第三章设施的环境特性及其调控技术(4学时) 第一节光环境特点及其调控 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，具有决定性的影响。 一、设施的太阳辐射 温室内的光照来源，除少数地区和温室进行补光育苗或栽培时利用人工光源外，主要依靠 自然光源，即太阳光能。对绿色植物的吸收而言，用光量子通量密度来反映光能对植物的生理 作用，同时温室作物生产中光环境功能的表达，也不仅依赖占太阳总辐射能量50%的可见光 部分，还包括分别占太阳总辐射能量43%和7%的红外线辐射和紫外线辐射。 二、设施内的光环境特征 首先是总辐射量低，光照强度弱。 温室内的光合有效辐射能量、光量和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50%一80%，这种现象在冬季往往成为喜光果菜类作物生产的主要限 制因子。 其次是辐射波长组成与室外有很大差异。 由于透光覆盖材料对光辐射不同波长的透过率不同，一般紫外光的透过率低。但当太阳短 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，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。 第三是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。 三、影响设施光环境的主要因素 1.散射光的透光率 太阳光通过大气层时，因气体分子、尘埃、水滴等发生散射并吸收后到达地表的光线称为 散射光。散射光是太阳辐射的重要组成部分，在温室设计和管理上要考虑充分利用散射光的问 题。 2.直射光的透光率
第三章 设施的环境特性及其调控技术（4 学时） 第一节 光环境特点及其调控 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，具有决定性的影响。 一、设施的太阳辐射 温室内的光照来源，除少数地区和温室进行补光育苗或栽培时利用人工光源外，主要依靠 自然光源，即太阳光能。对绿色植物的吸收而言，用光量子通量密度来反映光能对植物的生理 作用，同时温室作物生产中光环境功能的表达，也不仅依赖占太阳总辐射能量 50％的可见光 部分，还包括分别占太阳总辐射能量 43％和 7％的红外线辐射和紫外线辐射。 二、设施内的光环境特征 首先是总辐射量低，光照强度弱。 温室内的光合有效辐射能量、光量和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 50％－80％，这种现象在冬季往往成为喜光果菜类作物生产的主要限 制因子。 其次是辐射波长组成与室外有很大差异。 由于透光覆盖材料对光辐射不同波长的透过率不同，一般紫外光的透过率低。但当太阳短 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，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。 第三是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。 三、影响设施光环境的主要因素 1．散射光的透光率 太阳光通过大气层时，因气体分子、尘埃、水滴等发生散射并吸收后到达地表的光线称为 散射光。散射光是太阳辐射的重要组成部分，在温室设计和管理上要考虑充分利用散射光的问 题。 2．直射光的透光率
依纬度、季节、时间、温室建造方位、单栋或连栋别、屋面角和覆盖材料的种类等而异。 (1)构架率 温室由透明覆盖材料和不透明的构架材料组成。温室全表面积内，直射光照射到结构骨架 (或框架)材料的面积与全表面积之比，称构架率。构架率愈大，说明构架的遮光面积愈大，直 射光透光率愈小，简易管棚（大棚）的构架率约为4%，普通钢架玻璃温室约为20%，Venlo型 玻璃温室约为12%。 (2)屋面直射光入射角的影响 影响太阳直射光透光率的种种因素， 多是由于影响直射光入射角的大小所致。 太阳直射光入射角是指直射光线照射到水 平透明覆盖物与法线所形成的角。入射角 愈小，透光率愈大，入射角为0时，光线 垂直照射到透明覆盖物上，此时反射率为 0。透光率随入射角的增大而减少，入射角 为90时透光率约83%，入射角为40或 45,透 光率明显减少。若入射角超过60的话，反射率迅速增加，而透光率就急剧下降。 (3)覆盖材料的光学特性 FRP板和PC板、PET板均不透过紫外线，PE膜、MMA板、PVC膜和玻璃都能透过紫外线。 由于紫外线部分290mm以下的波长被臭氧层几乎全部吸收掉，不能到达地面，所以这四种材料 紫外线的透过率，实质上不存在差异。至于可见光部分，各种覆盖材料的透光率大都在85% 一92%左右，差异不显著。 由于各种覆盖材料使用后的污染、老化及水滴水膜的附着，使透光率大为减弱，光质也有 改变。一般PVC膜易被污染，PE膜次之，玻璃污染较轻，如使用有滴膜，且不经常清除污 染，则这种膜会因附着水滴而使透光率降低20%左右，因污染使透光率降低15%一20%，因 本身老化透光率降低20%一40%，再加上温室结构的遮光，温室等设施的透光率最低时仅有 40%左右。 (4)温室的结构方位的影响 温室内直射光透光率与温室结构、建筑方位、连栋数、覆盖材料、纬度、季节等有密切关 系，因此必须要选择适宜的温室结构、方位、连栋数和透明覆盖材料。从我国温室分布的中高 纬度地区看，冬季以东西单栋温室的透过率最高，其次是东西连栋温室，南北向温室光透过率 在冬季不及东西向，但到夏季，这种关系发生了逆转。南北向优于东西向。因此从光透过率的
依纬度、季节、时间、温室建造方位、单栋或连栋别、屋面角和覆盖材料的种类等而异。 (1)构架率 温室由透明覆盖材料和不透明的构架材料组成。温室全表面积内，直射光照射到结构骨架 (或框架)材料的面积与全表面积之比，称构架率。构架率愈大，说明构架的遮光面积愈大，直 射光透光率愈小，简易管棚(大棚)的构架率约为 4％，普通钢架玻璃温室约为 20％，Venlo 型 玻璃温室约为 12％。 (2)屋面直射光入射角的影响 影响太阳直射光透光率的种种因素， 多是由于影响直射光入射角的大小所致。 太阳直射光入射角是指直射光线照射到水 平透明覆盖物与法线所形成的角。入射角 愈小，透光率愈大，入射角为 0 时，光线 垂直照射到透明覆盖物上，此时反射率为 0。透光率随入射角的增大而减少，入射角 为 90 时透光率约 83％，入射角为 40 或 45，透 光率明显减少。若入射角超过 60 的话，反射率迅速增加，而透光率就急剧下降。 (3)覆盖材料的光学特性 FRP 板和 PC 板、PET 板均不透过紫外线，PE 膜、MMA 板、PVC 膜和玻璃都能透过紫外线。 由于紫外线部分 290mm 以下的波长被臭氧层几乎全部吸收掉，不能到达地面，所以这四种材料 紫外线的透过率，实质上不存在差异。至于可见光部分，各种覆盖材料的透光率大都在 85％ －92％左右，差异不显著。 由于各种覆盖材料使用后的污染、老化及水滴水膜的附着，使透光率大为减弱，光质也有 改变。一般 PVC 膜易被污染，PE 膜次之，玻璃污染较轻，如使用有滴膜，且不经常清除污 染，则这种膜会因附着水滴而使透光率降低 20％左右，因污染使透光率降低 15％－20％，因 本身老化透光率降低 20％－40％，再加上温室结构的遮光，温室等设施的透光率最低时仅有 40％左右。 (4)温室的结构方位的影响 温室内直射光透光率与温室结构、建筑方位、连栋数、覆盖材料、纬度、季节等有密切关 系，因此必须要选择适宜的温室结构、方位、连栋数和透明覆盖材料。从我国温室分布的中高 纬度地区看，冬季以东西单栋温室的透过率最高，其次是东西连栋温室，南北向温室光透过率 在冬季不及东西向，但到夏季，这种关系发生了逆转。南北向优于东西向。因此从光透过率的
角度看，东西向优于南北向，但从室内光分布状况来看，南北向较东西向均匀，因为东西向温 室由于构材和北屋面形成一阴影弱光带，使北侧几跨温室靠北边床面的透光率下降，形成凹凸 不匀的光分布状况。 我国北方日光温室的实际建造方位，在黄淮地区以南偏东5°一10°为多，而气候寒冷的 高纬度地区则多以南偏西朝向居多。 四、光环境的调控 (一)光强的调控 1.遮光 芽菜和软弱蔬菜、观叶植物、花卉、茶叶等进行设施栽培或育苗时，往往通过遮光来抑制 气温、土温和叶温的上升，以改善品质，保护作物的稳定生产，或者进行短日照处理，都要利 用遮光来调控光照时数或光强。遮光用资材分为外覆盖与内覆盖用两类，但也有在玻璃温室表 面涂白进行遮光降温的。 外覆盖的遮量降温效果好，但易受风害：内覆盖不易受风吹，但易吸热再放出，抑制升温 的效果不如外覆盖的。 遮光目的是降温或抑制升温，遮光率愈大，抑制升温效果也越大，在内覆盖方式下，银灰 色较黑色网抑制升温的效果好。 2.人工补光 主要目的有两个，一是调节光周期，抑制或促进花芽分化，调节开花期和成熟期，在菊 花、草莓等冬季栽培上广为应用，通常称为电照栽培，一般要求光强较低。另一目的是促进光 合作用，补充自然光的不足，高纬度的北方冬季夜长昼短，为促进生长，采取补光栽培，要求 光强在补偿点以上。 3.提高温室内光照透过率主要措施有： (1)选择适宜地区 选择冬半年光照充足地区建温室，选冬春阴雨雪天少、尘埃、烟雾等污染少的地区。 (2)改善设施的透光率 ①选用透光性好、防尘、抗老化、无滴的透明覆盖材料，且透紫外光多，透长波红外辐 射。 ②采用合理的屋角面，如我国北方日光温室南屋面角在北纬32一34区域内应达到25 -35。 ③温室架构选材上尽量选结构比小而强度大的轻量钢铝骨架材料，以减少遮光面。 ④注意建造方位，北方偏脊式的日光温室宜选东西向，依当地风向及温度等情况，采用南
角度看，东西向优于南北向，但从室内光分布状况来看，南北向较东西向均匀，因为东西向温 室由于构材和北屋面形成一阴影弱光带，使北侧几跨温室靠北边床面的透光率下降，形成凹凸 不匀的光分布状况。 我国北方日光温室的实际建造方位，在黄淮地区以南偏东 5 。－10。为多，而气候寒冷的 高纬度地区则多以南偏西朝向居多。 四、光环境的调控 （一）光强的调控 1．遮光 芽菜和软弱蔬菜、观叶植物、花卉、茶叶等进行设施栽培或育苗时，往往通过遮光来抑制 气温、土温和叶温的上升，以改善品质，保护作物的稳定生产，或者进行短日照处理，都要利 用遮光来调控光照时数或光强。遮光用资材分为外覆盖与内覆盖用两类，但也有在玻璃温室表 面涂白进行遮光降温的。 外覆盖的遮量降温效果好，但易受风害；内覆盖不易受风吹，但易吸热再放出，抑制升温 的效果不如外覆盖的。 遮光目的是降温或抑制升温，遮光率愈大，抑制升温效果也越大，在内覆盖方式下，银灰 色较黑色网抑制升温的效果好。 2．人工补光 主要目的有两个，一是调节光周期，抑制或促进花芽分化，调节开花期和成熟期，在菊 花、草莓等冬季栽培上广为应用，通常称为电照栽培，一般要求光强较低。另一目的是促进光 合作用，补充自然光的不足，高纬度的北方冬季夜长昼短，为促进生长，采取补光栽培，要求 光强在补偿点以上。 3．提高温室内光照透过率主要措施有： (1)选择适宜地区 选择冬半年光照充足地区建温室，选冬春阴雨雪天少、尘埃、烟雾等污染少的地区。 (2)改善设施的透光率 ①选用透光性好、防尘、抗老化、无滴的透明覆盖材料，且透紫外光多，透长波红外辐 射。 ②采用合理的屋角面，如我国北方日光温室南屋面角在北纬 32。－34。区域内应达到 25。 －35。。 ③温室架构选材上尽量选结构比小而强度大的轻量钢铝骨架材料，以减少遮光面。 ④注意建造方位，北方偏脊式的日光温室宜选东西向，依当地风向及温度等情况，采用南
偏西或偏东5’一10为宜，并保持邻栋温室之间的一定距离。大型现代温室则以南北方向为 宜，因光分布均匀，并要注意温室侧面长度、连栋数等对透射光的影响。 (3)加强设施的光照管理 ①经常打扫，清洗，保持屋面透明覆盖材料的高透光率。 ②在保持室温适宜的前提下，设施的不透明内外覆盖物（保温幕、草苦等）尽量早揭晚盖， 以延长光照时间增加透光率。 ③注意作物的合理密植，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张挂反光幕和玻璃温室屋面涂白等增加室内光分布均匀度，夏季涂白，可防止升温等。 (二)光照长度的调控 作物光周期反应的控制，促进或延缓花芽分化或打破休眠期，分为长日照处理与短日照处 理。 1.短日照处理 短日照处理采用遮光率为100%的遮光幕覆盖，如菊花遮光处理，可促进提早开花。 2.长日照处理 长日照处理采用补光处理，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。 (三)光质的调控 覆盖材料光波透过率中重要波长域是紫外线，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。 第二节二氧化碳环境及其调控 一、设施内的二氧化碳环境 以塑料薄膜、玻璃等覆盖的保护设施处于相对封闭状态，内部二氧化碳浓度日变化幅度远 远高于外界。夜间，由于植物呼吸、土壤微生物活动和有机质分解，室内二氧化碳不断积累， 早晨揭苦之前浓度最高，超过1000。揭苦以后，随光温条件的改善，植物光合作用不断增 强，二氧化碳浓度迅速降低，揭苫后约2弘h二氧化碳浓度开始低于外界。通风前二氧化碳浓度 降至一日中最低值。通风后，外界二氧化碳进入室内，浓度有所上升，但由于通风量不足，补 充二氧化碳数量有限，因此，一直到16：00左右，室内二氧化碳浓度低于外界。16：00以 后，随着光照减弱和温度降低，植物光合作用随之减弱，二氧化碳浓度开始回升。盖苦后及前 半夜的室内温度较高，植物和土壤呼吸旺盛，释放出的二氧化碳多，因此二氧化碳浓度升高较
偏西或偏东 5’－10~为宜，并保持邻栋温室之间的一定距离。大型现代温室则以南北方向为 宜，因光分布均匀，并要注意温室侧面长度、连栋数等对透射光的影响。 (3)加强设施的光照管理 ①经常打扫，清洗，保持屋面透明覆盖材料的高透光率。 ②在保持室温适宜的前提下，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。 ③注意作物的合理密植，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张挂反光幕和玻璃温室屋面涂白等增加室内光分布均匀度，夏季涂白，可防止升温等。 (二)光照长度的调控 作物光周期反应的控制，促进或延缓花芽分化或打破休眠期，分为长日照处理与短日照处 理。 1．短日照处理 短日照处理采用遮光率为 100％的遮光幕覆盖，如菊花遮光处理，可促进提早开花。 2．长日照处理 长日照处理采用补光处理，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。 (三)光质的调控 覆盖材料光波透过率中重要波长域是紫外线，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。 第二节 二氧化碳环境及其调控 一、设施内的二氧化碳环境 以塑料薄膜、玻璃等覆盖的保护设施处于相对封闭状态，内部二氧化碳浓度日变化幅度远 远高于外界。夜间，由于植物呼吸、土壤微生物活动和有机质分解，室内二氧化碳不断积累， 早晨揭苫之前浓度最高，超过 1000。揭苫以后，随光温条件的改善，植物光合作用不断增 强，二氧化碳浓度迅速降低，揭苫后约 2h 二氧化碳浓度开始低于外界。通风前二氧化碳浓度 降至一日中最低值。通风后，外界二氧化碳进入室内，浓度有所上升，但由于通风量不足，补 充二氧化碳数量有限，因此，一直到 16：00 左右，室内二氧化碳浓度低于外界。16:00 以 后，随着光照减弱和温度降低，植物光合作用随之减弱，二氧化碳浓度开始回升。盖苫后及前 半夜的室内温度较高，植物和土壤呼吸旺盛，释放出的二氧化碳多，因此二氧化碳浓度升高较
快。第二天早晨揭苦之前，二氧化碳浓度又达到一日中的最高值。 二、二氧化碳浓度与作物光合作用 二氧化碳是绿色植物光合作用的原料，其浓度高低直接影响光合速率。各种作物对二氧化 碳的吸收存在补偿点和饱和点。 三、二氧化碳施肥技术 二氧化碳施肥技术效果十分显著，平均增产20%一30%，并能促进开花，增加果数和果 重，提高品质：叶菜和萝卜等根菜类的增产效果大：鲜切花施二氧化碳可增加花数，促进开 花，增加和增粗侧枝，提高花的质量。 (一)二氧化碳施肥浓度 从光合作用的角度，接近饱和点的二氧化碳浓度为最适施肥浓度，但是，二氧化碳饱和点 受作物、环境等多因素制约，实际操作中很难掌握，而且，施用饱和点浓度的二氧化碳，在经 济方面也不一定合算。通常，800一1500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，如晴天和春秋季节光照强时施肥浓度宜高，阴天和冬季低温 弱光季节施肥浓度宜低。 (二)二氧化碳施肥时间 从理论上讲，二氧化碳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。 苗期二氧化碳施肥利于缩短苗龄，培育壮苗，提早花芽分化，提高早期产量，苗期施肥应 及早进行。定植后的二氧化碳施肥时间取决于作物种类、栽培季节、设施状况和肥源类型。以 蔬菜为例，果莱类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：叶菜类则在定植后立即施肥。 一天中，二氧化碳施肥时间应从日出或日出后0.5一1h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。 (三)二氧化碳施肥过程中的环境调节 1.光照 二氧化碳施肥可以提高光能利用率，弥补弱光的损失。通常，强光下增加二氧化碳浓度对 提高作物的光合速率更有利，因此，二氧化碳施肥的同时应注意改善群体受光条件。 2.温度 从光合作用的角度分析，当光强为非限制性因子时，增加二氧化碳浓度提高光合作用的程 度与温度有关，高二氧化碳浓度下的光合适温升高。由此可以认为，在二氧化碳施肥的同时提 高管理温度是必要的。有人提出将二氧化碳施肥条件下的通风温度提高，同时将夜温降低，加 大昼夜温差，以保证植株生长健壮，防止徒长
快。第二天早晨揭苫之前，二氧化碳浓度又达到一日中的最高值。 二、二氧化碳浓度与作物光合作用 二氧化碳是绿色植物光合作用的原料，其浓度高低直接影响光合速率。各种作物对二氧化 碳的吸收存在补偿点和饱和点。 三、二氧化碳施肥技术 二氧化碳施肥技术效果十分显著，平均增产 20％－30％，并能促进开花，增加果数和果 重，提高品质；叶菜和萝卜等根菜类的增产效果大；鲜切花施二氧化碳可增加花数，促进开 花，增加和增粗侧枝，提高花的质量。 (一)二氧化碳施肥浓度 从光合作用的角度，接近饱和点的二氧化碳浓度为最适施肥浓度，但是，二氧化碳饱和点 受作物、环境等多因素制约，实际操作中很难掌握，而且，施用饱和点浓度的二氧化碳，在经 济方面也不一定合算。通常，800—1500 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，如晴天和春秋季节光照强时施肥浓度宜高，阴天和冬季低温 弱光季节施肥浓度宜低。 （二)二氧化碳施肥时间 从理论上讲，二氧化碳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。 苗期二氧化碳施肥利于缩短苗龄，培育壮苗，提早花芽分化，提高早期产量，苗期施肥应 及早进行。定植后的二氧化碳施肥时间取决于作物种类、栽培季节、设施状况和肥源类型。以 蔬菜为例，果莱类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；叶菜类则在定植后立即施肥。 一天中，二氧化碳施肥时间应从日出或日出后 0．5—1h 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。 （三)二氧化碳施肥过程中的环境调节 1．光照 二氧化碳施肥可以提高光能利用率，弥补弱光的损失。通常，强光下增加二氧化碳浓度对 提高作物的光合速率更有利，因此，二氧化碳施肥的同时应注意改善群体受光条件。 2．温度 从光合作用的角度分析，当光强为非限制性因子时，增加二氧化碳浓度提高光合作用的程 度与温度有关，高二氧化碳浓度下的光合适温升高。由此可以认为，在二氧化碳施肥的同时提 高管理温度是必要的。有人提出将二氧化碳施肥条件下的通风温度提高，同时将夜温降低，加 大昼夜温差，以保证植株生长健壮，防止徒长