农业设施工程学

农业设施工程学复习材料第一章：1—2设施农业工程的发展现状与趋势一、设施农业工程的定义定义：应用现代工程技术手段进行设施农业生产的科学，主要研究设施农业生产的规律以及工程技术在设施农业生产中的应用。包含生物工程、建筑工程、机械工程和环境工程等多学科内容1、设施农业的基本概念（内容+手段＋目的＋技术体系＋目标）内容：包括设施栽培和设施养殖，是现代农业技术与工程技术的集成。手段：采用现代农业工程技术，改变自然环境目的：为动植物生产提供最适宜的环境条件，一定程度上摆脱对自然环境的依赖进行有效生产。技术体系：现代农业技术包括现代化的栽培、育种技术，农产品的加工处理技术等：设施农业工程技术包括温室设施、环境调控和机械设备等。目标：实现科学利用资源、能源，提高土地利用率、劳动生产率和单位面积优质农产品产出率，实现早熟、高产、优质、高效的集约化农业生产方式。2、设施农业工程技术的特点：1）高效性：提高工作效率2）高能性：减轻劳动强度3）集约性：节约劳力，降低成本4）载体性：蕴含先进技术5）精细性：增强灵活性和适应性3.设施结构主要有小拱棚，塑料大棚，小型温室，现代化温室，工厂化温室4.温室产品多样化、特色化、专业化、规模化二）国外设施农业工程的趋势2）国外设施农业工程的趋势1、温室建筑面积呈扩大化趋势（大型化）2、设施结构与建筑材料多样化3、温室产品多样化、特色化、专业化、规模化4、温室栽培管理向智能化、网络化、标准化发展5、温室节能技术称为研究的重点6、设施研究趋于多学科综合性研究三、我国设施农业工程的现状与趋势我国设施农业应用主要是塑料大棚、日光温室及连栋温室，也有少量应用先进工程技术的只能温室，其中节能、环保的日光温室为我国所独创。我国设施农业由早期的地膜覆盖栽培、园艺作物温室栽培和无土栽培→工厂化种植和工厂化农业车间生产迅速发展。二）我国设施农业的发展现状1、2、设施栽培分布由北向南扩展3、农业设施逐步向大型化发展4、设施农业工程关键技术取得进展1）温室保温节能技术2）温室夏季降温技术3）无土栽培技术4）计算机在温室设施中的应用5）设施新品种选育方面取得长足进步6）初步构建了设施农业生产技术体系三）我国设施农业工程存在的问题1、设施水平低，调控能力差，抗御灾害能力差2、机械化程度低，劳动强度大3、设施栽培技术不配套，科技含量低4、关键技术和基础性研究不够5、设施农业的副作用亟待研究6、某些引进的现代温室设施投资大、管理不善、低产高耗四）我国设施农业工程的发展趋势我国设施农业工程的发展将在满足社会需求总量的前提下协调发展，着重增加品种、提高质量，向着节能化、专业化、自动化、机械化、智能化、产业化、高科技的工厂型农业发展，逐步实现规范化、标准化、产业化生产，形成具有中国特色的技术和设施体系。从生物—环境—工程三方面，将单项技术进行综合配套、规范化、系统化，开展农业生物与环境因素及工程设施间相互作用规律的应用基础研究，开发现代化设施农业的环境调控技术与设施，大力发展农业生物环境与能源工程技术。1、2、3、加强设施旅农业机械化，自动化、智能化研究4、加强适于工厂化栽培专用新品种的选育5、加强节能技术研究，注重环境保护，发展绿色食品6、7、设施配套装备与技术研究开发当前我国农业发展的趋势：①工业反哺农业，城市支持农村②国家立法推进农业现代化的发展“十一.五”期间农机化优先发展什么？四大领域：①以提高生产率、降低能耗为主的现代农业装备技术②以提高农民收入为主的农产品加工增值技术③以改善生态环境为主的环保节能技术④以发展精准农业为目标的智能型农业装备与电子信息化技术国家中长期科学技术发展纲要20204.农业发展思路:(4)积极发展工厂化农业，提高农能劳动生产率。重点研究，农业环境调控、超高产高效栽培等设施农业技术，开发现代多功能复式农业机械，加快农业信息技术集集成应用。优先主题:（23）多功能农业装备与设施重点研究开发适合我国农业特点的多功能作业关键装备，经济型农林动力机械，定位变量作业智能机械和健康养殖设施技术与装备，保护性耕作机械和技术，温室设施及配套技术装备。（24）农业精准作业与信息化重点研究开发动植物生长和生态环境信息数字化采集技术，实时土壤水肥光热探测技术，精准作业和管理技术系统，农村远程数字化，可视化信息服务技术及设备，农林生态系统检测技术及虚拟农业技术。自动化、智能化核心技术——“7S”：1、GPS—GlobalPositioningSystem（全球定位系统）2、GIS—GeographicalInformationSystem（地理信息系统）3、RSS—RemoteSensingSystem（遥感系统）4、SS—SimulationSystem（模拟系统）5、ES—ExpertSystem（专家系统）6、DSS—DecisionSupportSystem（决策支持系统）7、ICS—IntelligenceControlSystem(智能控制系统)“7S”技术的功能分类：前“3S”用于信息采集；后“3S”用于信息处理及决策；ICS用于决策的执行七大研究重点：1、设施农业机械2、节水技术及设备3、新型植保机械4、农产品加工设备5、安全高效畜禽养殖技术6、大田作业机具7、水产品标准化养殖技术与装备全国将推广10种农机化技术1、经济作物机械化生产技术2、设施农业工程机械化技术3、农产品加工机械化技术（稻麦、茶叶、食用菌）4、保护性耕作技术和行走式节水灌溉技术5、农用航空技术（病虫草害、叶面施肥、人工降水护林防火）6、玉米营养体移栽机械7、水稻种植和收获机械8、秸秆还田机械化技术9、粮食产地烘干机械化技术10、木业机械化技术防虫网防虫网以人工构建的屏障，将害虫拒之网外，达到防虫、防病保菜的目的。此外，防虫网反射、折射的光对害虫还有一定的驱避作用。最大的特点是能防虫防病，大幅度减少农药使用量，是无公害作物的关键技术，是一种简便、科学、有效的防虫措施。防雨棚防雨棚是利用塑料薄膜等覆盖材料，覆盖在大棚顶部，而四周敞开的拱圆大棚，借以改善棚内小气候，使作物免遭雨水直接淋袭的一种设施。脊高：指温室柱底到温室屋架最高点间的距离。跨度：指温室的最终承力构架在支撑点之间的距离。开间：指温室的最终承力构架之间的距离。檐高：指温室柱底到温室屋架与柱轴线交点间的距离。立柱：起支撑拱杆和固定作用拉杆：起固定立柱、连接整体的作用，使棚体不产生位移拱杆：起保持固定棚形的作用天沟：用于排除雨水、雪水，还作为副拱的支座，起到连接的作用，对温室的稳定性、承载等方面起作用的沟。卡槽、卡簧：起到紧固薄膜的作用四．育苗与无土栽培设施4.1育苗设施1、园艺植物育苗在生产上的意义：a缩短占地时间，增加大田复种指数，提高土地利用率。b育苗能使园艺植物提早或延迟收获，实现反季节栽培及周年均衡供应，提高园艺植物生产的经济效益和社会效益。c提高园艺植物质量。d易于应用先进技术。如近年推广的工厂化育苗、电热温床育苗以及穴盘育苗等新技术。2、育苗设施：主要指在育苗生产过程中所使用的机械设备以及辅助设备，主要包括温室、塑料薄膜拱棚、电热温床、扦插床、精量播种设备、补光设备、增施CO2设备、浇水设备、育苗容器、遮荫设备等。育苗架：为了充分利用温室空间，广泛采用育苗架进行立体多层式育苗。育苗架有固定式和移动式两种。活动式育苗架代替了固定式育苗架，它由支柱、支撑板、育苗盘支持架及移动轮等组成。育苗钵：是指培育秧苗用的钵状容器。按材料不同可分为塑料育苗钵有机质育苗钵。育苗筒：是圆形无底容器，按材料分塑料筒和纸筒。电热温床：主要由电加温线、控温仪、开关、导线等组成，功率大时，可外加交流接触器。电加温线：是将电能转为热能的器件。分为土壤电加温线和空气电加温线。温控仪：使用时温度传感器放到土壤中，控温仪温度旋钮旋到设定温度值。当温度传感器内的热敏电阻感受的实际温度高于或等于设定温度值时，控温仪的交流电桥便输出正信号或零信号使继电器的触头断开，切断电源.反之则输出负信号，经放大驱动继电器使交流接触器的接通电源，使电加温线通电加温。交流接触器交流接触器的线圈电压有220V和380V两种，选用CJ系列的交流接触器较好。电热温床的功率选择每平方米所需功率取决于当地的气候、作物需要的温度和温床散热等因素。一般蔬菜育苗功率取100-150W/M2.总功率W=总面积(加温面积)X每平方米所需功率电加温线根数n=总功率W/电加温线额定功率(n取整数)布线间距计算设温床的实际加温面积：长A=15M宽B=1.35M已选定功率为100W/m2加温面积S=AXB=15X1.35=20.25m2总功率W=20.25X100=2.025kw选择DV21012(电压220V，电流5A,功率100W,长度120M）型电加温线根数:n=2025/1000=2.025根取n=2加温布线条数:N=（电加温线总长一床宽B)/实际电加温线长A=（120X2—1.35）/15=15.91布线平均间距t=宽度B/(N-1)=1.35/(16一1)=0.09(m)为方便接线，使两端导线处在同一边，N应取偶数，本例取n=16蒸发冷却：是利用水分蒸发吸热，达到降低空气温度的一种措施.空气热力学过程是绝热加湿过程(近似为等焓过程）。耗水量少，吸热效率高，装置简便，是一种生产性降温方式，但是它会增加空气湿度，不适于高湿的气候条件下应用。第二章设施栽培工程2-1设施类型及结构二，温室的分类1、按用途分：生产温室：科研温室：展销温室：庭院温室2、按温度分类：高温温室；中温温室；低温温室；冷室3、按覆盖材料分：玻璃温室；塑料薄膜温室（又称塑料大棚）；4、按骨架材料分：竹木结构；钢筋结构；热镀锌管结构5、按建筑结构分：脊形温室（单坡采光面（南向）、双坡采光面（东西向））；拱形温室（单栋、连栋）；脊拱混合型（二）按室内环境温度分类1、高温温室（天津热带植物园）冬季一般保持在18-36℃之间。用于越冬栽培耐热性蔬菜、花卉、苗木或栽培热带植物之用。2、中温温室冬季一般保持在12-25℃之间，共栽培热带和亚热带地带产的植物之用，适宜栽培茄果类，水生菜类、瓜类、豆类等喜温性蔬菜，以及葱蒜类及一些多年生耐寒而适应性广的蔬菜栽培。3、低温温室冬季一般保持在5-20℃之间，供亚热带和暖温带植物栽培之用，并适宜萝卜、白菜、花椰菜、马铃薯、蚕豆、豌豆等半耐寒性蔬菜，以及芥菜类、绿叶菜类、甘蓝类等耐寒性蔬菜的栽培4、冷室冬季一般保持在0-5℃之间，共栽培或贮存暖温带盆栽植物越冬之用。（三）按覆盖材料分类1、玻璃温室2、塑料薄膜温室（又称塑料大棚）：经济性好；适用性强（四）按骨架材料分类1、竹木塑料大棚：以竹子或木材为骨架材料，结构简单，取材方便，易于施工，经济实用。应向少柱、无柱方向发展，或采用水泥预制件。2、钢筋塑料大棚采用普通钢筋作材料，取材和制作较方便，但耗钢量较大，达7.5kg/m3，焊点较多，容易生锈，其室内空间不大，不便进行机械化操作。3、热镀锌钢管塑料大棚壁厚1.2-2.5mm的钢管采用热浸镀锌处理，镀层较厚，内外壁两面都镀，使用寿命可达8-10年以上。室内空间较大，操作、管理、耕作都很方便，但其造价较高。是目前世界上最为广泛的一种塑料温室、大棚的形式。脊型双坡面温室：顶面以设置天窗，但覆盖材料薄膜不易均匀绷紧，受雨雪积压会凹陷。拱形温室：适用于塑料薄膜覆盖材料的结构形式。因结构简单，建造简易，造价低而广泛采用。拱形顶面覆盖塑料薄膜容易绷紧，且雨雪在拱面上易滑落，不会积压，但难以设置天窗，靠两侧窗通风换气效果差，易形成高温、高湿效应。脊拱混合型：是脊形和拱形混合造型的顶面，消除两种造型的缺点，综合两种造型的优点，是塑料薄膜温室比较理想的造型。二）南方轻型设施1、遮阳网（1）遮阳网的种类按颜色：有黑色、白色、银灰色、绿色、蓝色、黄色和黑色银灰色两色相间几种。按遮光率：35%-50%、50%-65%、65%-80%、≥80%四种规格，应用最多的是35%-50%的黑网和65%的银灰色网。按幅宽：有90cm、140cm、150cm、160cm、和200cm五种。按产品