园艺设施教程.docx
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园艺设施教程
园艺设施教程
张爱华：
各位老师和同学大家好！
欢迎大家参加今天的教学活动。
本次教学活动主题
1．课程介绍。
2．课程重难点内容辅导。
课程介绍
园艺设施是为一村一名大学生种植类专业各方向学生开设的一门基础和专业基础课，也可供其他专业学生选修。
课内学时90，5学分，一学期开设。
设施农业是农业发展的方向，现代园艺设施是设施农业的重要组成部分，也是率先探索设施生产方式、方法的领域。
现代园艺设施是一门涉及到园艺学、环境调节工学、建筑工程学及机械、电子等的跨学科综合性课程。
它主要包括园艺所用的设施、装置和环境调控等方面的内容。
本课程主要有三个方面的内容。
一是园艺工程设施，如温室、塑料棚、无土栽培设施等的建设和施工；二是环境调节控制设施，如温室和大棚内采暖、降温、通风、灌水、配电、照明、CO气体施肥设备的建设、安装调试以及使用技术；三是环境监测、信息传递设备，光、温、湿、气的监测仪器和自动控制等配套使用技术。
使用的资源
1．文字教材《园艺设施》为合一型，由中央广播电视大学出版社出版，2004年5月第一版，主编邹志荣教授。
文字教材较系统、较全面地介绍了现代园艺设施课程内容。
2．录像教材，为重点讲授型，包括习题课、复习课在内。
由邹志荣教授主讲，共10讲。
3.根据教学进度、安排6次教学重点提示、习题解析、综合练习和公布答案，同时，网上可通过BBS、电子邮件解答问题。
对教师和学习者建议
1．园艺设施内容多，覆盖面广，需要记忆与理解概念较多，还要结合实际具体的分析的解决一些问题，教学要求比较高。
但考试题绝不会超出教学和考试大纲的要求，学员只要按照教学大纲的要求，记住一些重要的概念，理解基本的原理，掌握基本公式遇到问题时会用这些原理去分析、去解决，考试起来就不会有问题。
2．请学员特别注意有关设计思路与方法，该记忆的内容就要记住，来不得半点含糊，还要会说明、分析和概括所要求的问题。
最好是带着问题去看书，边看书边找到问题的答案，作一些必要的笔记，重点的东西一定要有标记，这样便于完成每章后的练习和计分作业，也便于最后的总复习。
文字教材是课程的基础，要充分的自主学习，有问题时再看录像、网上辅导或与教师联系寻求帮助。
3．学习和辅导本课程一定要注意理论联系实际，能用学到的理论解决遇到的实际问题。
4．平时作业非常重要，阅读文字教材，是不是读懂了，要通过做每章后的思考题和做作业----检查、自测。
本课程采用形成性考核和终结性考核相结合的方式。
形成性考核包括4次平时作业，平时作业成绩占学期总成绩的20%；实践性教学要求写一篇调查报告，占学期总成绩的30%。
终结性考核即期末考试，期末考试成绩占学期总成绩的50%。
课程总成绩按百分制记分，60分为合格。
通过平时作业及时复习课程内容，及时发现问题，期末通过考试就比较有把握。
而且平时作业完成没达到50%，期末不允许参加考试。
5．面授辅导课：
一般不赞成再组织系统面授。
应组织以答疑及分析平时作业中典型错误为主要内容的辅导课，每周以1～2学时为宜。
园艺设施的意义
首先是搞清楚园艺设施的意义，在农业生产中如果要进行技术改革提高产量、能够提高生产效率，实际上从古到今主要的一点就是要投入能量的形式，也就是说通过不同能量形式的改变，可以使生产效率大大提高，过去是自己去耕种，后来出现了机械，生产效率和产量就大幅度提高，那么用在我们设施这一块实际上也是一种新的能源投入。
设施由于是人们人为地建造了一些固定的结构，最大的一点是可以人为地控制环境，在这种条件下进行生产，使作物得到最好的环境条件，因此作物就会按照人们的需求进行适当的调整，作物的产量就会大幅提高。
我们发现设施不只是有固定的大棚，而且能够调节温度、光照、湿度、水分甚至土壤进行的更换，这样是在原来的自然状态下我们又投入了更多的能源部分。
首先是外来的能源，形态上已经发生了变化，所以就出现了产量可以突飞猛进的增长，比如说我们常见的蔬菜、大棚的果树和花卉就有这个实力。
园艺设施发展的历史
目前从国内外发展现状来看，从古到今大概能分为三个阶段：
第一、初级阶段：
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，此时可以说是温室的原始阶段。
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。
第三、腾飞阶段：
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。
园艺设施现状和发展趋势
国内外现在园艺设施的面积和现状情况，这里提醒大家有一些数据已经有所改变，实际到目前来说世界设施的面积大约在300万公顷左右，其中我国占到250万公顷（大约4000万亩左右），我国设施面积要占到世界设施面积87%以上，所以说我国是世界上的设施大国。
但我国的设施相对来说要比较简陋，塑料大棚、拱形棚就比较多，而现代化温室相对比较少；排行世界第二的是日本，大约10万公顷左右；目前世界上发展最先进的应该是荷兰，荷兰的温室大约在万公顷，面积并不大，但荷兰温室有一个很明显的特点，就是全部是玻璃温室，而且基本可以全部自动控制，可以工厂化生产荷兰应该是走在前面的。
这样我们可以看出我们国家虽然设施面积很大，但配置却不很全，配置条件越好性能就越高。
以荷兰、美国、日本、法国、以色列等国家为代表，其明显的特征是设施结构多样化，生产管理自动化，生产操作机械化，生产方式集约化，是以现代工业装备农业，现代科技武装农业，现代管理经营农业。
重点是国内外的比较和区别点，我们和国外的区别点一是我国设施配置低，我国现代化温室只有1000公顷，大部分还是简易的塑料大棚和日光温室，抵御自然灾害条件有限；第二国外在设施栽培时不光有固定的设施而且有一定管理指标，而我国相对比较简单，土法上马，这与国情和生产效率有关；三在设施条件简陋的情况下，国外产量高于国内，我国大约是国外的三分之一，面积大产量和效益赶不上国外；四是国外有最新的材料和技术的应用，我国相对要晚一点，日本、美国有所谓的植物工厂，代表了世界先进水平。
通过比较可以看出，我们应该进一步提高我们设施的档次，从竹木结构逐步走向钢骨架结构，使使用寿命大大提高；同时要有一些必要的配置要进设施，可以进入小型机械、自动灌溉控制、施肥与灌溉结合，减轻劳动强度，同时提高控制能力，实行设施的标准化；提高环境控制能力，配置必要的环境调节设备。
过去露地生产靠天生产，尽管人为地进行调整，但降雨、降温、大风等我们难以调节，用了设施以后我们必须改变这一点，要有加温的设备，使冬季可以生产我们使用的园艺产品，对有些园艺产品要增加补光的设备，通过这些改进提高温室性能和生产效率。
温室场地选择
场地的好坏对结构性能，环境调控，经营管理等影响很大。
因此，在建造前要慎重选择场地。
（1）为了多采光要选择南面开阔、无遮阴的平坦矩形地块。
（2）为了减少炎热和风压对结构的影响，要选择避风的地带。
（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。
（4）要选择土质好，地下水位低，排水良好的地方。
地下水位高，不仅影响作物的生育，还能造成高温条件，易使作物发病，也不利于建造锅炉房。
（5）为了使基础坚固，要选择地基土质坚实的地方。
否则修建在地基土质软，即新填土的地方或沙丘地带，基础容易动摇下沉，须加大基础或加固地带而增加造价。
（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）温室和大棚地区的土壤、水源、空气如果受到污染，会给蔬菜生产带来很大危害，影响人民群众的健康。
因此，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。
如果这些厂对污水，排出的有害气体进行了处理，那么依然可以建设温室和大棚。
（8）在现代化大型温室和大棚的实际生产中常常需要用电，因此，应考虑电力供给，线路架设等问题。
要力争进电方便，路线简捷，并能保证电力供应，在有条件的地方，可以准备两路供电或自备一些发电设施，供临时应急使用。
温室布局计划
（1）集中管理、连片配置。
（2）因时因地，选择方位。
（3）邻栋间隔，合理设计。
（4）温室的出入口和畦的配置。
单屋面温室（又称日光温室）
单屋面温室是坐北朝南的一面坡温室，一般不加温，但个别寒冷地区需要临时加温。
单面屋温室主要靠南坡屋面采光。
为获得更多的光照，应选择一个适宜的屋面角度，既能获得较多的光照又满足保温、建筑、栽培作业的要求。
因此一般南立窗角度为60°~80°，屋面角度为22°~30°。
其高度为~米，温室虽比较低，但对保温是有利的。
后墙的高度主要考虑排水和人在屋顶上安放草帘方便操作为好，一般后墙高度为~米。
近年来这种单屋面塑料温室发展很快，其规模大小不一，大则1亩，小则亩。
双屋面连栋温室
双屋面连栋温室使用热水供暖，其供热能力强，室内设备、设施配套齐全，并且能有效地控制室内气候，有的还采用自动化程序控制。
这种温室一般面积都比较大，建造投资也高，栽培蔬菜的温室多以15~30亩为一栋，花卉温室在10亩以下，科研温室则面积更小一些，面积大小悬殊较大，主要根据生产和科研需要而定。
现有温室跨度多为4~10米，屋脊高4．6~米，檐高~米，屋面角度25°~28°。
认识和识别不同类型的温室和大棚及其结构
这一部分不是非常难的点，可以通过教材和音像教材看到不同类型的设施和大棚，
温室园艺的发展历史悠久，地域广阔，而各地气候条件不同，形成了各种类型温室。
下面是常见的温室类型。
以建筑用材不同把温室分为：
土木结构温室；砖木结构温室；混合结构温室；钢结构温室（包括薄壁镀锌钢管）；轻质铝合金结构温室。
3．按栋数分类。
根据温室的栋数而分
4．按用途分类。
按温室主要作用不同分为：
1．农业生产温室；
2．观赏展览温室；
3．科研温室；
4．专用温室。
温室和大棚的设计步骤
温室和大棚的设计与一般建筑物类似，都是以结构物的用途、规模、场地等基本条件为基础，要建造坚固、安全、经济、实用的温室和大棚，必须进行细致的设计工作。
设计常包括结构计划、结构计算，完成设计文件和进行工程造价计算等四个步骤。
结构的荷载计算
这一点是这一章的难点，我们把荷载分为四个类型：
1．恒荷载，指固定结构的自重而引起的一些重量，恒载一般可以根据尺寸大小,直接查表就可以，生产实际中有许多材料是新开发和新利用的，没有记载，需要测试。
2．作物荷载，温室在生产过程当中需要垂吊各种作物，而且温室中空间有限，不会象露地一样直接搭竹竿，这个荷载较作物荷载。
大致每m2按150N计算，即床面积1m2，其作物荷载为150N，架上先拉水平线再吊时，在水平线的固定处产生张力T。
所以，设计时还要考虑固定处的水平力（H）。
3．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。
4．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。
在结构上往往同时作用着几种不同性质的荷载，应考虑它们总的作用和对结构产生最不利的情况，这就是荷载的组合问题。
温室、塑料棚设计荷载的组合有以下几种情况，应取其最不利的情况进行设计：
恒载+雪载；恒载+风载；恒载+活载（建筑物施工或维修时的吊重荷载）；恒载+作物吊重。
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。
最大采暖负荷的计算
最大采暖负荷是采暖设计的基本数据，其大小直接影响到整个设施经济性。
（一）能量平衡
一个完整的能量平衡系统包括太阳能及其通过覆盖材料的透射、通风换热、冷风渗透热损失、与地面的热交换、作物生理生化能量的转换、长波辐射、工作人员和设备产生的热量以及加热系统的供热等。
最大采暖负荷可简化为用以平衡设施通过围护结构的传热和冷风渗透两项热损失的能量需求。
（二）围护结构的传热耗热量
温室或大棚通过其各个暴露的表面的传热耗热量可用公式计算：
整个设施的围护结构传热耗热量Q1等于它的围护结构各部分基本传热耗热量q1的总和。
（三）冷风渗透耗热量
在风压和热压造成的室内外压差作用下，室外的冷空气通过温室的缝隙渗入室内，被加热后逸出。
把这部分冷空气从室外温度加热到室内温度所消耗的热量，称为冷风渗透耗热量Q。
采暖装置
（一）热水锅炉分类及型号
1．锅炉的分类
采暖锅炉所采用的燃烧设备可分如下三类：
层燃炉、室燃炉和沸腾炉
（二）采暖的方式及特点
温室的采暖按热媒不同可分为：
热水式采暖系统、热风采暖系统、电热采暖系统和其它型式采暖系统。
（三）散热器的类型及选择计算
散热器是热水采暖系统中重要的散热设备。
种类很多，有光管散热器、铸铁柱型散热器、铸铁圆翼散热器，热浸镀锌钢制圆翼散热器，温室中多为光管散热器和铸铁散热器。
设备机器容量计算和辅助管配置
在确定锅炉容量和台数时，应掌握下列几个原则：
①锅炉的容量和台数，对用户负荷变化适应性强。
应使锅炉经常处于经济负荷下运行，锅炉的经常负荷不应低于锅炉额定负荷的50～60%。
②锅炉容量和台数的确定，应有利于节省人力、物力和基建投资。
③锅炉容量和台数，应保证供暖的安全可靠性。
台数的本身应体现出有较高的备用率，一般不宜一台炉，至少有两台炉。
④尽量选用同容量、同型号的锅炉设备，以利管理，提高管理人员操作水平和备件互换容易。
通风设备
温室等设施通风的目的有三个：
①排除设施内的余热，使室内的环境温度保持在适于植物生长的范围内。
②排除余湿，使室内环境相对湿度保持在适于植物生长的范围内。
③调整空气成分，排去有害气体，提高室内空气中CO2的含量，使作物生长环境良好。
通风方法一般有两种：
①自然通风在温室等设施的适当位置设置窗户靠热压和风压作用进行通风，并可以通过调节窗户的开度来调节通风量。
②机械通风依靠风机产生的压力强迫空气在设施内流动。
温室所用开、关窗系统主要包括：
卷膜开窗系统和齿条开窗系统。
1．卷膜开窗系统。
2．齿条开窗系统。
张爱华：
2014春第二次教学活动开始。
各位老师和同学大家好！
欢迎大家参加今天的教学活动。
本次教学活动主题
与大家一起复习这门课程的重点学习内容，希望对大家的期末复习有所帮助。
我国设施农业面临的问题
1．数量较大，质量较差；
2．设施种类齐全，内部功能较差；
3．种植种类较多，栽培技术不规范；
4．生产面积较大，社会化服务体系与市场发育不健全。
设施园艺在农业生产上的意义
设施园艺不仅是一种最新能源的投入形态，而且是能够调节地上和地下部环境条件进行生产的，其本质是将农业从自然生态中脱离出来，产生更高的生产能力。
热水采暖系统的基本组成及其特点
热水采暖系统是由热水锅炉、供热管道和散热设备三个基本部分组成。
特点是温室内温度稳定、均匀、系统热惰性大，节能；温室采暖系统发生紧急故障，临时停止供暖时，2小时不会对作物造成大的影响。
确定锅炉容量和台数的基本原则
在确定锅炉容量和台数时，应掌握下列几个原则：
①锅炉的容量和台数，对用户负荷变化适应性强。
②锅炉容量和台数的确定，应有利于节省人力、物力和基建投资。
③锅炉容量和台数，应保证供暖的安全可靠性。
④尽量选用同容量、同型号的锅炉设备，以利管理，提高管理人员操作水平和备件互换容易。
采暖设计的基本程序
采暖设计，首先要根据设施的结构、地理位置等因素进行最大采暖负荷的计算；其次，依据设施所在地及用途等具体条件确定采暖所用热媒。
最后根据最大采暖负荷及采暖方式进行散热设备、管道及锅炉容量计算等。
温室通风的目的
温室等设施通风的目的有三个：
①排除设施内的余热，使室内的环境温度保持在适于植物生长的范围内。
②排除余湿，使室内环境相对湿度保持在适于植物生长的范围内。
③调整空气成分，排去有害气体，提高室内空气中CO2的含量，使作物生长环境良好。
温室布局的基本要求
（1）集中管理、连片配置。
（2）因时因地，选择方位。
（3）邻栋间隔，合理设计。
（4）温室的出入口和畦的配置。
节能型日光温室和现代化温室区别
1．智能可控程度不同；
2．生产环境条件不同；
3．节能程度不同；
4．生产能力与效益不同。
滴灌方式与地面灌水方式相比所具有的优点
滴灌与采用传统地面灌溉（畦灌）相比，具有以下优点：
（1）降低室内室气湿度。
由于滴灌除了植物根部湿润外，其他地方始终保持干燥，因而大大减小了地面蒸发，一般情况下室内空气相对湿度可下降20%左右。
（2）地温降幅很小。
滴灌的运行方式是采用浅灌勤灌的方式，每次灌水量很小，因而几乎不会引起地温下降。
（3）适时适量补充营养成分。
传统的施肥方式是在畦灌时将肥料洒在畦田入口，肥料随水注入田间或将地膜揭开将肥料埋在植物根系附近，然后再将地膜盖上。
由于地面灌溉不可能很频繁，因而一次施入的肥料量较大，易引起土壤电解质失衡影响植物产量。
滴灌则可以结合施肥，适时适量地将营养成分直接送到作物根部，提高了肥料利用率，促进植物产量的提高。
（4）减少病虫害的发生。
滴灌可以降低室内的空气湿度，使与湿度有关的病虫害得以大幅度下降。
产量大幅度提高，同时降低了防止病虫害的农药使用量，可减少蔬菜农药残留量，提高了蔬菜品质。
（5）减少肥料用量。
（1分）滴灌使植物根系层水量和通气条件保持在最佳状态，土壤中的微生物非常活跃，使肥料的转化率大大提高；同时适时适量地补充速效肥，因而可大量节约肥料用量。
据实验，通过滴灌系统施肥，比常规地面灌溉施肥，可以节省肥料用量30%以上。
（6）便于农作管理。
滴灌只湿润植物根区，其行间空地保持干燥，因而即使是灌溉的同时，也可以进行其它农事活动，减少了灌溉与其它农作物管理的相互影响。
（7）提高农作物产量。
滴灌可以给植物提供更佳的生存和生长环境，使植物产量大幅度提高，一般增产幅度达30%～80%。
（8）提早供应市场。
使用滴灌系统，一般可提早应市15～30天。
（9）延长市场供应期。
改善环境，可使植物更长时间内保持生长旺盛，从而可延长市场供应期，获得最佳的收入。
（10）增加收入。
使用滴灌系统，提高农业设施和保护地的收入，一般可提高30%一100%。
（11）降低了能耗。
滴灌比地面畦灌可减少灌水量50%～70%，因而可降低抽水的能耗；同时滴灌地温下降小，可减少或免除提高地温需要的能耗，一般能耗可下降30%左右。
对微灌灌水器的基本要求
（1）灌水器要求的工作压力低，一般为30～150kPa（3～15m工作水头）。
（2分）出水流量小。
对于滴头，滴孔出水应呈滴水状，流量一般约为～50L/h，常用的滴头出流量大约在h左右。
对于微喷头，应依栽种植物类别，要求雾化指标适当，出流量一般小于200L/h。
（2）出水均匀而稳定。
（3）抗堵塞、抗老化性能好。
（4）制造精度高。
（5）结构简单，便于装卸。
（6）坚固耐用，价格低廉。
设施高效节水灌溉技术的基本要求
（1）保证设施内植物实现定额灌水。
保证依其需水要求，遵循灌溉制度，按计划灌水定额灌水。
（2）田间水的有效利用系数高。
灌溉水有效利用系数，滴灌不应低于，微喷灌不应低于。
（3）保证设施内植物获得优质、高效、高产和稳产。
（4）设施灌水劳动生产率高，灌水所用工日少。
（5）设施灌水方法、灌水技术应简单经济、易于实施，便于推广。
（6）设施内灌溉系统及装置应投资小，管理运行费用低。
微灌系统的分类及其选用
依毛管在设施内田间的布置形式，各组成部分的移动情况以及灌水方式的不同，微灌系统一般可划分为以下五类。
（1）地面固定式微灌系统，毛管和灌水器等均布置在地面上或悬吊于设施层架上，在灌水期间所有部件都不移动的微灌系统。
目前我国设施内，这种微灌系统主要采用于微喷灌植物。
（2）地下固定式微灌系统，将毛管和灌水器（主要是滴头）等全部埋入地下的微灌系统。
该类微灌系统在设施内不宜采用。
（3）半固定式微灌系统，将毛管埋入地下固定不动，而其上安装伸出地面的微管和灌水器（主要是微喷头）等装置则是可以移动的微灌系统。
该类微灌系统常选用于设施内灌溉花卉、苗木等植物。
（4）移动式微灌系统，在灌水期间，毛管和灌水器或滴灌带、滴灌管、多孔管等在一个位置上灌水结束后，再移动到另一个位置上灌水的系统。
设施内通常都选用这种系统灌溉蔬菜、苗圃、果木和无土栽培植物。
（5）间歇式微灌系统，又称脉冲式微灌系统，其工作方式是每隔一定时间灌水器出水一次，灌水器流量一般比普通灌水器流量要大4～10倍。
这种系统我国设施内尚很少选用。
温室自动调控系统的功能
调控系统的功能应包括如下几个方面：
1．保温控制：
被检测的因子是室内温度、室外太阳能辐射量、保温幕上部气温、室外气温、室内外湿度。
当超过或低于设（给）定值时，保温幕启闭装置便自动投入工作。
2．换气检制：
被检测的因子是室内温度和室外太阳辐射量，室外气温、风向和风速、降雨和降雪量。
当超过或低于设定值时，天窗、侧窗、通风扇等拖动电动机启动工作。
3．加温控制：
被检测因子是室内温度、室外气温、室内外大气湿度。
当超过或低于设定值时，加温设施动作或停止。
4．遮光控制：
被检测因子是室外太阳辐射能、室内温度。
按设定值控制遮光幕电动机动作。
5．CO2施用控制：
检测因子为室内CO2浓度。
按设定值控制CO2发生器的CO2施放量。
6．降温控制：
检测因子为室内温度和湿度。
按设定值控制喷雾雾化喷嘴的开度或湿帘抽风机的启动或停止。
7．警报系统控制：
当各被控因子的设定值发生异常变化时，保温、换风、加温、传感器、调节器等工作异常时，停电或过载和欠压时等，警报灯、警铃应发出报警信号。
8．记录、显示和打印功能：
调节阀
调节阀的作用是将各种流体（如制冷工质、蒸汽、风、冷热水等）的流向和流量进行调节和控制。
按流向不同有：
单通（直通）和三通；
按阀座数有单座和双座之分；
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