育苗溫室環(huán)境調(diào)控設(shè)施設(shè)備研究

陳韶慶

（南寧市花卉公園，廣西 南寧 530001）

0 引言

高質(zhì)量發(fā)展是現(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)展的主要目標(biāo)，基于科學(xué)的農(nóng)業(yè)種植技術(shù)與經(jīng)營模式，能夠獲得更多高產(chǎn)高質(zhì)的農(nóng)產(chǎn)品，在滿足農(nóng)業(yè)市場需求的同時，也能夠促進(jìn)農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。而育苗環(huán)節(jié)是決定農(nóng)作物生長狀態(tài)以及農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量的重要前提，從育苗溫室環(huán)境的角度，對其中應(yīng)用的各類調(diào)控設(shè)施設(shè)備進(jìn)行分析，對提升育苗溫室環(huán)境質(zhì)量效果，提升育苗成活率，培育優(yōu)質(zhì)種苗具有積極的意義。

1 育苗溫室環(huán)境調(diào)控要求

1.1 遵循地區(qū)氣候環(huán)境

從育苗生長的角度來看，植物生長環(huán)境的優(yōu)劣會直接影響到育苗生長的質(zhì)量效果，進(jìn)而關(guān)系育苗成活率和植物的生長質(zhì)量。廣西地區(qū)屬亞熱帶季風(fēng)氣候，雨熱資源豐富，南寧市位于廣西中部偏南，年平均氣溫在21.8℃左右，年降雨量1286mm，具有降水充沛，長夏短冬的特點。南寧地區(qū)夏季潮濕而冬季干燥，干濕季節(jié)分明，由于夏季時間較長，炎熱潮濕環(huán)境持續(xù)狀態(tài)也較長。為植物營造一個適宜其生長特點和需求的溫室環(huán)境，應(yīng)充分考慮該地區(qū)這一氣候變化情況對植物生長的影響。從氣候變化對植物生長環(huán)境中的光照、溫度、水分、土壤養(yǎng)分等方面的影響入手，選擇應(yīng)用合適的設(shè)施設(shè)備來實現(xiàn)對溫室內(nèi)環(huán)境條件的有效調(diào)控[1]。

1.2 構(gòu)建溫室環(huán)境因子分析系統(tǒng)

在當(dāng)前先進(jìn)科學(xué)技術(shù)不斷發(fā)展的背景下，能夠應(yīng)用于育苗溫室環(huán)境調(diào)控的裝置技術(shù)水平也在不斷提升。以營造智慧溫室環(huán)境為主要目的，現(xiàn)階段已經(jīng)能夠嘗試將一些自動化智能化的溫室環(huán)境控制設(shè)施和系統(tǒng)用于溫室育苗栽培工作?；跍厥矣绛h(huán)境營造的要求，提出以圍繞溫室環(huán)境因子來對溫室環(huán)境質(zhì)量進(jìn)行分析的方式，促進(jìn)育苗質(zhì)量的提升，將這一思路與營造溫室育苗環(huán)境的系統(tǒng)設(shè)施結(jié)合起來，可以通過構(gòu)建溫室環(huán)境因子分析系統(tǒng)的方式，利用該系統(tǒng)從溫室環(huán)境因子的角度來衡量溫室環(huán)境對提升育苗質(zhì)量的作用效果[2]。基于這一目的，溫室環(huán)境因子分析系統(tǒng)應(yīng)包括總體監(jiān)控設(shè)備以及能夠?qū)崿F(xiàn)各溫室控制管理的設(shè)施設(shè)備。其中，對各溫室環(huán)境進(jìn)行控制管理的設(shè)施設(shè)備，如排氣風(fēng)機(jī)、補光燈設(shè)備等，可以基于系統(tǒng)對環(huán)境采集監(jiān)測數(shù)據(jù)的判斷來控制其啟停狀態(tài)，從而實現(xiàn)對育苗溫室環(huán)境的自動化和智能化監(jiān)測控制。

2 育苗溫室環(huán)境所需調(diào)控設(shè)施設(shè)備

在充分考慮以上育苗溫室環(huán)境調(diào)控要求的基礎(chǔ)上，結(jié)合廣西南寧地區(qū)育苗作業(yè)的實際情況，探討在育苗溫室環(huán)境調(diào)控中應(yīng)用的各類設(shè)施設(shè)備，以總結(jié)分析的方式，明確以下幾種基本的調(diào)控設(shè)施設(shè)備類型和功能作用。

2.1 溫度調(diào)控方面

考慮種苗生長培育所需的溫室環(huán)境條件，育苗溫室環(huán)境中應(yīng)用的調(diào)控設(shè)施設(shè)備，應(yīng)能夠滿足對溫室內(nèi)環(huán)境溫度變化的有效調(diào)控。南寧地區(qū)為典型的亞熱帶季風(fēng)氣候，在冬季氣溫明顯下降的情況下，可以在育苗溫室內(nèi)部設(shè)置安裝暖氣供暖設(shè)備，依靠暖氣供暖來在溫室環(huán)境內(nèi)部散發(fā)熱量，提升溫室溫度。從暖氣供暖設(shè)備的運行原理與動力支持角度來看，考慮天然氣這一熱力來源的成本較高，在基于環(huán)保與溫室增溫要求的前提下，可以選擇在冬季午夜后以間歇性加溫的方式來運行暖氣供暖設(shè)備。溫室內(nèi)溫度應(yīng)能夠保持在15～18℃，在白天室內(nèi)溫度低于13℃、夜間室內(nèi)溫度低于15℃的情況下，再啟動設(shè)備進(jìn)行供暖加溫[3]。

而由于南寧地區(qū)夏季高溫炎熱持續(xù)時間較長，為防止過度日照和溫度升高對育苗生長培育情況產(chǎn)生影響，還可以在溫室設(shè)置頂開窗和側(cè)翻窗的方式，達(dá)到對溫室內(nèi)進(jìn)行降溫的目的。頂開窗和側(cè)翻窗通常由電機(jī)、控制箱、傳動主軸、弧狀齒條、防蟲網(wǎng)以及玻璃窗構(gòu)成，啟動電機(jī)能夠帶動傳動主軸及弧狀齒條，在打開或關(guān)閉頂開窗或側(cè)翻窗的過程中，依靠室內(nèi)外的氣壓差來達(dá)到氣體交換的目的。那就可以讓室內(nèi)的熱量及時排出，同時也能夠通過氣體交換來降低室內(nèi)空氣的潮濕程度[4]。在這一過程中應(yīng)注重對開窗速度進(jìn)行合理控制，避免因開窗速度過快而導(dǎo)致室內(nèi)外氣體猛烈交換，產(chǎn)生燒苗現(xiàn)象。對實際應(yīng)用于溫室環(huán)境的頂開窗和側(cè)翻窗也需要進(jìn)行定期檢查與維護(hù)，確保其在調(diào)控育苗溫室環(huán)境條件中的作用。

在考慮營造現(xiàn)代育苗溫室環(huán)境要求與設(shè)施設(shè)備開發(fā)優(yōu)化情況的基礎(chǔ)上，南寧地區(qū)還可以選擇應(yīng)用風(fēng)機(jī)-濕簾來達(dá)到對溫室內(nèi)進(jìn)行降溫的目的。風(fēng)機(jī)-濕簾主要包括軸流風(fēng)機(jī)、濕簾、水泵、蓄水池、管道、過濾器等裝置，在溫室環(huán)境中，同時啟動軸流風(fēng)機(jī)和水泵，室外空氣會透過充滿水分的濕簾進(jìn)入室內(nèi)，在水分與室外空氣接觸后，能夠基于吸取空氣熱量蒸發(fā)的原理實現(xiàn)降溫，再依靠軸流風(fēng)機(jī)的運轉(zhuǎn)帶走室內(nèi)熱量排出。這一方法主要用于以天窗或其他遮陽方式難以達(dá)到有效降溫目的的情況。在實際應(yīng)用該方法時，需要強調(diào)定期對裝置中的管道過濾器、蓄水池進(jìn)行清洗清掃，使用前應(yīng)對管道閥門、濕簾水泵等裝置的運行狀態(tài)進(jìn)行檢查。

2.2 光照調(diào)控方面

光照條件是能夠保證植物健康生長的基本環(huán)境條件之一，充足的光照不僅能夠為溫室環(huán)境營造良好的溫度條件，同時也能夠滿足植物本身的光合作用需求?；谟鐪厥噎h(huán)境的調(diào)控需求，還應(yīng)能夠配置好具備光照調(diào)控功能的設(shè)施設(shè)備。結(jié)合南寧地區(qū)光照的實際情況，當(dāng)?shù)爻Ｓ玫墓庹照{(diào)控設(shè)施設(shè)備以植物補光燈和遮陽網(wǎng)為主。

由于營造育苗溫室環(huán)境條件的覆蓋材料透光率往往難以達(dá)到100%，再加上陰雨霧霾等天氣條件會造成光照不足，很容易導(dǎo)致種苗生長緩慢或出現(xiàn)黃化的情況。南寧地區(qū)的降雨量較大，降雨天氣占比也較多，可以在相關(guān)天氣應(yīng)用補光燈來保障植物的光照時間。針對這一方面的問題，在現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的發(fā)展中主要選擇應(yīng)用植物補光燈來達(dá)到延長光照時間和提高光照效果的目的。基于現(xiàn)代背景下的育苗溫室環(huán)境，通常選擇高壓鈉燈或金鹵燈來進(jìn)行植物補光。在考慮植物光合作用原理的基礎(chǔ)上，植物體內(nèi)的葉綠體能夠基于相關(guān)酶的作用來捕捉環(huán)境中的二氧化碳，同時吸收太陽光中的紅橙光以及藍(lán)紫光來合成有機(jī)物，釋放氧氣?；谶@一原理，以高壓鈉燈為例，高壓鈉燈中的紅橙光占比40%，藍(lán)紫光占比10%，具有較高的發(fā)光效率[5]。在育苗溫室環(huán)境中，通常需要將植物補光燈安裝于溫室頂部，在應(yīng)用系統(tǒng)監(jiān)測溫室內(nèi)每日平均光照量未達(dá)到100W/m2標(biāo)準(zhǔn)或日照時長小于4.5h/d 的情況下，將補光燈之間的距離控制在4m×3m 左右。以進(jìn)一步提升植物補光效率為主要目的，部分育苗溫室，在應(yīng)用植物補光燈的基礎(chǔ)上還能夠開發(fā)利用手動升降調(diào)節(jié)裝置的方式來控制補光燈與植物之間的距離。

受到南寧地區(qū)夏季炎熱氣候的影響，還可以在育苗溫室環(huán)境中安裝遮陽網(wǎng)來達(dá)到降低光照強度的目的。遮陽網(wǎng)通常由遮陽網(wǎng)架構(gòu)、控制箱、電機(jī)及其齒條傳動部分、幕線與幕布等部件構(gòu)成?；跍厥噎h(huán)境因子控制系統(tǒng)的研究開發(fā)與應(yīng)用，在遮陽網(wǎng)的安裝應(yīng)用方面已經(jīng)能夠?qū)崿F(xiàn)自動控制。在溫室環(huán)境價格發(fā)展光照強度過高時，可以直接操控控制箱來啟動遮陽網(wǎng)。以溫室內(nèi)的育苗植物種類能夠承受的最大光照強度為標(biāo)準(zhǔn)，讓內(nèi)外遮陽網(wǎng)能夠相互配合，有效保障種苗的正常光合作用。

2.3 水肥管理調(diào)控方面

水肥管理也是種苗培育和生長過程中的重要內(nèi)容，為實現(xiàn)對育苗過程中水肥管理的有效調(diào)控，現(xiàn)階段常用于溫室環(huán)境的水肥調(diào)控設(shè)施，以潮汐式苗床和調(diào)速噴灌機(jī)為主。

潮汐式苗床主要通過底部灌溉的方式來達(dá)到為種苗提供充足生長水分的目的，其具體包括苗床、循環(huán)管路以及控制3 個部分，依賴苗床底部設(shè)置的排水孔和基質(zhì)毛細(xì)管，將水或水溶肥以泵入方式進(jìn)入苗床的整個基質(zhì)空間，從而達(dá)到灌溉和供應(yīng)水分的目的。應(yīng)用這一方法可以達(dá)到節(jié)省水肥的目的，同時也能夠降低種苗培育生長中病蟲害的發(fā)生概率。在實際應(yīng)用該裝置時，需要結(jié)合三室環(huán)境培育種苗的具體類型和生長習(xí)性特點，在規(guī)劃合適的灌溉頻度、時間以及肥料濃度的基礎(chǔ)上，有效提升灌溉的實際效果?，F(xiàn)階段常用于育苗溫室環(huán)境的潮汐式苗床床體承重標(biāo)準(zhǔn)在50kg/m2左右，且苗床上應(yīng)避免放置其他重物。對苗床中的溢出基質(zhì)以及過濾裝置，也應(yīng)能夠定期清理，避免因管道堵塞影響苗床應(yīng)用的實際效果。

調(diào)速噴灌機(jī)也是能夠?qū)崿F(xiàn)對育苗溫室環(huán)境灌溉進(jìn)行有效控制的主要設(shè)施?；诂F(xiàn)代農(nóng)業(yè)育苗技術(shù)以及溫室環(huán)境因子控制系統(tǒng)的發(fā)展背景，現(xiàn)階段用于育苗溫室環(huán)境的調(diào)速噴灌機(jī)，已經(jīng)能夠?qū)崿F(xiàn)全自動調(diào)速與灌溉，基于育苗水肥管理的主要目的，依賴主機(jī)、軌道、供水與控制系統(tǒng)程序，依據(jù)水泵加壓和電機(jī)控制的原理來實現(xiàn)噴射灌溉。在實際應(yīng)用該設(shè)施設(shè)備時，應(yīng)基于溫室環(huán)境中培育的種苗種類和生長習(xí)性特點，確定好噴灌機(jī)的行進(jìn)速度和時間。在現(xiàn)代溫室環(huán)境中，通常需要設(shè)置偏快的噴灌機(jī)運行速度，以往返澆灌的方式進(jìn)行水肥灌溉。這一過程中也應(yīng)注意控制噴淋機(jī)的噴水量，讓其能夠與種苗和基質(zhì)單位時間的吸水量保持平衡，避免造成環(huán)境濕度增加或水資源浪費等情況，但影響育苗效果的同時，容易提升育苗病害的發(fā)生概率。

2.4 二氧化碳調(diào)控方面

基于育苗溫室環(huán)境的要求來選擇設(shè)置用于環(huán)境調(diào)控的設(shè)施設(shè)備，除營造適宜種苗生長的基本環(huán)境條件外，還應(yīng)能夠結(jié)合植物的光合作用原理，考慮二氧化碳這一植物進(jìn)行光合作用的主要原料，從氣體環(huán)境因子的角度來選擇合適的溫室二氧化碳調(diào)控裝置。在冬春季節(jié)，受到氣候條件變化的影響，處于密閉情況下的溫室室內(nèi)二氧化碳濃度僅在100mg/L 左右。而大部分種苗正常生長過程中對二氧化碳濃度的需求在500～800mg/L，為保證植物正常的光合與呼吸作用，需要對溫室環(huán)境下的二氧化碳濃度進(jìn)行有效調(diào)控。

在現(xiàn)代育苗溫室的發(fā)展過程中，主要依賴二氧化碳發(fā)生裝置來達(dá)到提升溫室內(nèi)二氧化碳濃度的目的。基于化學(xué)反應(yīng)生成二氧化碳的原理，二氧化碳發(fā)生裝置依賴的化學(xué)反應(yīng)包括硫酸與碳酸鹽反應(yīng)、電加熱碳酸氫銨和碳酸氫鈣等原理，除此之外也可以通過燃燒煤或其他碳?xì)浠衔锏热剂希瑝嚎s氣態(tài)二氧化碳儲存釋放等方式來提升溫室內(nèi)的二氧化碳濃度?？紤]保障疫苗環(huán)境空氣的環(huán)保質(zhì)量和育苗生長要求，應(yīng)對基于化學(xué)反應(yīng)和燃料燃燒方法形成的生成物去除有毒氣體。在考慮種苗生長階段的前提下，應(yīng)用二氧化碳發(fā)生裝置，通常需要以種苗生長至五片真葉時，于每日日出1.5h 后開始，在通風(fēng)前1h 停止。在種苗生長早期，應(yīng)將二氧化碳的釋放濃度控制在0.5mg/L 左右，待種苗生長到一定階段，可以將二氧化碳的釋放濃度逐漸增至0.8mg/L。應(yīng)用二氧化碳發(fā)生裝置應(yīng)確保溫室環(huán)境的氣密性，更多選擇在晴朗天氣啟動裝置，這一過程中也應(yīng)注重對種苗施加的氮肥、磷鉀肥量進(jìn)行控制，避免出現(xiàn)種苗陡長的情況。

2.5 環(huán)境監(jiān)測調(diào)控方面

除具體用于育苗溫室環(huán)境的各類調(diào)控設(shè)施設(shè)備外，還應(yīng)能夠基于環(huán)溫室環(huán)境因子的概念和原理，以構(gòu)建針對溫室環(huán)境的監(jiān)測調(diào)控系統(tǒng)的方式，實現(xiàn)對育苗過程中溫室環(huán)境的光照、二氧化碳濃度、空氣與土壤溫濕度等相關(guān)參數(shù)的監(jiān)測，進(jìn)而依據(jù)監(jiān)測的結(jié)果來啟動相應(yīng)的環(huán)境調(diào)控裝置，實現(xiàn)對溫室環(huán)境的有效調(diào)節(jié)。

具體而言，在環(huán)境監(jiān)測調(diào)控方面，可以發(fā)揮物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的作用依靠傳感器和顯示屏來獲取溫室環(huán)境中的實時數(shù)據(jù)并顯示出來。這一過程主要涉及顯示屏、傳感器、測量儀等裝置設(shè)備。以傳感器的應(yīng)用為例，在單室環(huán)境因子監(jiān)測系統(tǒng)徒長中，傳感器部分主要包括針對光照空氣溫濕度，二氧化碳濃度以及土壤溫濕度檢測的傳感單元，可以基于采集監(jiān)測到的相關(guān)數(shù)據(jù)來實現(xiàn)對各類溫室環(huán)境因子的動態(tài)調(diào)節(jié)，應(yīng)用基于系統(tǒng)程序的相關(guān)指令來自動控制加溫加濕等方面能夠提升溫室環(huán)境質(zhì)量效果的操作。這樣不僅能夠滿足溫室環(huán)境育苗的要求，同時也能夠基于對溫室環(huán)境中相關(guān)參數(shù)的采集分析和處理，滿足不同類型種苗生長的要求，推動溫室育苗工作朝著精細(xì)化的方向發(fā)展，提升育苗的質(zhì)量效果。

3 結(jié)語

綜上所述，為育苗提供更舒適的溫室生長環(huán)境，要求能夠結(jié)合不同植物的生長習(xí)性和特點，在考慮地區(qū)氣候環(huán)境對植物生長影響的前提下，選擇合適的調(diào)控設(shè)施設(shè)備來進(jìn)行育苗工作。溫室環(huán)境能夠有效幫助育苗克服氣候環(huán)境與條件對植物生長的影響，是農(nóng)業(yè)領(lǐng)域發(fā)展的重要內(nèi)容，選擇合適的育苗溫室環(huán)境調(diào)控設(shè)施設(shè)備，能夠有效提升溫室環(huán)境對種苗培育的效果，從而促進(jìn)農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。