《农业生物环境工程》课程教学课件（PPT讲稿）第4章 温室设施环境调节与控制 第四节 温室设施空气环境的调节控制

农 第四节温室设施空气环境的调节控制 业生 抑 温室设施内的空气环境，包括气流速度与气体组分两个 方面。对于植物，其最重要的气体组分是C02。 一、CO2环境的调控 工程 (一)CO2的环境与作物的生育 四 绿色植物进行光合作用的反应为： 温 光能 室设 6C02+6H20 C6H1206+602 叶绿素 环 可见CO,是植物生命活动必不可少的物质，是光合作用 的原料。植物对C0,吸收的速率反映了其光合作用的强度和 节 物质生产的效率。 制

第 四 章 温 室 设 施 环 境 调 节 与 控 制 第四节 温室设施空气环境的调节控制 温室设施内的空气环境，包括气流速度与气体组分两个 方面。对于植物，其最重要的气体组分是CO2。 一、CO2环境的调控 （一）CO2的环境与作物的生育 绿色植物进行光合作用的反应为： 光能 6CO2+6H2O C6H12O6+6O2 叶绿素 可见CO2是植物生命活动必不可少的物质，是光合作用 的原料。植物对CO2吸收的速率反映了其光合作用的强度和 物质生产的效率

农业生物 研究表明，C0,从叶片周围空气至叶绿体的 扩散通量大致上与空气至叶绿体间的CO,的浓度 境 差成正比，与整个通道的扩散阻抗成反比。因此 ，提高作物周围空气环境的C0,浓度（扩大浓度 差)，增加紊流交换，调节土壤水分与空气湿度 等（降低扩散阻抗），都是提高CO,扩散通量， 第四章 即提高作物光合强度的有效措施。 室设施 正确使用：可提高产量30%左右 境调节与控

第 四 章 温 室 设 施 环 境 调 节 与 控 制 研究表明，CO2从叶片周围空气至叶绿体的 扩散通量大致上与空气至叶绿体间的CO2的浓度 差成正比，与整个通道的扩散阻抗成反比。因此 ，提高作物周围空气环境的CO2浓度（扩大浓度 差），增加紊流交换，调节土壤水分与空气湿度 等（降低扩散阻抗），都是提高CO2扩散通量， 即提高作物光合强度的有效措施。 正确使用：可提高产量30%左右

15 农业生物环境工程 换气进入CO2 室外浓度>室内 C02气源 温室内空气C02 室外C02 光 换气逸出CO2 昼 昼 室外浓度<室内 土壤呼 吸 第四章温室设施环境调节与控 微生物 土壤中CO) 呼吸 图4-38温室中的C02收支

第四章温室设施环境调节与控制 图 4 -38 温室中的CO 2收支 换气进入CO 2 室外浓度 >室内 温室内空气CO 2 光合成 （昼） CO 2气源 室外CO 2 （昼夜） 呼吸 微生物 土壤中CO 2 呼吸 呼吸 换气逸出CO 2 室外浓度 <室内 土壤呼吸

(二)CO2肥源及施肥设备 业 ①有机肥发酵 生物 依靠有机物分解产生CO,肥源丰富，成本低，简 单易行。但C02的发生较为集中，且发生量不便调控。 境 ②燃烧碳氢化合物 工程 依靠燃烧煤油、天然气或液化石油气等燃料获得 C02。燃烧1L煤油可产生2.5kg（1.27m3)C02和 33440kJ热量。要求燃烧后的气体中的S02及C0等有害 第 气体不能超过对植物产生危害的浓度，因此要求然料纯 章 净，并采用专用的C02发生器。C0,发生器通常包括燃 室设施 烧筒、燃烧器、送风机和控制装置组成，燃烧产生的 C02由送风机吹送扩散到室内。该法控制容易，但成本 较高。在国外采用较多，国内应用较少。 调节与控

第 四 章 温 室 设 施 环 境 调 节 与 控 制 （二 ）CO2肥源及施肥设备 ①有机肥发酵 依靠有机物分解产生CO2，肥源丰富，成本低，简 单易行。但CO2的发生较为集中，且发生量不便调控。 ②燃烧碳氢化合物 依靠燃烧煤油、天然气或液化石油气等燃料获得 CO2。燃烧1L煤油可产生2.5kg（1.27m3）CO2和 33440kJ热量。要求燃烧后的气体中的SO2及CO等有害 气体不能超过对植物产生危害的浓度，因此要求燃料纯 净，并采用专用的CO2发生器。CO2发生器通常包括燃 烧筒、燃烧器、送风机和控制装置组成，燃烧产生的 CO2由送风机吹送扩散到室内。该法控制容易，但成本 较高。在国外采用较多，国内应用较少

15 农业生 ③燃烧普通燃煤或焦炭 燃料来源容易，一般1kg 煤燃烧后大约产生2~4kg 环 的C02,因此费用低廉。但 烟简 境 燃烧中常产生SO,及C0等有 过滤 害气体，不能直接作为气肥 器 使用。图4-39为国内厂家开普通煤 泵 发的采用普通炉具的C02发 药液 生设备，在使用中是将普通 反应室 温 煤炉燃烧的烟气经过过滤器 曝气 除掉粉尘和煤焦油等成份， 管 ☒ 设 再用气泵送入反应室，烟气 境 通入特别配置的药液中，通 节 过化学反应，有害气体被吸 图4-39采用普通燃煤的温室气肥增 收后，输出洁净的CO2。 施设备 制

第 四 章 温 室 设 施 环 境 调 节 与 控 制 ③燃烧普通燃煤或焦炭 燃料来源容易，一般1kg 煤燃烧后大约产生2～4kg 的CO2，因此费用低廉。但 燃烧中常产生SO2及CO等有 害气体，不能直接作为气肥 使用。图4-39为国内厂家开 发的采用普通炉具的CO2发 生设备，在使用中是将普通 煤炉燃烧的烟气经过过滤器 除掉粉尘和煤焦油等成份， 再用气泵送入反应室，烟气 通入特别配置的药液中，通 过化学反应，有害气体被吸 收后，输出洁净的CO2。 普通煤 炉 烟筒 曝气 管 药 液 反应室 气 泵 CO 2 过滤 器 图4-39 采用普通燃煤的温室气肥增 施设备

农 ④液态C02 业 作为酒精工业等生产的副产品，C0,经压缩为液态后 生 物 盛放于钢瓶内，使用时打开阀门释放到温室内。为了能方 环 便地控制，应在钢瓶出口装设压力调节阀，将CO,压力降 境 至0.1~0.15Mpa后释放，在采用自动控制系统时，还需再 增设电磁阀，根据室内C02传感器检测的C02浓度和施用 程 浓度的要求，控制电磁阀自动施用。为使C0,在温室内均 匀扩散，需采用管道输送，可采用8~10mm直径的塑料管 q ,沿管长按每0.8~1m的距离开设小孔，并在室内采用循 环风机使空气流动，以促进C0,的均匀扩散。这种方式使 室 用简便，便于控制，费用也较低，适合附近有液态C02副 施 产品供应的温室生产地区使用。 环 调节与控

第 四 章 温 室 设 施 环 境 调 节 与 控 制 ④液态CO2 作为酒精工业等生产的副产品，CO2经压缩为液态后 盛放于钢瓶内，使用时打开阀门释放到温室内。为了能方 便地控制，应在钢瓶出口装设压力调节阀，将CO2压力降 至0.1～0.15Mpa后释放，在采用自动控制系统时，还需再 增设电磁阀，根据室内CO2传感器检测的CO2浓度和施用 浓度的要求，控制电磁阀自动施用。为使CO2在温室内均 匀扩散，需采用管道输送，可采用8～10mm直径的塑料管 ，沿管长按每0.8～1m的距离开设小孔，并在室内采用循 环风机使空气流动，以促进CO2的均匀扩散。这种方式使 用简便，便于控制，费用也较低，适合附近有液态CO2副 产品供应的温室生产地区使用

⑤化学药剂发生CO2 业 在我国温室生产中也广泛采用碳酸氢铵与硫酸反应产 生 生C02,是利用如下反应： 物 环 2NH4HC03+H2S04=(NH4)2S04+2H20+2C02↑ 境 实际使用中采用工业硫酸（浓度92%），与碳酸氢铵 程 的重量比例为1：1.5。目前国内已研制有专用的发生器，也 有直接在塑料桶或瓷器等简易容器中反应的。该方法设备 构造简单、操作简便、费用低，其反应副产物硫酸铵可作 章 为化肥施用。 温 此外在生产中也有采用盐酸与石灰石（碳酸钙)反应 施 产生C0,的，即利用如下反应： CaCO3+2HCI=CaCl2+H2O+CO21 调节与控

第 四 章 温 室 设 施 环 境 调 节 与 控 制 ⑤化学药剂发生CO2 在我国温室生产中也广泛采用碳酸氢铵与硫酸反应产 生CO2，是利用如下反应： 2NH4HCO3 + H2SO4 = (NH4 )2SO4 + 2H2O + 2CO2↑ 实际使用中采用工业硫酸（浓度92%），与碳酸氢铵 的重量比例为1:1.5。目前国内已研制有专用的发生器，也 有直接在塑料桶或瓷器等简易容器中反应的。该方法设备 构造简单、操作简便、费用低，其反应副产物硫酸铵可作 为化肥施用。 此外在生产中也有采用盐酸与石灰石（碳酸钙）反应 产生CO2的，即利用如下反应： CaCO3+2HCl=CaCl2+H2O+CO2↑

农 (三)CO2环境的调控 物 当温室内C02浓度低于室外大气中CO2浓度水平时， 环 境 可通过通风引入室外大气补充C02。为达到室内一定C02 浓度所需通风率由式4-41确定。 程 通风换气是最为经济有效的补充C02的方法，且在春、夏 、秋季，通风换气也是温室温度环境等调控经常性的要求 第 四 。但通风换气最多只能将室内C02浓度提高到接近室外大 气中浓度的水平，在冬季通风换气还会排出室内热量，不 室设 利节能。为此，在冬季温室需密闭管理的季节，应考虑进 行C0,施肥增加室内C0,浓度。 境 调节与控

第 四 章 温 室 设 施 环 境 调 节 与 控 制 （三）CO2环境的调控 当温室内CO2浓度低于室外大气中CO2浓度水平时， 可通过通风引入室外大气补充CO2。为达到室内一定CO2 浓度所需通风率由式4-41确定。 通风换气是最为经济有效的补充CO2的方法，且在春、夏 、秋季，通风换气也是温室温度环境等调控经常性的要求 。但通风换气最多只能将室内CO2浓度提高到接近室外大 气中浓度的水平，在冬季通风换气还会排出室内热量，不 利节能。为此，在冬季温室需密闭管理的季节，应考虑进 行CO2施肥增加室内CO2浓度

农业 ①CO2施用的浓度 在一定范围内，温室内CO2的浓度越高， 物 其增产的效果越显著。但是，过高的施用浓度 环 境 将过多增加施用的成本，且温室密闭性较差时 CO2向室外渗透的损失浪费也增大。长时期 程 采用过高的CO2施用浓度，植物光合作用增强 的反应将变弱，并同时易产生叶片黄萎、褐变 四章 和早衰等障害。因此，C02施用浓度应适宜。 温 室设施环境调节与控 建议浓度：10004000ppm,晴天情况下施用效果 显著。 浓度过高，叶片会焦叶； 浓度过低，达不到增产目的。 制

第 四 章 温 室 设 施 环 境 调 节 与 控 制 ①CO2施用的浓度 在一定范围内，温室内CO2的浓度越高， 其增产的效果越显著。但是，过高的施用浓度 将过多增加施用的成本，且温室密闭性较差时 ，CO2向室外渗透的损失浪费也增大。长时期 采用过高的CO2施用浓度，植物光合作用增强 的反应将变弱，并同时易产生叶片黄萎、褐变 和早衰等障害。因此，CO2施用浓度应适宜。 建议浓度:1000~4000ppm,晴天情况下施用效果 显著。 浓度过高,叶片会焦叶; 浓度过低,达不到增产目的

农业生 首先，CO,施用浓度应在CO,饱和点以下。 环 根据栽培试验结果，多数植物在800~3000mL/L 境 的浓度有较好的增产效果，而从经济性和避免长 程 期施用产生植物生理障害的角度考虑，一般采用 的C0,施用浓度宜在500~1500mLL范围内。具 体施用浓度应根据植物种类、生育期和天气条件 等因素而定。光照强烈时植物光合作用较强， 室设 C02消耗量大，因此晴天可采用较高的浓度，阴 天应采用较低浓度。 境 调节与控

第 四 章 温 室 设 施 环 境 调 节 与 控 制 首先，CO2施用浓度应在CO2饱和点以下。 根据栽培试验结果，多数植物在800～3000mL/L 的浓度有较好的增产效果，而从经济性和避免长 期施用产生植物生理障害的角度考虑，一般采用 的CO2施用浓度宜在500～1500mL/L范围内。具 体施用浓度应根据植物种类、生育期和天气条件 等因素而定。光照强烈时植物光合作用较强， CO2消耗量大，因此晴天可采用较高的浓度，阴 天应采用较低浓度