资料 - 设施园艺-环境及调控技术

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1、设施环境特性及调控技术设施环境特性及调控技术设施园艺学设施园艺学设施内的环境因子，包括光、温、水、气、土壤及营养元素等，虽在很大程度上受外界环境的影响，但与露地栽培必竟存在着根本的差别，它可使在露地生产中无能为力的环境调控成为可能。因此，了解设施内的环境特点，并掌握其人工调控方法，对促进设施园艺作物的优质高产高效栽培，具有重要的意义。本章主要内容v 光环境v 温度环境v 湿度环境v 二氧化碳v 土壤环境光环境光环境对温室作物的生长发育产生光效应、热 效应和形态效应，直接影响其光合作用，光周 期反应和器官形态的建成，在设施园艺作物的 生产中，尤其是对喜光园艺作物的优质高产栽 培中，具有决定性的影

2、响。一、设施内的光环境特征 总辐射量低，光照强度弱温室内的光合有效辐射能量、光量、太阳辐射量受透明覆盖材料的种类、老 化程度、洁净度的影响，仅为室外的5080%，这种现象在冬季往往成为喜光 果菜类作物等生产的主要限制因子。 辐射波长组成与室外有很大差异 当太阳短波辐射进入设施内并被作物和土壤等吸收后，又以长波的形式向外 辐射时，多被覆盖的玻璃或薄膜所阻隔，很少透过覆盖物外去，从而使整个 设施内的红外光长波辐射增多，这也是设施具有保温作用的重要原因。 光照分布在时间和空间上极不均匀温室内的太阳辐射量，特别是直射光日总量，在温室的不同部位、不同方位 不同时间和季节，分布都极不均匀，尤其是高纬度地区

3、冬季设施内光照强度 弱，光照时间短，严重影响温室作物的生长发育。二、影响设施光环境的主要因素 散射光的透光率（Ts） 太阳光通过大气层时，因气体分子、尘埃、水滴等而发生散射 并吸收后到达地表的光线称为散射光。 直射光的透光率 （Td ）依纬度、季节、时间、温室建造方位、单栋或连栋、屋面角和 覆盖材料的种类等而异。 构架率: 简易管棚 Venlo型玻璃温室 普通钢架玻璃温室 屋面直射光入射角的影响 覆盖材料的光学特性 温室的结构方位的影响 图1 覆盖材料为3mm玻璃的太阳入射角与透光率和反射率东西栋南北栋直射光日总量透过率(%)图 3 冬至四连栋温室直射光日总量平均透过率床面分布（日本大阪、藏田

4、，1986）北南东西表2 不同方位连栋温室透光率差值比较（中国蔬菜栽培学，1987） 随着纬度的增加,东西栋与南北栋温室的透光率差值增大 图4 各种温室太阳直射光环境综合评价（日本农业气象学会，1977）A 南北单栋 A 东西单栋B 南北2连栋 B 东西2连栋C 南北15连栋 C 东西5连栋D 南北5连栋 D 东西15连栋光 分 布平 均 透 光 率光 分 布平 均 透 光 率 优 O 良 差 X 劣 图6 冬至北纬35度地区温室屋面角与透光率屋顶倾斜角直射光、东西栋 直射光、南北栋单栋透光率(%)连栋 东西单栋温室随屋面角的增大而增大透光率。 东西连栋温室，则随着屋面角增大到约30度时透光率

5、 达最高值，再继续增大则透光率又迅速下降，这是由 于屋脊升高后，直射光透过温室时要经过的南屋面数增多了。 南北栋温室的透光率与屋面角的大小关系不很大。 单栋温室的透光率均高于连栋温室。 三、光环境的调控 1.光量（光强）的调控 遮光遮光 人工补光人工补光 提高温室内光照透过率提高温室内光照透过率 图7 各种遮光资材的覆盖方式（遮光资材覆盖位置）（日本设施园艺协会，1991）凉爽纱、PE网凉爽纱、PVA纤维网、 PE网、软质膜棚架式外覆盖软质膜凉爽纱、PE网、 不织布、软质膜不织布、PVA纤维网大棚普通覆盖内覆盖直接覆盖凉爽纱、PE网、芦帘遮光处理遮光处理蔬 菜盆 花观叶植物茶日长处理图8 不同

6、作物必要遮光率的范围（%） （日本设施园艺协会，1986）人工补光的光源 白炽灯白炽灯：红光、远红光多，可见光所占比例少。 价格便宜，但发光效率低（10-26 光通量（Lm）/消耗 电功率 （w）, 光色较差，目前只能作为一种辅助光源。 使用寿命大约1000小时。 荧光灯荧光灯 光谱主要集中在可见光区蓝紫光 黄绿光 红橙光16.1% 39.3 % 44.6% 第二代电光源。价格便宜，发光效率高（约为白炽灯的4倍）。可以改变荧光粉的成分，以获得所需的光谱。寿命长达3000小时左右。 主要缺点是功率小。 金属卤化物灯金属卤化物灯光效高光效高（60-80 60-80 Lm/wLm/w），），光色好（

7、主要集中在可见光光色好（主要集中在可见光 区域），功率大（区域），功率大（200-400 200-400 WW），），是目前高强度人工是目前高强度人工补光的主要光源。缺点是成本较高。补光的主要光源。缺点是成本较高。 高压气体放电灯 水银灯水银灯（汞灯）：主要是蓝绿光，紫外辐射高，发 光效率高（达50-60 Lm/w），光色差。低压灯主要用作紫外光源，高压灯用于照明及人工补光。 氙灯氙灯：分为长弧氙灯和短弧氙灯，两种氙灯辐射能量 分布与日光较接近，故称“小太阳”。强度高，发光效率 高（27-37 Lm/w）体积小，寿命长。 生物效应灯生物效应灯：连续光谱，紫外光、蓝紫光和远红外光 低于自然光，远

8、红外低于自然光25%。绿、红、黄光比自然光高。2.光照长度的调控 短日照处理采用遮光率100%遮光幕覆盖，例如菊花遮光处理，可 促进提早开花。 长日照处理 通常补光处理，如菊花电照处理可延长秋菊开花期至冬 季三大节日期间开花、实现反季节栽培，增加淡季菊花 供应，提高效益。而草莓电照栽培，可阻止休眠或打破 休眠，提早上市。 补光强度、方法，依作物种类而异。 3.光质的调控 最近以聚丙烯树脂为原料的薄膜中混入能遮断红光和远红 光的色素制成的转光膜，可调节室内600700 nm的红光 （R）和700800nm的远红光（FR）的光量子比（R/FR），控制茎节的伸长。覆盖材料光波透过率中另一重要波长域是

9、紫外线，紫茄子 温室栽培若无紫外线就着色不好，月季花的着色与紫外线 也有关系，同时如果温室草莓、甜瓜栽培，放蜂传粉的话 ，用除去紫外线的薄膜覆盖会影响蜜蜂传粉，但能抑制蚜 虫的发生，并促进茎叶的伸长。温度环境设施作物对温度的基本要求设施的温度环境特点与热平衡 设施内温度环境调控1.园艺作物对温度的基本要求温度是园艺作物设施栽培的首要环境条件，因为任何作物的生长发育和维持生命活动都要求一定的温度范围，即所谓最适、最高、最低界限的“温度三基点”。当温度超过生长发育的最高、最低界限，则生育停止。如再超过维持生命的最高最低界限，就会死亡。 表5 几种果菜类蔬菜生育的适宜气温、地温及界限温度（）（高桥等

10、，1977）表6 几种叶、根、花菜类蔬菜的生育适温及界限温度 气温（）蔬菜种类最高气温最适温最低界限菠菜 25 2015 8 萝卜 25 2015 8 大白菜23 1813 5 芹菜 23 1813 5 茼蒿 25 2015 8 莴苣 25 2015 8 甘蓝 20 177 2 花椰菜22 2010 2 韭菜 30 2412 2 温室韭黄 30 2717 10 2. 设施的温度环境特点与热平衡 设施温度变化特征气温的季节变化 气温的日变化 设施内“逆温”现象 室内气温的分布存在不均匀图 9 无加温温室内温度的日变化（高仓） i室内气温 o室外气温气温时间oioi设施内气温分布不 均匀，无论垂直

11、方 向和水平方向均存 在温差。在保温条 件下，垂直温差可 达4-6，水平温 差较小。 温室的热平衡原理 温室是一个半封闭系统，它不断地与外界进行能量与物质 交换，根据能量守恒原理，蓄积于温室内的热量Q=进入温室内的热量（Qi）-散失的热量（Qo）。当QiQo时，温室蓄热升温；当Qi80 炭疽病、疫病、细菌 性病害等 95 早疫病 60 枯萎病 土壤潮湿 枯萎病、黑星病、灰 霉病、细菌性角斑病 等 90 番 茄 病毒性花叶病、病毒 性蕨叶病 干燥（旱） 霜霉病 85 褐纹病 80 白粉病 2585 枯萎病、黄萎病土壤潮湿 病毒性花叶病干燥（旱） 茄 子 红蜘蛛 干燥（旱） 黄 瓜 瓜蚜 干燥（旱

12、） 疫病、炭疽病95 细菌性疮痂病95 绵疫病、软腐病等95 辣 椒 病毒病 干燥（旱） 疫病 95 炭疽病、灰霉病等90 韭 菜 灰霉病 90 番 茄 晚疫病 85 芹菜 斑点病、斑枯病 高温 4. 设施湿度环境的调控技术 加湿湿帘加湿喷雾加湿除湿措施（1）被动除湿（2）主动除湿 减少灌水 地膜覆盖 增大通风量和透光量 采用透湿性和吸湿性良 好的保温幕材料 强制通风换气 加温除湿 强制空气流动 除湿机或除湿型热交换 通风装置 二氧化碳环境 设施内的二氧化碳环境 二氧化碳浓度与作物光合作用 二氧化碳施肥技术大气中CO2浓度约为330350l/L，由于受气候、生物等因素影响而具有：季节变化：一年

13、之中， 11月2月较高，46月较低。日变化： 一天中，日出之前最高，1014时最低。设施内二氧化碳环境设施内二氧化碳环境 设施类型 空间面积大小 通风状况 栽培的作物种类 生育阶段 栽培床条件 设施土壤条件设施内二氧化碳环境影响因素设施内二氧化碳环境影响因素图16 日光温室CO2浓度日变化表11 冲施鸡粪对日光温室CO2浓度的影响（何启伟等，2000） 单位：l.L-1 图18 温室内砾培番茄CO2浓度垂直分布日变化 （矢吹等，1965）株高（cm）二氧化碳浓度与作物光合作用图19 不同光强下黄瓜光合强度与CO2浓度的关系 （伊东，1980）浓度率速合光净补偿点饱和点提高空气中CO2浓度，作物

14、光合速率上升的原因:CO2是光合反应的底物，大气CO2浓度升高的同时， 叶肉细胞间隙CO2浓度升高，从而提高CO2与O2的比值 ，导致二磷酸核酮糖羧化酶（RuBPcase）活性增加， 加氧酶(RuBPoase)活性降低，光呼吸受到抑制，并加速 碳同化过程 。随着CO2浓度的升高，光补偿点下降，光合量子产额 增加，对弱光的利用能力增强，可补偿弱光下的光合损 失。 表12 CO2浓度对黄瓜叶片光合速率、Rubisco活性的影响（于国华等，1997） 注：X-光通量密度(molm-2s-1)； Y-光合速率(molCO2m-2s-1) 表13 CO2浓度对番茄表观量子产额及光补偿点的影响（侯玉栋等，

15、1996） 二氧化碳施肥技术 CO2施肥浓度 通常，8001500l.L-1作为多数作物的推荐施肥浓度，具 体依作物种类、生育时期、光照及温度等条件而定。 CO2施肥时间 从理论上讲，CO2施肥应在作物一生中光合作用最旺盛的时 期和一日中光照条件最好的时间进行。 CO2施肥过程中的环境调节 光照 温度 肥水 CO2肥源 液态CO2 燃料燃烧 CO2 颗粒气肥 化学反应 液态CO2燃烧法-燃烧白煤油释放CO2化学法CO2发生器NH4HCO3H2SO4其他提高设施 CO2浓度的方法 通风换气 增加土壤有机质 生物生态法 作物与食用菌间套作；设施种养一体化(二) 施肥量大,养分残留量高,土壤盐类浓度过高, 易产生次生盐渍化和养分失衡氮过量,磷富集,钾缺乏(三) 土壤养分转化和有机质分解速度加快园艺设施内的土壤温度一般全年都高于露地，再加上土壤湿度较 高，所以土壤中的微生物活动全年均较旺盛，这就加快了土壤养 分转化和有机质分解速度。(四) 土壤酸化严重主要原因是由于氮肥施用量过多,残留量大。危害：直接伤害， 抑制磷，钙和镁的吸收，可溶 性锰和铝增加，容易产生毒害。（六） 连作障碍同一作物或近缘作