智能化系统

项目3　园艺设施材料及配套设施

项目描述　园艺设施建造施工前，应根据设施结构设计的方案和具体要求，准备各种设施建材、设施环境调控系统、设施生产管理机械以及设施整体环境的智能化控制系统等，为设施的施工和系统安装做好充分的准备。本项目是在园艺设施规划设计的基础上，针对设施施工需要的材料与设备而提出的，旨在明确园艺设施施工前，需要事先准备与购置的环境控制系统、设备、机械及相关材料。

学习目标　熟悉园艺设施建造中需要的围固支撑材料类型与选用要求；清楚园艺设施内环境控制系统的设施、设备类型；熟悉园艺设施中施肥和植保等园艺机械的类型。

能力目标　能够科学选购、使用园艺设施的围固、支撑材料；能选购与维护园艺设施内的各种环境控制系统与设备；能够选用并科学管理园艺设施中常用的施肥和植保机械。

项目任务

任务3.1　围固支撑材料和选择

活动情景　按照园艺设施的规划设计，在现场完成园艺设施的整体规划后，应选择主体设施的围固材料和支撑材料，为主体设施的施工做准备。本任务主要是了解各类设施的围固支撑材料，并学会其科学的选用。

工作过程设计

工作任务单

续表

任务相关知识点

各种园艺设施都有各自独特的结构和规格，形成了独立于外界的自然环境的小气候环境，以满足植物生长发育的需要。而设施的结构必须以围固和支撑材料为基础，覆盖采光材料形成一定的生产空间。

3.1.1　围固材料

园艺设施的类型很多，其围固材料也各不相同。常见的围固材料包括墙体材料、不透光屋面材料以及用于设施覆盖材料固定的材料等。

1）地基

地基为支承基础的土体或岩体。地基深度要求与当地冻土层相等，宽度要求比墙体略宽。园艺设施中常用的地基有桩地基、无筋扩展地基、扩展地基和复合地基等。

桩地基由设置于岩土中的桩和连接于桩顶端的承重台组成。无筋扩展地基是由砖毛石混凝土或毛石混凝土和三合土等材料组成重台组成的，不需要配置钢筋的墙下条形基础或柱下独立基础。扩展地基是将上部传来的荷载，向侧边扩展成一定的底面积，使作用于基底的应力等于或小于地基土的允许承载力，而基础内部的应力满足材料本身的强度要求，这种起到压力扩散作用的地基为扩展地基。复合地基是部分土体被增强或被置换而形成的由地基土和增强体共同承担荷载的人工地基。

为了提高地基土的承载力，改善其变形性质或渗透性质，可以采取的人工处理方法进行地基处理。

2）基础

大型园艺设施，如塑料大棚、日光温室和智能温室等，其结构的组成中均有基础。这是连接设施骨架与地基的构件，其作用是把风载、雪载、植物吊重、构件自重等安全地传递到地基。

基础的材料一般为预埋件和混凝土，基础是由预埋件和混凝土浇筑而成的。较为简单的是塑料大棚、日光温室和塑料薄膜智能温室的基础，而玻璃温室由于荷载很大，其基础较复杂，且必须浇注边墙和端墙的地固梁。

温室中常用的基础有条形基础、独立基础和混合基础。一般条形基础用于侧墙和内隔墙，独立基础用于内柱和边柱，侧墙基础也可用独立基础和条形基础混合使用的方式，两类基础底面可以位于同一标高处，也可根据地基承载能力设置在不同标高处。独立基础主要承担柱传来的荷载，条形基础只承担温室分隔构件的部分荷载。

3）墙体

智能温室四周有高约1m的墙体，用于保温，并提高其对上部结构的支撑作用。日光温室有独特的结构，其北侧和东西两侧均有墙体，用于减少设施的散热量，提高设施的保温能力。另外，一些寒冷地区的塑料拱棚的两端也设置为墙体，以降低设施的昼夜温差，提高其保温能力。墙体一般用砖或土打制而成。

（1）砖墙

用砖砌墙体，美观大方，占地面积小，使用寿命长；但砖的成本高，保温性也较差。因此，资金充足时，通常采用砖墙。为了提高其保温性能，设施的砖墙多采用空心墙或夹层墙。内墙砌筑二四墙，外墙砌筑一二墙。两道墙的距离因地区纬度不同而不同，如北纬40°地区墙体总厚度1m，则内外墙距离应为64cm。根据需要，日光温室可以在北墙上设置通风口，一般可以预留通风口或提前做成预制板装入通风口位置。砖墙的外侧勾缝，内侧抹灰，内外墙间可以填充干炉灰渣、锯末、珍珠岩等隔热材料，也可留成空心，墙顶用预制板封严，防止雨水漏入。日光温室的北墙应在预制板上沿外墙筑50～60cm高的墙体。山墙按屋面形状砌筑，其他与一般墙体相同，也用预制板封顶。

（2）土墙

目前，很多地区日光温室的用土筑墙，且多为夯土墙。夯土墙是用5cm的木板夹在墙体两侧，向木板间填土，边填边夯，不断抬高木板，直到夯到要求高度为止。近年来，一些大规模的温室基地，也采用大型挖掘机夯土。北墙顶部外侧应高于内侧40cm，使北墙与后屋面连接紧密。墙体最好做成上窄下宽的梯形。

此外，日光温室在建造后屋面时，还需要作物秸秆、草泥或隔热板等材料进行密封、保温；它和薄膜拱棚等设施的采光面上还需要压膜绳等材料固定薄膜。

3.1.2　支撑材料

支撑材料是用于建造园艺设施的框架，起支撑设施覆盖材料作用的材料，又称骨架材料。主要包括设施的拱架（拱杆）、纵梁（拉杆）、立柱等材料。

1）立柱

立柱是大型设施的主要支柱，承载设施骨架、覆盖材料的重量以及雨、雪荷载，并受到风压的作用。一般选用钢材、钢筋水泥混凝土柱、木柱、竹竿等材料，材料不必太粗。立柱要垂直，或倾向于引力；基部应设柱脚石，以防设施下沉或被拔起。

2）拱架

拱架是支撑设施覆盖物（玻璃、薄膜、塑料板材等）的结构部分，可横向固定在立柱上，两端插入地下，或与墙体、柱顶连接，呈自然拱形或屋脊形。一般大型园艺设施多选用钢材、钢管等材料焊接而成。小型设施（如小拱棚等）上多直接采用竹片、竹竿等。

3）纵梁

纵梁纵向连接拱架和立柱，使设施骨架成为一个整体。一般用钢材、较粗的竹竿、木杆等材料。距立柱顶端30～40cm，固定在立柱上，长度与设施等长。

任务3.2　采光补光材料

活动情景　园艺设施结构中最为重要的材料是采光材料，大型园艺设施内常常还需要配置补光材料。本任务主要学习园艺设施中常用的不同采光材料，并进一步学习温室中各种补光系统的科学设置与应用。

工作过程设计

工作任务单

任务相关知识点

绝大多数园艺设施都必须有采光覆盖材料，用以满足植物自身的光合作用，同时产生强烈的温室效应，使设施内的温度迅速升高，进行植物的反季节生产。温室等大型园艺设施中，还应该有补光系统，用于需要增加光照强度时或需要延长光照时间时，满足植株生长发育的需要。

3.2.1　采光材料

园艺设施的采光覆盖材料将植物与外界环境隔离，使植物处于一个相对封闭的更适于生长的可控环境条件之中。通过采光覆盖材料，植物生长的室内环境与外界环境之间不断进行着能量（光、热）和物质（水、气、肥等）的流动与交换，两者相互影响，相互作用。因此采光覆盖材料是园艺设施中最重要的材料之一，其特性直接影响着植物的生长。理想的采光材料应该透光性好、保温性好，坚固耐用，质量轻，便于安装，价格便宜等。目前，园艺设施中常用的采光覆盖材料主要有以下几类：

1）地膜

园艺生产中普遍应用的地膜大多为聚乙烯树脂。地膜的种类很多，按照其性质和功能，可以分为普通地膜、有色地膜和特殊功能性地膜。

（1）普通地膜

普通地膜指无色透明的聚乙烯薄膜。透光率高，增温效果好。按照其母料的差异，可以进一步分为高压膜（高压低密度聚乙烯膜/LDPE）、高密度膜（低压高密度聚乙烯膜/ HDPE）和线型膜（线型低密度聚乙烯膜/LLDPE）三种。

（2）有色地膜

有色地膜指在聚乙烯树脂中，加入有色物质后制成的各种不同颜色的地膜，主要有以下几种：

①黑色膜　在聚乙烯树脂中加入2%～3%的炭黑制成，透光率仅10%，膜下杂草因光弱而黄化死亡。增温效果较差，能使土温升高1～3℃，适于夏季高温季节应用。

②银灰色膜　把银灰粉的薄层粘接在聚乙烯或聚氯乙烯的表面，制成夹层膜，或在聚乙烯树脂中掺入2%～3%的铝粉制成含铝膜，或将聚酯膜进行真空镀铝；具有隔热和反光作用，保温性好，并能提高株间的光照强度；还可以驱避蚜虫，控制病毒病的发生；增温效果较差，常用于夏季高温季节。在透明或黑色地膜的栽培部位，纵向均匀地印刷6～8条宽2 cm的银灰色条带，也可起到避蚜、防病毒病的作用。

此外，有色地膜还有绿色膜、双面膜和双色膜等。

（3）特殊功能性地膜

①除草膜　在聚乙烯树脂中加入适量的除草剂制成。覆盖后除草剂会析出，溶于地膜内表面的水珠中，水珠落入土壤杀死杂草。降低了除草投入，因存在地膜保护，药效持续期长。由于不同药剂适用于不同的杂草，使用时应注意各种除草膜的适用范围，以免产生药害。

②降解膜　在聚乙烯树脂中添加光敏剂制成光降解地膜，或在聚乙烯树脂是添加高分子有机物制成生物降解地膜，或在聚乙烯树脂中添加光敏剂和高分子有机物制成光生可控双降解地膜。地膜覆盖后，由于光的照射，薄膜自然崩裂成小碎片，被微生物吸收利用，对土壤、基质和植物均无不良影响。

此外，特殊功能性地膜还有耐老化长寿地膜、有孔膜及切口膜、红外膜和保温膜等多种。

2）塑料薄膜

塑料薄膜价格低廉，质轻，易于安装，是园艺设施中最常用的采光覆盖材料，按照其基础母料和功能的不同，可以分为聚乙烯（PE）薄膜、聚氯乙烯（PVC）薄膜和乙烯-醋酸乙烯（EVA）多功能复合膜等类型。

（1）聚乙烯塑料薄膜

这是一类以聚乙烯为母料吹塑而成的塑料薄膜。按照其功能不同，可以进一步分为以下几种：

①普通聚乙烯薄膜　由低密度聚乙烯（LDPE）树脂或线型低密度聚乙烯（LLDPE）树脂吹塑而成。透光性好，吸尘性弱，密度轻；耐低温性能强，但保温性能差，不耐高温；雾滴重，耐候性差，使用寿命4～5个月；不易黏合，并幅时只能热合。普遍应用于长江中下游地区，作春季提早和秋季延后覆盖生产；不适于高温季节的覆盖生产。

②聚乙烯长寿膜　以聚乙烯为基础树脂，加入紫外线吸收剂、防老化剂和抗氧化剂后吹塑而成。耐候性较好，使用寿命1.5～2年。一次性投资较大，但较普通PE膜经济。近年来应用面积迅速扩大。

③聚乙烯无滴长寿膜　以聚乙烯为基础树脂，加入防老化剂和防雾剂后吹塑而成。耐候性良好，使用寿命1.5～2年以上。薄膜具有流滴性，提高了透光率，无结露现象，无滴持效期可以达至5个月以上。适应各种棚型，也可以在大棚和温室内作二道幕覆盖应用。

④聚乙烯多功能复合膜　以聚乙烯为基础树脂，添加多种助剂，如无滴剂、保温剂、耐老化剂等，具有无滴、长寿、保温等多种功能。使用寿命在1年以上；保温性能优于聚乙烯膜，接近于聚氯乙烯膜；流滴持效期3～4个月，透光性好。适于各种塑料拱棚的覆盖和园艺设施的二道幕应用。

⑤薄型多功能聚乙烯膜　以聚乙烯树脂为基础母料，加入光氧化和热氧化稳定剂、红外线和紫外线阻隔剂。其厚度仅0.05mm。覆盖后设施内部上、下层光照均匀；保温性能好；耐老化性优于普通PE膜；合且能抑制设施内病害发展。

（2）聚氯乙烯塑料薄膜

这是一类以聚氯乙烯为母料压延而成的塑料薄膜。按照其功能，可以分为以下几种：

①普通聚氯乙烯薄膜　由聚氯乙烯树脂添加增塑剂，经过高温压延而成。耐高温，不耐低温；保温性好；新膜雾滴较轻，透光性较好；吸尘性强，难以清洗；密度较大；使用寿命6个月左右。适于风沙小、尘土少的地区，特别适于需要夜间保温的北方地区。

②聚氯乙烯长寿无滴膜　在聚氯乙烯树脂中，添加增塑剂，光稳定剂或紫外线吸收剂等防老化助剂和防雾助剂压延而成。透光性好；防雾性好，流滴均匀性好且持久，流滴持效期可达4～6个月；使用寿命8～10个月。多用于日光温室果菜类蔬菜的越冬生产。

③聚氯乙烯长寿无滴防尘膜　在聚氯乙烯长寿无滴膜的基础上，在薄膜外表面涂敷一层均匀的有机涂料，阻止增塑剂、防雾剂向外析出。透光率高，防尘性好，无滴持效期较长，耐老化。

（3）乙烯-醋酸乙烯多功能复合膜

它是以乙烯-醋酸乙烯共聚物（EVA）树脂为主体的三层复合功能性薄膜。厚度0.10～0.12mm。透光性较好，初始透光率不低于PVC膜；保温性高于PE膜并低于PVC膜，耐低温，耐冲击，不易开裂；无滴持效期8个月以上；耐候性强，强度高于PE膜并低于PVC膜，使用寿命1.5～2年。目前，这种薄膜是较理想的PE膜和PVC膜的更新换代材料。

此外，还有具有调光功能的薄膜，如漫反射膜、转光膜、紫色膜、蓝色膜、R/FR转换薄膜等。

（4）专用农用塑料膜

它是三层共挤而成的专用塑料薄膜。三层共挤，即将三种不同成分的材料层PE+ EVA+PE以三明治叠加的方式复合而成，中间的主要成分是EVA（乙烯—醋酸乙烯共聚物），内外两层主要成分均是PE。

外层PE膜，含有比一般的PE膜高35%左右的抗紫外线稳定剂，具有良好的防老化功能，有效地延长了寿命；表面经过静电防尘处理，不易吸附灰尘。中间EVA膜，与普通PE单层膜相比，保温性能大幅增强。内层PE膜，含有防雾滴添加剂，具有防雾滴功能，可降低胶膜的表面张力，使雾气产生的水滴顺着一定的坡度流下，阻止了雾气或雾水停留在膜的表面，避免了雾滴对植物的伤害。

专用农用塑料膜的主要特征是具有良好的柔软性、耐低温性、耐候性、透光性、防尘性、防老化性等综合功能；具有PE的耐高温性和EVA的强韧性，可抵抗高温和强风对膜的破坏。

3）硬质塑料板材

硬质塑料板材即聚碳酸酯树脂板（PC板），其厚度在0.2mm以上。考虑到温度变化引起的采光材料收缩及散光性等，园艺设施上多用双层中空平板（又称阳光板、PC中空板）和瓦楞状的波纹板。阳光板的厚度为6～10mm，波纹板的厚度为0.8～1.1mm。

PC板表面有防老化的涂层，对光稳定，耐候性强，使用寿命达15年以上；耐冲击性优良；有良好的耐热性和耐低温性；阻燃性好，属自熄性材料；透气性小，保温性能好。其缺点是抗疲劳强度差，容易产生开裂，抗溶剂性差，耐磨性欠佳；不耐紫外光。适于用园艺设施中的连栋温室的采光覆盖材料。目前最为常用的是阳光板。阳光板主要有以下特性：

（1）质轻

阳光板的质量是相同厚度的玻璃重量的1/12至1/15；安全不破碎，易于搬运、安装，可降低园艺设施的自重，简化结构设计，节约运输、安装费用，降低成本。

（2）耐冲击

PC是热塑性塑料中抗冲击性最强的一种，且能在相当宽的温度范围内（-40～120℃），长时间保持良好的抗冲击性能，以免在运输，安装和使用过程中破碎。

（3）抗紫外线、抗老化

阳光板的表面经防紫外线特殊工艺处理，保证了产品对紫外线辐射的稳定性，防止板材因分解而褪色以及透光率下降，对人体和植物有害的紫外线几乎不能透过（透光率约为万分之一）。另外，人体或植物产生的远红外线亦不易透过，与玻璃相比，温室效应更明显。

（4）透光性

阳光板的透光率较高，且透光性不会衰减，可以减少热量聚集，获得适宜的室内温度；且能阻挡太阳光中最强的部分，使透过的光线柔和。

（5）耐热、耐寒性

阳光板的耐温差性极好，能适应从严寒到高温的各种恶劣天气变化。

（6）保温性

阳光板为特殊的中空结构，与普通玻璃和其他塑料相比有更低的导热率（K），从而使热量损失大大降低，如表3.1所示。

表3.1　不同材料的热损失值

（7）阻燃性

阳光板的自燃温度为630℃（木材为220℃）。另外，阳光板在强烈火焰燃烧时，不会熔化滴落，不会助长火势的蔓延，燃烧过程中不会产生如氰化物、丙烯醛、氯化氢、二氧化硫等毒性气体，且离火后自动熄灭。

（8）防结露性

空气中的水分遇上低于其露点温度的表面时会发生凝结现象，凝结的水滴会降低采光覆盖材料的透光率。同时，水滴会对下面的植物或一些仪器设备造成损伤。阳光板不易发生水分凝结现象，如玻璃在室外温度为0℃，室内温度为23℃，相对湿度为40%时，内表面会结露，而阳光板则要达到相对湿度80%时内表面才会结露。

（9）抗化学性

阳光板具有良好的抗化学性，在室温下能耐各种稀有机酸、无机酸、植物油、中性盐溶液、脂肪烃以及酒精的侵蚀。

4）玻璃

玻璃的主要成分是二氧化硅，其保温性和透光性均好，是最早使用的园艺设施采光覆盖材料。在塑料薄膜问世前，玻璃几乎是唯一的园艺设施采光覆盖材料。目前，玻璃常用于玻璃温室的采光覆盖。园艺设施中常用的玻璃有平板玻璃、钢化玻璃和红外线吸收（热吸收）玻璃。

玻璃的厚度一般为3mm和4mm，对透光率的影响不大，随厚度的增加透光率略有下降。玻璃的透光率与光线入射角有很大关系。入射角＜45°时，透光率变化不大；入射角＞45°时，透光率明显下降；入射角＞60°时，透光率急剧下降。玻璃的增温性能强；而红外线吸收玻璃增温能力较弱，有利于降低夏季温室内的温度。由于玻璃对热辐射（即远红外辐射）的透过率极低，因此具有较强的保温能力。

另外，玻璃是所有采光覆盖材料中防尘性、耐腐蚀性、耐候性最强的材料，使用寿命可以达到40年。其透光率很少随时间变化；玻璃的亲水性也很好；热膨胀系数较小，安装后很少因热胀冷缩损坏。

但是玻璃的质量重，要求园艺设施的支架粗大；且玻璃不耐冲击，易破损，破损后易伤害操作人员和植物。因此，在容易发生冰雹的地区，可以采用钢化玻璃，钢化玻璃破碎时呈小碎块，不易伤及人和植物，但造价高，且易老化，透光率衰减快，不能修补。

3.2.2　补光系统

大型园艺设施，如日光温室和智能温室中，通常应设置补光系统。其主要目的是补充光照强度、延长光照时间，所以要选择光谱性能好、发光效率高、光照强度大的光源，同时应考虑选用价格便宜、使用寿命较长的光源。其中光谱性能好是指其光源能量分布符合植物生长的需用光谱。根据植物对光谱的吸收性能分析，蔬菜植物的光合作用主要是在400～500nm蓝紫光区和600～700nm的红光区，所以要求光源有丰富的红色光和蓝紫光。另外，对于覆盖聚氯乙烯薄膜的日光温室，透过紫外线不足，还要求光源光谱中包含有300～400nm的紫外光谱。发光效率指单位电功率发出的光量大小。光源的发光效率越高，单位电功率发出的光量越大，相同的照度水平所消耗的电能就越小，因此，应选择发光效率高的光源。

目前，温室中的常用人工光源有白炽灯、荧光灯、高压水银灯、金属卤化物灯和氙灯等。白炽灯是热辐射，红外线比例较大，发光效率低，但价格便宜，主要应用于调节植物光周期的照明光源。荧光灯的发光效率高、光色好、寿命较长、价格低，但单灯功率较小，通常用于育苗温室。高压水银灯的功率大、寿命长、光色好，适于对温室的光照强度的补充。金属卤化物灯具有光效高、光色好、寿命长和功率大的特点，为当前最理想的人工补光光源。

为使补光系统产生的光谱能够模拟太阳光谱，可以将发出连续光谱的白炽灯和发出间断光谱的日光灯搭配使用。一般按每3.3m2120W左右的用量确定光源的数量。光源应距离植株和采光材料各约50cm远，以免灼伤植株、烤化薄膜。

任务3.3　温度调控系统

活动情景　温度是园艺设施内非常重要的环境因子。园艺设施生产中，应根据园艺植物的生长发育要求和栽培目的，对设施内的温度进行调控管理，这就需要在设施结构设计中，考虑温度调控系统的设备、安装与操作等问题。本任务旨在了解园艺设施内温度调控系统的类型，清楚主要温度调控系统的结构组成与应用。

工作过程设计

续表

工作任务单

任务相关知识点

自然环境中的温度随季节的变化发生着相应的变化，园艺设施内的温度环境尽管不同于外界自然环境，但是也会随着外界温度的变化而变化，甚至出现超越植物适应温度范围的高温或低温情况。这就要求园艺设施应具有调控温度的设备系统。例如，夏季高温季节的降温设备，以降低园艺设施内的温度；冬季低温季节的加温设备，用于园艺设施的增温。这样，才能尽可能满足植物生长发育对温度的需要，提升园艺设施的生产效果。

3.3.1　加温系统

加温是冬季温室内温度环境调控的最有效手段，但会造成能源的消耗和生产成本的增加。因此，园艺设施的配套设备设计中，必须选择合适的加温方式，合理配置加温设备，在满足植物生长需要的同时，尽可能节省能源，降低设施的运行成本。

温室的加温方式有热风、热水、蒸汽加温，还有电热加温、辐射加温、太阳能蓄热加温等多种。我国农村还广泛采用炉灶煤火简易的加温设备。

1）热风加温系统

用带孔的送风管道将热风送入设施内，主要用于连栋温室、日光温室或连栋塑料大棚中。热风加温的热媒为空气，优点是使用灵活，热风直接加热温室内的空气，热风温度通常可以比室温高20～40℃，加温迅速，温度上升快。热风加温系统的设备较简单，成本低，按设备折旧计算的每年费用，只有热水加温系统的1/5左右。另外，热风加温设备还具有安装和移到使用方便的优点。其主要缺点是由于空气热容量小，温度变幅较大、不很稳定。

热风加温系统的主要设备是燃油暖风机或燃煤热风炉，以及将热风均匀输送分配至温室内各个部位的送风管道。由于燃料燃烧产生的烟气中常含有二氧化硫、一氧化碳和氮氧化物等有害气体，因此热风设备中是利用热交换装置将洁净空气加热成热风送出，再将烟气排出室外。

DRG-38-1型温室热风加温系统（图3.1），主要由热风炉、送风机、送风管道和调节装置等组成。其工作原理是，热风炉加热后的空气由送风机经送风管道送入温室，在温室内循环，热风温度下降释放热量，补充室内的热量消耗，起到加温的作用。加温系统是一个机械循环系统，回风使用温室内的空气，靠送风机的作用，使温室内的空气经回风筒、风机出口进入热风炉被重新加热后，再送入温室。送风道和回风道均设有阀门，用于调节风量，当停止送风时，阻止空气进入风道和热风炉。回风口处设置有新风门，用于补充新鲜空气，使回风量下降，回风速度减小，缩小回风口处的负压。

此热风炉为燃烧式，间接加热介质使进入温室的热空气清洁无污染。炉体的设计为二回程，燃烧后的煤气通过二回程后排出，降低了排烟温度。进入热风炉的空气首先与外烟循环交换热量，再进入主换热区与炉膛壁换热，可以充分换热、节省能源、提高出口空气的温度。

热风加温系统的暖风设备布置方式有暖风环流和管道送风两种。暖风环流式是直接吹送热风，靠热风出口射流完成热风的分布和扩散。为了使热风分布均匀，需要采用一定数量的风机，形成接力，使温室内空气循环流动（图3.2）。暖风机送风距离约为15m，端部冷风机一般距墙3m左右。此种方式室内均匀性较差，适宜在小型温室内采用。管道送风可以实现热风均匀配送，需要合理布置管道。热风通过沿管道长度分布的若干送风孔口送入温室（图3.3），管道、孔口大小和间距按正压等量送风管道进行设计。温室面积较大时，需要设置多道风管，使热风均匀分布。

图3.1　DRG-38-1型温室热风供暖系统

1—炉座；2—热风炉避风门；3—热风炉；4—送风机；5—进风筒；6—热风炉风量调节阀；7—风机出风道；8—冷风调节阀门；9—冷风风道；10—热风输送管道；
11—送风调节阀门；12—送风管道；13—回风调节阀；14—新风门；15—回风筒

图3.2　循环布置方式暖风机布置

图3.3　管道送风的热区送暖布置

1—排烟管；2—暖风机；3—塑料热风管

2）热水循环加温系统

用散热片散发热量，加温均匀性好，但费用较高，主要用于玻璃温室以及其他大型温室和连栋塑料大棚中。热水循环加温系统由锅炉、输水管、主调节组、分调节组和轨道式散热管等组成（图3.4）。在加温调节和控制中，调节组是最为关键的环节。主调节组和分调节组分别对主输水管道、分输水管道的供水温度进行一级和二级调节。主调节组和分调节组中分别安装有三通和四通电动调节阀（图3.5）。电动调节阀是调节组中最关键的执行部件，可以按照计算机系统的指令调节阀门叶片的角度，进而调节输送到散热管道中的热水温度。叶片的转动范围有两种类型：一种叶片的转动范围是0°～90°；另一种是0°～120°。同时设有工作特性因子，其取值不同，调节阀的工作特性也不同。当特性因子为5时，输入信号同叶片的旋转角度为线性正比例关系（图3.6）。另外，为了更好地利用调节阀的工作特性，叶片旋转角度的起止范围可以界定，起始角度为0°～60°，终止角度为60°～120°。

图3.4　加热系统的组成

1—输水管；2—阀；3—温度表；4—排气阀；5—比例调节阀；6—循环泵；7—轨道式散热管道

图3.5　电动调节阀

图3.6　电动调节阀的工作特性

为了更好地使加温系统运转，需要对有关参数进行适当的设定。在温度控制的所有参数设定中，加温温度和通风温度的设定最重要，适宜的加温温度和通风温度的设定和调整既同与植物品种及生长期有关，又同温室内外的环境因子、植物长势及病虫害等因素有关。

设定加温温度和通风温度及各相关参数后，计算机测控系统通过测控参数的实测值、测控目标的修正值及测控目标的计算值等，对加温系统和通风系统实时控制。在实时计算过程中，需要考虑最小管温、最大管温等限制条件，并考虑环境因子对限制条件的修正等。

3）其他加温系统

①火炉加温　用炉筒或烟道散热，将烟排出设施外。该法多见于简易温室及小型加温温室。

②明火加温　在设施内直接点燃干木材、树枝等易于燃烧且生烟少的燃料进行加温。加温成本低，升温也比较快，但容易发生烟害。该法对燃烧材料以及燃烧时间的要求比较严格，主要作为临时应急加温措施，用于日光温室以及普通大棚中。

③火盆加温　用火盆盛烧透了的木炭、煤炭等，将火盆均匀排入设施内或来回移动火盆进行加温。方法简单，容易操作，并且生烟少，不易发生烟害，但加温能力有限，主要用于育苗床以及小型温室或大棚的临时性加温。

④电加温　主要使用电炉、电暖器以及电热线等，利用电能对设施进行加温，具有加温快，无污染且温度易于控制等优点，但也存在着加温成本高、受电源限制较大以及漏电等一系列问题，主要用于小型设施的临时性加温。

知识拓展

保温系统

1）多层覆盖

多层覆盖材料主要有塑料薄膜、草苫、纸被、无纺布等。

（1）塑料薄膜

塑料薄膜主要用于临时覆盖。覆盖形式主要有地面覆盖、小拱棚、保温幕以及覆盖在棚膜或草苫上的浮膜等。一般覆盖一层薄膜可提高温度2～3℃。

（2）草苫

覆盖一层草苫通常能提高温度5～6℃。生产上多覆盖单层草苫，较少覆盖双层草苫。必须增加草苫时，也多采取加厚草苫法来代替双层草苫。不覆盖双层草苫的主要原因是便于草苫管理。草苫数量越多，管理越不方便，特别是不利于自动卷放草苫。

（3）纸被

纸被多用作临时保温覆盖或辅助覆盖，覆盖在棚膜上或草苫下。一般覆盖一层纸被能提高温度3～5℃。

（4）无纺布

无纺布主要用作保温幕或直接覆盖在棚膜上或草苫下。

2）设置防寒沟

在设施的四周挖深50cm左右、宽30cm左右的沟，内填干草，上用塑料薄膜封盖，减少设施内的土壤热量散失，可使设施内四周5cm地温增加4℃左右。

3）夹设风障

夹设风障一般多于设施的北部和西北部夹设风障，以多风地区夹设风障的保温效果较为明显。

3.3.2　通风降温系统

在高温季节，由于外界太阳辐射较强，园艺设施内的气温往往高达40℃以上，远远高于植物生长发育的适宜温度。因此，园艺设施的环境调控设备设计中需要有降温系统的设计，使设施内的环境温度能够满足植物生长的需要。

1）通风降温

大型园艺设施内的通风设备包括自然通风系统和机械通风系统两种。

图3.7　几种通风窗的设置形式

（1）自然通风系统

自然通风系统的设置，要求有足够的通风能力，同时室内气流应合理分布，通风系统操作控制应比较方便。常见的自然通风系统设置如图3.7所示。为了保证热压通风的良好效果，通风的进、排风口的高度差应较大，通常在侧墙下部设置进风口，在屋面上设置排风口。天窗设置在屋脊处时，可以获得最高的排风口位置。但是在覆盖塑料薄膜的设施中，通常将天窗设置在谷间，以减少屋面覆盖薄膜的接缝，并方便开窗机构的布置。

为了在有风时利用风压增大自然通风量，通风窗口的设置常常使风压通风和热压通风的气流方向一致。天窗排风的方向一般在当地主导风向的下风方向，以免风从天窗处倒灌。屋脊天窗可以对两侧天窗的开关分别控制，以适应不同的风向。

塑料大棚和日光温室主要采用自然通风方式。较为简便的通风方法是在覆盖的塑料薄膜上“扒缝”，或揭开部分薄膜。扒缝通风时，在外界气温较低的时期，扒缝高度应在离地1m处或棚顶，以防外界冷空气直接吹向植物。日光温室也可以在北墙上设置通风窗。

（2）机械通风系统

温室的机械通风一般有进气通风系统、排气通风系统和进排气通风系统三种。

①进气通风系统（正压通风系统）　采用风机将室外新鲜空气强制送入室内，使室内空气压力形成高于室外的正压，迫使室内空气从排气口排出。其优点是对设施的密闭性要求不高，而且便于在需要对进风进行加温处理时，在风机进风口加装加温设备（暖风机）。缺点是风机出风口朝向室内，风速较高，大风量时易造成吹向植物的风速过高，室内气流分布不均，因此难以采用较大通风量。为了使气流在室内均匀分布，通常在风机出风口连接塑料薄膜风管，通过风管上的小孔将气流均匀地分配输送到室内（图3.8（a））。

图3.8　机械通风的几种形式

②排气通风系统（负压通风系统）　将风机布置在排风中，通过风机向室外排风，使室内空气压力形成低于室外压力的负压，室外空气从温室的进风口被吸入室内。其优点是便于实现大风量的通风，因气流速度较高的风机出风口一侧是室外，不会产生吹向植物的过大风速。适当设置风机和进风口的位置，能使室内气流达到比较均匀地分布，而且在温室需要安装降温设备时，便于在进风口安装湿帘等设备。因此，此系统在目前温室中使用最为普遍。但系统运行时要求温室有较好的密闭性，特别是在靠近风机处，不能有较大的漏风，防止气流“短路”，保证室外空气从设置的进风口进入，流经全室，使室内气流按要求分布合理，以免室内出现气流的死角。

排气通风系统一般将风机安装在温室的一面侧墙或山墙上，将进气口设置在远离的相对墙面上（图3.8（b）、（c））。风机安装在山墙与安装在侧墙的情况相比，因室内气流平行于屋面方向，通风断面固定，通风阻力小，室内气流分布均匀，因此较多采用这种设置方式。另外，应当使室内气流平行于室内植物种植行的方向，以减小植物对通风气流的阻力。排气通风系统的风机和进风口间距离一般应为30～70m，过小则不能充分发挥其通风效率，过大则从进风口至排风口的室内空气温升增大过多。

2）湿帘—风机降温

一些园艺植物，特别是花卉，它们要求的室温低于28℃，当外界气温超过35℃时，这种情况下无论自然通风或强制通风均不能满足要求。此时，应利用湿帘—风机降温系统进行降温。

当风机工作时，室内形成负压，造成室内外的压差。于是外界压力较高、含水量较低的空气便从多孔、湿润的湿帘穿过，此时湿帘中的吸水物质（如牛皮纸、棕绳、杨木丝等）表面的液态水与未饱和的空气接触过程中蒸发为水蒸气，同时从空气中吸收大量的热量。因此，进入室内的空气温度下降了。系统连续运行，就可以使温室的温度降低到园艺植物生长需要的水平。图3.9是该系统的主要设备和设施。

图3.9　水帘风机系统

1—水池；2—水泵；3—输水管；4—回水管；5—集水槽；6—湿墙；7—喷水孔管；8—风机

3）喷雾降温

喷雾系统喷出的细雾是由水蒸气和极细小的水滴组成的。传统的雾气产生方式是水经过高压过程通过极小的洞（喷嘴）而产生的。细雾悬浮在空气中，并维持一段时间，可以完全蒸发。另外，雾气的产生也可以通过超声波振荡或旋转离心的方式产生。因此，按照雾化原理不同，喷雾降温可以分为高压雾化系统、低压射流雾化系统和加湿降温喷雾机等几种。

（1）高压雾化系统

温室降温其最佳的雾粒直径为0.17mm，造成的微雾浓度适中，还有一定的遮光效果。另外，这种微雾在蒸发前弥漫于植物附近，可以大幅度地降低植物对灌溉的需求。夏季温室采用喷雾降温，需要风机配合使用，以满足夏季降温必需的通风量，并确保植物需要的温度和湿度。

（2）低压射流雾化系统

其雾化原理为气力雾化，系统不需要高压水泵，水系统的工作压力仅0.2～0.4MPa，系统需要增加压缩空气。目前，这种雾化设备只有少数生产厂家能够提供，园艺设施中应用较少。

（3）加湿降温喷雾机

利用高速离心机和轴流风机的复合作用，将水变成水雾喷射出来，再利用喷出的水雾蒸发，从而使周围环境中的温度下降、湿度增加。同时，由于风机的作用使空气产生对流，还能起到环流风机的作用。喷雾机可以固定安装；也可以单独移动，这比较适合于面积较小的温室、使用灵活的场合。

图3.10为常用的加湿降温喷雾机，由水池、水泵、输水管、喷头、喷雾室和风机组成。在喷雾室和风机间设置折式挡水板，以防悬浮雾滴随气流进入温室导致湿度增高。通常将喷雾室和风机固定在墙上，也可以安装在移动架上，配置输水软管，由自来水供水，构成移动式喷雾降温风机。

图3.10　喷雾蒸发式降温设备示意图

1—水池；2—水泵；3—输水管；4—喷雾室；5—喷头；6—挡水板；7—风机；8—墙体

任务3.4　气体调控设施

活动情景　园艺设施内的气体环境与外界不同，在园艺设施的结构设计中，需要按照设施环境的需要，安装气体调控设备及其系统。本任务旨在学习园艺设施内的主要气体调控系统及设备，为设施生产中的气体环境调控作好准备。

工作过程设计

工作任务单

续表

任务相关知识点

CO2是植物光合作用的主要原料，自然条件下它主要来自于植物周围的空气和植物呼吸作用释放出的CO2。在其他条件不受限制时，植物生长环境中的CO2与光合作用的关系是从CO2补偿点开始（一般为50～150mg/m3），随着CO2浓度的增加，光合作用加强；但是，当CO2的浓度增大到一程度时，光合作用便维持在某一水平，光合强度不再增加，此时的CO2浓度为CO2饱和点。

森林、草原和农村等自然条件下，夜间和凌晨近地面附近大气中的CO2浓度可以达到500～600mg/m3，中午因光合作用的吸收其浓度可降至200～300mg/m3。植物生长期内CO2浓度的每日变化大致如此。但是，在园艺设施中，由于这些设施属于全封闭或半封闭的环境，空气中被植物吸收的多，但补充的量很少，常常会出现设施内CO2浓度偏低的现象，进而影响植物光合产物的合成。试验表明，一些蔬菜植物（如萝卜等），当将其生长环境中的CO2浓度从550mg/m3提高到950mg/m3时，产量可以增加1～2倍。这种措施可以增产和改善植物的品质，并适宜于所有的园艺植物，因此，通常把提高园艺设施内CO2浓度的措施，称为CO2施肥。

3.4.1　CO2发生装置

CO2气体的生成有多种方式，在园艺设施内比较适用的有以下方法：

1）化学反应法

利用碳酸盐与硫酸、盐酸、硝酸等进行反应，产生CO2气体。反应原理如下：

2NH4HCO3+H2SO4（稀===）（NH4）2SO4+2H2O+2CO2↑

2NaHCO3+H2SO4（稀===）Na2SO4+2H2O+2CO2↑

CaCO3+===2HClCaCl2+H2O+CO2↑

其中，应用比较普遍的是硫酸与碳酸氢铵反应。该法是通过控制碳酸氢铵的用量来控制CO2的释放量。碳酸氢铵的参考用量为：栽培面积667m2的塑料大棚或温室，冬季每次用碳酸氢铵2500g左右，春季3500g左右。碳酸氢铵与浓硫酸的用量比例为1∶0.62。

施肥方法分为简易施肥法和成套装置法两种。简易施肥法是用小塑料桶盛装稀硫酸（稀释3倍），每40～50m2地面一个桶，均匀吊挂到离地面1m以上高处。按桶数将碳酸氢铵分包装入塑料袋内，在袋上扎几个孔后，投入桶内，与硫酸进行反应；可以看到有气泡缓慢地产生，即释放出CO2气体；等桶内不再产生气泡时，将桶内杂质用于施肥即可。此法多用于小型温室。成套装置法是在一个大塑料桶内集中进行反应，产生的气体经过滤后，用带孔塑料管送入设施内。成套施肥装置的基本结构见图3.11。

图3.11　二氧化碳发生成套装置

1—盛酸桶；2—反应桶；3—过滤桶；4—散气管

2）空气分离法

将空气在低温下液化，再逐一蒸发。在CO2汽化点时收集CO2气体，再液化后装入钢瓶内。在此装置上连接输出控制电磁阀，可以实现CO2施肥的自动控制。

为使CO2均匀分散于园艺设施内，一般在塑料管上按3m间距扎孔，靠近钢瓶一端的扎孔要小一些，远离钢瓶一端扎孔要大一些。钢瓶出口的压力保持在1.0～1.2kg/cm2，每天放6～12min。液化CO2使用方便，浓度容易控制，而且CO2扩散均匀，价格比固体CO2便宜。但由于需要钢瓶送回工厂装气，也受气源的限制，应用范围有限。另外，如果液化CO2是来自化工厂和酿酒厂的副产品，气体里则常混有乙烯等对作物有害的气体，因此使用液化CO2时，一定要注意所用CO2的纯度，一般要求应在99%以上。

3）碳氢化合物燃烧法

在园艺设施内利用CO2发生器，通过燃烧煤油、石蜡、天然气、液化石油气等产生CO2气体，再由鼓风机把CO2吹入棚室内。此法在产生CO2的同时，还释放热量，能提高设施内的温度，适用于加温设备不完备的小型设施。一般燃烧1L煤油（0.82kg）约可产生2.5kg，即1.27m3的CO2。

燃烧法的缺点是容易产生有害气体。因此，所用燃料要求燃烧后不会造成环境污染，不对植物和工作人员造成毒害，特别要求其含硫量不得高于0.05%。价格也应低廉才方便于使用。

燃料燃烧时必须在CO2发生器内进行。对CO2发生器的要求是故障少、耐用、简便、易修、不产生有毒害的气体，并且有强力的通风装置，以便CO2在设施内扩散，并防止发生器周围气温过高，伤害植物。

近年来我国已经生产出了多种型号的CO2发生器，下面以TF-80Z型CO2发生器为例说明其工作原理。TF-80Z型CO2发生器可以自动点火、自动定时停机，可以安全控制并远距离操纵。整机由铝材骨架、百叶板、外壳、鼓风导流罩、供气窗、金属网式红外线炉具、鼓风机、供气电磁阀、点火继电器、高压线圈、控制变压器、空气延时继电器等部件组成，如图3.12所示。

图3.12　TF-80Z型CO2发生器整机结构

1—外壳；2—控制部分；3—鼓风机；4—导流罩；5—高压线圈；6—镍点火间隙；7—红外线炉具；8—电磁阀；9—百叶板；10—异性铝材；11—供气窗

整机工作过程是通过自动控制系统，如图3.13所示，按以下顺序进行工作的。首先按下开机点火开关后，电磁阀通过吸合点火继电器，接通火花间隙，放电点火；这时红外线炉具点燃液化气，点火完成后，风扇延时1s启动；这时炉具烧红，液化气完全燃烧供给CO2，供应时间可以通过定时开关在1～60min内调节。

图3.13　CO2发生装置的自控系统示意图

液化石油气不完全燃烧时也会产生CO，这主要取决于燃烧炉具的结构和燃烧时的条件。对比结果表明，红外线炉具的燃烧效果较为理想。图3.14是与CO2发生器配套使用的金属网型侧引射红外线炉具的结构图。此种炉具能够使燃气和空气充分混合均匀，燃烧面积大，燃烧充分，不易产生CO气体。因其燃烧强度低，以红外光向外辐射热量，因此燃烧部位的温度不太高，炉具本身积累的热量也较少，能有效地防止生成氮氧化物，保证CO2的纯度。

若采用CO2发生器供应CO2气体，可以直接将发生器悬挂在钢架结构上。若采用贮气罐或贮液罐，需要配备相应的设备系统将CO2气体输送到温室中。这些设备包括电磁阀、鼓风机和输送管道等。输送管道的布置有两种方式，较简单的方式是直接将输送软管的出气端口安放在循环风扇附近，同时启动CO2输送设备和循环风扇，使被输送的CO2能够均匀地分布在整个设施内部的空间；较复杂的方式是在每一行或几行植物的根区附近，放置一根多孔塑料管，所有塑料管的一端与输送管道连接，其使用效果比第一种好。

图3.14　红外线炉具结构

1—内网；2—外网；3—边框；4—发射器；5—外壳；6—混合器；7—下托网

知识拓展

CO2的其他施肥方法

1）通风法

国内大部分栽培设施调节二氧化碳浓度的措施是通风，使外界空气中的二氧化碳进入设施内，以提高其浓度。这是较原始的二氧化碳调控的手段。这种方法简单，无成本。但是大气中二氧化碳的含量不高，所以不能彻底解决棚室中二氧化碳的不足的问题。同时在寒冷季节通风又会降低棚室内温度，故应谨慎使用。

通风分自然通风与强制通风两种。强制通风是用电风扇作动力通风的，其效果较好，但需要一定的设备。自然通风靠开关通风窗的大小，以及热空气向上排出，冷空气从下面进入的原理导入新鲜空气，增加室内二氧化碳的含量。

2）干冰法

利用干冰在常温下吸热后易于挥发的特点，进行二氧化碳施肥。该法操作简单，浓度易于控制，施肥均匀，施肥时也不产生对作物有害的物质，施肥效果比较好。但施肥成本比较高，干冰运输和贮存也比较困难，现已较少使用。

3）生物法

利用生物肥料的生理生化作用，生产二氧化碳气体。一般将二氧化碳颗粒肥施入1～2cm深的土层内，在土壤温度和湿度适宜时，可连续释放二氧化碳气体。以山东省农业科学院所研制的固气颗粒肥为例，该种肥施于地表后，可连续释放二氧化碳40d左右，供气浓度500～1000ml/m3。

该法高效安全，省工省力，无残渣危害，所用的生物肥在释放完二氧化碳气体后，还可作为有机肥为作物提供营养，一举两得。其主要缺点是二氧化碳气体的释放速度和释放量无法控制，需要高浓度时，浓度上不去，通风时又无法停止释放二氧化碳气体，造成浪费。

3.4.2　CO2气体分析仪

在整个CO2检测和调节系统中，CO2气体分析仪是一个关键和复杂的组成部分。本仪器由取样管、泵和阀、分析室、辐射源、压差检测元件等组成，如图3.15所示。系统工作时，安装在分析器室内的气泵从被检测的温室内抽取空气进行取样。空气在进入分析室之前，先经过去湿杯和过滤器。分析室附近有一红外光源，发出的辐射光穿过滤光器，进入分析室。空气中的气体只有CO2吸收红外光辐射，并在分析室形成压力变化。CO2浓度越大，压差变化越大。CO2分析仪将测得的压差信号转换成电信号，再传到计算机。根据实测值、设定值和其他相关条件，计算机发出相应的指令，打开或关闭CO2的输送装置。

图3.15　CO2气体分析仪组成

1—取样管；2—去湿杯；3—过滤器；4—泵；5—阀；6—分析室；7—压差检测元件；8—滤光器；9—辐射源

任务3.5　灌溉施肥系统

活动情景　绝大多数园艺设施建成后，都得不到外界的自然降水；另外，园艺设施中通常采用水肥并用，以提高肥料的利用率，并减少工作强度。故在园艺设施的结构设计中，务必考虑灌溉施肥系统的选用与安装等。本任务旨在学习园艺设施的主要灌溉施肥系统及其设备，并学习其安装、使用规范。

工作过程设计

续表

工作任务单

任务相关知识点

自然环境中的湿度随着降水、蒸发和植物的蒸腾作用发生着不断的变化。绝大多数园艺设施处于密闭或半密闭型的状态，内部得不到外界的自然降水，但与外界露地一样，进行着土壤水分的蒸发和植物的蒸腾。因此，园艺设施内的水分环境不同于露地的水分环境。园艺设施内的水分几乎全部来自于灌溉，尤其是全年使用的大型设施，植物生长期间的所有水分都来自于灌水。与露地生产一样，设施生产中也需要营养的供应，一般把肥料溶解于水中，通过灌溉系统进行施肥。另外，园艺设施内的湿度环境和营养环境应根据植物生长发育的需求进行调控，这就要求设施内具有调控湿度的设备系统。目前，园艺设施中较为常用的灌溉系统为滴灌系统和喷灌系统。

3.5.1　滴灌系统

滴灌是滴水灌溉的简称，是利用低压管道系统，将水直接输送到植物生长区域，再经过安装在毛管上的滴头、孔口或渗灌管等灌水器，将水一滴一滴均匀、缓慢地滴入植物根区，使根区保持最适宜的水分环境。滴灌的基本灌溉方式为：将水加压、过滤，也可以与可溶性化肥（或农药）一起，通过管道输送至滴头，以水滴的方式，适时适量地向植物根区提供水分、养分等。滴灌不会破坏土壤结构，根际土壤的水、肥、气、热能经常保持适宜于植物生长的良好状态，水分蒸发损失很小，是一种节水灌溉方法。其灌水的特点是水分只部分湿润根区，这部分土壤或基质的水分处于饱和状态，植物行间保持干燥，土壤或基质的水分处于非饱和状态。通过缓慢、不断地浸润根区，使植物的主要根区经常保持在最佳含水量状态；采用低压管路输水、配水，系统运行压力低。缺点是滴头出流孔口小，流速低，容易出现堵塞问题；成本较高。因此，滴灌适用于经济价值较高的园艺植物。近年来，随着设施园艺和节水农业的迅速发展，滴灌技术的发展速度很快。

1）滴灌系统的组成

滴灌系统是将灌溉水通过滴灌设备输送到植物生长区域，定时、定量地供给植物所需水分的整个水利设备系统。其完整的系统工程组成（图3.16）如下：

（1）水源

滴灌用水量较小，河流、水库、机井甚至小水泉、渗水地区的积水等均可以作为滴灌水源；但滴灌对水质要求较高，选择水源时应对水质进行化学分析，了解水源的悬浮物状况和氯、钾、镁、钙离子的含量和pH大小，必要时应对水质采取适当的过滤措施，防止系统堵塞。

（2）首部枢纽

首部枢纽由水泵动力机组、化肥罐、过滤器和各种控制和量测设备（如压力调节阀门、流量控制阀门、分流阀门、水表等）组成。其作用是对水流加压，注入水溶性肥料，经过滤后，及时、定量地把水肥溶液送到输水管道。首部枢纽应安装在控制室或井室内，可以手工控制或安装电脑自动控制滴灌系统的操作。

图3.16　滴灌系统的组成

1—水泵机组；2—流量表；3—压力表；4—化肥罐；5—闸阀；6—过滤器；7—干管；8—支管；9—毛管；10—滴头

（3）输水配水管道

输水管道包括干管、支管、毛管及流量压力调节设备，如压力表、控制阀、流量调节器等。干、支管通常应埋入冻土层以下50～80cm，毛管可以根据实际情况置于地面或埋入地下。例如，设施蔬菜生产中，毛管放置于地面，便于移动和检修。

干管是输水系统，干管连接着支管，并向各支管分配水量。支管是控水系统（配水系统），可以调节水压、控制流量；同时支管交毛管要求的压力和流量供给毛管首端。毛管是直接向植物根区滴水的管道，毛管上的各出水口流量必须达到设计的流量的均匀度。毛管有带孔的单壁管、带孔的双壁管、滴头加毛管的滴管和渗灌管四种类型。

（4）滴头和滴管

滴头是滴灌系统的重要设备之一，其作用是使毛管中的压力水流经过滴头的狭长流道或微孔减压，变成一滴一滴的水滴或小细流，进行灌溉。水从滴头流入根区后，在重力和毛细管的作用下，湿润根区，促进植物的根系生长。

2）滴灌系统的类型

滴灌系统按其获得压力的方式，可分为自压式滴灌系统和机压式滴灌系统；按滴灌工作中毛管的布置方式、是否移动及灌水方式，可分为地面固定式滴灌系统、地下固定式滴灌系统和移动式滴灌系统。

（1）地面固定式滴灌系统

园艺设施中多采用这种灌溉系统。该系统毛管布置在地面，灌水期间毛管和灌水器（包括各种滴头和滴灌管、带）不移动。其优点是安装、维护方便，便于检查根区湿润情况和滴头流量的变化情况；缺点是毛管和灌水器容易损坏和老化，也不便于田间耕作。

（2）地下固定式滴灌系统

是随着近年来滴灌技术的不断改进和提高，灌水器堵塞情况的减少出现的，应用面积尚小。该系统毛管和灌水器（主要是滴头）全部埋入地下。其优点是毛管在植物种植和收获前后的安装和拆卸工作，不影响田间耕作，延长了设备的使用寿命；缺点是不能检查根区湿润情况和滴头流量变化，出现问题后维修很困难。

（3）移动式滴灌系统

此系统应用较少。该系统在灌水期间，毛管和灌水器在灌溉完成后可能由一个位置移至另一个位置。其优点是提高了设备的利用率，降低了成本，用于灌溉次数较少的植物；缺点是操作管理较麻烦，管理运行费用较高，适于经济条件较差的地区。

3）滴灌系统的规划设计

（1）设计用水率的确定

只要滴灌系统能够满足植物高峰需水的要求，就可以满足植物全生育期的灌水需求。因此，用高峰用水量作为设计用水率。滴灌条件下的高峰用水量，以地面灌或喷灌最高耗水量估算。

W=KrmA

式中　W——滴灌设计用水率，（L/d）；

　　　m——地面灌或喷灌最高耗水率，（mm/d）；

　　　A——计算面积，（m2）；

　　　Kr——覆盖影响系数，根据表3.2选用。

表3.2　覆盖影响系数Kr的推荐值

（2）选择滴头

①确定滴头流量。

式中　q——滴头流量，点源滴头，（L/h），线源滴头[L/（h·m）]；

　　　W——设计用水率，点源滴头[L/（d·株）]，线源滴头[L/（d·条）]；

　　　T——灌水周期，（d）；

　　　t——每次灌水历时，（h）；

　　　η——滴灌水利用率，取0.9～0.95；

　　　n——点源滴头每株所配滴头数（个），线源滴头为其长度，（m）。

②选择滴头结构形式。

a.根据植物情况选择。蔬菜等条播种植植物，沿种植行布设滴头，应选用线源滴头，即各种形式的滴灌带；果树和较大型花卉植物，特别是中等间距或大间距植物，应选择点源滴头。

b.根据植物根区环境状况选择。轻质土壤或基质，水分扩散范围较大，可选用流量较大的滴头，使用期间控制其滴水时间；重质土壤或基质，渗透性较差，应选用较小流量的滴头。

c.根据经济方面选择。尽量选用小流量滴头，并适当增加灌水历时，以减少水泵动力机组的投资。

（3）布置灌溉系统

滴灌系统的布置包括首部枢纽、输水配水管网、管网辅助部件以及毛管和滴头的布置。

首部枢纽是滴灌系统的操作控制中心，通常布置在水源处，最好布置于灌区中央，以缩短输水距离，节省管材和动力。干、支管的布置尽量双向控制，以节省管材。

辅助部件包括排气阀、进气阀、闸阀、调压阀和流量调节器等部件。进、排气阀应安装在较高处的干、支管上；干、支管进口处应安装闸阀；流量调节器安装在支管进口处。

毛管和滴头的布置很关键，应考虑很多因素，如植物特性、土壤或基质的质地、水质和生产技术等，同时应充分重视生产者的实践经验。以下以园艺设施中的主要植物介绍毛管和滴头的布置：

①蔬菜　一般选择工作可靠、价格低廉的塑料薄膜滴灌带。为了便于生产管理，滴灌带应铺设于地表，地膜覆盖生产时应铺设于膜下，并与植物栽植的行向保持一致。为了降低成本，应尽量增大行距，缩小株距，减少滴灌带用量，通常尽量采取宽窄行栽植，滴灌带铺设于窄行，每条滴灌带供应两行植物生长的水分，如图3.17所示。

图3.17　滴灌布置形式

1—植株；2—薄膜滴灌管；3—滴头

②果树等大型园艺植物　老果园，开始采用滴灌系统时应进行试验，宜选用点源滴头；小间距果园，可以采用较厚管壁的塑料滴灌带。滴灌系统必须与栽植间距和生产技术相适应。从滴灌系统的设计考虑，按照栽植间距，可以将果树分为小间距果树（株距3m以内）、中等间距果树（株距3～6m）和宽间距果树（株距6m以上）。

a.小间距果树，如葡萄。应沿植物行铺设1根毛管，滴头在植株两边对称布置，距植株0.2～0.5m。

b.中等间距果树，如苹果、梨、桃、杏等新果园。其滴灌系统布置如下：顺栽植行埋设1条支管，支管上安装绕树毛管，滴头绕树环形排列，距树干1m。土质粘重时，每棵树至少需要4个滴头；中等土质，每棵树需要5～6个滴头。

c.大间距果树，如香梨、核桃等。毛管和滴头布置是：每行树埋设1条支管，支管上安装绕树毛管，呈环形，半径为1.2～1.5m，每棵树需要8～10个滴头。滴头位置应保持不变，防止根系的发育发生变化。

3.5.2　喷灌系统

喷洒灌溉简称喷灌，是利用专门的设备（水泵）加压或利用水的自然落差，通过管网将水输送到灌溉地段，利用喷洒器（喷头）喷射到空中，分散成细小水滴后，均匀地洒落在田间进行灌溉的一种方法。它是一种先进的节水灌溉技术，在世界各地得到了普遍推广。

1）喷灌系统的组成

一般喷灌系统由水源工程、水泵和动力机组、输水配水管道系统、喷头及附属设备、附属工程组成。

（1）水源工程

河流、湖泊、水库、池塘、泉水、井水或渠道水均可作为喷灌系统的水源。注意水源就是要满足灌水量和水质的要求。

（2）水泵和动力机组

除自来水头外，喷灌系统的工作压力均由水泵提供。喷灌系统常用离心泵和自吸离心泵，也可选用潜水电泵、深井泵等。带动水泵的动力机尽量采用电动机，无供电区可采用柴油机。轻小型喷灌机组为了移动方便，一般常用喷灌专用自吸泵，用柴油机或汽油机带动。井灌区建设的小型喷灌工程通常用水泵一次完成提水和加压工作；大型喷灌工程，应对水泵的运行进行调节，常用增减水泵台数、配备压力罐进行水泵工作时间调节等方式。

（3）管道系统

管道系统包括管道及与其配套的管件，作用是把加压的水输送到喷头。管道系统是多数喷灌系统的重要组成部分，通常占设备投资的50%以上。本系统要求能承受一定的工作压力并通过一定的流量，经久耐用，耐腐蚀。另外，由于本系统需要经常拆装搬移，故还应轻便、耐撞击、耐磨损。

（4）喷头

喷头是喷灌系统的专门设备，形式多样。其作用是将管道内的水流喷射到空中，分散成细小水滴，洒落后进行灌溉。喷头要求能使连续水变为细小水滴（雾化）；能使水滴均匀地喷洒到地面上的一定范围内，即水量的合理分布；单位时间内喷洒到地面的水量能适应土壤或基质的入渗能力，不产生径流，即适宜的灌溉强度。因单喷头喷洒范围有限，水量分布难以均匀，生产中常常是多喷头作业（喷头组合）。工作时喷头边喷边移动，即行走式喷洒，简称行喷；工作时喷头不移动，为定点喷洒，简称定喷。

（5）附属设备和附属工程

喷灌工程中还有一些附属设备和附属工程。如，从河流、湖泊、渠道取水时，要有拦污设施；为了保护喷灌系统安全运行，要设排气阀、调压阀、减压阀、安全阀、泄水阀等；为了观察喷灌系统的运行状况，在水泵进出管路上要设真空表、压力表和水表，管道系统上要设闸阀；用喷灌系统施用肥料和农药时，要设配制的注入设备等。

2）喷灌系统的类型

喷灌系统按获得工作压力的不同，可分为机压式喷灌系统和自压式喷灌系统；按喷头是否移动，可分为定喷式喷灌系统和行喷式喷灌系统。应用较普遍的分类是按其主要组成部分的可移动程度，可分为固定式喷灌系统、移动式喷灌系统和半固定式喷灌系统。

（1）固定式喷灌系统

除喷头外，其他设备均固定安装。水泵动力机组安装在固定泵房内；干管和支管埋入地下；竖管安装在支管上并高出地面；喷头固定或依次安装在支管上定点喷洒。本系统操作简便，生产率高，可以实现自控，方便与施肥和喷药结合，占地少；但设备投资大，竖管影响机耕。适用于灌水期长且灌水频率高的园艺植物。

（2）移动式喷灌系统

该系统的全部设备均可移动，只需在田间设置水源。本系统的设备能在不同地点轮流使用，设备利用率高，投资少；但移动工作量大，路渠占地多。按喷头的数目可分为：

①单喷头移动喷灌系统　由水泵动力机组、1根输水软管和1个喷头组成移动式机组。在田间按一定间距布设水源（塘、井或明渠），水源旁机组移动做定点单喷头喷洒。按机组的移动方式又可以分为手抬式、推车式、拖拉机牵引式和悬挂式等。

②多喷头管道式移动喷灌系统　由水泵动力机组、1根或多根管道和安装在管道上的多个喷头组成机组。在田间布设水源（水塘或水渠），水源旁机组移动做定点多喷头喷洒。与单喷头相比，其优点是可以采用低压小喷头，能耗较低，雾化良好，喷灌质量高。

（3）半固定式喷灌系统

半固定式喷灌系统对前两种取长补短，将水泵动力机组和干管固定安装，只移动装有喷头的支管，干管上每隔一定距离设有给水栓为支管供水。支管和喷头反复使用，减少了管材和喷头的用量，降低了成本。但在喷灌后的泥泞中移动支管，劳动强度很大，可采取以下措施：选用轻便管材和附件；每个系统多配备几组支管；使支管可以自走。支管能自走的半固定式喷灌系统有时针式、滚移式和绞盘式等多种。这种系统通常用于大面积的喷灌。

3）喷灌系统的选型和规划

喷灌系统规划设计的一般步骤是：

（1）选择喷灌系统的类型

根据园艺设施内的植物种类、经济和设备条件，结合各种喷灌系统的特点，选择合适的喷灌系统。在喷灌次数多、经济价值高的植物种植区可采用固定式喷灌系统；在有自然水头的地区，尽可能选用自压喷灌系统，以降低动力设备的投资和运行费用。

（2）确定喷洒方式和喷头组合方式

喷洒方式有全圆喷洒和扇形喷洒两种。通常在管道式喷灌系统中，除地边、地角的喷头做扇形喷洒外，其余均采用全圆喷洒。全圆喷洒允许有较大的间距，且喷灌强度较低。单喷头移动式机组，通常做扇形喷洒，以便给机组或移动管道留出一条干燥的道路，方便移出。

喷头的组合方式（布置方式）是指喷灌系统中喷头间的相对位置。全圆喷洒中，有正方形、正三角形、矩形和等腰三角形四种组合方式（图3.18）。喷头组合的原则是保证喷洒不留空白，且有较高的均匀度。喷头布置过稀，会造成喷洒不均匀，或留下漏喷的空白处；喷头布置过密，喷头管道用量增大，成本增加，且组合喷灌强度过大。因此，正确选择喷头组合间距是喷灌系统规划设计中的重要问题。根据图3.18，能够计算出喷头间距a支管间距b和喷头有效控制面积（图3.18中阴影面积），见表3.3。除以上几种组合外，还可以采用设计射程法。设计射程由喷头射程乘以一定的系数求得，即R设=KR。系数K是根据喷灌形式、风速、各动力可靠程度确定的，通常为0.7～0.9。

图3.18　喷头组合形式

表3.3　不同喷灌方式喷头组合的相关参数

（3）选择喷头与工作压力

工作压力是喷灌系统的重要参数，直接决定喷头的射程，还关系到设备投资、运行成本、喷灌质量和工程占地等。采用高工作压力，喷头射程远，固定式系统的管道用量少，移动式系统占地少；但运行成本高，喷出的水滴粗，因喷得高，受风力影响大，喷灌质量得不到保证。采用中低工作压力，水滴细，喷灌质量高，运行成本低；但固定式系统的管道用量大、成本高，移动式系统占地多，且移动频繁，工作强度大。因此，选择工作压力时，应根据生产要求、设备状况和喷头型号综合考虑确定。

（4）布置管道系统

管道系统应根据地形、水源等情况提出几种可能的布置方案，经技术经济比较，择优选定。布置管道系统一般应遵循以下原则：

①管道布置应使管道总长度短，成本低。

②管道布置应考虑各用水设施的需要，管理方便，有利于组织轮灌和迅速分散流量。

③支管布置一般应与植物种植方向一致。

④管线的纵剖面应力求平顺，减少弯折。

⑤支管上各喷头的工作压力要接近一致，或在允许差值范围内。

⑥抽水站应尽量布置在整个喷灌系统的中心位置，以减少输水的水头损失。

高级技术

其他微灌技术

微灌具有灌水量小、灌溉面积小、节水省力、降低湿度、防止病害、增产增效益的特点，所以它是当前保护地生产中配套的实用技术之一。

1）微灌类型

①微喷灌（微喷）　用很小的喷头（微喷头）将水喷洒在土壤表面，其工作压力与滴灌差不多，不过喷洒孔大一些出流流速比滴头大得多，所以堵塞的可能性大大减少。这种方法也可以利用无土栽培中的营养液供应。

微喷是利用低压管道将水输送到植物根部附近，通过微喷头将水喷洒在土壤表面进行灌溉的一种新型灌溉方法。它介于喷灌与滴灌之间，兼有喷灌和滴灌的优点，并消除了两者的主要缺点，近年来已引起国内外的重视和推广应用。

喷灌是全面灌溉，湿润整个灌溉面积，而微喷一般只湿润植物周围的土壤，以满足植物的需水要求，主要用于局部灌溉。微喷与滴灌的主要区别在于滴灌以水滴状湿润局部土壤，而微喷以雨滴喷洒湿润局部土壤，不仅可湿润土壤，还能提高田间空气湿度，调节田间小气候环境。另外，微喷头的孔径较大，比滴灌抗堵塞的能力强，主要用于栽培时需同时补充土壤水分和增加田间湿度的植物，如茶叶、花卉、苗木等。旋转式微喷头射程远、雨滴较大，可全面灌溉或局部灌溉，多用于果树、草坪等灌溉，当前应用面积在逐年增加。

②地表下渗灌（又称土表下灌溉）　通过埋在土壤表面以下的滴头或渗水孔将水滴在土壤中，这种方法不妨碍耕作与其他农事操作，土壤蒸发小，缺点是一旦滴头堵塞，不容易发现。

渗灌是利用埋在地下的渗水管，将压力水通过渗水管管壁上肉眼看不见的微孔，像出汗一样渗流出来湿润其周围土壤的灌溉方法。渗灌管是利用废旧橡胶轮胎粉末、PVC塑料粉及发泡剂等掺和料混合后，经发泡、抗紫外线和防虫咬等特殊工艺处理挤压成型的具有大量微孔的渗水管。

灌溉时，水流通过输水管进入埋在地下的渗水管，经管壁上密布的微孔隙缓慢流出渗入附近的土壤，再借助毛细管作用将水分扩散到整个根系层供植物吸收利用。渗灌是目前所有灌溉技术中最节水的，也便于田间耕作和栽培管理，管材抗老化性增强。

③涌灌（又称为涌泉灌溉）　通过置于作物根部附近的开口的水管向上涌出小水流或小涌泉，将水灌到土壤表面。其特点是工作压力较低，与低压管输水地面灌溉相近，出流孔较大，不易堵塞。

④雾灌（又称为弥雾灌溉）　与微喷相似，也是用微喷头喷水，只是工作压力较高（可达200～400kPa）因此，从微喷头喷出的水滴极细而形成水雾，主要目的在于调节田间空气湿度。

2）微灌系统

（1）系统组成

由水源工程、首部枢纽、输配水管网和灌水器四大部分构成。

①水源　河流、湖泊、池塘、沟渠、井泉等，要求水质符合微灌要求、杂质少、位置近，以降低灌溉系统中净化处理设备和输配水设备的投资。含沙量大的水源应修建沉淀池。利用这些水源进行灌溉，需要修建引水、蓄水和提水工程及相应的输配电工程，统称为水源工程。

②首部枢纽　由多种水处理设备，如水泵及动力机、控制阀门、水质净化装置、施肥（加药）装置、计量和保护设备等组成，是全系统的控制调度中心，担负着整个系统的驱动、检测和调控任务，即用于将水源中的水处理成符合田间灌溉系统要求的灌溉用水，并将灌溉用水送入供水管网中。

水泵有管道泵、潜水泵、离心泵、深井泵等，动力机为电动机、柴油机、汽油机等；净化过滤设备有拦污网、网式过滤器、叠片式过滤器等；施肥设备有压差式施肥罐、文丘里施肥器、电动施肥泵、水动施肥泵、高位施肥桶等；计量和保护设备水表、压力表、进排气阀、安全阀、单向阀等；控制阀门有闸阀、球阀、蝶阀等。

③输配水管网　由干管、支管、毛管组成。干管和支管一般应埋入地面以下一定深度方便田间作业。

干管起着向全灌区输水的作用，承受的压力较大，必须采用承压管材。微灌系统怕堵塞，严禁使用金属管道和混凝土管道。一般选用塑料管材，如聚氯乙烯（PVC）管和聚乙烯（PE）管。

支管起着承上启下的配水作用。其上常装有许多毛管旁通以便向毛管配水。一般选用聚乙烯（PE）半软管料。

毛管起灌水作用，其上装有不同型式的灌水器，如滴灌带、滴头、微喷头等。有些毛管，如滴灌带，既是毛管又是灌水器，水沿毛管上的许多小孔滴入土壤。灌水器是决定灌溉系统性能和价格的关键，也是区分不同灌溉系统的依据，如管道灌溉系统、滴灌系统、微喷灌系统、喷雾系统、喷淋系统等。

④灌水器　大多用塑料制成，有滴头、微喷头和滴灌带等多种，置于地表或埋入地下。因灌水器的结构有异，水流出的形式不同，有滴水式、慢射式、喷水式等。

灌水器的选择标准：表面光洁无缺陷，无飞边毛刺等；制造精度高；水力性能好。制造精度可用制作偏差Cv值衡量，Cv值越小精度越高，出水均匀度也越高。水力性能以灌水器的出流流态指数X值衡量，X=1～0.6时为层流型，X=0.6～0.5时为紊流型，X=0.2～0时为补偿型。补偿型的灌水器对毛管内压力变化有一定的补偿作用，出水量均匀稳定，不受压力变化的影响，但结构较复杂，价格较高。

⑤自动控制设备　现代设施灌溉系统中开始普及应用各种灌溉自动控制设备。如利用压力罐自动供水系统或变频恒压供水系统控制水泵的运行状态，使灌溉系统获得稳定压力和流量的水；采用时间控制器配合电动阀或电磁阀，能对各灌溉单元按照设定的程序，自动定时定量进行灌溉；利用土壤湿度计配合电动阀或电磁阀及其控制器，能根据土壤情况实时灌溉。

先进的自动灌溉施肥机能按照设定的灌溉程序自动定时定量灌溉，还能按设定的施肥配方自动配肥并施肥。

（2）设计施工

微灌系统在设置前要进行总体规划设计，具体分为勘测调查、规划和设计三个阶段。勘测调查指收集多方面的相关资料，如气象、地形、土壤、水文与水文地质、农业生产、社会经济等资料。规划是提出设计方案。技术设计的内容是：供需水量分析计算（包括确定田间需水量、拟定灌溉制度、计算灌溉用水量等）；水质处理设计；化学药剂注入设计；微灌系统布置方案的确定；灌水器的选用与布置；管理系统水力学计算；干、支管设计；机泵的选择和首部枢纽的布置设计等。

微灌系统规划设计的各方面紧密联系，相互牵制，需反复进行多次、多方比较，同时进行必要的试验和方案比较后，最终确定整个设计方案。微灌系统的施工安装，须严格按照设计要求，在专业技术人员的指导下进行，保证工期质量和系统的正常运行。

3）微灌应用技术

（1）调节系统内部的压力和流量

为防止微灌系统运行中出现各种故障，整个系统中安装有多个控制阀门。在首部枢纽和各配水管道首端安装控制阀门，调控进入管网的水量。机泵前安装逆止阀，防止管中水的倒流。在压力大的主干管上安装安全阀，防止突然停机时形成的水锤破坏管道。在地形不平的驼峰处安装进排气阀，防止停水时形成管内真空吸扁管道。在支、毛管尾端，安装自动冲洗阀，当管内水压小于工作压力时，冲洗阀自动开启，冲洗管内污物，可防止灌水器的堵塞。

（2）预防微灌系统的堵塞

微灌灌水器孔径细小，一般仅1mm左右，容易被水流中的杂物堵塞。因此，微灌用水需经过各级净化处理。水中泥沙含量较多时，应经过沉淀池将大颗粒泥沙作沉淀处理，再经过各级过滤器过滤后进入微灌系统。常用的过滤器有：

①筛网过滤器　应根据灌水器孔径大小选配不同网目的过滤网，主要拦截无机杂物。

②砂过滤器　在一个压力密封缸内装填一定规格的纯砂，水流经砂层时可以滤除水中的杂质和有机物，如鱼卵、藻类等。

③离心过滤器（水沙分离器）水经过离心力作用，将水中沙子分离出去。若水中含沙粒较多时，常作为第一级过滤器，并与筛网过滤器配合使用。

④叠片过滤器　由许多刻有沟槽的塑料同心圆片组成，结构紧凑，过滤效果好。

（3）做好日常维护，保持良好的使用状态

微灌系统的使用效果好坏及使用寿命，与系统的管理与日常维护工作密切相关。管理人员必须经常检查微灌系统的水源、首部枢纽、各级管路、闸阀和田间灌水器是否保持良好的可用状态。每次灌水后要及时清洗过滤器，防止灌水器堵塞。管路损坏、闸阀漏水时及时修复。

灌水季节后，将微灌系统的毛管和灌水器及时收起，防止日晒和鼠咬。冬季结冻之前，应排除系统内的余水，做好防冻工作。

任务3.6　植保系统

活动情景　园艺设施的配套材料准备中，还应考虑植保等园艺机械系统的选用。本任务旨在学习园艺设施中的植保系统以及其工作原理与操作技术规范。

工作过程设计

工作任务单

续表

任务相关知识点

园艺植物的病虫害防治机械包括施药剂的机械和应用物理因素（热能、太阳能、光能、电流和射线等）与机械作用的机具和装置。目前我国普遍使用的数量最多的是施药器械，主要用于喷洒杀菌剂或杀虫剂，防治园艺植物的病害、虫害和草害。因此，通常将使用化学药剂防治植物病虫草害的器械称为植保器械，这些器械统称为植保系统。

3.6.1　植保系统的类型

园艺设施的植保系统包括设施中各种用于防治园艺植物病虫草害的植保器械。植保机械可分为人力、电动和机动等，一般把手动的植保机械称为“器”，如喷雾（粉）器；把机动的植保机械称为“机”，如喷雾（粉）机。常用的植保机械主要有以下类型：

1）喷雾机（喷雾器）

喷雾机使药液在一定的压力下通过喷头或喷枪，雾化为直径150～300μm的雾滴，喷洒到植物枝叶上。按照其雾化和喷洒方式的不同，可以分为液力式、气力式和离心式三种。

（1）液力式喷雾机

液力式喷雾机有手动和机动两种，手动喷雾器多用于中等容量的作业，机动喷雾机还可用于大容量喷雾。液力式喷雾机通常由药箱、压力泵、空气室、喷头和安全调压装置等构成（图3.19）。工作时，压力泵将药箱内的药液吸出，通过压力压至空气室，具有一定压力的药液从空气室流出，经过管道输送到喷头并高速喷出，与空气撞击、摩擦，被粉碎成细小的雾滴，均匀地喷洒并粘附在植株上。

图3.19　液力式喷雾机

1—喷头；2—药箱；3—泵筒；4—空气室；5—出液球阀；6—进液球阀；7—手柄；8—塞杆；9—皮碗；10—开关；11—喷杆；12—混合室；13—混药器；14—截止阀；15—空气室；16—喷枪；17—调压阀；18—压力表；19—泵体；
20—活塞；21—出水阀；22—回水阀；23—过滤网；24—水；25—药桶（母灌箱）；26—射嘴

（2）气力式喷雾机（弥雾机）

弥雾机是低容量喷雾机，是利用高速气流，将雾滴进一步雾化成直径为100～150μm的细雾，并吹送到较远处。它有背负式、担架式等多种，主要由药箱、风机和喷头三部分组成（图3.20）。工作时，动力机驱动风机高速旋转产生高速气流，大量气流经过喷管被气力式喷头吹出，少量气流经过进气阀到达药箱液面上部的空间，对液面施加压力；药液在气压的作用下，经过输液管到达气力式喷头，从喷嘴周围的小孔喷出，喷出的粗液滴被强大的气流撞击，细散成雾滴，由气流运载到远方，在运载途中，雾滴进一步弥散，沉降在植株上。

图3.20　背负式弥雾机工作原理

1—叶轮；2—风机壳；3—进气阀；4—进气塞；5—进气管；6—滤网；7—喷头；8—喷管；9—开关；10—粉门；11—出水塞接头；12—输液管

弥雾机可以一机多用，只要更换个别附件就可以实施多功能作业。例如，若更换上离心式喷头（图3.21），可进行超低容量喷雾。因此该机适用范围广，使用普遍；雾滴细，雾化质量高；附着性好，农药损失少，作业质量高；雾滴分布均匀，能喷洒原药，减少用水量，节约劳力，提高工效，降低了成本；并且由于气流对植株枝叶的吹动，提高了雾滴的穿透力，增强了防治效果。另外，弥雾机结构简单、轻便、药液不接触风机、避免了腐蚀和磨损、耐用性强。

图3.21　风送离心式喷头

1—喷口；2—流量开关；3—空心轴；4—驱动叶轮；5—后齿盘；6—前齿盘；7—轴承；8—分流锥盘；9—分流锥体

（3）离心式喷雾机

离心式喷雾机采用离心式喷头和高速旋转的转盘，将微量原药溶液甩出，形成直径20～100μm的细微雾滴，进行超低容量的喷雾作业。超低容量喷雾是将少量农药原液或高浓度的油剂分散成数量极多、大小均匀的雾滴，借助自然风力或风机产生的风吹送、飘移、穿透和沉降到植株上，获得最好的覆盖密度，达到良好的防治效果。按照其雾化盘的驱动方式，可以分为电机驱动和气流驱动（风送式）等多种类型。电机驱动常用于手持式超低量电动喷雾器（微量喷雾器），也可用于大型机力式喷雾机。气流驱动常用于背负式机动超低量喷雾机。

2）烟雾机

烟雾机可以使药液产生直径小于30μm的雾滴，喷出后形成烟雾。其烟雾可以充满在一定的空间内，可以较长久地悬浮在空气中，深入一般喷雾、喷粉不能达到的空隙。长时间悬浮在空气中的烟雾，可以通过触杀和熏蒸消灭病虫草害。因此，烟雾机特别适于消灭飞动的害虫。因烟雾机不用水或少用水，受地区条件的限制小，适于高竿植物的病虫草害防治，特别适于园艺设施等封闭场所的消毒。根据雾化温度的不同，烟雾机可以分为：

（1）常温烟雾机

图3.22　常温烟雾机的基本原理

1—涡流室；2—输药管路；
3—输气管路；4—混合室

常温烟雾机是一种新型、高效、快速防治病虫草害的化学药物施药机械，在常温下使药剂雾化，农药有效成分不被分解，而且水剂、乳剂、油剂和可湿性粉剂等均可使用，不需要加扩散剂；具有雾化完全、环境污染少、电机工作效率高等优点。目前国内的常温烟雾机的工作过程是：由空气压缩机输出一定压力的空气，经过输气管路切向进入涡流室（图3.22）；空气在其中边高速旋转边轴向前进；高速旋转的气流，在混合室中心形成一定的真空度；药液被吸入混合室与高速旋转的空气混合，气液混合物高速喷出，形成烟雾。改变其气液比，可以调节雾滴直径的大小，达到理想的烟雾状。其中，3YC-50型常温烟雾机非常适合在园艺设施中应用。

（2）热烟雾机

热烟雾机是利用燃料燃烧产生的高温气流，使液态药剂蒸发和热裂成直径为5～50μm的极细小微粒的烟雾，再被风机或喷气式发动机产生的高速气流冲击扩散喷出。热烟雾机一般由燃烧系统、冷却系统、燃油系统、启动系统和药剂系统等组成，如图3.23所示。

图3.23　热烟雾机工作原理

1—冷却管；2—冷却空气入口；3—火花塞；4—喷雾杆；5—进气筒；6—喷嘴；7—油嘴；8—点火系统；9—汽油；10—烟剂；11—唇阀；
12—打气筒手把；13—开关；14—烟化管

工作时，用打气筒将压缩空气通过唇阀送到分气接头。再分成两路，一部分进入储气室，在此又分两部分，一部分经下部输气管传到汽油箱，把汽油压到雾化嘴的存油槽；另一部分通过储气室端部的管道在喷嘴管处由于突然缩小产生高速气流，使该处压力下降形成压差，将进入存油槽的汽油吸入，在高速气流作用下形成细小的汽油雾滴，被吸入进气管。另一路压缩空气经输气管直接通进气管，进气阀由于压缩空气进入产生压力而关闭，使空气和汽油的雾状气体只能通过进气管进入燃烧室，在进气管中的喷雾杆作用下，使雾状汽油和空气继续充分混合，由火花塞点燃后在燃烧室内爆炸燃烧，产生高温高压燃气，从尾喷管高速喷出。药液箱借助燃烧室爆炸产生的压力通过唇阀充气增压，使油溶性药剂受压输送到尾喷管处，在烟化管内热裂，挥发成烟雾喷出。

3）静电喷雾机

静电喷雾技术是利用高压静电使喷洒出来的雾滴带上静电，如图3.24所示。静电喷雾机的工作原理是通过充电装置使雾滴带上极性电荷，目标物将产生与喷嘴极性相反的电荷，在二者间形成静电场。带电雾滴受喷嘴同性电荷的排斥，同时受目标异性电荷的吸引，使雾滴飞向目标的各个方面，包括正面和反面。试验表明，直径20μm的雾滴在无风时（非静电力状态），其沉降速度为3.5m/s，而微风能使它飘移100cm，在105V高压静电场中使该雾滴带上表面电荷时，它会以40m/s的速度直奔目标而不会被吹走。因此，其优点在于提高了雾滴在植株上的沉积量，雾滴分布均匀，飘移量减少，节约了用药量，减少了对环境的污染，提高了防治效果。目前我国应用的主要有：

图3.24　静电喷雾原理图

（1）手持静电微量喷雾器

手持静电微量喷雾器由药瓶、喷头、电器设备和把手等组成，如图3.25所示，在手持电动离心式喷雾器的基础上改装成的。一是，增加了喷头转向连接件，使喷头转动角度增大，能满足不同方向的喷射；二是，喷头上增加了金属铝板作高压极板，使喷头与植株间产生电场，达到喷射目的；三是，有产生高压静电的发生器，与喷雾器配套，组成可以产生高压静电场的一套电器装置。

图3.25　手持静电微量喷雾器

1—药液瓶；2—螺母；3—螺钉；4—垫圈；5—高压导线；6—把手外管；7—束节；8—把手内管；9—支架；10—杆座；11—微电器；12—高压极板；13—雾化盘；14—叶轮外罩；15—流量表

工作时，接通电源开关，电机以8000r/min的速度带动叶轮旋转，高压发生器发生高压，由电缆输送至流量器的高压电极和阴极板上，在喷头和大地间形成一个高压静电场。药液按照与手持电动离心式喷雾器相同的雾化原理和方式形成20～100μm的均匀雾滴。因阴极和植株间具有高压电场的电场力，雾滴迅速地飞向植株表面。

（2）静电喷雾机

静电喷雾机主要由机架、高压静电发生器、喷头总成和电源等部分组成，如图3.26所示。机架由大框架、桁架、主喷杆等构成；高压静电发生器由电源变换器和倍整流器等构成；喷头由微型电机、雾化盘极板、喷头体等构成。工作时，高压静电发生器产生的高压负电直接加在喷头的药液管上，药液通过时，会带上负电。因喷头的极板也带高压负电，因此在植株上产生正电位，二者间形成电场，带负电的药液直接被吸向带正电植株的各个部位。

图3.26　静电喷雾机的工作原理图

1—喷头总成；2—高压静电发生器；3—机架；4—电源

4）其他植保机械

（1）喷粉机（喷粉器）

喷粉机利用其风机产生的气流，使药粉形成直径为6～10μm的细小粉粒，喷撒到植株上。

（2）拌种机

拌种机是用于将药剂和种子拌和的一种机械。

（3）土壤或基质消毒机

土壤基质消毒机是将化学药剂注入土壤或基质中，进行消毒处理的机械。

（4）果树注射器

3.6.2　植保机械的使用

园艺设施中，最为常用的植保机械是喷雾机。以下以喷雾机和常温烟雾机为例说明植保机械的使用规范。

1）喷雾机的使用

（1）机具准备

喷雾作业前应对喷雾机进行全面、认真的检查和维护，使其处于良好的工作状态。

①检查喷雾机各滤网是否完好，各连接部件是否紧固，开关是否灵活，接头是否畅通且不漏液，各运动部件是否转动灵活。

②检查压力表和安全阀是否正常。

③根据喷雾作业要求，正确选择喷雾机的类型、喷头形式和喷孔尺寸。多头喷雾机应根据植物的行距和喷雾要求配置喷头。

④向各注油点加注润滑油，并检查动力机的润滑油油面。

（2）使用方法

①试喷　喷雾作业前，用清水试喷，检查各工作部件是否正常，有无渗漏或堵塞，喷雾质量是否符合要求。

②作业方法　通常喷雾作业应先使喷雾机的压力泵正常工作，达到规定的工作压力，再打开喷药开关喷药。工作时应经常检查，保持喷头所需的药液压力。

a.弥雾作业。因弥雾喷洒的雾滴直径较小，部分雾滴为飘移累积性施药。作业时，绝对不能直接对着植物近距离喷射，以防喷药过多，产生药害和农药浪费。作业时，应使喷头来回摆动，并保持行走速度与喷头摆动频率协调。使用背负式喷雾器时，人每走一步喷头来回摆动一次。

b.超低容量喷雾作业。超低容量喷雾为飘移累积性施药。其有效喷幅面积与自然风力有关；单位时间内的作业面积与行走速度和有效喷幅有关；单位面积施药量与单位时间药液流量和作业面积有关。风速超过5m/s时，不能喷药，有较大上升气流时也不能喷药。

③喷雾行走法　通常采用梭形走法，并按规定的行走速度匀速行走，以确保单位面积的用药量。

（3）检查喷雾质量

喷雾质量的检查项目，主要包括雾滴在植株上的覆盖密度、雾滴均匀度和施药量等。

雾滴覆盖密度的检查方法是：喷雾作业前，在植株上隔一定距离（包括沿喷幅和行走方向，植株的上、中、下部），夹上白纸片。在药液中掺入0.2%印刷油墨蜡红（加入油剂农药）或红染料（加入水剂农药）。喷药后取回白纸片，检查每平方厘米的雾滴数量和雾滴分布的均匀程度。超低容量喷雾通常每平方厘米有8～10个雾滴，这一标准为有效喷幅边界。找到喷头最远处每平方厘米有8～10个雾滴的白纸片位置，此位置到喷头的距离，为有效射程（喷幅）。

（4）维护保养

①喷药后及时清洗相关部件，以防药液腐蚀。喷雾机工作结束后，应用清水喷几分钟，以洗净药液箱、压力泵、管路和喷射部件内的残存药液，并排净清水。

②按说明书的相关规定清洁、检查、润滑和更换相关部件，以保持良好的技术状态。

③长期存放机器时，应卸下三角皮带、喷雾胶管、喷射部件、混药器和进水管等部件，清洗晾干，与喷雾机一起集中存放在干燥通风的室内，橡胶制品应悬挂在墙上，避免压、折；打开喷射部件的开关，拆下药桶盖，把药桶和喷射部件倒挂在干燥通风的室内。

④注意喷雾机不能与腐蚀性农药或化肥等放在一起。

⑤除橡胶件和塑料件外，机具内外涂漆的外露零件应涂上润滑脂，以免生锈腐蚀。

（5）安全操作规则

①操作人员应戴口罩、手套，穿长袖衣服并扎紧袖口，穿长裤和鞋袜；操作中禁止吸烟和饮食；操作结束后用肥皂清洗手和面部。

②作业中，检查并保持规定的喷雾压力，开关和各接头处有无渗漏药液。发现故障时，应及时检查排除。

③喷药时应做到顺风喷、隔行喷、倒退喷、早晚喷，确保安全。

④喷药作业结束后，药箱、管道、滤网等用清水洗净、晾干。晾干后，对转动部位用润滑油润滑，并置于阴凉干燥处。

2）常温烟雾机的使用

（1）操作

①烟雾施放宜在晴天日出前或日落后进行；阴天且风速在1m/s以下时，可整天喷烟。

②喷烟机停止工作时，应该先将药剂开关关闭，等待停止喷烟后，再停止发动机。

（2）维护

①喷烟作业后，应及时清洗喷烟机构、药剂管道、烟剂管道、烟剂开关、油嘴和药箱等。

②取下雾化杆，用特制的清炭工具清理喉管内壁。

③清除尾喷管的积炭。操作时，拿住清炭管（专用工具），把清炭头插入尾喷管，沿着管壁来回拉动，可将积炭清除。

任务3.7　智能化系统

活动情景　大型园艺设施的规划设计中，为了实现对各种环境因子的系统、科学控制，应设计并安装环境的智能化控制系统。本任务主要学习智能温室中的各种智能控制系统及其要求。

工作过程设计

续表

工作任务单

任务相关知识点

现代化温室中的各种环境控制系统和设备，必须在智能控制系统的控制下，才能正常地自动调节控制设施内各个环境因子。智能温室的环境控制系统是其最为重要的系统，对设施内的环境进行着调控和综合协调，以满足不同气候条件下不同植物的不同生长阶段对环境的不同需要，保证植物的生长发育良好。

3.7.1　温室智能控制系统的功能

智能温室中安装有各种不同的物理、化学和生物传感器，时刻检测着温室环境中各种物理量的变化，将检测到的信号经过模数转换，传递给计算机进行判断和处理，然后计算机向各种执行机构发出命令信号，执行机构动作使不同植物在不同生长时期得到其适宜的温度、湿度、光照、CO2浓度等环境因子，使植物生长发育良好（图3.27）。智能温室的自动控制系统应当具有以下功能：

图3.27　微机总体控制系统

1）降温控制功能

被检测对象是温室内的温度，当温度超过设定值时，温室的遮阳幕帘、通风设施和湿帘见机等系统的装置会自动工作。

2）换气控制功能

被检测对象是温室内的温度和湿度，当温度和湿度高于或低于设定值时，温室会自动开启天窗、侧窗和通风扇。

3）加温功能

被检测对象是温室内的温度，当温度低于设定值时，温室会自动接通采暖设备系统。

4）遮光控制功能

被检测对象是温室内的温度、太阳辐射能，根据需要自动开启或关闭遮光幕帘。

5）CO2浓度控制功能

被检测对象是温室内的CO2浓度，根据温室内的CO2浓度的数据，自动控制温室内CO2发生器的CO2释放量。

6）加湿控制功能

被检测对象是温室内的湿度，当温室内的湿度超过或低于设定值时，温室内的加湿系统（如喷雾系统）会自动启动或关闭。

7）自动灌溉功能

被检测对象是温室内的土壤或基质中的水分含量，当其水分含量超过或低于设定值时，温室内的自动灌溉系统会开启或关闭。自动灌溉系统还包括肥料、营养液，甚至农药的输送。

8）光照补充功能

被检测对象是温室内的光照，当自然光照度或光照时间不能达到设定值时，温室内的补光系统会自动开启，进行补偿。

9）预警功能

当各被测对象的参数发生异常变化或各个传感器、调节器等工作异常时，警报灯、警铃会自动发出各种报警信号。

10）记录显示打印功能

记录并显示、打印温室的耗电量、工作时间、耗水量等及其他各种环境因子的当前值和累计值等。

3.7.2　对温室智能控制系统的基本要求

1）适应性

可以按照不同植物在各个不同生长时期的生长发育对各个环境因子的不同需求，灵活方便地调整各被控对象，以满足温室植物生产的需求。

2）可靠性

由于温室内的小气候环境是高温、高湿及存在一些酸性气体，智能控制器处于不利的环境下工作，因此要求这些仪器等应具有较高的可靠性和较高的自我保护性。

3）自动调控精度

各个控制器要求能够满足不同植物的生长要求即可，不必要求很高的精度，防止造成成本的增加。

4）控制计算机化程度高

智能温室环境因子的计算机控制已逐渐在国内外得到推广应用，这就要求除了有一套相应的硬件系统外，也应该有一套完善的软件系统。其软件包含系统软件和应用软件。

3.7.3　温室环境控制系统

1）开关控制

开关控制类型中，最简单的是单步长开关控制过程。例如，屋顶喷淋系统就是一个典型的单步长开关系统，但是其控制精确度较低。因此，目前强制通风系统、遮阳/保温幕帘系统均采用多步长开关控制原理。例如，在强制通风系统的降温控制过程中，可以按照设施内外温差的大小启动一组或多组风机。不论是单步长开关还是多步长开关控制，其共同特点是控制设备在目标参数设定值附近会频繁地开关，这样不仅会损坏帘幕，还会损坏传动机构的寿命。同时，一些设备的频繁开关会对设施生态环境造成不利的影响。例如，燃油或燃气热风炉每次启动，会产生因不完全燃烧生成的有害气体，导致设施的生态环境受到污染。

为将上述问题对设施生态环境和设备的寿命影响降低到最小程度，一般采用延时、盲区设置或参数测量多次进行平均等方法。延时技术是在某一控制设备启动之后，人为地设定在设备运转一定时间后方可停止。此方法适于屋顶喷淋系统、热风炉和帘幕系统的自动控制。盲区设置技术在温室设备开关控制中应用也较为普遍。它是在设定值附近规定一盲区，当实测值低于盲区时，设备停止运转；当实测值高于盲区时，设备启动。而平均值技术较适于瞬时状态急剧变化的参数测量和处理。例如，光照、风速、风向、降水等环境因子瞬时变化的情况很多。测量间隔通常为1次/min，采用每5～15min测量的平均值作为设施生态环境控制的依据。

2）比例控制和比例加积分控制

目前的温室一般采用比例调节原理控制通风窗的开度，进而控制通风速率，以调节温室内的温度。在具体实施时，设有比例调节温区的设定参数为P。它对应着通风窗全开位置时所超出通风温度的数值。如，设定通风温度20℃，P值设定为10℃。温室内的温度超出设定温度10℃时，对应通风窗开启度为100%。在此范围内，温室内的温度每升高1℃，对应顶窗的开度增幅为10%。调节P值可调整通风窗开度的步长。P值较大时，通风窗开度步长较小。园艺设施的通风速率与通风窗面积和室外风速呈线性相关。温室内的热量和水分散失在低温、强风的冬季，比高温、微风的夏季快很多。这样，在室外不同温度调节和风速调节时，应选择合适的P值，以达到更好的控制效果。

从控制的稳定性和精度来看，P值要求在适宜的范围内。若P值过小，会造成控制过程的不稳定；若P值过大，会造成控制误差增大。

在以上比例过程中，对阶跃输入的响应会有稳态误差。因此，在比例控制的基础上，加上了积分控制，即构成比例加积分控制。应该注意的是，在积分控制作用消除误差的同时，可能会导致振幅缓慢地减小或渐增的振荡响应，应尽可能避免这两种情况。

在加热系统的控制中，也可采用比例加积分控制。不同之处在于，目标温度是由加热温度换算而来的管道温度，并非温室内的环境温度。同时，管道温度计算过程中也要考虑室外条件的影响。如，当室外温度下降到一定值或风速超过一定值时都应相应地提高管道水温。

开关控制、比例控制和比例加积分控制都存在以下缺点：实行控制时，测量目标值和实际值一定会有偏差；温室本身热容的存在，使实际供热的时间迟于加热过程的时间；温室本身热容量的存在，使传感器的实测值迟滞于环境空间的实际温度值。

3）最优控制和适应式控制

单一控制各个环境因子的综合效果通常不一定是最佳的，且各环境因子之间也有相互影响，因此，如何制定最佳的调控方案，使植物生长在最适宜的环境条件下，实现优质、高产和高效，成为今后园艺设施实现自动控制的发展方向。目前，国际上许多研究机构正在采用最优控制和适应式控制等现代控制方法，研究和开发设施生态环境的新型测控系统。在新型测控系统的开发中，研究和建立被控目标同许多影响因素间的关系至关重要。

植物生命过程的本质是CO2和水在光照下进行光合作用，产生有机物质的过程。影响光合作用的因素有光照、CO2浓度、温度和湿度等。光合作用的效率进一步影响植物的生长发育。因此，可以把光合作用效率或植物吸收CO2的速度作为控制目标值（F）；影响光合作用的各种因素，如温度T、湿度H、光照强度L和CO2浓度CCO2作为F的变量，可以用函数表示为F=f（T，H，L，CCO2）。这样，在计算机的帮助下改变T、H、L、CCO2，以期获得最理想的F值，这一系统称为自动寻优系统。

另一控制方案是固定生长模式方案，首先把植物生长发育各个阶段需要的最佳条件作为标准输入到计算机系统，即设定值；系统运行时，把各环境因子的传感器提供的信号与设定值相比较，得出相应的偏差，命令相应的执行机构动作，调节设施内的环境因子，使其适应植物生长发育的需要。

以上两种调控方案均是以植物的生长发育最优为目标，以计算机为技术核心的。图3.2是以计算机为基础的设施综合调控系统的硬件图，包括两大部分：

（1）设施内各个环境因子状态检测部分

此部分包括各种传感器（将各种非电量转换为相应的电信号量）、测量放大器（将传感器及相关器件得到的电压信号放大到满足A/D转换器的输入模拟量的电压值）、模拟/数字转换器[A/D，将模拟量（一般为0～5V）转换为相应的数字量]和多路开关等环节。

（2）控制部分

此部分包括核心器件——微处理器（主要包括中央处理器CPU、可编程存储器RAM 和EEPROM、输入/输出接口、定时器和时钟脉冲发生器等）、输出接口电路、继电器和各种调节机构及键盘、显示、记录和保护等外部设备。

完成调控系统的硬件设计和安装后，最重要的工作就是软件设计。系统软件由主程序、数据（信号）巡回采集及处理子程序、显示子程序、键盘中断服务程序和定时器中断服务程序等构成。主程序是决定系统运行顺序的主体和关键，一般应按以下顺序执行：

①初始化：主要是定义定时器、计数器以及各接口的功能、开启中断等。

②将各设定值的上下限及最适值等参数由键盘传送至指定的RAM单元中。

③巡回检测、显示和控制温室内的各环境因子，如果超过设定值，会启动相应的设备。

由于此类系统的一般软件都是模块化设计，因此可根据植物的种类、不同的生长阶段，设定不同的参数，以期获得植物的最优生长。

对于温室群，可以将多栋温室的单独控制转变成温室群的智能化集散控制系统，可以由一台计算机作为上位机，多台计算机作为下位机；每台下位机对一栋温室进行实时调控，同时借助通信接口将各栋温室的数据报送上位机，由上位机完成数据管理、智能决策、历史资料的统计分析，并对数据进行显示、编辑、存储、打印等。因此，以计算机为基础的温室调控系统是现代化大型温室的关键技术措施，其应用也会越来越广泛，这对现代农业生产有巨大的推动作用。

项目小结

进行园艺设施的结构设计时，特别是大型园艺设施，必须充分考虑其设施建造材料、配套环境控制系统以及小型园艺机械的科学选用。设施的围固支撑材料和采光材料的选用；设施内温度、湿度、光照、气体、植物营养等环境控制系统的选用和管理；设施内植保系统的选用；以及设施内智能化控制系统的选用和环境的整体控制，都是园艺设施中非常重要的内容。

思考练习

1.园艺设施的常用围固材料有哪些？

2.常用的园艺设施采光材料有哪些？并简述其主要应用。

3.园艺设施的温度调控系统有哪些？

4.如何进行园艺设施内的CO2气体调控？

5.简述园艺设施灌溉施肥系统的基本组成。

6.简述园艺设施植保机械的特点及应用。

7.什么是园艺设施的智能化控制系统？

实训8：园艺设施围固支撑材料的调查

1）实训目的

正确识别各种设施围固支撑材料；掌握其种类、性能和价格。

2）实训材料与用具

各种不同类型的园艺设施；皮尺、铅笔、橡皮、专用绘图工具和纸张等。

3）实训内容

（1）实地调查

将学生分成小组，通过查阅资料、参观走访等各种形式，调查了解各种不同园艺设施围固支撑材料的种类、性能和价格，填入下表。

表3.4　园艺设施围固支撑材料调查表

（2）作出预算

根据查阅或调查结果，制订购买计划，如材料、性能、数量、价格等，作出初步的成本预算。

（3）交流分析

小组内对预算结果进行交流分析，并提出适宜围固支撑材料设计方案。

4）实训作业

整理交流结果，每人书写一份园艺设施围固支撑材料的调查报告。

实训9：不同采光材料的性能比较

1）实训目的

正确识别几种常见的园艺设施采光材料；了解其种类、规格型号；通过观测调查掌握其性能。

2）实训材料与用具

地膜、塑料薄膜、玻璃、塑料板材等设施采光材料；温度计、湿度计、照度计、测角仪等。

3）实训内容

（1）实地调查

将学生分成小组，通过查阅资料、参观走访等各种形式，调查了解各种园艺设施采光材料的种类、性能和价格，填入下表。

表3.5　园艺设施采光材料调查表

（2）作出预算

根据查阅或调查结果，制订购买计划，如材料、规格、性能、价格等，作出初步的成本预算。

（3）观测数据

连续一周观测不同采光材料覆盖下的设施内的温度、湿度、光照度等指标，并与外界温度、湿度和光照度进行比较，列出如下数据表。

表3.6　不同采光材料观测数据表

4）实训作业

根据不同采光材料的调查结果和观测的环境指标数据，归纳并总结比较各种采光材料的基本性能。

实训10：园艺设施智能化系统的操作

1）实训目的

认识现代化温室的智能化控制系统；学会利用智能化系统进行设施环境控制的操作技术。

2）实训材料与用具

有智能化控制系统的现代化温室。

3）实训内容

（1）认识温室的智能化控制系统

教师介绍现代化温室中智能化控制系统的作用及其原理、组成等相关知识，学生观察认识智能化控制系统的结构组成和特征。

（2）学习温室智能化控制系统的操作

教师首先现场演示温室智能化控制系统的规范操作过程，学生在教师的指导下独立完成智能化控制系统的操作过程。

4）实训作业

（1）简述现代化温室的智能化控制系统的原理。

（2）说明现代化温室智能化控制系统的操作规范和注意事项。