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1、第七章 温室环境检测与调控器,主要内容 第一节 温室环境因素及其特性 第二节 环境信息传感器与控制器综述 第三节 光照环境的检测与调控器 第四节 温度环境的检测与调控器 第五节 湿度环境的检测与调控器 第六节 空气环境的检测与调控器 第七节 植物根圈环境的检测与调控器,第一节 温室环境因素及其特性,环境：对生物的生长发育和产品转化具有直接作用 的主要环境因素。,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。,主要包括对农业栽培植物生长发育有害的CO、H2S、SO2、NH3等成分。,环境对农业生物的影响： 环境影响农业生物的生长发育，决定其产品产量和品质的重要因素。 影
2、响因素可以概括为遗传和环境两个方面。,所以，研究与学习环境与生物之间的相互关系是十分重要的。,一、温室的光环境及其特性,影响温室内光照强度的因素主要有:,连栋温室与单栋温室比较，采光面积比(采光面积与床面积之比)相应减少，结构遮阳增加。因此采光条件略低于单栋温室。一般连栋温室的平均透光率为5060。,不同季节和温室的朝向对连栋温室的光照影响是很明显的，冬天，东西栋向的连栋温室直射光日总量床面的平均透光率比南北栋向的大525(平均约为7)。温室的跨数越少或温室的长度越长，温室朝向对光照的影响越显著，,2光照时数 温室内的光照时数会受到温室类型的影响。 塑料大棚和大型连栋温室，因全面透光，无外覆盖
3、，温室内的光照时数与露地基本相同。 但日光温室等单屋面温室内的光照时数一般比露地要短。在寒冷季节，为防寒需保温覆盖，其保温被、草帘揭盖时间会直接影响温室内受光时数。在寒冷的冬季或早春，一般在日出后才揭帘，而在日落前或刚刚日落就需盖上，1d内作物受光时间不足78h，在高纬度地区冬季甚至不足6h。,3光质 温室内光谱组成(光质)与自然光不同，其与透明覆盖材料的性质有关。光线需透过玻璃、塑料薄膜或硬质塑料等采光材料后才进入到温室内，其中紫外线和红外线的入射量受玻璃等影响透入很少，或基本不透入。 覆盖材料主要影响的是380nm以下紫外光的透光率，虽然有一些塑料膜可以透过310380nm的紫外光，但大多
4、数覆盖材料不能透过波长310nm以下的紫外光。而紫外线对动植物的许多病原菌有很强的抑制作用，对植物的果实有很好的促进作用，缺少紫外线对防御动植物各种病害和植物果实着色不利。,此外，覆盖材料还可以影响红光和远红光的比例，缺少红外线影响棚室内温度升高，作物得不到足够的地温和气温，根系的吸收能力和地上部分物质的合成、运转、积累都会受到抑制，也不能进行正常生育。,4光分布 露地栽培作物在自然光下生长，光分布是均匀的，温室内则不然。由于构架结构材料和保温墙壁的影响，会产生不均匀的光分布。 据测定，日光温室栽培床上前、中、后排的黄瓜产量有很大的差异，前排光照条件好，产量最高，中排次之，后排最低。 连栋温室
5、内的光照，不会像日光温室出现山墙遮阴等情况，在水平分布方向上差异不明显，所以，连栋温室光照条件远比日光温室要好。另外，温室内不同部位的地面，距屋面的远近不同，光照条件也不同。,二、温室热环境及其特性 温度是影响农业生物生长发育的最重要的环境因子，它影响着生物体内一切生理变化，是生物生命活动最基本的要素。 温度环境包括气温和地温。 气温即温室内空气的温度; 地温是指温室内地面表层土壤的温度。 气温的季节变化 日光温室内的冬季天数可比露地缩短35个月，夏天可延长23个月，春秋季也可延长2030d。,连栋温室内的气温变化是随外界的日温及季节气温变化而改变。,3月中下旬室内平均气温可以达到10左右，最
6、高气温可达1538，比露地高2515，最低气温03 ，比露地高12。 3月中旬到4月下旬，室内平均温度在15以上，最高可达40左右，内外温差达620。C。 56月室内温度可高达50，如不及时通风，室内易产生高温危害。 78月外界气温最高，室内随时会发生高温危害，因此要昼夜通风和全量通风。通风后室内温度与露地没有显著差异。,9月中旬到10月中旬温度逐渐下降，但室内气温仍可达到30，夜间1018； 10月下旬到11月上中旬室内最高温度在20。C左右，夜温降至38。 11月中下旬逐渐降到0，若不采取室内加温措施，以后室内将长期出现霜冻。 12月下旬到1月下旬，室内气温最低，旬平均气温多在0以下。 2
7、月上旬至3月中下旬室内气温逐渐回升，2月下旬以后，室温回升日趋显著，旬平均气温可达10以上。,(2)气温的日变化 春季不加温温室气温日变化规律，其最高与最低气温出现的时间略迟于露地，但室内日温差要显著大于露地。中国北方的节能型El光温室，由于采光、保温性好，冬季日温差高达1530，在北纬40。左右地区不加温或基本不加温下能生产出黄瓜等喜温果菜。,(3)“逆温”现象 通常温室内温度都高于外界，但在无多重覆盖(保温覆盖)的塑料拱棚、日光温室中，在有风时、日落后降温速度往往比露地快，常常出现室内气温反而低于室外气温12的现象，称“逆温”现象。,2地温 土壤是农业生物赖以生存的基础，也是温室热量的主要
8、储藏之处。 白天阳光照射地面，土壤把光能转换为热能，一方面以长波辐射的形式散向温室空间，一方面以传导的方式把地面的热量传向土壤的深层。 晚间，当没有外来热量补给时，土壤贮热是日光温室的主要热量来源。土壤温度垂直变化表现为晴天的白天上高下低，夜间或阴天为下高上低，这一温度的梯度变化表明了在不同时间和条件下热量的流向。温室的地温升降主要是在020cm的土层里。水平方向上的地温变化在温室的进口处和温室的前部变化最大。,地温不足是日光温室冬季生产存在的普遍问题，提高1地温相当于增加2气温的效果。冬季夜间室内气温在1516时，地下10cm处的地温为1214。春季不加温时，地温最低维持在916 ，最高可达
9、20。初冬季节地温在1315。室内地温分布比较均匀，南北地温温差为0.51。,3地温与气温的关系 夜晚日光温室中的空气温度主要是靠地中热量来提升的，有足够的地中热量和墙体热量就可以保持较高的空气温度。地、气温的协调是日光温室优于加温温室的一个显著特点。土壤的热容量明显比空气大。 晴天的白天，在温室不放风或放风量不大的情况下，气温始终比地温高。夜间，一般都是地温高于气温。早晨揭帘前是温室一日之中地温和气温最低的时间。,日光温室最低地、气温的差距因天气情况而有差别：在连续晴天的情况下，最低地温始终比气温高56；连阴天时，随着连阴天的持续，地、气温的差距越来越小，直到最后只有23 或更小。连阴天气温
10、虽然没有达到可能使植株受害的程度，但地温却有可能降到使根系无法忍受以至受到伤害的程度。,三、温室水分环境及其特性 水是农业的命脉，也是农业生物体的基本组成部分，一般温室作物的含水率高达8095。温室作物的一切生命活动如光合作用、呼吸作用及蒸腾作用等均在水的参与下进行。空气湿度和土壤湿度共同构成设施作物的水分环境，影响设施作物的生长发育。,1空气湿度 (1) 湿度值 室内湿度一般要高于露地。露地空气的相对湿度一般只是在降雨后或清晨很短的时段能达饱和状态，而在温室里，由于气温高，通风差，土壤水分蒸发和植物叶面的蒸加腾，温室内的空气湿度通常比较高，白天一般为7090，夜间空气的相对湿度经常在90以上
11、或100的饱和状态，温室内空气的绝对湿度比外界空气的绝对湿度要高出5倍以上。空气湿度大是温室环境的一个显著特点。如温室内每天的平均空气相对湿度均在90左右，湿度是相当高的。,产生湿度大的原因主要是： （1） 温室属于准闭锁系统，室内外的空气交换受到抑制，特别是寒冷季节的夜晚。为了保温不通风，常出现90100的高湿； （2）温室内壁面、屋面、窗帘内面结露滴在作物体上，形成水滴；作物体本身的结露、吐水等； （3）白天室内温度高、土壤蒸发和作物蒸腾大而水汽又不易逸散；室内雾霭的发生，散落在作物体上。,温室内相对湿度的日变化也很大，尤其是塑料大棚，其变幅可达到2040。 湿度的昼夜变化，与气温的日变化
12、呈相反的趋势。 夜间，室内维持较高的湿度，有时湿空气遇冷后凝结成水滴附着在薄膜或玻璃的内表面上，或出现雾霭。 日出后，室内温度升高，湿度逐渐下降。温室内空气湿度的日变化受天气、加温和通风换气量的影响，阴天或灌水后的湿度几乎都在90%以上，同时，还与设施的大小、结构、土壤干湿等有关。,空气中水汽质量一定时，温度越高饱和蒸汽压越大，空气的相对湿度就越小。因此，提高室温，可以适当降低空气的相对湿度。温室的空气湿度在浇水后最大，以后随着时间的推移降低。 (2) 湿度差 昼夜相对湿度变化大。温室内温度昼夜会发生大幅变化，空气的相对湿度随温度的变动而变化。一般晴天中午前后气温高，空气相对湿度就低，空气干燥
13、；夜晚温度低，空气相对湿度高，即使是晴天的夜晚，其相对湿度也常达90以上，且持续89h以上。,2土壤湿度 由于覆盖材料将温室空间和地面与大气层隔离，温室土壤的耕作层不能依靠降雨来补充水分，故土壤湿度只能由灌水量、土壤毛细管上升水量、土壤蒸发量以及作物蒸腾量的大小来决定。与露地相比温室的土壤蒸发和植物蒸腾量小，不易随大气运动而流失，其土壤湿度比露地高。,温室生产期间的土壤水分主要依赖于人工灌溉。因而，土壤的淋溶很少，土壤的积盐比较严重。土壤蒸发出来的水分受到覆盖材料的限制，较少逸散到大气中，所以生产相同的产量时，比露地用水量要少。水汽在覆盖材料内壁上凝结后，水滴会受覆盖材料弯曲度的限制而经常滴落
14、到相对固定的地方，因而就造成温室土壤水分的相对不均匀性，这种情况在冬季浇水较少时表现更为突出。,土壤深层的水分沿毛细管上升到地表，棚膜上大量凝结水又滴落到土壤表面，容易使土壤的表面形成泥泞状态，这往往容易给人们一种土壤不缺水的假象，实际挖开表土即可见到土壤早已干旱了。冬季浇水时，浇水直接影响到土壤的温度，而地温低又是温室冬季生产的一大难题，所以，温室浇水必须注意水质、水温和浇水的时间。,3温室内土壤水分收支 设施内由于降水被阻截，空气交换受到抑制，温室内的水分收支与露地不同。其收支关系可用下式表示： Ir+G+C=ET+ 式中：Ir为灌水量，mm； G为地下水补给量，mm； C为凝结水量，mm
15、； ET为土壤蒸发与作物蒸发，即蒸散量，mm 为土壤水分的变化量，mm。 设施内的蒸腾量与蒸发量均为露地的70左右，甚至更小。,据测定，太阳辐射较强时，平均El蒸散量为23mm，可见设施农业是一种节水型农业生产方式。设施内的水分收支状况决定了土壤湿度，而土壤湿度直接影响到作物根系对水分、养分的吸收，进而影响到作物的生育、产量和品质。,四、温室气体环境及其特性 在自然状态下生长发育的农作物与大气中的气体关系密切。二氧化碳(CO2)是作物进行光合作用的必需原料，氧气则是作物有氧呼吸的前提。因而CO2和氧气(O2)对作物生长发育有着重要的作用，如果大气中这两种气体的含量发生变化，必然影响到作物的播种
16、、生育及成熟的一系列过程。与此同时，空气中的有害气体虽然含量甚微，但它们的存在仍有可能对农作物造成不可逆的负作用，因此，必须了解并掌握这些有害气体的减除方法。,温室内的气体成分变化不如光照、温度、湿度那样容易直观感觉到，往往被人们所忽视。然而室内的气体成分和空气流动状况对农业生物的影响绝对不能轻视，如若对温室内气体环境调控管理不当，不仅严重影响农业生物的正常生长，还常常引起气害。温室内空气流动不但对温、湿度有调节作用，并且能够及时排出有害气体，同时补充CO2和O2对促进农业生物生育有重要意义。和农业生物一样，这些气体的存在及其含量的变化对劳动者的生存和健康都有非常重要的作用，有的甚至是人类生存的必要条件。,1二氧化碳 二氧化碳(CO2)是光合作用的重要原料之一，在一定范围内，植物的光合产物随CO2浓度的增加而提高，因而了解温室与大棚内CO2的浓度状况和变化特征对促进作物生长、增加产量、发展生产十分重要。
