温室培养环境因子控制方法范文

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摘要温室栽培在国内外已经得到迅猛发展。重点介绍了目前温室栽培环境内温度、光照、湿度、气体、肥力等调控技术,以期为温室生产提供参考。

关键词温室栽培;温度;光照;湿度;气体;肥力;调控技术

温室包括各类玻璃温室、PC板温室、膜温室等。国内外温室栽培技术近年来得到迅猛发展,其中以荷兰、以色列、美国、英国、日本、法国、澳大利亚等国发展最快,我国温室栽培技术研究始于20世纪80年代后期,特别是近10多年来发展迅速,但由于许多栽培者在生产过程中对温室内环境因子调控技术掌握不到位[1-3],造成温室栽培没有发挥出应有效益,甚至亏本。因此,掌握温室内环境因子的调控技术是决定温室栽培成败的关键。

1温室内温度调控技术

温度与植物生长发育、花芽分化、光合作用、蒸腾作用、呼吸作用以及同化产物的运输等都有密切的关系,极端的高温与低温会影响植物的正常生长和发育,严重时甚至使植株死亡。土壤温度对作物生育也有很大影响,因为地温的高低直接影响作物根系吸收营养和水分,而且还影响土壤微生物的活动。采用温室的主要目的是在植物不适于露地栽培的季节进行栽培,因此温度就成为温室环境调控中的一个重要因子[4-6]。目前,对温度的控制主要有保温、加温和降温几个方面。

1.1保温技术

一是减少贯流放热和通风换气量。温室的散热有3种途径,即:经过覆盖材料的维护结构传热即贯流传热;通过缝隙露风的换气传热;与土壤热交换的地中传热。3种传热量分别占总散热量的70%~80%、10%~20%、10%以下。为了提高温室的保温能力,近年来主要采用外盖膜、内铺膜、起垄种植再加盖草席、草毡子、纸被或棉被以及建挡风墙等方法来保温。在选用覆盖物时,要注意尽量选用导热率低的材料。其保温原理为:减少向温室内表面的对流传热和辐射传热;减少覆盖材料自身的传导散热;减少温室外表面向大气的对流传热和辐射传热;减少覆盖面的露风而引起的对流传热。二是增大保温比。适当降低设施的高度,缩小夜间保护设施的散热面积,有利于提高设施内昼夜的气温和地温。三是增大地表热流量。通过增大保护设施的透光率、减少土壤蒸发以及设置防寒沟等,增加地表热流量。

1.2加温技术

加温的方法有酿热加温、电热加温、水暖加温、汽暖加温、暖风加温、太阳能储存系统加温等,根据作物种类和设施规模和类型选用。其中酿热加温利用的是酿热物(比如牲口粪便、稻草等)发酵过程中产生的热量。太阳能加温系统是将棚内上部日照时出现的高温空气所截获的热能储存于地下以提高地温,当夜间气温低于地温时,储存于土壤中的能量可散发到空气中。通过太阳能储存系统的运用,温室内地温可提高1~2℃。

1.3降温技术

当外界气温升高时,为缓和温室内气温的继续升高对作物生长产生不利影响,需采取降温措施,目前温室的降温主要有以下方式:一是换气降温。打开通风换气口或开启换气扇进行排气降温,在降低室温的同时,还可以排出湿气,补充二氧化碳。二是遮光降温。夏天光照太强时,可以用旧薄膜或旧薄膜加草帘、遮荫网等遮盖降温。三是屋面洒水降温。在设备顶部设有有孔管道,水分通过管道小孔喷于屋面,使得室内降温。四是屋内喷雾降温。一种是由温室侧底部向上喷雾,另一种是由大棚上部向下喷雾,应根据植物的种类来选用。

2温室内光照调控技术

植物的生命活动都与光照密不可分,因为人类赖以生存的物质基础是通过光合作用制造出来的。目前,温室内的光照仍以自然光照为主,但光照强度一般较弱,这是因为自然光要透过透明屋面覆盖材料才能进入温室内,这个过程中会由于覆盖材料吸收、反射、覆盖材料内表面结露的水珠折射、吸收等而降低透光率[7-9]。如果透明材料不清洁,使用时间长而染尘、老化等因素,其透光率甚至不足自然光的50%。因此,要尽量提高大棚内的光照,使之满足蔬菜花卉等设施栽培作物生长发育的要求。

2.1合理设计温室结构,提高透光率

一是合理设计。施工前选择好光照充足的建造场地;设计合理的建造方位和屋面坡(弧)度;尽量减少温室棚面龙骨的数量和表面积;选用透光率高的覆盖材料。二是保持覆盖材料表面干净。经常清扫覆盖物表面,减少灰尘污染,以增加透光率,提高棚内光照强度。三是减少覆盖物内表面结露。通过通风等措施减少覆盖膜内表面结露,防止光的折射,提高透光率。目前,我国已经研制出不易产生结露的无滴膜,生产时应作为首选材料。四是延长棚面光照时间。在保温前提下,尽可能早揭晚盖外保温和内保温覆盖物,增加光照时间。双层膜温室,可将内层改为能拉开的活动膜,以利光照。五是合理密植。合理安排种植行向,以减少作物间的遮荫,密度不可过大;否则,作物在设施内会因高温、弱光发生徒长。作物行向以南北行向为好,没有“死阴影”。若是东西行,则行距要加大。单屋面温室的高栽培床要南低北高,防止前后遮荫。六是选用耐弱光品种。温室栽培时应选用耐弱光品种,同时加强植株管理,对于高秧作物通过及时整枝、打杈、插架等措施以防止上下叶片互相遮荫。七是采用地膜覆盖或挂反光幕(板)。地膜覆盖有利地下反光以增加植株下层光照。在温室内悬挂反光幕可使反光幕前光照增加40%~50%,有效范围达3m。八是利用有色膜改变光质。在光照充足的前提下,采用有色薄膜,人为创造某种光质,例满足某种作物或某个发育时期对该光质的需求,获得高产优质。例如紫色薄膜对菠菜有提高产量、推迟抽薹、延长上市时间的作用;黄色薄膜对黄瓜有明显的增产作用;而蓝色薄膜能提高香莱的维生素丙的含量。

2.2遮光技术

温室遮光20%~40%能使室内温度下降2~4℃。初夏中午前后,光照过强,温度过高,超过作物光饱和点,对生育有影响时应进行遮光。遮光材料要求有一定的透光率、较高的反射率和较低的吸收率。一是覆盖各种遮荫物。覆盖物有遮阳网、苇帘、竹帘等。二是玻璃面涂白。将玻璃面涂成白色可遮光50%~55%,降低室温3.5~5.0℃。三是屋面流水。使屋面安装的管道保持有水流,可遮光25%,遮光对夏季炎热地区蔬菜及花卉栽培尤为重要。

2.3人工补光技术

补光有调节开花期的日长补光和栽培补光,日长补光是为了抑制和促进作物花芽分化,调节开花期。而栽培补光主要是促进作物光合作用,促进作物生长。据研究,当温室内床面上光照日总量小于100W/m2时,或光照时数不足4.5h/d时,就应进行人工补光。因此,在北方冬季很需要这种补光,但因成本高,国内主要用于育种、引种和育苗。人工补光的光源是电光源。对电光源有3点要求:一是要求有一定的强度。使墙面上光强在光补偿点以上和光饱和点以下。不同作物的光补偿点和光饱和点分别不同,所以应用时要因作物而定。二是要求光照强度具有一定的可调性。三是要求有一定的光谱能量分布和太阳光的连续光谱。可以模拟自然光照或采用类似作物生理辐射的光谱。

3温室内湿度调控技术

由于温室内土壤的蒸发和植株的蒸腾作用,使空气湿度明显高于露地。而湿度是影响温室栽培作物病害发生的主要因素。湿度调控一是地膜覆盖。温室内覆地膜可使覆盖地面蒸发大大减少,从而达到保持土壤水分,降低空气湿度的目的。二是控制浇水。尤其在寒冷的季节,推行在地膜垄沟内暗灌,不仅有利于降低室内空气湿度、抑制病害发生,还能起到减少热能损耗、提高地温的作用。三是通风降湿。通过通风,可调节改善室内的湿度状况。但在通风降湿的同时,也降低了室内的温度,因此在寒冷的冬季,要以保温为主,尽量减少通风次数与时间;春季则要适当加大通风量,以协调温室内的温度与湿度,缓解温度与湿度矛盾。另外,大型设施在进行周年生产时,到了高温季节还会遇到高温干燥、空气湿度不够的问题,要注意加湿。加湿的方法有喷雾加湿、湿帘加湿和温室内顶部安装喷雾系统,降温的同时也可加湿。

4温室内气体调控技术

4.1温室内气体的种类

一是CO2。对温室作物影响最大的气体是CO2,它是作物光合作用的主要原料,其含量直接影响到设施栽培作物光合作用的进行。空气中CO2的浓度一般为340~350mg/kg,远低于光合作用的适宜浓度

(600~1200mg/kg)。而温室是一个相对封闭的空间,其中CO2主要来自大气,植物和土壤微生物的呼吸活动、有机肥料的分解也可以释放一些CO2,但由此而来的CO2远远满足不了作物生长的需要,如果不及时补充CO2,植物的光合作用减弱,光合产物数量少,供应养分不足,导致植株生长缓慢,产量低,品质差,畸形果多,落花落果严重。因此,对温室大棚设施补充CO2,是提高作物产量与品质的主要途径之一。二是O2。土壤中的O2对作物影响较大,作物地上器官呼吸所需要的O2可以从空气中得到满足,根系需要的O2要从土壤中获得,缺氧时根系易腐烂,当土壤含氧量低于5%时,根系就不能进行正常的吸收活动,甚至会使根系窒息而死亡。三是有害气体。温室生产过程中往往会产生一些有毒气体对作物产生毒害。如温室中施入未经腐熟的鸡禽粪等有机肥,再发酵过程中会产生大量的NH3,另外大量使用碳酸氢铵、尿素等氮素化肥,也会放出NH3、NO2。燃煤或燃烧沼气加温时会产生SO2、乙烯等。质量不好的农膜还会产生Cl2,这些气体如果不及时排出便会导致作物中毒。

4.2温室内气体调节技术

一是人工使用CO2肥。利用强酸和碳酸盐进行化学反应产生碳酸,碳酸在常温下很快分解生成水和CO2,目前在冬暖大棚广泛应用的是稀硫酸和碳酸氢铵的反应,产生CO2。此法操作简单、安全,费用相对低,其反应速度随反应物浓度和外界温度的增高而加快,但要注意温度过高而引起碳酸氢铵的分解,产生氨中毒。或用燃烧沼气、天然气、液化石油气、无烟煤、丙烷、煤油等碳氢燃料的方法生成CO2。此法生产CO2气肥有2个较大的缺点,即虽经过滤但仍会放出CO和H2S等有害气体及成本较高。或用干冰填埋法。在大棚内每1m2挖1个坑,坑内埋入少量干冰,使CO2缓缓的释放到大棚里。这种方法释放量大、使用方便,但成本过高、劳动强度大,且因CO2气体密度大,从地面向空气中释放比较困难,不利于作物吸收,无法做到定时定量,有降温效应。或用瓶装液态CO2法。瓶装液态CO2是化肥厂、酒精厂等企业的副产品,是比较理想的农用CO2气源,且资源丰富、成本低廉、很容易控制、方便安全,具有其他CO2气源所不具有的优点。还有生物法。在保护地内高架作物下堆放食用菌袋,既可生产食用菌,食用菌呼吸放出的二氧化碳又能被植物利用。二是通风换气。通过通风,在排出有害气体的同时,补充CO2和O2,但这种方法只能使CO2浓度最高达到大气水平。三是改善土壤O2供应。增施腐熟的有机肥,中耕松土,防止土壤板结;覆盖地膜,既能保墒又能保持土壤疏松透气,但地膜间垄沟要定期中耕。四是其他调节办法。选用含硫量低的煤作燃料,选用合格农用塑料膜,每次施肥后几天内要加大通风量,减少有毒气体对作物的危害。

5温室内肥力调控技术

5.1温室内施肥特点

一是禁用挥发性化肥;二是不能使用未腐熟的有机肥;三是多施有机肥。施有机肥不仅能提高土壤肥力,还能防止盐类积聚,并且有机物分解过程中产生的CO2可供作物光合作用需要。少施容易被土壤吸附的硝酸钾、氯化钾、硫酸镁等化肥。

5.2施肥技术

一是有机肥。有机肥一般作基肥,多在耕前撒施。为提高肥效,种植行距较大的果蔬时最好集中沟施,注意分层施用并与土混匀。二是氮肥。氮肥是速效肥,一般用作追肥,分期施用,施用时埋在地下5~10cm为宜,尤其是在温室中不能施在地表,以免发生氨气危害。如果采取膜下暗灌技术可随水追施。三是磷肥。为了提高磷肥利用率,磷肥应集中深施,也可集中分层施用。颗粒磷肥比粉末磷肥效果好,有效磷含量高。四是钾肥。钾肥多作基肥和定植肥,可集中沟施,对于浅根性作物还可洒在地表,与表土掺匀。五是微量元素。多数土壤不缺乏微量元素,但温室内连作严重,常导致土壤中微量元素吸收障碍或缺乏。不同作物对微量元素缺乏的敏感性不同,生产上应根据作物种类的不同及生长发育表现,决定是否缺素。微量元素多进行叶面喷施,喷施浓度通常是0.2%~0.5%。钼、铜的实用浓度应适当降低,叶面喷施在傍晚进行最好,药液不容易风干,便于叶片吸收。用液量为375~750kg/hm2。