第4章溫室設(shè)施環(huán)境調(diào)節(jié)與控制6

第四章溫室設(shè)施環(huán)境調(diào)節(jié)與控制第六節(jié)溫室設(shè)施土壤環(huán)境的調(diào)節(jié)與控制土壤的構(gòu)成

土壤由固、氣、液三相組成，溫室土壤的性質(zhì)與原耕作土壤及溫室設(shè)施建造時(shí)間的長(zhǎng)短有關(guān)。土壤環(huán)境調(diào)節(jié)就是要?jiǎng)?chuàng)造能給植物根系提供適宜溫度、一定的氣體條件、足夠水分與營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，并能支持固定好植株，保證植物正常生長(zhǎng)發(fā)育的人工環(huán)境。通常較肥沃土壤的三相比約為40:28:32，含有大量的團(tuán)粒結(jié)構(gòu)，并具有適宜的酸堿度。一、溫室土壤的氣體調(diào)節(jié)

維持土壤適當(dāng)?shù)耐庑?，是保證土壤空氣質(zhì)量、維持肥力不可缺少的重要條件之一。通常大土粒或土團(tuán)疏松排列形成的非毛管孔隙的多少，直接影響土壤通氣性的好壞。

砂土的非毛管孔隙多，通氣性較好，但保水性能差。

壤土中具有保水能力的毛管孔隙與持有通氣性能的非毛管孔隙分配適中，既能通氣，又能保水，是一種較理想的土壤，砂土和壤土一般不會(huì)因通氣性對(duì)植物生長(zhǎng)產(chǎn)生不利影響，但在排水不良的低洼地段，因土壤孔隙長(zhǎng)期為水所充填，也有通氣不良的情況出現(xiàn)。

粘土中非毛管孔隙含量少，通氣性能最差。因此，對(duì)溫室內(nèi)通氣不良的土壤需進(jìn)行調(diào)節(jié)和改良。

土壤氣體中O2的含量對(duì)植物種子發(fā)芽、根系生長(zhǎng)、營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的吸收都有著重要影響，特別是某些對(duì)土壤O2敏感的作物，O2含量過(guò)低時(shí)，生長(zhǎng)發(fā)育不良甚至?xí)劳?。土壤氣體組分的含量是受多種因素制約的，應(yīng)根據(jù)產(chǎn)生不良通氣性的原因，采取不同的措施。對(duì)溫室內(nèi)通氣不良的土壤進(jìn)行調(diào)節(jié)和改良的措施：結(jié)構(gòu)性差的土壤：應(yīng)采用適時(shí)耕作、合理增施腐熟有機(jī)肥等措施，增加土壤團(tuán)粒含量、改善土壤結(jié)構(gòu)，進(jìn)而達(dá)到增加土壤總孔隙度和空氣孔隙度、改善土壤通氣性的目的。

易板結(jié)的土壤：應(yīng)適時(shí)進(jìn)行灌溉和中耕松土，破除地表結(jié)殼，來(lái)提高土壤的通氣性。低洼濕地：則是要改善排水條件。還應(yīng)將地膜覆蓋面積控制在60%～80%以下，以保證大氣與土壤氣體間有一定的擴(kuò)散通道。二、溫室土壤的水分調(diào)節(jié)（一）土壤水分調(diào)節(jié)標(biāo)準(zhǔn)

植物根系從土壤中吸水是由于根系與土壤之間存在的水勢(shì)差作用的結(jié)果。土壤含水率不同，其被植物吸收利用的有效性也不同（圖4-43）。圖4-43土壤水有效性與pF值的關(guān)系濕干1.83.664.2(pF值)流動(dòng)損失水迅速有效水難利用水無(wú)效水田間持水量生長(zhǎng)障礙點(diǎn)永久萎蔫點(diǎn)

小于永久萎蔫點(diǎn)的水分大多為結(jié)合在土粒子表面的薄膜水、粒子間的集積水、團(tuán)粒內(nèi)的水和由于層序作用產(chǎn)生的停滯水，屬于不可移動(dòng)水，無(wú)法被植物利用；永久萎蔫點(diǎn)至開(kāi)始出現(xiàn)生長(zhǎng)障礙點(diǎn)之間的水分，為毛管帶或帶水層水，雖然能為植物所利用，但較為困難；生長(zhǎng)障礙點(diǎn)與田間持水量之間的水為毛管水，是對(duì)植物生長(zhǎng)最有益的部分；超過(guò)田間持水量的水在重力作用下，極易流失，為流動(dòng)損失水，也不能被植物利用。

如圖所示，土壤水分張力計(jì)的一端帶有中空素陶土探頭，另一端接真空表或電接點(diǎn)真空表，接管內(nèi)充水后置于被測(cè)土壤內(nèi)。土壤干燥時(shí)，土壤從探頭吸水，使張力計(jì)內(nèi)形成局部真空。而灌水后，土壤變濕，張力計(jì)探頭反過(guò)來(lái)從土壤吸水，真空度就下降。真空度隨著土壤水分的變化而變化。

一般蔬菜作物由于蒸騰蒸發(fā)，土壤表層耗水量較多，深層較少。根據(jù)研究，根圈范圍內(nèi)不同深度處，作物根系耗水率不等。所謂耗水率是指某土層在兩次灌水時(shí)間間隔內(nèi)，實(shí)際耗水量占其整個(gè)根區(qū)耗水量的百分比，以Cp表示。一般，表層土壤作物根系密集，耗水率較高，越往深層，耗水率越低（圖4-46）。（二）灌水定額與灌水時(shí)間的確定

圖4-46土壤脫水模式圖

兩次灌水期間，因作物蒸騰蒸發(fā)控制土層含水率達(dá)到臨界值時(shí)，其下各層土壤由于耗水率低，并未達(dá)到臨界含水率。因此，灌溉時(shí)，并非根區(qū)各土層均需灌同樣多的水，只補(bǔ)充兩次灌水期間各土層的耗水量即可。耗水量最多的表層土壤其凈補(bǔ)水量，應(yīng)為田間持水量與臨界含水量的差值。由此可推算出一次凈灌水的深度為：

mm（4-46）式中 fc—— 田間容積持水量，%；Ml—— 開(kāi)始影響生育的容積臨界含水量，%； D—— 限制土層厚度，mm；Cp—— 兩次灌水期間，限制土層耗水量占整個(gè)根區(qū)耗水量的百分比。

（三）灌水方法與灌水技術(shù)溫室設(shè)施內(nèi)常用的灌水方法有以下幾種：1．地面灌溉

包括畦灌與溝灌兩種，使水流在畦面或壟溝內(nèi)形成連續(xù)水層，借重力與毛管作用濕潤(rùn)土壤。此法簡(jiǎn)單，亦有利于沖洗過(guò)多鹽分，但費(fèi)水、不便于精確控制水量。2．微灌

微灌又包括噴灌和滴灌。使用微灌技術(shù)進(jìn)行灌溉，具有節(jié)約用水、節(jié)省勞力、提高作物品質(zhì)和產(chǎn)量、提高耕地利用率等優(yōu)點(diǎn)。圖4-47孔管式噴灑器圖4-47孔管式噴灑器（四）設(shè)施灌溉系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

灌溉系統(tǒng)一般包括水源、首部樞紐（包括取水泵、過(guò)濾器、灌溉泵、壓力和流量監(jiān)測(cè)設(shè)備、壓力保護(hù)裝置、施肥設(shè)備和自動(dòng)化控制設(shè)備）、管網(wǎng)系統(tǒng)（包括各級(jí)主支管道，各種口徑的管道控制閥門(mén)，排污設(shè)備，田間樞紐、微管）和灌水器（滴噴頭）四部分。自動(dòng)噴灌系統(tǒng)示意圖噴灌系統(tǒng)設(shè)計(jì)（1）噴灌系統(tǒng)的布置

進(jìn)行溫室噴灌系統(tǒng)平面布置時(shí)，應(yīng)考慮到如下問(wèn)題：①水源（水井、水泵，有時(shí)還包括水塔）應(yīng)盡量靠近噴灌中心，以便縮短主管，減少壓頭損失；②為了減少設(shè)備投資，對(duì)于一個(gè)溫室群或大型連棟溫室常采用統(tǒng)一的噴灌系統(tǒng)，布置時(shí)分成區(qū)以便進(jìn)行分區(qū)輪灌；③配水支管常沿耕作栽培的方向布置，配水支管長(zhǎng)度不能過(guò)長(zhǎng)，使首末端噴灑量之差不超過(guò)5%。（2）需水量的確定

對(duì)于大型溫室或溫室群，灌水往往自動(dòng)控制。自動(dòng)控制有水分張力控制和時(shí)間控制兩種。當(dāng)采用分區(qū)輪灌時(shí)，采用時(shí)間控制較多。此時(shí)，常應(yīng)用24小時(shí)定時(shí)繼電器來(lái)控制各區(qū)噴灌。所以必須定出各區(qū)的每日需水量。由前可知，各種作物的每日需水量就等于蒸發(fā)蒸騰量，可根據(jù)蒸發(fā)計(jì)測(cè)定的蒸發(fā)量求得。需水量單位為mm/d。這樣各輪灌區(qū)以m3/d為單位的需水量Qi為：式中hi——各區(qū)需水量，mm/dAi———各區(qū)土壤面積（不含通道部分面積），m2表4-17溫室蔬菜的日需水量作物名稱(chēng)番茄甜瓜黃瓜甜椒茄子日需水量（mm）最小1.12.42.53.93.0平均3.83.96.17.2—最大9.07.57.210.06.0（3）噴嘴的選擇和配置

首先選擇適合于溫室噴灌用的噴嘴。噴嘴的性能參數(shù)包括壓力、噴灑量、噴灑方式和噴灑半徑。由此可確定噴嘴在配水支管上的間隔。常見(jiàn)的噴嘴配置為矩形布置，亦即配水支管間距大于噴嘴在管上的間距。噴嘴在管上間距常取0.5m。（4）各區(qū)單位時(shí)間噴水量的確定

噴嘴的性能參數(shù)中有壓力和噴水量，在滿(mǎn)足噴嘴壓力的條件下，各輪灌區(qū)單位時(shí)間的噴水量為：m3/min（4-48）式中 Ni

—— 第i輪灌區(qū)中的噴嘴數(shù)； qi

—— 每個(gè)噴嘴的噴水量，L/min。（5）噴水時(shí)間的確定

首先確定各輪灌區(qū)最大的噴水時(shí)間timax：min（4-49）全部最大噴水時(shí)間tmax為：min（4-50）計(jì)算出的最大噴水時(shí)間應(yīng)不大于噴灌系統(tǒng)每日可能的工作小時(shí)數(shù)

（6）管網(wǎng)管道直徑的選擇

根據(jù)各輪灌區(qū)的單位時(shí)間噴水量，可確定出管網(wǎng)內(nèi)各管道內(nèi)的計(jì)算流量，再選擇合理的管內(nèi)流速，即可確定出各管道的直徑。一般安裝噴嘴的配水支管直徑為20～35mm，常見(jiàn)的為25mm。其他管道的計(jì)算流速高于一般的配水管，以減少溫室的占用面積。一般主管和配水管內(nèi)水的流速為4.5～5.0m/s。（7）水泵流量的確定

水泵流量可按下式計(jì)算：（4-52）式中Qp——水泵流量，m3/min；

K——安全系數(shù)，常取K=1.5；(Qi)max——各輪灌區(qū)中最大的單位時(shí)間噴水量，m3/min。（8）水泵揚(yáng)程的確定

為了確定水泵揚(yáng)程，需要進(jìn)行噴灌系統(tǒng)管路的水力計(jì)算。水泵應(yīng)有的揚(yáng)程H為：H=Hn+Σ(RL+Z)+Hl

（4-52）式中Hn——噴灑器額定工作壓力，m水柱；Σ(RL+Z)——從水泵進(jìn)水口到最不利位置噴灑器之間的所有沿程損失和局部損失之和，m水柱；Hl

——最不利位置噴灑器與水源水位高度差，m。（9）水箱參數(shù)的確定

如在噴灌系統(tǒng)中設(shè)有水塔，則水塔內(nèi)水箱的容量一般取為一天總需水量的50%。水塔內(nèi)水箱底部的離地高度H’為：H’＝Hn＋Σ(RL＋Z)＋Hl’（4-53）式中Hl’——最不利位置噴灑器與水塔處地面的高度差，m。對(duì)于滴灌系統(tǒng)，同樣按上述程序進(jìn)行設(shè)計(jì)。

三、溫室土壤施肥與養(yǎng)分調(diào)節(jié)

溫室設(shè)施內(nèi)施用的基肥和追肥量一般都遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于露地。對(duì)于具有自動(dòng)噴、滴灌系統(tǒng)的溫室，常將施肥與自動(dòng)噴滴灌結(jié)合進(jìn)行。圖4-49即是一種灌溉系統(tǒng)自動(dòng)施肥裝置。目前，在國(guó)外自動(dòng)施肥系統(tǒng)的應(yīng)用已經(jīng)非常廣泛，施肥器受計(jì)算機(jī)或小型控制器控制，以實(shí)現(xiàn)精確施肥，主要有泵注方式、文丘里式、壓差式、水驅(qū)動(dòng)混合注入式等。圖4-49灌溉系統(tǒng)自動(dòng)施肥裝置四、溫室土壤消毒

溫室設(shè)施內(nèi)的土壤，由于溫濕度較高，病原菌的發(fā)生及繁殖較快，土壤消毒是控制病蟲(chóng)害，獲得穩(wěn)產(chǎn)、高產(chǎn)的重要措施。播種或定植前，對(duì)溫室土壤進(jìn)行藥劑消毒，可殺死土壤中的病菌或蟲(chóng)卵，預(yù)防或減輕溫室作物生長(zhǎng)期的病蟲(chóng)危害。土