隨著近幾年無*栽培技術的不斷發展，無*設施的使用成為不少人關注的焦點。利用環境保護設施，有可能在一定程度上，按作物生育的需要，控制光照、室溫、風速、相對濕度、CO2濃度等地上部環境，以及基質的溫度等根際環境，使作物生長在最適的環境條件下，實現作物的高產、穩定、優質栽培。但是，實際上外界環境對作物生長與產量的影響是綜合的，而不是單因子的。同時作物生長最適的環境，不僅因蔬菜種類品種的不同而不同，而且不同栽培季節和不同生長發育時期也是不同的，這就增加了環境調控技術的難度和復雜性。

一、保護設施環境的調控原則與目標

環境保護設施利用自然創造自然，為植物生長發育提供適宜的環境條件。由于設施覆蓋物的屏障作用，使溫室產生與外界不同的特殊環境，可以保護作物免遭風、雨、雜草、蟲害、病害等的干擾和危害，也可以使生產者在外界不適合的條件下進行生產。溫室與外界的隔離，使得加溫、施用CO2、有效地使用化學和生物控制技術進行植物保護等措施成為可能。溫室內單位面積的高產，使得種植者能夠和愿意投資先進設備，如無*栽培、補光、保溫/降溫幕、活動床栽培式等，以改善和簡化生產。因此，溫室生產屬于精細、高級的作物生產形式，通常把其與溫室工業相連，稱之為溫室工程，整個過程強調技術的作用。 由于先進設備的安裝，溫室的環境可以控制。溫室環境控制是設施栽培中非常重要的工作，它能使種植者不依賴外界氣候，控制生產過程。對于作物生長、生產及產品質量來說，環境控制水平高低在一定程度上起決定性的作用。因此，在溫室環境控制中，最重要的目標是降低成本、增加收入。

達到這一目標的具體指標可以簡單歸納如下：①提高單位面積產量；②合適的上市期；③理想的產品質量；④災害性氣候或險情的預防（風災、火災、雪災、人為破壞等）；⑤環境保護；⑥成本管理（如CO2、能源、勞力等）。 在此目標的基礎上理想化作物生長條件，同時，必須考慮溫室生產是一種經濟行為，因此環境調控的原則為在總的經營框架范圍內操作，要進行經濟核算。在這種意義上，環境調控通常被認為是與經營目標相關聯，在可接受的成本和可接受的風險范圍內，獲得產品的優質和高產。 環境調控的成本主要來自于用于加熱、降溫、降濕或補光等的能源消耗，CO2的施用也需要額外的成本，成本的投入必須核算由于額外投入成本所產生的額外經濟效益。為此，有目標地調控和改善環境是提高溫室作物生產效率的主要途徑。

二、光照條件及其調控

(一)保護設施的光照條件 保護設施內的光照條件包括光強、光質、光照時間和光的分布，它們分別給予溫室作物的生長發育以不同的影響。設施內光照條件與露地光照條件相比具有以下特征：①總輻射量低，這成為冬季喜光園藝作物生產的主要限制因子；②光質變化大；③光照在時間和空間上分布極不均勻，尤其高緯度地區冬季設施內光強弱，光照時間短，嚴重影響溫室作物的生長發育。 影響設施內光環境條件的主要影響因素是覆蓋材料的透光性與溫室結構材料的遮光性。因此，要從這兩方面入手，研究如何增加室內采光量的設施結構和相應的管理技術，從而改善設施內的光照環境。

(二)設施內光照條件的調控

光照是作物生長的基本條件，對溫室作物的生長發育產生光效應、熱效應和形態效應。因此，我們要加強光照條件調控，采取措施盡量滿足作物生長發育所需的光照條件。調控設施內的光照條件，可采取以下幾方面措施： 1.設施結構建造合理 溫室采用坐北面南東西延長的方位設計；從采光角度考慮，除現代化溫室外，盡量選用單棟式的溫室；選用防塵、防滴、防老化的透光性強的覆蓋材料，目前首選醋酸乙烯膜(EVA)，其次是聚乙烯膜(PE)和聚氯乙烯膜(PVC)；選擇適宜的棚室的跨度、高度、傾斜角；盡可能選用細而堅固的骨架材料，從而提高室內采光量，降低溫室結構材料的遮光。 2.加強設施管理 經常打掃、清洗，保持屋面透明覆蓋材料的高透光率；在保持室溫的前提下，設施的不透明內外覆蓋物（保溫幕、草苫等）盡量早揭晚蓋，以延長光照時間增加透光率；北方地區在溫室北墻內壁張掛2～2.5m高的聚脂鍍鋁鏡面反光幕，增加光強。 3.加強栽培管理 加強作物的合理密植，注意行向(一般南北向為好)，擴大行距，縮小株距，摘除身苗基部側枝和老葉，增加群體光透過率。 4.適時補光 在集中育苗、調節花期、保證按期上市等情況下，補充光照是必要的。補光燈一般采用高壓汞燈、鹵素燈和生物燈，受條件所限，也要安裝普通熒光燈、節能燈。補光燈設置在內保溫層下側，溫室四周常采用反光膜，以提高補光效果。補光強度因作物而異。因補光不僅設備費用大，耗電也多，運行成本高，只用于經濟價值較高的花卉或季節性很強的育苗生產。 5.根據需要遮光或遮黑 夏季光照過強，會引起室溫過高，蒸騰加劇，植物容易萎蔫，需降低室內光強，生產上一般根據光照情況選用25％～ 85％的遮陽網。玻璃溫室亦可采用在溫室頂噴涂石灰等專用反光材料，減弱光強，夏季過后再清洗掉。保持設施黑暗，可選用黑色的PE膜、黑色編織物或編織物。

三、溫度條件及其調控

（一）設施內溫度變化特征無加溫溫室內溫度的來源主要靠太陽的輻射，引起溫室效應。溫室的溫度變化特征是： 1.隨外界的陽光輻射和溫度的變化而變化，有季節性變化和日變化，且晝夜溫差大，局部溫差明顯 北方地區，保護設施內存在著明顯的四季變化。按照氣象學的有關規定，日光溫室的冬季天數比露地縮短3～5個月，夏天可延長2～3個月，春秋季也可延長20～30d，所以，北緯410以南至330以北地區，高效節能日光溫室（室內外溫差保持30℃左右）可四季生產喜溫果菜。而大棚冬季只比露地縮短50d左右，春秋比露地只增加 20d左右，夏天很少增加，所以果菜只能進行春提前，秋延后栽培，只有在多重覆蓋下，才有可能進行冬春季果菜生產。北方冬季、春季不加溫溫室的最高與最低氣溫出現的時間略遲于露地，但室內日溫差要顯蓍大于露地。北方節能型日光溫室，由于采光、保溫性好，冬季日溫差高達15～30℃，在北緯400左右地區不加溫或基本不加溫下能生產出喜溫果菜。 2.設施內有“逆溫”現象 但在無多重覆蓋的塑料拱棚或玻璃溫室中，日落后的降溫速度往往比露地快，如再遇冷空氣入侵，特別是有較大北風后的第一個晴朗微風夜晚，溫室、大棚凌晨常出現室內氣溫反而低于室外氣溫1～2℃的逆溫現象。從10月至翌年3月都有可能出現，尤以春季逆溫的危害較大。 3.溫室內氣溫的分布不均勻 一般室溫上部高于下部，中部高于四周，北方日光溫室夜間北側高于南側，保護設施面積越小，低溫區比例越大，分布越不均勻。而地溫的變化，不論季節與日變化，均比氣溫變化小。

(二)設施內溫度條件的調控溫度是園藝作物設施栽培的首要環境條件，任何作物的生長發育和維持生命活動都要求一定的溫度范圍，即溫度的“三基點”。溫度高低關系到作物的生長階段、花芽分化和開花，晝夜溫度影響植株形態和產品產量、質量。因此，生產者將溫度作為控制溫室作物生長的主要手段被使用。綜合各方面因素考慮，明確了作物生長的最適溫度與經濟生產的最適溫度是有區別的，而且所確定的管理溫度是使作物生產能適合市場需要時上市 ，獲得最大效益。 穩定的溫度環境是作物穩定生長、長季節生產的重要保證，溫室的大小、方位、對光能的截獲量、建筑地的風速、氣溫等都會影響溫室溫度的穩定。 設施內溫度環境的調控一般通過保溫、加溫、降溫等途徑來進行。

1.保溫

日光溫室可通過設置保溫墻體；加固后坡，并在后坡使用聚苯乙烯泡沫板隔熱；在透明覆蓋物上外覆草簾、紙被、保溫被、棉被等，實施外保溫；溫室或塑料大棚內搭拱棚、設二層幕；在溫室四周挖深60～70cm、寬50cm的防寒溝；盡量保持相對封閉，減少通風等措施加強保溫效果。大型溫室保溫主要采取透明屋面采用雙層充氣膜或雙層聚乙烯板和在室內設置可平行移動的二層保溫幕和垂直幕等進行保溫。

2.加溫

當設施溫度低、作物生長慢時，可適當加溫。加溫分空氣加溫、基質加溫、營養液加溫。

（1）空氣加溫 空氣加溫方式有熱水加溫、蒸汽加溫、火道加溫、熱風爐加溫等。熱水 加溫室溫較穩定，是常用加溫方式；蒸汽、熱風加溫效應快，但溫度穩定性差；米道加溫建設成本和運行費用低，是日光溫室常采用的形式，但熱效率低。

（2）地面的加溫 冬季生產根際溫度低，作物生長緩慢，成為生長限制因子，因此，根際加熱對于作物效果明顯。為提高根際溫度，通常將外部直徑15～50cm的塑料管埋于20～50cm的栽培基質中，通以熱水，用這種方法可以提高基質溫度。一些地方采用釀熱方式提高地溫，即在溫室內挖寬40cm、深50～60cm的地溝，填入麥稈或切碎的的玉米秸，讓其緩慢發酵放熱。在面積較小時也可使用電熱線提高根際溫度。

（3）栽培床加熱系統 無上栽培中，地面硬化后，常常加熱混凝*地面。在加熱混凝*地面時，一些管道埋于混凝*中，與*壤相比，混凝*材料的傳導率常常要更好，所以管道與地表之間的溫差要小一些；高架床栽培系統基質層較薄，受氣溫影響大，在加熱種植床時，加熱管道鋪設于床下部近床處。在NFT栽培中，冬季通常在貯液池內加溫，為保證營養液溫度的穩定，供液管道需要進行隔熱處理，即用鋁箔巖棉等包被管道。 除上述加溫方式外，利用地熱、工廠余熱、地下潛熱、城市垃圾釀熱、太陽能等加溫方式也可進行設施內加溫，有時采用臨時性加溫，如燃燒木炭、鋸末、熏煙等。

3．降溫

降溫的途徑有減少熱量的進入和增加熱量的散出，如用遮陽網遮陽、透明屋面噴涂涂料（石灰）和通風、噴霧（以汽化熱形式散出）、濕簾等。

（1）通風 通風是降溫的重要手段，自然通風的原則為由小漸大、先中、再頂、最后底部通風，關閉通風口的順序則相反；強制通風的原則是空氣應遠離植株，以減少氣流對植物的影響，并且許多小的通風口比少數的幾個大通風口要好，冬季以排氣扇向外排氣散熱，可防止冷空氣直吹植株，凍傷作物，夏季可用帶孔管道將冷風均勻送到植株附近。

（2）遮陽 夏季強光高溫是作物生長的限制性因素，可通過利用遮陽網遮光降溫，一般可降低氣溫5～7℃，有內遮光和外遮光兩種。

（3）水幕、濕簾和噴霧降溫 溫室頂部噴水，形成水簾，遮光率達25％，并可吸熱降溫。在高溫干旱地區，可設置濕簾降溫。濕簾降溫系統是由風扇、冷卻板（濕帶）和將水分傳輸到濕簾頂部的泵及管道系統組成。濕簾通常是由15～30mm厚交叉編織的纖維材料構成，多安裝在面向盛行風的墻上，風扇安裝在與裝有濕簾的墻體相反的山墻上。通過濕簾的濕冷空氣，經過溫室使溫室冷卻降溫，并且通過風扇離開溫室。濕簾降溫系統的不利之處是在濕簾上會產生污物并滋生藻類，且在溫室中會引起一定的溫度差和濕度差，同時在濕度大的地區，其降溫效果會顯著降低。 在溫室內也可設計噴霧設備進行降溫，如果水滴的尺寸小于10um，那么它們將會是浮在空氣中被蒸發，同時避免水滴降落在作物上。噴霧降溫比濕簾系統的降溫效果要好，尤其是對一些觀葉植物，因為許多種類的觀葉植物會在風扇產生的高溫氣流的環境里被“燒壞”。

四、CO2及其調控

CO2是作物進行光合作用的重要原料。在密閉的溫室條件下，白天CO2濃度經常低于室外，即使通風后，CO2濃度會有所回升，但仍不及外界大氣中CO2濃度高。因此，不論光照條件如何，在白天施用CO2對作物的生長均有促進作用。 由于溫室的有限空間和密閉性，使CO2的施用（氣體施肥）成為可能。我國北方地區冬季密閉嚴，通氣少，室內CO2虧缺嚴重，目前推廣CO2施肥技術，效果十分顯著。一般黃瓜、番茄、辣椒等果菜類CO2施肥平均增產20％～30％，并可提高品質。鮮切花施CO2可增加花數開花，增加和增粗測技，提高花的質量。CO2施用不僅能提高單位面積產量，也能提高設施利用率、能源利用率和光能利用率。

1.CO2施用濃度 對于一般的園藝作物來說，經濟又有明顯效果的CO2濃度為大氣濃度的5倍，CO2施肥最適濃度與作物特性和環境條件有關。CO2用量與光照強度、溫度、濕度、通風狀況等密切相關。日本學者提出溫室CO2的濃度在0.01％為宜，但在荷蘭溫室生產中施用量多數維持在0.0045％～0.005％之間，以免在通風時因內外濃度過大，外逸太多，經濟上不合算。一般隨光照強度的增加應相應提高CO2濃度。陰天施用CO2，可提高植物對散射光的利用；補光時施用CO2，具有明顯的協同效應。

2.CO2來源 CO2來源于加熱時燃燒煤、焦炭、天然氣、沼氣等所產生的CO2，也可專門燃燒白煤油產生CO2，還有用液態CO2或固體CO2（干冰）或在基質中施CO2顆粒氣肥或利用強酸（硫酸、鹽酸）與碳酸鹽（碳酸鈣、碳酸鍍、碳酸氫銨）反應產生CO2等。目前市售燃燒石油液化氣的CO2發生機較多。溫室秸稈等有機肥，可發酵釋放出大量CO2，方法簡單、經濟有效，溫室基質培生產中多施有機肥，對緩解CO2不足、提高產量效果很顯著。栽培床下同時生產食用菌，可使室內CO2保持在800～980umol／mol之間。

3．CO2施用時間 從理論上講，CO2施肥應在作物一生中光合作用最旺盛的時期和一日中光照條件最好的時間進行。 苗期CO2施肥應及早進行。定植后的CO2施肥時間取決于作物種類、栽培季節、設施狀況和肥源類型。果菜類蔬菜定植后到開花前一般不施肥，待開花坐果后開始施肥，主要是防止營養生長過旺和植株徒長；葉菜類蔬菜則在定植后立即施肥。而在荷蘭，利用鍋爐燃氣，CO2施肥常常貫穿于作物整個生育期。 一天中，CO2施肥時間應根據設施CO2變化規律和植物的光合特點進行。在日本和我國，CQ施肥多從日出或日出后0.5～lh開始，通風換氣之前結束；嚴寒季節或陰天不通風時，可到中午停止施肥。在北歐、荷蘭等國家，CO2入施肥則全天進行，中午通風窗開至一定大小時自動停止。 CO2施用時應指出的是： ①作物光合作用CO2飽和點很高，并且因環境要素而有所改變，施用濃度以經濟生產為目的，CO2濃度過高不僅成本增加，而且會引起作物的早衰或形態改變。 ②采用燃燒后產生的CO2，要注意燃燒不完全或燃料中雜質氣體，如乙烯、丙烯、硫化氫、一氧化碳（CO）、二氧化硫（SO2）等對作物造成的危害。 ③化學反應產生SO2只作為臨時性的補充被采用。國際上規模經營的溫室幾乎沒有用化學反應的方式，因為成本高、殘余物的后處理、對環境產生污染、安全性等都待研究。

五、空氣濕度

1.設施內空氣濕度變化特征 由于環境保護設施是一種密閉或半密閉的系統，空間相對較小，氣流相對穩定，使得設施內空氣濕度有著與露地不同的特性。設施內空氣濕度變化的特征主要有：

(1)濕度大 設施內相對濕度和絕對濕度均高于露地，平均相對濕度一般在90％左右，尤其夜間經常出現100％的飽和狀態。特別是日光溫室及中、小拱棚，由于設施內空間相對較小，冬春季節為保溫，又很少通風換氣，空氣濕度經常達到100％。

(2)季節變化和日變化明顯 設施內季節變化一般是低溫季節相對濕度高，高溫季節相對濕度低；晝夜日變化為夜晚濕度高，白天濕度低，白天的中午前后濕度最低。設施空間越小，這種變化越明顯。

(3)濕度分布不均勻 由于設施內溫度分布存在差異，導致相對濕度分布也存在差異。一般情況下是，溫度較低的部位，相對濕度較高，而且經常導致局部低溫部位產生結露現象，對設施環境及植物生長發育造成不利影響。

2.設施內空氣濕度的調節 空氣濕度主要影響園藝作物的氣孔開閉和葉片蒸騰作用；直接影響作物生長發育，如果空氣濕度過低，將導致植株葉片過小、過厚、機械組織增多、開花坐果差、果實膨大速度慢；濕度過高，則極易造成作物發生徒莖葉生長過旺，開花結實變差，生理功能減弱，抗性不強，出現缺素癥，使產量和品質受到影響。一般情況下，大多數蔬菜作物生長發育適宜的空氣相對溫度50～85％范圍內。另外，許多病害的發生與空氣濕度密切有關。多數病害發生要求高濕條件。在高濕低溫條件下，植株表面結露及覆蓋材料的結露滴到植株上，都會加劇病害發生和傳播。有些病害在低濕條件，特別是高溫干旱條件下容易發生。因此，從創造植株生長發育的適宜條件、控制病害發生、節約能源、提高產量和品質、增加經濟效益等多方面綜合考慮，空氣濕度以控制在70～90%為宜。 濕度調節的途徑主要有：控制水分來源、溫度、通風，使用吸濕劑等。

1．提高濕度 在夏季高溫強光下，空氣濕度過分干燥，對作物生長不利，嚴重時會引起植物萎蔫或死亡，尤其是栽培一些要求濕度高的花卉、蔬菜時，一般相對濕度低于 40％時就需要提高濕度。常用方法是噴霧或地面灑水，如103型三相電動噴霧加濕器、空氣洗滌器、離心式噴霧器、超聲波噴霧器等。濕簾降溫系統也能提高空氣濕度，此外，也可通過降低室溫或減弱光強來提高相對濕度或降低蒸騰強度。通過增加澆水次數和澆灌量、減少通風等措施，也會增加空氣濕度。

2．降低空氣濕度 無*栽培的溫室常將地面硬化或用薄膜覆蓋，可有效減少蒸發，降低空氣濕度。自然通風除濕降溫是常用的方法，通過打開通風窗、揭薄膜、扒縫等通風方式通風，達到降低設施內濕度的目的。地膜覆蓋減少蒸發，可使空氣濕度由95％～100％降低到75％～80％；提高溫度（加溫等），可降低相對濕度；采用吸濕材料，如二層幕用無紡布，地面鋪放稻草、生石灰、氧化硅膠、氯化理等；加強通風、排出濕空氣；設置除濕膜，采用流滴膜和冷卻管，讓水蒸汽結露，再排出室外；噴施防蒸騰劑，減少絕對濕度。也可通過減少灌水次數、灌水量，改變灌水方式降低相對濕度。

六、環境的綜合調控技術

溫室的綜合環境管理不僅僅是綜合環境調控，還要對環境狀況和各種裝置的運行狀況進行實時監測，并要配置各種數據資料的記錄分析，存儲、輸出和異常情況的報警等。還要從溫室經營的總體出發，考慮各種生產資料投入成本和運營成本，產出的產品市場價格變化，勞力和管理作業和資金等，根據效益分析來進行有效的綜合環境調控。 溫室環境要素對作物的影響是綜合作用的結果，環境要素之間又有相當密切的關系，具聯動效應。因此，盡管我們可以通過傳感器和設備控制某一要素在一日內的變化，如用濕度計與噴霧設備聯動，以保持最低空氣濕度，或者用控溫儀與時間控制器聯動實行變溫管理等。上述雖然易實行自動化調控，但都顯得有些機械或不經濟。計算機的發展與應用，使復雜的計算分析能快速進行，為溫室環境要素的綜合調控創造了條件，從靜態管理變為動態管理。計算機與室內外氣象站和室內環境要素控制設備（遮光簾、二層幕、通風窗、通風換氣扇、噴霧設備、CO2發生器、EC、pH控制設備、加溫系統、水泵等）相連接。一般根據日射量和栽培作物的種類，確定溫室管理中溫度、CO2、空氣濕度等的合理參數，為達到這些目標啟動智能化控制設備。隨時自動觀察、記錄室內外環境氣象要素值的變動和設備運轉情況。

通過對產量、品質的比較，調整原設計程序，改變調控方式，以達到經濟生產。荷蘭近年來通過綜合控制技術的進步，使番茄產量從40 kg／m2上升到 54 kg／m2，而能耗、勞動力等生產成本明顯降低，大幅度提高了溫室生產的經濟效益。

不僅如此，計算機系統還可設置預警裝置，當環境要素出現重大變故時，能及時處理、提示、記錄。比如當風速過大時能及時關閉迎風面天窗；測量儀器停止工作時，能提示儀表所在部位及時處理；出現停電、停水、泵力不夠、馬達故障時，可及時報警，并將其記錄下來，為今后調整改進提供依據。溫室環境計算機控制系統的開發和應用，使復雜的溫室管理變得簡單化、規范化、科學化。