设施农业环境工程学 考点总结

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

3.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）。

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：

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。

EV

A、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。

（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。

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：

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：

1.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

410.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）：

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：

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。

6.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.滴灌优点：

省工、省水、节能，优质、增产，适应范围广，易于自动控制，可随水追肥或施药。

3.微喷灌优点：

省工、省水、节能，能随时追肥或喷药，易于自动控制，在高温干燥季节可调节田间气候

4.自行走式喷灌机属微喷灌系统，灌水均匀度高，可移动使用，可施肥喷药。

5.微喷带微灌抗堵塞性能好，不需精细过滤设备，能滴能喷，投资低，灌水均匀度低，使用年限短

6.渗灌优点：

不破坏土壤结构、减少地面水分蒸发、管材抗老化性能强、田间作业方、理论上水利用率最高

7.水培灌溉产量高、质量好；能够避免连作障碍；栽培环境清洁，可生产优质高档园艺产6品；省水、省肥、省工；易于进行生长调控,不受地域等条件的限制,可以扩大农业生产空间；有利于实现农业现代化

8.喷雾栽培法优点：

彻底解决作物根系氧气供应不足的问题、节水效果明显

9.潮汐灌溉“潮起”时栽培基质部分淹没，作物根系吸水，“潮落”时栽培基质排水，作物根系更多地吸收空气二对灌水方法的基本要求各种灌水方法都应以节水、省工、增产和取得最大经济效益为总目标。

合理的灌水方法、灌水技术一般应满足下述基本要求：

(1)保证实现定额灌水(2)田间水的有效利用率高(3)田间灌水质量高(4)高效低耗，灌水成本低（5)方便与农业技术措施密切配合(6)简单经济便于推广

8.举例设施内主要过滤设备、施肥（药）装置。

过滤设备：

颗粒过滤器、筛网过滤器、叠片式过滤器和旋流式水沙分离器施肥（药）装置：

泵注式、文丘里式、压差式、水驱动混合注入式等，其中水驱动混合注入式以控制精确、无附加动力等特点应用越来越广泛。

第五章设施内气体及其调控

1.设施内有害气体有哪些？

1.对农作物有害的：

NH3，CO，亚硫酸和塑料制品散发的邻苯二甲酸二异丁酶等

2.对人体有害的：

CO，SO2，一氧化氮，二氧化氮等有害气体的预防：

1.有机肥充分腐熟

2.改变加温方式

3.选择符合标准的塑料薄膜

4.防止农药残毒污染

5.防止大气污染

6.防止地热水的污染

2.温室内二氧化碳的增施方法有哪些

1.施固体二氧化碳肥

2.化学反应法

3.燃放沼气

4.液态二氧化碳（气瓶）

5.增施有机肥

3.风速对作物的生长发育有哪些方面的影响

1.提高植物蒸腾速度，降低植物体温，增加根系吸收能力；还帮助植物授粉，传播植物种实，帮助植物繁殖。

2.风对作物周围CO2的影响

3.风对作物周围光照的影响

4.风对光合作用的影响

5.风有利于蔬菜等作物矿质元素的吸收

6.风速与品质的关系

7.风速与作物形态生长的关系

8.风对作物的不利影响：

风使作物病害蔓延，甚至还能造成病虫害的长距离迁移现象。

4.试述温室内自然通风基本原理

1.是由室内外温差形成的内外空气密度差，该密度差驱动空气的内外交换；

2.是室外的自然风在温室四周形成的压力分布，驱动空气的流动。

5.温室自然通风量的计算方法(课本P164—166)

6.试述二氧化碳从大气到叶绿体所需要经过的途径第一段路程：

二氧化碳从大气输送到叶片附近；第二段路程是二氧化碳从叶片周围通过气孔进入叶肉细胞表面；第三段路程是从叶肉细胞表面进入到叶绿体表面。

7.试述二氧化碳的变化规律

1.二氧化碳浓度夜间比白天高，阴天比晴天高

2.早晨揭开不透明覆盖物质前浓度最高

3.揭开不透明覆盖物后浓度逐渐降低2小时后降至二氧化碳浓度补偿点以下

4.晴天9：

00—11：

30，棚内绿色植物光合作用最强

5.通风前浓度降至一日中最低值，通风后室内浓度一直低于外界

6.下午，二氧化碳浓度回升，盖苫及前半夜的室内浓度逐渐增加。

8.二氧化碳施用后应当对温室环境进行哪些相应调整

71.光照管理

2.温度管理

3.湿度管理

4.灌水和施肥管理

9.设施内哪些情况下容易发生NH3危害？

1.未经腐熟的有机肥在高温下发酵时产生出大量氨气越积越多；

2.大量施用碳酸氢铵和撒施尿素产生氨气。

氨气防除方法：

1.施用腐熟人畜粪尿，不施未腐熟的生肥；

2.不施或少施碳酸氢铵，尿素用沟施或穴施，施后盖土埋严，不用撒施；

3.在保证正常温度的情况下，开窗或卷起膜脚，进行通风换气，以排除过多的氨气。

第六章设施内土壤及其调控

1.概念：

此生盐渍化、连作障碍、自毒作用初生盐渍化：

由于地下水造成的盐渍化。

次生盐渍化：

由于施肥不当造成的土壤盐离子的积累称次生盐渍化。

连作障碍：

同一种作物或近缘作物连作以后，即使在正常管理下，也会产生产量降低、品质变劣、病害严重、生育状况变差的现象，这一现象叫连作障碍。

自毒作用：

某些植物可通过地上部淋溶、根系分泌物和植株残茬等途径来释放一些物质对同茬或下茬同种或同科植物生长产生抑制作用，即发生在植物种内的化感作用，这种现象被称为自毒作用。

2.设施内土壤特性有哪些？

1.土壤有机质含量高

2.氮、磷、钾的含量高

3.土壤盐类积聚

3.论述连作障碍形成的原因答：

土壤有害微生物的积累；土壤盐类积累；植物的自毒作用。

4.如何防控设施内土壤连作障碍？答：

轮作和间套作；选用抗病品种或砧木品种；无土栽培；合理的土壤管理；生物防治。

5.是什么原因造成了设施内土壤次生盐渍化？设施内施肥量大，并且长年或季节性覆盖，改变了自然条件下的水分平衡，土壤得不到雨水的充分淋洗，再加上设施中特殊的由下到上的水分运动形式，致使盐分在土壤表层聚集。

产生盐类积聚原因有两个：

1.盲目大量施肥

2.缺少降雨淋溶

6.土壤消毒有哪些方法？

1.化学消毒

2.热学消毒（蒸汽消毒）

3.生物学方法

4.太阳能消毒

7.设施内土壤环境的调节与控制

1.提高认识，合理施肥

2.合理灌溉

3.换土

4.合理的栽培制度

5.土壤消毒

6.增施有机肥、施用秸秆降低土壤盐分含量

7.微生物菌肥。

第七章设施环境自动调控系统自动控制：

是指在没有人直接参与的情况下，利用外加的设备或装置，使机器、设备或生产过程的某个工作状态或参数自动地按照预定的规律运行。

自动控制的基本方式有：

开环控制、闭环控制和复合控制。

开环控制：

是指控制装置与被控对象之间只有顺向作用而没有反向联系的控制过程。

闭环控制：

也称为反馈控制，这是一种把系统的被控量反馈到它的输入端，并与参考输入相比较的控制方式。

复合控制：

指按偏差控制和按扰动控制相结合的控制方式。

对自动控制系统的基本要求：

稳定性、快速性、准确性。

设施环境自动控制（调节）系统中应包括传感器（敏感元件）、执行器件和调节器三大部分。

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