地面的高度有关，离地面越高，风速愈大。“全国基本风压分布图”（表27）中的基本风压W0是按一般空旷，平坦的地面，离地10m的高处统计得到的30年一遇10分钟平均最大风速V（米/秒）为标准确定的，并且通过风速与风压的关系式W0（基本风压）=1/16V2式中：W0单位是N/米2，一般情况下不得小于250N/米2,实际上作用在保护地建筑表面上的风荷载W（N/米2）应按下式计算：W=K1K2W0式中：K风载体型系数。风载体型系数即风吹到建筑物表面所引起的压力效果与原始风速算得的理论风压的比值。K值的大小与建筑物的形状有关，且不同位置其数值也不同，保护地建筑物的几种形式的风载体型系数见表28。K1暂时折减系数，在0.80.9间取值。“全国基本风压分布图”中的数值对于保护地建筑偏大。因此，根据近年来的经验，采用K1数值进行折减为宜。K2风压高度变化系数风压随高度不同而变化。我国是以10米高度的风压为标准，取K2=1。K2取值一般按表336规定选用。,27风载体型系数K,表28风压高度变化系数,注：高度在中间值者按插入法计算另外地震力=0.2（固定荷量+作物荷重+吊车荷重）。实际中往往是荷载的组合计算。,大棚荷载,风害原理伯努力方程：2P+Pv2=CP：空气压强V：风速C：常数设计参考,四.温室(greenhouse),按用途分：繁殖温室，展览温室，栽培、检疫温室等。形态结构：单栋，连栋；平面：单斜面，双斜面，不等屋面拱圆形骨架材料：竹木，铝合金，钢材覆盖材料：玻璃，塑料能源来源：日光温室：半拱圆式日光温室，一斜一立式加温温室,温室结构,1.框架结构,（1）椽子（Rafter）承担屋面上的荷载，是架设在脊檩、檩、檐檩上的细长斜木。玻璃温室通常每隔45cm安装一根。（2）檩（Purlin）支撑在屋面的屋架上，设在脊檩和檐檩之间，是支架缘子的水平杆件。通常每隔80cm左右安装一根，根据温室的大小有所变化。檩会在室内造成阴影，所以应注意选择强度高、断面尺寸小的材料。（3）脊檩（Ridge）水平安装在屋脊上，其作用与普通的檩条相同。俗称栋木，一栋温室只有一条。（4）檐檩（横梁CrossBeam,Girder）设在墙体上端，是连接柱子上端的水平杆件。（5）梁（下弦Beam,Girder）梁是和柱子垂直相对、平放或接近平放的杆件，它承受垂直或斜方向的荷载。把屋架下面的梁称为下弦。,（6）屋架（上弦PricipalRafter）将屋面撑成脊形的结构称为屋架。温室除了拱型屋顶，单坡屋顶之外，多用三角形屋架。欧美式小型温室的屋架是承受檩条的斜材（上弦）。（7）剪刀撑（DiagonalBracing,Brace）在木结构和钢结构等的柱子间，用在对角线上的斜材叫剪刀撑。作用是防止构架受水平荷载引起菱形变形。设在屋顶上屋架与屋架间的斜杆叫水平支撑。（8）斜撑（KneeBrace,AngleBrace,BatterBrace）是加固水平杆件和垂直杆件衔接地方的杆件或指桁架中的短斜杆件。（9）柱（Cloumn,Post,Pillar）小型温室不用柱子，是无柱结构。但大型温室常把柱子设在温室中央或设在屋架下部。（10）窗间柱（壁柱Stud）是配置在柱与柱之间构成墙体的垂直构件。,现代温室,1.框架结构2.覆盖材料3.通风系统4.加温系统5.帘膜系统6.外遮系统7.湿帘-风机系统8.CO2系统9.计算机控制系统,展览温室(exhibitiongreenhouse),五、植物工厂,植物工厂是在全封闭的设施内周年生产园艺作物的高度自动化控制生产体系，还可分别称之为“蔬菜工厂”、“花卉工厂”、“苗木工厂”等。植物工厂内以采用营养液栽培和自动化综合环境调控为重要标志，为使植物工厂内栽培环境达到高度自动化调控，设备建造及运转费用很高。植物工厂能免受外界不良环境影响，实现高技术密集型省力化作业，生菜、菠菜栽培期较露地缩短1/41/2时间，可一年多茬次连续生产。采用水栽培、立体栽培、多段化及移动床栽培可提高栽培面积效率24倍，灌水、施肥，温、湿度管理自动化。播种、定值、采收作业全部由计算机控制，作业变得轻松舒适。奥地利、丹麦、美国、英国、日本等国都先后建立了一批植物工厂，用于试验研究和示范，为工厂化农业发展展现了美好前景。,1、植物工厂类型,依使用光源的不同可分成“太阳光利用型”（简称太型）与“完全控制型”（简称完型）与综合型三种。完型不仅使用人工光源，连温度、湿度、CO2浓度、培养液等，都以人工进行控制。完型植物工厂依作物是否需要光合作用分为两类：一为需用人工光源。美国莴苣、菠菜栽培示范系统。二为不需人工光源。如芽菜及菇类等。,选择作物标准：,所占面积与高度均较小的作物需光亮小的作物周转率高的作物（栽培期短）可销售部分占整株较大比例作物；高净收益的作物；需要人工较少的作物；可以水培的作物,第二节覆盖材料的种类和性能,一、透明覆盖材料的特性,1、光学特性紫外光PEMMAFRAPVC玻璃PC可见光红外线,2热特性,红外线能耗、保温性内保温膜：2-3度降温膜：透过可见光但不透过红外线,3.湿度特性,湿度：气孔开放光合作用病害防雾滴剂：加入塑料或吐沫处理促进生长、减少病害和农药使用,4.耐侯性,不易老化的性能-使用寿命寿命：玻璃硬质板半硬质板薄膜2015-53-1薄膜：PVCEVAPE,二、透明覆盖材料的种类与应用,1、玻璃：温室以往覆盖材料只有玻璃一种，其厚度3厘米。最早所用的玻璃小，现在材料及建造技术越来越进步，故玻璃的大小有越来越大的趋势。如美国由原来16吋18吋，放大到20吋24吋或20吋36吋。荷兰之威诺型温室，因屋顶不高，则采用大片玻璃，1公尺1.65公尺，厚4厘米。又为节省能源，欧洲国家多采用双层玻璃覆盖，并有中间填充二氧化碳。,2.塑料薄膜,PE：轻、对UV吸收多易老化无增塑剂释放吸尘少英国于1930年代发展出PE布，于1950年应用于温室之覆盖以取代以往惯用之玻璃。缺点是易破脆而寿命短。质好厚PE布，最多祇能历两个冬天和一个夏天。,PVC：对长波透过率低、保温性好、易吸尘减光、重PVC布寿命较PE布为长，与PE布一样亦遭紫外线作用，变脆易破。经改良后可耐紫外线之PVC布，其厚8和12mil者，寿命相对地有4和5年之久。PVC价格为PE布(厚6mil)之34倍，但寿命长较为经济；因静电吸尘减少透光，在美国未被普遍采用。EVA：乙烯-醋酸乙烯共聚物光合作用有效辐射透过率高，克服以上缺点发展方向寿命为3-5年,以塑料膜为材料主要有下列优点：,容易装卸，所费人工较少。成本较低，容易维护。可制成任意形状及长度，适应各种规格及用途。结构较为简单。本身具有弹性，抗风性较强。可采用双层结构，绝热性较佳。,其缺点如下：,不能耐久，每两至三年必须加以更换一次。容易沾尘，需常加清洗。不容易作成天窗形式，必须由侧面通风，或需佐以风扇通风。新式设计巳突破此缺点。更换后之塑料废料处理容易造成环境污染的问题。此情形尤以PVC塑料布为严重。,3.半硬质塑料膜与硬质塑料膜,半硬质塑料膜0.15mm聚酯膜：PET4-10年氟素膜：ETFE10-15年专业回收,硬质塑料膜0.8mm玻璃纤维聚酯：FRP，玻璃纤维浪板(fiberglassreinforcedplastic,FRP)FRP于1947年美国最早制出，至1960年品质大为改善，主要成分为聚合树酯、触媒、填充物及玻璃纤维。以前FRP较玻璃纤维为贵，现在单价相近，但温室之结构较简单便宜，且适用于圆顶温室(Quonsethouse)，故在美国采用的很多。但国内因FRP品质不佳，又由于灰尘的摩擦及化学劣变，常使表面之压克力裂开或产生斑点，玻璃纤维暴露于外，吸附灰尘与寄生藻类，至变褐变黑，透光率大为减弱，尤其冬日多雨地区，效果更差，现在已不采用，而改用更便宜之PE布，或改用较贵之PC板。玻璃纤维增强聚丙烯树脂：FRA变色！,聚碳酸树脂：PC，(poly-carbonatepanel,PC)UV不透过。而压克力和聚碳酸脂板（PC板），不祇透光好，若制成双层，中间有一空气层，保温效果极佳（表1-3)，近年欧洲不少温室采用此种覆盖材料，缺点是较贵。丙烯树脂：MMA,4.新型多功能覆盖材料,漫发射薄膜：加调光材料辐射均匀转光膜：UV-可见光有色膜：红、蓝光！降低透过率R/FR：越小，节间长度越长光敏膜：红外线发射膜：近红外线吸收膜：温敏膜：病虫害忌避膜：自然降解膜：淀粉类,三、网室,南方夏秋季节，不少蔬菜及花卉不需在保温的温室下生产，在网室下遮阴、防暴雨及防虫下，可生产品质优良之夏季叶菜类如网室生产空心菜、小白菜、苋菜、芥蓝等，以达经济效益。若在阴雨连绵时期，也能自动有防雨设施，以减少腐烂，亦是未来设施生产自动化之一部分。在花卉生产上，火鹤花、文心兰及菊花，在台湾气候下遮阴即可经济生产，其遮阴网若能依光度自动伸缩，则更为理想。遮阳网：聚乙烯等,其他覆盖材料,地膜：增温防草提高养水分利用除草膜降解膜：光降解生物降解光生双降解,透气性覆盖材料,长纤维无纺布：聚酯使用寿命短短纤维无纺布：聚乙烯使用寿命长防虫网：聚乙烯,透气性覆盖材料使用,温度调节减轻冷害和冻害遮阳防热虫害防治减少台风危害,外覆盖材料,草纸保温被,第二节大棚、温室的设置和建造,1.为了多采光要选择南面开阔、无遮阴的平坦矩形地块。因温室和大棚大型化，利用坡地平整时即费工又增加费用。因此，建造大型温室和大棚，最少应有150m长度的慢坡地。2.为了减少炎热和风压对结构的影响，要选择避风的地带。夏季还需要有一定的风，风能促进通风换气和作物的光合作用，所以也要调查风向，风速的季节变化，结合布局选择地势.3.温室和大棚主要是利用人工灌水，要选择靠水源近，水源丰富，水质好的地方。水质不好不仅影响作物的生育，而且也影响锅炉的寿命。,一、场地选择,4.要选择土质好，地下水位低，排水良好的地方。5.选择地基土质坚实的地方。6.为了便于运输建造材料，应选离居民点，高压线，道路较近的地方。7.远离三废污染。在有污染的大工厂附近最好不要建造温室和大棚，特别是这些工厂的下风或河道下游处。8应考虑电力供给，线路架设等问题。可以准备两路供电或自备一些发电设施，供临时应急使用。有条件时应该尽量选择有工厂余热或地热的地区建造温、大棚，可充分利用这些热能,二、布局计划,1.集中管理、连片配置。保护地生产在集中经营管理中多数是连片生产，集中管理，多种形式相结合的。,2.选择选择适宜的方位和朝向,在进行连片的温、大棚的布局中，主要是考虑光照和通风。这就要涉及到方位的问题。,温室大棚的方位,温室大棚的方位与采光有很大关系。结构、地理位置（纬度）、生产季节。单层面温室以东西延长为好，即座北朝南，这样在一天太阳光较充足的情况下，温室里可以得到较强的光照。根据测定计算，中纬度地区温室冬季透光率，东西延长的比南北延长的光照多12%。在高纬度地区从10月上旬到次年3月中旬期间，东西延长的大棚透光率较强，而在3月以后到10月，南北延长的塑料棚透光率较强。南北延长的大棚光照分布是上午东部受光好，下午西边受光好，但就日平均来说，受光基本相同，且棚内不产生“死阴影”，而东西延长的大棚，南北受光不均匀。南部受光强，北部受光弱，在骨架粗