设施光照环境及其调控
设施光环境控制
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光照对人体生物钟、内分 泌等生理功能有重要影响， 不合理的光环境可能对健 康产生负面影响。
光环境控制技术的发展历程
手动控制阶段
最初的光环境控制主要依靠人工 调节，如窗帘、百叶窗等。
自动控制阶段
随着科技的发展，出现了自动控 制设备，如调光器、智能照明系 统等，可以根据室内外光线变化
自动调节光照强度。
重要性
良好的光环境可以提高工作效率、保 护视力、减轻视觉疲劳，同时还有助 于调节人体生物钟，促进身心健康。
光环境对设施的影响
01
02
03
影响视觉舒适度
光照不足或过强都会影响 人眼的舒适度，导致视觉 疲劳和不适。
影响工作效率
适宜的光环境可以提高工 作效率，反之则会影响工 作效率和准确性。
影响人体健康
突出展示
利用灯光突出展示商品的特点和优势，提高商品的销售效果。
节能环保
采用智能控制的照明系统，根据商业活动的需要调节光照强度和颜 色。
公共空间光环境控制
提高安全性
合理的照明设计可以提高公共空间的安全性，如道路照明、广场 照明等。
引导人流
通过灯光引导人流，使人们更加便捷地到达目的地。
美化城市
利用灯光美化城市建筑和景观，提升城市的形象和品质。
04 设施光环境控制的应用场 景
办公空间光环境控制
调节光照强度
根据工作需要，调节办公区域的光照强度，提高 工作效率和舒适度。
避免眩光
通过合理布置灯具和调整光照角度，避免眩光对 眼睛造成不适。
节能环保
采用高效节能的照明设备，降低能耗，同时减少 对环境的影响。
商业空间光环境控制
设施环境的特点及调控
二、设施内温度的调控措施
（一）保温 （二）增温 （三）降温
㈠ 保 温(P83中的归类)
1、减少贯流放热 （1）保持墙体的厚度和墙体的干燥
（2）加厚屋顶、保持屋顶干燥 （4）保证草苫厚度、覆盖质量及覆盖时间 （5）采用多层覆盖 （7）设施四周设置风障
2、减少缝隙放热(6) 设施密封、及时补膜、通风口 处理、作业间设置等。
3、减少地中传热(3) 设置防守防寒沟。
1、减少贯流放热
最有效的办法是多层覆盖。 室外覆盖草苫、纸被或保温被
二层固定覆盖 （双层充气膜）
室内活动保温幕（活动天幕）
室内扣小拱棚
加强防风措施
使用保温性能好的材料作墙体和后坡的 材料，并尽量加厚。
2. 减少换气放热
尽可能减少园艺设施缝隙； 及时修补破损的棚膜； 在门外建造缓冲间，并随手关严房门。
单元二 温度
一、园艺设施内温度条件的特点
（一）设施内温度的形成 （二）设施内热量支出途径 （三）设施内温度的变化特征 二、设施内温度条件的调控措施 （一）保温 （二）增温 （三）降温
一、园艺设施内温度条件的特点
（一）设施内温度的形成
（回顾：塑料大棚的增温原理）
在不加温情况下，设施内热量的来源主要是 太阳辐射。
空间
南北方向：南强北弱
东西方向：中部强东西部弱 垂直方向：由上向下逐渐减弱
时间
中午强早晚弱
一、设施内光照条件的特点
3、光照时数：设施类型的不同有异
大棚和连栋温室：与露地基本相同。
设施类型
单坡面日光温室：短于室外 其他均存在光照时数不足的问题
一年内露地日照时间变化情况
一、设施内光照条件的特点
4、光质：不同覆盖材料的透光率不同。
第三章 园艺设施的环境条件及其调控
62.5
连 栋 钢 筋 水 泥5.99
56.3
露 地选用透光率高且透光保证率高的透明覆盖材料
2. 改进管理措施
3. ⑴ 保持透明屋面清洁 4. ⑵ 充分利用反射光（聚酯反光膜或反光板） 5. ⑶ 合理密植 6. ⑷ 加强植株管理 7. ⑸ 地膜覆盖
反光膜
⑹ 在保温的前提下,尽可能早揭晚盖内外覆盖 ⑺ 采用有色薄膜 (8) 耐弱光品种的选用 3. 人工补光 ⑴ 目的 ⑵ 人工补光对光源的要求 ⑶人工补光的光源
(四) 提高地温的方法
1. 架床式离地床栽培 2. 炕洞式栽培床(跨度6m的温室8排炕
洞,30cm和80cm 的 2个烟囱设在两个山 墙处) 3. 埋设酿热物 4. 电热加温 5. 水暖加温
6. 温室外挖防寒沟 7. 地面覆盖(地膜、草、稻麦秸覆盖） 8. 勤松土,控制浇水
(五) 变温管理
1. 变温管理的依据 随着昼夜光照时间的变化，作物的生理活动中心 将不断地转移。依据作物生理活动中心将1d分成 若干时段，并设计出各时段适宜的管理温度，以 促进同化产物的制造、运转和合理分配，同时降 低呼吸消耗，这样的温度管理方法，叫变温管理
人工补光
① 白炽灯和卤钨灯：光谱不全，属热辐射光源， 即在产生光的同时产生热效应。防止高温烧苗：
A 移动光源 B 用水滤器
② 日光灯：可克服白炽灯产生辐射热的缺点，苗期 连续补光30天，每天4~8小时，番茄、黄瓜可早 熟15~20天。
③ 生物汞灯 ④ 钠灯
④水银荧光灯：可把紫外光变为可见光，光照强度高， 有利于长日照植物进行光合作用。
3. 棚室果菜四段变温管理指标
种类
变温管理
6~12时 12~17时 17~21时 21~6时 晴天 阴天
设施光特点与调控管理
设施（日光温室）光照特点及调控管理万物生长靠阳光，光能够影响蔬菜的产量与品质。
设施能够为蔬菜创造良好的生长发育条件，最终实现蔬菜全年均衡供应市场。
但是由于设施条件的限制，在许多情况下，设施内光照不能满足蔬菜生长发育的最佳要求，以日光温室为例，学习光照的特点与调控管理。
（一）设施光照特点1、设施光照强度光是设施环境中的主要因子。
光照条件好坏直接影响光合作用的强弱。
光照是设施的主要热源，光照条件好，设施温度才能提高。
设施内光照强度决定于室外自然光强与设施的透光能力。
由于拱架的遮阴，薄膜的吸收与反射作用，以及薄膜内面凝结水滴或尘埃污染等影响，设施内光强小于室外。
设施内主要利用自然光照条件，利用率只有外界环境的40～60%。
主要因为建筑覆盖材料反光，骨架材料遮光。
另一方面，受山墙、后坡、防寒覆盖物（草苫子或棉被）、高棵作物和入射光角度的影响，光照强度在空间上分布不均匀，日光温室内形成东西山墙及后墙内侧的弱光区。
2.光照时数设施内光照时数随着纬度，季节、天气变化而改变，如果设计方位不合理，或者冬季覆盖草苫保温防寒，都会人为地缩短光照时数。
另外人工补光措施，可以增加光照时数，满足蔬菜对光周期的需要3.设施内的光谱成分太阳辐射是由红外光谱区，可见光谱区，紫外光谱区等组成的连续光谱。
不同波长的光在蔬菜的生长发育中所起的作用不同。
紫外光可以杀死病菌孢子，抑制作物徒长，促进种子萌发和果实成熟，提高蛋白质和维生素的含量。
可见光是光合作用的能源。
红外光不能被叶绿素吸收，但可以被吸收转化为热能，提高环境温度。
直射光（以平行光的形式到达设施内的光线）是设施内的基本能量来源。
散射光（从不同方向投射到棚室上的光）对设施蔬菜生长的重要作用不容忽视。
散射光中蓝紫光线多，而蓝紫光具有强光合作用。
多云或阴天，早晨或傍晚，阳光被大量散射，利用这些散射光能对设施蔬菜生产十分重要。
设施栽培中，由于透明覆盖材料的光学特性，促使进入设施内的光质发生变化。
设施内光环境调控
2、阴性植物：适合于光照不充足或散射光条 件下生长的花卉。不能忍受强光直射，一般 在庇荫度50%以上的弱光下，才能正常发育。 如观音莲、螟叶秋海棠、花叶芋、熏粉叶、 肾蕨、天鹅绒竹芋等。
3、中性植物：在光照充足条件下生长最 好，稍受庇荫时生长也不致减弱的花卉。 如扶桑、报春花、新几内亚凤仙、天竺 葵、比利时杜鹃等。
光照时数 光分布
光环境作用
• 光环境对温室作物的生长发育产生光效应、 热效应和形态效应，直接影响其光合作用、 光周期反应和器官形态的建成，在设施园 艺作物的生产中，尤其是对喜光园艺作物 的优质高产栽培中，具有决定性的影响。
温室内的光环境所具有不同的特征：
• 1. 总辐射量低，光照强度弱。 2.辐射波长组成与室外有很大差异。 3.光照分布在时间和空间上极不均匀。
3.红外线
• 红外线是红光以外的不可见光。它是一种 热源，可察觉它的存在，能增高地温和气 温，提供花卉生长环境所需要的热量。
园艺设施光照环境的调节与控制
• （一）、影响园艺设施光照环境的因素 • 1、园艺设施的透光率 • 2、覆盖材料的透光特性 • 3、污染和老化对透明覆盖材料透光性的影
响 • 4、园艺设施结构与透光率的关系
• 1、长日照花卉：以原产温带或寒带的花卉为多， 一般每天需要12小时以上光照才能开花。如北方 春夏季开花的金鱼草、碗莲等。
• 2、短日照花卉：包括多数原产热带、亚热带的花 卉，每天光照少于12小时的条件下才能孕蕾开花。 如北方秋冬开花的一品红、菊花等。
• 3、中日照花卉：该类花卉的孕蕾开花对日照要求 不严，黑夜长短对形成花芽无明显的影响。如香 石竹、仙客来、矮牵牛、天竺葵、石竹等。
光质的调控
• 光照处理与红光和远红光关系很大，通常利用白 炽灯就富含这两种光波。温室利用自然光的场合， 由于覆盖材料的不同，各种光波域的透过率也不 相同。最近以聚丙烯树酯为原料的薄膜中混入能 遮断红光和远红光的色素制成的转光膜，可调节 室内600~700nm的红光和700~800nm的红远光的 光量子比，控制茎节的伸长。
设施农业-光照及其调控措施
设施农业-光照及其调控措施学习情境一光照环境及其调控措施知识要点：1. 学会设施内光照环境的特点及其调控措施；2. 学会设施内温度环境的特点及其调控措施；3. 学会设施内湿度环境的特点及其调控措施；4. 学会设施内气体环境的特点及其调控措施；5. 学会设施内气体环境的特点及其调控措施；6. 了解常见的灾害性天气技能要点：1. 能对设施内的各个环境特点进行检测；2. 会根据测出的环境特点进行合理地调控。
3. 能在灾害性天气来临之前做好预防工作。
园艺设施是在人工控制下的半封闭状态的小环境，其环境条件主要包括光照、温度、水分、土壤、气体、肥料等。
园艺作物生长发育的好坏，产品产量和质量的高低，关键在于环境条件对作物生长发育的适宜程度。
日光温室在建造前要考虑结构的优化设计以创造良好的环境条件，建成以后主要日常管理就是对环境条件进行调节控制，才能保证为园艺作物生长发育创造最佳环境条件，以达到早熟、丰产、优质、高效的目的。
但温室内的环境条件调控十分复杂，一方面各环境条件之间相互影响、制约，不能忽视其中任何一方面；另一方面，又要考虑作物种类、生育阶段、栽培方式等方面的因素。
因此，只有对环境条件进行综合调控，才能获得理想效果。
光照条件对日光温室的园艺作物生产起主导作用。
一方面光照是日光温室的唯一热源，光照条件好，透入温室内的阳光多，温度就高，对作物的光合作用也越有利。
另一方面，光照是蔬菜作物光合作用的能源，光照条件的好坏直接影响到作物光合作用的强弱，从而明显影响到产量的高低。
一、园艺作物对光环境的要求（一）园艺作物对光照强度的要求光照强度主要影响园艺作物的光合作用强度，在一定范围内（光饱和点以下），光照越强、光合速率越高，产量也越高。
温室蔬菜的产量与光照有密切关系，如番茄每平方米接受100mJ的产量为2.01~2.65㎏／m2，降低光照6.4％和23.4％，其产量分别损失7.5％和19.5％，黄瓜也有类似的情况。
设施光照环境及其调控
表 不同树脂原料的棚膜特性比较
棚膜原料 主要特性 密度 拉伸强度 断裂伸长率 透明性
聚乙烯 高压聚乙烯 0．923 良 良 良
应用早期 透光率 良
应用后期 透光率 中
保温性
良
耐低温性
良
耐穿刺性
良
低温抗冲击性 良
防尘性
良
线性聚乙烯 0．923 优 中 中
良
中 中 优 优 优 良
聚氯乙烯
1．275 优 良 良
120
100
80
60 钢 竹 露
40
架木地 结结对
20
构构照
0 光照强度(klx)
钢竹露 架木地 结结对 构构照
透光率(%)
透明覆盖材料对大棚透光率的影响
一般因薄膜老化可 减少透光20～40%，因 污 染 又 可 减 少 透 光 15 ～ 20%,因太阳光的反射还 可 损 失 10 ～ 20% ， 因 水 滴 附 着 可 损 失 20% ， 这 样透光率约为入射光强 的50%左右。
材料
2.改进栽培管理措施
（1）保持透明屋面干洁 （2）在保温前提下，尽可能早揭晚盖外保温 和内保温覆盖物，增加光照时间。
（3）合理密植，合理安排种植行向，尤其是北 方单屋面温室更应注意行向。 （4）加强植株管理， 黄瓜、番茄等高秧作物及 时整枝打杈，及时吊蔓或插架。进入盛产期时还 应及时将下部老叶摘除，以防止上下叶片相互遮 荫。
1.改进农业设施结构提高透光率
（1）确定适宜的建筑场地及合理建筑方位
（2）设计合理的屋面坡度
棱镜温室
充分利用反射光。如日光温室适当 缩短后坡，并在后墙上涂白以及安装 镀铝反光膜，地面覆盖地膜等。
（3）合理的透明屋面形状 实践证明，拱圆形屋 面采光效果好。
设施农业中光照调控技术的应用
设施农业中光照调控技术的应用设施农业是一种在相对可控环境下进行农业生产的方式，光照作为植物生长的关键环境因子之一，其调控技术在设施农业中有着广泛而重要的应用。
一、设施农业与光照的关系植物在设施环境下生长，其光照条件与自然环境有很大不同。
设施农业中的光照来源主要有自然光照透过覆盖材料进入设施内以及人工补光。
在自然光照方面，设施的覆盖材料如塑料薄膜或玻璃等会对光照的强度、光谱分布等产生影响。
例如，普通的塑料薄膜可能会过滤掉部分紫外线和红外线，这就改变了植物原本在自然环境下所接收到的完整光谱。
而人工补光则是为了弥补自然光照的不足，比如在冬季日照时间短或者在设施内光照分布不均匀的情况下，人工补光能够为植物提供额外的光照能量。
二、光照调控技术的类型（一）遮光技术遮光技术主要用于调节光照强度和光照时长。
在夏季高温强光时，过强的光照可能会对植物造成伤害，如叶片灼伤、光合效率下降等。
通过遮光措施，可以降低设施内的光照强度，保护植物免受强光的危害。
常见的遮光方法有覆盖遮阳网。
遮阳网的遮光率有不同的规格，可以根据植物对光照强度的需求进行选择。
例如，对于一些喜阴植物，如兰花等，可以选择遮光率较高的遮阳网；而对于一些对光照要求相对较高的叶菜类蔬菜，在夏季高温时则可以选择遮光率适中的遮阳网。
还有在设施的顶部涂刷遮光涂料的方法，这种涂料可以根据需要调节遮光程度，而且相对遮阳网来说更为耐用。
（二）补光技术补光光源的选择补光技术中，光源的选择至关重要。
目前常用的补光光源有白炽灯、荧光灯、高压钠灯和LED灯等。
白炽灯虽然价格便宜，但发光效率低且发热量大，大部分能量以热能形式散失，不太适合作为主要的补光光源。
荧光灯的发光效率相对较高，但其光谱分布与植物光合作用的需求不完全匹配。
高压钠灯的发光效率较高，并且光谱中含有较多植物光合作用可利用的红橙光部分，在过去广泛应用于植物补光。
而LED灯则是近年来发展迅速的补光光源，它具有很多优点。
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50；阴天室外：50—500；晴天室内：100—1000；夏季
中午太阳光下的照度：约为10*9次方；阅读书刊时所需的
照度：50—60；家用摄像机标准照度：1400。
一 设施光照环境特点
光照度 光照时数
2、温室内光照度：
温室地平面或温室栽培床平面上平均单位面积的光通量。 ➢光照度低于外界 ➢光照度随时间的变化与自然光照同步，但变化较外界 平缓。 ➢光照度在空间上分布不均匀
0
清明(5/4) 谷雨(20/4) 立夏(6/5) 小满(21/5) 芒种(6/6)
大棚方位对光照的影响
东西延长的大棚比南北延长的大棚透光率高，但光照 分布的均匀度要低些。
北部 中部 南部
西部 中部 东部
50 45 40 35 30 25 20 15 10
5 0
南北延长大棚
东西延长大棚
大棚结构对光照的影响
屋面排水效率高：由于每一跨内有2~6个排水沟（天沟数）， 与相同跨度的其它类型温室相比，每个天沟汇水面积减少了 50~83%。
使用灵活且构件通用性强
影响光照环境的因素
结构、形状 骨架结构
透明覆盖物
方
位
农事操作
横拉杆的阴影
竖杆阴影的 一天变化
影响光照环境的因素
结构、形状 骨架结构
透明覆盖物
方
位
第二章 设施农业的光照环境及调控
农业设施的光照环境特点 光环境对作物生育的影响 农业设施光照环境的调节与控制 设施光照相关研究情况
制定园艺作物设施栽培的环境调控标准和栽 培技术规范，必须研究以下几个问题：
(1)掌握园艺作物的遗传特性和生物学特性，及其对各个环境因 子的要求。 (2)应研究各种园艺设施的建筑结构、设备以及环境工程技术所 创造的环境状况特点，阐明形成各种环境特征的机理。 (3)通过环境凋控与栽培管理技术措施，使园艺作物与设施的小 气候环境达到最和谐、最完美的统一。
大棚内的光照分布
大棚内也存在着一定的光差，一般大棚南端的 光强大于北端，上午东侧大于西侧，午后则相反。
光强水平分布
➢ 两侧强，中间弱； ➢ 上午东强西弱、下午相反。
光强降低
光强垂直分布
一 设施光照环境特点
光照度
草苫
光照时数
光质
光照时数短，往往不超过7-8小时，成为冬季生产的主要影响因素
一 设施光照环境特点
位
农事操作
屋面坡度、单栋或连栋等
A．单栋温室或塑料棚：
冬季生产为主时，对单栋的温室、塑料棚、双屋面而 言，则应以东西延长、坐北朝南为优。
B．连栋温室：
连栋温室采用单元尺寸、总体尺寸两种方法 描述温室的建筑尺寸。
温室的单元尺寸：主要包括跨度、开间、 檐高、脊高等。
温室的总体尺寸：主要包括温室的长度、 宽度、总高等。
农事操作
各种覆盖材料的 光谱特性不同，对各 波段的吸收、反射和 透射能力不同。
玻璃；玻璃纤维聚酯板 （FRP板）；玻璃纤维丙烯 酸树脂板（FRA板）；碳酸 树脂板（PC板）；聚丙烯 树脂板（MMA板）； PVC;PE;EVA;硬质塑料膜 PET、ETFE等。
影响光照环境的因素
结构、形状 骨架结构
透明覆盖物
后坡遮荫
西墙下午遮荫 东墙上午遮荫
➢大棚内的光照
大棚内的光照强度与薄膜透光率、太阳高 度、天气状况、大棚方位和结构等均有一定关系 。
在一般情况下大棚内的光照强度为外界自 然光照的40～60％。
光照的季节性变化
大棚内地表光照的季节变化
70
绝对照度（kLux)
60
透光率（%）
50 40 30 20 10
摸清园艺没施内的环境特征 掌握各种园艺作物生育对环境要求
一 设施光照环境特点
光照度 光照时数
1、定义： 又称照度。即通常所说的勒克司度（lux） ，表示被摄主体表面单位面积上受到的光通 量。1勒克司相当于1流明/平方米。
光
质
常见环境照度值
黑夜：0.001—0.02；月夜：0.02—0.3；阴天室内：5—
光质
垂直方向 由上向下递减 水平方向
日光温室 塑料大棚
➢日光温室内的光照
日光温室中的光比大棚中的光在分布
上更不均匀，是由于后墙、后坡、东、
西墙的遮阴。冬天温室的入射光要比夏
天多一些，而分布也比夏天均匀些。（
这是按照设计温室的要求，即冬天是光
入射最多以确保此时得到充足的热量的
要求）
中线以南为强光区， 以北光照相对弱
露地对照 竹木结构 钢架结构
露地对照 竹木结构 钢架结构
120 100
80 60 40 20
0 光照强度(klx)
透光率(%)
透明覆盖材料对大棚透光率的影响
一般因薄膜老化可 减少透光20～40%，因 污染又可减少透光15～ 20%,因太阳光的反射还 可损失10～20%，因水 滴附着可损失20%，这 样透光率约为入射光强 的50%左右。
方
位
农事操作
影响光照环境的因素
结构、形状 骨架结构
透明覆盖物
方
位
农事操作
影响光照环境的因素
结构、形状 骨架结构
透明覆盖物
方
位
农事操作
表 各种薄膜对近紫外线的透过特性及其适用范围
种类
透过波长 范围近紫外 线透来自率近紫外 线必需型
300nm以 70%以
上
上
紫外线透 过型
光照度 光照时数 光 质
光质的改变与
薄膜的成分、颜
色等有关系；玻
璃、硬质塑料板
材的特性，也影
响光质的成分。
在膜里添加光
紫外 线减
质转化剂，可以
少
使进入设施内的
光转变为以蓝紫
光为主的光。
影响光照环境的因素
为了保证有高的透光率，入射角应设在40度以内。
影响光照环境的因素
结构、形状
骨架结构
透明覆盖物
方
檐高 脊高
开间
天沟 屋面梁 檩条
跨度
有檩屋架结构 无檩屋架结构
Venlo型温室
温室单间跨度为6.4米、8米、9.6米、12.8米，开间距3米、4米、 或4.5米，檐高3.5～5.0米，每跨由两个或三个（双屋面的）小屋面直 接支撑在桁架上，小屋面跨度3.3米，矢高0.8米。近年有改良为4.0米 跨度的，根据桁架的支撑能力，还可将两个以上的3.2米的小屋面组合 成6.4米、9.6米、12.8米的多脊连栋型大跨度温室。
Venlo玻璃温室
Venlo聚碳酸酯中空板温室骨架
芬洛型温室的主要特点
透光率高：由于其独特的承重结构设计减少了屋面骨架的断 面尺寸，省去了屋面檩条及连接部件，减少了遮光，又由于 使用了高透光率园艺专用玻璃，使透光率大幅度提高。
密封性好：由于采用了专用铝合金及配套的橡胶条和注塑件， 温室密封性大大提高，有利于节省能源。