简易保护设施

项目2　蔬菜生产的主要设施

项目描述

我国北方地区露地蔬菜生产的季节性很强,在晚秋、冬季和早春的低温季节及夏季的炎热季节,蔬菜生产受气候限制无法生产或生长不良,导致蔬菜产品种类少、上市量不足、价格高,不能满足市场和人们生活的需要,必须利用设施的保护作用,在露地不适合蔬菜生产的季节安排蔬菜生产,并与露地蔬菜生产相配合,才能实现蔬菜的周年生产和供应。本项目主要学习北方地区主要设施的结构与类型、基本性能及生产应用等。学习的重点是主要设施的性能和生产应用。

学习目标

了解北方地区常见主要设施的结构类型;掌握主要设施的性能及在蔬菜生产中的应用。

技能目标

结合《园艺设施》学会蔬菜生产中主要设施的建造、维护、环境调控和生产应用。

项目任务

专业领域:园艺技术　　　　　学习领域:蔬菜生产

任务2.1　简易保护设施

活动情景

风障畦、阳畦、电热温床、塑料拱棚等简易保护设施,其建造成本较低,取材方便且容易保护,常用于露地栽培和设施栽培的育苗,也可以用于部分蔬菜生产。本任务是通过调查、观测和生产应用,了解蔬菜生产中常见简易设施的结构类型,掌握其性能及在蔬菜生产中的应用。学习的重点是主要简易设施的性能及生产应用。

任务相关知识

2.1.1　风障畦

1)风障畦的类型与结构

风障畦可以分为大风障畦和小风障畦两种(见图2.1)。大风障畦,又叫完全风障,由篱笆、披风草、土背和栽培畦组成。篱笆由芦苇、高粱秆、竹子、玉米秆等夹制而成,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30cm高的土背,一般冬季防风范围在10m左右。小风障畦,又叫普通风障,高1m左右,一般只用谷草和玉米秆做成,防风效果在1m左右。

图2.1　风障畦结构

2)风障畦的性能

①温度特点　风障畦主要是依靠风障的反射光和热辐射以及挡风保温作用,使栽培畦内的温度升高。由于风障畦是敞开的,无法阻止热量散失,因此,风障畦的增温和保温能力有限,并且离风障越远,温度增加越不明显。

风障畦的增温和保温效果受气候的影响也很大,一般规律是:晴天的增温和保温效果优于阴天;有风天优于无风天,并且风速越大,增温效果越明显。

②光照特点　风障能够将照射到其表面上的部分太阳光反射到风障畦内,增强栽培畦内的光照,一般晴天畦内的光照量可比露地增加10%～30%,如果在风障的南侧缝贴一层反光膜,可较普通风障畦增加光照1.3%～17.4%,并且提高温度0.1～2.4℃。

3)风障畦的设置

①风障的倾斜角度　冬季栽培用风障畦,风障应向南倾斜75°左右,以减少风害以及垂直方向上的对流散热量,加强风障的保温性能。春季用风障畦,风障应与地面垂自,或采用较小的倾斜角,避免遮光。

②风障畦的大小　风障畦的长度应适当大一些,一般要求不小于10m。风障畦越长,风障两端的风回流对风障畦的不良影响越小,畦内的温度越高,栽培效果也越好。

栽培畦不宜过宽,视风障的高度以及所栽培蔬菜的耐寒程度不同,以1～2.5m为宜。栽培畦过宽,受“穿堂风”的影响也比较大。

③风障的间距　适宜的风障间距使防风保温效果好,不对后排栽培畦造成遮光,并且土地利用率要高。一般冬季栽培,风障间距以风障高度的3倍左右为宜,春季栽培以风障高度的4～6倍为宜。

④风障畦的排列　风障群的防风保温效果优于单排风障,应集中建造风障畦,成区成排分布。多风地区可在风障区的西面夹设一道风障,增强整个栽培区的防风能力。

4)风障畦的应用

①越冬蔬菜春季早熟栽培　用大风障畦保护秋播蔬菜或根茬蔬菜安全越冬,并于春季提早收获上市,一般可比露地提早上市15～20d。

②春季提早播种或定植喜温性蔬菜　用小风障畦或简单覆盖,于早春定植一些瓜类、豆类或茄果类蔬菜,可提早上市15～20d。

③冬春生产耐寒性蔬菜　在冬季不甚寒冷地区,用大风障畦,畦面覆盖薄膜和草苫,栽培韭菜、非黄、蒜苗、芹菜等,一般于元旦前后开始收获上市。

2.1.2　阳畦

阳畦又称冷床,是在风障畦的基础上,将畦底加深、畦埂加高加宽,白天用玻璃窗或塑料棚覆盖,夜间覆盖草苫保温,利用太阳能来保持畦温的栽培方式。

1)阳畦的类型与结构

阳畦主要由风障、畦框和覆盖物组成,分为普通阳畦和改良阳畦两种。

①普通阳畦　即通常所说的阳畦,又分为抢阳畦和槽子畦两种(见图2.2)。

图2.2　普通阳畦

槽子畦南北畦框高度相近,或南框稍低于北框,一般高度40～60cm,畦口较平,白天升温慢光照也比较差,但空间较大。抢阳畦的南框高20～40cm,北畦框高35～60cm,南低北高,畦口形成一自然斜面,采光较好,但空间较小。

②改良阳畦(见图2.3)　该类阳畦用土墙替代风障,栽培空间比较大,保温性能也比较好,比普通阳畦高4～7℃,低温持续时间也较短。

2)阳畦的性能

①温度特点　阳畦空间小,升温快,增温能力比较强。据原北京农业大学观察,北京地区12月至翌年1月,普通阳畦的旬增温幅度一般为6.6～15.9℃。阳畦低矮,适合进行多层保温覆盖,保温性能好,北京地区12月至翌年1月,普通阳畦的旬保温能力一般可达13～16.3℃。

图2.3　改良阳畦

阳畦的温度高低受天气变化的影响较大,一般晴天增温明显,夜温也比较高,阴天增温效果较差,夜温也相对较低。同时,阳畦内各部位因光照量以及受畦外温度的影响程度不同,温度高低有所差异,往往造成畦内蔬菜或幼苗生长不整齐,生产中要注意区分管理。

②光照特点　阳畦空间低矮,光照比较充足,特别是由于风障的反射光作用,阳畦内的光照一般要优于其他大型保护设施。

3)阳畦的设置

阳畦应设置在背风向阳处,育苗用阳畦要靠近栽培田。为方便管理以及增强阳畦的综合性能,阳畦数量较多时应集中成群建造。群内阳畦的前后间隔距离应不少于风障或土墙高度的3倍,避免前排阳畦对后排造成遮阴。

4)阳畦的应用

阳畦空间较小,一般不适合栽培蔬菜,主要用于冬春季育苗。槽子畦及改良阳畦的栽培空间稍大,一些地方也常于冬季和早春用来栽培一些低矮的茎菜类或果菜类。

2.1.3　电热温床

电热温床是利用电流通过电阻较大的导线时,将电能转变成热能,对土壤进行加温的原理制成的温床(用于土壤加温的电阻较大的导线称为电加温线)。这种温床目前应用最多,地热线一般用在播种床,也可以用在分苗床上。

1)电热温床的基本结构

完整电热温床由保温层、散热层、床土和覆盖物四部分组成(见图2.4)。

①隔热层　是铺设在床坑底部的一层厚10～15cm的秸秆或碎草,主要作用是阻止热量向下层土壤中传递散失。

②散热层　是一层厚约5cm的细沙,内铺设有电热线。沙层的主要作用是均衡热量,使上层床土均匀受热。

③床土　床土厚度一般为12～15cm。若使用育苗钵育苗,将育苗钵直接排列到散热层上即可。

图2.4　电热温床基本结构

④覆盖物　分为透明覆盖物和不透明覆盖物两种。透明覆盖物的主要作用是白天利用光能使温床增温,不透明覆盖物用来保温,减少耗电量,降低育苗成本。

2)电热温床的应用

电热温床的床土浅,加温费用高,不适合栽培生产,主要用于冬春季蔬菜育苗。由于电热温床的温度较高、幼苗生长较快等原因,电热温床的育苗期一般较常规育苗法的短,故利用电热温床育苗时应适当推迟播种期。

3)电热温床管理要点

电热温床的土温较高,水分蒸发快,床土容易干旱,要注意勤浇水,但每次的浇水量不宜过多,避免床坑内积水发生漏电短路。另外,还要加强温床的保温措施,缩短通电时间,降低费用。

任务2.2　塑料薄膜拱棚

活动情景

北方地区春秋季节经常利用塑料小拱棚进行蔬菜的育苗或矮生蔬菜生产,利用塑料中拱棚和塑料大拱棚进行春提前或秋延后栽培,以延长蔬菜生长期、调节产品上市时间,同时取得较高的经济收益。本任务是通过调查、观测和生产应用,了解蔬菜生产中常见塑料薄膜拱棚的结构类型,掌握其性能及在蔬菜生产中的应用。学习的重点是塑料大棚的性能及应用。

任务相关知识

塑料薄膜拱棚主要指拱圆形或半拱圆形的塑料薄膜覆盖棚,简称为塑料拱棚。依棚的高度和跨度不同,一般分为塑料小拱棚、塑料中拱棚和塑料大棚三种类型。

2.2.1　塑料小拱棚

小拱棚的跨度一般为1.5～3m,高1m左右,单棚面积15～45m2,它的结构简单、体积较小、负载轻、取材方便,一般多用轻型材料建成,如细竹竿、毛竹片、荆条、直径6～8mm的钢筋等能弯成弓形的材料做骨架,有立柱或无立柱。

1)塑料小拱棚的类型

依棚形不同,一般将塑料小拱棚分为拱圆形、半拱圆形和双斜面形三种类型(见图2.5),其中以拱圆形棚应用最为普遍,双斜面形棚用的相对比较少。

图2.5　塑料小拱棚的主要类型

2)塑料小拱棚的性能

①温度特点　塑料小供棚的空间比较小、蓄热量少,晴天增温比较快,一般增温能力达15～20℃,高温期容易发生高温危害。但保温能力比较差,在不覆盖草苫的情况下,保温能力一般只有1～3℃,加盖草苫后可提高到4～8℃。棚内的最高温度一般出现在13时左右,日出前温度最低。

②光照特点　塑料小拱棚的棚体低矮,宽度小,棚内光照分布相对比较均匀,差距不大。据测定,东西延长的塑料小拱棚内,南北方向地面光照量的差异幅度一般只有7%左右。

③湿度特点　棚内空气湿度的日变化幅度比较大,一般白天相对湿度为40%～60%,夜间90%以上。另外,小拱棚中部的温度比两侧的高,地面水分蒸发快、容易干旱,而蒸发的水汽在棚膜上聚集后,沿着棚膜流向两侧,常造成两侧的地面湿度过高,导致地面湿度分布不均匀。

3)塑料小拱棚的应用

塑料小拱棚的空间低矮,不适合栽培高架蔬菜,生产上主要用于蔬菜育苗、矮生蔬菜保护栽培以及高架蔬菜低温期保护定植等。

2.2.2　塑料中拱棚

通常把跨度在4～6m、棚高为1.5～1.8m的塑料棚称为中拱棚,可在棚内作业,并可覆盖草苫。中拱棚有竹木结构、钢管或钢筋结构、钢竹混合结构,有设1～2排支柱的,也有无支柱的,面积多为66.7～133m2。

塑料中拱棚的棚体大小和结构的复杂程度以及综合性能等,均介于塑料小拱棚和大拱棚之间,可参考塑料大、小拱棚。

塑料中拱棚易于建造,建棚费用比较低,但栽培空间较小,也不利于实行机械化生产,应用规模不大。目前,塑料中拱棚主要用于温室和塑料大拱棚欠发达地区,进行临时性、低成本的蔬菜保护地栽培。主要用于春秋蔬菜早熟栽培和育苗,秋季的延后栽培,或加盖草苫进行耐寒蔬菜的越冬栽培。

2.2.3　塑料大棚

塑料大棚是指棚体顶高在1.8m以上,跨度在6m以上的大型塑料拱棚的总称。和温室相比,具有结构简单、建造和拆装方便,一次性投资较少等优点;与中小棚相比,又具有坚固耐用,使用寿命长,棚体空间大,作业方便及有利作物生长,便于环境调控等优点。

1)塑料大棚的基本结构

竹木结构塑料大棚主要由立柱、拱杆、拉杆、小吊柱、棚膜和压杆六部分组成(见图2.6)。

图2.6　竹木结构大棚骨架纵剖面示意图

①立柱　立柱的主要作用是稳固拱架,防止拱架上下浮动及变形。在竹拱结构的大棚中,立柱还兼有拱架造型的作用。立柱材料主要有水泥预制柱、竹竿、钠架等。

竹木结构塑料大棚中的立柱数量比较多,一般立柱间距2～3m,密度比较大,地面光照分布不均匀,也妨碍棚内作业。钢架结构塑料大棚内的立柱数量比较少,一般只有边柱甚至无立柱。

②拱杆　拱杆的主要作用,一是横向连接立柱和小吊柱;二是大棚的棚面造型;三是支撑棚膜。拱杆的主要材料有竹竿、钢梁、钢管、硬质塑料管等。

③拉杆　拉杆的主要作用是纵向连接立柱,与拱杆一起将整个大棚的立杆纵横连在一起,使整个大棚形成一个稳固的整体。竹木结构大棚的拉杆通常固定在立柱上部距离顶端20～30cm处,钢架结构大棚的拉杆一般直接固定在拱架上。拉杆的主要材料有竹竿、钢梁、钢管等。

④小吊柱　竹木结构塑料大棚,为减少棚内立柱数量,有利于光照和便于作业,多采用“悬梁吊柱式”结构。

⑤塑料薄膜　塑料薄膜的主要作用:一是低温期使大棚内增温和保持大棚内的温度;二是雨季防雨。塑料大棚使用的薄膜种类主要有聚乙烯无滴膜、聚乙烯长寿膜以及蓝色聚乙烯多功能复合膜等。

⑥压杆　压杆的主要作用是固定棚膜,使棚膜绷紧。压杆的主要材料有竹竿、专用压股线、粗铁丝以及尼龙绳等。

2)塑料大棚的类型

(1)按建造材料分类

①竹木结构大棚　该类大棚一般选用横截面8～12cm的水泥预制拄或圆木作立柱,用径粗5cm以上的粗竹竿作拱架,建造成本比较低,是目前农村应用最普遍的一类塑料大棚。主要缺点:一是竹竿拱架的使用寿命短,需要定期更换拱架;二是棚内立柱数量比较多,地面光照不良,也不利于棚内的整地作畦和机械化管理,见图2.7。

图2.7　竹木结构塑料大棚

②钢架结构塑料大棚　该类大棚主要使用直径8～16mm的圆钢以及1.27cm或2.54cm的钢管等加工成双弦拱圆形钢梁拱架,见图2.8。

图2.8　钢架无柱塑料大棚

为节省钢材,一般钢梁的上弦用规格稍大的圆钢或钢管,下弦用规格小一些的圆钢或钢管。上、下弦之间距离20～30cm,中间用直径8～10mm的圆钢连接。钢梁多加工成平面梁,钢材规格偏小或大棚跨度比较大,单拱负荷较重时,应加工成三角形梁。

除拱形钢架外,也有一些塑料大棚选用角钢、小号扁钢、槽钢以及圆钢等加工成屋脊型钢梁作供架。由于屋脊型拱架的覆膜质量相对较差,也不适合建造大跨度大棚等原因,目前应用较少。

钢梁拱架间距一般1～1.5m,架间用直径10～14mm的圆钢相互连接。

钢架结构大棚的结构比较牢固,使用寿命长,并且棚内无立柱或少立柱,环境优良,也便于在棚架上安装自动化管理设备,是现代塑料大棚的发展方向。该类大棚的主要缺点是建造成本比较高,设计和建造要求也比较严格,钢架本身对塑料薄膜也容易造成损坏,缩短薄膜的使用寿命。

③管架结构塑料大棚　采用一定规格的薄壁镀锌钢管或硬质塑料管材,并用相应的配件,按照组装说明进行连接或固定而成。大棚的棚架由工厂生产,结构设计比较合理,易于搬运和安装。大棚的规格型号也比较多,选择余地较大,是未来大棚的发展主流,见图2.9。

图2.9　管架结构塑料大棚

④钢竹混合结构塑料大棚　该类大棚的拱架通常以钢梁架为主,钢架间距2～3m,在钢梁上纵向固定直径6～8mm的圆钢。钢架间采取悬梁吊柱结构或无柱结构形式,安放1～2根粗竹竿为副拱架,建成无立柱或少立柱结构大棚,见图2.10。

图2.10　钢竹混合结构塑料大棚

由于该类大棚的建造费用相对较低,抵抗自然灾害的能力较强,栽培环境改善比较明显等原因,较受广大菜农的欢迎。

(2)按棚顶数量分类

①单栋大棚　整座大棚只有一个拱圆形棚顶,有比较完整的棚边和棚头结构,占地面积一般667m2左右。

②连栋大棚　该类大棚有2个或2个以上拱圆形或屋脊形的棚顶。主要优点是:大棚的跨度范围比较大,占地面积大,土地利用率比较高;棚内空间比较宽大,蓄热量大,低温期的保温性能好;适合机械化、自动化及工厂化生产管理,符合现代农业发展的要求。主要缺点是:对棚体建造材料的要求比较高,对棚体设计和施工要求比较严格,建造成本高;棚顶的排水和排雪性能比较差,高温期自然通风降温效果不好,容易发生高温危害。

3)塑料大拱棚的性能

(1)温度特点

①增、保温特点　塑料大棚的空间较大,蓄热能力强,增温能力不强,一般低温期的最大增温能力(1天中大棚内外的最高温度差值)只有15℃左右,一般天气下为10℃左右,高温期达20℃左右。

塑料大棚棚体宽大,不适合从外部覆盖单苫保温,故其保温能力较差,一般单栋大棚的保温能力(1天中大棚内外的最低温度差值)为3℃左右,连栋大棚的保温能力稍强于单栋大棚。

②日变化特点　通常日出前棚内的气温降到一天中的最低值,日出后棚温迅速升高。在大棚密闭情况下,晴天10时前,平均每小时上升5～8℃,13～14℃时棚温升到最大值,之后开始下降,平均每小时下降5℃左右,夜间温度下降速度变缓。一般12月至翌年2月的昼夜温差为10～15℃,3～9月份的昼夜温差为20℃左右或更高。晴天棚内的昼夜温差比较大,阴天温差小。

③地温变化特点　大棚内的地温日变化幅度相对较小,一般10cm土层的日最低温度较最低气温晚出现约2h。当气温低于地温前,地温升到最高。

(2)光照特点

①采光特点　塑料大棚的棚架材料粗大,遮光多,采光能力不如中小拱棚。不同大棚采光率一般为50.0%～72.0%。大棚方位对大棚的采光量也有影响。一般东西延长大棚的采光量较南北延长大棚的稍高些。

②光照分布特点　垂直方向,由上向下光照逐渐减弱,地面最低;水平方向,一般南部照度大于北部,四周高于中央,东西两侧差异较小。南北延长大棚的背光面较小,其内水平方向光照差异幅度也较小;东西延长大棚的背光面相对较大,棚内水平方向光照分布差异也相对较大,特别是南、北两侧的光照差异比较明显。

4)塑料大棚的应用

①春季早熟栽培　主要用于果菜类早熟栽培,如茄果类、瓜类、豆类蔬菜春季早熟栽培,也可以用于高产高效叶菜类春季早熟栽培。在河南、山东一般比露地栽培提早30～ 45d上市。春季早熟栽培是我国北方塑料大棚生产的主要茬口,是经济效益最好的茬口。

②秋季延后栽培　主要用于果菜类延后栽培,如番茄、茄子、辣椒、黄瓜延迟栽培,在河南、山东一般比露地栽培延迟30d左右,是我国北方塑料大棚生产的重要茬口。

③秋冬耐寒性蔬菜加茬栽培　主要用于蒜苗、香菜、菠菜等耐寒蔬菜加茬生产。

④春季育苗。

任务2.3　日光温室

活动情景

日光温室以其较低的生产成本和良好的生产性能,在北方地区寒冷季节广泛应用,而且主要用于果菜类反季节生产,如茄果类、瓜类、豆类越冬栽培,果菜类早春早熟栽培、秋冬蔬菜栽培,还可用于各类蔬菜育苗。本工作任务是通过调查、观测和生产应用,了解日光温室的结构类型,掌握其性能及在蔬菜生产中的应用。学习的重点是日光温室的性能及生产应用。

任务相关知识

通常把温室内不专设加温设备,完全依靠自然光能进行生产,或只在严寒季节进行临时性加温的温室称为日光温室。其生产成本较低,适用于冬季最低温度-15℃以上或短时间-20℃左右的地区。

2.3.1　日光温室的基本结构

北方地区日光温室基本框架结构可以概括为:“高后墙,短后坡,拱圆形”,即后墙在建筑和受力许可范围内,尽量高一些,后坡适当短一些,前坡面为拱圆形,见图2.11。

图2.11　日光温室基本结构示意图

知识链接

日光温室主要技术参数

日光温室的结构参数包含“五度、四比、三材”。

(1)五度　指日光温室的跨度、高度、长度、角度和厚度。

①跨度　是指温室南侧底角起至后墙内侧之间的宽度。适宜的跨度配以适宜的脊高,可以保证屋面采光角度合理,保证作物有足够的生长空间和便于作业。目前一般为8m左右。

②高度　包括脊高和后墙高。脊高又叫矢高,是指屋脊至房梁的高度,温室高度适当,前屋面采光角度合理,有利于采光,而且室内空间大,操作方便,热容量也大,室温也高,目前一般为3.2～3.4m。后墙的高度决定着后坡仰角的大小和后坡的高度,过高和过低都会影响温室后墙的吸热和室内操作。适度的高度一般为2m左右。

③长度　一般因地而异。过短(30m以下)由于两墙轮替遮阴,室内间光面积小,温度升不上去,影响生长;过长(100m左右)管理温室不便,维护也比较困难。一般以60～80m为宜。

④角度　包括屋面角、后坡仰角和方位角。

屋面角是指前屋面与地平面的夹角,直接影响温室采光量的大小。屋面角越大,则采光量越大,但屋面角过大,会使温室的脊高过高,建造困难,保温性下降。河南省拱圆形日光温室理想的屋面角应为底角60°,前部25°,后部15°左右。

后坡仰角即后坡与地面的夹角,角度适中可使室内冬至前后中午得到光照,后墙能吸热储能和反光。仰角一般应大于当地冬至中午时的太阳高度角,河南省应为35°～40°。

日光温室的方位一般均为东西延长,坐北朝南,这样可以在冬春季接受较多的太阳辐射。因此,温室的方位一般为正南,方位角为0°,但也可根据本地区的气候特点和地形,向东或西偏斜5°,增加上午或下午的光照时间。

⑤厚度　包括墙体厚度和后坡厚度。

墙体和后坡既起承重作用,又起保温作用,因此,其厚薄直接影响温室的保温贮热性能,各地要根据当地气候特点设置墙体和后坡厚度。一般实心土墙的厚度要求达到1m以上,空心砖墙的厚度要求达到0.8m以上;后坡的厚度因覆盖材料不同而不同,一般最厚处要求达到0.4～0.5m。

(2)四比　指温室的前后坡比、高跨比、保温比和遮阴比。

①前后坡比　指前屋面与后坡投影之比,两者比例适当,既可保证日光温室有良好的采光性能,又具有良好的保温性能。目前跨度为8m的温室其前后坡比一般为7∶1。

②高跨比　指温室高度与跨度之比,高跨比适度,采光角度就合理,一般为1∶2.5。

③保温比　指前屋面面积与温室内净土地面积之比,保温比合理,温室保温效果就好。高效节能型日光温室保温比要求达到1∶1为好。

④遮阴比　主要是指前排温室对后排温室的遮阴影响。前后两排温室如果相距太近,则前排温室就会挡住后排温室一部分光照,影响后排温室生产,太远又浪费土地。实践证明,河南地区为了在冬至季节前排温室不遮挡后排温室的光照,则前排温室中柱到后排温室前沿的间距应是前排温室脊高的2.5倍。

(3)三材　即建筑材料、采光材料和保温材料。

①建筑材料　包括骨架材料和墙体材料。墙体材料多为土墙,少数为砖墙或石砌墙。骨架材料多为竹木材料和无机复合材料,少数为钢管材料。

②采光材料　即温室前屋面上覆盖的塑料薄膜。常用的有聚乙烯长寿无滴膜、聚氯乙烯长寿无滴膜和醋酸乙烯长寿无滴膜等。另外,在夏季还使用遮阳网和防虫网等遮光降温防虫材料。

③保温材料　包括墙体中填充的珍珠岩、炉渣、锯末等隔热材料和覆盖后坡的秸秆、草泥、珍珠岩以及覆盖前屋面的草苫、纸被、保温被等。草苫一般用稻草或蒲草编织,其中以稻草草苫原料来源广泛,保温效果较好,一般可提高温度5～6℃。草苫要厚而紧密,才有良好的保温效果。草苫一般宽1.2m,长8m,重30kg以上。好草苫要有7～8道筋,两头还要加上一根小竹竿,这样才能经久耐用。

2.3.2　日光温室的主要类型

按照骨架结构分为竹木结构日光温室(见图2.12)、琴弦式结构日光温室(见图2.13)、钢架无柱日光温室(见图2.14)和高温型混合结构日光温室(见图2.15和图2.16)4种。前两种以前应用较多,随着经济发展和生产水平提高两者趋于淘汰,后两种是目前推广应用较多的类型。

图2.12　竹木结构日光温室(长后坡矮后墙式)

图2.13　琴弦式结构日光温室

图2.14　钢架无柱日光温室

图2.15　高温型混合结构日光温室

图2.16　高温型无后坡混合结构日光温室

高温型混合结构日光温室特点:地上部分与基本框架相似,后墙一般用土砌成,后墙加厚,多为直角梯形,下底达到4～4.5m,上底2.5～3m。温室栽培床下沉70～80cm,矢高达到4.0m,跨度达到9～10m,前坡建设材料可以用钢筋水泥结构,也可钢架无柱结构,可以无后坡(见图2．16),也可建后坡(见图2．15),也可用土心砖墙。升温、保温效果更好,因此将此类温室称为高温型混合结构日光温室。

2.3.3　日光温室的性能

1)温度特点

日光温室的温度有季节变化和日变化。日光温室内的日变化状况决定于日照时间、光照强度、拉盖不透明物的早晚等。温室也具有局部温差。一般水平温差小于垂直温差,在一定范围内,温室越宽,水平温差越大,温室越高,垂直温差越小。纵向的水平温差小于横向。

冬季温室南部的土壤温度比北部高2～3℃,而夜间北部比南部高3～4℃,纵向水平温差为1～3℃;温室南部植株生长较北部好。温室内土壤的高低与季节有关。总之,外界气温高,无冻土层影响时,室内的地温较高,气温与地温的温差小,如果外界的气温在0℃以下,外界的土壤结冻时,室内的低温升高难度增大,气温与地温的温差增大。

一天中,5cm深地温的最低温度出现在上午8—9时,最高温度出现在下午3时左右, 15cm深的最低温度出现在上午9—11时,最高出现在下午18时左右。下午盖帘后到第二天揭帘之前,地温变化缓慢,变化幅度在2.5～4℃,离地面越深,变化幅度越小。

2)光照特点

春季和秋季太阳的高度角较大,进入温室的光量多,而冬季的太阳高度角小,进入温室的光量小,温室的光照条件差。温室内光照的分布,因季节的不同而不同,而且部位不同局部的光差也很大,在同一水平方向上,由前向后,光照强度逐渐减少,以温室的后墙内侧光强最低。温室垂直方向上的光照,以温室的上层最高,中层次之,下层最差。距离透明覆盖物的距离越远,光照强度越弱。

3)湿度特点

气温升降是影响空气相对湿度变化的主要因素。温室内的空气湿度,随天气变化,通风浇水等措施而有变化。一般晴天白天空气相对湿度为50%～60%,而夜间可达到90%,阴天白天可达到70%～80%,夜间可达到饱和状态。晴天的夜间,整个夜间相对湿度高,且变化小,最高值出现在揭开草苫后十几分钟内。日出后,最小值通常出现在14—15时,温室内的空气相对湿度变化较大,可达20%～40%,且与气温的变化规律相反,室内的气温越高,空气的相对湿度越低,气温越低,空气相对湿度越高。

由于温室的空气湿度大,温室内的土壤湿度也比同样条件下的露地土壤湿度大,温室内土壤的水分蒸发量与太阳辐射量成直线关系,太阳辐射量高,土壤蒸发量大。

4)气体条件

寒冷季节的日光温室放风量小,放风时间短,造成温室内外的空气交换受阻,气体条件差异较大,这种差异主要表现在二氧化碳的浓度和有害气体上。

白天空气的二氧化碳的浓度一般在340ppm左右,并没有达到蔬菜的光合作用饱和点,温室生产,夜间蔬菜呼吸放出二氧化碳积累在温室中,早晨揭草苫时,二氧化碳的浓度可达到700～1000ppm。揭草苫后,随温度的提高,光照的增强,光合作用加剧,二氧化碳由于不断地被消耗,浓度很快下降,到中午放风之前,可降低到200ppm以下,对蔬菜的生长发育极为不利,是对二氧化碳比较敏感的时期。

有害气体主要包括氨气、亚硝酸气体、二氧化硫等对农作物造成伤害的气体。北方地区日光温室主要进行冬季反季节蔬菜生产,多在完全覆盖的条件下进行生产,有害气体极易造成积累,达到一定浓度极易产生危害。如辣椒对氨气尤其敏感,氨气可使植株灼伤,甚至死亡。当氨气的浓度达到5ppm时,蔬菜就会受害。辣椒对亚硝酸气体也比较敏感,当空气中的亚硝酸气体达到5～10ppm时,蔬菜即开始受害。黄瓜对二氧化碳、亚硝酸气体比较敏感。冬春季节日光温室及时合理通风换气是十分必要的。

5)土壤条件

日光温室是在完全覆盖的条件下进行生产,大量施用肥料,只靠人工灌溉,没有雨水淋洗,很容易积累盐分。因此,在夏季温室闲置季节,要除去前屋面的薄膜,让雨水淋洗土壤,或用清水冲洗,在再次定植前要深翻土壤,通过多施有机肥的方法,减少化肥的施用量。

2.3.4　日光温室的应用

日光温室主要用于果菜类反季节生产,如茄果类、瓜类、豆类越冬栽培;果菜类早春早熟栽培、秋冬蔬菜栽培;用于各类蔬菜育苗;还可作为食用菌冬季、春季栽培设施等。

任务2.4　夏季保护设施和防虫网

活动情景

夏季高温多雨季节或虫害发生严重的地区,利用遮阳网、防雨棚或防虫网覆盖,可以降低环境温度,防止雨水冲刷,防止或减轻害虫危害,主要应用于蔬菜育苗或生产。本任务是通过调查、观测和生产应用,了解夏季保护设施和防虫网的结构类型,掌握其性能及在蔬菜生产中的应用。学习的重点是夏季保护设施的应用。

任务相关知识

2.4.1　夏季保护设施

1)遮阳网

遮阳网俗称遮阴网、凉爽纱,国内产品多以聚乙烯、聚丙烯等为原料,是经加工制作编织而成的一种轻量化、高强度、耐老化、网状的新型农用塑料覆盖材料。利用它覆盖作物具有一定的遮光、防暑、降温、防台风暴雨、防旱保墒和忌避病虫等功能。遮阳网一年内可重复使用4～5次,寿命长达3～5年。

①遮阳网的种类　依颜色分为黑色或银灰色,也有绿色、白色和黑白相间等品种。依遮光率分为35%～50%、50%～65%、65%～80%、≥80%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、200、220cm不等,每平方米重45～49g。选购遮阳网时,要根据作物种类的需光特性、栽培季节和本地区的天气状况来选择颜色、规格和幅宽。

②遮阳网的覆盖形式　利用冬春塑料大棚栽培蔬菜之后,夏季闲置不用的大棚骨架,盖上遮阳网进行夏秋蔬菜栽培或育苗的方式,是夏秋遮阳网覆盖栽培的重要形式。根据覆盖的方式可分为棚内平盖法、大棚顶盖法和一网一膜三种。

棚内平盖法是利用大棚两侧纵向连杆为支点,将压膜线平行沿两纵向连杆之间拉紧连成一平行隔层带,再在上面平铺遮阳网,一般网离地面1～1.5m;大棚顶盖法和一网一膜法覆盖,一般大棚两侧离地面1m左右悬空不覆网。

根据各地经验,栽培绿叶菜最佳的覆盖方式是一网一膜法,其遮阳降温、防暴雨的性能较单一的遮阳网覆盖的效果要好得多,但要注意,遮阳网一定要盖在薄膜的上面,如果把遮阳网盖在薄膜的内侧,则大棚内是热积聚增温而不是降温,因此需特别注意。

③遮阳网的应用　遮阳网主要应用于高温强光照季节,对蔬菜进行遮光降温育苗或栽培。在南方一些地区,冬季也有利用闲置的遮阳网直接覆盖在秋冬蔬菜(如大白菜、花椰菜、结球莴苣等)上防寒防冻,延长采收期,或于早春为防蔬菜受霜冻侵袭,用遮阳网代替草苫、苇苫等,对早春菜保温覆盖,提早上市。

2)防雨棚

防雨棚是在多雨的夏、秋季,利用塑料薄膜等覆盖材料,扣在大棚或小棚的顶部,任其四周通风不扣膜或扣防虫网,使作物免受雨水直接淋洗。利用防雨棚进行夏季蔬菜和果品的避雨栽培或育苗。

2.4.2　防虫网

防虫网是以高密度聚乙烯等为主要原料,经拉丝编织而成的20～30目(每2.54cm长度的孔数)等规格的网纱,具有耐拉强度大,优良的抗紫外线、抗热性、耐水性、耐腐蚀、耐老化、无毒、无味等特点。防虫网覆盖能简易、有效地防止害虫对夏季栽培蔬菜的危害。

项目小结

蔬菜生产的主要设施包括风障、阳畦、温床等简易设施和塑料拱棚、日光温室、智能化温室等保温设施,以及遮阳网、防虫网、防雨棚等越夏栽培设施。温床、阳畦的空间低矮,不适合栽培一般的蔬菜,但温度和光照条件好,主要用于蔬菜育苗;塑料拱棚和日光温室建造成本较低,空间较大,温度条件好,经济效益高,应用广泛。生产中应掌握各种设施的性能,科学合理的应用于蔬菜生产,补充露地蔬菜生产产品供应的淡季,充分满足市场和人们生活的需要,同时取得较大的经济效益。

复习思考题

1.简述我国北方地区蔬菜生产主要设施的种类、性能及应用。

2.日光温室“五度、四比、三材”的含义是什么?

实训指导

实训　蔬菜生产设施类型调查

1)材料用具

皮尺、量角器等。

2)方法步骤

①测　用皮尺和量角器实地测量温室“四比”和“五度”;大中棚长度、跨度、各类立柱高度和间距等。

②看　不同温室、大中棚结构特点,并加以描述。

③问　访问不同温室、大中棚设施的主要性能情况,访问不同设施的种植茬次、种植蔬菜、种植季节、上市时间、产量表现及投资、效益等情况。

④思　评估温室、大中棚的利用及发展前景等。

3)作业要求

写出温室、大中棚类型实地调查评估报告。