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1 現(xiàn)代溫室及其發(fā)展前景

現(xiàn)代溫室是利用溫室效應(yīng)，采用溫室自動(dòng)控制物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)溫室環(huán)境監(jiān)測(cè)等高新科技的一項(xiàng)產(chǎn)業(yè)亮點(diǎn)，它能夠改變小環(huán)境氣候，為作物的生長(zhǎng)發(fā)育創(chuàng)造良好的條件，擺脫自然條件和氣候條件的制約，從而延長(zhǎng)生產(chǎn)季節(jié)，獲得最佳的產(chǎn)出，甚至可以實(shí)現(xiàn)作物的反季節(jié)栽培以及品種的改良。現(xiàn)代溫室不僅使單位面積產(chǎn)量大幅度的增長(zhǎng)，減少了資源投入，而且使全年蔬菜瓜果的供應(yīng)得到了保證和平衡。

世界各國(guó)的現(xiàn)代溫室是于20世紀(jì)60年代逐步完善并發(fā)展的。二戰(zhàn)后，各國(guó)都致力于本國(guó)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展，因此經(jīng)濟(jì)迅速恢復(fù)和快速發(fā)展，人們的生活質(zhì)量大幅度提高，對(duì)農(nóng)產(chǎn)品提出了更高的要求。隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步和工業(yè)化水平的提高，也加快了農(nóng)業(yè)工業(yè)化的進(jìn)程，現(xiàn)代溫室應(yīng)運(yùn)而生，在全球迅速崛起。

從世界上現(xiàn)代設(shè)施園藝發(fā)展情況來(lái)看，特別是發(fā)達(dá)國(guó)家，現(xiàn)代溫室大都以大型連棟溫室為主。在今后一個(gè)時(shí)期，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，全球經(jīng)濟(jì)的一體化和社會(huì)的進(jìn)步，現(xiàn)代溫室將以節(jié)能、環(huán)保和改善工作條件為核心，深人廣泛采用新技術(shù)、新工藝、新材料等新技術(shù)，向高度自動(dòng)化智能化、工廠化的方向穩(wěn)步持續(xù)快速地發(fā)展。

2 現(xiàn)代溫室的環(huán)境原理與控制技術(shù)

一切生物的生長(zhǎng)都需要一個(gè)適宜的環(huán)境，包括光照、溫度、水分、土壤、大氣等，各個(gè)環(huán)境因子是相互聯(lián)系、相互促進(jìn)和相互制約的，而且它們對(duì)作物的影響是隨著生長(zhǎng)發(fā)育階段的推移而變化的。

2.1光照控制

光照是現(xiàn)代溫室環(huán)境因子中的一個(gè)重要組成，光合作用的效果不僅與光的波段、光照強(qiáng)度所決定，而且還受光照的累計(jì)時(shí)間和光照周期所影響，因此對(duì)光照的研究和控制則尤為重要。光照控制主要有光照強(qiáng)度控制和光照周期控制兩種方式，在控制中，利用光照強(qiáng)度測(cè)定儀和定時(shí)器等基本的傳感器控制部件，實(shí)時(shí)檢測(cè)動(dòng)態(tài)光照強(qiáng)度變化，配合時(shí)鐘控制，從而完成對(duì)光照的控制。常采用遮陽(yáng)和人工補(bǔ)光兩方面的措施。

溫室遮陽(yáng)是利用具有一定透光率的材料遮擋一部分多余的光照，這樣既保證溫室作物正常生長(zhǎng)所需要的光照，又防止多余的太陽(yáng)輻射能在溫室聚集，造成室內(nèi)溫度過(guò)高。溫室遮陽(yáng)分為室外遮陽(yáng)和室內(nèi)遮陽(yáng)。

在冬春季節(jié)，光照時(shí)間較短，光線較弱，光照就成了作物生長(zhǎng)發(fā)育的主要限制因素。人工補(bǔ)光即根據(jù)作物生長(zhǎng)發(fā)育所需要的光照強(qiáng)度、周期和時(shí)間，采用不同的人工光源來(lái)對(duì)作物進(jìn)行補(bǔ)光。

2.2溫控技術(shù)

溫度是作物賴以生存和生長(zhǎng)的環(huán)境因子，溫度過(guò)高和過(guò)低都會(huì)對(duì)作物造成致命的災(zāi)害。溫度控制是現(xiàn)代溫室環(huán)境因子中控制手段最完善的環(huán)節(jié)。溫度控制包姆退室溫度管理及各種保溫、加溫、降溫措施。

2.2.1溫室保溫

溫室保溫可以有效地減少溫室熱損失，提高溫室溫度，節(jié)約能源。目前采用較多的保溫措施主要有：溫室外附加保溫材料；降低溫室高度，減少溫室外表面積；改變溫室結(jié)構(gòu)形式，增加采光量；設(shè)置內(nèi)保溫幕；改進(jìn)覆蓋材料；選用導(dǎo)熱性差的透光覆蓋材料；改進(jìn)覆蓋材料的安裝方法，提高溫室的密閉性等。

2.2.2溫室加溫

溫室采暖系統(tǒng)一般由熱源、室內(nèi)散熱設(shè)備和熱媒輸送系統(tǒng)組成。現(xiàn)在溫室中常用的采暖方式主要有熱水采暖、蒸汽采暖、熱風(fēng)采暖、電熱采暖和輻射采暖等。供暖方案的選擇要依據(jù)當(dāng)?shù)氐臍夂蛱攸c(diǎn)、溫室的采暖負(fù)荷、當(dāng)?shù)厝剂系墓?yīng)情況和投資管理水平等。

2.2.3溫室降溫

溫室降溫主要有通風(fēng)降溫、遮陽(yáng)降溫和蒸發(fā)降溫等方式。通風(fēng)又有自然通風(fēng)和強(qiáng)制通風(fēng)；遮陽(yáng)有室內(nèi)遮陽(yáng)系統(tǒng)和室外遮陽(yáng)系統(tǒng)及在溫室表面刷涂料的遮陽(yáng)方法；蒸發(fā)降溫主要有彌霧降溫和濕簾降溫。2.3CO:施肥技術(shù)C仇影響作物的光合作用，與作物生長(zhǎng)有直接關(guān)系。增施C02、提高溫室中CO:濃度，可以促進(jìn)作物生長(zhǎng)，提高作物的產(chǎn)量和質(zhì)量。CO:施肥技術(shù)包括施肥適宜濃度和施肥時(shí)間。Co:施肥時(shí)間需要根據(jù)作物的種類具體對(duì)待。一般來(lái)講，作物光合作用主要集中在上午進(jìn)行，在晴天日出后30min后開(kāi)始進(jìn)行CO:施肥。

2.4灌溉與施肥技術(shù)

溫室是一個(gè)相對(duì)封閉的生產(chǎn)設(shè)施，自然降水不能被直接利用，因此溫室內(nèi)作物需要的水分完全依靠人工灌溉措施來(lái)保證。現(xiàn)代溫室兼具自動(dòng)化和智能化的特點(diǎn)，即可以根據(jù)作物的需要自動(dòng)及時(shí)提供作物適宜的生長(zhǎng)環(huán)境。在現(xiàn)代化溫室中，采用微灌方式，即利用微灌系統(tǒng)設(shè)備按照作物需水要求，通過(guò)管道系統(tǒng)與安裝在末級(jí)管道上的特制灌水頭，將水和作物生長(zhǎng)所需要的養(yǎng)分以較小的流量，均勻、準(zhǔn)確的直接輸送到作物根部附近的土壤表面和土層作物葉片，實(shí)現(xiàn)局部灌溉，使作物葉面或根部保持在水、肥、氣最佳的狀態(tài)。

現(xiàn)代溫室施肥技術(shù)是隨著微噴灌同時(shí)進(jìn)行的，即采用水肥的方式，這樣可以迅速、大面積地完成，并且施肥均勻、省力、省時(shí)、安全，避免浪費(fèi)。施肥器受計(jì)算機(jī)或小型控制器控制，可以實(shí)現(xiàn)精確施肥。其自動(dòng)控制結(jié)構(gòu)框圖如下所示。

自動(dòng)控制施肥系統(tǒng)采用分塊結(jié)構(gòu)和模塊化的設(shè)計(jì)方案，是一個(gè)兩級(jí)分布式系統(tǒng)，具有靈活性強(qiáng)、功耗低、可靠性高等優(yōu)點(diǎn)。上位機(jī)主要完成溫室測(cè)控?cái)?shù)據(jù)的顯示、編輯、存儲(chǔ)和打印輸出等數(shù)據(jù)管理以及智能決策、歷史資料統(tǒng)計(jì)分析等功能；下位機(jī)在現(xiàn)場(chǎng)對(duì)溫室就地測(cè)控，可巡回檢測(cè)多個(gè)環(huán)境參數(shù)，并根據(jù)設(shè)定的數(shù)學(xué)模型，直接控制被控對(duì)象，可通過(guò)Rs422或RS485串行接口接收上位機(jī)的指令或?qū)y(cè)控?cái)?shù)據(jù)送至上位機(jī)進(jìn)行存儲(chǔ)。

2.5溫室環(huán)境的自動(dòng)監(jiān)測(cè)技術(shù)

現(xiàn)代溫室控制系統(tǒng)就是依據(jù)溫室內(nèi)外裝設(shè)的溫濕度傳感器、光照傳感器、CO:傳感器采集數(shù)據(jù)信息，通過(guò)控制設(shè)備對(duì)驅(qū)動(dòng)以行機(jī)構(gòu)對(duì)溫室內(nèi)的環(huán)境氣候和灌溉施肥進(jìn)行調(diào)節(jié)控制，以滿足作物生長(zhǎng)發(fā)育的需要。溫室控制方式分為手動(dòng)控制和自動(dòng)控制兩種方式；根據(jù)控制因素又可以分為單因子控制、多因子控制、“環(huán)境模型+生理模型”的綜合控制和最優(yōu)控制。

2.6溫室節(jié)能技術(shù)

現(xiàn)代溫室生產(chǎn)是一種高產(chǎn)出高能耗的新產(chǎn)業(yè)。

本著綠色農(nóng)業(yè)和可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略，溫室節(jié)能非常重要，溫室節(jié)能技術(shù)是指降低溫室作物生產(chǎn)中能耗的各種措施。溫室能耗的能量包括光、熱、水、電、肥等。我們可以考慮的節(jié)能措施主要有以下幾個(gè)方面：?溫室選址規(guī)劃時(shí)，注意選擇向陽(yáng)、近熱源的場(chǎng)地，并避開(kāi)風(fēng)口；?溫室構(gòu)造設(shè)計(jì)時(shí)，使用高保溫性能的圍護(hù)材料，雙層充氣，保溫遮陽(yáng)，降低溫室冷風(fēng)滲透，進(jìn)行周邊保溫與冷處理；?溫室管理中采用變溫管理。

3 小結(jié)

現(xiàn)代溫室受環(huán)境因子的制約，采用先進(jìn)的控制技術(shù)，對(duì)溫室環(huán)境因子加以控制，使之為作物的生長(zhǎng)提供適宜的條件，能夠?qū)崿F(xiàn)高品質(zhì)、高產(chǎn)出，并可以均衡周年蔬菜瓜果的供應(yīng)，并可以種植名貴花草、中藥、蔬菜、瓜果等，市場(chǎng)的發(fā)展?jié)摿薮蟆?/p>

智能溫室控制系統(tǒng)