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1、绪论绪论农业设施环境控制农业设施环境控制1农业设施环境控制农业设施环境控制华中农业大学工学院华中农业大学工学院勤读力耕勤读力耕立己达人立己达人第一章第一章绪论绪论农业设施环境控制农业设施环境控制2 2 第一章第一章 绪论绪论农业设施环境控制的任务：1 1、研究生物体与各环境因素相互作用规律、环境、研究生物体与各环境因素相互作用规律、环境设施对环境的作用。设施对环境的作用。2 2、开发和应用经济有效的环境调控工程技术与设、开发和应用经济有效的环境调控工程技术与设施，以有效控制环境，创造优于自然环境的条件，避施，以有效控制环境，创造优于自然环境的条件，避免外界自然环境条件的不利影响，提高农业生物产
2、品免外界自然环境条件的不利影响，提高农业生物产品生产的效率。生产的效率。第一章第一章绪论绪论农业设施环境控制农业设施环境控制3 31.1.定义定义 设施农业是外来语词汇，就是利用农业设施农业是外来语词汇，就是利用农业工程手段，通过现代设施实现的部分人工控制工程手段，通过现代设施实现的部分人工控制环境的种植业和养殖业。环境的种植业和养殖业。一、设施农业一、设施农业（facility-agriculture）概述概述（一）（一）设施农业的基本概念设施农业的基本概念设施农业有设施农业有设施种植设施种植与与设施养殖设施养殖二大部分。二大部分。第一章第一章绪论绪论农业设施环境控制农业设施环境控制4 4
3、设施农业是通过采用现代农业工程技术，改变自然设施农业是通过采用现代农业工程技术，改变自然环境，为动植物生产提供相对可控制甚至最适宜的环境，为动植物生产提供相对可控制甚至最适宜的温度、温度、湿度、光照、水肥湿度、光照、水肥等环境条件，在一定程度上等环境条件，在一定程度上摆脱对自摆脱对自然环境的依赖然环境的依赖进行有效生产的农业，具有高投入、高技进行有效生产的农业，具有高投入、高技术含量、高品质、高产量、高效益的特点，是最有活力术含量、高品质、高产量、高效益的特点，是最有活力的农业新产业。的农业新产业。详细地说也就是：详细地说也就是：第一章第一章绪论绪论农业设施环境控制农业设施环境控制5 52.2
4、.设施农业内涵设施农业内涵 设设施施农农业业是是综综合合集集成成农农业业生生物物技技术术、农农业业机机械械与与建建筑筑工工程程技技术术、环环境境控控制制技技术术、信信息息技技术术和和管管理理技技术术等等多多领领域域科科学学技技术术进进行行集集约约化化的的种种植植业业和和养养殖殖业业生生产产的的新新型型农农业业生生产产方方式式，是是现现代代农农业业的的重重要要组组成成部部分分，是是农业农业先进生产力的典型代表。先进生产力的典型代表。第一章第一章绪论绪论农业设施环境控制农业设施环境控制6 63.3.农业生物环境工程的概念农业生物环境工程的概念1 1）农业生产技术的改进方式）农业生产技术的改进方式
5、制约农业生产的自然因素可概括为制约农业生产的自然因素可概括为遗传与环境遗传与环境两两个方面。个方面。遗传遗传决定着农业生产的潜势决定着农业生产的潜势环境环境决定着这种潜势在多大程度上兑现的问题。决定着这种潜势在多大程度上兑现的问题。构构成成农农业业生生物物的的环环境境因因子子是是温温度度、湿湿度度、光光照照、气气体组分、离子种类与浓度、辐射、磁场等多种因子组成。体组分、离子种类与浓度、辐射、磁场等多种因子组成。第一章第一章绪论绪论农业设施环境控制农业设施环境控制7 7农业生产技术的改进，主要沿着两个方向在进行：农业生产技术的改进，主要沿着两个方向在进行：一是创造出一是创造出适合环境条件的作物品
6、种及其栽培技术适合环境条件的作物品种及其栽培技术；二是创造出二是创造出使作物本身特性得以充分发挥的环境。使作物本身特性得以充分发挥的环境。设施农业，就是实现后一目标的有效途径。设施农业，就是实现后一目标的有效途径。第一章第一章绪论绪论农业设施环境控制农业设施环境控制8 8p环境环境 是指围绕着生物体周围的所有事物，而农业生物是指围绕着生物体周围的所有事物，而农业生物环境工程科学所关注的主要是那些对农业生物的生长发环境工程科学所关注的主要是那些对农业生物的生长发育和产品转化具有直接作用的环境因素，一般可分为育和产品转化具有直接作用的环境因素，一般可分为物物理环境、化学环境和生物环境理环境、化学环
7、境和生物环境等方面。等方面。p物理环境物理环境 包括生物周围的温度、光照和热辐射、空气包括生物周围的温度、光照和热辐射、空气和水的运动状态等，其中由空气温度、湿度、热辐射、和水的运动状态等，其中由空气温度、湿度、热辐射、空气与水的流动等因素所构成的环境称为热环境。空气与水的流动等因素所构成的环境称为热环境。2 2）农业生物环境工程的概念）农业生物环境工程的概念第一章第一章绪论绪论农业设施环境控制农业设施环境控制9 9p化学环境化学环境 主要是指生物周围空气、土壤和水中的化学物质主要是指生物周围空气、土壤和水中的化学物质成分组成，主要包括农业生物正常生长发育所必需的成分组成，主要包括农业生物正常
8、生长发育所必需的O2(对对于动、植物于动、植物)和和CO2(对于植物对于植物)等成分，以及对农业生物生等成分，以及对农业生物生长发育有害的长发育有害的CO、H2S、SO2、NH3等成分，以及土壤或等成分，以及土壤或水中的各种化学物质组成的情况。水中的各种化学物质组成的情况。p生物环境生物环境 是指生物个体以外的其他所有生物，包括空气、是指生物个体以外的其他所有生物，包括空气、土壤、水中的微生物、生物体内及体外的寄生物，以及周土壤、水中的微生物、生物体内及体外的寄生物，以及周围的其他同类群体等，其中由同类生物之间的关系构成所围的其他同类群体等，其中由同类生物之间的关系构成所谓的群体环境，或称之生
9、物的社会环境。谓的群体环境，或称之生物的社会环境。第一章第一章绪论绪论农业设施环境控制农业设施环境控制1010空气温度空气温度土壤温度土壤温度空气湿度空气湿度热环境（本课程的重点）热环境（本课程的重点）物理环境物理环境热辐射热辐射气流气流光照光照水份水份环环境境空气成份空气成份:O O2 2、COCO2 2、H H2 2S S、SOSO2 2、NHNH3 3 化学环境化学环境根圈物质根圈物质:各种肥份、有害物质成份各种肥份、有害物质成份同类生物群体（生物的社会环境）同类生物群体（生物的社会环境）生物环境生物环境空气、土壤与水中的微生物空气、土壤与水中的微生物其他生物其他生物 第一章第一章绪论绪
10、论农业设施环境控制农业设施环境控制11 11l各类农业建筑。其作用是利用具有一定保温隔热效果、限制水、气自由移动的围护结构，为农业动、植物生长发育提供一个与外界自然环境相对隔离的空间，以有效减弱外界不利环境条件对动、植物的直接作用。l能够对环境因子进行调控的各种设备。如采暖设备、通风与降温设备、光照设备、温室中的CO2和果蔬贮藏库中的气体成分调节设备、水产养殖中的增氧机等。l环境自动监测与控制系统。为了对农业建筑与环境调控设备进行有效管理和运行，必须在外界条件不断变化的情况下，根据动、植物在不同生育阶段、不同时间对环境条件的要求，利用环境自动监控系统对设施内环境进行实时监测，通过控制各种环境设
11、备的运行进行及时调控。3 3）农业工程中主要的环境控制设施）农业工程中主要的环境控制设施第一章第一章绪论绪论农业设施环境控制农业设施环境控制生物环生物环境工程境工程与设施与设施农业农业Introduction to Agricultural Engineering1212温室效应：温室效应：塑料薄膜对太阳的短波辐射基塑料薄膜对太阳的短波辐射基本上是透明的，削弱的很少，而大棚内地本上是透明的，削弱的很少，而大棚内地面增温后又以长波辐射的形式向外辐射热面增温后又以长波辐射的形式向外辐射热量，塑料大棚阻碍长波辐射，因此，大棚量，塑料大棚阻碍长波辐射，因此，大棚内热量不易散失，产生温度累集，提高大内热
12、量不易散失，产生温度累集，提高大棚内的温度。棚内的温度。第一章第一章绪论绪论农业设施环境控制农业设施环境控制13134.4.设施农业的特点设施农业的特点 设施农业又被称为可控农业。近设施农业又被称为可控农业。近1010多年来，随着农多年来，随着农业环境工程技术的突破，设施农业已由早期的业环境工程技术的突破，设施农业已由早期的地膜覆盖地膜覆盖栽培、园艺作物温室栽培和无土栽培栽培、园艺作物温室栽培和无土栽培向向由高新科技成果由高新科技成果支持的工厂化种植和工厂化农业车间生产支持的工厂化种植和工厂化农业车间生产迅速发展，使迅速发展，使作物的生长速度加快、生长周期缩短、产量增加、质量作物的生长速度加快
13、、生长周期缩短、产量增加、质量提高，其效率和效益比传统农业要提高几倍甚至几十倍。提高，其效率和效益比传统农业要提高几倍甚至几十倍。由于先进的设施农业是现代生物技术和工程技术的集成，由于先进的设施农业是现代生物技术和工程技术的集成，科技含量高，已成为当今世界各国大力发展的高新技术科技含量高，已成为当今世界各国大力发展的高新技术产业。产业。第一章第一章绪论绪论农业设施环境控制农业设施环境控制1414l环境相对可控，适宜进行反季节、周年生产；环境相对可控，适宜进行反季节、周年生产；l单位土地产出率高，产量一般为露地生产的单位土地产出率高，产量一般为露地生产的5-105-10倍，甚至倍，甚至数十倍（植
14、物工厂）；数十倍（植物工厂）；l技术与劳动密集型产业（人均管理面积我国为技术与劳动密集型产业（人均管理面积我国为1000m1000m2 2左右，左右，发达国家为发达国家为4000-5000m4000-5000m2 2）；）；l现代技术高度集成（设施工程、生物技术、微电子技术、现代技术高度集成（设施工程、生物技术、微电子技术、环境控制技术等综合应用）的产业；环境控制技术等综合应用）的产业；l高投入、高技术、高产出高投入、高技术、高产出 投入：投入：连栋温室连栋温室300-700300-700元元/m m2 2，日光温室日光温室20-10020-100元元/m m2 2，拱棚拱棚10-5010-5
15、0元元/m m2 2。产出产出：黄瓜、西红柿：黄瓜、西红柿20-6020-60kg/mkg/m2 2第一章第一章绪论绪论农业设施环境控制农业设施环境控制1515（二）设施农业的地位（二）设施农业的地位1.1.发展设施农业是保障农产品供应、提高人民生活水发展设施农业是保障农产品供应、提高人民生活水平的需要平的需要 我国通过设施生产蔬菜，只用我国通过设施生产蔬菜，只用20%20%的菜田面积，提的菜田面积，提供了供了40%40%的蔬菜产量和的蔬菜产量和60%60%的蔬菜产值。设施养殖业为的蔬菜产值。设施养殖业为农民就业和增收发挥了重要作用，我国畜牧业占农业农民就业和增收发挥了重要作用，我国畜牧业占农
16、业总产值的比重仅为总产值的比重仅为33.6%33.6%，发达国家大都在，发达国家大都在50%50%以上，以上，高的达高的达80%80%。第一章第一章绪论绪论农业设施环境控制农业设施环境控制16162.2.发展设施农业是调整农业产业结构、增加农民收入的需要发展设施农业是调整农业产业结构、增加农民收入的需要 设施园艺产业可以比露地园艺产业的产值提高设施园艺产业可以比露地园艺产业的产值提高1010倍倍以上，比大田作物产值提高以上，比大田作物产值提高2525倍以上倍以上。因此，设施园艺。因此，设施园艺生产经营者可在较小的土地上生产高效益产品，使人均生产经营者可在较小的土地上生产高效益产品，使人均占有耕
17、地面积较少的我国农民得以获得较高收益，为我占有耕地面积较少的我国农民得以获得较高收益，为我国农业产业结构调整提供了重要途径；国农业产业结构调整提供了重要途径；3.3.发展设施农业是实现资源高效利用、保障食品安全的需要发展设施农业是实现资源高效利用、保障食品安全的需要 发展设施种植业可以实现各种自然资源的充分高效发展设施种植业可以实现各种自然资源的充分高效利用，显著提高水土光热资源利用率、有效提高农产品利用，显著提高水土光热资源利用率、有效提高农产品竞争力和综合生产效益。竞争力和综合生产效益。第一章第一章绪论绪论农业设施环境控制农业设施环境控制17174.4.发展设施农业是发挥我国农业比较优势，
18、参与国际竞争发展设施农业是发挥我国农业比较优势，参与国际竞争的需要的需要 劳动力需求较多的园艺产品和畜禽产品是我国在国际劳动力需求较多的园艺产品和畜禽产品是我国在国际市场最有可能形成竞争力的农产品，大力发展设施农业是市场最有可能形成竞争力的农产品，大力发展设施农业是我国加入我国加入WTOWTO以后参与农产品国际竞争最有效的途径之一。以后参与农产品国际竞争最有效的途径之一。5.5.大力发展设施农业，对于保障城乡人民生活、促进农业大力发展设施农业，对于保障城乡人民生活、促进农业生产发展、增加农民收入、解决生产发展、增加农民收入、解决“三农三农”问题、建设现代问题、建设现代农业和建设社会主义新农村具
19、有直接和重要意义农业和建设社会主义新农村具有直接和重要意义 。第一章第一章绪论绪论农业设施环境控制农业设施环境控制1818二、农业建筑的类型和基本组成二、农业建筑的类型和基本组成 1 1房屋建筑基本概念房屋建筑基本概念 按照使用功能不同，可分为：按照使用功能不同，可分为：民用建筑、工业建筑民用建筑、工业建筑与农业建筑。与农业建筑。房屋建筑是人们为了生产和生活的需要，利用物质技房屋建筑是人们为了生产和生活的需要，利用物质技术手段和建筑科学、艺术的一些规律，构成和塑造的使用术手段和建筑科学、艺术的一些规律，构成和塑造的使用空间及其实体。空间及其实体。第一章第一章绪论绪论农业设施环境控制农业设施环境
20、控制1919影响农业建筑物的因素影响农业建筑物的因素）外力的影响外力的影响各种载荷：各种载荷：恒载；恒载；动载。动载。）自然气候的影响自然气候的影响温度、湿度、日照，风雨雪霜等温度、湿度、日照，风雨雪霜等）其他因素的影响其他因素的影响生物生产过程中还会有：发热、生物生产过程中还会有：发热、水汽、有害气体、废弃物、噪音、振动水汽、有害气体、废弃物、噪音、振动.第一章第一章绪论绪论农业设施环境控制农业设施环境控制20202.2.农业生产建筑的基本类型农业生产建筑的基本类型 1 1）动物生产建筑动物生产建筑 动物生产建筑是农业生产建筑的重要组成动物生产建筑是农业生产建筑的重要组成部分，包括饲养鸡、猪
21、、牛、羊、兔、鸭、皮部分，包括饲养鸡、猪、牛、羊、兔、鸭、皮毛兽等禽畜建筑，鱼、虾、鳖等养殖建筑。毛兽等禽畜建筑，鱼、虾、鳖等养殖建筑。第一章第一章绪论绪论农业设施环境控制农业设施环境控制21212)2)植植物物栽栽培培建建筑筑。它它主主要要包包括括温温室室、大大棚棚、中中小小拱拱棚棚、人人工工气气候候室室、组组培培扩扩繁繁室室、食食用用菌菌生生产产间间、工工厂厂化化育育苗苗室室等等。它它们们通通常常采采用用玻玻璃璃、塑塑料料、聚聚酯酯等等透透明明覆覆盖盖材材料料，以以透透进进较较多多的的阳阳光光，提提高高室室内内温温度度，达达到到春提前、秋延后或周年均衡种植的目的。春提前、秋延后或周年均衡种
22、植的目的。第一章第一章绪论绪论农业设施环境控制农业设施环境控制22223)3)农农产产品品贮贮藏藏保保鲜鲜及及其其他他库库房房建建筑筑。它它包包括括：果果蔬蔬贮贮藏藏库库、种种子子库库、粮粮库库、饲饲料料库库、青青饲饲料料贮贮藏藏库、畜禽水产品贮藏库、农业机具库等。库、畜禽水产品贮藏库、农业机具库等。第一章第一章绪论绪论农业设施环境控制农业设施环境控制23234)4)农农副副产产品品加加工工建建筑筑。农农产产品品就就地地贮贮藏藏、加加工工、增增值值是是农农民民离离土土不不离离乡乡，脱脱贫贫致致富富的的支支柱柱产产业业之之一一。农农副副产产品品加加工工建建筑筑包包括括：畜畜禽禽肉肉、皮皮、毛毛、
23、羽羽毛毛、谷谷物物、粮粮油油、水水产产、乳乳品品加加工工，种种子子、饲饲料料、果果蔬蔬等加工所需要的厂房建筑等加工所需要的厂房建筑。第一章第一章绪论绪论农业设施环境控制农业设施环境控制24241 1）温室效应温室效应 能让绝大部分短波辐射进入而阻止绝大部分长波能让绝大部分短波辐射进入而阻止绝大部分长波辐射透出以蓄热升温的特点，称为辐射透出以蓄热升温的特点，称为“温室效应温室效应”。能产生温室效应的建筑，称为能产生温室效应的建筑，称为“温室温室”。辐射使温室升温的贡献约占辐射使温室升温的贡献约占28%28%，而密闭性使温，而密闭性使温室蓄热保温的贡献约占室蓄热保温的贡献约占72%72%，即，即3
24、 3分加热，分加热，7 7分保温。分保温。3.3.农业设施的基本类型农业设施的基本类型温室温室(Greenhouse)第一章第一章绪论绪论农业设施环境控制农业设施环境控制25252 2）温室的分类温室的分类 （a a）按用途分可分为：）按用途分可分为：生产温室、科研温室、观赏温室生产温室、科研温室、观赏温室与庭院温室与庭院温室等。等。科研温室科研温室第一章第一章绪论绪论农业设施环境控制农业设施环境控制2626 （b b）按室内的环境温度分）按室内的环境温度分高温温室：高温温室：冬季温度保持在冬季温度保持在18183333间，主要用于喜温植物，间，主要用于喜温植物，如热带植物；如热带植物；中中温
25、温温温室室：冬冬季季一一般般保保持持在在15152525间间，适适于于种种植植茄茄果果类类等作物；等作物；低低温温温温室室：冬冬季季一一般般保保持持在在5 51818间间，主主要要用用于于种种植植叶叶菜菜类植物；类植物；冷冷室室：冬冬季季一一般般保保持持在在。0 0一一55间间，一一般般仅仅用用于于贮贮存存暖暖温温带及盆栽植物越冬之用。带及盆栽植物越冬之用。第一章第一章绪论绪论农业设施环境控制农业设施环境控制2727(c)(c)按按覆覆盖盖材材料料分分。可可分分为为：玻玻璃璃温温室室、硬硬质质塑塑料料或或聚聚酯酯板板温温室室、塑塑料料薄薄膜膜温温室室(又又称称塑料大棚等塑料大棚等)。第一章第一
26、章绪论绪论农业设施环境控制农业设施环境控制2828(4)(4)按按建建筑筑分分结结构构形形式式。可可分分为为单单坡坡面面温温室室、双双坡面温室、连栋温室、拱型温室塑料大棚坡面温室、连栋温室、拱型温室塑料大棚等。等。i i、单坡面温室、单坡面温室 第一章第一章绪论绪论农业设施环境控制农业设施环境控制2929三、温室环境因子控制设施与设备三、温室环境因子控制设施与设备 每一种作物在其生育过程中都存在有最低、最高和最适宜的温每一种作物在其生育过程中都存在有最低、最高和最适宜的温度界限。在温室栽培中，按作物生理活动随生育阶段与昼夜间的度界限。在温室栽培中，按作物生理活动随生育阶段与昼夜间的不断转移而采
27、用相应的适温管理，称为变温管理。不断转移而采用相应的适温管理，称为变温管理。（一）温室采暖、保温设施与设备（一）温室采暖、保温设施与设备第一章第一章绪论绪论农业设施环境控制农业设施环境控制30301 1生育阶段的变温管理生育阶段的变温管理在生育前期在生育前期，偏高温度有助长叶面积的扩展。叶面积扩展速度越快，物质再偏高温度有助长叶面积的扩展。叶面积扩展速度越快，物质再生产也就越旺盛。生产也就越旺盛。生育中后期，生育中后期，叶面积指数已达相当程度，采用适当的偏低温度，可增加净光叶面积指数已达相当程度，采用适当的偏低温度，可增加净光合产物的积累和贮藏。合产物的积累和贮藏。2 2昼夜间的变温管理昼夜间
28、的变温管理 在适温范围内，温度愈高、光合强度与呼吸强度都相应增高。作物的物在适温范围内，温度愈高、光合强度与呼吸强度都相应增高。作物的物质生产量，原则上是由光合作用形成的物质总量与呼吸消耗的物质总量的差质生产量，原则上是由光合作用形成的物质总量与呼吸消耗的物质总量的差额决定的。额决定的。第一章第一章绪论绪论农业设施环境控制农业设施环境控制31313 3采暖与保温采暖与保温 一般有热水采暖、热风采暖和电热采暖几种采暖方式。一般有热水采暖、热风采暖和电热采暖几种采暖方式。再好的采暖也需要良好的保温，因此温室一般会采用各种保温方式。再好的采暖也需要良好的保温，因此温室一般会采用各种保温方式。加温技术
29、加温技术热风加温热风加温安装热风炉安装热风炉热水加温热水加温锅炉加热、地下热水、工厂废弃热水锅炉加热、地下热水、工厂废弃热水酿热物加温酿热物加温土壤加温土壤加温电热加温电热加温水暖加温水暖加温太阳能加温保温太阳能加温保温第一章第一章绪论绪论农业设施环境控制农业设施环境控制3232（二）温室通风换气、降温设施与设施（二）温室通风换气、降温设施与设施1 1自然通风换气自然通风换气 利利用用温温室室内内外外温温差差造造成成内内外外空空气气压压差差的的换换气气，称称为为热热压压换换气气；利利用用风风力力作作用用造造成成内内外外压压差差的的换换气气，称称为为风风压压换换气气。热热压压换换气气与与风风压压
30、换换气气统统称称为为自然换气。自然换气。降温技术降温技术通风换气降温通风换气降温遮光降温遮光降温屋面流水降温屋面流水降温蒸发冷却降温蒸发冷却降温安装空调降温安装空调降温第一章第一章绪论绪论农业设施环境控制农业设施环境控制33332 2强制换气。温室安置风机后进行强制换气强制换气。温室安置风机后进行强制换气第一章第一章绪论绪论农业设施环境控制农业设施环境控制34343 3湿帘风机降温湿帘风机降温 由由湿湿帘帘、风风机机组组成成的的降降温温系系统统是是一一项项经经济济有有效效的的降降温温技技术术。湿湿帘帘风风机机安安装装在在密密闭闭房房舍舍的的两两端端相相对对的的墙墙上上，可可将将室室内内温温度度
31、降降到到室室外外温温度度以以下下，而而设设备备安安装装与与运运行行费费仅为空调机组制冷降温的十分之一。仅为空调机组制冷降温的十分之一。第一章第一章绪论绪论农业设施环境控制农业设施环境控制3535（三）温室的光照与光能应用（三）温室的光照与光能应用 第一章第一章绪论绪论农业设施环境控制农业设施环境控制3636温室的发展趋势温室的发展趋势 当前国际上温室植物生产有三个明显的发展趋势，即大型化、现代当前国际上温室植物生产有三个明显的发展趋势，即大型化、现代化和工厂化：化和工厂化：1 1温温室室的的大大型型化化由由于于有有室室内内温温度度稳稳定定，日日温温差差较较小小，便便于于机机械械化化操操作作，造
32、造价价低低等等优优点点，温温室室建建筑筑有有向向大大型型化化、超超大大型型化化发发展展的的趋趋势势，小小则则一一幢幢一一公公顷顷，大大则则一一幢幢几几公公顷顷以以上上。但但是是大大型型温温室室常常有有日日照照较较差差、空空气气流流通通不不畅畅等缺点。等缺点。第一章第一章绪论绪论农业设施环境控制农业设施环境控制37372 2温室的现代化温室的现代化温温室室结结构构标标准准化化根根据据当当地地的的自自然然条条件件，栽栽培培制制度度、资资源源情情况况等等因因素素，设设计计适适合合当当地地条条件件，能能充充分分利利用用太太阳阳辐辐射射能能的的一一种种至至数数种种标标准准型型温温室室，构件由工厂进行专业
33、化配套生产。构件由工厂进行专业化配套生产。第一章第一章绪论绪论农业设施环境控制农业设施环境控制3838温温室室环环境境调调节节自自动动化化根根据据植植物物种种类类在在一一天天中中不不同同时时间间或或不不同同条条件件下下的的温温度度、湿湿度度及及光光照照的的要要求求，定定时时、定定量量地地进进行行调调节节，保保证证职职务务有有最最适适合合的的生生长长发发育育条条件件。现现在在世世界界上上发发达达国国家家的的温温室室植植物物生生产产，温温室室内内环环境境的的调调节节与与控控制制已已经经由由一一般般的的机机械械化化发发展展为为由由计计算算机机控控制制，做做到到及及时时精精确确管管理理，创创造造更更稳
34、稳定定、更更理想的栽培环境理想的栽培环境第一章第一章绪论绪论农业设施环境控制农业设施环境控制3939栽培管理机械化栽培管理机械化 灌溉、施肥、中耕及运输作业等，都应用机械化操作。灌溉、施肥、中耕及运输作业等，都应用机械化操作。栽培技术科学化栽培技术科学化 首先充分了解和掌握植物在不同季节，不同发育阶段，不同气候条件下，首先充分了解和掌握植物在不同季节，不同发育阶段，不同气候条件下，对各种生态因子的要求，制定一整套具体指标，一切均按栽培生理指标进行对各种生态因子的要求，制定一整套具体指标，一切均按栽培生理指标进行栽培管理。温度、光照、水分、养分及栽培管理。温度、光照、水分、养分及co2co2的补
35、充等措施都根据测定的数据进的补充等措施都根据测定的数据进行科学管理。行科学管理。第一章第一章绪论绪论农业设施环境控制农业设施环境控制40403 3植植物物生生产产工工厂厂化化 19641964年年在在维维也也纳纳建建成成了了世世界界上上第第一一个个以以种种植植花花卉卉为为主主的的绿绿色色工工厂厂，这这条条 植植物物工工业业化化连连续续生生产产线线 采采用用三三维维式式的的光光照照系系统统，用用营营养养液液栽栽培培，室室内内的的温温度度、湿湿度度、水水分分和和co2co2的的补补充充均均自自动动监监测测和和控控制制。使使花花卉卉生生产产的的单单位位面面积积产产量量比比露露地地提提高高1010倍倍
36、，而而且且大大大大缩缩短短了了生生产产周周期期。但但是是这这种种绿绿色色工工厂厂全全用用人人工工光光照照，耗耗能能很很大大，被被称称为为第第二二代代人人工工气气候候室室。后后来来进行了改进，采用自然光照系统，被称为第三代人工气候室。进行了改进，采用自然光照系统，被称为第三代人工气候室。第一章第一章绪论绪论农业设施环境控制农业设施环境控制4141四、果蔬贮藏保鲜建筑与环境工程四、果蔬贮藏保鲜建筑与环境工程（一）储藏保鲜的目的（一）储藏保鲜的目的 1.1.果蔬生产季节性强，储藏保鲜有利于平衡供应；果蔬生产季节性强，储藏保鲜有利于平衡供应；2.2.错开收获高峰期，避免价格过低现象；错开收获高峰期，避
37、免价格过低现象；3.3.新鲜果蔬容易腐烂、变质，必须根据果蔬的采后生理要求，采取一新鲜果蔬容易腐烂、变质，必须根据果蔬的采后生理要求，采取一定措施保持其新鲜品质和风味。定措施保持其新鲜品质和风味。第一章第一章绪论绪论农业设施环境控制农业设施环境控制4242（二）贮藏保鲜条件（二）贮藏保鲜条件 果蔬采收后仍保持着一定的生命活动。贮藏中应创造必要果蔬采收后仍保持着一定的生命活动。贮藏中应创造必要的环境条件以维持一定的新陈代谢作用，延缓果蔬的成熟与衰的环境条件以维持一定的新陈代谢作用，延缓果蔬的成熟与衰老过程，并抑制微生物的侵袭，达到减小腐烂损失，延长贮藏老过程，并抑制微生物的侵袭，达到减小腐烂损失
38、，延长贮藏期限，维持优良、新鲜的商品价值。期限，维持优良、新鲜的商品价值。第一章第一章绪论绪论农业设施环境控制农业设施环境控制43431 1温度温度 呼吸作用的强弱是生命活动的外观指标。在一定温度范围内，温度呼吸作用的强弱是生命活动的外观指标。在一定温度范围内，温度每上升每上升1010，呼吸作用常增加一倍以上。呼吸强度也愈大，果实衰老也愈，呼吸作用常增加一倍以上。呼吸强度也愈大，果实衰老也愈快，快，采用较低的贮存温度是延长贮存期限保证贮存品质的关键。采用较低的贮存温度是延长贮存期限保证贮存品质的关键。第一章第一章绪论绪论农业设施环境控制农业设施环境控制44442 2相对湿度相对湿度 在贮藏中果
39、蔬水分损失过多会造成严重的萎蔫，过高的重量在贮藏中果蔬水分损失过多会造成严重的萎蔫，过高的重量损失，表面皱缩，品质及鲜度降低，而且还会促进水解作用，降损失，表面皱缩，品质及鲜度降低，而且还会促进水解作用，降低果蔬的抗病能力，加速衰老过程。果蔬内部温度过高，环境中低果蔬的抗病能力，加速衰老过程。果蔬内部温度过高，环境中的相对湿度过低和增大周围的风速均会加速果蔬的水分蒸发。的相对湿度过低和增大周围的风速均会加速果蔬的水分蒸发。第一章第一章绪论绪论农业设施环境控制农业设施环境控制4545 3 3空气成分空气成分 降低空气中的含氧量可降低呼吸强度，减少乙烯的形成，抑降低空气中的含氧量可降低呼吸强度，减
40、少乙烯的形成，抑制叶绿素的分解，减少抗坏血酸的损失，抑制某些真菌的繁殖等，制叶绿素的分解，减少抗坏血酸的损失，抑制某些真菌的繁殖等，因之可延长贮存期。因之可延长贮存期。第一章第一章绪论绪论农业设施环境控制农业设施环境控制4646三、果蔬常用保鲜储藏技术与方法三、果蔬常用保鲜储藏技术与方法 常用贮藏保鲜方式有自然冷却贮藏与人工冷却贮藏两种。常用贮藏保鲜方式有自然冷却贮藏与人工冷却贮藏两种。自自然然冷冷却却贮贮藏藏是是利利用用自自然然条条件件下下降降温温来来进进行行贮贮藏藏，如如沟沟藏藏，通通风库藏等。风库藏等。人人工工冷冷却却贮贮藏藏是是利利用用机机械械制制冷冷贮贮藏藏、气气调调贮贮藏藏，自自然
41、然冷冷资资源源冷冷库贮藏等。库贮藏等。第一章第一章绪论绪论农业设施环境控制农业设施环境控制4747 1 1简易贮藏简易贮藏 简易贮藏包括沟藏、窑藏、窖藏等，其主要特点是利用变化缓慢简易贮藏包括沟藏、窑藏、窖藏等，其主要特点是利用变化缓慢严稳的土壤温度及较高的土壤湿度，在土中开沟挖窖来进行贮存。缺严稳的土壤温度及较高的土壤湿度，在土中开沟挖窖来进行贮存。缺点是占地较多、费工、贮存量小、在很大程度上受自然气候变化的限点是占地较多、费工、贮存量小、在很大程度上受自然气候变化的限制。制。第一章第一章绪论绪论农业设施环境控制农业设施环境控制4848 2 2通风库贮藏。通风库是利用隔热较好的建筑，夜间的库
42、外低温通风库贮藏。通风库是利用隔热较好的建筑，夜间的库外低温空气进行换气，使库内保持较低的温度以利于贮藏。白天则阻断空气进行换气，使库内保持较低的温度以利于贮藏。白天则阻断通风以免高温空气进入库内，一般为永久性建筑，结构简单，库通风以免高温空气进入库内，一般为永久性建筑，结构简单，库存量较大，管理方便，存量较大，管理方便，它仍受外界自然条件的限制，难以确保所它仍受外界自然条件的限制，难以确保所需的低温。需的低温。第一章第一章绪论绪论农业设施环境控制农业设施环境控制49493 3机械制冷贮藏机械制冷贮藏 机机械械冷冷藏藏是是在在良良好好的的绝绝热热建建筑筑物物中中，利利用用机机械械制制冷冷设设备
43、备进进行行人人工工调调控控以以保保证证所所需需的的环环境境条条件件。机机械械冷冷藏藏能能摆摆脱脱自自然然条条件件的的限限制，维持所需的库温，因此可延长贮藏时间，取得较好效果。制，维持所需的库温，因此可延长贮藏时间，取得较好效果。第一章第一章绪论绪论农业设施环境控制农业设施环境控制50504 4气调贮藏气调贮藏 此此法法系系利利用用自自然然或或人人工工措措施施以以提提高高库库内内COCO2 2的的浓浓度度，减减少少O O2 2的的浓浓度度或或充充以以氮氮气气，以以便便抑抑制制呼呼吸吸作作用用，延延缓缓成成熟熟与与衰衰老老过过程程，大大大大延延长长贮贮藏藏期期限限，取取得得较较好好的的贮贮存存品品
44、质。质。第一章第一章绪论绪论农业设施环境控制农业设施环境控制5151 5 5自然冷资源与冷库贮藏自然冷资源与冷库贮藏 包括冬季从江、河、湖中采集自然冰存于库中作冷源进行冷藏与利用包括冬季从江、河、湖中采集自然冰存于库中作冷源进行冷藏与利用冬季低温空气使库中贮冰室中的水结冰作冷资源贮藏两种。前者采冰与排冬季低温空气使库中贮冰室中的水结冰作冷资源贮藏两种。前者采冰与排水工水工作量大，作量大，冰融后水无法再利用库温波动较大、不便于对温、湿度控制冰融后水无法再利用库温波动较大、不便于对温、湿度控制等。等。第一章第一章绪论绪论农业设施环境控制农业设施环境控制52521.1.设施农业设施农业就是就是利用农
45、业工程手段，通过现代设施利用农业工程手段，通过现代设施实现的部分人工控制环境的种植业和养殖业实现的部分人工控制环境的种植业和养殖业。设施农。设施农业有业有设施种植设施种植与与设施养殖设施养殖二大部分。二大部分。复习回顾复习回顾2.制约农业生产的自然因素可概括为制约农业生产的自然因素可概括为遗传与环境遗传与环境两个两个方面。方面。遗传遗传决定着农业生产的潜势，决定着农业生产的潜势，环境环境决定着这种决定着这种潜势在多大程度上兑现的问题。潜势在多大程度上兑现的问题。第一章第一章绪论绪论农业设施环境控制农业设施环境控制5353空气温度空气温度土壤温度土壤温度空气湿度空气湿度热环境（本课程的重点）热环
46、境（本课程的重点）物理环境物理环境热辐射热辐射气流气流光照光照水份水份环环境境空气成份空气成份:O O2 2、COCO2 2、H H2 2S S、SOSO2 2、NHNH3 3 化学环境化学环境根圈物质根圈物质:各种肥份、有害物质成份各种肥份、有害物质成份同类生物群体（生物的社会环境）同类生物群体（生物的社会环境）生物环境生物环境空气、土壤与水中的微生物空气、土壤与水中的微生物其他生物其他生物 3.第一章第一章绪论绪论农业设施环境控制农业设施环境控制54545.5.影响农业建筑物的因素影响农业建筑物的因素）外力的影响外力的影响各种载荷：各种载荷：恒载；恒载；动载。动载。）自然气候的影响自然气候
47、的影响温度、湿度、日照，风雨雪霜等温度、湿度、日照，风雨雪霜等）其他因素的影响其他因素的影响生物生产过程中还会有：发热、生物生产过程中还会有：发热、水汽、有害气体、废弃物、噪音、振动水汽、有害气体、废弃物、噪音、振动.4.4.房屋建筑按照使用功能不同，可分为：房屋建筑按照使用功能不同，可分为：民用建筑、工民用建筑、工业建筑与农业建筑。业建筑与农业建筑。第一章第一章绪论绪论农业设施环境控制农业设施环境控制55556 6.农业生产建筑的基本类型，各举农业生产建筑的基本类型，各举2-32-3个例子个例子1 1）动物生产建筑动物生产建筑 动物生产建筑是农业生产建筑的重要组成部分，包动物生产建筑是农业生
48、产建筑的重要组成部分，包括饲养鸡、猪、牛、羊、兔、鸭、皮毛兽等禽畜建筑，括饲养鸡、猪、牛、羊、兔、鸭、皮毛兽等禽畜建筑，鱼、虾、鳖等养殖建筑。鱼、虾、鳖等养殖建筑。2)2)植植物物栽栽培培建建筑筑。它它主主要要包包括括温温室室、大大棚棚、中中小小拱拱棚棚、人人工工气气候候室室、组组培培扩扩繁繁室室、食食用用菌菌生生产产间间、工工厂厂化化育育苗苗室室等等。它它们们通通常常采采用用玻玻璃璃、塑塑料料、聚聚酯酯等等透透明明覆覆盖盖材材料料，以以透透进进较较多多的的阳阳光光，提提高高室室内内温温度度，达达到到春提前、秋延后或周年均衡种植的目的。春提前、秋延后或周年均衡种植的目的。第一章第一章绪论绪论农
49、业设施环境控制农业设施环境控制56563)3)农农产产品品贮贮藏藏保保鲜鲜及及其其他他库库房房建建筑筑。它它包包括括：果果蔬蔬贮贮藏藏库库、种种子子库库、粮粮库库、饲饲料料库库、青青饲饲料料贮贮藏藏库、畜禽水产品贮藏库、农业机具库等。库、畜禽水产品贮藏库、农业机具库等。4)4)农农副副产产品品加加工工建建筑筑。农农产产品品就就地地贮贮藏藏、加加工工、增增值值是是农农民民离离土土不不离离乡乡，脱脱贫贫致致富富的的支支柱柱产产业业之之一一。农农副副产产品品加加工工建建筑筑包包括括：畜畜禽禽肉肉、皮皮、毛毛、羽羽毛毛、谷谷物物、粮粮油油、水水产产、乳乳品品加加工工，种种子子、饲饲料料、果果蔬蔬等加工
50、所需要的厂房建筑等加工所需要的厂房建筑。5)5)农农村村能能源源建建筑筑。包包括括沼沼气气池池、太太阳阳能能、小小型型水水力力发电站、风力、地热利用等建筑。发电站、风力、地热利用等建筑。第一章第一章绪论绪论农业设施环境控制农业设施环境控制57577.7.能让绝大部分短波辐射进入而阻止绝大部分长波辐能让绝大部分短波辐射进入而阻止绝大部分长波辐射透出以蓄热升温的特点，称为射透出以蓄热升温的特点，称为“温室效应温室效应”。辐射使温室升温的贡献约占辐射使温室升温的贡献约占28%28%，而密闭性使温，而密闭性使温室蓄热保温的贡献约占室蓄热保温的贡献约占72%72%，即，即3 3分加热，分加热，7 7分保