第4章 无土栽培基地规划与环境调控
无土栽培是未来农业的重要栽培方式。从当地自然条件、社会和区域经济发展水平出发，统筹考虑，量力而行，适时适地全面做好无土栽培基地规划设计，满足无土栽培所需的人力、物力、财力条件和技术要求，并在栽培管理中实施有效的环境调控，就能够确保蔬菜或花卉无土栽培取得成功，获得较好的经济和社会效益。
第一节 无土栽培基地的规划与布局
无土栽培基地规划涉及选址、生产规模与经营方向、栽培项目与栽培方式、设施类型与建造、产品定位与销售、资金投入与员工数量、成本与效益分析等诸多方面。因此，必须立足当前，兼顾长远，全面设计，综合考虑，才能制定出合理的无土栽培基地规划与布局，为下一步组织生产和创收奠定基础。
一、清楚无土栽培的基本条件
要想发展无土栽培蔬菜或花卉生产，必须具备以下几方面的基本条件：
1.要有适宜的气候和季节 除了全自控的现代无土栽培设施外，无土栽培植物必须要在适宜的气候和季节下进行。凡是适合作物生长的气候和季节，都能进行无土栽培。
2.具备必要的设施栽培条件 无土栽培属于设施农业，主要局限在温室、大棚等覆盖栽培设施下使用。
3.要建成无土栽培的系统装置 不论哪种无土栽培方式，都要有适合要求的栽培床、供液系统和控制系统，保证作物在正常生长发育所需的适宜的环境条件，并能做到人为调控。
4.要有优质的水源保证 充分的水分供应是营养液配制与栽培管理的必要条件，且水质条件影响到无土栽培的效果，因此，要求水源充足且优质。
5.电力供应有保障 电力供应正常，不会因中途停电停水而影响营养液的供应。
6.要有懂得无土栽培的技术骨干，能正常进行管理和操作。
二、无土栽培基地选址与栽培项目的选择
(一)选址
1.经济发达地区、对外开放城市、大中城市郊区 无土栽培是一项先进技术，具有一般土壤栽培所无法比拟的优越性，然而无土栽培又是一项高新技术，涉及到农业工程、化学、肥料、农作物栽培等多门科学，其技术难度也很大，更重要的是因为无
土栽培需要一定的设施和装置，还需要供应大量的营养液。以番茄为例，种一季番茄
2从种到收，每株需要营养液80 L，每666.7米种2400株计算，需要营养液192吨，
2若每吨营养液肥料的成本为9元。栽培666.7米番茄其营养的成本就要1728元。因
此在发展无土栽培时应首先考虑成本的投入，在经济条件差的地方，不可盲目发展无土栽培。经济发达地区、对外开放城市有能力拿出较多资金投入无土栽培，形成规模效益，并通过无土栽培生产出优质的高档蔬菜、花卉产品，出口或内销均可。随着人民生活水平的提高和健康意识增强，无公害蔬菜和绿色蔬菜的需求量越来越大，在大中城市郊区从事无土栽培蔬菜、花卉生产，具有运输和销售方便、就近供应的特点。
2.选择自然条件优越的地方 作为无土栽培基地要求地势平坦，交通便利、当地的基质资源丰富、水源充足、水质条件好、能源供应正常。有风力发电、沼气生产条件的地方，在无土栽培其他条件适宜的前提下，可优先考虑作为无土栽培基地，这样无土栽培可与生态农业、环保农业结合起来。
3.选择当地政府重视的市县 农业是第一产业，是弱势产业，而无土栽培又具有高投入高产出的特点，因此，最好得到地方政府在政策措施、资金上的大力支持。目前，国家、省、市三级政府重点支持龙头企业和农业园高新技术园区建设，各省市相继建立了国家级、省级农业高新技术示范园区，园区内及一些农业上的龙头企业都先后建有自己的无土栽培基地。
4.选择效益较好的大型企事业单位所在地区 大型企事业单位效益好、员工数量多，有利于有针对性地生产和就近销售无土栽培的产品。而且可利用一些工矿企业的余热进行温室加温、基质消毒等。
5.考虑经营方向和栽培项目 如果从事旅游观光农业和面向中小学生开展科普教育或生产名优高档花卉和出口蔬菜、无公害蔬菜，无土栽培基地最好建在城郊或农业高新技术园区内；如果经营生态酒店和生态餐厅，最好选择城乡交接处或一些风景区附近。
(二)选择无土栽培项目
在经济、技术和市场条件都很好的情况下可以发展无土栽培，但要选好栽培项目，应注意以下几点：
1.经过市场调研 市场调研是无论是土壤栽培还是无土栽培在选择和栽培项目时首先都要做好市场调查与预测工作。通过科学、细致的市场调查，做好可行性分析和专家论证，才能选准选好项目，可以说做好这项工作是为生产出适销对路的农产品奠定了坚实基础。
2.量力而行 无土栽培一次性投资较大，且运转成本较高，技术条件要求严格。因此，必须根据自身资金实力状况和人力、物力条件选择大小适中的栽培项目、栽培方式和生产规模。一般经济欠发达地区、专业户最好选择投资较少、管理简便的基质栽培方式，而且栽培项目和栽培面积不宜太大。
3.要明确栽培目的与重点 如果是要彻底解决长期保护地栽培造成的土壤连作障碍问题，则可以发展无土栽培；如果是丰富庭院经济，自产自销，则选择的项目不易大，投资少，便于管理，而且栽培形式要与庭院整体风格相一致。如果建设生态餐厅、生态酒店，所选择的栽培项目要与当地饮食习惯、整体布局相适应和协调，项目宜小宜大，但要分区依空间和地形确定，新颖别致并兼具观赏性。
4.选用适当的栽培方式 无土栽培的类型和方式很多，根据不同地区和经济、技术等条件选用适当方式。尽可能就地取材，简易可行，降低成本。
5.选种高效益的作物如特菜、瓜果和花卉等。
三、无土栽培基地规划的主要内容
1.面积和范围，根据投资与生产管理水平以3.33～6.67hm为宜。受条件所限可降低面积。
2.总体规划同一般设施栽培园艺场，包括生产区、育苗区、产品加工及办公后勤等。
2 3.无土栽培生产区的划分以每区2000～3333.5m（10～15个标准棚）为宜。
2 4.栽培系统以3～6个标准大棚（666.7～1333.4m）为一组。便于生产安排与营
养液的供应和生产管理。
5.栽培床不宜建水泥结构，因其比热大，易渗漏，不能搬迁和拆卸。可采用EPS（聚苯乙烯）发泡材料压模成型栽培槽,可拚接，可搬迁。这种栽培槽既能作基质培亦可作深水培或营养液栽培。也可用砖砌成简易的临时栽培床。花卉栽培和工厂化育苗可用角铁焊成活动床架(图4－1)。
6.供液池可置每组的中心棚内的中间位置，一般为地下式，有条件的亦可另建设施。
7.棚内栽培床的设置以三排6条为宜，或四排8条(图4－2)。
图4-1 简易活动床架
图4－2 标准大棚田间栽培床布局
四、无土栽培蔬菜周年生产的布局
安排
根据大面积无土栽培蔬菜生产的实
践，为提高周年生产的利用率，增加经
济效益，周年生产布局可作如下安排。
春番茄－秋番茄
春黄瓜－秋番茄
春番茄（黄瓜）－伏芹菜（青菜）
－番茄（生菜）
生菜全年多茬次栽培
蕹菜全年多茬次栽培
西洋芹菜－西洋芹菜
甜瓜－甜瓜
甜瓜－草莓
2
第二节 无土栽培的生产成本与经济效益
简单易懂的成本与效益的概念是：在一定的时间内，总收入多于总支出就是盈利，反之就是亏损。由于成本的计算方法不同，折旧的年限不同，因此就使问题更加复杂。这里所谈的成本，不包括温室和大棚等保护设施的建造成本，仅指在传统土壤栽培温室或大棚的基础上增加全套的无土栽培设施系统所需的成本。如按5～10年的折旧来计算无土栽培设施的成本，应该说是不高的。但在作物种植之前，各种设备必需全部安装好后才能投入运转，因此，在投产之前的一次性投资就成为生产者考虑的主要问
题。另外，投产后的运转成本与效益如何，也是必须研究的。以下就我国目前无土栽
培的主要方式的投资与效益叙述如下。
一、各种无土栽培系统的一次性投资
(一)槽培
槽培的栽培槽可用砖、水泥、混凝土、竹竿或木板条等制成。由于砖的规格比较统一，目前的栽培槽多用红砖建造。红砖每块长24cm、宽12cm、高5cm。栽培槽高20厘来(4块砖叠起)，内径宽48cm（2块砖横放），长度根据温室的地形而定。现代大型温室的这种栽培槽长度可达30m；塑料日光温室的栽培槽长度只有5～6米。栽培槽底部铺一层0.1mm厚的塑料薄膜（以防土壤病虫的危害），然后把基质填入栽培槽中。这里要注意的是：砖垒上即可，不用砌，以利植物根系的通气。
3 每亩地约需槽培基质30 m，使用3～4年后重新更换，每亩需基质费2500元；
灌溉设备包括营养液槽、营养液输送管道等需2000元；栽培槽用砖垒起，每亩需红砖1万块，需2000元；每亩需要60kg聚乙烯薄膜（0.1mm厚），需700元。因此，每亩槽培设施一次性投资约需7200元。
(二)袋培
用乳白色聚乙烯薄膜（0.1mm厚）做成长70～100cm、宽35cm的栽培袋，袋培基
3质（与槽培相同）用量每亩只需18 m。这种方式需滴灌系统进行营养源灌溉，每株
植株至少需要安装1个滴头。每亩袋培一次性投资约需7500元。
(三)岩棉培
育苗用的岩棉块规格是7.5cm×7.5cm×5cm；定植用的岩棉种植垫规格是100cm×20cm×9cm。均在其外面用乳白色塑料薄膜包起来，以防止营养液蒸发。灌溉系统采用滴灌，每株至少设置1个滴头，每亩一次性投资约8500元。如果营养液需循环利用，投资还要高些。由于我国农用岩棉的质量不过关，因而限制了岩棉栽培技术在生产上的应用。
(四)基质水培
这是一种基质与水培相结合的栽培方式。栽培槽呈V字形，槽口宽20cm，槽深20cm，槽长一般为5～10m。在槽的中部（离基部10cm）有一层铁栅栏，上铺一层纱网，其上再填入10cm厚的粗蛭石，铁栅栏下部为流动的营养液。栽培槽略有倾斜，当营养液用水泵抽起，就从栽培槽高端流向低端，然后进入排水槽，最后又回到营养液池中，进行循环利用。栽培槽可以用土、水泥或铁皮制成。土制栽培槽每亩一次性投资约5000元，水泥制栽培槽每亩一次性投资约8000元，铁皮制栽培槽每亩一次性
2投资约1万元。黑色聚乙烯薄膜700 m，栽培床架40组，空气混入这种基质水培系
统，在山东省胜利油田地区应用较广。
(五)营养液膜栽培技术
这种方法是用铁皮或泡沫塑料板或硬质塑料做成深度为10cm左石、宽度为10～20cm的栽培槽，槽长5～2Om，依温室形状而定。栽培槽也可用水泥砌成。主要种植叶菜类作物。目前生产上使用的营养液膜设备，每亩一次性投资约为3.5万元，即便采用简易的方法，每亩一次性投资也不少于1.5万元。
(六)深液流法和动态浮根法
这两种方法都属于深水栽培法。栽培槽用泡沫塑料板、水泥等制成。槽深为10cm，宽为50～100cm（依栽培作物而定），槽长为5～15m（依温室形状而定）。每亩一次性投资不少于1.5～2.0万元。
(七)浮板毛管水培法
用聚苯乙烯做成栽培槽，长15～20 m、宽40～50cm、高1Ocm，槽内铺0.8mm厚聚乙烯薄膜，营养液深3～6cm，液面漂浮1.25cm厚的泡沫板，宽12cm，上覆亲水性
的无纺布，两侧延伸入营养液内，营养液循环利用。每亩地一次性投资需15～20万元。
(八)有机生态型无土栽培
由表4-3可知，每亩有机生态型无土栽培系统的一次性投资为6300元。
表4-3 有机生态型无土栽培系统每亩一次性投资（元）
二、无土栽培的运转成本与经济效益
运转成本是指无土栽培设施建成后每年的生产成本。主要是每年用于肥料或基质 以及劳力的费用，它比土壤栽培的成本要高。其他方面开支基本上与土壤栽培相同。
(一)我国大陆地区无土栽培的运转成本与经济效益
1.基质槽培 北京通县宋庄在1990年8月中旬播种的卡鲁索番茄，到1991年2月下旬拉秧，亩产番茄5000kg，平均4元/kg，收入2万元；春茬于3月中旬定植伊丽莎白甜瓜，6月收获，亩产甜瓜1000kg，平均售价7元/kg，收入7000元。基质植栽培10个月，每亩产值2.7万元，扣除设备、肥料和人工的成本7000元，每亩盈利2万元。而同期的土壤栽培每亩收入为1.2万元，扣除人工费和肥料费4000元，每亩盈利8000元，显然是无土栽培的经济效益高。
2.蛭石培 山东省胜利油田及其附近的土壤严重盐渍化，连作病害多。胜利油田采用蛭石作基质，进行无土栽培番茄和黄瓜，取得了很好的经济效益（表4－4）。
3.有机生态型无土栽培 有机生态型无土栽培系统每亩每年运转费用列于表4－
5。由表4－3、表4－5可知，每亩有机生态型无土栽培系统的一次性投资为6300元。但由于栽培系统建好以后可以使用多年，通过按不同的使用年限折旧以后，每年栽培系统的折旧费用约为1650元，再加上肥料和人员工资，每亩有机生态型无土栽培系统每年的生产成本约为5050元。经济效益以番茄为例，每年每亩番茄产量为1.3万kg，按一般市场平均单价l.5元／kg，则番茄销售收入为：1.3×1.5＝1.95万元，扣除生产成本0.5万元，则每亩每年纯收入为1.45万元。如按高档精品蔬菜的价格，出售给高级饭店、宾馆或出口，则产值和利润应当更高。另外，如进行规模化生产（100亩以上），则其利润更为可观。
表4-4 胜利油田无土栽培与土耕栽培的产量产值比较
表4-5 有机生态型无土栽培系统每亩每年运转费用（元）
（二）我国台湾省无土栽培的经济效益
我国的台湾省在60年代末和70年代初，就开始研究无土栽培，现已研究成功不 同方式的深液流系统。目前台湾省无土栽培的主要作物为叶菜类。台湾省无土栽培是
2在塑料大棚内进行的，建筑1000m的大棚需台币30万元、无土栽培设备需要35万元，
2黑色聚乙烯薄膜700 m，栽培床架40组，空气混入器和排液器各50个，营养液池4
个，水泵8个等,投资为63.37万元，设备和大棚的总投资为93.37万元。现以小白菜为例，估算其年收益（表4－6）。目前还在研究如何降低生产成本和提高效益的问题，力求加速推广无土栽培技术。
（三）西欧北美无土栽培的生产成本与效益简况
以荷兰为例，无土栽培每平方米番茄年产量达52kg，土壤栽培仅22kg；黄瓜无土栽培年产量达70kg，土壤栽培仅为25kg。因此，虽然投资较高，但每千克的生产成本下降，利润提高。同时无土栽培的蔬菜一级品率达95％以上，土壤栽培的一级品率一般为15％。而在欧洲除了一级品外，二级品一般是卖不掉的。因此，欧洲共同体国家已规定，到2000年为止，全部温室蔬菜生产必须采用无土栽培。
总而言之，要迅速推广无土栽培技术，仍然需要研究降低成本和提高效益的方法。
表4-6 台湾省小白菜水培年收益（1000 m） 2
第三节 无土栽培设施与建造要求
一、无土栽培的基本设施
任何一种形式的无土栽培，都必须在温室、塑料大棚等环境保护设施条件下进行，而且需要建造无土栽培装置（系统）。无土栽培的基本设施或装置一般由栽培床、贮液池、供液系统和控制系统四部分组成。
(一)栽培床
栽培床是代替土地和土壤种植作物，具有固定根群和支撑植株的作用，同时要保证营养液和水分的供应，并为作物根系的生长创造优越的根际环境。栽培床可用适当的材料如塑料等加工成定型槽，或者用塑料薄膜包装适宜的固体基质材料或用水泥砖砌成永久性结构和砖垒砌而成的临时性结构。栽培床形式很多，一般分育苗床和栽培床两类，具体规格大小等内容在栽培技术及无土育苗技术章节中介绍。在选用栽培床时应以结构简便实用、造价低廉、灌排液及管理方便等为原则。
(二)贮液池（槽）
贮液池是贮存和供应营养液的容器，是作为增大营养液的缓冲能力，为根系创造一个较稳定的生存环境而设的。其功能主要有：①增大每株占有营养液量而又不致使种植槽的深度建得太深，使营养液的浓度、pH值、溶存氧、温度等较长期地保持稳定。③便于调节营养液的状况，例如调节液温等。如无贮液池而直接在种植槽内增减温度，势必要在种植槽内安装复杂的管道，既增加了费用也造成了管理不便。又如调pH，如无贮液池，势必将酸碱母液直接加入槽内，容易造成局部过浓的危险。
根据营养液的供液方式不同，设置营养液贮液池（槽）。采取循环式供液方式时，在供液系统的最低点，建地下、半地下贮液池。简易的贮液池为在地下挖一个土坑，然后铺不漏液的聚乙烯塑料薄膜（两层），但在使用过程中，塑料薄膜易损坏而造成营养液流失。一般应修建永久性营养液池。施工时最好是在水泥槽抹水泥砂浆时，加入防水粉，施工时砂浆灰号大一点，每抹一层时注意压实，增加密度，或者用油毡沥青做一个防水层后再砌一层红砖抹水泥砂浆。贮液池要求不渗漏，也不能影响营养液的成分。贮液池较大时，可在建造时池底、池壁四周加上细钢筋，以防止池底和壁四周裂缝。一般池口高出地平面10cm左右，以防配液和清洗贮液池时鞋底粘带的灰尘等杂物误入池入，污染营养液。如果发现营养液池漏水时，还可用塑料薄膜衬里防止渗漏。采用开放式供液系统时，可在地面1.5～3.0m高度处设置贮液槽或桶。
贮液池（槽）的容积，根据栽栽培形式、栽培作物的种类和面积来确定。DFT水培时，按大株型的番茄、黄瓜等每株需15～20 L营养液，小株型的叶菜类每株3 L左右的营养液来推算出全温室（大棚）的总需液量后，再按总营养液量的1／2存于贮液池计算出贮液池的最低容积限量。NFT水培时，按大株作物如番茄、黄瓜等以每株需5 L营养液，小株作物每株需1 L营养液来推算出贮液池（槽）的最低容积限量(推算方法同DFT水培)。容量以足够供应整个种植面积循环供液之需为度。一般每亩
3栽培面积需要20～25 m左右的贮液池即可。1栋温室一个贮液池。当然增加贮液量
有利于营养液的稳定，但建设投资也增加。
我国南方将贮液池设在棚室外，也可多栋大棚共用一个贮液池。营养液池内设水位标记，便于管理营养液池的水位。营养液贮液池的形状多为长方形底部倾斜式，比较适用。回水管的位置要高于营养液面，利用落差将营养液注入池中溅起水泡给营养液加氧。营养液池内安装不锈钢螺旋管，应用暖气给营养液加温，或用电热管给营养液加温，用控温器控制营养液液温。实践证明，冬春对营养液加温可提高产量5％以上，但营养液温度超过35 ℃时，对作物的根系和植株生长不利，可利用螺旋管循环地下水降温。
营养液贮液池（槽）必须加盖，防止污物泥土掉入池内，同时避免阳光对营养液的直射，以防止藻类滋生，因为它不仅会污染营养液和堵塞管道，而且又会传播病害。
(三)供液系统
供液系统是将贮液池（槽）中的营养液输送到栽培床，以供作物需要。无土栽培的营养液供应方式，一般有循环式供液系统和滴灌系统(图4－3)两种，主要由水泵、管道、过滤器、压力表、阀门组成。管道分为供液主管、支管、毛管及出水龙头与滴头管或微喷头。不同的栽培形式在供液系统设计和安装上有差异(见栽培技术章节)。
1.水泵 在无土栽培中，由供液水泵提供动力，一般可选用潜水泵、自吸泵。营养液是微酸的盐溶液，所以水泵最好选用抗腐蚀性强的型号，最好是塑料泵。其功率大小根据所需水头压力、出水口的多少以及连接管道的多少而定，或以温室面积来推
2定。一般在1000～2000 m的温室中，可选用1台ø25～50mm、功率为1.5kW的自吸
2泵；如果400 m的温室或大棚，选用1台功率为550W的水泵即可。水泵功率太大会
使贮液池中的营养液很快抽干，如
营养液回流不及时会从栽培槽而
外溢；如果功率太小，则供液时间
会长。长期进行无土栽培时，要经
常检查水泵是否堵塞，以及被腐蚀
程度，必要时应及时更换，否则会
影响水泵功效。
2.管道及管件 无土栽培供
液用的管道是塑料管道，管径大小
不一，材质主要有PVC和PE两种。
PVC管硬，耐压，需由塑料胶粘接；
PE管较软，较耐压，一般通过外
锁式PE管件相连。主管、支管一
般选用ø25～ø40的PVC或PE管。
一般选用毛管的直径通常为12～
16mm，用有弹性的塑料制成，与滴 图4－3 滴灌系统示意图
头管相连。滴头管是直接向植株滴液的最末一级管，用有弹性的硬塑料制成。其嵌入毛管的方法是先在毛管上钻一孔径略小于滴头管外径的小孔，然后将滴头管迫紧嵌入孔中，要做到不易松脱和漏水。最常用的滴头流量为2～4 L/h。滴头管它有两种类型，一种是发丝管，管内径很细，标准规格是0.5～0.875 mm，水通过它时就会以液滴状滴出，其流量受管的长度影响，长度越长，流量越小。其缺点是管径细，容易堵塞而又较难疏通。另一种是水阻管，孔径较大（约4mm），一端紧密套住孔径很小（0.5～1.0 mm）的滴头，这种滴头管容易排除堵塞。滴灌管一般选用压力补偿式较多，规格为ø10、流量2L/h，并依作物株距而选择相应孔距大小的滴灌管。滴灌带的规格为ø4～5cm的黑色塑料带状软管，工作压力为0.1～0.3kg／cm，每米出水量为25～
245kg/cm时，滴灌孔按株距用大头针打孔，孔径为0.5mm。另外，无土栽培用的管件有三通、弯头、阀门等，材质同样有PVC和PE两种。生产上根据栽培面积、栽培方式、供液形式灵活选用管道及管件。
3.过滤器 无土栽培用过滤器主要有筛网过滤器和叠片式过滤器两种类型。根据供液管道首部与之相连的管径大小，选用不同规格大小的过滤器，一般选用规格在1"～1.5"之间。相对而言，叠片式过滤器较筛网过滤器过滤效果好，使用寿命长。
4.选用滴灌系统的要求与使用上的注意事项 选用滴灌系统要满足以下几点要求：（1）滴灌系统要可靠，尤其是自动调控营养液的浓度和酸碱度的装置必须是质量好、准确可靠的。如自动调控的设备选购不到质量保证的产品，则应采用人工调控；
（2）供液要及时，这一方面是指滴灌系统设备能经常保持完好状态的质量保证及设备保养的严格要求，另一方面是指液源的贮备能维持多长的使用时间，例如，在不设大容量的营养液池的情况下，自来水的来源必须是保证不间断的；(3)滴头流量要均匀，如不均匀会造成作物生长不齐，甚至会产生危害，滴头流量的均匀系数应达0.95以上；（4）滴头要求抗堵塞性强，安装拆卸方便，容易清洗；（5）过滤装置效果要好，应不易出现阻滞液流的状况，清洗要方便。
滴灌系统使用时要注意以下事项：(1) 要使用较高纯度的肥料，避免使用有不溶性杂质的原料配成的营养液；(2)营养液池和罐要经常清除杂质和沉淀物；(3) 要定期检查滴灌系统运行情况，避免摘头堵塞和流量不均，及时清理过滤器，以利水流畅通。
一般每隔3～5d
针通；如是发丝管类滴头堵塞，要拔下来用酸清洗，严重堵塞 则弃之不用；(4)如用人工开闭 阀供液的，在未供完液前，看守(四)控制系统 控制系统是通过一定的调控装置，对营养液质量和供液进行监测与调控。先进的控制装置采用智能控制系统，实现对营养液质量、环境因素、供液等进行自动全方位监控。或不采用智能控制的自动控制系统如NFT水培的自动控制装置包括电导率自控装置、pH自控装置、液温控制装置、供液定时器控制装置等(见图6－9)，同样可以实现对营养液质量和供液的有效监控。用来控制营养液的供应时间和间歇时间。无土栽培必需的监控设备有电导率仪和酸度计，NFT水培时还需供液定时器与水泵相连，从而实现根据植物不同生长发育阶段对营养的需求，人工利用这些设备来监控营养液质量变化，适时调整和补充，并定时向作物供给营养液，做到营养液补充和供液及时，调整到位，并减少人力，节省电力和减少泵的磨损。在购买监控设备时，一定要注意查看型号、电流限量、电压大小、检测范围等，做到与栽培需要相适应。
二、无土栽培设施建造总体要求
1.种植槽规格符合设计要求，坡降大小保证营养液在槽内正常流动。
2.贮液池容积大小能够满足栽培区营养液供应。
3.水泵、管道及管件选用要符合设计安装要求。
4.控制系统安装合理，控制有效。
5.无土栽培设施系统运行正常，无跑、冒、滴、漏现象。
第四节 无土栽培的环境保护设施与建造要求
无土栽培是保护地设施栽培中的一种高效技术。它之所以较土壤栽培高产、优质和高效，不仅是因为无土栽培设施本身有调控作物根际环境的功能，还需有与其配套的温室大棚等环境保护设施，使作物的地上部生长条件同地下都一样都处于最佳状态。作为商业性生产的无土栽培都是在保护设施内进行综合环境调控的条件下进行的。
无土栽培设施本身，不具有反季节和周年生产蔬菜、花卉等作物的功能，而只有在温室大棚等保护设施配合的条件下，才能实现反季节栽培或周年供应，从而提高了设施的利用率。所以，无土栽培设施与温室设施既有密切联系，又是两种不同的设施。 现代化农业即工厂化农业，可在固定的设施内创造适合作物生长的温度、湿度、二氧化碳浓度、光照等条件。发达国家无土栽培的生产设施多为大型连栋玻璃温室，其经营规模大、生产效益高。
一、环境保护设施的类型与及分类
我国目前常用于无土栽培的环境保护设施主要有日光温室、塑料大棚、现代化温室、防雨棚和遮阳网等。塑料大棚在全国各地大面积应用，尤其是南方地区规模较大，
00近年来正朝着连栋化、高大化、规模化方向发展；日光温室主要在北纬33～46的北
方地区推广应用，在-15～-20℃的高寒地区，基本不加温实现了冬季喜温性果菜的生产，在我国设施园艺发展史上谱写了辉煌的篇章；进入20世纪90年代后从国外引进大型现代化温室，通过学习、消化、吸收，研究开发出国产化现代温室设施，推动了我国温室园艺的科技进步和农业的现代化，为无土栽培技术的发展提供了巨大的空间；防雨棚和遮阳网等夏季保护设施在夏季高温期，尤其是南方地区，为克服夏季高温暴雨、台风和病虫害多发等灾害性气候与不利环境的胁迫起到了重要的作用，对缓解南方地区夏秋淡季园艺产品的供应，提供了一条简易有效的新途径，使无土栽培的季节从冬春季拓展到夏秋季。由于各地自然、气候、经济、技术、劳力等条件的不同，设施类型、结构材料、规模大小各异，应因地制宜，选型定位。
环境保护设施是指为调控温、光、水、气等环境因子，其栽培空间覆以透光性的覆盖材料，人可入内操作的一种栽培设施。依覆盖材料的不同通常分为玻璃温室和塑料温室两大类，塑料温室依覆盖材料的不同，又分为硬质（PC板、FRA板、FRP板、复合板等）塑料温室和软质塑料（PVC、PE、EVA膜等）温室；依形状分为单栋与连栋两类；依屋顶的形式，则分为双屋面、单屋面、不等式双屋面、拱圆屋面等。
(一)日光温室
日光温室是指三面围墙，脊高在2m以上，跨度在6～8m，热量来源（包括夜间）主要依靠太阳辐射能的园艺保护设施。大多以塑料薄膜为采光覆盖材料，以太阳辐射为热源，靠最大限度地采光、加厚的墙体和后坡以及防寒沟、纸被、草苫等一系列采光、保温御寒设备以达到增温、保温的效果，从而充分利用光热资源，减弱不利气象因子的影响。一般不进行加温，或只进行少量的辅助性补温。日光温室主要有矮后墙长后坡日光温室、高后墙短后坡日光温室、琴弦式日光温室、钢竹混合结构日光温室和全钢架无支柱日光温室（图4－4）等形式。塑料薄膜覆盖的节能型日光温室是我
图4－4 日光温室的主要形式（单位：m）
1．琴弦式日光温室 2．钢竹混合结构日光温室
3．辽沈Ⅰ型日光温室 4．改进冀优Ⅱ型节能日光温室
国北方地区蔬菜保护地设施的主要形式，投资少、效益高，适合我国当前农村的技术及经济条件；它在采光性、保暖性、低能耗和实用性等方面都有明显的优异之处，是北方农家乐于应用、面积年年持续增长的设施栽培方式。
（二）塑料大棚
通常把只以竹、木、水泥或钢材等杆材作骨架，在表面覆盖塑料薄膜的大型保护栽培设施称为塑料薄膜大棚，简称塑料大棚。根据棚顶形状分为拱圆形和屋脊形两类，以拱圆形屋顶为多。根据骨架材料可分为：竹木结构、钢架（管）结构、钢竹混合结构、混凝土钢架结构、充气式等类型；根据连接方式又可分为单栋大棚、双连栋大棚及多连栋大棚。塑料大棚设施简单，一般没有环境调控设备，依靠自然光照进行生产，在气候温暖的南方地区发展较快。
目前，塑料大棚主要有竹木结构大棚、悬梁吊柱竹木拱架大棚、拉筋吊柱大棚、无柱钢架大棚和装配式镀锌薄壁钢管大棚（图4－5）等形式，其中装配式镀锌薄壁钢管大棚棚内空间较大、无立柱、作业方便，属于国家定型产品，规格统一，组装拆卸方便，盖膜便利，生产上普遍采用。
图4－5 塑料大棚的主要形式（单位：m）
1．悬梁吊往竹木拱架大棚 2．拉筋吊往大棚
3．无柱钢架大棚 4．装配式镀锌薄壁钢管大棚
（三）现代化温室
现代化温室是设施园艺中一种高级类型。设施内的环境实现了计算机自动控制，基本上不受自然气候条件下灾害性天气和不良环境条件的影响，能周年全天候进行园艺作物生产的大型温室。目前我国引进的现代化温室主要有荷兰研究开发而后流行全世界的多脊连栋小屋面的芬络型（Venlo type）玻璃温室（图4－6）
、法国瑞奇温室公司
研究开发的一种流行的塑料薄膜里歇尔（Richel）温室、顶侧屋面可将覆盖薄膜由下而上卷起通风透气的一种拱圆型连栋卷膜式全开放型塑料温室（Full open tyPe）和由意大利Serre Italia公司开发的一种全开放型玻璃温室（Future greenhouse）。国内自行设计制造的典型现代化自控温室有：双层充气连栋塑料温室、双坡面玻璃温室、华北型大型连栋塑料温室、华南型大型连栋塑料温室、金顶型连栋温室、LGP－732型连栋温室、XA和GK型系列温室、FRP（轻质玻璃钢）连栋温室（图4－7）等。
图4－6 荷兰芬络型玻璃温室（单位：mm）
图4－7 连栋温室几种构型
1．拱圆形塑料连栋温室 2．双层充气式塑料连栋温室 3．FRP连栋温室
（四）植物工厂
植物工厂是指在工厂般的全封闭建筑设施内，利用人工光源，实现环境的自动化控制，进行植物高效率、省力化、稳定种植的生产方式。根据光源的不同，植物工厂分为三类：即人工光照型、自然光照型和人工光照与自然光照合用型。属“可控农业”，它是园艺保护设施的最高层次，其管理完全实现了机械化和自动化。作物在大型设施内进行无土栽培和立体种植，环境要素的变化通过传感器传输到计算机，通过运算能
够精确控制各种环境调控设备的运行和生产的各个环节，所需要的温、湿、光、水、
肥、气等均按植物生长的要求进行最优配置，不仅全部采用电脑监测控制，而且采用机器人、机械手进行全封闭的生产管理，实现从播种到收获的流水线作业，完全摆脱了自然条件的束缚。做到合理利用空间及设施，达到经济、高效生产，实现全天候、无季节、无公害生产。具有高度集成、高效生产、高商品性、高投入的特征。
现介绍日本M式水耕研究所提供的一种中型双连栋玻璃温室(图4－8)。它长60m、
2宽50m、高4m，每一个单位面积为3000m。在环境控制方面，由室内外传感器进行监
测，包括日照传感器（测定日照时间）、室外温度传感器和室内温度传感器，传感器，加上风速风向传感器和降雨传感器共同控制天窗、侧窗、天幕的开闭及冷暖供应机组的运转。湿度传感器则控制细雾器和除湿机的运转。营养液的供应需借助营养液箱组（4个）和水泵。电导率仪、酸度计、液温传感器、水位测量器等控制营养液组分、液温、PH值和均衡定时供液。二氧化碳传感器用于测定温室内二氧化碳浓度，给二氧化碳发生装置传送信号，以保持温室内二氧化碳浓度。上述数据均输入一台电子计算机，按栽培的作物种类设定各项参数，实现全自动化控制。我国引进与此类似的温室是南京市蔬菜研究所无土栽培温室。
图4－8 M式水耕研究所无土栽培番茄双栋全自动电脑控制温室
1.日照传感器 2.温度传感器 3.天窗及开启装置 4.喷雾加温装置5.侧窗及开启装置 6.室外气温传感器 7.雨量传感器 8.风向风速传感器 9.C02传感器 10.增湿机组 11.电脑控制柜 12.营养液泵 13.四种肥料液桶 14营养液槽 15.冷暖风控制 16.室温传感器 17. C02发生装置 18.营养液加温装置
(五)防雨棚和遮阳网装置
夏季雨水多，且易受强光照射和高温胁迫，病虫多发，使蔬菜等作物的生长受抑制，生产没有保证。利用大棚骨架，仅覆盖顶幕（天幕）而揭除边膜（围裙幕），使夏季能防雨，而又四周通风，这是一种最简易的防雨棚栽培。如果在顶幕上面再覆盖上银灰色或黑色的遮阳网则能减弱强光照射，使棚内基质温度在夏日中午下降8
～
12℃，有效地减轻高温的危害，而且能在夏季进行叶菜、根菜类的反季节栽培。作为其他保护设施的夏季辅助设施――遮阳网和防雨棚的存在，使大棚、日光温室在夏季也能进行无土栽培。一些夏季难以栽培的番茄、黄瓜、甜瓜、莴苣、菠菜等的越夏防雨栽培成为现实。
二、主要环境保护设施的结构及性能
（一）日光温室
1．日光温室的结构 日光温室属单屋面温室，俗称“冬暖大棚”，是我国淮河以北地区面积最大的保护生产设施。日光温室骨架由后墙、后坡、前屋面和两山墙组成，各部位的长宽、大小、厚薄和用材决定了它的采光和保温性能，总体要求为采光好、保温好。成本低、易操作、高效益。表4－7为我国常见日光温室的结构参数。 表4－7 我国日光温室主要类型的结构参数（单位：m）
表4-8 不同类型日光温室内光照强度的水平分布
日光温室的基本结构一般采用坐北面南、东西延长的方位，有一个较大的受光面和进光角度，利用太阳能作为温室主要能源。为提高保温性，日光温室的北侧、东西山墙，可采用中空墙体结构，后屋顶也可由多层复合材料建成保温结构。第一代日光温室多由竹木、土墙建成．待价较低，内部有支柱（分前柱、中柱、后柱）．一般每3m一排，称其为一间。第二代日光温室多由钢材、砖墙建成，内部无支柱，空间扩大，操作性变好，结构牢固，抗风、雪能力较第一代有所提高，使用年限延长，造价较高，但折旧费用较低。也有采用钢竹混合结构、GRC骨架结构等多种形式。
2.日光温室的性能 日光温室的特点主要体现在保温性上，从结构上看，进光不及塑料大棚多，尤其是散射光进入室内较少，室内光照分布不均匀，南侧较强、北侧显低（表4－8）
；同时，保温草帘的覆盖，会影响见光时间，在冬季可减少见光时间
达2～3h/d以上。覆盖草帘一般是在温度减低到18℃方左右时（下午16时前后），直到次日清晨8：30前后揭开，最低温度能够维持在8～13℃，平均降温幅度在0.4～0.6 ℃/h，远远低于塑料大棚的降温幅度（1℃/h），使得日光温室温度日较差显著低于大棚，最低温度大幅度提高（5～8 ℃），作物生长期较塑料大棚可提早（春季）或延后（秋季）各35～45d。日光温室内的湿度与塑料大棚相类似，由于容积小，气温和湿度受辐射量变化影响大，在上午快速升温阶段湿度迅速下降，甚至可降低到15％左右，下午快速降温阶段，相对湿度迅速提高，下午16时前后湿度就会超过80％，在降温迅速的傍晚，室内常会产生雾气，在植株上结露，诱发病害发生，这也是日光温室和塑料大棚病害严重和难以实现无公害生产的重要原因之一。同时由于室内温度分布不均匀，存在一定的局部湿度差，散热较快的南侧早晚湿度较大。
无土栽培以基质培果菜类蔬菜较多，但低矮的日光温室，作物的生长空间有限，会影响大株型作物的生长。
（二）塑料大棚
1.塑料大棚的结构 塑料大棚结构较简单，骨架主要包括拱架、纵梁、立柱、山墙立柱、骨架连接卡具和门等，由于建造材料不同，骨架构件的结构也不同。拱架是塑料大棚承受风、雪荷载和承重的主要构件，按构造不同，拱架主要有单杆式和桁架式两种形式；纵梁是保证拱架纵向稳定，使各拱架连接成为整体的构件，纵梁也有单杆式和格架式两种形式；拱架材料断面较小，不足以承受风、雪荷载，或拱架的跨 度较大，拥体结构强度不够时，则需要在棚内设置立柱，直接支撑拱架和纵梁，以提高塑料大棚整体的承载能力；山墙立柱即棚头立柱，常见的为直立型，在多风强风地 区则适于采用圆拱型和斜撑型；塑料大棚的骨架之间连接，如拱架与山墙立柱之间、拱架与拱架之间、纵梁与棚头拱架之间的连接固定，除竹木结构塑料大棚采用线绳和铁丝捆绑之外，装配式镀锌钢管结构塑料大棚和钢筋-玻璃纤维增强水泥结构塑料大棚均由专门预制的卡具连接；塑料大棚的门，既是管理与运输的出入口，又可兼作通风换气口，单栋大棚的门一般设在棚头中央，为了保温，棚门可开在南端棚头，气温升高后，为加强通风，可在北端再开一扇门，棚门的形式有合页门、吊轨推拉门等。作为无土栽培的塑料大棚，应结构牢固，抗风雪能力强，有一定生长空间和较大的面积，同时易于通风换气，进行环境调控，一般以钢结构的无支柱或少支柱大棚为宜，跨度在8～12m，长度40～60m，脊高在2.4～3.0 m之间。目前以装配式镀锌薄壁钢管大棚为多。
塑料大棚在20世纪80年代就有定型产品，主要有中国农业工程设计院研制的GP系列、中国科学院石家庄农业现代化研究所研制的PGP等系列产品，主要产品规格如表4－9所示。
2塑料大棚的性能 塑料大棚以覆盖塑料薄膜为特点，具有采光好，光照分布均匀，短波辐射易于进入，而长波辐射较难透过，密闭性好的特点。
（1）光照 大棚内的垂直光照强度由高到低逐渐递减，以近地面处为最低。大棚内的水平光照强度，南北延长的大棚比较均匀，东西延长的大棚南侧高于中部及北侧。单株钢材及硬塑结构的大棚受光较好，单栋竹木结构棚及连栋棚受光条件较差。另外，大棚的跨度越大，棚架越高，棚内光照越弱。
（2）温度 在晴好天气，白天温度上升迅速，夜间又有一定的保温作用。尽管如此，由于缺乏夜间加温措施，存在着明显的温度日变化和季节变化，并且缺乏必要的环境调控设备，多数只是通过通风窗来调节温度、湿度变化，室内环境要素变幅较大。晴日白天太阳出来1～2h就会进入快速升温期，8～10h进入直线升温期，每小时升温5～8℃，11～13时升温速度渐缓。并达到最高温度，可高出露地20℃以上，
随后开始下降，15～17时后进入快速降温阶段，平均降温幅度在每小时5～6℃，随着内外温差的缩小，夜间降温幅度会迅速变小，大约为1℃/h，到凌晨时，室温仅比
露地高3～5
表4－9 GP、PGP系列塑料大骨架规格表
℃。有时室内温度还会低于外界温度，称之为“逆温现象”，逆温现象多发生在早春或晚秋、晴天微风的清晨。
（3）湿度 由于薄膜的密闭性较好，棚内湿度与露地相比明显较大，日平均提高35～40％（表4－10）。在四季明显的北方地区，由于冬季低温期长，利用时间有限（仅比露地提早或延后1个月左右），塑料大棚发展相对较慢，而南方温暖地区或气候温和地区使用较多。无土栽培时，基质培以生长期较长的果菜类蔬菜为主，水培多生产生长速度快、周期短的叶菜类蔬菜。
表4－10 大棚内外的空气湿度日变化
（三）现代化温室
现代化温室能够对各种环境要素实现综合控制，达到适宜作物生长发育的要求。塑料大棚和日光温室可以说是“利用自然”的保护设施形式，现代化温室则是“创造自然”的保护设施形式，除主体结构规模较大外，内部有各种环境调控设备，包括加温系统。保温系统、降温系统、加湿或降湿系统、CO2施用系统、强制通风系统和自然通风系统、补光或遮阳系统、供肥供水系统、排水集雨系统、防护系统（防虫网、除雪设备）、气象站、动力系统、控制系统等。由于系统的构成不同、设备选型不同，造价有较大的差异，扩大温室规模是降低单位面积设备成本的主要途径，将单栋温室连栋化是扩大温室规模的有效途径，大型化是温室的趋向。
现代化温室使用年限多在20～50
年，多用热镀锌钢材或铝型材作结构材料，混
凝土做基础材料，采用桁架结构。一般南北向东西延长，见光面积大，冬季进光量较多；而东西向南北延长，室内温、光均匀。由于不同国家、不同地区气候特征不同，尤其是风、雪、雹等灾害性天气状况不同，在温室设计方面差异较大，不同国家和一些国内厂家生产的温室结构如表4－11。
现代化温室一般建筑面积较大，环境调控能力较强，但室内通风、夏季降温能力较低。研究表明，当温室总跨度超过40m时，中部就会出现高温“郁闭”区，影响CO2的输送和植物生长，为此，需要增加强制换气设备或微喷系统、降温系统（遮阳或喷雾）。另外，大型连栋温室难以实施外保温，夜间降温迅速，冬季加温耗能多，为了节能常采用内保温系统。花卉及一些果菜栽培中为调节花期，需进行光照调节，因此，温室应增加补光设备。为控制病害发生，地面需要薄膜覆盖以降低空气湿度，在无土栽培时常将地面硬化，这样导致CO2缺乏来源，必须通过CO2发生器供给，以满足光合成的需要。为防止虫害侵入，在温室通风口及出入口应该设置防虫网（30目左右的尼龙网）。为保持长期稳定的环境，还需设置功率匹配的通风、调湿、加温系统。环境综合调控是一项复杂的系统工程，人工的手动控制和机械控制难以达到经济生产的要求，计算机控制系统是现代化温室采用的主要形式。
现代化温室的设备较为完善，温室环境要素能够根据作物生长发育要求来控制，做到周年生产，使温室作物生产保持稳产高产优质。但是温室的建设费用较高，与无土栽培技术结合能够更好地发挥温室设施的生产效能，是无土栽培发展的主要场所。
表4－11 国内外一些厂家生产的温室结构规格
三、无土栽培用日光温室建造总体要求
1.在温室建筑的选择地址时，除注意综合条件外，应考虑到灌排水的方便，特别应注意到消毒药液的流向和处理，避免引起公害。
2.在温室建筑时，除注意采光、保温性能外，还应有良好的通风条件，最好附有降温设施。
3.在决定温室的高度、跨度及方向时，应根据营养液栽培的方式来确定。营养液育苗温室可以采用东西延长，透光面朝南的温室，为便于多层架式育苗，温室高度可适当增加或采用半地下式（低于地平面60～80cm）。塑料大棚营养液栽培还是以南北延长为好，跨度大小应根据栽培床的设计要求及建筑材料等因素综合考虑。
4.设施的设计必须注意强化温室效应，注意优化棚型结构，使之尽可能多吸收、蓄积、利用太阳辐射能。在北纬35°～40°地区，日光温室应面向正南，采光角度不应小于25°。为减少光量反射损失率，前屋面最好建成矢高与跨度比值大于或等于0.4663的球面体，三面墙体最好用隔热材料或厚泥土层以利保温。塑料大棚应南北延长，矢高与跨度比值应在0.3左右，并应用保温棚膜和加盖保温纸被、草苫、棉被等物。
此外，营养液栽培的设施一般都是固定的，所以温室或大棚也应是固定的。因为营养液栽培中一般不会出现如有土栽培那样的连作障碍，如土壤盐分积累和土壤传染性病害增加等，这对固定设施的利用是有利的。
第五节 设施栽培环境的调控技术
利用环境保护设施，有可能在一定程度上，按作物生育的需要，控制光照、室温、风速、相对湿度、CO2浓度等地上部环境，以及基质的温度等根际环境，使作物生长在最适的环境条件下，实现作物的高产、稳定、优质栽培。但是，实际上外界环境对作物生长与产量的影响是综合的，而不是单因子的。同时作物生长最适的环境，不仅因蔬菜种类品种的不同而不同，而且不同栽培季节和不同生长发育时期也是不同的，这就增加了环境调控技术的难度和复杂性。
一、保护设施环境的调控原则与目标
环境保护设施利用自然创造自然，为植物生长发育提供适宜的环境条件。由于设施覆盖物的屏障作用，使温室产生与外界不同的特殊环境，可以保护作物免遭风、雨、杂草、虫害、病害等的干扰和危害，也可以使生产者在外界不适合的条件下进行生产。温室与外界的隔离，使得加温、施用CO2、有效地使用化学和生物控制技术进行植物保护等措施成为可能。温室内单位面积的高产，使得种植者能够和愿意投资先进设备，如无土栽培、补光、保温/降温幕、活动床栽培式等，以改善和简化生产。因此，温室生产属于精细、高级的作物生产形式，通常把其与温室工业相连，称之为温室工程，整个过程强调技术的作用。
由于先进设备的安装，温室的环境可以控制。温室环境控制是设施栽培中非常重要的工作，它能使种植者不依赖外界气候，控制生产过程。对于作物生长、生产及产品质量来说，环境控制水平高低在一定程度上起决定性的作用。因此，在温室环境控制中，最重要的目标是降低成本、增加收入。
达到这一目标的具体指标可以简单归纳如下：①提高单位面积产量；②合适的上市期；③理想的产品质量；④灾害性气候或险情的预防（风灾、火灾、雪灾、人为破坏等）；⑤环境保护；⑥成本管理（如CO2、能源、劳力等）。
在此目标的基础上理想化作物生长条件，同时，必须考虑温室生产是一种经济行
为，因此环境调控的原则为在总的经营框架范围内操作，要进行经济核算。在这种意义上，环境调控通常被认为是与经营目标相关联，在可接受的成本和可接受的风险范围内，获得产品的优质和高产。
环境调控的成本主要来自于用于加热、降温、降湿或补光等的能源消耗，CO2的施用也需要额外的成本，成本的投入必须核算由于额外投入成本所产生的额外经济效益。为此，有目标地调控和改善环境是提高温室作物生产效率的主要途径。
二、光照条件及其调控
(一)保护设施的光照条件
保护设施内的光照条件包括光强、光质、光照时间和光的分布，它们分别给予温室作物的生长发育以不同的影响。设施内光照条件与露地光照条件相比具有以下特征：①总辐射量低，这成为冬季喜光园艺作物生产的主要限制因子；②光质变化大；③光照在时间和空间上分布极不均匀，尤其高纬度地区冬季设施内光强弱，光照时间短，严重影响温室作物的生长发育。
影响设施内光环境条件的主要影响因素是覆盖材料的透光性与温室结构材料的遮光性。因此，要从这两方面入手，研究如何增加室内采光量的设施结构和相应的管理技术，从而改善设施内的光照环境。
(二)设施内光照条件的调控
光照是作物生长的基本条件，对温室作物的生长发育产生光效应、热效应和形态效应。因此，我们要加强光照条件调控，采取措施尽量满足作物生长发育所需的光照条件。调控设施内的光照条件，可采取以下几方面措施：
1.设施结构建造合理 温室采用坐北面南东西延长的方位设计；从采光角度考虑，除现代化温室外，尽量选用单栋式的温室；选用防尘、防滴、防老化的透光性强的覆盖材料，目前首选醋酸乙烯膜(EVA)，其次是聚乙烯膜(PE)和聚氯乙烯膜(PVC)；选择适宜的棚室的跨度、高度、倾斜角；尽可能选用细而坚固的骨架材料，从而提高室内采光量，降低温室结构材料的遮光。
2.加强设施管理 经常打扫、清洗，保持屋面透明覆盖材料的高透光率；在保持室温的前提下，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；北方地区在温室北墙内壁张挂2～2.5m高的聚脂镀铝镜面反光幕，增加光强。
3.加强栽培管理 加强作物的合理密植，注意行向(一般南北向为好)，扩大行距，缩小株距，摘除身苗基部侧枝和老叶，增加群体光透过率。
4.适时补光 在集中育苗、调节花期、保证按期上市等情况下，补充光照是必要的。补光灯一般采用高压汞灯、卤素灯和生物灯，受条件所限，也要安装普通荧光灯、节能灯。补光灯设置在内保温层下侧，温室四周常采用反光膜，以提高补光效果。补光强度因作物而异。因补光不仅设备费用大，耗电也多，运行成本高，只用于经济价值较高的花卉或季节性很强的育苗生产。
5.根据需要遮光或遮黑 夏季光照过强，会引起室温过高，蒸腾加剧，植物容易萎蔫，需降低室内光强，生产上一般根据光照情况选用25％～ 85％的遮阳网。玻璃温室亦可采用在温室顶喷涂石灰等专用反光材料，减弱光强，夏季过后再清洗掉。保持设施黑暗，可选用黑色的PE膜、黑色编织物或编织物。
三、温度条件及其调控
（一）设施内温度变化特征
无加温温室内温度的来源主要靠太阳的辐射，引起温室效应。温室的温度变化特征是：
1.随外界的阳光辐射和温度的变化而变化，有季节性变化和日变化，且昼夜温差大，局部温差明显 北方地区，保护设施内存在着明显的四季变化。按照气象学的有关规定，日光温室的冬季天数比露地缩短3～5个月，夏天可延长2～3个月，春秋季
00也可延长20～30d，所以，北纬41以南至33以北地区，高效节能日光温室（室内外
温差保持30℃左右）可四季生产喜温果菜。而大棚冬季只比露地缩短50d左右，春秋比露地只增加 20d左右，夏天很少增加，所以果菜只能进行春提前，秋延后栽培，只有在多重覆盖下，才有可能进行冬春季果菜生产。北方冬季、春季不加温温室的最高与最低气温出现的时间略迟于露地，但室内日温差要显蓍大于露地。北方节能型日
0光温室，由于采光、保温性好，冬季日温差高达15～30℃，在北纬40左右地区不加
温或基本不加温下能生产出喜温果菜。
2.设施内有“逆温”现象 但在无多重覆盖的塑料拱棚或玻璃温室中，日落后的降温速度往往比露地快，如再遇冷空气入侵，特别是有较大北风后的第一个晴朗微风夜晚，温室、大棚凌晨常出现室内气温反而低于室外气温1～2℃的逆温现象。从10月至翌年3月都有可能出现，尤以春季逆温的危害较大。
3.温室内气温的分布不均匀 一般室温上部高于下部，中部高于四周，北方日光温室夜间北侧高于南侧，保护设施面积越小，低温区比例越大，分布越不均匀。而地温的变化，不论季节与日变化，均比气温变化小。
(二)设施内温度条件的调控
温度是园艺作物设施栽培的首要环境条件，任何作物的生长发育和维持生命活动都要求一定的温度范围，即温度的“三基点”。温度高低关系到作物的生长阶段、花芽分化和开花，昼夜温度影响植株形态和产品产量、质量。因此，生产者将温度作为控制温室作物生长的主要手段被使用。综合各方面因素考虑，明确了作物生长的最适温度与经济生产的最适温度是有区别的，而且所确定的管理温度是使作物生产能适合市场需要时上市 ，获得最大效益。
稳定的温度环境是作物稳定生长、长季节生产的重要保证，温室的大小、方位、对光能的截获量、建筑地的风速、气温等都会影响温室温度的稳定。 设施内温度环境的调控一般通过保温、加温、降温等途径来进行。
1.保温 日光温室可通过设置保温墙体；加固后坡，并在后坡使用聚苯乙烯泡沫板隔热；在透明覆盖物上外覆草帘、纸被、保温被、棉被等，实施外保温；温室或塑料大棚内搭拱棚、设二层幕；在温室四周挖深60～70cm、宽50cm的防寒沟；尽量保持相对封闭，减少通风等措施加强保温效果。大型温室保温主要采取透明屋面采用双层充气膜或双层聚乙烯板和在室内设置可平行移动的二层保温幕和垂直幕等进行保温。
2.加温 当设施温度低、作物生长慢时，可适当加温。加温分空气加温、基质加温、营养液加温。
(1)空气加温 空气加温方式有热水加温、蒸汽加温、火道加温、热风炉加温等。热水 加温室温较稳定，是常用加温方式；蒸汽、热风加温效应快，但温度稳定性差；米道加温建设成本和运行费用低，是日光温室常采用的形式，但热效率低。
（2）地面的加温 冬季生产根际温度低，作物生长缓慢，成为生长限制因子，因此，根际加热对于作物效果明显。为提高根际温度，通常将外部直径15～50cm的塑料管埋于20～50cm的栽培基质中，通以热水，用这种方法可以提高基质温度。一些地方采用酿热方式提高地温，即在温室内挖宽40cm、深50～60cm的地沟，填入麦秆或切碎的的玉米秸，让其缓慢发酵放热。在面积较小时也可使用电热线提高根际温度。
（3）栽培床加热系统 无上栽培中，地面硬化后，常常加热混凝土地面。在加热混凝土地面时，一些管道埋于混凝土中，与土壤相比，混凝土材料的传导率常常要更好，所以管道与地表之间的温差要小一些；高架床栽培系统基质层较薄，受气温影响大，在加热种植床时，加热管道铺设于床下部近床处。在NFT栽培中，冬季通常在贮液池内加温，为保证营养液温度的稳定，供液管道需要进行隔热处理，即用铝箔岩棉等包被管道。
除上述加温方式外，利用地热、工厂余热、地下潜热、城市垃圾酿热、太阳能等加温方式也可进行设施内加温，有时采用临时性加温，如燃烧木炭、锯末、熏烟等。
3．降温 降温的途径有减少热量的进入和增加热量的散出，如用遮阳网遮阳、透明屋面喷涂涂料（石灰）和通风、喷雾（以汽化热形式散出）、湿帘等。
（1）通风 通风是降温的重要手段，自然通风的原则为由小渐大、先中、再顶、最后底部通风，关闭通风口的顺序则相反；强制通风的原则是空气应远离植株，以减少气流对植物的影响，并且许多小的通风口比少数的几个大通风口要好，冬季以排气扇向外排气散热，可防止冷空气直吹植株，冻伤作物，夏季可用带孔管道将冷风均匀送到植株附近。
（2）遮阳 夏季强光高温是作物生长的限制性因素，可通过利用遮阳网遮光降温，一般可降低气温5～7℃，有内遮光和外遮光两种。
（3）水幕、湿帘和喷雾降温 温室顶部喷水，形成水帘，遮光率达25％，并可吸热降温。在高温干旱地区，可设置湿帘降温。湿帘降温系统是由风扇、冷却板（湿带）和将水分传输到湿帘顶部的泵及管道系统组成。湿帘通常是由15～30mm厚交叉编织的纤维材料构成，多安装在面向盛行风的墙上，风扇安装在与装有湿帘的墙体相反的山墙上。通过湿帘的湿冷空气，经过温室使温室冷却降温，并且通过风扇离开温室。湿帘降温系统的不利之处是在湿帘上会产生污物并滋生藻类，且在温室中会引起一定的温度差和湿度差，同时在湿度大的地区，其降温效果会显著降低。
在温室内也可设计喷雾设备进行降温，如果水滴的尺寸小于10um，那么它们将会是浮在空气中被蒸发，同时避免水滴降落在作物上。喷雾降温比湿帘系统的降温效果要好，尤其是对一些观叶植物，因为许多种类的观叶植物会在风扇产生的高温气流的环境里被“烧坏”。
四、CO2及其调控
CO2是作物进行光合作用的重要原料。在密闭的温室条件下，白天CO2浓度经常低于室外，即使通风后，CO2浓度会有所回升，但仍不及外界大气中CO2浓度高。因此，不论光照条件如何，在白天施用CO2对作物的生长均有促进作用。
由于温室的有限空间和密闭性，使CO2的施用（气体施肥）成为可能。我国北方地区冬季密闭严，通气少，室内CO2亏缺严重，目前推广CO2施肥技术，效果十分显著。一般黄瓜、番茄、辣椒等果菜类CO2施肥平均增产20％～30％，并可提高品质。鲜切花施CO2可增加花数开花，增加和增粗测技，提高花的质量。CO2施用不仅能提高单位面积产量，也能提高设施利用率、能源利用率和光能利用率。
1.CO2施用浓度 对于一般的园艺作物来说，经济又有明显效果的CO2浓度为大气浓度的5倍，CO2施肥最适浓度与作物特性和环境条件有关。CO2用量与光照强度、温度、湿度、通风状况等密切相关。日本学者提出温室CO2的浓度在0.01％为宜，但在荷兰温室生产中施用量多数维持在0.0045％～0.005％之间，以免在通风时因内外浓度过大，外逸太多，经济上不合算。一般随光照强度的增加应相应提高CO2浓度。阴天施用CO2，可提高植物对散射光的利用；补光时施用CO2，具有明显的协同效应。
2.CO2来源 CO2来源于加热时燃烧煤、焦炭、天然气、沼气等所产生的CO2，也
可专门燃烧白煤油产生CO2，还有用液态CO2或固体CO2（干冰）或在基质中施CO2颗粒气肥或利用强酸（硫酸、盐酸）与碳酸盐（碳酸钙、碳酸镀、碳酸氢铵）反应产生CO2等。目前市售燃烧石油液化气的CO2发生机较多。温室秸秆等有机肥，可发酵释放出大量CO2，方法简单、经济有效，温室基质培生产中多施有机肥，对缓解CO2不足、提高产量效果很显著。栽培床下同时生产食用菌，可使室内CO2保持在800～980umol／mol之间。
3．CO2施用时间 从理论上讲，CO2施肥应在作物一生中光合作用最旺盛的时期和一日中光照条件最好的时间进行。
苗期CO2施肥应及早进行。定植后的CO2施肥时间取决于作物种类、栽培季节、设施状况和肥源类型。果菜类蔬菜定植后到开花前一般不施肥，待开花坐果后开始施肥，主要是防止营养生长过旺和植株徒长；叶菜类蔬菜则在定植后立即施肥。而在荷兰，利用锅炉燃气，CO2施肥常常贯穿于作物整个生育期。
一天中，CO2施肥时间应根据设施CO2变化规律和植物的光合特点进行。在日本和我国，CQ施肥多从日出或日出后0.5～lh开始，通风换气之前结束；严寒季节或阴天不通风时，可到中午停止施肥。在北欧、荷兰等国家，CO2入施肥则全天进行，中午通风窗开至一定大小时自动停止。
CO2施用时应指出的是：
①作物光合作用CO2饱和点很高，并且因环境要素而有所改变，施用浓度以经济生产为目的，CO2浓度过高不仅成本增加，而且会引起作物的早衰或形态改变。 ②采用燃烧后产生的CO2，要注意燃烧不完全或燃料中杂质气体，如乙烯、丙烯、硫化氢、一氧化碳（CO）、二氧化硫（SO2）等对作物造成的危害。
③化学反应产生SO2只作为临时性的补充被采用。国际上规模经营的温室几乎没有用化学反应的方式，因为成本高、残余物的后处理、对环境产生污染、安全性等都待研究。
五、空气湿度
1.设施内空气湿度变化特征 由于环境保护设施是一种密闭或半密闭的系统，空间相对较小，气流相对稳定，使得设施内空气湿度有着与露地不同的特性。设施内空气湿度变化的特征主要有：
(1)湿度大 设施内相对湿度和绝对湿度均高于露地，平均相对湿度一般在90％左右，尤其夜间经常出现100％的饱和状态。特别是日光温室及中、小拱棚，由于设施内空间相对较小，冬春季节为保温，又很少通风换气，空气湿度经常达到100％。
(2)季节变化和日变化明显 设施内季节变化一般是低温季节相对湿度高，高温季节相对湿度低；昼夜日变化为夜晚湿度高，白天湿度低，白天的中午前后湿度最低。设施空间越小，这种变化越明显。
(3)湿度分布不均匀 由于设施内温度分布存在差异，导致相对湿度分布也存在差异。一般情况下是，温度较低的部位，相对湿度较高，而且经常导致局部低温部位产生结露现象，对设施环境及植物生长发育造成不利影响。
2.设施内空气湿度的调节 空气湿度主要影响园艺作物的气孔开闭和叶片蒸腾作用；直接影响作物生长发育，如果空气湿度过低，将导致植株叶片过小、过厚、机械组织增多、开花坐果差、果实膨大速度慢；湿度过高，则极易造成作物发生徒茎叶生长过旺，开花结实变差，生理功能减弱，抗性不强，出现缺素症，使产量和品质受到影响。一般情况下，大多数蔬菜作物生长发育适宜的空气相对温度50～85％范围内（表 4－12）。另外，许多病害的发生与空气湿度密切有关。多数病害发生要求高湿条件。在高湿低温条件下，植株表面结露及覆盖材料的结露滴到植株上，都会加剧
病害发生和传播。有些病害在低湿条件，特别是高温干旱条件下容易发生。因此，从创造植株生长发育的适宜条件、控制病害发生、节约能源、提高产量和品质、增加经济效益等多方面综合考虑，空气湿度以控制在70～90%为宜。
湿度调节的途径主要有：控制水分来源、温度、通风，使用吸湿剂等。
l．提高湿度 在夏季高温强光下，空气湿度过分干燥，对作物生长不利，严重时会引起植物萎蔫或死亡，尤其是栽培一些要求湿度高的花卉、蔬菜时，一般相对湿度低于 40％时就需要提高湿度。常用方法是喷雾或地面洒水，如103型三相电动喷雾加湿器、空气洗涤器、离心式喷雾器、超声波喷雾器等。湿帘降温系统也能提高空气湿度，此外，也可通过降低室温或减弱光强来提高相对湿度或降低蒸腾强度。通过 增加浇水次数和浇灌量、减少通风等措施，也会增加空气湿度。
表4－12 蔬菜作物对空气湿度的基本要求
2．降低空气湿度 无土栽培的温室常将地面硬化或用薄膜覆盖，可有效减少蒸发，降低空气湿度。自然通风除湿降温是常用的方法，通过打开通风窗、揭薄膜、扒缝等通风方式通风，达到降低设施内湿度的目的。地膜覆盖减少蒸发，可使空气湿度由95％～100％降低到75％～80％；提高温度（加温等），可降低相对湿度；采用吸湿材料，如二层幕用无纺布，地面铺放稻草、生石灰、氧化硅胶、氯化理等；加强通风、排出湿空气；设置除湿膜，采用流滴膜和冷却管，让水蒸汽结露，再排出室外；喷施防蒸腾剂，减少绝对湿度。也可通过减少灌水次数、灌水量，改变灌水方式降低相对湿度。
六、环境的综合调控技术
温室的综合环境管理不仅仅是综合环境调控，还要对环境状况和各种装置的运行状况进行实时监测，并要配置各种数据资料的记录分析，存储、输出和异常情况的报警等。还要从温室经营的总体出发，考虑各种生产资料投入成本和运营成本，产出的产品市场价格变化，劳力和管理作业和资金等，根据效益分析来进行有效的综合环境调控。
温室环境要素对作物的影响是综合作用的结果，环境要素之间又有相当密切的关系，具联动效应。因此，尽管我们可以通过传感器和设备控制某一要素在一日内的变化，如用湿度计与喷雾设备联动，以保持最低空气湿度，或者用控温仪与时间控制器联动实行变温管理等。上述虽然易实行自动化调控，但都显得有些机械或不经济。计算机的发展与应用，使复杂的计算分析能快速进行，为温室环境要素的综合调控创造了条件，从静态管理变为动态管理。计算机与室内外气象站和室内环境要素控制设备（遮光帘、二层幕、通风窗、通风换气扇、喷雾设备、CO2发生器、EC、pH控制设备、
加温系统、水泵等）相连接。一般根据日射量和栽培作物的种类，确定温室管理中温
度、CO2、空气湿度等的合理参数，为达到这些目标启动智能化控制设备。随时自动观察、记录室内外环境气象要素值的变动和设备运转情况。通过对产量、品质的比较，调整原设计程序，改变调控方式，以达到经济生产。荷兰近年来通过综合控制技术的
22进步，使番茄产量从40 kg／m上升到 54 kg／m，而能耗、劳动力等生产成本明显
降低，大幅度提高了温室生产的经济效益。
不仅如此，计算机系统还可设置预警装置，当环境要素出现重大变故时，能及时处理、提示、记录。比如当风速过大时能及时关闭迎风面天窗；测量仪器停止工作时，能提示仪表所在部位及时处理；出现停电、停水、泵力不够、马达故障时，可及时报警，并将其记录下来，为今后调整改进提供依据。温室环境计算机控制系统的开发和应用，使复杂的温室管理变得简单化、规范化、科学化。
复习思考题
1.理解无土栽培为何一定要有适当的设施与装置？
2.无土栽培的基本装置由哪几部分构成？理解各部分在无土栽培中的类型、作用及建造要求？
3.如何理解无土栽培基地选址与选择栽培项目的重要性？
4.无土栽培的基本条件有哪些？
5.设施栽培环境调控的总原则是什么？如何对设施栽培环境进行有效的调控？
6.理解各种设施栽培环境的结构特点与性能？
7.为什么无土栽培须在环境保护设施条件下才能进行？
8.结合实际，谈如何做好某一地区无土栽培基地规划与布局？
第4章 无土栽培基地规划与环境调控
无土栽培是未来农业的重要栽培方式。从当地自然条件、社会和区域经济发展水平出发，统筹考虑，量力而行，适时适地全面做好无土栽培基地规划设计，满足无土栽培所需的人力、物力、财力条件和技术要求，并在栽培管理中实施有效的环境调控，就能够确保蔬菜或花卉无土栽培取得成功，获得较好的经济和社会效益。
第一节 无土栽培基地的规划与布局
无土栽培基地规划涉及选址、生产规模与经营方向、栽培项目与栽培方式、设施类型与建造、产品定位与销售、资金投入与员工数量、成本与效益分析等诸多方面。因此，必须立足当前，兼顾长远，全面设计，综合考虑，才能制定出合理的无土栽培基地规划与布局，为下一步组织生产和创收奠定基础。
一、清楚无土栽培的基本条件
要想发展无土栽培蔬菜或花卉生产，必须具备以下几方面的基本条件：
1.要有适宜的气候和季节 除了全自控的现代无土栽培设施外，无土栽培植物必须要在适宜的气候和季节下进行。凡是适合作物生长的气候和季节，都能进行无土栽培。
2.具备必要的设施栽培条件 无土栽培属于设施农业，主要局限在温室、大棚等覆盖栽培设施下使用。
3.要建成无土栽培的系统装置 不论哪种无土栽培方式，都要有适合要求的栽培床、供液系统和控制系统，保证作物在正常生长发育所需的适宜的环境条件，并能做到人为调控。
4.要有优质的水源保证 充分的水分供应是营养液配制与栽培管理的必要条件，且水质条件影响到无土栽培的效果，因此，要求水源充足且优质。
5.电力供应有保障 电力供应正常，不会因中途停电停水而影响营养液的供应。
6.要有懂得无土栽培的技术骨干，能正常进行管理和操作。
二、无土栽培基地选址与栽培项目的选择
(一)选址
1.经济发达地区、对外开放城市、大中城市郊区 无土栽培是一项先进技术，具有一般土壤栽培所无法比拟的优越性，然而无土栽培又是一项高新技术，涉及到农业工程、化学、肥料、农作物栽培等多门科学，其技术难度也很大，更重要的是因为无
土栽培需要一定的设施和装置，还需要供应大量的营养液。以番茄为例，种一季番茄
2从种到收，每株需要营养液80 L，每666.7米种2400株计算，需要营养液192吨，
2若每吨营养液肥料的成本为9元。栽培666.7米番茄其营养的成本就要1728元。因
此在发展无土栽培时应首先考虑成本的投入，在经济条件差的地方，不可盲目发展无土栽培。经济发达地区、对外开放城市有能力拿出较多资金投入无土栽培，形成规模效益，并通过无土栽培生产出优质的高档蔬菜、花卉产品，出口或内销均可。随着人民生活水平的提高和健康意识增强，无公害蔬菜和绿色蔬菜的需求量越来越大，在大中城市郊区从事无土栽培蔬菜、花卉生产，具有运输和销售方便、就近供应的特点。
2.选择自然条件优越的地方 作为无土栽培基地要求地势平坦，交通便利、当地的基质资源丰富、水源充足、水质条件好、能源供应正常。有风力发电、沼气生产条件的地方，在无土栽培其他条件适宜的前提下，可优先考虑作为无土栽培基地，这样无土栽培可与生态农业、环保农业结合起来。
3.选择当地政府重视的市县 农业是第一产业，是弱势产业，而无土栽培又具有高投入高产出的特点，因此，最好得到地方政府在政策措施、资金上的大力支持。目前，国家、省、市三级政府重点支持龙头企业和农业园高新技术园区建设，各省市相继建立了国家级、省级农业高新技术示范园区，园区内及一些农业上的龙头企业都先后建有自己的无土栽培基地。
4.选择效益较好的大型企事业单位所在地区 大型企事业单位效益好、员工数量多，有利于有针对性地生产和就近销售无土栽培的产品。而且可利用一些工矿企业的余热进行温室加温、基质消毒等。
5.考虑经营方向和栽培项目 如果从事旅游观光农业和面向中小学生开展科普教育或生产名优高档花卉和出口蔬菜、无公害蔬菜，无土栽培基地最好建在城郊或农业高新技术园区内；如果经营生态酒店和生态餐厅，最好选择城乡交接处或一些风景区附近。
(二)选择无土栽培项目
在经济、技术和市场条件都很好的情况下可以发展无土栽培，但要选好栽培项目，应注意以下几点：
1.经过市场调研 市场调研是无论是土壤栽培还是无土栽培在选择和栽培项目时首先都要做好市场调查与预测工作。通过科学、细致的市场调查，做好可行性分析和专家论证，才能选准选好项目，可以说做好这项工作是为生产出适销对路的农产品奠定了坚实基础。
2.量力而行 无土栽培一次性投资较大，且运转成本较高，技术条件要求严格。因此，必须根据自身资金实力状况和人力、物力条件选择大小适中的栽培项目、栽培方式和生产规模。一般经济欠发达地区、专业户最好选择投资较少、管理简便的基质栽培方式，而且栽培项目和栽培面积不宜太大。
3.要明确栽培目的与重点 如果是要彻底解决长期保护地栽培造成的土壤连作障碍问题，则可以发展无土栽培；如果是丰富庭院经济，自产自销，则选择的项目不易大，投资少，便于管理，而且栽培形式要与庭院整体风格相一致。如果建设生态餐厅、生态酒店，所选择的栽培项目要与当地饮食习惯、整体布局相适应和协调，项目宜小宜大，但要分区依空间和地形确定，新颖别致并兼具观赏性。
4.选用适当的栽培方式 无土栽培的类型和方式很多，根据不同地区和经济、技术等条件选用适当方式。尽可能就地取材，简易可行，降低成本。
5.选种高效益的作物如特菜、瓜果和花卉等。
三、无土栽培基地规划的主要内容
1.面积和范围，根据投资与生产管理水平以3.33～6.67hm为宜。受条件所限可降低面积。
2.总体规划同一般设施栽培园艺场，包括生产区、育苗区、产品加工及办公后勤等。
2 3.无土栽培生产区的划分以每区2000～3333.5m（10～15个标准棚）为宜。
2 4.栽培系统以3～6个标准大棚（666.7～1333.4m）为一组。便于生产安排与营
养液的供应和生产管理。
5.栽培床不宜建水泥结构，因其比热大，易渗漏，不能搬迁和拆卸。可采用EPS（聚苯乙烯）发泡材料压模成型栽培槽,可拚接，可搬迁。这种栽培槽既能作基质培亦可作深水培或营养液栽培。也可用砖砌成简易的临时栽培床。花卉栽培和工厂化育苗可用角铁焊成活动床架(图4－1)。
6.供液池可置每组的中心棚内的中间位置，一般为地下式，有条件的亦可另建设施。
7.棚内栽培床的设置以三排6条为宜，或四排8条(图4－2)。
图4-1 简易活动床架
图4－2 标准大棚田间栽培床布局
四、无土栽培蔬菜周年生产的布局
安排
根据大面积无土栽培蔬菜生产的实
践，为提高周年生产的利用率，增加经
济效益，周年生产布局可作如下安排。
春番茄－秋番茄
春黄瓜－秋番茄
春番茄（黄瓜）－伏芹菜（青菜）
－番茄（生菜）
生菜全年多茬次栽培
蕹菜全年多茬次栽培
西洋芹菜－西洋芹菜
甜瓜－甜瓜
甜瓜－草莓
2
第二节 无土栽培的生产成本与经济效益
简单易懂的成本与效益的概念是：在一定的时间内，总收入多于总支出就是盈利，反之就是亏损。由于成本的计算方法不同，折旧的年限不同，因此就使问题更加复杂。这里所谈的成本，不包括温室和大棚等保护设施的建造成本，仅指在传统土壤栽培温室或大棚的基础上增加全套的无土栽培设施系统所需的成本。如按5～10年的折旧来计算无土栽培设施的成本，应该说是不高的。但在作物种植之前，各种设备必需全部安装好后才能投入运转，因此，在投产之前的一次性投资就成为生产者考虑的主要问
题。另外，投产后的运转成本与效益如何，也是必须研究的。以下就我国目前无土栽
培的主要方式的投资与效益叙述如下。
一、各种无土栽培系统的一次性投资
(一)槽培
槽培的栽培槽可用砖、水泥、混凝土、竹竿或木板条等制成。由于砖的规格比较统一，目前的栽培槽多用红砖建造。红砖每块长24cm、宽12cm、高5cm。栽培槽高20厘来(4块砖叠起)，内径宽48cm（2块砖横放），长度根据温室的地形而定。现代大型温室的这种栽培槽长度可达30m；塑料日光温室的栽培槽长度只有5～6米。栽培槽底部铺一层0.1mm厚的塑料薄膜（以防土壤病虫的危害），然后把基质填入栽培槽中。这里要注意的是：砖垒上即可，不用砌，以利植物根系的通气。
3 每亩地约需槽培基质30 m，使用3～4年后重新更换，每亩需基质费2500元；
灌溉设备包括营养液槽、营养液输送管道等需2000元；栽培槽用砖垒起，每亩需红砖1万块，需2000元；每亩需要60kg聚乙烯薄膜（0.1mm厚），需700元。因此，每亩槽培设施一次性投资约需7200元。
(二)袋培
用乳白色聚乙烯薄膜（0.1mm厚）做成长70～100cm、宽35cm的栽培袋，袋培基
3质（与槽培相同）用量每亩只需18 m。这种方式需滴灌系统进行营养源灌溉，每株
植株至少需要安装1个滴头。每亩袋培一次性投资约需7500元。
(三)岩棉培
育苗用的岩棉块规格是7.5cm×7.5cm×5cm；定植用的岩棉种植垫规格是100cm×20cm×9cm。均在其外面用乳白色塑料薄膜包起来，以防止营养液蒸发。灌溉系统采用滴灌，每株至少设置1个滴头，每亩一次性投资约8500元。如果营养液需循环利用，投资还要高些。由于我国农用岩棉的质量不过关，因而限制了岩棉栽培技术在生产上的应用。
(四)基质水培
这是一种基质与水培相结合的栽培方式。栽培槽呈V字形，槽口宽20cm，槽深20cm，槽长一般为5～10m。在槽的中部（离基部10cm）有一层铁栅栏，上铺一层纱网，其上再填入10cm厚的粗蛭石，铁栅栏下部为流动的营养液。栽培槽略有倾斜，当营养液用水泵抽起，就从栽培槽高端流向低端，然后进入排水槽，最后又回到营养液池中，进行循环利用。栽培槽可以用土、水泥或铁皮制成。土制栽培槽每亩一次性投资约5000元，水泥制栽培槽每亩一次性投资约8000元，铁皮制栽培槽每亩一次性
2投资约1万元。黑色聚乙烯薄膜700 m，栽培床架40组，空气混入这种基质水培系
统，在山东省胜利油田地区应用较广。
(五)营养液膜栽培技术
这种方法是用铁皮或泡沫塑料板或硬质塑料做成深度为10cm左石、宽度为10～20cm的栽培槽，槽长5～2Om，依温室形状而定。栽培槽也可用水泥砌成。主要种植叶菜类作物。目前生产上使用的营养液膜设备，每亩一次性投资约为3.5万元，即便采用简易的方法，每亩一次性投资也不少于1.5万元。
(六)深液流法和动态浮根法
这两种方法都属于深水栽培法。栽培槽用泡沫塑料板、水泥等制成。槽深为10cm，宽为50～100cm（依栽培作物而定），槽长为5～15m（依温室形状而定）。每亩一次性投资不少于1.5～2.0万元。
(七)浮板毛管水培法
用聚苯乙烯做成栽培槽，长15～20 m、宽40～50cm、高1Ocm，槽内铺0.8mm厚聚乙烯薄膜，营养液深3～6cm，液面漂浮1.25cm厚的泡沫板，宽12cm，上覆亲水性
的无纺布，两侧延伸入营养液内，营养液循环利用。每亩地一次性投资需15～20万元。
(八)有机生态型无土栽培
由表4-3可知，每亩有机生态型无土栽培系统的一次性投资为6300元。
表4-3 有机生态型无土栽培系统每亩一次性投资（元）
二、无土栽培的运转成本与经济效益
运转成本是指无土栽培设施建成后每年的生产成本。主要是每年用于肥料或基质 以及劳力的费用，它比土壤栽培的成本要高。其他方面开支基本上与土壤栽培相同。
(一)我国大陆地区无土栽培的运转成本与经济效益
1.基质槽培 北京通县宋庄在1990年8月中旬播种的卡鲁索番茄，到1991年2月下旬拉秧，亩产番茄5000kg，平均4元/kg，收入2万元；春茬于3月中旬定植伊丽莎白甜瓜，6月收获，亩产甜瓜1000kg，平均售价7元/kg，收入7000元。基质植栽培10个月，每亩产值2.7万元，扣除设备、肥料和人工的成本7000元，每亩盈利2万元。而同期的土壤栽培每亩收入为1.2万元，扣除人工费和肥料费4000元，每亩盈利8000元，显然是无土栽培的经济效益高。
2.蛭石培 山东省胜利油田及其附近的土壤严重盐渍化，连作病害多。胜利油田采用蛭石作基质，进行无土栽培番茄和黄瓜，取得了很好的经济效益（表4－4）。
3.有机生态型无土栽培 有机生态型无土栽培系统每亩每年运转费用列于表4－
5。由表4－3、表4－5可知，每亩有机生态型无土栽培系统的一次性投资为6300元。但由于栽培系统建好以后可以使用多年，通过按不同的使用年限折旧以后，每年栽培系统的折旧费用约为1650元，再加上肥料和人员工资，每亩有机生态型无土栽培系统每年的生产成本约为5050元。经济效益以番茄为例，每年每亩番茄产量为1.3万kg，按一般市场平均单价l.5元／kg，则番茄销售收入为：1.3×1.5＝1.95万元，扣除生产成本0.5万元，则每亩每年纯收入为1.45万元。如按高档精品蔬菜的价格，出售给高级饭店、宾馆或出口，则产值和利润应当更高。另外，如进行规模化生产（100亩以上），则其利润更为可观。
表4-4 胜利油田无土栽培与土耕栽培的产量产值比较
表4-5 有机生态型无土栽培系统每亩每年运转费用（元）
（二）我国台湾省无土栽培的经济效益
我国的台湾省在60年代末和70年代初，就开始研究无土栽培，现已研究成功不 同方式的深液流系统。目前台湾省无土栽培的主要作物为叶菜类。台湾省无土栽培是
2在塑料大棚内进行的，建筑1000m的大棚需台币30万元、无土栽培设备需要35万元，
2黑色聚乙烯薄膜700 m，栽培床架40组，空气混入器和排液器各50个，营养液池4
个，水泵8个等,投资为63.37万元，设备和大棚的总投资为93.37万元。现以小白菜为例，估算其年收益（表4－6）。目前还在研究如何降低生产成本和提高效益的问题，力求加速推广无土栽培技术。
（三）西欧北美无土栽培的生产成本与效益简况
以荷兰为例，无土栽培每平方米番茄年产量达52kg，土壤栽培仅22kg；黄瓜无土栽培年产量达70kg，土壤栽培仅为25kg。因此，虽然投资较高，但每千克的生产成本下降，利润提高。同时无土栽培的蔬菜一级品率达95％以上，土壤栽培的一级品率一般为15％。而在欧洲除了一级品外，二级品一般是卖不掉的。因此，欧洲共同体国家已规定，到2000年为止，全部温室蔬菜生产必须采用无土栽培。
总而言之，要迅速推广无土栽培技术，仍然需要研究降低成本和提高效益的方法。
表4-6 台湾省小白菜水培年收益（1000 m） 2
第三节 无土栽培设施与建造要求
一、无土栽培的基本设施
任何一种形式的无土栽培，都必须在温室、塑料大棚等环境保护设施条件下进行，而且需要建造无土栽培装置（系统）。无土栽培的基本设施或装置一般由栽培床、贮液池、供液系统和控制系统四部分组成。
(一)栽培床
栽培床是代替土地和土壤种植作物，具有固定根群和支撑植株的作用，同时要保证营养液和水分的供应，并为作物根系的生长创造优越的根际环境。栽培床可用适当的材料如塑料等加工成定型槽，或者用塑料薄膜包装适宜的固体基质材料或用水泥砖砌成永久性结构和砖垒砌而成的临时性结构。栽培床形式很多，一般分育苗床和栽培床两类，具体规格大小等内容在栽培技术及无土育苗技术章节中介绍。在选用栽培床时应以结构简便实用、造价低廉、灌排液及管理方便等为原则。
(二)贮液池（槽）
贮液池是贮存和供应营养液的容器，是作为增大营养液的缓冲能力，为根系创造一个较稳定的生存环境而设的。其功能主要有：①增大每株占有营养液量而又不致使种植槽的深度建得太深，使营养液的浓度、pH值、溶存氧、温度等较长期地保持稳定。③便于调节营养液的状况，例如调节液温等。如无贮液池而直接在种植槽内增减温度，势必要在种植槽内安装复杂的管道，既增加了费用也造成了管理不便。又如调pH，如无贮液池，势必将酸碱母液直接加入槽内，容易造成局部过浓的危险。
根据营养液的供液方式不同，设置营养液贮液池（槽）。采取循环式供液方式时，在供液系统的最低点，建地下、半地下贮液池。简易的贮液池为在地下挖一个土坑，然后铺不漏液的聚乙烯塑料薄膜（两层），但在使用过程中，塑料薄膜易损坏而造成营养液流失。一般应修建永久性营养液池。施工时最好是在水泥槽抹水泥砂浆时，加入防水粉，施工时砂浆灰号大一点，每抹一层时注意压实，增加密度，或者用油毡沥青做一个防水层后再砌一层红砖抹水泥砂浆。贮液池要求不渗漏，也不能影响营养液的成分。贮液池较大时，可在建造时池底、池壁四周加上细钢筋，以防止池底和壁四周裂缝。一般池口高出地平面10cm左右，以防配液和清洗贮液池时鞋底粘带的灰尘等杂物误入池入，污染营养液。如果发现营养液池漏水时，还可用塑料薄膜衬里防止渗漏。采用开放式供液系统时，可在地面1.5～3.0m高度处设置贮液槽或桶。
贮液池（槽）的容积，根据栽栽培形式、栽培作物的种类和面积来确定。DFT水培时，按大株型的番茄、黄瓜等每株需15～20 L营养液，小株型的叶菜类每株3 L左右的营养液来推算出全温室（大棚）的总需液量后，再按总营养液量的1／2存于贮液池计算出贮液池的最低容积限量。NFT水培时，按大株作物如番茄、黄瓜等以每株需5 L营养液，小株作物每株需1 L营养液来推算出贮液池（槽）的最低容积限量(推算方法同DFT水培)。容量以足够供应整个种植面积循环供液之需为度。一般每亩
3栽培面积需要20～25 m左右的贮液池即可。1栋温室一个贮液池。当然增加贮液量
有利于营养液的稳定，但建设投资也增加。
我国南方将贮液池设在棚室外，也可多栋大棚共用一个贮液池。营养液池内设水位标记，便于管理营养液池的水位。营养液贮液池的形状多为长方形底部倾斜式，比较适用。回水管的位置要高于营养液面，利用落差将营养液注入池中溅起水泡给营养液加氧。营养液池内安装不锈钢螺旋管，应用暖气给营养液加温，或用电热管给营养液加温，用控温器控制营养液液温。实践证明，冬春对营养液加温可提高产量5％以上，但营养液温度超过35 ℃时，对作物的根系和植株生长不利，可利用螺旋管循环地下水降温。
营养液贮液池（槽）必须加盖，防止污物泥土掉入池内，同时避免阳光对营养液的直射，以防止藻类滋生，因为它不仅会污染营养液和堵塞管道，而且又会传播病害。
(三)供液系统
供液系统是将贮液池（槽）中的营养液输送到栽培床，以供作物需要。无土栽培的营养液供应方式，一般有循环式供液系统和滴灌系统(图4－3)两种，主要由水泵、管道、过滤器、压力表、阀门组成。管道分为供液主管、支管、毛管及出水龙头与滴头管或微喷头。不同的栽培形式在供液系统设计和安装上有差异(见栽培技术章节)。
1.水泵 在无土栽培中，由供液水泵提供动力，一般可选用潜水泵、自吸泵。营养液是微酸的盐溶液，所以水泵最好选用抗腐蚀性强的型号，最好是塑料泵。其功率大小根据所需水头压力、出水口的多少以及连接管道的多少而定，或以温室面积来推
2定。一般在1000～2000 m的温室中，可选用1台ø25～50mm、功率为1.5kW的自吸
2泵；如果400 m的温室或大棚，选用1台功率为550W的水泵即可。水泵功率太大会
使贮液池中的营养液很快抽干，如
营养液回流不及时会从栽培槽而
外溢；如果功率太小，则供液时间
会长。长期进行无土栽培时，要经
常检查水泵是否堵塞，以及被腐蚀
程度，必要时应及时更换，否则会
影响水泵功效。
2.管道及管件 无土栽培供
液用的管道是塑料管道，管径大小
不一，材质主要有PVC和PE两种。
PVC管硬，耐压，需由塑料胶粘接；
PE管较软，较耐压，一般通过外
锁式PE管件相连。主管、支管一
般选用ø25～ø40的PVC或PE管。
一般选用毛管的直径通常为12～
16mm，用有弹性的塑料制成，与滴 图4－3 滴灌系统示意图
头管相连。滴头管是直接向植株滴液的最末一级管，用有弹性的硬塑料制成。其嵌入毛管的方法是先在毛管上钻一孔径略小于滴头管外径的小孔，然后将滴头管迫紧嵌入孔中，要做到不易松脱和漏水。最常用的滴头流量为2～4 L/h。滴头管它有两种类型，一种是发丝管，管内径很细，标准规格是0.5～0.875 mm，水通过它时就会以液滴状滴出，其流量受管的长度影响，长度越长，流量越小。其缺点是管径细，容易堵塞而又较难疏通。另一种是水阻管，孔径较大（约4mm），一端紧密套住孔径很小（0.5～1.0 mm）的滴头，这种滴头管容易排除堵塞。滴灌管一般选用压力补偿式较多，规格为ø10、流量2L/h，并依作物株距而选择相应孔距大小的滴灌管。滴灌带的规格为ø4～5cm的黑色塑料带状软管，工作压力为0.1～0.3kg／cm，每米出水量为25～
245kg/cm时，滴灌孔按株距用大头针打孔，孔径为0.5mm。另外，无土栽培用的管件有三通、弯头、阀门等，材质同样有PVC和PE两种。生产上根据栽培面积、栽培方式、供液形式灵活选用管道及管件。
3.过滤器 无土栽培用过滤器主要有筛网过滤器和叠片式过滤器两种类型。根据供液管道首部与之相连的管径大小，选用不同规格大小的过滤器，一般选用规格在1"～1.5"之间。相对而言，叠片式过滤器较筛网过滤器过滤效果好，使用寿命长。
4.选用滴灌系统的要求与使用上的注意事项 选用滴灌系统要满足以下几点要求：（1）滴灌系统要可靠，尤其是自动调控营养液的浓度和酸碱度的装置必须是质量好、准确可靠的。如自动调控的设备选购不到质量保证的产品，则应采用人工调控；
（2）供液要及时，这一方面是指滴灌系统设备能经常保持完好状态的质量保证及设备保养的严格要求，另一方面是指液源的贮备能维持多长的使用时间，例如，在不设大容量的营养液池的情况下，自来水的来源必须是保证不间断的；(3)滴头流量要均匀，如不均匀会造成作物生长不齐，甚至会产生危害，滴头流量的均匀系数应达0.95以上；（4）滴头要求抗堵塞性强，安装拆卸方便，容易清洗；（5）过滤装置效果要好，应不易出现阻滞液流的状况，清洗要方便。
滴灌系统使用时要注意以下事项：(1) 要使用较高纯度的肥料，避免使用有不溶性杂质的原料配成的营养液；(2)营养液池和罐要经常清除杂质和沉淀物；(3) 要定期检查滴灌系统运行情况，避免摘头堵塞和流量不均，及时清理过滤器，以利水流畅通。
一般每隔3～5d
针通；如是发丝管类滴头堵塞，要拔下来用酸清洗，严重堵塞 则弃之不用；(4)如用人工开闭 阀供液的，在未供完液前，看守(四)控制系统 控制系统是通过一定的调控装置，对营养液质量和供液进行监测与调控。先进的控制装置采用智能控制系统，实现对营养液质量、环境因素、供液等进行自动全方位监控。或不采用智能控制的自动控制系统如NFT水培的自动控制装置包括电导率自控装置、pH自控装置、液温控制装置、供液定时器控制装置等(见图6－9)，同样可以实现对营养液质量和供液的有效监控。用来控制营养液的供应时间和间歇时间。无土栽培必需的监控设备有电导率仪和酸度计，NFT水培时还需供液定时器与水泵相连，从而实现根据植物不同生长发育阶段对营养的需求，人工利用这些设备来监控营养液质量变化，适时调整和补充，并定时向作物供给营养液，做到营养液补充和供液及时，调整到位，并减少人力，节省电力和减少泵的磨损。在购买监控设备时，一定要注意查看型号、电流限量、电压大小、检测范围等，做到与栽培需要相适应。
二、无土栽培设施建造总体要求
1.种植槽规格符合设计要求，坡降大小保证营养液在槽内正常流动。
2.贮液池容积大小能够满足栽培区营养液供应。
3.水泵、管道及管件选用要符合设计安装要求。
4.控制系统安装合理，控制有效。
5.无土栽培设施系统运行正常，无跑、冒、滴、漏现象。
第四节 无土栽培的环境保护设施与建造要求
无土栽培是保护地设施栽培中的一种高效技术。它之所以较土壤栽培高产、优质和高效，不仅是因为无土栽培设施本身有调控作物根际环境的功能，还需有与其配套的温室大棚等环境保护设施，使作物的地上部生长条件同地下都一样都处于最佳状态。作为商业性生产的无土栽培都是在保护设施内进行综合环境调控的条件下进行的。
无土栽培设施本身，不具有反季节和周年生产蔬菜、花卉等作物的功能，而只有在温室大棚等保护设施配合的条件下，才能实现反季节栽培或周年供应，从而提高了设施的利用率。所以，无土栽培设施与温室设施既有密切联系，又是两种不同的设施。 现代化农业即工厂化农业，可在固定的设施内创造适合作物生长的温度、湿度、二氧化碳浓度、光照等条件。发达国家无土栽培的生产设施多为大型连栋玻璃温室，其经营规模大、生产效益高。
一、环境保护设施的类型与及分类
我国目前常用于无土栽培的环境保护设施主要有日光温室、塑料大棚、现代化温室、防雨棚和遮阳网等。塑料大棚在全国各地大面积应用，尤其是南方地区规模较大，
00近年来正朝着连栋化、高大化、规模化方向发展；日光温室主要在北纬33～46的北
方地区推广应用，在-15～-20℃的高寒地区，基本不加温实现了冬季喜温性果菜的生产，在我国设施园艺发展史上谱写了辉煌的篇章；进入20世纪90年代后从国外引进大型现代化温室，通过学习、消化、吸收，研究开发出国产化现代温室设施，推动了我国温室园艺的科技进步和农业的现代化，为无土栽培技术的发展提供了巨大的空间；防雨棚和遮阳网等夏季保护设施在夏季高温期，尤其是南方地区，为克服夏季高温暴雨、台风和病虫害多发等灾害性气候与不利环境的胁迫起到了重要的作用，对缓解南方地区夏秋淡季园艺产品的供应，提供了一条简易有效的新途径，使无土栽培的季节从冬春季拓展到夏秋季。由于各地自然、气候、经济、技术、劳力等条件的不同，设施类型、结构材料、规模大小各异，应因地制宜，选型定位。
环境保护设施是指为调控温、光、水、气等环境因子，其栽培空间覆以透光性的覆盖材料，人可入内操作的一种栽培设施。依覆盖材料的不同通常分为玻璃温室和塑料温室两大类，塑料温室依覆盖材料的不同，又分为硬质（PC板、FRA板、FRP板、复合板等）塑料温室和软质塑料（PVC、PE、EVA膜等）温室；依形状分为单栋与连栋两类；依屋顶的形式，则分为双屋面、单屋面、不等式双屋面、拱圆屋面等。
(一)日光温室
日光温室是指三面围墙，脊高在2m以上，跨度在6～8m，热量来源（包括夜间）主要依靠太阳辐射能的园艺保护设施。大多以塑料薄膜为采光覆盖材料，以太阳辐射为热源，靠最大限度地采光、加厚的墙体和后坡以及防寒沟、纸被、草苫等一系列采光、保温御寒设备以达到增温、保温的效果，从而充分利用光热资源，减弱不利气象因子的影响。一般不进行加温，或只进行少量的辅助性补温。日光温室主要有矮后墙长后坡日光温室、高后墙短后坡日光温室、琴弦式日光温室、钢竹混合结构日光温室和全钢架无支柱日光温室（图4－4）等形式。塑料薄膜覆盖的节能型日光温室是我
图4－4 日光温室的主要形式（单位：m）
1．琴弦式日光温室 2．钢竹混合结构日光温室
3．辽沈Ⅰ型日光温室 4．改进冀优Ⅱ型节能日光温室
国北方地区蔬菜保护地设施的主要形式，投资少、效益高，适合我国当前农村的技术及经济条件；它在采光性、保暖性、低能耗和实用性等方面都有明显的优异之处，是北方农家乐于应用、面积年年持续增长的设施栽培方式。
（二）塑料大棚
通常把只以竹、木、水泥或钢材等杆材作骨架，在表面覆盖塑料薄膜的大型保护栽培设施称为塑料薄膜大棚，简称塑料大棚。根据棚顶形状分为拱圆形和屋脊形两类，以拱圆形屋顶为多。根据骨架材料可分为：竹木结构、钢架（管）结构、钢竹混合结构、混凝土钢架结构、充气式等类型；根据连接方式又可分为单栋大棚、双连栋大棚及多连栋大棚。塑料大棚设施简单，一般没有环境调控设备，依靠自然光照进行生产，在气候温暖的南方地区发展较快。
目前，塑料大棚主要有竹木结构大棚、悬梁吊柱竹木拱架大棚、拉筋吊柱大棚、无柱钢架大棚和装配式镀锌薄壁钢管大棚（图4－5）等形式，其中装配式镀锌薄壁钢管大棚棚内空间较大、无立柱、作业方便，属于国家定型产品，规格统一，组装拆卸方便，盖膜便利，生产上普遍采用。
图4－5 塑料大棚的主要形式（单位：m）
1．悬梁吊往竹木拱架大棚 2．拉筋吊往大棚
3．无柱钢架大棚 4．装配式镀锌薄壁钢管大棚
（三）现代化温室
现代化温室是设施园艺中一种高级类型。设施内的环境实现了计算机自动控制，基本上不受自然气候条件下灾害性天气和不良环境条件的影响，能周年全天候进行园艺作物生产的大型温室。目前我国引进的现代化温室主要有荷兰研究开发而后流行全世界的多脊连栋小屋面的芬络型（Venlo type）玻璃温室（图4－6）
、法国瑞奇温室公司
研究开发的一种流行的塑料薄膜里歇尔（Richel）温室、顶侧屋面可将覆盖薄膜由下而上卷起通风透气的一种拱圆型连栋卷膜式全开放型塑料温室（Full open tyPe）和由意大利Serre Italia公司开发的一种全开放型玻璃温室（Future greenhouse）。国内自行设计制造的典型现代化自控温室有：双层充气连栋塑料温室、双坡面玻璃温室、华北型大型连栋塑料温室、华南型大型连栋塑料温室、金顶型连栋温室、LGP－732型连栋温室、XA和GK型系列温室、FRP（轻质玻璃钢）连栋温室（图4－7）等。
图4－6 荷兰芬络型玻璃温室（单位：mm）
图4－7 连栋温室几种构型
1．拱圆形塑料连栋温室 2．双层充气式塑料连栋温室 3．FRP连栋温室
（四）植物工厂
植物工厂是指在工厂般的全封闭建筑设施内，利用人工光源，实现环境的自动化控制，进行植物高效率、省力化、稳定种植的生产方式。根据光源的不同，植物工厂分为三类：即人工光照型、自然光照型和人工光照与自然光照合用型。属“可控农业”，它是园艺保护设施的最高层次，其管理完全实现了机械化和自动化。作物在大型设施内进行无土栽培和立体种植，环境要素的变化通过传感器传输到计算机，通过运算能
够精确控制各种环境调控设备的运行和生产的各个环节，所需要的温、湿、光、水、
肥、气等均按植物生长的要求进行最优配置，不仅全部采用电脑监测控制，而且采用机器人、机械手进行全封闭的生产管理，实现从播种到收获的流水线作业，完全摆脱了自然条件的束缚。做到合理利用空间及设施，达到经济、高效生产，实现全天候、无季节、无公害生产。具有高度集成、高效生产、高商品性、高投入的特征。
现介绍日本M式水耕研究所提供的一种中型双连栋玻璃温室(图4－8)。它长60m、
2宽50m、高4m，每一个单位面积为3000m。在环境控制方面，由室内外传感器进行监
测，包括日照传感器（测定日照时间）、室外温度传感器和室内温度传感器，传感器，加上风速风向传感器和降雨传感器共同控制天窗、侧窗、天幕的开闭及冷暖供应机组的运转。湿度传感器则控制细雾器和除湿机的运转。营养液的供应需借助营养液箱组（4个）和水泵。电导率仪、酸度计、液温传感器、水位测量器等控制营养液组分、液温、PH值和均衡定时供液。二氧化碳传感器用于测定温室内二氧化碳浓度，给二氧化碳发生装置传送信号，以保持温室内二氧化碳浓度。上述数据均输入一台电子计算机，按栽培的作物种类设定各项参数，实现全自动化控制。我国引进与此类似的温室是南京市蔬菜研究所无土栽培温室。
图4－8 M式水耕研究所无土栽培番茄双栋全自动电脑控制温室
1.日照传感器 2.温度传感器 3.天窗及开启装置 4.喷雾加温装置5.侧窗及开启装置 6.室外气温传感器 7.雨量传感器 8.风向风速传感器 9.C02传感器 10.增湿机组 11.电脑控制柜 12.营养液泵 13.四种肥料液桶 14营养液槽 15.冷暖风控制 16.室温传感器 17. C02发生装置 18.营养液加温装置
(五)防雨棚和遮阳网装置
夏季雨水多，且易受强光照射和高温胁迫，病虫多发，使蔬菜等作物的生长受抑制，生产没有保证。利用大棚骨架，仅覆盖顶幕（天幕）而揭除边膜（围裙幕），使夏季能防雨，而又四周通风，这是一种最简易的防雨棚栽培。如果在顶幕上面再覆盖上银灰色或黑色的遮阳网则能减弱强光照射，使棚内基质温度在夏日中午下降8
～
12℃，有效地减轻高温的危害，而且能在夏季进行叶菜、根菜类的反季节栽培。作为其他保护设施的夏季辅助设施――遮阳网和防雨棚的存在，使大棚、日光温室在夏季也能进行无土栽培。一些夏季难以栽培的番茄、黄瓜、甜瓜、莴苣、菠菜等的越夏防雨栽培成为现实。
二、主要环境保护设施的结构及性能
（一）日光温室
1．日光温室的结构 日光温室属单屋面温室，俗称“冬暖大棚”，是我国淮河以北地区面积最大的保护生产设施。日光温室骨架由后墙、后坡、前屋面和两山墙组成，各部位的长宽、大小、厚薄和用材决定了它的采光和保温性能，总体要求为采光好、保温好。成本低、易操作、高效益。表4－7为我国常见日光温室的结构参数。 表4－7 我国日光温室主要类型的结构参数（单位：m）
表4-8 不同类型日光温室内光照强度的水平分布
日光温室的基本结构一般采用坐北面南、东西延长的方位，有一个较大的受光面和进光角度，利用太阳能作为温室主要能源。为提高保温性，日光温室的北侧、东西山墙，可采用中空墙体结构，后屋顶也可由多层复合材料建成保温结构。第一代日光温室多由竹木、土墙建成．待价较低，内部有支柱（分前柱、中柱、后柱）．一般每3m一排，称其为一间。第二代日光温室多由钢材、砖墙建成，内部无支柱，空间扩大，操作性变好，结构牢固，抗风、雪能力较第一代有所提高，使用年限延长，造价较高，但折旧费用较低。也有采用钢竹混合结构、GRC骨架结构等多种形式。
2.日光温室的性能 日光温室的特点主要体现在保温性上，从结构上看，进光不及塑料大棚多，尤其是散射光进入室内较少，室内光照分布不均匀，南侧较强、北侧显低（表4－8）
；同时，保温草帘的覆盖，会影响见光时间，在冬季可减少见光时间
达2～3h/d以上。覆盖草帘一般是在温度减低到18℃方左右时（下午16时前后），直到次日清晨8：30前后揭开，最低温度能够维持在8～13℃，平均降温幅度在0.4～0.6 ℃/h，远远低于塑料大棚的降温幅度（1℃/h），使得日光温室温度日较差显著低于大棚，最低温度大幅度提高（5～8 ℃），作物生长期较塑料大棚可提早（春季）或延后（秋季）各35～45d。日光温室内的湿度与塑料大棚相类似，由于容积小，气温和湿度受辐射量变化影响大，在上午快速升温阶段湿度迅速下降，甚至可降低到15％左右，下午快速降温阶段，相对湿度迅速提高，下午16时前后湿度就会超过80％，在降温迅速的傍晚，室内常会产生雾气，在植株上结露，诱发病害发生，这也是日光温室和塑料大棚病害严重和难以实现无公害生产的重要原因之一。同时由于室内温度分布不均匀，存在一定的局部湿度差，散热较快的南侧早晚湿度较大。
无土栽培以基质培果菜类蔬菜较多，但低矮的日光温室，作物的生长空间有限，会影响大株型作物的生长。
（二）塑料大棚
1.塑料大棚的结构 塑料大棚结构较简单，骨架主要包括拱架、纵梁、立柱、山墙立柱、骨架连接卡具和门等，由于建造材料不同，骨架构件的结构也不同。拱架是塑料大棚承受风、雪荷载和承重的主要构件，按构造不同，拱架主要有单杆式和桁架式两种形式；纵梁是保证拱架纵向稳定，使各拱架连接成为整体的构件，纵梁也有单杆式和格架式两种形式；拱架材料断面较小，不足以承受风、雪荷载，或拱架的跨 度较大，拥体结构强度不够时，则需要在棚内设置立柱，直接支撑拱架和纵梁，以提高塑料大棚整体的承载能力；山墙立柱即棚头立柱，常见的为直立型，在多风强风地 区则适于采用圆拱型和斜撑型；塑料大棚的骨架之间连接，如拱架与山墙立柱之间、拱架与拱架之间、纵梁与棚头拱架之间的连接固定，除竹木结构塑料大棚采用线绳和铁丝捆绑之外，装配式镀锌钢管结构塑料大棚和钢筋-玻璃纤维增强水泥结构塑料大棚均由专门预制的卡具连接；塑料大棚的门，既是管理与运输的出入口，又可兼作通风换气口，单栋大棚的门一般设在棚头中央，为了保温，棚门可开在南端棚头，气温升高后，为加强通风，可在北端再开一扇门，棚门的形式有合页门、吊轨推拉门等。作为无土栽培的塑料大棚，应结构牢固，抗风雪能力强，有一定生长空间和较大的面积，同时易于通风换气，进行环境调控，一般以钢结构的无支柱或少支柱大棚为宜，跨度在8～12m，长度40～60m，脊高在2.4～3.0 m之间。目前以装配式镀锌薄壁钢管大棚为多。
塑料大棚在20世纪80年代就有定型产品，主要有中国农业工程设计院研制的GP系列、中国科学院石家庄农业现代化研究所研制的PGP等系列产品，主要产品规格如表4－9所示。
2塑料大棚的性能 塑料大棚以覆盖塑料薄膜为特点，具有采光好，光照分布均匀，短波辐射易于进入，而长波辐射较难透过，密闭性好的特点。
（1）光照 大棚内的垂直光照强度由高到低逐渐递减，以近地面处为最低。大棚内的水平光照强度，南北延长的大棚比较均匀，东西延长的大棚南侧高于中部及北侧。单株钢材及硬塑结构的大棚受光较好，单栋竹木结构棚及连栋棚受光条件较差。另外，大棚的跨度越大，棚架越高，棚内光照越弱。
（2）温度 在晴好天气，白天温度上升迅速，夜间又有一定的保温作用。尽管如此，由于缺乏夜间加温措施，存在着明显的温度日变化和季节变化，并且缺乏必要的环境调控设备，多数只是通过通风窗来调节温度、湿度变化，室内环境要素变幅较大。晴日白天太阳出来1～2h就会进入快速升温期，8～10h进入直线升温期，每小时升温5～8℃，11～13时升温速度渐缓。并达到最高温度，可高出露地20℃以上，
随后开始下降，15～17时后进入快速降温阶段，平均降温幅度在每小时5～6℃，随着内外温差的缩小，夜间降温幅度会迅速变小，大约为1℃/h，到凌晨时，室温仅比
露地高3～5
表4－9 GP、PGP系列塑料大骨架规格表
℃。有时室内温度还会低于外界温度，称之为“逆温现象”，逆温现象多发生在早春或晚秋、晴天微风的清晨。
（3）湿度 由于薄膜的密闭性较好，棚内湿度与露地相比明显较大，日平均提高35～40％（表4－10）。在四季明显的北方地区，由于冬季低温期长，利用时间有限（仅比露地提早或延后1个月左右），塑料大棚发展相对较慢，而南方温暖地区或气候温和地区使用较多。无土栽培时，基质培以生长期较长的果菜类蔬菜为主，水培多生产生长速度快、周期短的叶菜类蔬菜。
表4－10 大棚内外的空气湿度日变化
（三）现代化温室
现代化温室能够对各种环境要素实现综合控制，达到适宜作物生长发育的要求。塑料大棚和日光温室可以说是“利用自然”的保护设施形式，现代化温室则是“创造自然”的保护设施形式，除主体结构规模较大外，内部有各种环境调控设备，包括加温系统。保温系统、降温系统、加湿或降湿系统、CO2施用系统、强制通风系统和自然通风系统、补光或遮阳系统、供肥供水系统、排水集雨系统、防护系统（防虫网、除雪设备）、气象站、动力系统、控制系统等。由于系统的构成不同、设备选型不同，造价有较大的差异，扩大温室规模是降低单位面积设备成本的主要途径，将单栋温室连栋化是扩大温室规模的有效途径，大型化是温室的趋向。
现代化温室使用年限多在20～50
年，多用热镀锌钢材或铝型材作结构材料，混
凝土做基础材料，采用桁架结构。一般南北向东西延长，见光面积大，冬季进光量较多；而东西向南北延长，室内温、光均匀。由于不同国家、不同地区气候特征不同，尤其是风、雪、雹等灾害性天气状况不同，在温室设计方面差异较大，不同国家和一些国内厂家生产的温室结构如表4－11。
现代化温室一般建筑面积较大，环境调控能力较强，但室内通风、夏季降温能力较低。研究表明，当温室总跨度超过40m时，中部就会出现高温“郁闭”区，影响CO2的输送和植物生长，为此，需要增加强制换气设备或微喷系统、降温系统（遮阳或喷雾）。另外，大型连栋温室难以实施外保温，夜间降温迅速，冬季加温耗能多，为了节能常采用内保温系统。花卉及一些果菜栽培中为调节花期，需进行光照调节，因此，温室应增加补光设备。为控制病害发生，地面需要薄膜覆盖以降低空气湿度，在无土栽培时常将地面硬化，这样导致CO2缺乏来源，必须通过CO2发生器供给，以满足光合成的需要。为防止虫害侵入，在温室通风口及出入口应该设置防虫网（30目左右的尼龙网）。为保持长期稳定的环境，还需设置功率匹配的通风、调湿、加温系统。环境综合调控是一项复杂的系统工程，人工的手动控制和机械控制难以达到经济生产的要求，计算机控制系统是现代化温室采用的主要形式。
现代化温室的设备较为完善，温室环境要素能够根据作物生长发育要求来控制，做到周年生产，使温室作物生产保持稳产高产优质。但是温室的建设费用较高，与无土栽培技术结合能够更好地发挥温室设施的生产效能，是无土栽培发展的主要场所。
表4－11 国内外一些厂家生产的温室结构规格
三、无土栽培用日光温室建造总体要求
1.在温室建筑的选择地址时，除注意综合条件外，应考虑到灌排水的方便，特别应注意到消毒药液的流向和处理，避免引起公害。
2.在温室建筑时，除注意采光、保温性能外，还应有良好的通风条件，最好附有降温设施。
3.在决定温室的高度、跨度及方向时，应根据营养液栽培的方式来确定。营养液育苗温室可以采用东西延长，透光面朝南的温室，为便于多层架式育苗，温室高度可适当增加或采用半地下式（低于地平面60～80cm）。塑料大棚营养液栽培还是以南北延长为好，跨度大小应根据栽培床的设计要求及建筑材料等因素综合考虑。
4.设施的设计必须注意强化温室效应，注意优化棚型结构，使之尽可能多吸收、蓄积、利用太阳辐射能。在北纬35°～40°地区，日光温室应面向正南，采光角度不应小于25°。为减少光量反射损失率，前屋面最好建成矢高与跨度比值大于或等于0.4663的球面体，三面墙体最好用隔热材料或厚泥土层以利保温。塑料大棚应南北延长，矢高与跨度比值应在0.3左右，并应用保温棚膜和加盖保温纸被、草苫、棉被等物。
此外，营养液栽培的设施一般都是固定的，所以温室或大棚也应是固定的。因为营养液栽培中一般不会出现如有土栽培那样的连作障碍，如土壤盐分积累和土壤传染性病害增加等，这对固定设施的利用是有利的。
第五节 设施栽培环境的调控技术
利用环境保护设施，有可能在一定程度上，按作物生育的需要，控制光照、室温、风速、相对湿度、CO2浓度等地上部环境，以及基质的温度等根际环境，使作物生长在最适的环境条件下，实现作物的高产、稳定、优质栽培。但是，实际上外界环境对作物生长与产量的影响是综合的，而不是单因子的。同时作物生长最适的环境，不仅因蔬菜种类品种的不同而不同，而且不同栽培季节和不同生长发育时期也是不同的，这就增加了环境调控技术的难度和复杂性。
一、保护设施环境的调控原则与目标
环境保护设施利用自然创造自然，为植物生长发育提供适宜的环境条件。由于设施覆盖物的屏障作用，使温室产生与外界不同的特殊环境，可以保护作物免遭风、雨、杂草、虫害、病害等的干扰和危害，也可以使生产者在外界不适合的条件下进行生产。温室与外界的隔离，使得加温、施用CO2、有效地使用化学和生物控制技术进行植物保护等措施成为可能。温室内单位面积的高产，使得种植者能够和愿意投资先进设备，如无土栽培、补光、保温/降温幕、活动床栽培式等，以改善和简化生产。因此，温室生产属于精细、高级的作物生产形式，通常把其与温室工业相连，称之为温室工程，整个过程强调技术的作用。
由于先进设备的安装，温室的环境可以控制。温室环境控制是设施栽培中非常重要的工作，它能使种植者不依赖外界气候，控制生产过程。对于作物生长、生产及产品质量来说，环境控制水平高低在一定程度上起决定性的作用。因此，在温室环境控制中，最重要的目标是降低成本、增加收入。
达到这一目标的具体指标可以简单归纳如下：①提高单位面积产量；②合适的上市期；③理想的产品质量；④灾害性气候或险情的预防（风灾、火灾、雪灾、人为破坏等）；⑤环境保护；⑥成本管理（如CO2、能源、劳力等）。
在此目标的基础上理想化作物生长条件，同时，必须考虑温室生产是一种经济行
为，因此环境调控的原则为在总的经营框架范围内操作，要进行经济核算。在这种意义上，环境调控通常被认为是与经营目标相关联，在可接受的成本和可接受的风险范围内，获得产品的优质和高产。
环境调控的成本主要来自于用于加热、降温、降湿或补光等的能源消耗，CO2的施用也需要额外的成本，成本的投入必须核算由于额外投入成本所产生的额外经济效益。为此，有目标地调控和改善环境是提高温室作物生产效率的主要途径。
二、光照条件及其调控
(一)保护设施的光照条件
保护设施内的光照条件包括光强、光质、光照时间和光的分布，它们分别给予温室作物的生长发育以不同的影响。设施内光照条件与露地光照条件相比具有以下特征：①总辐射量低，这成为冬季喜光园艺作物生产的主要限制因子；②光质变化大；③光照在时间和空间上分布极不均匀，尤其高纬度地区冬季设施内光强弱，光照时间短，严重影响温室作物的生长发育。
影响设施内光环境条件的主要影响因素是覆盖材料的透光性与温室结构材料的遮光性。因此，要从这两方面入手，研究如何增加室内采光量的设施结构和相应的管理技术，从而改善设施内的光照环境。
(二)设施内光照条件的调控
光照是作物生长的基本条件，对温室作物的生长发育产生光效应、热效应和形态效应。因此，我们要加强光照条件调控，采取措施尽量满足作物生长发育所需的光照条件。调控设施内的光照条件，可采取以下几方面措施：
1.设施结构建造合理 温室采用坐北面南东西延长的方位设计；从采光角度考虑，除现代化温室外，尽量选用单栋式的温室；选用防尘、防滴、防老化的透光性强的覆盖材料，目前首选醋酸乙烯膜(EVA)，其次是聚乙烯膜(PE)和聚氯乙烯膜(PVC)；选择适宜的棚室的跨度、高度、倾斜角；尽可能选用细而坚固的骨架材料，从而提高室内采光量，降低温室结构材料的遮光。
2.加强设施管理 经常打扫、清洗，保持屋面透明覆盖材料的高透光率；在保持室温的前提下，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；北方地区在温室北墙内壁张挂2～2.5m高的聚脂镀铝镜面反光幕，增加光强。
3.加强栽培管理 加强作物的合理密植，注意行向(一般南北向为好)，扩大行距，缩小株距，摘除身苗基部侧枝和老叶，增加群体光透过率。
4.适时补光 在集中育苗、调节花期、保证按期上市等情况下，补充光照是必要的。补光灯一般采用高压汞灯、卤素灯和生物灯，受条件所限，也要安装普通荧光灯、节能灯。补光灯设置在内保温层下侧，温室四周常采用反光膜，以提高补光效果。补光强度因作物而异。因补光不仅设备费用大，耗电也多，运行成本高，只用于经济价值较高的花卉或季节性很强的育苗生产。
5.根据需要遮光或遮黑 夏季光照过强，会引起室温过高，蒸腾加剧，植物容易萎蔫，需降低室内光强，生产上一般根据光照情况选用25％～ 85％的遮阳网。玻璃温室亦可采用在温室顶喷涂石灰等专用反光材料，减弱光强，夏季过后再清洗掉。保持设施黑暗，可选用黑色的PE膜、黑色编织物或编织物。
三、温度条件及其调控
（一）设施内温度变化特征
无加温温室内温度的来源主要靠太阳的辐射，引起温室效应。温室的温度变化特征是：
1.随外界的阳光辐射和温度的变化而变化，有季节性变化和日变化，且昼夜温差大，局部温差明显 北方地区，保护设施内存在着明显的四季变化。按照气象学的有关规定，日光温室的冬季天数比露地缩短3～5个月，夏天可延长2～3个月，春秋季
00也可延长20～30d，所以，北纬41以南至33以北地区，高效节能日光温室（室内外
温差保持30℃左右）可四季生产喜温果菜。而大棚冬季只比露地缩短50d左右，春秋比露地只增加 20d左右，夏天很少增加，所以果菜只能进行春提前，秋延后栽培，只有在多重覆盖下，才有可能进行冬春季果菜生产。北方冬季、春季不加温温室的最高与最低气温出现的时间略迟于露地，但室内日温差要显蓍大于露地。北方节能型日
0光温室，由于采光、保温性好，冬季日温差高达15～30℃，在北纬40左右地区不加
温或基本不加温下能生产出喜温果菜。
2.设施内有“逆温”现象 但在无多重覆盖的塑料拱棚或玻璃温室中，日落后的降温速度往往比露地快，如再遇冷空气入侵，特别是有较大北风后的第一个晴朗微风夜晚，温室、大棚凌晨常出现室内气温反而低于室外气温1～2℃的逆温现象。从10月至翌年3月都有可能出现，尤以春季逆温的危害较大。
3.温室内气温的分布不均匀 一般室温上部高于下部，中部高于四周，北方日光温室夜间北侧高于南侧，保护设施面积越小，低温区比例越大，分布越不均匀。而地温的变化，不论季节与日变化，均比气温变化小。
(二)设施内温度条件的调控
温度是园艺作物设施栽培的首要环境条件，任何作物的生长发育和维持生命活动都要求一定的温度范围，即温度的“三基点”。温度高低关系到作物的生长阶段、花芽分化和开花，昼夜温度影响植株形态和产品产量、质量。因此，生产者将温度作为控制温室作物生长的主要手段被使用。综合各方面因素考虑，明确了作物生长的最适温度与经济生产的最适温度是有区别的，而且所确定的管理温度是使作物生产能适合市场需要时上市 ，获得最大效益。
稳定的温度环境是作物稳定生长、长季节生产的重要保证，温室的大小、方位、对光能的截获量、建筑地的风速、气温等都会影响温室温度的稳定。 设施内温度环境的调控一般通过保温、加温、降温等途径来进行。
1.保温 日光温室可通过设置保温墙体；加固后坡，并在后坡使用聚苯乙烯泡沫板隔热；在透明覆盖物上外覆草帘、纸被、保温被、棉被等，实施外保温；温室或塑料大棚内搭拱棚、设二层幕；在温室四周挖深60～70cm、宽50cm的防寒沟；尽量保持相对封闭，减少通风等措施加强保温效果。大型温室保温主要采取透明屋面采用双层充气膜或双层聚乙烯板和在室内设置可平行移动的二层保温幕和垂直幕等进行保温。
2.加温 当设施温度低、作物生长慢时，可适当加温。加温分空气加温、基质加温、营养液加温。
(1)空气加温 空气加温方式有热水加温、蒸汽加温、火道加温、热风炉加温等。热水 加温室温较稳定，是常用加温方式；蒸汽、热风加温效应快，但温度稳定性差；米道加温建设成本和运行费用低，是日光温室常采用的形式，但热效率低。
（2）地面的加温 冬季生产根际温度低，作物生长缓慢，成为生长限制因子，因此，根际加热对于作物效果明显。为提高根际温度，通常将外部直径15～50cm的塑料管埋于20～50cm的栽培基质中，通以热水，用这种方法可以提高基质温度。一些地方采用酿热方式提高地温，即在温室内挖宽40cm、深50～60cm的地沟，填入麦秆或切碎的的玉米秸，让其缓慢发酵放热。在面积较小时也可使用电热线提高根际温度。
（3）栽培床加热系统 无上栽培中，地面硬化后，常常加热混凝土地面。在加热混凝土地面时，一些管道埋于混凝土中，与土壤相比，混凝土材料的传导率常常要更好，所以管道与地表之间的温差要小一些；高架床栽培系统基质层较薄，受气温影响大，在加热种植床时，加热管道铺设于床下部近床处。在NFT栽培中，冬季通常在贮液池内加温，为保证营养液温度的稳定，供液管道需要进行隔热处理，即用铝箔岩棉等包被管道。
除上述加温方式外，利用地热、工厂余热、地下潜热、城市垃圾酿热、太阳能等加温方式也可进行设施内加温，有时采用临时性加温，如燃烧木炭、锯末、熏烟等。
3．降温 降温的途径有减少热量的进入和增加热量的散出，如用遮阳网遮阳、透明屋面喷涂涂料（石灰）和通风、喷雾（以汽化热形式散出）、湿帘等。
（1）通风 通风是降温的重要手段，自然通风的原则为由小渐大、先中、再顶、最后底部通风，关闭通风口的顺序则相反；强制通风的原则是空气应远离植株，以减少气流对植物的影响，并且许多小的通风口比少数的几个大通风口要好，冬季以排气扇向外排气散热，可防止冷空气直吹植株，冻伤作物，夏季可用带孔管道将冷风均匀送到植株附近。
（2）遮阳 夏季强光高温是作物生长的限制性因素，可通过利用遮阳网遮光降温，一般可降低气温5～7℃，有内遮光和外遮光两种。
（3）水幕、湿帘和喷雾降温 温室顶部喷水，形成水帘，遮光率达25％，并可吸热降温。在高温干旱地区，可设置湿帘降温。湿帘降温系统是由风扇、冷却板（湿带）和将水分传输到湿帘顶部的泵及管道系统组成。湿帘通常是由15～30mm厚交叉编织的纤维材料构成，多安装在面向盛行风的墙上，风扇安装在与装有湿帘的墙体相反的山墙上。通过湿帘的湿冷空气，经过温室使温室冷却降温，并且通过风扇离开温室。湿帘降温系统的不利之处是在湿帘上会产生污物并滋生藻类，且在温室中会引起一定的温度差和湿度差，同时在湿度大的地区，其降温效果会显著降低。
在温室内也可设计喷雾设备进行降温，如果水滴的尺寸小于10um，那么它们将会是浮在空气中被蒸发，同时避免水滴降落在作物上。喷雾降温比湿帘系统的降温效果要好，尤其是对一些观叶植物，因为许多种类的观叶植物会在风扇产生的高温气流的环境里被“烧坏”。
四、CO2及其调控
CO2是作物进行光合作用的重要原料。在密闭的温室条件下，白天CO2浓度经常低于室外，即使通风后，CO2浓度会有所回升，但仍不及外界大气中CO2浓度高。因此，不论光照条件如何，在白天施用CO2对作物的生长均有促进作用。
由于温室的有限空间和密闭性，使CO2的施用（气体施肥）成为可能。我国北方地区冬季密闭严，通气少，室内CO2亏缺严重，目前推广CO2施肥技术，效果十分显著。一般黄瓜、番茄、辣椒等果菜类CO2施肥平均增产20％～30％，并可提高品质。鲜切花施CO2可增加花数开花，增加和增粗测技，提高花的质量。CO2施用不仅能提高单位面积产量，也能提高设施利用率、能源利用率和光能利用率。
1.CO2施用浓度 对于一般的园艺作物来说，经济又有明显效果的CO2浓度为大气浓度的5倍，CO2施肥最适浓度与作物特性和环境条件有关。CO2用量与光照强度、温度、湿度、通风状况等密切相关。日本学者提出温室CO2的浓度在0.01％为宜，但在荷兰温室生产中施用量多数维持在0.0045％～0.005％之间，以免在通风时因内外浓度过大，外逸太多，经济上不合算。一般随光照强度的增加应相应提高CO2浓度。阴天施用CO2，可提高植物对散射光的利用；补光时施用CO2，具有明显的协同效应。
2.CO2来源 CO2来源于加热时燃烧煤、焦炭、天然气、沼气等所产生的CO2，也
可专门燃烧白煤油产生CO2，还有用液态CO2或固体CO2（干冰）或在基质中施CO2颗粒气肥或利用强酸（硫酸、盐酸）与碳酸盐（碳酸钙、碳酸镀、碳酸氢铵）反应产生CO2等。目前市售燃烧石油液化气的CO2发生机较多。温室秸秆等有机肥，可发酵释放出大量CO2，方法简单、经济有效，温室基质培生产中多施有机肥，对缓解CO2不足、提高产量效果很显著。栽培床下同时生产食用菌，可使室内CO2保持在800～980umol／mol之间。
3．CO2施用时间 从理论上讲，CO2施肥应在作物一生中光合作用最旺盛的时期和一日中光照条件最好的时间进行。
苗期CO2施肥应及早进行。定植后的CO2施肥时间取决于作物种类、栽培季节、设施状况和肥源类型。果菜类蔬菜定植后到开花前一般不施肥，待开花坐果后开始施肥，主要是防止营养生长过旺和植株徒长；叶菜类蔬菜则在定植后立即施肥。而在荷兰，利用锅炉燃气，CO2施肥常常贯穿于作物整个生育期。
一天中，CO2施肥时间应根据设施CO2变化规律和植物的光合特点进行。在日本和我国，CQ施肥多从日出或日出后0.5～lh开始，通风换气之前结束；严寒季节或阴天不通风时，可到中午停止施肥。在北欧、荷兰等国家，CO2入施肥则全天进行，中午通风窗开至一定大小时自动停止。
CO2施用时应指出的是：
①作物光合作用CO2饱和点很高，并且因环境要素而有所改变，施用浓度以经济生产为目的，CO2浓度过高不仅成本增加，而且会引起作物的早衰或形态改变。 ②采用燃烧后产生的CO2，要注意燃烧不完全或燃料中杂质气体，如乙烯、丙烯、硫化氢、一氧化碳（CO）、二氧化硫（SO2）等对作物造成的危害。
③化学反应产生SO2只作为临时性的补充被采用。国际上规模经营的温室几乎没有用化学反应的方式，因为成本高、残余物的后处理、对环境产生污染、安全性等都待研究。
五、空气湿度
1.设施内空气湿度变化特征 由于环境保护设施是一种密闭或半密闭的系统，空间相对较小，气流相对稳定，使得设施内空气湿度有着与露地不同的特性。设施内空气湿度变化的特征主要有：
(1)湿度大 设施内相对湿度和绝对湿度均高于露地，平均相对湿度一般在90％左右，尤其夜间经常出现100％的饱和状态。特别是日光温室及中、小拱棚，由于设施内空间相对较小，冬春季节为保温，又很少通风换气，空气湿度经常达到100％。
(2)季节变化和日变化明显 设施内季节变化一般是低温季节相对湿度高，高温季节相对湿度低；昼夜日变化为夜晚湿度高，白天湿度低，白天的中午前后湿度最低。设施空间越小，这种变化越明显。
(3)湿度分布不均匀 由于设施内温度分布存在差异，导致相对湿度分布也存在差异。一般情况下是，温度较低的部位，相对湿度较高，而且经常导致局部低温部位产生结露现象，对设施环境及植物生长发育造成不利影响。
2.设施内空气湿度的调节 空气湿度主要影响园艺作物的气孔开闭和叶片蒸腾作用；直接影响作物生长发育，如果空气湿度过低，将导致植株叶片过小、过厚、机械组织增多、开花坐果差、果实膨大速度慢；湿度过高，则极易造成作物发生徒茎叶生长过旺，开花结实变差，生理功能减弱，抗性不强，出现缺素症，使产量和品质受到影响。一般情况下，大多数蔬菜作物生长发育适宜的空气相对温度50～85％范围内（表 4－12）。另外，许多病害的发生与空气湿度密切有关。多数病害发生要求高湿条件。在高湿低温条件下，植株表面结露及覆盖材料的结露滴到植株上，都会加剧
病害发生和传播。有些病害在低湿条件，特别是高温干旱条件下容易发生。因此，从创造植株生长发育的适宜条件、控制病害发生、节约能源、提高产量和品质、增加经济效益等多方面综合考虑，空气湿度以控制在70～90%为宜。
湿度调节的途径主要有：控制水分来源、温度、通风，使用吸湿剂等。
l．提高湿度 在夏季高温强光下，空气湿度过分干燥，对作物生长不利，严重时会引起植物萎蔫或死亡，尤其是栽培一些要求湿度高的花卉、蔬菜时，一般相对湿度低于 40％时就需要提高湿度。常用方法是喷雾或地面洒水，如103型三相电动喷雾加湿器、空气洗涤器、离心式喷雾器、超声波喷雾器等。湿帘降温系统也能提高空气湿度，此外，也可通过降低室温或减弱光强来提高相对湿度或降低蒸腾强度。通过 增加浇水次数和浇灌量、减少通风等措施，也会增加空气湿度。
表4－12 蔬菜作物对空气湿度的基本要求
2．降低空气湿度 无土栽培的温室常将地面硬化或用薄膜覆盖，可有效减少蒸发，降低空气湿度。自然通风除湿降温是常用的方法，通过打开通风窗、揭薄膜、扒缝等通风方式通风，达到降低设施内湿度的目的。地膜覆盖减少蒸发，可使空气湿度由95％～100％降低到75％～80％；提高温度（加温等），可降低相对湿度；采用吸湿材料，如二层幕用无纺布，地面铺放稻草、生石灰、氧化硅胶、氯化理等；加强通风、排出湿空气；设置除湿膜，采用流滴膜和冷却管，让水蒸汽结露，再排出室外；喷施防蒸腾剂，减少绝对湿度。也可通过减少灌水次数、灌水量，改变灌水方式降低相对湿度。
六、环境的综合调控技术
温室的综合环境管理不仅仅是综合环境调控，还要对环境状况和各种装置的运行状况进行实时监测，并要配置各种数据资料的记录分析，存储、输出和异常情况的报警等。还要从温室经营的总体出发，考虑各种生产资料投入成本和运营成本，产出的产品市场价格变化，劳力和管理作业和资金等，根据效益分析来进行有效的综合环境调控。
温室环境要素对作物的影响是综合作用的结果，环境要素之间又有相当密切的关系，具联动效应。因此，尽管我们可以通过传感器和设备控制某一要素在一日内的变化，如用湿度计与喷雾设备联动，以保持最低空气湿度，或者用控温仪与时间控制器联动实行变温管理等。上述虽然易实行自动化调控，但都显得有些机械或不经济。计算机的发展与应用，使复杂的计算分析能快速进行，为温室环境要素的综合调控创造了条件，从静态管理变为动态管理。计算机与室内外气象站和室内环境要素控制设备（遮光帘、二层幕、通风窗、通风换气扇、喷雾设备、CO2发生器、EC、pH控制设备、
加温系统、水泵等）相连接。一般根据日射量和栽培作物的种类，确定温室管理中温
度、CO2、空气湿度等的合理参数，为达到这些目标启动智能化控制设备。随时自动观察、记录室内外环境气象要素值的变动和设备运转情况。通过对产量、品质的比较，调整原设计程序，改变调控方式，以达到经济生产。荷兰近年来通过综合控制技术的
22进步，使番茄产量从40 kg／m上升到 54 kg／m，而能耗、劳动力等生产成本明显
降低，大幅度提高了温室生产的经济效益。
不仅如此，计算机系统还可设置预警装置，当环境要素出现重大变故时，能及时处理、提示、记录。比如当风速过大时能及时关闭迎风面天窗；测量仪器停止工作时，能提示仪表所在部位及时处理；出现停电、停水、泵力不够、马达故障时，可及时报警，并将其记录下来，为今后调整改进提供依据。温室环境计算机控制系统的开发和应用，使复杂的温室管理变得简单化、规范化、科学化。
复习思考题
1.理解无土栽培为何一定要有适当的设施与装置？
2.无土栽培的基本装置由哪几部分构成？理解各部分在无土栽培中的类型、作用及建造要求？
3.如何理解无土栽培基地选址与选择栽培项目的重要性？
4.无土栽培的基本条件有哪些？
5.设施栽培环境调控的总原则是什么？如何对设施栽培环境进行有效的调控？
6.理解各种设施栽培环境的结构特点与性能？
7.为什么无土栽培须在环境保护设施条件下才能进行？
8.结合实际，谈如何做好某一地区无土栽培基地规划与布局？