第四章 环境调节设备

　　第三节 降温设备

　　温室降温方式依其利用的物理条件可分为以下几类：

　　加湿（蒸发）降温法 采用室内喷雾、喷水或设置蒸发器（湿墙、湿帘），通过水分蒸发“消除”太阳辐射热能。

　　遮光法 在屋顶以一定间隔设置遮光被覆物，可减少太阳净辐射约50%，室内平均温度约降低2℃。

　　通风换气法 利用换气扇等人工方法进行强制换气，降低温室内空气温度。

　　一、蒸发降温

　　蒸发降温是利用空气的不饱和性和水的蒸发潜热来降温，当空气中所含水分没有达到饱和时，水会蒸发变成水蒸汽进入空气中，水蒸发的同时，吸收空气的热量，降低空气的温度，而空气相对湿度提高。目前采用的蒸发降温方法有湿帘风机降温系统和喷雾降温。

　　（一）湿帘风机降温系统

　　由湿帘箱、循环水系统、轴流风机和控制系统四部分组成，湿帘由箱体、湿帘、布水管和集水器组成。

　　湿帘降温装置的效率取决于湿帘的性能、及过流面积大小。通常湿帘是满墙布置，以保证室内空气均匀分布。要求湿帘的耐久性良好。

　　湿帘材料要求主要包括：吸附水的能力、通风透气性能、多孔性和耐用性；良好的吸水性能使水均匀分布在湿帘上，透气性使空气流动阻力小，材料的多孔性则可提供更大的表面积，目前湿帘采用的材料有：白杨木细刨花、瓦楞纸、聚氯乙烯等。

　　（二）喷雾降温

　　是直接将水以雾状喷在温室的空中，因为雾粒的直径非常小，只有10微米，所以可在空气中直接汽化。雾粒汽化时吸收热量，降低温室内空气温度，其降温速度快，蒸发效率高，温度分布均匀，是蒸发降温的最好形式。

　　二、屋面喷水降温

　　屋面喷水降温是将水均匀地喷洒在玻璃温室的屋面上，来降低温室内空气的温度。

　　三、遮荫降温

　　遮荫降温就是利用不透光或透光率低的材料遮住阳光，阻止多余的太阳辐射能量进入温室，保证作物能够正常生长，又降低了温室内的空气温度。遮荫方法有室内遮荫、室外遮荫和屋面喷白降温。遮荫材料有苇帘、黑色遮阳网、银色遮阳网、缀铝条遮阳网、镀铝膜遮阳网、石灰水等。

　　第四节 灌水设备

　　一、灌溉水源及其取水、供水和灌水方式

　　（一）灌溉水源

　　农业设施和保护地常用的灌溉水源一般分为地面水源和地下水源两大类。

　　1.地面水源

　　可以作为农业设施和保护地灌溉工程的地面水源主要有江河水、湖泊水、塘堰水、水库水、甚至海水等。

　　2.地下水源

　　埋藏于地面以下地层中的重力水，统称为地下水。依地下水埋藏条件的不同，可将地下水源分为上层滞水、潜水、承压水、裂隙水、岩洞水和泉水等6大类。地下水源主要来源于大气降水和地面水源的入渗。

　　3.对灌溉水源的基本要求

　　（1）灌溉水源所提供的水量应能充分满足灌溉系统用水量的要求。

　　（2）灌溉水源的水位应为灌溉系统提供足够的水位高程，并应尽可能采用自压式或直接式供水方式；否则，就需要设置泵站机组加压，以满足灌溉用水压力的要求。

　　（3）灌溉水源的位置应尽可能靠近农业设施和保护地区域。

　　（4）灌溉水源的水质应符合《农田灌溉水质标准》。

　　（二）取水设施

　　农业设施和保护地上常用的灌溉水源取水设施主要有以下几种：

　　1.管井

　　2.大口井

　　大口井主要取用浅层地下水。大口井如井底达到不透水层，完全靠井壁进水，叫做完整井。如井筒沉到含水层中间，主要靠井底进水，或井底、井壁同时进水，则叫做非完整井。

　　3.渗渠

　　渗渠主要截取河床渗透水和潜流水，是一种水平式取水建筑物。

　　4.引泉

　　在山区有条件的地方，可利用山间泉水，选择水量充足、稳定的泉水出口处修建引泉池，通过管道将水引到用水点。

　　5.岸边取水建筑物

　　直接从岸边进水口取水的建筑物，称为岸边取水建筑物，采用于河岸边较陡、主流近岸、岸边水深足够，水质及地质条件较好，水位变幅不大的地方。目前采用较广泛。

　　（三）提水设施

　　通常提水装置主要包括水泵和动力机两大组成部分。

　　（四）供水方式

　　由灌溉水源向设施保护地管网供水，一般可用①自流式；②直接式；③水塔；④高位水池；⑤压力罐等5种供水方式。

　　（五）灌水方式

　　灌水方式就是灌溉水进入田间并湿润根区土壤的方法与方式。其目的在于将集中的灌溉水流转化为分散的土壤水分，以满足植物水、气、肥的需要。对灌水方法的要求是多方面的，先进而合理的灌水方法应满足以下几个方面的要求：

　　1）灌水均匀。能保证将水按拟定的灌水定额灌到田间，而且使得每棵植物都可以得到相同的水量。常以均匀系数来表示。

　　2）灌溉水的利用率高。应使灌溉水都保持在植物可以吸收到的土壤里，能尽量减少发生地面流失和深层渗漏，提高田间水利用系数。

　　3）少破坏或不破坏土壤团粒结构，灌水后能使土壤保持疏松状态，表土不形成板结，以减少地表蒸发。

　　4）便于和其它农业措施相结合。现代灌溉已发展到不仅应满足植物对水分的要求，而且还应满足植物对肥料及环境的要求。因此现代的灌水方法应当方便施肥、施农药（杀虫剂、除莠剂等）、冲洗盐碱、调节田间小气候等相结合。此外，要有利于中耕、收获等农业操作。

　　5）应有较高的劳动生产率。所采用的灌水方法应便于实现机械化和自动化，使得管理所需要的人力最少。

　　6）对地形的适应性强，不对土地平整提出过高的要求。

　　7）基本建设投资与管理费用低，要求能量消耗最少，便于大面积推广。

　　8）田间占地少，有利于提高土地利用率使得有更多的土地用于植物的栽培。

　　灌水方式一般按照是否全面湿润整个农田和按照灌溉水输送到田间的方式以及湿润土壤的方式不同，分为全面灌溉与局部灌溉两大类。

　　1.全面灌溉

　　灌溉时湿润整个农田根系活动层的土壤，传统的常规灌水方法都属于这一类。比较适合于密植作物。主要有地面灌溉和喷灌两类。

　　（1）地面灌溉

　　灌溉水从地表面进入田间并借重力和毛细管作用浸润土壤，所以也称重力灌水法，是最古老的也是目前应用最广泛、最主要的一种灌水方法。按其湿润土壤的方式不同，又可分为畦灌、沟灌和淹灌。

　　（2）喷灌

　　是利用专门设备将有压力的水输送到灌溉地段，并喷射到空中分散成细小的水滴，象天然降雨一样进行灌溉。其突出优点是对地形的适应性强，机械化程度高，灌水均匀，灌溉水利用系数高，尤其适合于透水性强的土壤，并可调节空气湿度和温度。但基建投资较高，而且受风的影响大。

　　2.局部灌溉

　　这类灌溉方法的特点是灌溉时只湿润植物周围的土壤，远离植物根部的行间或棵间的土壤仍保持干燥。一般灌溉流量都比全面灌溉小得多，因此又称微量灌溉，简称微灌。其主要优点是：灌水均匀，节约能量，灌水流量小；对土壤和地形的适应性强；能提高作物产量，增强耐盐能力；便于自动控制，明显节省劳力。比较适合于灌溉宽行距作物、果树、葡萄、瓜类等。局部灌溉或微灌主要有以下五类。

　　（1）渗灌 （2）滴灌 （3）微喷灌 （4）涌泉灌 （5）膜上灌

　　滴灌与采用传统地面灌溉(畦灌)相比，具有以下优点：

　　(1)降低室内室气湿度。由于滴灌除了植物根部湿润外，其他地方始终保持干燥，因而大大减小了地面蒸发，一般情况下室内空气相对湿度可下降20％左右。

　　(2)地温降幅很小。滴灌的运行方式是采用浅灌勤灌的方式，每次灌水量很小，因而几乎不会引起地温下降。

　　(3)适时适量补充营养成分。

　　(4)减少病虫害的发生。

　　(5)减少肥料用量。

　　(6)便于农作管理。滴灌只湿润植物根区，其行间空地保持干燥，因而即使是灌溉的同时，也可以进行其它农事活动，减少了灌溉与其它农作物的相互影响。

　　(7)提高农作物产量.滴灌可以给植物提供更佳的生存和生长环境，使植物产量大幅度提高.一般增产幅度达30%～80％。

　　(8)提早供应市场。使用滴灌系统，一般可提早应市15～30天。

　　(9)延长市场供应期。改善环境，可使植物更长时间内保持生长旺盛，从而可延长市场供应期，获得最佳的收入。

　　(10)增加收入。使用滴灌系统，提高农业设施和保护地的收入，一般可提高30％一

　　100％。

　　(11)降低了消耗。滴灌比地面畦灌可减少灌水量50％～70％，因而可降低抽水的能耗；同时滴灌地温下降小，可减少或免除提高地温需要的能耗，一般能耗可下降30%左右。

　　设施高效节水灌溉技术的基本要求

　　(1)保证设施内植物实现定额灌水。

　　(2)田间水的有效利用系数高，一般不应低于0.90。

　　(3)保证设施内植物获得优质、高效、高产和稳产。

　　(4)设施灌水劳动生产率高，灌水所用工日少。

　　(5)设施灌水方法、灌水技术应简单经济、易于实施，便于推广。

　　(6)设施内灌溉系统及装置应投资小，管理运行费用低。

　　目前设施内主要采用两大类先进的灌溉技术，即滴灌技术和微喷灌技术。通常将滴灌技术与微喷灌技术合称为微灌技术。滴头和微喷头统称为灌水器。

　　(三)微灌类型

　　按灌水器灌水时水流的出流方式不同，微灌一般可划分为如下四种类型。

　　1.地面上滴灌

　　2.地面下滴灌

　　3.微型喷洒灌溉，即微喷灌。

　　4.涌泉灌溉

　　(四)微灌系统及其组成

　　微灌系统通常由水源，首部枢纽，输配水管道和灌水器等四部分组成

　　(1)水源。河、湖、渠、塘、井、泉等均可作为微灌的水源，但水源水质必须符合微灌对灌溉水质的要求(参见《农田灌溉水质标准》GB5084-92)；而且，无论何种水源都必须通过过滤装置过滤，方可进行灌溉。

　　(2)首部枢纽。通常由水泵及动力机、控制阀门、过滤装置、施肥装置、测量和保护设备等组成。首部枢纽一般均布置在微灌系统的首部。其中过滤装置和施肥装置以及控制阀门等时也可安装在干、支管进入每间设施或各组设施群的首部。

　　(3)输配水管网。一般分干、支、毛三级管道。干、支管道常埋在地下，可采用UPVC管或PE管。毛管在设施内，可铺设于地面上，也可埋入地面下，视需要和具体情况确定。毛管必须采用PE管，内径一般为10～16mm。

　　(4)灌水器。有滴头、微喷头、涌水器、滴灌带、滴灌管和多孔管道等多种形式。设施内使用的灌水器一般均放置在地表或悬吊于设施层架上。灌水器依水流的出流形式不同，有滴水式，漫射式，喷水式或涌泉式等多种类型。

　　(五)微灌系统的分类及其选用

　　依毛管在设施内田间的布置形式，各组成部分的移动情况以及灌水方式的不同，微灌系统一般可划分为以下五类。

　　(1)地面固定式微灌系统

　　(2)地下固定式微灌系统。

　　(3)半固定式微灌系统

　　(4)移动式微灌系统

　　(5)间歇式微灌系统

　　(六)微灌技术特点

　　微灌技术优点

　　(1)省水，灌溉水有效利用率高，一般比地面灌溉可省水30～50%，比喷灌可省水15～25%。滴灌比其它微灌更省水，是现有灌水方法中最省水的一种灌水技术。

　　(2)节能，微灌灌水器在低压条件下运行，一般工作压力为30～150kPa；比喷灌工作压力低；比提水灌区地面灌溉方法，能耗减少非常显著。

　　(3)省肥，较沟灌平均省肥40%左右。

　　(4)适应性强，可适应于设施内不同土壤、不同植物和不同种植条件。

　　(5)灌水均匀度高，一般可达80～90%。

　　(6)增产幅度大，品质好，效益高。一般微灌比其它灌水方法可增产30%左右。

　　(7)在一定条件下可利用咸水滴灌，但灌溉水含盐量不宜高于4g/L。微喷灌和涌泉灌等微灌类型不允许采用咸水灌溉设施内植物。

　　(8)节省劳动力，减轻设施内灌水劳动强度。

　　微灌技术缺点

　　(1)灌水器孔径小，一般滴头孔径很小，只有0.3～1.5mm，微喷头孔径也只有0.8～2.0mm，很容易被灌溉水中杂质堵塞。

　　(2)微灌会使根系向湿润区生长，从而使根系的发展受到限制。

　　(3)微灌工程一次性投资较高。

　　(4)滴灌只湿润局部土壤，对调节设施内小气候作用不明显。微喷灌可以调节设施内小气候，但对深层土壤往往湿润不足。

　　对灌水器的基本要求

　　(1)灌水器要求的工作压力低，一般为30～150kPa(3～15m工作水头)。出水流量小。对于滴头，滴孔出水应呈滴水状，流量一般约为2.0～50L/h，常用的滴头出流量大约在5.0L/h左右。对于微喷头，应依栽种植物类别，要求雾化指标适当，出流量一般小于200L/h。

　　(2)出水均匀而稳定。

　　(3)抗堵塞、抗老化性能好。

　　(4)制造精度高。

　　(5)结构简单，便于装卸。

　　(6)坚固耐用，价格低廉。

　　我国设施内常用以下几种滴头形式：

　　管式滴头、孔口式滴头、双腔毛管、膜片式多孔毛管、内镶滴头式滴灌管、微管滴头

　　对灌水器的选择

　　适于设施内使用的灌水器种类和形式繁多，使用时应考虑以下条件：

　　(1)设施的规模尺寸和结构形式。

　　(2)设施内植物的种类、品种以及其对设施环境状况和土壤水分状况的要求。

　　(3)设施内植物种植状况和栽培技术要求。

　　(4)符合灌水器的基本要求。

　　过滤装置

　　过滤装置又称过滤器，主要有旋转式水砂分离器(又称离心式过滤器)、砂石过滤器和滤网过滤器三种类型。设施农业中，在首部枢纽处多采用容积较大的水砂分离器和砂石过滤器。若灌溉水中有机杂质、藻类等含量不过高时也可采用滤网式过滤器。

　　施肥(施农药)装置

　　施肥(农药)装置，主要有压差式施肥罐、开敞式肥料桶、文丘里注入器以及各种注入泵等装置。

　　滴灌毛管与滴头的布置有如下4种形式：

　　（1）单行毛管直线布置。

　　(2)单行毛管带环状管布置。

　　(3)双行毛管平行布置。

　　(4)单行毛管带微管布置。

　　微灌一次灌水量可由下式计算：

　　 m=0.1(β_田-β₀)HP

　　土壤湿润比指微灌湿润计划层内的土壤体积占灌溉计划湿润层总土壤体积的百分比，常以地面以下20～30cm处的湿润面积占总灌水面积的百分比表示。

　　2.灌水时间间隔的确定

　　两次灌水之间的时间间隔又称灌水周期，取决于植物、水源和管理状况，一般设施内植物大约为2天左右。灌水周期可用下式计算

　　 T=m/E

　　一次灌水延续时间可用下式计算

　　 t=mS₀S_r/ηｑ 