温室大棚的温湿度控制
塑料大棚
按棚顶形状可分为：拱圆形、屋脊形
按骨架材料可分为：竹木结构、钢筋混凝土结构、钢架结构、钢竹混合结构等。 按连接方式可分为：单栋大棚、双连栋大棚、多连栋大棚
课题背景：温湿度是影响农业生产的重要因素， 采用STC89C52 单片机为控制中心， 由
AM2301温湿度传感器和LCD 液晶显示模块构成农业生产在线实时温湿度监控系统，实现对农业温湿度精
确测量与控制。实践表明，该系统电路简单、工作稳定、集成度高、调试方便、测试精度高，保证了农业生产产品的质量与合格率，具有一定的实用价值。
发展情况
设施建设日趋大型化。
向管理信息化、控制自动化、生产机械化方向发展。 存在的问题： 重“硬件”设施建设，轻“软件”栽培管理 缺乏适宜良种
设施内环境调控能力差 覆盖材料落后 人才培养不到位
解决对策：加强工厂化设施栽培专用新品种的选育
研究开发用于环境调控具有我国自主知识产权的各种设施装置及探测头 研究开发新型覆盖材料
在设施生产中建立绿色蔬菜产品生产技术 始终将经济效益放在第一位 提高栽培管理水平，增加单产 发挥优势，补足空缺 规划和区划工厂化农业
（四）设施农业发展前景
1. 设施农业的类型结构与分区和布局更加合理。
2. 设施栽培的作物种类更加丰富，注重提高经济效益。
3. 新型覆盖材料的研制与开发进展迅速。
4. 设施农业工程的总体水平有了明显提高，设施逐步向大型化发展。
5. 农业全国各地兴建了一批农业高科技示范园区，有力地推动了农业现代化的发展。 6. 设施农业工程相关科研受到极大重视，得以迅速发展。
设施的环境控制是根据作物遗传特性和生物特性对环境的要求，通过人为地调节控制，尽可能使作物与环境间协调、统一、平衡，人工创造出作物生育所需的最佳的综合环境条件，从而实现作物设施栽培的优质、高产、高效。
第三章 设施温度特点及调控 温度是影响作物生长发育的环境条件之一。在园艺设施生产中很多情况下，温度条件是生产成功与否的最关键因素。充分认识和了解园艺设施内的温度条件和调节技术，对于搞好设施园艺生产无疑是十分必要的。 一 园艺作物与温度的关系 （一） 园艺作物对温度的要求 1、蔬菜作物对温度的要求
耐寒性多年生宿根蔬菜：能耐-20 ～-30 ℃低温，冬季地上部茎叶枯死，地下部根不死，第二年春天温度达到5 ℃可解冻后重新发芽生长。金针菜、芦笋、韭菜等。
耐寒性蔬菜：能长时间耐-1～-2 ℃，能短时间耐-10 ～-12 ℃低温，最适生长温度12 ～18 ℃。适合温室冬春季节栽种。葱、蒜、菠菜、油菜、香菜等。
半耐寒性蔬菜：能短时间耐-1～-2 ℃，最适生长温度17 ～20℃。适合温室和大棚早春和晚秋栽种。萝卜、胡萝卜、蚕豆、芹菜、莴苣、大白菜、花椰菜、甘蓝等。
喜温性蔬菜：不耐轻霜， 0 ℃会冻死，最适生长温度20 ～30℃， 10 ～15℃ 授粉不良，40 ℃ 以上停止生长。设施栽培注意防止低温冻害。番茄、茄子、辣椒、黄瓜、豆角等 耐热性蔬菜：最适生长温度25～35℃，15℃以下授粉不良，10 ℃以下停止生长， 0 ～ 1℃会冻死。设施栽培适宜季节5~9月，早春和晚秋栽培要注意保温。西瓜、甜瓜、南瓜、豇豆、刀豆等。
2、果树作物对温度的要求
影响果树地理分布的温度是年平均温度、生长期积温和冬季极端低温。 3、花卉作物对温度的要求
不同种类的花卉开花所需的温度不同：25~30 ℃ （牵牛、鸡冠花、凤仙花等）、 15~25℃（虞美人、金鱼草、蜀葵等)、 10~16 ℃（秋菊）、 5~15 ℃（原产温带的二年生的秋播花卉） 。
温度对花色的影响：开花所需温度高的种类，温度高时花色彩艳丽；而开花所需温度低的种类，温度高时花色淡。
（二）温度对园艺作物的影响
吸收能力：温度特别是地温过低，影响植物根系的生长和吸收能力。黄瓜在低于15℃的时候，发生“花打顶”现象。地温过低，影响植物对矿质元素的吸收。低温低于12 ℃影响植物对P的吸收。
光合作用、呼吸作用和蒸腾作用
花芽分化：低温需求量：许多越冬性植物和多年生木本植物，冬季必须满足一定的低温才能完成花芽分化和开花。（如何打破休眠，是果树设施栽培的首要问题，需要掌握不同果树解除休眠的低温需求量。) 番茄在花芽分化期遇到5~6 ℃的低温或30 ℃ 以上的高温，发生畸形果、空洞果等。
二 设施温度环境特点及产生原因 1、气 温
气温的特点
日变化大，晴天昼夜温差明显大于外界。
空间分布严重不均。白天上高下低，中部高四周低，夜间上低下高，南低北高。 太阳发出波长较短的高能辐射，凉爽的地球表面发出波长较长的低能辐射。温室允许波长较短的太阳辐射穿过，同时使波长较长的红外辐射热不易穿过，使温室保持着一种温暖的状态，这种现象被称为“温室效应”。 逆温现象
逆温及其形成原因
逆温：有风的晴朗夜间，温室大棚的表面辐射散热很强，出现棚室内气温反比外界气温低1~2 ℃ ，此现象即逆温现象。
原因：白天设施内地表与作物吸收热量后，夜间通过覆盖物向外辐射放热，有风的晴天夜间放热更剧烈，室外的空气可从大气反辐射中吸收热量，而棚室内由于覆盖物的阻挡，不能从大气反辐射中吸收热量，因此，室内温度比室外低。 易发生的时期：早春2~3月凌晨4~5点。
对春提前设施栽培的植物在夜间一定要注意保温，通过多层覆盖可降低对植物的伤害。 2、地温 地温的特点
水平温度分布：晴天的白天，在日光温室内南北方向上，中部地温最高，向南向北均递减；夜间后屋面下地温最高，向南递减。东西方向上差异不大。塑料大棚的地温，中部均高于四周。
垂直分布：晴天白天上层土壤温度高，下层土壤温度低；夜间以10cm深处最高，向上向下均递减；阴天，下层土温比上层高。 （二）园艺设施热收支平衡 收支状况
热量来源＝太阳总辐射＋人工加热量 热量支出＝贯流放热＋换气放热＋地中传热
热量平衡方程： 进入保护地的热量＝热量支出＋蓄热
收--------加热设施；肥料中微生物发酵释放热量；生物呼吸作用释放的热量。
支--------贯流放热：透过覆盖材料和围护结构的热量。（是农业设施放热的最主要途径，占总散热量的60～70%，高时可达90%左右。）
通风换气：自然通风、强制通风，建筑材料的缝隙导致的热量损失。（包括显热和 潜热失热）
土壤传导： 土壤上下层和土壤横向传热。（受土壤松紧度和含水量影响很大。） 贯流放热量表达式：Qt = Aw ht (tr – to)
【Aw 设施表面积 、ht 热贯流率、 (tr – to)内外温差】
换气失热-显热失热 Qv = R · V · F (tr-t0)
【Qv为整个设施单位时间的换气放热量 、R为每小时换气次数 、V为设施容积 、F为空气比热=1.30kJ/(m3 · ℃) 、(tr-t0)为室内外温差 】 换气失热-潜热失热
水汽蒸发而吸收的热量为潜热，经通风换气排出水汽而散失的水的汽化热，叫潜热失热。 三 设施温度环境的调节控制
保温原理：保温比：是指热阻较大的温室围护结构覆盖面积同地面积之和与热阻较小的温室透光材料覆盖面积的比。保温比越大，说明温室的保温性能越好。适当减低农业设施的高度，缩小夜间保护设施的散热面积，有利提高设施内昼夜的气温和地温。 减少贯流放热；减少覆盖面的漏风而引起的换气传热；减少土壤的地中传热。 保温措施
1、多层覆盖：最有效的办法------室外覆盖草苫、纸被或保温被 2、减少缝隙-减少换气放热------及时修补破损的棚膜；在门外建造缓冲间，并随手关严房门。 3、设置防寒沟-减少地中传热，减少温室南底角土壤热量散失。 4、全面地膜覆盖、膜下暗灌、滴灌-------减少土壤蒸发和作物蒸腾 加温措施
1、环保加热：太阳能加热；酿热加温；利用能源加热：电热温床、热风炉、水暖；利用工业的余热。
2、水暖加热：用60~80℃的热水循环加热。预热时间长，在寒冷地区要注意管道的防冻。热稳定性好，室温均匀，余热多，停机后保温性好。
3、热风加热：直接加热空气。预热时间短，升温快，操作简单，便宜。停机后缺乏保温性。 4、电热温床的铺设 ——铺设的方法
例题 在1m宽、5.5m长的畦子上铺总功率800W、100m长的电热线，如何铺设?
铺一个畦子:
功率密度=800W/5.5m2 ≈145
铺设电热线的条数= （100m － 畦子宽）÷畦子长 =18 两条地热线的距离=畦子宽/条数 =1/18 ≈5cm 铺两个畦子：
两个畦子的面积是11m2，一个800W的地热线铺两个畦子，那么每平米是将近80W。 铺设电热线的条数=（100m － 2×畦子宽）÷畦子长 ≈16 （注意：这个数必须是双数，如果是单数要减去1）。 两条地热线的距离=1/16 ≈6cm 。 电热温床的铺设 ——接线注意事项
严禁成卷电热线在空气中通电试验或使用。布线时不得交叉、重叠或扎结。 电热线不得接长或剪短使用。
所有电热线的使用电压都是220V，多根线之间只能并联，不能串联。
使用地热线时应把整根线（包括接头）全部均匀埋入土中，不能暴露于空气中，线的两头应放在苗床的同侧。
收地热线时不要硬拔，以免损坏绝缘层。 降温措施 1. 通风换气
2. 遮光,减少进入园艺设施内的热量。
3. 增大潜热消耗-----大量灌水之后通风排湿。
湿帘风机降温系统：该系统由湿帘、风机、循环水路与控制装置组成。 湿帘的材料：棕丝、多孔混凝土板、塑料板、树脂等。
水泵应比风机提前几分钟停止，使湿帘蒸发变干，防治湿帘上生长水苔。 4. 汽化冷却法-------喷雾法
第四章 设施湿度环境及调节控制
农业设施内的湿度环境，包含空气湿度和土壤湿度两个方面。
水是农业的命脉，也是植物体的主要组成成分，一般作物的含水量高达80%～95%。 一、园艺作物对湿度环境的要求 （一）不同作物对水分的需求
耐旱植物：根系发达、吸水力强；叶片蒸发少，消耗水分少
湿生植物：根系吸水能力减弱，叶片薄而大，水分蒸发消耗量大，多原产于热带、沼泽地带 中生植物：不耐旱、不耐涝 （二）不同生长期对水分的需求不同 种子发芽期：需要大量的水分。
幼苗生长期：根系小，抗旱力弱，需经常保持土壤潮湿，但湿度不能过大。 营养生长期：需水量大。（土壤含水量和空气湿度） 开花结果期：湿度低
（三）果树对湿度环境的要求 萌芽前：需水量大。
开花期：湿度要求严格，过多过少都会引起落花落果。 新稍生长期：需水量最多，需水临界期。
果树灌溉应抓住：花前、花后、花芽分化和休眠四个时期。 （四）花卉对湿度环境的要求
一般需要较高的空气湿度：60%~90%。
开花结实期湿度相对需求较少。
灌水的原则：间干间湿，不干不浇，见干就浇，浇则浇透。浇水时间以上午或傍晚为好，中午可适当喷雾洒水。
二、湿度与作物的生长发育
（一）湿度与作物的蒸腾和光合作用
低湿，会引起植物气孔关闭，减弱光合作用。
低湿同时高温，加剧植物的蒸腾，使植物暂时或永久失水萎蔫。 高湿，抑制植物的蒸腾，影响根系的吸收。 （二）湿度与作物的病害
高湿有利于病原微生物的繁殖。温室内的湿度条件是引起病害发生的重要原因。 三、设施湿度环境特点 （一）空气湿度特点
高湿，是农业设施湿度环境的突出特点。特别是设施内夜间随着气温的下降相对湿度逐渐增大，往往能达到100%。
空气相对湿度的日变化大。
白天低夜晚高。午夜至早晨日出前，大棚内相对湿度往往高达100%，中午也常常高达70～80%，通风时可降到50～60%。
季节变化：早春、晚秋最高，夏季较低；阴天湿度大于晴天。
空气湿度依园艺设施的大小而变化。大型设施空气湿度及其日变化小，但局部湿差大。 设施内的空气湿度是由土壤水分的蒸发和植物体内水分的蒸腾形成的。
结露-------由于设施内部温度差异的存在，其相对湿度分布差异非常大，因此在冷的地方就会出现冷凝水。冷凝水的出现与积聚，会使设施作物的表面结露。
晴朗的夜晚，温室的屋顶会散发大量的热量，这会导致高秆作物顶端结露。 植物的果实和花芽在日出前后，容易结露。
濡湿(沾湿)现象--------作物沾湿是由于从屋面或保温幕落下的水滴、作物表面的结露、根压使作物体内的水分从叶片水孔排出“溢液”(吐水现象)、雾等4种原因造成的。 （二）土壤湿度的特点
1. 土壤湿度比露地稳定。
2. 水分蒸发和蒸腾量很少，土壤湿度较大。 3. 土壤水分是向上运动的。
4. 土壤湿度存在着一定的湿差。通常设施的四周或加温设备附近的土壤湿度小，中间部分土壤湿度大。
（三）设施内水分收支 Ir + G + C = ET
【ET—蒸散量（土壤蒸发与作物蒸腾）、Ir—灌水量、G—地下水补给量、C—凝结水量】 四、设施湿度环境的调节控制 1、土壤湿度的调节与控制
设施的土壤湿度由灌水量、土壤毛细管上升水量、土壤蒸发量以及作物蒸腾量的大小来决定。 土壤湿度的调控应当依据作物种类及生育期的需水量、体内水分状况以及土壤湿度状况而定。
采用土壤水分张力计测得的指标，pF多与作物生育的关系，来确定当pF值多少时为灌水期。 滴灌法：利用塑料管道将水通过直径约10mm毛管上的孔口或滴头送到作物根部进行局部灌溉。是目前最有效的一种节水灌溉方式，水的利用率可达95％。较喷灌具有更高的节水增产效果，同时可以结合施肥，提高肥效一倍以上。适用于果树、蔬菜、经济作物以及温室