设施农业环境工程学-考点总结

1/18第一章绪言设施农业环境工程学：是在充分掌握农业生物生长发育与各环境因素相作用的基础上，研究如何采用经济和有效的环境调控工程技术与设备，创造优于自然界的、更加适于农业生物生长发育和产品转化的环境条件，提高农业产品生产效率的一门学科。环境：指围绕着生物体周围的所有事物。设施农业环境工程学所关注的环境因素：温度、湿度、光照、热辐射、空气、土壤和水的运动状态等。影响和决定农业生物的生长发育、产品产量和品质的各种因素可以概括为遗传和环境两个方面。设施农业环境工程内容：1.温室内光、热、水、气、土五大因素的基本特征与变化规律。2.温室内五大因素与作物生态发育的关系。3.温室环境因子进行调控的设备与技术。4.环境自动监测与控制系统。5.能源开发与利用。设施农业环境工程在农业生产中的作用：1.打破季节限制，实现动植物周年生产2.采用标准化管理，实现高产、优质、高效生产3.节约能源与光源，提高农业生产产值存在的问题：1.数量较大，质量较差2.设施种类齐全，内部功能较差2/183.种植种类较多，栽培技术不规范发展趋势：1.开发新型温室结构，制定设施标准体系2.开发设施内环境控制技术与设备3.开发与应用设施生产机械作业技术4.培养设施农业管理的专门人才5.研究与开发植物工厂化生产技术体系。第二章设施光环境及其调控第一节辐射：物体以电磁波方式向外传递能量的过程。被传递的能量称为辐射能。太阳光波长的单位通常用纳米（nm）表示,1nm=10-9m。狭义的太阳光是指可见光，波长在380~760nm之间，广义的太阳光应包含所有的辐射。波长250~380nm的辐射称为紫外光、380~760nm的辐射称为可见光，760nm以上的辐射光称为红外光，4000nm以上的辐射被称为长波辐射。一、太阳辐射的光谱能量分布（课本P9）二、太阳辐射强度以电磁波形式发射、传播或接受的能量称为辐射能（Qe）单位焦耳（J）。单位时间内发射、传播或吸收的辐射能称为辐射功率又称辐射通量（Φe）单位瓦（W）。点辐射强度（Ie）单位（W/sr）。单位时间内到达或通过单位面积的辐射能定义为辐射密度，又称为辐射照度或辐射强度（I）,单位（W/m2）。3/18对植物光合作用有效的辐射波称为光合有效辐射（PAR）,2单位（W/m）。到达或通过单位面积的光通量称为辐射照度，单位勒克斯（lx）。1第二节光质：即光的组成，是指具有不同波长的太阳光谱成分。1.了解不同波长的光热辐射对植物及环境的作用。单位（nm）1000被植物吸收后转变为热能，影响有机体的温度和蒸腾情况，可促进干物质的积累，但不参加光合作用1000—720对植物伸长起作用，并控制开花及果实的颜色720—610被叶绿素强烈吸收，光合作用最强，某种情况下表现为强的光周期作用610—510叶绿素吸收不多，光和效率也较低510—400叶绿素吸收最多，表现为强的光合作用与成形作用400—320起成形和着色作用320对大多数植物有害，可能导致植物气孔关闭，影响光合作用，促进病菌感染2.简述温室内光照环境特点设施内的光环境包括光照强度、光质、光照时数和光的分布均匀性四个方面。设施内的光环境与室外的光环境具有不同的特征，表现在：（1）温室内光照强度比自然光要低，若采用薄膜覆盖，光强只有露地的50-70%。（2）塑料大棚和大型连栋温室，因全面透光，无外覆盖，温室内的光照时数与露地基本相同。但日光温室等单屋面温室内的光照时数一般比露地要短。（3）光质成分有别于自然光，一般紫外光的透过率低，与透明覆盖材料的性质有关。（4）设施内光照分布在时间和空间上都不均匀。3.论述影响温室光环境的因素答：4/18室外太阳辐射能、覆盖材料的光学特性、直射光入射角、屋面倾斜角、温室方位角、植株垄（行）向、温室光环境季节的变化。4.了解各种覆盖材料的光照性能玻璃对可见光的透光率很高，但300nm以下波长紫外光基本不透过。FRP板、PC板与玻璃一样，300nm以下波长紫外线光透光率低。FRA板和MMA板紫外线光透光率较高。EVA、PE和PVC薄膜对可见光的透光率相近，都在90%左右，但EVA和PE膜可透过300nm,以下的紫外线，PVC只能透过300—380nm的紫外线，所以PE和EVA膜对果色、花色和维生素C的形成有利，但保温性能不如pvc膜。硬质塑料膜PET、ETFE的可见光透过率高达90%—93%，紫外光透过率也是最好的。5.影响设施透光率的主要因素有哪些温室方位、骨架结构、透光屋面形状、大小和角度、覆盖材料特性及其洁净程度等。6.某地地理纬度为北纬420,欲建设日光温室生产反季节作物，请计算其适宜的前屋面角度，并列出计算过程，确定其适宜的方位角。合理屋面角理想屋面角-40°42°+23.5°-40°=25.5°7.试述改善温室透光能力，增强设施内光照强度的措施（1）选用透光性好、防尘、抗老化、无滴的透明覆盖材料。（2）采用合理的屋角面。（3）温室架构选材上尽量选结构比小而强度大的轻量钢铝骨架材料，以减少遮光面。5/18（4）注意温室建造方位。大型现代温室则以南北方向为宜，因光分布均匀，并要注意温室侧面长度、连栋数等对透射光的影响。（5）经常打扫，清洗，保持屋面透明覆盖材料的高透光率。（6）在保持室温适宜的前提下，设施的不透明内外覆盖物(保温幕、草苫等)尽量早揭晚盖，以延长光照时间增加透光率。2（7）注意作物的合理密植，注意行向(一般南北向为好)，扩大行距，缩小株距，增加群体光透过率。（8）张挂反光幕和玻璃温室屋面涂白等增加室内光分布均匀度，夏季涂白，可防止升温等。8.试述栽培补光对电光源的要求1.光照度：根据植物对光照度的要求分为阳性植物、阴性植物和中性植物。阳性植物必须在完全光照条件下生长。阴性植物在较弱光条件下比在全光照条件下生长良好。中性植物对光照度的要求介于上述两者之间。2.光照时间：光周期是指一天中光照时数与黑暗时数的交替。根据植物对光周期的反应分为长日照植物、短日照植物和日中性植物。长日照植物在开花前需要一特定时期，每日的光照时数大于14h的临界时数。短日照植物在开花前需要一特定时期，每日的光照时数少于12h的临界时数。6/18日中性植物对光照与黑暗的长短没有严格的要求，只要发育成熟，无论长日照条件还是短日照条件均能开花。光源布置时应考虑的因素为使被照面的光照分布尽可能均匀，为此，布置光源时，应充分考虑光源的光度分布特性及合理的安装位置。9.了解多类光源特征人工补光光源的主要类型有白炽灯、碘钨灯、萤光灯、利用气体放电发光原理制成的气体放电灯等。白炽灯的光谱是连续光谱，能量主要是红外线辐射（占总能量的80~90%），生理辐射只占总辐射能的10~20%，其中主要是橙红光，蓝紫光很少，几乎无紫外线。萤光灯发光光谱主要集中在可见光区域，其成份一般为蓝紫光16.1％、黄绿光39.3%、红橙光44.6%。萤光灯光谱可通过改变萤光粉成份，以获得所需要的光谱，如用于育苗的萤光灯，需加强蓝色和红色部分。碘钨灯功率大，发光效率高，为20～30流明/瓦，构造简单，使用可靠，体积小，装修方便，故障少，寿命长。为温室常用光源之一。利用气体放电发光原理制成的灯就叫气体放电灯。主要有水银灯（汞灯）、钠灯、氙灯、金属卤化物灯、生物效应灯等第三章设施热环境及其调控1.概念简述：7/18三基点温度、贯流放热、保温比、温度逆转现象三基点温度：即最低温度、最适温度和最高温度。贯流放热：把透过覆盖材料或围护结构的热量叫作温室表面的贯流传热量。保温比：设施内的土地面积与覆盖及维护结构表面积之比。温度逆转现象：温室内因覆盖物阻挡得不到热量补充，再遇冷空气入侵，出现室内气温低于室外气温1~2℃的现象。2.园艺设施热支出的途径有哪些贯流放热、换气放热、土壤传导失热3.论述保温原理及提高设施保温性的主要措施原理：减少贯流放热、换气放热和地中热传导，在白天尽量加大室内土壤对太阳辐射的吸收率。措施：1.采用多层覆盖，减少贯流放热量2.增大温室透光率3.增大保温比4.设置防寒沟，防止地中热量横向流出。4.叙述温室效应及其成因温室效应：在没有人工加温的条件下，设施内获得或积累的太阳辐射能，从而使设施内的温度高于外界的能力。3成因：8/181.透明覆盖材料塑料能让短波辐射透射进设施内，又能阻止温室内长波辐射。2设施本身是一个封闭的系统，内外空气交换弱，使蓄积热量不易散失。5.设施温度特点有哪些？1.气温季节性变化明显2.气温日变化大，晴天昼夜温差明显大于外界3.气温分布严重不均4.土温较气温稳定6.掌握温室水暖加温设计程序及内容1.要根据设施的结构、地理位置等因素进行最大采暖负荷的计算2.依据设施所在地及用途等具体条件确定采暖所用热媒3.根据最大采暖负荷及采暖方式进行散热设备、管道及锅炉容量计算等7.温室降温措施主要有哪些？遮光降温、屋面喷水降温、蒸发冷却降温、通风换气降温、屋面涂白等8.简述四段变温管理及其理论基础：上午、下午、前半夜、后半夜变温管理：依据作物在一天中生理活性的变化，将一天分为若干时段，设计出各段适宜的管理温度。作用：促进作物的光合作用，减少作物的呼吸消耗，最大限度的达到增产的目的。9.简图示意电热温床及酿热温床结构9/18410.影响酿热微生物繁殖的因素1.C/N比2.含水量3.通气4.温度11.微生物繁殖对温床温度的影响酿热温床：利用好气性微生物分解有机物（酿热物）时所产生的热量进行加温。原理：微生物碳水化合物+氧气→二氧化碳+水+热量酿热快慢12.掌握电热温床功率的确定总功率=床总面积×功率密度：是指单位面积苗床需要的电热功率（w/m2）电热温床的计算电热线根数=总功率/电热线的额定功率苗床内布线条数=（线长—床宽度）/苗床长度布线平均间距=床宽度/（布线条数—1）13.简述电热温床使用注意事项1.尽量利用阳光，节能降耗2.管理操作时先切断电源3.水分消耗多，注意浇水4.秧苗移栽前注意锻炼第四章设施水环境及其调控1.概念简述：绝对温度、相对湿度、湿生植物、耐旱植物3绝对湿度：指每单位容积的气体所含水分的重量（g/m）或（mg/L）相对湿度（RH）：10/18一定温度条件下空气中水汽压与该温度下的饱和水汽压之比（%）5湿生植物：生长在过度潮湿环境中的植物。耐旱植物：植物在干旱时，体内水分丧失全株呈风干状态而不死亡（只是休眠），故称耐旱型植物或耐旱植物。2.简述设施内空气湿度的形成、特点形成：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，在设施密闭情况下形成的。特点：绝对湿度和相对湿度一般都大于露地（高湿）、具有日变化、具有结露现象、沾湿现象沾湿（濡湿）现象：就是液体内聚力与附着力作用：如果液体的内聚力大于附着力称为不沾湿；反之称为沾湿3.请分析作物沾湿的原因1.屋面或保温幕落下的水滴；2.作物表面结露；3.作物吐水；4.设施内的雾。4.试述设施内空气除湿措施1.除湿的目的：防止作物沾湿和降低空气湿度除湿方法：11/18被动除湿：不用人工动力（电力）等，只靠空气的自然流动，将设施内空气中多余的水分除去。主要有通风换气、覆盖地膜、控制浇水、选择防雾滴好的覆盖材料、打药时药剂选型等。主动除湿：采用人工动力（电力）等，强制空气流动，将设施内空气中多余的水分除去。主要有加温除湿、使用除湿机、氯化锂吸湿材料、除湿型热交换通风装置、强制通风等。加湿的方法1.喷雾加湿2.湿帘加湿3.屋顶安装喷雾系统5.设施灌溉系统由哪几部分组成水源、首部枢纽、田间灌溉系统、自动控制设备6.使用滴灌、微喷灌、渗灌的注意事项1.应具有良好的水源，压力均衡、硬度小、净度高。2.主输水管应采取中分式或四分式，尽量保证每条管线压力均衡。3.滴灌管和渗灌管铺设要平，最好有2‰的自然坡降。4.应安装过滤器，过滤器要安放在施肥器的后面。5.每次只施一种化肥，施完肥后应继续放水冲洗管线；多种化肥应分次施用。12/186.温室休闲期或整地前应将地下管线轻轻起出，排除其中余水，置于阴凉处存放，不可曝晒或冰冻。7.农业设施内主要有哪些灌水方法，有什么特点1.管道灌溉优点：适用性强，安装使用简单，管理方便，投资低。2.