园艺园林专业教案第九章设施栽培

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第九章设施栽培教案

教学目标：掌握温室的结构与应用；了解塑料薄膜覆盖的方式、种类；了解风障、阳畦、温床等的结构与应用。
教学内容：温室、塑料薄膜覆盖、其他园艺设施、夏季保护设施。
教学重点：温室的结构。
教学方法：本章为理论课。理论课采用多媒体课件教学，并充分利用图片，以加深学生的感官认识。
教学素材与设备：教材与参考书、多媒体、图片等。
教学时数：2学时
课堂教学过程设计：
旧课总结：上节课我们讲完了第八章-生长发育的调控，了解了园艺植物的整形与修剪、矮化栽培、花果调控及产期调控。
新课导入：设施园艺，也就是园艺作物设施栽培、保护地栽培，它是在不适宜园艺作物生长发育的寒冷季节或炎热季节，利用保温防寒或降温防热设备，人为地创造适宜园艺作物生长发育的小气候条件进行生产的方法，属于环境调控农业。
一、温室
以采光覆盖材料为全部或部分围护结构材料，可以人工调控温度、光照、水分、气体等环境因子的保护设施。
（一）日光温室
日光温室大多是以塑料薄膜为采光覆盖材料，以太阳辐射为热源，靠采光屋面最大限度采光和加厚的墙体及后坡、防寒沟、纸被等最大限度地保温，达到充分利用光热资源，创造植物生长适宜环境的一种我国特有的保护栽培设施。
1．日光温室的基本结构结合图片进行讲解。
（1）前屋面(前坡，采光屋面)：由支撑拱架和透光覆盖物组成，主要起采光作用，为了加强夜间保温作用，在傍晚到第二天早晨用保温覆盖物覆盖。
（2）后屋面(后坡，保温屋面)：位于温室后部顶端，采用不透光的保温蓄热材料作成，主要起保温和蓄热的作用，同时也有一定的支撑作用。在纬度较低的温暖地区，日光温室也可不设后坡。
（3）后墙和山墙
后墙位于温室后部，起保温、蓄热和支撑作用。山墙位于温室两侧，作用与后墙相同。通常一侧山墙外侧连接建有一个小房间作为出入温室的缓冲间，兼做工作室和贮藏间。
（4）其它（立柱、防寒土、防寒沟）
立柱是在温室内起支撑作用的柱子，竹木温室因骨架结构强度低，必须设立柱；钢架结构因强度高，可少设或不设立柱。
防寒沟是在北方寒冷地区为减少地中传热而在温室四周挖掘的土沟，内填稻壳、树叶等隔热材料以加强保温效果。
防寒土是指日光温室后墙和两侧山墙外堆砌的土坡以减少散热，增强保温效果。
2．性能特点
（1）光照：可见光进入日光温室，其光照强度明显减弱；日光温室光照时间较自然光照短；日光温室光照的水平分布（从南到北逐渐减弱）和垂直分布（从上到下逐渐减弱）都不均匀。
（2）温度：日光温室的温度性能优于大棚，但有明显的四季变化。一般情况下，日光温室冬季日数比露地缩短3-5个月，夏季比露地延长2-3个月，春秋季比露地分别延长20-30天。在北纬41º以南地区，保温性能好的日光温室几乎不存在冬季。日光温室气温日变化规律是白天气温高，夜间气温低；晴天昼夜温差变化较大，阴天变化较小。
温室内气温分布有不均匀现象，这与光照的不均匀现象相一致。通常白天上部温度高于下部，中部温度高于四周，夜间北侧温度高于南侧。水平温差3-4℃,垂直温差2-3℃。地温变化相对比较稳定。随土层深度加深，温度变化比气温有滞后现象。
后墙不同部位温度变化不同，0cm，5cm，10cm处的温度随温室内温度升降而升降，是主要的蓄热放热部位，中部30cm，50cm，70cm处温度变化相对较小，外侧90cm处是受外界温度影响最大的部位，随外界的温度变化而变化。
（3）空气湿度：空气湿度过高，常处于100%状态；温室内湿度日变化大，白天室内温度高，湿度相对低(60-70%)，夜间温度下降，相对湿度升高(100%)；日光温室局部差异大于露地，这与温室容积有关。容积越大湿度越小，日变化越小；容积越小，湿度越大，日变化也越大；容易引发多种病虫害。
（4）气体条件：密闭条件下，二氧化碳浓度过低，造成作物二氧化碳饥饿，同时存在NH3、NO2、SO2、C2H4等有害气体积累。
（5）土壤环境：土壤养分转化和有机质分解速度快；肥料利用率高；土壤湿度稳定；连作障碍严重。
3．应用
（1）园艺作物育苗
（2）蔬菜周年生产
（3）花卉栽培
（4）果树栽培
（二）现代化温室
现代温室通常简称连栋温室或俗称智能温室，是设施园艺中的高级类型，主要指设施内的环境能实现计算机自动控制，基本上不受自然气候条件下灾害性天气和不良环境条件的影响，能全天候周年进行设施园艺作物生产的大型温室。
两栋及两栋以上相连的温室称为联栋式（见图），是现代化大型园艺温室中应用最广泛的一种建筑形式。
目前国内连栋温室类型大体分为三种：国内自行设计制造型、荷兰型温室、美国型拱圆屋面温室。
温室使用钢材、钢化玻璃、普通玻璃、丙烯酸树脂玻璃纤维加强板（FRA）等建成。国外类型多不太讲究节能，国内类型节能性好，目前水平下较宜于应用。
温室的管理设备包括加温、通风、灌水（施肥）、CO2发生器、保温幕、蒸汽消毒、电控操作及监测装置等。
各种装备的电控系统都集中在一个室内或一个控制台上，作为温室的管理中心。
各个系统的控制设备可设立电子程序控制设备、电动及手动控制设备，以防备在机械发生故障或停电时进行手动操作。
各控制系统应有单独的控制开关，并装有指示灯和故障报警信号。
（1）加温系统
采用集中供暖，分区控制及监测的加温设备。主要有热水管道加热和热风加热两种系统。
热水管道加热优点：室温均匀，停止加热后室温下降速度慢。
缺点：室温升高慢，设备材料多，一次性投资大，燃煤排出的炉渣、烟尘污染环境，需要占用土地。
热风加热优点：室温升高快，占地面积小，一次性投资小。
缺点：停止加热后降温快，易导致叶面积水。加热效果不及热水加热系统。
（2）通风装置
一般分为顶窗通风、侧窗通风和顶侧窗通风等三种方式。通风窗的开关分为软传动（以用电机卷钢丝绳升降玻璃窗）、硬传动（以螺旋拉杆带动“V”型支架或用单轴双臂式自动旋转开窗机，开闭玻璃窗）。窗的开闭及窗的开闭程度均自动调节。屋顶上设有雨量感应器，下雨时自动关窗。
（3）灌水设备
可定时定量地进行喷灌、滴灌、浇灌、喷药、施肥和喷雾降温、调湿等作业。进行基质栽培时，可采用肥水回收装置，将多余的肥水收集起来，重复利用或排放到温室外面；现代温室采用雨水回收设施，可将降落到温室屋面的雨水全部回收，是一种理想的水源。
（4）保温幕
又称二层幕、节能罩。可节省能源24％以上，提高室温6－7OC，夏季遮荫，降温7OC。幕布用合成纤维做成无纺布，寿命5－6年。
（5）CO2施肥装置
即CO2 发生器。可由贮存罐直接放出或者由发生器燃烧液化石油气，放出 CO2 ，并由风扇将CO2 吹散，使其在室内均匀分布，我国普通温室多使用强酸与碳酸盐反应释放CO2。
（6）土壤消毒
采用锅炉中的蒸汽，进行土壤蒸汽消毒，土层深0－30cm，用90OC蒸汽，保持30分钟可以杀死病菌、虫卵及杂草种子等。
连栋温室内气温分布均匀，局部温差小，地温比较稳定。光照条件良好，室内透光率春季为51％，夏季70％，秋季60－70％，冬季49％。由于有良好的通风设施和喷雾设施，相对湿度很容易控制。
二、塑料薄膜覆盖
塑料薄膜覆盖栽培已成为园艺设施栽培的一种重要方式，塑料薄膜已成为园艺设施栽培的重要材料。由于覆盖的方式和产生的效果不同，大体可分为地膜覆盖（地表），近地面覆盖，小棚、中棚、大棚及连栋大棚等多种方式的覆盖。
（一）地膜覆盖
地膜覆盖（plastic sheet mulch）是利用厚度为0.01-0.02mm的聚乙烯和聚氯乙烯薄膜覆盖于地表面或近地面表层的一种栽培方式。
塑料薄膜覆盖设备简单，成本低，耗力少，能使作物早熟丰产，适于大面积栽培使用，已被广泛应用。
1．地膜的种类
我国目前生产的地膜已有10余种。
（1）无色透明膜。也称本色膜。这种膜呈原料的本来颜色，土壤增温效果好，生产上应用最为普遍，一般每亩需薄膜7.5-10kg。
（2）黑色膜。在聚乙烯树脂中加入2－3％的碳黑制成。增温效果不如无色透明膜，但能防止土壤水分蒸发，抑制杂草生长。
（3）绿色膜。绿色使光合能力下降，据此制造了绿色膜以抑制杂草的生长，但绿色膜耐久性差。
（4）黑白双重膜。其表面为乳白色，通过光反射使地温下降，背面黑色有利于抑制杂草生长。
（5）银灰色膜。用以驱避蚜虫。
（6）银黑双重膜。较黑白双重膜反射更多的紫外线，具有驱避蚜虫作用，但降温效果不如黑白双重膜明显。
（7）银色反光膜。又称PP膜，是在聚乙烯薄膜两面粘接铝粉或在薄膜上覆盖一层铝箔而成。具有隔热和较强的反射阳光作用，一般用以降低地温和果实增色。
（8）有孔膜。工厂中在薄膜加工成型后，根据栽培行株距打孔或切口。
（9）杀草膜。含有除草剂。覆盖地面后，除草剂从膜内析出，溶解在薄膜下的小水滴中，水滴由小变大，落在畦面上，形成一层药剂处理层、杂草幼芽刚一出土就被杀死。
（10）降解膜。也称崩坏膜，覆盖一段时间后自动降解，减少日后的残膜处理工作，目前国内供应的主要为光解膜。
（11）水枕膜。在半径30厘米的聚乙烯圆筒膜里（即薄膜口袋）放入少量的水，铺在保护地设施内行间的地面上，晚间依靠白天太阳晒热的温水来提高大、小棚的温度。
浮面覆盖：也称浮动覆盖或漂浮覆盖，是指不用任何骨架材料作支撑，将覆盖物直接覆盖在作物表面。由于覆盖物可以随作物生长而浮动，因此又称浮动覆盖。浮面覆盖的覆盖材料主要有无纺布、遮阳网，要求其有一定的透光性和透气性，同时质量要轻。
浮面覆盖具有保温、保墒和遮阳的作用，常在冬春季节露地或大棚、日光温室内覆盖保温，可使温度提高1～3℃；也可于夏秋季节覆盖用于遮光保墒，特别是在育苗阶段应用较多。
2．塑料小棚
用毛竹片、细竹竿、荆条或6－8mm钢筋作为骨架材料，按80－100cm间距插一拱架，纵向相连，高80cm，宽130cm左右，上覆塑料薄膜成拱形小棚。小棚结构简单，成本低廉，主要在冬春季节应用，为保证光照均匀，应建成东西延长方向。
温度：空间小，缓冲能力差，容易受外界温度变化的影响。在无保温覆盖的情况下，温度变化剧烈。
湿度：易造成高湿，必须进行通风。
光照：光照性能较好，一般透光率在50%左右，但也受薄膜种类、新旧、有无水滴等影响有一定变化。
应用：生产上主要作为蔬菜、花卉春季提早栽培，早春园艺作物的育苗及耐寒蔬菜和花卉秋延后栽培。
3．塑料大棚
一般将跨度在6米以上，高度2.5米以上的拱棚称塑料大棚；跨度在3-6米，高度在1.8-2.3米的拱棚称中棚。
塑料薄膜大棚（plastic house）是利用竹木、硬塑料、水泥、钢筋、钢管等为骨架，上覆塑料薄膜而成。
一般要用0.1+0.02mm厚的塑料薄膜覆盖，1亩大棚需塑料薄膜120-150kg。
塑料薄膜大棚空间较大，透光效果好，白天增温快，夜间的保温性仅次于玻璃温室，造价低，可装拆，使用方便，是园艺生产上的一个发展方向。
（1）大棚的类型
A．单栋大棚。形式不一，有拱圆形，屋脊形两种（图7-10，7-11）。单棚面积不宜过大。
B．连栋大棚：以两栋或两栋以上的拱圆形或屋脊形单栋大棚连接而成。单栋棚的跨度为4-12m，连栋大棚一般占地面积2-10亩，最大者为30亩（图7-12）。
（2）大棚的组成部分
大棚的骨架是由立柱、拱杆（架），拉杆（纵梁）、压杆（压膜绳）等部分组成（P259图9-6）。俗称三杆一柱。
（3）大棚的结构类型
根据大棚的建筑材料可以分为竹木结构、水泥结构、钢筋结构、混合结构及装配式钢管结构。
（a）竹木结构大棚
是大棚的最初结构类型。优点是取材方便、造价较低。缺点是竹木易朽，使用期仅2-3年；此外，棚内立柱多，遮荫面大且不易操作。在资金不足的地方仍有应用价值。
（b）水泥结构大棚
水泥结构大棚是每个拱形棚架由一对弯曲水泥柱组成，前后左右均由粗铁丝连结而成。这种水泥棚架造价低，整年固定在地，不腐烂，不生锈。
（c）钢筋结构大棚
跨度较小的钢筋结构大棚构造很简单，只是将14-16毫米钢筋弯曲成拱架，焊上三角形的连接点，将棚架插入地下，再由两根角钢或钢筋串连成棚架。
（d）混合结构大棚
这种大棚选用竹木、钢材、钢筋混凝土混合建造棚架，既坚固耐用，又节省钢材，降低造价。其拱杆用钢筋、钢管或竹竿，立柱用钢筋混凝土或钢管、钢筋，纵梁用钢材、竹木等。
（e）装配式钢管结构大棚
采用薄壁镀锌钢管组装而成。由工厂按照标准规格，进行专业生产，配套供应给生产单位使用。目前生产的有5.4m、6m、7.5m、8m及10m跨度的大棚。
这种棚型结构的特点是：具有一定的规格标准，结构合理、耐锈蚀、安装拆卸方便；坚固耐用。
三、其它园艺设施
（一）风障
1．结构
大风障由篱笆、披风和土背三部分构成，篱笆可用芦苇秆、高粱秆、细竹秆、玉米秸等夹制而成，高2 ～2.5m；披风由稻草、谷草、塑料薄膜围于篱笆的中下部；基部用土培成30㎝高的土背。小风障结构比较简单，高1m左右，只用谷草和玉米秆做成（图9-1 ）
2．性能
（1）防风：一般可使风速减低10%～50%。通过减弱风速来达到增温保湿的作用。
（2）增温：华北地区冬季使用风障可使气温升高2～5℃，地表温度升高8～14℃。
（3）保湿：一般可使蒸发量减少4%～6% 。
3．应用
在北方地区冬春季节主要用于耐寒蔬菜的越冬栽培，如菠菜、韭菜、小葱等根茬栽培。也可用于幼苗的安全越冬以及早春蔬菜的提早播种和提早定植。在北方地区也被用于冬春季节大棚的挡风屏障。
（二）阳畦
也叫冷床，是在风障基础上发展起来的一种性能优于风障的简易保护设施。
1．结构：阳畦由风障、畦框和覆盖物构成，宽一般为 1.66m ，长6～7m或按6～7m的倍数设置（图9-2）
覆盖物又分为透光覆盖物和不透光的保温覆盖物。透光覆盖物过去多用玻璃，现在广泛使用塑料薄膜；保温覆盖物有草席、草苫、纸被等。畦框用土堆成，根据畦框形式不同，可分为槽子阳畦、抢阳畦和改良阳畦。
槽子阳畦：阳畦的畦框四周等高，形似槽型。北框高40-60厘米，宽35-40厘米；南框高40-55厘米，宽35-40厘米。因南北畦几乎等高，没有坡度，因此南部受光少，但内部空间较大，可栽培植株较高的蔬菜或进行假植栽培。
抢阳畦：北畦框高50-80厘米，底宽35-40厘米，顶宽20-25厘米；南畦框高20-25厘米，底宽和顶宽同北畦框。由于北高南低，形成一定坡度，有利于畦面更多接受阳光照射。
改良阳畦：在阳畦基础上提高北畦框高度或砌成土墙，加大覆盖面斜角，形成拱圆状小暖窖，其性能优于阳畦。
2．性能：阳畦除具有风障作用外，由于增加了土框和覆盖物，保温性能大大加强，但由于热源来自太阳辐射，因此受季节和天气影响较大。华北地区冬季晴天，阳畦旬平均气温只有8～12℃，并可出现-4～-8℃低温，但春季温度较高，一般比露地高10～20℃，连阴天或雪天温度低。晴阴天和昼夜间温度波动较大。
3．应用
①蔬菜、花卉冬春季育苗。
②蔬菜春季提早栽培或假植栽培。
③芹菜、韭菜等耐寒蔬菜越冬栽培。
（三）温床
温床（hotbeds）是一种比较简易的育苗或栽培设备。除具有阳畦的防寒保温设备以外，还利用酿热物、水暖加温及电热线加温设备等来补充日光增温的不足。目前应用最广泛的是电热温床，可在小、中、大棚或温室的栽培床上，铺设电热线加温。
电热加温的设备主要有：电热加温线、控温仪、继电器、电闸盒、配电盘等。电热线加温是比较理想的加温设备，为节省电力，应在充分利用自然光热的基础上加强保温，用电热作为调控床温的补充手段。
电热加温是利用电流通过阻力大的导体将电能转变成热能使床土增温，并保持一定的温度。电热加温具有升温快、地温高、温度均匀、调节灵敏、使用时间不受季节的限制，又能根据作物种类和天气条件调节控制温度和加温时间，通过仪表自动调控。
电热温床主要用于冬、春季节，为温室、大棚、中小棚培育果菜类蔬菜育苗，或为露地早春栽培培育幼苗或成苗。电热加温可用于大棚黄瓜、番茄的早熟栽培。花卉上电热温床多在冬季或早春播种1年生草花，以提早供应花苗。果树上用于早春提早播种、插条催根、扦插育苗等。
注意事项：电热线不能随意加长或截短；布线后禁止用铁锨铲；电热线不能交叉、重叠和打结；电热线接头牢固，不能露在空气中；填土前最好铺3cm厚的沙或草，有利于调节床温均匀。
四、夏季保护设施
（一）遮阳网
1．种类
遮阳网依颜色分为黑色和银灰色，也有绿色和黑白色相间等品种；依遮光率分为35%~50%、50%~65%、65%~80%、≥80%等四种规格，应用最多的是35%~65%的黑网和65%的银灰网；宽度有90、150、160、200cm不等，每平方米重45~49g。　
2．性能
（1）降低光照强度
（2）地面降温效应
（3）减少蒸散量
（4）减轻暴雨冲击
　此外，遮阳网覆盖还有减弱台风袭击，避虫防病，防止果菜被日照灼伤的作用。
3．利用
①夏季覆盖育苗（图9-14）
②夏秋季节遮阳栽培
③秋菜覆盖保苗
（二）防雨棚
防雨棚是在多雨的夏秋季节，利用塑料薄膜等覆盖材料扣在大棚或小棚的顶部，四周通风不扣膜或扣防虫网防虫，使作物免受雨水直接淋洗和冲击的保护设施。主要用于夏、秋季节蔬菜和果品的避雨栽培或育苗。
（三）防虫网
防虫网是以高密度聚乙烯等为主要原料加入抗老化剂等辅料，经拉丝编织而成的20~40目等不同规格的网纱，具有强度大、抗紫外线、抗热、耐水、耐腐蚀、耐老化、无毒、无味等特点。由于防虫网覆盖简易、能有效防止害虫对夏季小白菜、叶菜等的危害，在南方地区作为无（少）农药蔬菜栽培的有效措施而得到广泛应用。
设施园艺栽培的一般程序(P277)
设施选择
品种选择
整地作畦
适时播种
幼苗管理
植株管理
内容小结
一、温室：日光温室的基本结构、性能特点、应用；现代温室的控制系统
二、塑料薄膜覆盖：地膜种类、塑料小棚和塑料大棚的性能及应用
三、其他园艺设施：风障、阳畦、温床
四、夏季保护设施：遮阳网的种类、性能和利用；防雨棚、防虫网