關於環境工程的論文電子版
隨著全球氣候變暖，世界各國及人民已逐漸意識到保護生態環境的重要性，並努力付諸於實踐。在這樣的時代背景下，我國高校環境工程專業發展迎來了新的契機。下文是小編為大家蒐集整理的的內容，歡迎大家閱讀參考!
篇1
試析溫室栽培環境因子調控技術
溫室包括各類玻璃溫室、PC板溫室、膜溫室等。國內外溫室栽培技術近年來得到迅猛發展,其中以荷蘭、以色列、美國、英國、日本、法國、澳大利亞等國發展最快,我國溫室栽培技術研究始於20世紀80年代後期,特別是近10多年來發展迅速,但由於許多栽培者在生產過程中對溫室內環境因子調控技術掌握不到位[1-3],造成溫室栽培沒有發揮出應有效益,甚至虧本。因此,掌握溫室內環境因子的調控技術是決定溫室栽培成敗的關鍵。
1溫室內溫度調控技術
溫度與植物生長髮育、花芽分化、光合作用、蒸騰作用、呼吸作用以及同化產物的運輸等都有密切的關係,極端的高溫與低溫會影響植物的正常生長和發育,嚴重時甚至使植株死亡。土壤溫度對作物生育也有很大影響,因為地溫的高低直接影響作物根系吸收營養和水分,而且還影響土壤微生物的活動。採用溫室的主要目的是在植物不適於露地栽培的季節進行栽培,因此溫度就成為溫室環境調控中的一個重要因子[4-6]。目前,對溫度的控制主要有保溫、加溫和降溫幾個方面。
1.1保溫技術
一是減少貫流放熱和通風換氣量。溫室的散熱有3種途徑,即:經過覆蓋材料的維護結構傳熱即貫流傳熱;通過縫隙露風的換氣傳熱;與土壤熱交換的地中傳熱。3種傳熱量分別佔總散熱量的70%~80%、10%~20%、10%以下。為了提高溫室的保溫能力,近年來主要採用外蓋膜、內鋪膜、起壟種植再加蓋草蓆、草氈子、紙被或棉被以及建擋風牆等方法來保溫。在選用覆蓋物時,要注意儘量選用導熱率低的材料。其保溫原理為:減少向溫室內表面的對流傳熱和輻射傳熱;減少覆蓋材料自身的傳導散熱;減少溫室外表面向大氣的對流傳熱和輻射傳熱;減少覆蓋面的露風而引起的對流傳熱。二是增大保溫比。適當降低設施的高度,縮小夜間保護設施的散熱面積,有利於提高設施內晝夜的氣溫和地溫。三是增大地表熱流量。通過增大保護設施的透光率、減少土壤蒸發以及設定防寒溝等,增加地表熱流量。
1.2加溫技術
加溫的方法有釀熱加溫、電熱加溫、水暖加溫、汽暖加溫、暖風加溫、太陽能儲存系統加溫等,根據作物種類和設施規模和型別選用。其中釀熱加溫利用的是釀熱物***比如牲口糞便、稻草等***發酵過程中產生的熱量。太陽能加溫系統是將棚內上部日照時出現的高溫空氣所截獲的熱能儲存於地下以提高地溫,當夜間氣溫低於地溫時,儲存於土壤中的能量可散發到空氣中。通過太陽能儲存系統的運用,溫室內地溫可提高1~2 ℃。
1.3降溫技術
當外界氣溫升高時,為緩和溫室內氣溫的繼續升高對作物生長產生不利影響,需採取降溫措施,目前溫室的降溫主要有以下方式:一是換氣降溫。開啟通風換氣口或開啟換氣扇進行排氣降溫,在降低室溫的同時,還可以排出溼氣,補充二氧化碳。二是遮光降溫。夏天光照太強時,可以用舊薄膜或舊薄膜加草簾、遮蔭網等遮蓋降溫。三是屋面灑水降溫。在裝置頂部設有有孔管道,水分通過管道小孔噴於屋面,使得室內降溫。四是屋內噴霧降溫。一種是由溫室側底部向上噴霧,另一種是由大棚上部向下噴霧,應根據植物的種類來選用。
2溫室內光照調控技術
植物的生命活動都與光照密不可分,因為人類賴以生存的物質基礎是通過光合作用製造出來的。目前,溫室內的光照仍以自然光照為主,但光照強度一般較弱,這是因為自然光要透過透明屋面覆蓋材料才能進入溫室內,這個過程中會由於覆蓋材料吸收、反射、覆蓋材料內表面結露的水珠折射、吸收等而降低透光率[7-9]。如果透明材料不清潔,使用時間長而染塵、老化等因素,其透光率甚至不足自然光的50%。因此,要儘量提高大棚內的光照,使之滿足蔬菜花卉等設施栽培作物生長髮育的要求。
2.1合理設計溫室結構,提高透光率
一是合理設計。施工前選擇好光照充足的建造場地;設計合理的建造方位和屋面坡***弧***度;儘量減少溫室棚面龍骨的數量和表面積;選用透光率高的覆蓋材料。二是保持覆蓋材料表面乾淨。經常清掃覆蓋物表面,減少灰塵汙染,以增加透光率,提高棚內光照強度。三是減少覆蓋物內表面結露。通過通風等措施減少覆蓋膜內表面結露,防止光的折射,提高透光率。目前,我國已經研製出不易產生結露的無滴膜,生產時應作為首選材料。四是延長棚面光照時間。在保溫前提下,儘可能早揭晚蓋外保溫和內保溫覆蓋物,增加光照時間。雙層膜溫室,可將內層改為能拉開的活動膜,以利光照。五是合理密植。合理安排種植行向,以減少作物間的遮蔭,密度不可過大;否則,作物在設施內會因高溫、弱光發生徒長。作物行向以南北行向為好,沒有“死陰影”。若是東西行,則行距要加大。單屋面溫室的高栽培床要南低北高,防止前後遮蔭。六是選用耐弱光品種。溫室栽培時應選用耐弱光品種,同時加強植株管理,對於高秧作物通過及時整枝、打杈、插架等措施以防止上下葉片互相遮蔭。七是採用地膜覆蓋或掛反光幕***板***。地膜覆蓋有利地下反光以增加植株下層光照。在溫室內懸掛反光幕可使反光幕前光照增加40%~50%,有效範圍達3 m。八是利用有色膜改變光質。在光照充足的前提下,採用有色薄膜,人為創造某種光質,例滿足某種作物或某個發育時期對該光質的需求,獲得高產優質。例如紫色薄膜對菠菜有提高產量、推遲抽薹、延長上市時間的作用;黃色薄膜對黃瓜有明顯的增產作用;而藍色薄膜能提高香萊的維生素丙的含量。
2.2遮光技術
溫室遮光20%~40%能使室內溫度下降2~4 ℃。初夏中午前後,光照過強,溫度過高,超過作物光飽和點,對生育有影響時應進行遮光。遮光材料要求有一定的透光率、較高的反射率和較低的吸收率。一是覆蓋各種遮蔭物。覆蓋物有遮陽網、葦簾、竹簾等。二是玻璃面塗白。將玻璃面塗成白色可遮光50%~55%,降低室溫3.5~5.0 ℃。三是屋面流水。使屋面安裝的管道保持有水流,可遮光25%,遮光對夏季炎熱地區蔬菜及花卉栽培尤為重要。
2.3人工補光技術
補光有調節開花期的日長補光和栽培補光,日長補光是為了抑制和促進作物花芽分化,調節開花期。而栽培補光主要是促進作物光合作用,促進作物生長。據研究,當溫室內床面上光照日總量小於100 W/m2時,或光照時數不足4.5 h/d時,就應進行人工補光。因此,在北方冬季很需要這種補光,但因成本高,國內主要用於育種、引種和育苗。人工補光的光源是電光源。對電光源有3點要求:一是要求有一定的強度。使牆面上光強在光補償點以上和光飽和點以下。不同作物的光補償點和光飽和點分別不同,所以應用時要因作物而定。二是要求光照強度具有一定的可調性。三是要求有一定的光譜能量分佈和太陽光的連續光譜。可以模擬自然光照或採用類似作物生理輻射的光譜。
3溫室內溼度調控技術
由於溫室內土壤的蒸發和植株的蒸騰作用,使空氣溼度明顯高於露地。而溼度是影響溫室栽培作物病害發生的主要因素。溼度調控一是地膜覆蓋。溫室內覆地膜可使覆蓋地面蒸發大大減少,從而達到保持土壤水分,降低空氣溼度的目的。二是控制澆水。尤其在寒冷的季節,推行在地膜壟溝內暗灌,不僅有利於降低室內空氣溼度、抑制病害發生,還能起到減少熱能損耗、提高地溫的作用。三是通風降溼。通過通風,可調節改善室內的溼度狀況。但在通風降溼的同時,也降低了室內的溫度,因此在寒冷的冬季,要以保溫為主,儘量減少通風次數與時間;春季則要適當加大通風量,以協調溫室內的溫度與溼度,緩解溫度與溼度矛盾。另外,大型設施在進行週年生產時,到了高溫季節還會遇到高溫乾燥、空氣溼度不夠的問題,要注意加溼。加溼的方法有噴霧加溼、溼簾加溼和溫室內頂部安裝噴霧系統,降溫的同時也可加溼。
4溫室內氣體調控技術
4.1溫室內氣體的種類
一是CO2。對溫室作物影響最大的氣體是 CO2,它是作物光合作用的主要原料,其含量直接影響到設施栽培作物光合作用的進行。空氣中CO2的濃度一般為340~350 mg/kg,遠低於光合作用的適宜濃度***600~1 200 mg/kg***。而溫室是一個相對封閉的空間,其中CO2主要來自大氣,植物和土壤微生物的呼吸活動、有機肥料的分解也可以釋放一些CO2,但由此而來的CO2遠遠滿足不了作物生長的需要,如果不及時補充CO2,植物的光合作用減弱,光合產物數量少,供應養分不足,導致植株生長緩慢,產量低,品質差,畸形果多,落花落果嚴重。因此,對溫室大棚設施補充CO2,是提高作物產量與品質的主要途徑之一。二是O2。土壤中的O2對作物影響較大,作物地上器官呼吸所需要的O2可以從空氣中得到滿足,根系需要的O2要從土壤中獲得,缺氧時根系易腐爛,當土壤含氧量低於5%時,根系就不能進行正常的吸收活動,甚至會使根系窒息而死亡。三是有害氣體。溫室生產過程中往往會產生一些有毒氣體對作物產生毒害。如溫室中施入未經腐熟的雞禽糞等有機肥,再發酵過程中會產生大量的NH3,另外大量使用碳酸氫銨、尿素等氮素化肥,也會放出NH3、NO2。燃煤或燃燒沼氣加溫時會產生SO2、乙烯等。質量不好的農膜還會產生Cl2,這些氣體如果不及時排出便會導致作物中毒。
4.2溫室內氣體調節技術
一是人工使用CO2肥。利用強酸和碳酸鹽進行化學反應產生碳酸,碳酸在常溫下很快分解生成水和CO2,目前在冬暖大棚廣泛應用的是稀硫酸和碳酸氫銨的反應,產生CO2。此法操作簡單、安全,費用相對低,其反應速度隨反應物濃度和外界溫度的增高而加快,但要注意溫度過高而引起碳酸氫銨的分解,產生氨中毒。或用燃燒沼氣、天然氣、液化石油氣、無煙煤、丙烷、煤油等碳氫燃料的方法生成CO2。此法生產CO2氣肥有2個較大的缺點,即雖經過濾但仍會放出CO和H2S等有害氣體及成本較高。或用乾冰填埋法。在大棚內每1 m2 挖1個坑,坑內埋入少量乾冰,使CO2緩緩的釋放到大棚裡。這種方法釋放量大、使用方便,但成本過高、勞動強度大,且因CO2氣體密度大,從地面向空氣中釋放比較困難,不利於作物吸收,無法做到定時定量,有降溫效應。或用瓶裝液態CO2法。瓶裝液態CO2是化肥廠、酒精廠等企業的副產品,是比較理想的農用CO2氣源,且資源豐富、成本低廉、很容易控制、方便安全,具有其他CO2氣源所不具有的優點。還有生物法。在保護地內高架作物下堆放食用菌袋,既可生產食用菌,食用菌呼吸放出的二氧化碳又能被植物利用。二是通風換氣。通過通風,在排出有害氣體的同時,補充CO2和O2,但這種方法只能使CO2濃度最高達到大氣水平。三是改善土壤O2供應。增施腐熟的有機肥,中耕鬆土,防止土壤板結;覆蓋地膜,既能保墒又能保持土壤疏鬆透氣,但地膜間壟溝要定期中耕。四是其他調節辦法。選用含硫量低的煤作燃料,選用合格農用塑料膜,每次施肥後幾天內要加大通風量,減少有毒氣體對作物的危害。
5溫室內肥力調控技術
5.1溫室內施肥特點
一是禁用揮發性化肥;二是不能使用未腐熟的有機肥;三是多施有機肥。施有機肥不僅能提高土壤肥力,還能防止鹽類積聚,並且有機物分解過程中產生的 CO2 可供作物光合作用需要。少施容易被土壤吸附的硝酸鉀、氯化鉀、硫酸鎂等化肥。
5.2施肥技術
一是有機肥。有機肥一般作基肥,多在耕前撒施。為提高肥效,種植行距較大的果蔬時最好集中溝施,注意分層施用並與土混勻。二是氮肥。氮肥是速效肥,一般用作追肥,分期施用,施用時埋在地下5~10 cm為宜,尤其是在溫室中不能施在地表,以免發生氨氣危害。如果採取膜下暗灌技術可隨水追施。三是磷肥。為了提高磷肥利用率,磷肥應集中深施,也可集中分層施用。顆粒磷肥比粉末磷肥效果好,有效磷含量高。四是鉀肥。鉀肥多作基肥和定植肥,可集中溝施,對於淺根性作物還可灑在地表,與表土摻勻。五是微量元素。多數土壤不缺乏微量元素,但溫室內連作嚴重,常導致土壤中微量元素吸收障礙或缺乏。不同作物對微量元素缺乏的敏感性不同,生產上應根據作物種類的不同及生長髮育表現,決定是否缺素。微量元素多進行葉面噴施,噴施濃度通常是0.2%~0.5%。鉬、銅的實用濃度應適當降低,葉面噴施在傍晚進行最好,藥液不容易風乾,便於葉片吸收。用液量為375~750 kg/hm2。
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