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无土栽培棚内温度调控新技术
来源: | 作者:网络 | 发布时间: 2018-11-21 | 599 次浏览 | 分享到:
温室环境要素对作物的影响是综合作用的结果,环境要素之间又有相当密切的关系,具联动效应。因此,尽管我们可以通过传感器和设备控制某一要素在一日内的变化,如用湿度计与喷雾设备联动,以保持最低空气湿度,或者用控温仪与时间控制器联动实行变温管理等。

     
(农民朋友可在生产中参考使用)
      外界环境对作物生长与产量的影响是综合的,而不是单因子的。同时作物生长最适的环境,不仅因蔬菜种类品种的不同而不同,而且不同栽培季节和不同生长发育时期也是不同的,这就增加了环境调控技术的难度和复杂性。因此,有目标地调控和改善环境成为提高温室作物生产效率的主要途径。

    一、设施内光照条件的调控

    调控设施内的光照条件,可采取以下几方面措施:1.设施结构建造合理。温室采用坐北面南东西延长的方位设计;从采光角度考虑,除现代化温室外,尽量选用单栋式的温室;选用防尘、防滴、防老化的透光性强的覆盖材料,目前首选醋酸乙烯膜(EVA),其次是聚乙烯膜(PE)和聚氯乙烯膜(PVC);选择适宜的棚室的跨度、高度、倾斜角;尽可能选用细而坚固的骨架材料,从而提高室内采光量,降低温室结构材料的遮光。2.加强设施管理。经常打扫、清洗,保持屋面透明覆盖材料的高透光率;在保持室温的前提下,设施的不透明内外覆盖物 (保温幕、草苫等)尽量早揭晚盖,以延长光照时间增加透光率;北方地区在温室北墙内壁张挂2~2.5m高的聚脂镀铝镜面反光幕,增加光强。3.加强栽培管理。加强作物的合理密植,注意行向 (一般南北向为好),扩大行距,缩小株距,增加群体光透过率。4.适时补光。在集中育苗、调节花期、保证按期上市等情况下,补充光照是必要的。补光灯一般采用高压汞灯、卤素灯和生物灯,受条件所限,也要安装普通荧光灯、节能灯。补光灯设置在内保温层下侧,温室四周常采用反光膜,以提高补光效果。补光强度因作物而异。因补光不仅设备费用大,耗电也多,运行成本高,只用于经济价值较高的花卉或季节性很强的育苗生产。5.根据需要遮光或遮黑。夏季光照过强,会引起室温过高,蒸腾加剧,植物容易萎蔫,需降低室内光强,生产上一般根据光照情况选用25%~85%的遮阳网。玻璃温室亦可采用在温室顶喷涂石灰等专用反光材料,减弱光强,夏季过后再清洗掉。保持设施黑暗,可选用黑色的PE膜或编织物。

    二、设施内温度条件的调控

    1.保温
    日光温室可通过设置保温墙体;加固后坡,并在后坡使用聚苯乙烯泡沫板隔热;在透明覆盖物上外覆草帘、纸被、保温被、棉被等,实施外保温;温室或塑料大棚内搭拱棚、设二层幕;在温室四周挖深60~70cm、宽50cm的防寒沟;尽量保持相对封闭,减少通风等措施加强保温效果。大型温室保温主要采取透明屋面采用双层充气膜或双层聚乙烯板和在室内设置可平行移动的二层保温幕和垂直幕等进行保温。
    2.加温
    (1)空气加温 有热水加温、蒸汽加温、火道加温、热风炉加温等方式。
    (2)地面加温 冬季生产根际温度低,作物生长缓慢,成为生长限制因子,因此,根际加热对于作物效果明显。为提高根际温度,通常将外部直径15~50cm的塑料管埋于20~50cm的栽培基质中,通以热水,用这种方法可以提高基质温度。一些地方采用酿热方式提高地温,即在温室内挖宽40cm、深50~60cm的地沟,填入麦秆或切碎的的玉米秸,让其缓慢发酵放热。在面积较小时也可使用电热线提高根际温度。
    (3)栽培床加热系统 无土栽培中,地面硬化后,常常加热混凝土地面。在加热混凝土地面时,一些管道埋于混凝土中,与土壤相比,混凝土材料的传导率常常要更好,所以管道与地表之间的温差要小一些;高架床栽培系统基质层较薄,受气温影响大,在加热种植床时,加热管道铺设于床下部近床处。在NFT栽培中,冬季通常在贮液池内加温,为保证营养液温度的稳定,供液管道需要进行隔热处理,即用铝箔岩棉等包被管道。 除上述加温方式外,利用地热、工厂余热、地下潜热、城市垃圾酿热、太阳能等加温方式也可进行设施内加温,有时采用临时性加温,如燃烧木炭、锯末、熏烟等。
    3.降温
    降温的途径有减少热量的进入和增加热量的散出,如用遮阳网遮阳、透明屋面喷涂涂料(石灰)和通风、喷雾(以汽化热形式散出)、湿帘等。
    (1)通风 自然通风的原则为由小渐大、先中、再顶、最后底部通风,关闭通风口的顺序则相反;强制通风的原则是空气应远离植株,以减少气流对植物的影响,并且许多小的通风口比少数的几个大通风口要好,冬季以排气扇向外排气散热,可防止冷空气直吹植株,冻伤作物,夏季可用带孔管道将冷风均匀送到植株附近。
    (2)遮阳 夏季强光高温是作物生长的限制性因素,可通过利用遮阳网遮光降温,一般可降低气温5℃~7℃,有内遮光和外遮光两种。
    (3)水幕、湿帘和喷雾降温温室顶部喷水,形成水帘,遮光率达25%,并可吸热降温。在高温干旱地区,可设置湿帘降温。湿帘降温系统是由风扇、冷却板(湿带)和将水分传输到湿帘顶部的泵及管道系统组成。湿帘通常是由15~30mm厚交叉编织的纤维材料构成,多安装在面向盛行风的墙上,风扇安装在与装有湿帘的墙体相反的山墙上。通过湿帘的湿冷空气,经过温室使温室冷却降温,并且通过风扇离开温室。湿帘降温系统的不利之处是在湿帘上会产生污物并滋生藻类,且在温室中会引起一定的温度差和湿度差,同时在湿度大的地区,其降温效果会显著降低。 在温室内也可设计喷雾设备进行降温,如果水滴的尺寸小于10um,那么它们将会浮在空气中被蒸发,同时避免水滴降落在作物上。喷雾降温比湿帘系统的降温效果要好,尤其是对一些观叶植物,因为许多种类的观叶植物会在风扇产生的高温气流的环境里被“烧坏”。

三、设施内CO2的调控

    1.CO2施用浓度 对于一般的园艺作物来说,经济又有明显效果的CO2浓度为大气浓度
的5倍,CO2施肥最适浓度与作物特性和环境条件有关。CO2用量与光照强度、温度、湿度、通风状况等密切相关。日本学者提出温室 CO2的浓度在0.01%为宜,但在荷兰温室生产中施用量多数维持在0.0045%~0.005%之间,以免在通风时因内外浓度过大,外逸太多,经济上不合算。一般随光照强度的增加应相应提高CO2浓度。阴天施用CO2,可提高植物对散射光的利用;补光时施用CO2,具有明显的协同效应。
    2.CO2来源CO2来源于加热时燃烧煤、焦炭、天然气、沼气等所产生的CO2,也可专门
燃烧白煤油产生CO2,还有用液态CO2或固体CO2(干冰)或在基质中施CO2颗粒气肥或利用强酸(硫酸、盐酸)与碳酸盐(碳酸钙、碳酸镀、碳酸氢铵)反应产生CO2等。目前市售燃烧石油液化气的CO2发生机较多。温室秸秆等有机肥,可发酵释放出大量CO2,方法简单、经有效。

    3.CO2施用时间 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条件最好的时间进行。苗期CO2施肥应及早进行。定植后的CO2施肥时间取决于作物种类、栽培季节、设施状况和肥源类型。果菜类蔬菜定植后到开花前一般不施肥,待开花坐果后开始施肥,主要是防止营养生长过旺和植株徒长;叶菜类蔬菜则在定植后立即施肥。而在荷兰,利用锅炉燃气,CO2施肥常常贯穿于作物整个生育期。一天中,CO2施肥时间应根据设施CO2
变化规律和植物的光合特点进行。在日本和我国,CO2施肥多从日出或日出后0.5~l小时开始,通风换气之前结束;严寒季节或阴天不通风时,可到中午停止施肥。在北欧、荷兰等国家,CO2施肥则全天进行,中午通风窗开至一定大小时自动停止。CO2施用时应指出的是:①作物光合作用CO2饱和点很高,并且因环境要素而有所改变,施用浓度以经济生产为目的CO2浓度过高不仅成本增加,而且会引起作物的早衰或形态改变。②采用燃烧后产生的CO2,要注意燃烧不完全或燃料中杂质气体,如乙烯、丙烯、硫化氢、一氧化碳(CO)、二氧化硫(SO2)等对作物造成的危害。③化学反应产生SO2只作为临时性的补充被采用。国际上规模经营的温室几乎没有用化学反应的方式,因为成本高、残余物的后处理、对环境产生污染、安全性等都待研究。

    四、设施内空气湿度的调节

    空气湿度以控制在70%~90%为宜。湿度调节的途径主要有:控制水分来源、温度、通风,使用吸湿剂等。
    1.提高湿度 在夏季高温强光下,空气湿度过分干燥,对作物生长不利,严重时会引起植物萎蔫或死亡,尤其是栽培一些要求湿度高的花卉、蔬菜时,一般相对湿度低于40%时就需要提高湿度。常用方法是喷雾或地面洒水,如103型三相电动喷雾加湿器、空气洗涤器、离心式喷雾器、超声波喷雾器等。湿帘降温系统也能提高空气湿度,此外,也可通过降低室温或减弱光强来提高相对湿度或降低蒸腾强度。通过增加浇水次数和浇灌量、减少通风等措施,也会增加空气湿度。
    2.降低空气湿度 无土栽培的温室常将地面硬化或用薄膜覆盖,可有效减少蒸发,降低空气湿度。自然通风除湿降温是常用的方法,通过打开通风窗、揭薄膜、扒缝等通风方式通风,达到降低设施内湿度的目的。地膜覆盖减少蒸发,可使空气湿度由95%~100%降低到75%~80%;提高温度(加温等),可降低相对湿度;采用吸湿材料,如二层幕用无纺布,地面铺放稻草、生石灰、氧化硅胶等;加强通风、排出湿空气;设置除湿膜,采用流滴膜和冷却管,让水蒸气结露,再排出室外;喷施防蒸腾剂,减少绝对湿度。也可通过减少灌水次数、灌水量,改变灌水方式降低相对湿度。

    五、环境的综合调控技术

    温室环境要素对作物的影响是综合作用的结果,环境要素之间又有相当密切的关系,具联动效应。因此,尽管我们可以通过传感器和设备控制某一要素在一日内的变化,如用湿度计与喷雾设备联动,以保持最低空气湿度,或者用控温仪与时间控制器联动实行变温管理等。上述虽然易实行自动化调控,但都显得有些机械或不经济。计算机的发展与应用,使复杂的计算分析能快速进行,为温室环境要素的综合调控创造了条件,从静态管理变为动态管理。计算机与室内外气象站和室内环境要素控制设备(遮光帘、二层幕、通风窗、通风换气扇、喷雾设备、CO2发生器、EC、pH值控制设备、加温系统、水泵等)相连接。一般根据日射量和栽培作物类,确定温室管理中温度、CO2、空气湿度等的合理参数,为达到这些目标启动智能化控制设备。随时自动观察、记录室内外环境气象要素值的变动和设备运转情况。
    通过对产量、品质的比较,调整原设计程序,改变调控方式,以达到经济生产。荷兰近年来通过综合控制技术的进步,使番茄产量从40kg/m2上升到54kg/m2,而能耗、劳动力等生产成本明显降低,大幅度提高了温室生产的经济效益。
    不仅如此,计算机系统还可设置预警装置,当环境要素出现重大变故时,能及时处理、提示、记录。比如当风速过大时能及时关闭迎风面天窗;测量仪器停止工作时,能提示仪表所在部位及时处理;出现停电、停水、泵力不够、马达故障时,可及时报警,并将其记录下来,为今后调整改进提供依据。温室环境计算机控制系统的开发和应用,使复杂的温室管理变得简单化、规范化、科学化。