項目2　蔬菜生產(chǎn)的主要設(shè)施

項目描述

我國北方地區(qū)露地蔬菜生產(chǎn)的季節(jié)性很強,在晚秋、冬季和早春的低溫季節(jié)及夏季的炎熱季節(jié),蔬菜生產(chǎn)受氣候限制無法生產(chǎn)或生長不良,導(dǎo)致蔬菜產(chǎn)品種類少、上市量不足、價格高,不能滿足市場和人們生活的需要,必須利用設(shè)施的保護(hù)作用,在露地不適合蔬菜生產(chǎn)的季節(jié)安排蔬菜生產(chǎn),并與露地蔬菜生產(chǎn)相配合,才能實現(xiàn)蔬菜的周年生產(chǎn)和供應(yīng)。本項目主要學(xué)習(xí)北方地區(qū)主要設(shè)施的結(jié)構(gòu)與類型、基本性能及生產(chǎn)應(yīng)用等。學(xué)習(xí)的重點是主要設(shè)施的性能和生產(chǎn)應(yīng)用。

學(xué)習(xí)目標(biāo)

了解北方地區(qū)常見主要設(shè)施的結(jié)構(gòu)類型;掌握主要設(shè)施的性能及在蔬菜生產(chǎn)中的應(yīng)用。

技能目標(biāo)

結(jié)合《園藝設(shè)施》學(xué)會蔬菜生產(chǎn)中主要設(shè)施的建造、維護(hù)、環(huán)境調(diào)控和生產(chǎn)應(yīng)用。

項目任務(wù)

專業(yè)領(lǐng)域:園藝技術(shù)　　　　　學(xué)習(xí)領(lǐng)域:蔬菜生產(chǎn)

任務(wù)2.1　簡易保護(hù)設(shè)施

活動情景

風(fēng)障畦、陽畦、電熱溫床、塑料拱棚等簡易保護(hù)設(shè)施,其建造成本較低,取材方便且容易保護(hù),常用于露地栽培和設(shè)施栽培的育苗,也可以用于部分蔬菜生產(chǎn)。本任務(wù)是通過調(diào)查、觀測和生產(chǎn)應(yīng)用,了解蔬菜生產(chǎn)中常見簡易設(shè)施的結(jié)構(gòu)類型,掌握其性能及在蔬菜生產(chǎn)中的應(yīng)用。學(xué)習(xí)的重點是主要簡易設(shè)施的性能及生產(chǎn)應(yīng)用。

任務(wù)相關(guān)知識

2.1.1　風(fēng)障畦

1)風(fēng)障畦的類型與結(jié)構(gòu)

風(fēng)障畦可以分為大風(fēng)障畦和小風(fēng)障畦兩種(見圖2.1)。大風(fēng)障畦,又叫完全風(fēng)障,由籬笆、披風(fēng)草、土背和栽培畦組成?；h笆由蘆葦、高粱稈、竹子、玉米稈等夾制而成,高2～ 2.5m;披風(fēng)由稻草、谷草、塑料薄膜圍于籬笆的中下部;基部用土培成30cm高的土背,一般冬季防風(fēng)范圍在10m左右。小風(fēng)障畦,又叫普通風(fēng)障,高1m左右,一般只用谷草和玉米稈做成,防風(fēng)效果在1m左右。

圖2.1　風(fēng)障畦結(jié)構(gòu)

2)風(fēng)障畦的性能

①溫度特點　風(fēng)障畦主要是依靠風(fēng)障的反射光和熱輻射以及擋風(fēng)保溫作用,使栽培畦內(nèi)的溫度升高。由于風(fēng)障畦是敞開的,無法阻止熱量散失,因此,風(fēng)障畦的增溫和保溫能力有限,并且離風(fēng)障越遠(yuǎn),溫度增加越不明顯。

風(fēng)障畦的增溫和保溫效果受氣候的影響也很大,一般規(guī)律是:晴天的增溫和保溫效果優(yōu)于陰天;有風(fēng)天優(yōu)于無風(fēng)天,并且風(fēng)速越大,增溫效果越明顯。

②光照特點　風(fēng)障能夠?qū)⒄丈涞狡浔砻嫔系牟糠痔柟夥瓷涞斤L(fēng)障畦內(nèi),增強栽培畦內(nèi)的光照,一般晴天畦內(nèi)的光照量可比露地增加10%～30%,如果在風(fēng)障的南側(cè)縫貼一層反光膜,可較普通風(fēng)障畦增加光照1.3%～17.4%,并且提高溫度0.1～2.4℃。

3)風(fēng)障畦的設(shè)置

①風(fēng)障的傾斜角度　冬季栽培用風(fēng)障畦,風(fēng)障應(yīng)向南傾斜75°左右,以減少風(fēng)害以及垂直方向上的對流散熱量,加強風(fēng)障的保溫性能。春季用風(fēng)障畦,風(fēng)障應(yīng)與地面垂自,或采用較小的傾斜角,避免遮光。

②風(fēng)障畦的大小　風(fēng)障畦的長度應(yīng)適當(dāng)大一些,一般要求不小于10m。風(fēng)障畦越長,風(fēng)障兩端的風(fēng)回流對風(fēng)障畦的不良影響越小,畦內(nèi)的溫度越高,栽培效果也越好。

栽培畦不宜過寬,視風(fēng)障的高度以及所栽培蔬菜的耐寒程度不同,以1～2.5m為宜。栽培畦過寬,受“穿堂風(fēng)”的影響也比較大。

③風(fēng)障的間距　適宜的風(fēng)障間距使防風(fēng)保溫效果好,不對后排栽培畦造成遮光,并且土地利用率要高。一般冬季栽培,風(fēng)障間距以風(fēng)障高度的3倍左右為宜,春季栽培以風(fēng)障高度的4～6倍為宜。

④風(fēng)障畦的排列　風(fēng)障群的防風(fēng)保溫效果優(yōu)于單排風(fēng)障,應(yīng)集中建造風(fēng)障畦,成區(qū)成排分布。多風(fēng)地區(qū)可在風(fēng)障區(qū)的西面夾設(shè)一道風(fēng)障,增強整個栽培區(qū)的防風(fēng)能力。

4)風(fēng)障畦的應(yīng)用

①越冬蔬菜春季早熟栽培　用大風(fēng)障畦保護(hù)秋播蔬菜或根茬蔬菜安全越冬,并于春季提早收獲上市,一般可比露地提早上市15～20d。

②春季提早播種或定植喜溫性蔬菜　用小風(fēng)障畦或簡單覆蓋,于早春定植一些瓜類、豆類或茄果類蔬菜,可提早上市15～20d。

③冬春生產(chǎn)耐寒性蔬菜　在冬季不甚寒冷地區(qū),用大風(fēng)障畦,畦面覆蓋薄膜和草苫,栽培韭菜、非黃、蒜苗、芹菜等,一般于元旦前后開始收獲上市。

2.1.2　陽畦

陽畦又稱冷床,是在風(fēng)障畦的基礎(chǔ)上,將畦底加深、畦埂加高加寬,白天用玻璃窗或塑料棚覆蓋,夜間覆蓋草苫保溫,利用太陽能來保持畦溫的栽培方式。

1)陽畦的類型與結(jié)構(gòu)

陽畦主要由風(fēng)障、畦框和覆蓋物組成,分為普通陽畦和改良陽畦兩種。

①普通陽畦　即通常所說的陽畦,又分為搶陽畦和槽子畦兩種(見圖2.2)。

圖2.2　普通陽畦

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,畦口較平,白天升溫慢光照也比較差,但空間較大。搶陽畦的南框高20～40cm,北畦框高35～60cm,南低北高,畦口形成一自然斜面,采光較好,但空間較小。

②改良陽畦(見圖2.3)　該類陽畦用土墻替代風(fēng)障,栽培空間比較大,保溫性能也比較好,比普通陽畦高4～7℃,低溫持續(xù)時間也較短。

2)陽畦的性能

①溫度特點　陽畦空間小,升溫快,增溫能力比較強。據(jù)原北京農(nóng)業(yè)大學(xué)觀察,北京地區(qū)12月至翌年1月,普通陽畦的旬增溫幅度一般為6.6～15.9℃。陽畦低矮,適合進(jìn)行多層保溫覆蓋,保溫性能好,北京地區(qū)12月至翌年1月,普通陽畦的旬保溫能力一般可達(dá)13～16.3℃。

圖2.3　改良陽畦

陽畦的溫度高低受天氣變化的影響較大,一般晴天增溫明顯,夜溫也比較高,陰天增溫效果較差,夜溫也相對較低。同時,陽畦內(nèi)各部位因光照量以及受畦外溫度的影響程度不同,溫度高低有所差異,往往造成畦內(nèi)蔬菜或幼苗生長不整齊,生產(chǎn)中要注意區(qū)分管理。

②光照特點　陽畦空間低矮,光照比較充足,特別是由于風(fēng)障的反射光作用,陽畦內(nèi)的光照一般要優(yōu)于其他大型保護(hù)設(shè)施。

3)陽畦的設(shè)置

陽畦應(yīng)設(shè)置在背風(fēng)向陽處,育苗用陽畦要靠近栽培田。為方便管理以及增強陽畦的綜合性能,陽畦數(shù)量較多時應(yīng)集中成群建造。群內(nèi)陽畦的前后間隔距離應(yīng)不少于風(fēng)障或土墻高度的3倍,避免前排陽畦對后排造成遮陰。

4)陽畦的應(yīng)用

陽畦空間較小,一般不適合栽培蔬菜,主要用于冬春季育苗。槽子畦及改良陽畦的栽培空間稍大,一些地方也常于冬季和早春用來栽培一些低矮的莖菜類或果菜類。

2.1.3　電熱溫床

電熱溫床是利用電流通過電阻較大的導(dǎo)線時,將電能轉(zhuǎn)變成熱能,對土壤進(jìn)行加溫的原理制成的溫床(用于土壤加溫的電阻較大的導(dǎo)線稱為電加溫線)。這種溫床目前應(yīng)用最多,地?zé)峋€一般用在播種床,也可以用在分苗床上。

1)電熱溫床的基本結(jié)構(gòu)

完整電熱溫床由保溫層、散熱層、床土和覆蓋物四部分組成(見圖2.4)。

①隔熱層　是鋪設(shè)在床坑底部的一層厚10～15cm的秸稈或碎草,主要作用是阻止熱量向下層土壤中傳遞散失。

②散熱層　是一層厚約5cm的細(xì)沙,內(nèi)鋪設(shè)有電熱線。沙層的主要作用是均衡熱量,使上層床土均勻受熱。

③床土　床土厚度一般為12～15cm。若使用育苗缽育苗,將育苗缽直接排列到散熱層上即可。

圖2.4　電熱溫床基本結(jié)構(gòu)

④覆蓋物　分為透明覆蓋物和不透明覆蓋物兩種。透明覆蓋物的主要作用是白天利用光能使溫床增溫,不透明覆蓋物用來保溫,減少耗電量,降低育苗成本。

2)電熱溫床的應(yīng)用

電熱溫床的床土淺,加溫費用高,不適合栽培生產(chǎn),主要用于冬春季蔬菜育苗。由于電熱溫床的溫度較高、幼苗生長較快等原因,電熱溫床的育苗期一般較常規(guī)育苗法的短,故利用電熱溫床育苗時應(yīng)適當(dāng)推遲播種期。

3)電熱溫床管理要點

電熱溫床的土溫較高,水分蒸發(fā)快,床土容易干旱,要注意勤澆水,但每次的澆水量不宜過多,避免床坑內(nèi)積水發(fā)生漏電短路。另外,還要加強溫床的保溫措施,縮短通電時間,降低費用。

任務(wù)2.2　塑料薄膜拱棚

活動情景

北方地區(qū)春秋季節(jié)經(jīng)常利用塑料小拱棚進(jìn)行蔬菜的育苗或矮生蔬菜生產(chǎn),利用塑料中拱棚和塑料大拱棚進(jìn)行春提前或秋延后栽培,以延長蔬菜生長期、調(diào)節(jié)產(chǎn)品上市時間,同時取得較高的經(jīng)濟收益。本任務(wù)是通過調(diào)查、觀測和生產(chǎn)應(yīng)用,了解蔬菜生產(chǎn)中常見塑料薄膜拱棚的結(jié)構(gòu)類型,掌握其性能及在蔬菜生產(chǎn)中的應(yīng)用。學(xué)習(xí)的重點是塑料大棚的性能及應(yīng)用。

任務(wù)相關(guān)知識

塑料薄膜拱棚主要指拱圓形或半拱圓形的塑料薄膜覆蓋棚,簡稱為塑料拱棚。依棚的高度和跨度不同,一般分為塑料小拱棚、塑料中拱棚和塑料大棚三種類型。

2.2.1　塑料小拱棚

小拱棚的跨度一般為1.5～3m,高1m左右,單棚面積15～45m2,它的結(jié)構(gòu)簡單、體積較小、負(fù)載輕、取材方便,一般多用輕型材料建成,如細(xì)竹竿、毛竹片、荊條、直徑6～8mm的鋼筋等能彎成弓形的材料做骨架,有立柱或無立柱。

1)塑料小拱棚的類型

依棚形不同,一般將塑料小拱棚分為拱圓形、半拱圓形和雙斜面形三種類型(見圖2.5),其中以拱圓形棚應(yīng)用最為普遍,雙斜面形棚用的相對比較少。

圖2.5　塑料小拱棚的主要類型

2)塑料小拱棚的性能

①溫度特點　塑料小供棚的空間比較小、蓄熱量少,晴天增溫比較快,一般增溫能力達(dá)15～20℃,高溫期容易發(fā)生高溫危害。但保溫能力比較差,在不覆蓋草苫的情況下,保溫能力一般只有1～3℃,加蓋草苫后可提高到4～8℃。棚內(nèi)的最高溫度一般出現(xiàn)在13時左右,日出前溫度最低。

②光照特點　塑料小拱棚的棚體低矮,寬度小,棚內(nèi)光照分布相對比較均勻,差距不大。據(jù)測定,東西延長的塑料小拱棚內(nèi),南北方向地面光照量的差異幅度一般只有7%左右。

③濕度特點　棚內(nèi)空氣濕度的日變化幅度比較大,一般白天相對濕度為40%～60%,夜間90%以上。另外,小拱棚中部的溫度比兩側(cè)的高,地面水分蒸發(fā)快、容易干旱,而蒸發(fā)的水汽在棚膜上聚集后,沿著棚膜流向兩側(cè),常造成兩側(cè)的地面濕度過高,導(dǎo)致地面濕度分布不均勻。

3)塑料小拱棚的應(yīng)用

塑料小拱棚的空間低矮,不適合栽培高架蔬菜,生產(chǎn)上主要用于蔬菜育苗、矮生蔬菜保護(hù)栽培以及高架蔬菜低溫期保護(hù)定植等。

2.2.2　塑料中拱棚

通常把跨度在4～6m、棚高為1.5～1.8m的塑料棚稱為中拱棚,可在棚內(nèi)作業(yè),并可覆蓋草苫。中拱棚有竹木結(jié)構(gòu)、鋼管或鋼筋結(jié)構(gòu)、鋼竹混合結(jié)構(gòu),有設(shè)1～2排支柱的,也有無支柱的,面積多為66.7～133m2。

塑料中拱棚的棚體大小和結(jié)構(gòu)的復(fù)雜程度以及綜合性能等,均介于塑料小拱棚和大拱棚之間,可參考塑料大、小拱棚。

塑料中拱棚易于建造,建棚費用比較低,但栽培空間較小,也不利于實行機械化生產(chǎn),應(yīng)用規(guī)模不大。目前,塑料中拱棚主要用于溫室和塑料大拱棚欠發(fā)達(dá)地區(qū),進(jìn)行臨時性、低成本的蔬菜保護(hù)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,或加蓋草苫進(jìn)行耐寒蔬菜的越冬栽培。

2.2.3　塑料大棚

塑料大棚是指棚體頂高在1.8m以上,跨度在6m以上的大型塑料拱棚的總稱。和溫室相比,具有結(jié)構(gòu)簡單、建造和拆裝方便,一次性投資較少等優(yōu)點;與中小棚相比,又具有堅固耐用,使用壽命長,棚體空間大,作業(yè)方便及有利作物生長,便于環(huán)境調(diào)控等優(yōu)點。

1)塑料大棚的基本結(jié)構(gòu)

竹木結(jié)構(gòu)塑料大棚主要由立柱、拱桿、拉桿、小吊柱、棚膜和壓桿六部分組成(見圖2.6)。

圖2.6　竹木結(jié)構(gòu)大棚骨架縱剖面示意圖

①立柱　立柱的主要作用是穩(wěn)固拱架,防止拱架上下浮動及變形。在竹拱結(jié)構(gòu)的大棚中,立柱還兼有拱架造型的作用。立柱材料主要有水泥預(yù)制柱、竹竿、鈉架等。

竹木結(jié)構(gòu)塑料大棚中的立柱數(shù)量比較多,一般立柱間距2～3m,密度比較大,地面光照分布不均勻,也妨礙棚內(nèi)作業(yè)。鋼架結(jié)構(gòu)塑料大棚內(nèi)的立柱數(shù)量比較少,一般只有邊柱甚至無立柱。

②拱桿　拱桿的主要作用,一是橫向連接立柱和小吊柱;二是大棚的棚面造型;三是支撐棚膜。拱桿的主要材料有竹竿、鋼梁、鋼管、硬質(zhì)塑料管等。

③拉桿　拉桿的主要作用是縱向連接立柱,與拱桿一起將整個大棚的立桿縱橫連在一起,使整個大棚形成一個穩(wěn)固的整體。竹木結(jié)構(gòu)大棚的拉桿通常固定在立柱上部距離頂端20～30cm處,鋼架結(jié)構(gòu)大棚的拉桿一般直接固定在拱架上。拉桿的主要材料有竹竿、鋼梁、鋼管等。

④小吊柱　竹木結(jié)構(gòu)塑料大棚,為減少棚內(nèi)立柱數(shù)量,有利于光照和便于作業(yè),多采用“懸梁吊柱式”結(jié)構(gòu)。

⑤塑料薄膜　塑料薄膜的主要作用:一是低溫期使大棚內(nèi)增溫和保持大棚內(nèi)的溫度;二是雨季防雨。塑料大棚使用的薄膜種類主要有聚乙烯無滴膜、聚乙烯長壽膜以及藍(lán)色聚乙烯多功能復(fù)合膜等。

⑥壓桿　壓桿的主要作用是固定棚膜,使棚膜繃緊。壓桿的主要材料有竹竿、專用壓股線、粗鐵絲以及尼龍繩等。

2)塑料大棚的類型

(1)按建造材料分類

①竹木結(jié)構(gòu)大棚　該類大棚一般選用橫截面8～12cm的水泥預(yù)制拄或圓木作立柱,用徑粗5cm以上的粗竹竿作拱架,建造成本比較低,是目前農(nóng)村應(yīng)用最普遍的一類塑料大棚。主要缺點:一是竹竿拱架的使用壽命短,需要定期更換拱架;二是棚內(nèi)立柱數(shù)量比較多,地面光照不良,也不利于棚內(nèi)的整地作畦和機械化管理,見圖2.7。

圖2.7　竹木結(jié)構(gòu)塑料大棚

②鋼架結(jié)構(gòu)塑料大棚　該類大棚主要使用直徑8～16mm的圓鋼以及1.27cm或2.54cm的鋼管等加工成雙弦拱圓形鋼梁拱架,見圖2.8。

圖2.8　鋼架無柱塑料大棚

為節(jié)省鋼材,一般鋼梁的上弦用規(guī)格稍大的圓鋼或鋼管,下弦用規(guī)格小一些的圓鋼或鋼管。上、下弦之間距離20～30cm,中間用直徑8～10mm的圓鋼連接。鋼梁多加工成平面梁,鋼材規(guī)格偏小或大棚跨度比較大,單拱負(fù)荷較重時,應(yīng)加工成三角形梁。

除拱形鋼架外,也有一些塑料大棚選用角鋼、小號扁鋼、槽鋼以及圓鋼等加工成屋脊型鋼梁作供架。由于屋脊型拱架的覆膜質(zhì)量相對較差,也不適合建造大跨度大棚等原因,目前應(yīng)用較少。

鋼梁拱架間距一般1～1.5m,架間用直徑10～14mm的圓鋼相互連接。

鋼架結(jié)構(gòu)大棚的結(jié)構(gòu)比較牢固,使用壽命長,并且棚內(nèi)無立柱或少立柱,環(huán)境優(yōu)良,也便于在棚架上安裝自動化管理設(shè)備,是現(xiàn)代塑料大棚的發(fā)展方向。該類大棚的主要缺點是建造成本比較高,設(shè)計和建造要求也比較嚴(yán)格,鋼架本身對塑料薄膜也容易造成損壞,縮短薄膜的使用壽命。

③管架結(jié)構(gòu)塑料大棚　采用一定規(guī)格的薄壁鍍鋅鋼管或硬質(zhì)塑料管材,并用相應(yīng)的配件,按照組裝說明進(jìn)行連接或固定而成。大棚的棚架由工廠生產(chǎn),結(jié)構(gòu)設(shè)計比較合理,易于搬運和安裝。大棚的規(guī)格型號也比較多,選擇余地較大,是未來大棚的發(fā)展主流,見圖2.9。

圖2.9　管架結(jié)構(gòu)塑料大棚

④鋼竹混合結(jié)構(gòu)塑料大棚　該類大棚的拱架通常以鋼梁架為主,鋼架間距2～3m,在鋼梁上縱向固定直徑6～8mm的圓鋼。鋼架間采取懸梁吊柱結(jié)構(gòu)或無柱結(jié)構(gòu)形式,安放1～2根粗竹竿為副拱架,建成無立柱或少立柱結(jié)構(gòu)大棚,見圖2.10。

圖2.10　鋼竹混合結(jié)構(gòu)塑料大棚

由于該類大棚的建造費用相對較低,抵抗自然災(zāi)害的能力較強,栽培環(huán)境改善比較明顯等原因,較受廣大菜農(nóng)的歡迎。

(2)按棚頂數(shù)量分類

①單棟大棚　整座大棚只有一個拱圓形棚頂,有比較完整的棚邊和棚頭結(jié)構(gòu),占地面積一般667m2左右。

②連棟大棚　該類大棚有2個或2個以上拱圓形或屋脊形的棚頂。主要優(yōu)點是:大棚的跨度范圍比較大,占地面積大,土地利用率比較高;棚內(nèi)空間比較寬大,蓄熱量大,低溫期的保溫性能好;適合機械化、自動化及工廠化生產(chǎn)管理,符合現(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)展的要求。主要缺點是:對棚體建造材料的要求比較高,對棚體設(shè)計和施工要求比較嚴(yán)格,建造成本高;棚頂?shù)呐潘团叛┬阅鼙容^差,高溫期自然通風(fēng)降溫效果不好,容易發(fā)生高溫危害。

3)塑料大拱棚的性能

(1)溫度特點

①增、保溫特點　塑料大棚的空間較大,蓄熱能力強,增溫能力不強,一般低溫期的最大增溫能力(1天中大棚內(nèi)外的最高溫度差值)只有15℃左右,一般天氣下為10℃左右,高溫期達(dá)20℃左右。

塑料大棚棚體寬大,不適合從外部覆蓋單苫保溫,故其保溫能力較差,一般單棟大棚的保溫能力(1天中大棚內(nèi)外的最低溫度差值)為3℃左右,連棟大棚的保溫能力稍強于單棟大棚。

②日變化特點　通常日出前棚內(nèi)的氣溫降到一天中的最低值,日出后棚溫迅速升高。在大棚密閉情況下,晴天10時前,平均每小時上升5～8℃,13～14℃時棚溫升到最大值,之后開始下降,平均每小時下降5℃左右,夜間溫度下降速度變緩。一般12月至翌年2月的晝夜溫差為10～15℃,3～9月份的晝夜溫差為20℃左右或更高。晴天棚內(nèi)的晝夜溫差比較大,陰天溫差小。

③地溫變化特點　大棚內(nèi)的地溫日變化幅度相對較小,一般10cm土層的日最低溫度較最低氣溫晚出現(xiàn)約2h。當(dāng)氣溫低于地溫前,地溫升到最高。

(2)光照特點

①采光特點　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為50.0%～72.0%。大棚方位對大棚的采光量也有影響。一般東西延長大棚的采光量較南北延長大棚的稍高些。

②光照分布特點　垂直方向,由上向下光照逐漸減弱,地面最低;水平方向,一般南部照度大于北部,四周高于中央,東西兩側(cè)差異較小。南北延長大棚的背光面較小,其內(nèi)水平方向光照差異幅度也較小;東西延長大棚的背光面相對較大,棚內(nèi)水平方向光照分布差異也相對較大,特別是南、北兩側(cè)的光照差異比較明顯。

4)塑料大棚的應(yīng)用

①春季早熟栽培　主要用于果菜類早熟栽培,如茄果類、瓜類、豆類蔬菜春季早熟栽培,也可以用于高產(chǎn)高效葉菜類春季早熟栽培。在河南、山東一般比露地栽培提早30～ 45d上市。春季早熟栽培是我國北方塑料大棚生產(chǎn)的主要茬口,是經(jīng)濟效益最好的茬口。

②秋季延后栽培　主要用于果菜類延后栽培,如番茄、茄子、辣椒、黃瓜延遲栽培,在河南、山東一般比露地栽培延遲30d左右,是我國北方塑料大棚生產(chǎn)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產(chǎn)。

④春季育苗。

任務(wù)2.3　日光溫室

活動情景

日光溫室以其較低的生產(chǎn)成本和良好的生產(chǎn)性能,在北方地區(qū)寒冷季節(jié)廣泛應(yīng)用,而且主要用于果菜類反季節(jié)生產(chǎn),如茄果類、瓜類、豆類越冬栽培,果菜類早春早熟栽培、秋冬蔬菜栽培,還可用于各類蔬菜育苗。本工作任務(wù)是通過調(diào)查、觀測和生產(chǎn)應(yīng)用,了解日光溫室的結(jié)構(gòu)類型,掌握其性能及在蔬菜生產(chǎn)中的應(yīng)用。學(xué)習(xí)的重點是日光溫室的性能及生產(chǎn)應(yīng)用。

任務(wù)相關(guān)知識

通常把溫室內(nèi)不專設(shè)加溫設(shè)備,完全依靠自然光能進(jìn)行生產(chǎn),或只在嚴(yán)寒季節(jié)進(jìn)行臨時性加溫的溫室稱為日光溫室。其生產(chǎn)成本較低,適用于冬季最低溫度-15℃以上或短時間-20℃左右的地區(qū)。

2.3.1　日光溫室的基本結(jié)構(gòu)

北方地區(qū)日光溫室基本框架結(jié)構(gòu)可以概括為:“高后墻,短后坡,拱圓形”,即后墻在建筑和受力許可范圍內(nèi),盡量高一些,后坡適當(dāng)短一些,前坡面為拱圓形,見圖2.11。

圖2.11　日光溫室基本結(jié)構(gòu)示意圖

知識鏈接

日光溫室主要技術(shù)參數(shù)

日光溫室的結(jié)構(gòu)參數(shù)包含“五度、四比、三材”。

(1)五度　指日光溫室的跨度、高度、長度、角度和厚度。

①跨度　是指溫室南側(cè)底角起至后墻內(nèi)側(cè)之間的寬度。適宜的跨度配以適宜的脊高,可以保證屋面采光角度合理,保證作物有足夠的生長空間和便于作業(yè)。目前一般為8m左右。

②高度　包括脊高和后墻高。脊高又叫矢高,是指屋脊至房梁的高度,溫室高度適當(dāng),前屋面采光角度合理,有利于采光,而且室內(nèi)空間大,操作方便,熱容量也大,室溫也高,目前一般為3.2～3.4m。后墻的高度決定著后坡仰角的大小和后坡的高度,過高和過低都會影響溫室后墻的吸熱和室內(nèi)操作。適度的高度一般為2m左右。

③長度　一般因地而異。過短(30m以下)由于兩墻輪替遮陰,室內(nèi)間光面積小,溫度升不上去,影響生長;過長(100m左右)管理溫室不便,維護(hù)也比較困難。一般以60～80m為宜。

④角度　包括屋面角、后坡仰角和方位角。

屋面角是指前屋面與地平面的夾角,直接影響溫室采光量的大小。屋面角越大,則采光量越大,但屋面角過大,會使溫室的脊高過高,建造困難,保溫性下降。河南省拱圓形日光溫室理想的屋面角應(yīng)為底角60°,前部25°,后部15°左右。

后坡仰角即后坡與地面的夾角,角度適中可使室內(nèi)冬至前后中午得到光照,后墻能吸熱儲能和反光。仰角一般應(yīng)大于當(dāng)?shù)囟林形鐣r的太陽高度角,河南省應(yīng)為35°～40°。

日光溫室的方位一般均為東西延長,坐北朝南,這樣可以在冬春季接受較多的太陽輻射。因此,溫室的方位一般為正南,方位角為0°,但也可根據(jù)本地區(qū)的氣候特點和地形,向東或西偏斜5°,增加上午或下午的光照時間。

⑤厚度　包括墻體厚度和后坡厚度。

墻體和后坡既起承重作用,又起保溫作用,因此,其厚薄直接影響溫室的保溫貯熱性能,各地要根據(jù)當(dāng)?shù)貧夂蛱攸c設(shè)置墻體和后坡厚度。一般實心土墻的厚度要求達(dá)到1m以上,空心磚墻的厚度要求達(dá)到0.8m以上;后坡的厚度因覆蓋材料不同而不同,一般最厚處要求達(dá)到0.4～0.5m。

(2)四比　指溫室的前后坡比、高跨比、保溫比和遮陰比。

①前后坡比　指前屋面與后坡投影之比,兩者比例適當(dāng),既可保證日光溫室有良好的采光性能,又具有良好的保溫性能。目前跨度為8m的溫室其前后坡比一般為7∶1。

②高跨比　指溫室高度與跨度之比,高跨比適度,采光角度就合理,一般為1∶2.5。

③保溫比　指前屋面面積與溫室內(nèi)凈土地面積之比,保溫比合理,溫室保溫效果就好。高效節(jié)能型日光溫室保溫比要求達(dá)到1∶1為好。

④遮陰比　主要是指前排溫室對后排溫室的遮陰影響。前后兩排溫室如果相距太近,則前排溫室就會擋住后排溫室一部分光照,影響后排溫室生產(chǎn),太遠(yuǎn)又浪費土地。實踐證明,河南地區(qū)為了在冬至季節(jié)前排溫室不遮擋后排溫室的光照,則前排溫室中柱到后排溫室前沿的間距應(yīng)是前排溫室脊高的2.5倍。

(3)三材　即建筑材料、采光材料和保溫材料。

①建筑材料　包括骨架材料和墻體材料。墻體材料多為土墻,少數(shù)為磚墻或石砌墻。骨架材料多為竹木材料和無機復(fù)合材料,少數(shù)為鋼管材料。

②采光材料　即溫室前屋面上覆蓋的塑料薄膜。常用的有聚乙烯長壽無滴膜、聚氯乙烯長壽無滴膜和醋酸乙烯長壽無滴膜等。另外,在夏季還使用遮陽網(wǎng)和防蟲網(wǎng)等遮光降溫防蟲材料。

③保溫材料　包括墻體中填充的珍珠巖、爐渣、鋸末等隔熱材料和覆蓋后坡的秸稈、草泥、珍珠巖以及覆蓋前屋面的草苫、紙被、保溫被等。草苫一般用稻草或蒲草編織,其中以稻草草苫原料來源廣泛,保溫效果較好,一般可提高溫度5～6℃。草苫要厚而緊密,才有良好的保溫效果。草苫一般寬1.2m,長8m,重30kg以上。好草苫要有7～8道筋,兩頭還要加上一根小竹竿,這樣才能經(jīng)久耐用。

2.3.2　日光溫室的主要類型

按照骨架結(jié)構(gòu)分為竹木結(jié)構(gòu)日光溫室(見圖2.12)、琴弦式結(jié)構(gòu)日光溫室(見圖2.13)、鋼架無柱日光溫室(見圖2.14)和高溫型混合結(jié)構(gòu)日光溫室(見圖2.15和圖2.16)4種。前兩種以前應(yīng)用較多,隨著經(jīng)濟發(fā)展和生產(chǎn)水平提高兩者趨于淘汰,后兩種是目前推廣應(yīng)用較多的類型。

圖2.12　竹木結(jié)構(gòu)日光溫室(長后坡矮后墻式)

圖2.13　琴弦式結(jié)構(gòu)日光溫室

圖2.14　鋼架無柱日光溫室

圖2.15　高溫型混合結(jié)構(gòu)日光溫室

圖2.16　高溫型無后坡混合結(jié)構(gòu)日光溫室

高溫型混合結(jié)構(gòu)日光溫室特點:地上部分與基本框架相似,后墻一般用土砌成,后墻加厚,多為直角梯形,下底達(dá)到4～4.5m,上底2.5～3m。溫室栽培床下沉70～80cm,矢高達(dá)到4.0m,跨度達(dá)到9～10m,前坡建設(shè)材料可以用鋼筋水泥結(jié)構(gòu),也可鋼架無柱結(jié)構(gòu),可以無后坡(見圖2．16),也可建后坡(見圖2．15),也可用土心磚墻。升溫、保溫效果更好,因此將此類溫室稱為高溫型混合結(jié)構(gòu)日光溫室。

2.3.3　日光溫室的性能

1)溫度特點

日光溫室的溫度有季節(jié)變化和日變化。日光溫室內(nèi)的日變化狀況決定于日照時間、光照強度、拉蓋不透明物的早晚等。溫室也具有局部溫差。一般水平溫差小于垂直溫差,在一定范圍內(nèi),溫室越寬,水平溫差越大,溫室越高,垂直溫差越小。縱向的水平溫差小于橫向。

冬季溫室南部的土壤溫度比北部高2～3℃,而夜間北部比南部高3～4℃,縱向水平溫差為1～3℃;溫室南部植株生長較北部好。溫室內(nèi)土壤的高低與季節(jié)有關(guān)?？傊?外界氣溫高,無凍土層影響時,室內(nèi)的地溫較高,氣溫與地溫的溫差小,如果外界的氣溫在0℃以下,外界的土壤結(jié)凍時,室內(nèi)的低溫升高難度增大,氣溫與地溫的溫差增大。

一天中,5cm深地溫的最低溫度出現(xiàn)在上午8—9時,最高溫度出現(xiàn)在下午3時左右, 15cm深的最低溫度出現(xiàn)在上午9—11時,最高出現(xiàn)在下午18時左右。下午蓋簾后到第二天揭簾之前,地溫變化緩慢,變化幅度在2.5～4℃,離地面越深,變化幅度越小。

2)光照特點

春季和秋季太陽的高度角較大,進(jìn)入溫室的光量多,而冬季的太陽高度角小,進(jìn)入溫室的光量小,溫室的光照條件差。溫室內(nèi)光照的分布,因季節(jié)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,光照強度逐漸減少,以溫室的后墻內(nèi)側(cè)光強最低。溫室垂直方向上的光照,以溫室的上層最高,中層次之,下層最差。距離透明覆蓋物的距離越遠(yuǎn),光照強度越弱。

3)濕度特點

氣溫升降是影響空氣相對濕度變化的主要因素。溫室內(nèi)的空氣濕度,隨天氣變化,通風(fēng)澆水等措施而有變化。一般晴天白天空氣相對濕度為50%～60%,而夜間可達(dá)到90%,陰天白天可達(dá)到70%～80%,夜間可達(dá)到飽和狀態(tài)。晴天的夜間,整個夜間相對濕度高,且變化小,最高值出現(xiàn)在揭開草苫后十幾分鐘內(nèi)。日出后,最小值通常出現(xiàn)在14—15時,溫室內(nèi)的空氣相對濕度變化較大,可達(dá)20%～40%,且與氣溫的變化規(guī)律相反,室內(nèi)的氣溫越高,空氣的相對濕度越低,氣溫越低,空氣相對濕度越高。

由于溫室的空氣濕度大,溫室內(nèi)的土壤濕度也比同樣條件下的露地土壤濕度大,溫室內(nèi)土壤的水分蒸發(fā)量與太陽輻射量成直線關(guān)系,太陽輻射量高,土壤蒸發(fā)量大。

4)氣體條件

寒冷季節(jié)的日光溫室放風(fēng)量小,放風(fēng)時間短,造成溫室內(nèi)外的空氣交換受阻,氣體條件差異較大,這種差異主要表現(xiàn)在二氧化碳的濃度和有害氣體上。

白天空氣的二氧化碳的濃度一般在340ppm左右,并沒有達(dá)到蔬菜的光合作用飽和點,溫室生產(chǎn),夜間蔬菜呼吸放出二氧化碳積累在溫室中,早晨揭草苫時,二氧化碳的濃度可達(dá)到700～1000ppm。揭草苫后,隨溫度的提高,光照的增強,光合作用加劇,二氧化碳由于不斷地被消耗,濃度很快下降,到中午放風(fēng)之前,可降低到200ppm以下,對蔬菜的生長發(fā)育極為不利,是對二氧化碳比較敏感的時期。

有害氣體主要包括氨氣、亞硝酸氣體、二氧化硫等對農(nóng)作物造成傷害的氣體。北方地區(qū)日光溫室主要進(jìn)行冬季反季節(jié)蔬菜生產(chǎn),多在完全覆蓋的條件下進(jìn)行生產(chǎn),有害氣體極易造成積累,達(dá)到一定濃度極易產(chǎn)生危害。如辣椒對氨氣尤其敏感,氨氣可使植株灼傷,甚至死亡。當(dāng)氨氣的濃度達(dá)到5ppm時,蔬菜就會受害。辣椒對亞硝酸氣體也比較敏感,當(dāng)空氣中的亞硝酸氣體達(dá)到5～10ppm時,蔬菜即開始受害。黃瓜對二氧化碳、亞硝酸氣體比較敏感。冬春季節(jié)日光溫室及時合理通風(fēng)換氣是十分必要的。

5)土壤條件

日光溫室是在完全覆蓋的條件下進(jìn)行生產(chǎn),大量施用肥料,只靠人工灌溉,沒有雨水淋洗,很容易積累鹽分。因此,在夏季溫室閑置季節(jié),要除去前屋面的薄膜,讓雨水淋洗土壤,或用清水沖洗,在再次定植前要深翻土壤,通過多施有機肥的方法,減少化肥的施用量。

2.3.4　日光溫室的應(yīng)用

日光溫室主要用于果菜類反季節(jié)生產(chǎn),如茄果類、瓜類、豆類越冬栽培;果菜類早春早熟栽培、秋冬蔬菜栽培;用于各類蔬菜育苗;還可作為食用菌冬季、春季栽培設(shè)施等。

任務(wù)2.4　夏季保護(hù)設(shè)施和防蟲網(wǎng)

活動情景

夏季高溫多雨季節(jié)或蟲害發(fā)生嚴(yán)重的地區(qū),利用遮陽網(wǎng)、防雨棚或防蟲網(wǎng)覆蓋,可以降低環(huán)境溫度,防止雨水沖刷,防止或減輕害蟲危害,主要應(yīng)用于蔬菜育苗或生產(chǎn)。本任務(wù)是通過調(diào)查、觀測和生產(chǎn)應(yīng)用,了解夏季保護(hù)設(shè)施和防蟲網(wǎng)的結(jié)構(gòu)類型,掌握其性能及在蔬菜生產(chǎn)中的應(yīng)用。學(xué)習(xí)的重點是夏季保護(hù)設(shè)施的應(yīng)用。

任務(wù)相關(guān)知識

2.4.1　夏季保護(hù)設(shè)施

1)遮陽網(wǎng)

遮陽網(wǎng)俗稱遮陰網(wǎng)、涼爽紗,國內(nèi)產(chǎn)品多以聚乙烯、聚丙烯等為原料,是經(jīng)加工制作編織而成的一種輕量化、高強度、耐老化、網(wǎng)狀的新型農(nóng)用塑料覆蓋材料。利用它覆蓋作物具有一定的遮光、防暑、降溫、防臺風(fēng)暴雨、防旱保墑和忌避病蟲等功能。遮陽網(wǎng)一年內(nèi)可重復(fù)使用4～5次,壽命長達(dá)3～5年。

①遮陽網(wǎng)的種類　依顏色分為黑色或銀灰色,也有綠色、白色和黑白相間等品種。依遮光率分為35%～50%、50%～65%、65%～80%、≥80%四種規(guī)格,應(yīng)用最多的是35%～ 65%的黑網(wǎng)和65%的銀灰網(wǎng)。寬度有90、150、160、200、220cm不等,每平方米重45～49g。選購遮陽網(wǎng)時,要根據(jù)作物種類的需光特性、栽培季節(jié)和本地區(qū)的天氣狀況來選擇顏色、規(guī)格和幅寬。

②遮陽網(wǎng)的覆蓋形式　利用冬春塑料大棚栽培蔬菜之后,夏季閑置不用的大棚骨架,蓋上遮陽網(wǎng)進(jìn)行夏秋蔬菜栽培或育苗的方式,是夏秋遮陽網(wǎng)覆蓋栽培的重要形式。根據(jù)覆蓋的方式可分為棚內(nèi)平蓋法、大棚頂蓋法和一網(wǎng)一膜三種。

棚內(nèi)平蓋法是利用大棚兩側(cè)縱向連桿為支點,將壓膜線平行沿兩縱向連桿之間拉緊連成一平行隔層帶,再在上面平鋪遮陽網(wǎng),一般網(wǎng)離地面1～1.5m;大棚頂蓋法和一網(wǎng)一膜法覆蓋,一般大棚兩側(cè)離地面1m左右懸空不覆網(wǎng)。

根據(jù)各地經(jīng)驗,栽培綠葉菜最佳的覆蓋方式是一網(wǎng)一膜法,其遮陽降溫、防暴雨的性能較單一的遮陽網(wǎng)覆蓋的效果要好得多,但要注意,遮陽網(wǎng)一定要蓋在薄膜的上面,如果把遮陽網(wǎng)蓋在薄膜的內(nèi)側(cè),則大棚內(nèi)是熱積聚增溫而不是降溫,因此需特別注意。

③遮陽網(wǎng)的應(yīng)用　遮陽網(wǎng)主要應(yīng)用于高溫強光照季節(jié),對蔬菜進(jìn)行遮光降溫育苗或栽培。在南方一些地區(qū),冬季也有利用閑置的遮陽網(wǎng)直接覆蓋在秋冬蔬菜(如大白菜、花椰菜、結(jié)球萵苣等)上防寒防凍,延長采收期,或于早春為防蔬菜受霜凍侵襲,用遮陽網(wǎng)代替草苫、葦苫等,對早春菜保溫覆蓋,提早上市。

2)防雨棚

防雨棚是在多雨的夏、秋季,利用塑料薄膜等覆蓋材料,扣在大棚或小棚的頂部,任其四周通風(fēng)不扣膜或扣防蟲網(wǎng),使作物免受雨水直接淋洗。利用防雨棚進(jìn)行夏季蔬菜和果品的避雨栽培或育苗。

2.4.2　防蟲網(wǎng)

防蟲網(wǎng)是以高密度聚乙烯等為主要原料,經(jīng)拉絲編織而成的20～30目(每2.54cm長度的孔數(shù))等規(guī)格的網(wǎng)紗,具有耐拉強度大,優(yōu)良的抗紫外線、抗熱性、耐水性、耐腐蝕、耐老化、無毒、無味等特點。防蟲網(wǎng)覆蓋能簡易、有效地防止害蟲對夏季栽培蔬菜的危害。

項目小結(jié)

蔬菜生產(chǎn)的主要設(shè)施包括風(fēng)障、陽畦、溫床等簡易設(shè)施和塑料拱棚、日光溫室、智能化溫室等保溫設(shè)施,以及遮陽網(wǎng)、防蟲網(wǎng)、防雨棚等越夏栽培設(shè)施。溫床、陽畦的空間低矮,不適合栽培一般的蔬菜,但溫度和光照條件好,主要用于蔬菜育苗;塑料拱棚和日光溫室建造成本較低,空間較大,溫度條件好,經(jīng)濟效益高,應(yīng)用廣泛。生產(chǎn)中應(yīng)掌握各種設(shè)施的性能,科學(xué)合理的應(yīng)用于蔬菜生產(chǎn),補充露地蔬菜生產(chǎn)產(chǎn)品供應(yīng)的淡季,充分滿足市場和人們生活的需要,同時取得較大的經(jīng)濟效益。

復(fù)習(xí)思考題

1.簡述我國北方地區(qū)蔬菜生產(chǎn)主要設(shè)施的種類、性能及應(yīng)用。

2.日光溫室“五度、四比、三材”的含義是什么?

實訓(xùn)指導(dǎo)

實訓(xùn)　蔬菜生產(chǎn)設(shè)施類型調(diào)查

1)材料用具

皮尺、量角器等。

2)方法步驟

①測　用皮尺和量角器實地測量溫室“四比”和“五度”;大中棚長度、跨度、各類立柱高度和間距等。

②看　不同溫室、大中棚結(jié)構(gòu)特點,并加以描述。

③問　訪問不同溫室、大中棚設(shè)施的主要性能情況,訪問不同設(shè)施的種植茬次、種植蔬菜、種植季節(jié)、上市時間、產(chǎn)量表現(xiàn)及投資、效益等情況。

④思　評估溫室、大中棚的利用及發(fā)展前景等。

3)作業(yè)要求

寫出溫室、大中棚類型實地調(diào)查評估報告。