第一节 育苗设施
一、阳畦
阳畦又名秧畦、洞坑,是由风障畦发展而来的。它是利用太阳的光能来保持畦内的温度,没有人工加温设施,所以又称冷床(图2-1)。由于阳畦建造方便,成本低,技术易于掌握,目前仍是瓜类蔬菜早春育苗,特别是在蔬菜保护设施不很发达地区常用的方法之一。
图2-1 阳畦
阳畦由畦框、覆盖物和风障三部分构成。风障是设置在田间北侧的防风屏障,由篱笆、披风和土背三部分组成,冬季稍向南倾斜,与地面呈70°的夹角,春季使用的则垂直竖立,高2~2.5m。畦框有四周等高的,这种阳畦称为槽子畦,还有南框低、北框高的,称为抢阳畦;透明的覆盖物以前多用玻璃,现在一般用塑料薄膜覆盖,不透明的覆盖物有草席、草苫、苇帘和纸被等(图2-2)。
图2-2 阳畦结构示意图
此外,在阳畦基础上提高北墙高度,加大斜面角,成拱圆状小暖窖,称改良阳畦(图2-3),性能优于阳畦。改良阳畦由土墙(山墙、后墙)、棚架、土棚顶、玻璃窗(薄膜)、覆盖物五部分组成。
春季气温升高,阳畦内温度可比露地高10~20℃,湿度变化较大,空气相对湿度白天20%以上,夜间覆盖后高达80%~100%;晴、阴、雨、雪的变化,直接影响阳畦内温湿度状况,尤其早春在连续阴雪的天气下,阳畦内得不到热量的补充,温度可能会降到零下,为此要加强防寒保温,加盖防寒物;阳畦白天以太阳辐射热能提高气温,并在土壤中储热;夜间则以土壤为热源,以长波辐射向外放热,因而形成阳畦内的昼夜温差。一般昼夜温差可达10~15℃。阳畦非常适于喜冷凉蔬菜的早春育苗,如甘蓝、菜花、油菜、芹菜等,还可用作果菜类(茄果类)的移苗床,但土温不均匀,温度低,北侧温度高,南侧温度低,幼苗生长不一致。
图2-3 改良阳畦
改良阳畦与阳畦类似,仍受季节和天气状况的影响,但高温出现的早,持续的时间长,气温、地温均比阳畦高4~7℃。昼夜温差一般10~20℃,改良阳畦由于人可以在室内操作,可用作早春育苗。
二、温床
温床是在阳畦的基础上改进的园艺设施。它除了具有阳畦的防寒保温作用以外,还可以通过酿热加温及电热线加温等来补充日光增温的不足。因此,是一个既简单又实用的蔬菜育苗设施。
(一)酿热温床
酿热温床是利用酿热物(有机质)进行酿热加温的一种保护设施。它是利用好气性微生物分解有机物质时所产生的热量来进行加温的,用于酿热的材料为酿热物。
酿热物温床由床框、床孔(坑)、覆盖物、酿热物等设备组成,根据床框位置不同又分为地上式、地下式和半地下式三种类型(图2-4)。
图2-4 半地下式酿热温床结构示意图
酿热物根据其分解发热情况不同,分为高热酿热物和低热酿热物。高热酿热物有新鲜的马粪、新鲜厩肥、各种饼肥等;低热酿热物有牛粪、猪粪以及作物的秸秆等。播种床的酿热物厚度要大于30cm,移植床一般可为15~20cm左右。
酿热物发热的快慢、温度高低和持续时间的长短,主要取决于好气性微生物的繁殖活动情况,而好气性微生物繁殖活动的快慢又和酿热物中的碳、氮、氧气及水分含量有关。一般当酿热物中的碳氮比为(20~30)∶1,含水量70%左右,并且通气适度和温度在10℃以上时,微生物繁殖活动较旺盛,发热迅速而持久。
酿热物温床的床温除与内外温差、酿热物的种类及其厚度、床土的厚度有关外,与保温设施也有关系一,般规律基本与阳畦相同,但气温与低温状况远远优于阳畦,季节性变化、昼夜温差、随天气的变化与阳畦相似。最大特点是酿热物中有机物分解过程中释放CO2,所以CO2浓度一般比空气提高10~20倍,光合作用强,起到了人工补充CO2的作用
因床内南北部位接受光热的强度不同及床框四周耗热的影响,通常床内存在局部温差,即温度北高南低,中部高周围低,可以通过调整填充酿热物的厚度来调节一,般酿热物的填充厚度是:四周厚,中心薄,南面厚,北面薄。
这种酿热温床的优点是:发热容易,操作简单。缺点是:发热时间短(40天),热量有限;酿热后加温不能调节;温度前期高、后期低;因此北方秋冬季不适用,主要用于早春露地栽培的喜温性果菜类蔬菜育苗(图2-5)。
图2-5 酿热温床育苗
(二)电热温床
电热温床指在床土下8~10cm(如果用育苗钵或营养土块育苗,以床土下1~2cm为宜)处铺设电热线,对床土进行加温的育苗设施,具有升温快、地温高、温度均匀、调节灵敏、使用时间不受季节限制等优点,同时又可根据不同蔬菜种类和不同天气条件调节控制温度和加温时间,通过仪表实现自动调控。电热温床既可作育苗播种床,也可作移植床(图2-6)。
图2-6 电热温床结构示意图
1—薄膜;2—床土;3—电热线;4—隔热层;5—草苫
电热温床由育苗畦、隔热层、床土、电热加温设备等几部分组成。电热加温设备主要有电加温线(电热线)、控温仪,交流接触器和电源等(图2-7)。电热线由电热丝、引出线和接头三部分组成。电热丝为发热元件,外包塑料绝缘皮防止漏电。引出线为普通的铜芯电线,基本不发热。接头套塑料管密封防水。为方便控制温度,可使用控温仪自动调节土壤温度,将电热线和控温仪连接好后,将感温触头插入苗床中,当温度低于设定值时,交流接触器接通,进行加温;当苗床内温度高于或等于设定值时,交流接触器断开,停止加温。交流接触器的主要作用是扩大控温仪的控温容量。苗床面积在当电热线的总功率<2000瓦时,可不用交流接触器,而将电热线直接连接到控温仪上。当电热线总功率>2000瓦,应将电热线连接到交流接触器上,由交流接触器与控温仪相连接。
图2-7 主要的电热加热设备
电热温床的制作步骤如下:
1.选定电热线的功率及铺设密度
功率密度是指每米2铺设的电热线的瓦数,用W/m2表示。具体选择时应考虑当地的气候、蔬菜种类及育苗设备等(表2-1)。一般播种床的功率为80~100W/m2、分苗床功率为50~70W/m2。
2.计算布线间距
A.总功率=S苗床×选定功率
B.用线根数=总功率/每米线的功率(额定功率)
C.布线行数=(线长-床宽)/床长
布线间距=床宽/行数-1
线间距一般中间稍稀,两边稍密,以便温度均匀。
表2-1 电热温床功率选定参考值 (单位:W/m2)
3.挖床基,布线,连接电源和控温仪,通电试验后盖床土(2~10cm)。
一般床宽1.3~1.5m,长度依需要而定,床底深15~20cm。电热线铺设时,先在育苗床表土下15cm深处铺设隔热层,如麦秸、碎稻草等,厚5~10cm,用以阻止热量向下传导。在隔热层上撒一些沙子或床土,平整后铺电热线。首先按照布线间距在床的两端距床边10cm远处插短木棍(靠床南侧及北侧的几根竹棍可比平均间距密些,中间的可稍稀些)然后如图2-8那样,把电热线贴地面绕好,电热线两端的导线(即普通的电线)部分从床内伸出来,以备和电源及控温仪等连接(图2-9)。布线完毕,立即在面铺好床土。电热线不可相互交叉、重叠、打结;布线的行数最好为偶数,以便电热线引线能在一侧,便于连接。若所用电热线超过两根以上时,各条电热线都必须并联使用而不能串联。
图2-8 电热温床的铺设
图2-9 电热温床布线示意图
电热温床的优点是:升温快,温度高,能有效提高地温和近地表气温;使用时间不受季节限制,还能根据蔬菜种类、天气条件调节温度与加温时间,通过仪器自动控制;缩短育苗期(10~30天),秧苗质量高;电热设备易于拆除,设备利用率高。缺点是较为费电。
电热温床主要用于冬、春果菜类育苗,如黄瓜、番茄、辣椒、茄子、甜瓜等蔬菜育苗(图2-10)。这些蔬菜的育苗期在12月上旬至翌年1月中下旬,温度低、生长慢,所以苗龄较长,一般为80~90天。由于育苗期间正值一年当中温度最低的时期,如果设施保温能力较差,就必须采取辅助设施进行育苗,而电热温床的育苗方式最为便捷。
图2-10 电热温床育苗
电热温床使用的注意事项:
①电热线的电阻是额定的,使用时只能并联,不能串联;不能接长或截短使用;
②电热线不能交叉、重叠或打结,成盘或成圈的线不能在空气中通电试验或使用;
③电热线两头应放在苗床一侧,便于接电和控温仪等。电加温线接头应放在地表以上;
④布线和收线时,不要硬拉,不能用锨挖掘,以免造成断线或破坏绝缘层。旧线使用前应检查绝缘层及是否断线。
三、塑料薄膜中棚和小棚
塑料薄膜中、小棚是指以塑料薄膜作为透明覆盖材料的拱型或其他形式的棚,是全国各地普遍应用的简易保护地设施。小拱棚主要有拱圆形、半拱圆形和双斜面形三种类型,拱圆形小拱棚多用于多风、少雨、有积雪的北方(图2-11)。其规格尺寸虽然难以严格界定,但一般来说,小拱棚高多在1~1.5m左右,内部难以直立行走;中棚则就其覆盖面积和空间来说,介于小拱棚和塑料大棚之间。塑料薄膜中、小拱棚,尤其小拱棚在我国面积很大,约占保护设施面积的40%以上。
小拱棚的拱架可就地取材,可用竹片、竹竿或ϕ6~8mm的钢筋等材料,弯成宽1~3m,高1.0~1.5m的弓形骨架,上覆盖0.05~0.1dm厚的聚氯乙烯或聚乙烯薄膜,外用压杆或压膜线等固定薄膜。小拱棚的长度不限,一般10~30m,拱杆间距50~100cm。通常为了提高小拱棚的防风保温能力,除了在田间设置风障之外,夜间可在膜外加盖草苫等防寒物。
图2-11 小拱棚的几种类型
(引自陈友《农村庭院棚室建造与管理》)
小拱棚由于容积小,缓冲能力差,升温快,降温也快,据测定,华北地区4月晴天时棚内最高温度可达40℃,最低温度为9℃,温差超过30℃;阴天最高温度仅有15℃,最低8.5℃,温差只有6.5℃;单层覆盖条件下,小棚的增温能力一般只有3~6℃,遇寒潮极易产生霜冻。冬春用于生产的小棚必须加盖草苫防寒,加盖草苫的小棚,温度可提高2℃以上,可比露地提高4~8℃。湿度高于露地湿度,小拱棚覆盖薄膜后,因土壤蒸发、植株蒸发造成棚内高湿,一般棚内空气相对湿度可达70%~100%。白天进行通风时相对湿度可保持在40%~60%,比露地高20%左右;小棚内的光照取决于塑料薄膜的质量和新旧程度,新薄膜透光率不小于80%,使用数日后减少到50%~60%,另外,薄膜的种类、污染、覆盖物、水滴等都会影响棚内光照。
小拱棚主要用于进行早熟栽培时提早育苗。通常与大棚、温室配套使用,在大棚、温室中扣小棚(图2-12)。
图2-12 温室中扣小拱棚育苗
塑料中棚占地面积和空间比小拱棚大,人可以在棚内直立操作,常用的中拱棚主要为拱圆形结构,棚高一般在1.5~2m,跨度4~6m,有竹木结构、钢筋结构和混合结构的。性能与小拱棚基本相似。但中棚空间较大、热容量大,故棚内温度较小棚高,气温比小棚稳定,日温差较小,温度条件优于小棚,但比塑料大棚稍差。
四、塑料大棚
通常把不用砖石结构围护,只以竹、木、水泥或钢材等杆材作骨架,在表面覆盖塑料薄膜的大型保护地栽培设施称为塑料薄膜大棚(简称塑料大棚)。
(一)大棚的类型
大棚的类型,按骨架材料可分为竹木结构、钢架混凝土结构、钢架结构、钢竹混合结构等(图2-13)。按连接方式又可分为单栋大棚、双连栋大棚及多连栋大棚(图2-14)。我国连栋大棚棚顶多为半拱圆形。大棚应用比较普遍,多数为333~667m2的竹木骨架和水泥骨架,钢管和钢骨架在一些经济发达的地区逐步被采用。
图2-13 各种骨架的塑料大棚
(二)大棚的结构
塑料大棚的骨架是由立柱、拱杆(拱架)、拉杆(纵梁、横拉)、压杆(压膜线)等部件组成,俗称“三杆一柱”。这是塑料薄膜大棚基本的骨架构成,其他形式都是在此基础上演化而来。
图2-14 不同连接方式的塑料大棚
1.立柱
立柱起支撑拱杆和棚面的作用,纵横成直线排列。原始型的大棚,其纵向每隔0.8~1m一根立柱,与拱杆间距一致,横向每隔2m左右一根立柱,立柱的粗度为5~8cm,中间最高,一般2.4~2.6m,向两侧逐渐变矮,形成拱圆形。
2.拱杆
拱杆是塑料薄膜大棚的骨架,横向固定在立柱上,决定大棚的形状和空间构成,还起支撑棚膜的作用。竹木结构的拱杆可用直径3~4cm的竹竿或宽约5cm、厚约1cm的毛竹片按照大棚跨度要求连接构成。拱杆两端插入地中,其余部分横向固定在立柱顶端,成为拱形,通常每隔0.8~1.0m一道拱杆。钢架大棚由于没有立柱,拱架直接与基础相连,通常采用拱架(平面和三角形),也常与单拱杆混合使用(图2-15)。
3.拉杆
拉杆起纵向连接拱杆和立柱,固定压杆,使大棚骨架成为一个整体的作用。通常用直径3~4cm的竹竿作为拉杆,拉杆长度与棚体长度一致。
4.压杆
压杆位于棚膜之上两根拱架中间,起压平、压实绷紧棚膜的作用。压杆两端用铁丝与地锚相连,固定后埋入大棚两侧的土壤中。也可以用尼龙绳代替,目前有专用的塑料压膜线,压膜线为扁平状厚塑料带,宽约1cm,既柔韧又坚固,也不损坏棚膜,易于压平绷紧(图2-16)。
图2-15 拱架
图2-16 压膜线和压杆
5.塑料薄膜
一般使用0.1mm厚的农用聚氯乙烯、聚乙烯或抗老化膜,用电熨斗焊接而成,可焊成两块,覆盖时重叠,连接处为通风口(图2-17),或焊接成三块,两肩相接处为通风口,以便进行带状通风保持棚膜的完整。膜的四周埋入土中30~50cm。所需棚膜的计算:棚膜宽度=大棚跨度(a)+棚高(H)×2;棚膜长度=棚长+2×棚高+3m(两头埋头);聚氯乙烯亩用膜120kg,聚乙烯膜轩用量为100kg左右。
图2-17 塑料薄膜覆盖方式
6.门窗
门设在大棚两端,作为出入口或通风口(图2-18)。
图2-18 门
竹木结构单栋大棚的跨度为6~8m,高2.4~2.6m,长40~60m,每栋生产面积333~666.7m2。
(三)育苗应用
塑料大棚和温室相比,具有结构简单、建造和拆装方便,一次性投资较少等优点,与中小棚相比,又具有坚固耐用、使用寿命长、使用面积大、作业方便、土地利用率高及有利于作物生长、便于环境调控等优点。但是,大棚没有外保温设备,受外界环境影响较大,提早、延晚受当地气候条件限制。大棚育苗可以采取多重覆盖的方式来进行,为露地早熟栽培提供秧苗,如在大棚内使用保温幕、小拱棚、地膜等覆盖物用来保温(图2-19),苗床安装电热线加温,播种期可以提前30天左右,也可以为秋茬露地、大棚、温室蔬菜育苗。
图2-19 塑料大棚内扣小拱棚提高温度
利用塑料大棚设施进行蔬菜育苗,不仅可以培育适龄壮苗,而且有利于实现育苗现代化、商品化,提高大棚的周年综合利用率(图2-20)。
五、日光温室
日光温室是我国北方地区独有的一种温室类型。这种设施增温保温性能良好,能满足北方地区低温季节幼苗生长对环境条件的要求,建造成本也能够让普通菜农接受。
图2-20 塑料大棚育苗应用
日光温室内的热量来源主要依靠太阳的辐射,故叫日光温室;而在冬季的最冷季节,只需短暂加温补充加热,所以又称之为节能日光温室。其保温性能比塑料大棚好,造价比现代化温室低,是我国北方地区使用较多的育苗设施。缺点是对室内环境难以进行自动控制。现代化温室除集其他所有设施的优点于一身外,还能自动调控室内环境条件,管理科学,方便灵活,唯一不足是一次性投资大,管理要求的技术水平高。
日光温室主要由骨架、后墙、两侧山墙、不透明后屋面和透明的前屋面构成。
(一)骨架结构
日光温室骨架材料以选择强度较大的钢骨架为好,这样可保证温室内无柱并具有较小的遮阴面。但钢骨架造价很高,目前还很难大面积推广。因此,选用结构合理的竹木骨架、钢筋混凝土与竹木骨架和8#镀锌铁丝与竹木混合骨架等也是较好的。常见日光温室骨架材料如下。
1.竹木结构
用直径4cm的圆竹或5cm宽的竹片做拱杆,每隔60~80cm设一根。用直径8~10cm的圆木做立柱、拉杆、横梁,立柱纵向每隔3m一根,横向共设3排(图2-21)。
图2-21 竹木结构
2.钢筋混凝土预制件与竹木拱杆混合骨架
柱、柁采用钢筋混凝土预制件,拱杆仍采用竹片或圆竹(图2-22)。
图2-22 钢筋混凝土预制件与竹木拱杆混合骨架
3.钢骨架
采用双弦桁架式无柱结构(图2-23)。
图2-23 钢骨架
(二)墙体和后屋面
墙体和后屋面除了起承重作用以外,更重要的是起保温和蓄热作用。因此,最好选用保温和蓄热能力均较强的材料作墙体和后屋面材料。实际上保温能力强的材料,蓄热能力就差,反之亦然。因此,必须采用复合墙体和后屋面,即内墙采用蓄热能力强的材料,中墙和外墙采用保温性能好的材料。
1.墙体
温室墙体可用土墙、砖墙、石墙、空心墙等(图2-24)。
图2-24 墙体类型
2.后屋面
(1)秸草结构 在骨架上先铺10cm厚秸秆并固定,然后加10cm厚碎草或稻壳,上面再加10cm厚秸秆,上抹5cm厚草泥。
(2)钢筋混凝土预制板结构 在温室后屋顶内侧采用5~10cm厚钢筋混凝土预制板,外加20~40cm厚田土或草泥。
(3)炉渣水泥砂浆封顶 在温室后屋顶内侧安放2~3cm厚木板,然后放一层5~6cm厚稻草垫,上部铺20~30cm厚炉渣,再用5cm厚水泥砂浆封顶。
(三)外保温覆盖材料
外保温覆盖材料主要有保温被、草苫等。稻草草苫,保温效果一般为6~10℃(图2-25);保温被,保温效果一般为5~10℃(图2-26);4层牛皮纸制纸被保温效果为5~7℃。
图2-25 草苫
图2-26 保温被
(四)防寒沟
在温室前屋面底角基础外界或基础之下还有防寒沟,防寒沟内可埋50cm深、9cm厚聚苯板;也可挖50cm深、30~40cm宽,用废旧塑料薄膜铺垫上,内装干燥碎草,用薄膜将上部封严,压上田土,防止、漏进水(图2-27)。
图2-27 防寒沟
六、现代化温室
现代温室(通常简称连栋温室或俗称智能温室)是设施园艺中的高级类型。设施内的环境实现了计算机自动控制,基本上不受灾害性天气和不良环境条件的影响,常用于工厂化育苗。
(一)现代温室的类型
现代化温室的主体骨架主要有屋脊型和拱圆形两种类型(图2-28)。
图2-28 现代化温室
(二)现代化温室的配套系统
1.自然通风系统(图2-29)
图2-29 通风系统
2.加温保温系统(图2-30、图2-31)
图2-30 暖气加热
图2-31 热风炉
3.幕帘系统
使用帘幕系统,夏季可遮阳降温(7℃);冬季夜晚可增强温室保温性能(6~7℃)(图2-32)。
图2-32 幕帘系统
4.降温系统(图2-33)
图2-33 湿帘风扇降温系统
5.灌溉、施肥系统(图2-34)
图2-34 施肥系统管道
七、遮阳网
遮阳网俗称遮阴网、凉爽纱,国内产品多以聚乙烯、聚丙烯等为原料,是经加工制作编织而成的一种轻量化、高强度、耐老化、网状的新型农用塑料覆盖材料(图2-35)。夏季覆盖后起到一定挡光、挡雨、保湿、降温的作用。冬春季覆盖后还有一定的保温增湿作用。同时可以通过控制网眼大小和疏密程度,使其具有不同的遮光通风特性,供用户选择使用。
图2-35 遮阳网的类型
遮阳网比较轻,柔软便于铺卷,储藏期间占用空间小,便于运输,省力、省工。遮阳网覆盖栽培可提高夏季蔬菜幼苗的成苗率20%~80%,幼苗单株高,叶片数,鲜重综合指标提高30%~50%,秧苗质量高,一般可以增产20%。
遮阳覆盖栽培的方式一般有温室遮阳网覆盖、塑料大棚遮阳覆盖中小拱棚遮阳覆盖和遮阳浮面覆盖等(图2-36)。
图2-36 遮阳网的应用
八、防虫网
防虫网是以高密度聚乙烯为主要原料,经拉丝编织而成的一种形似窗纱的覆盖材料,具有耐拉强度大,优良的抗紫外线、抗热性、耐水性、耐腐蚀、无毒、无味等特点(图2-37)。夏季利用防虫网育苗可以防止蚜虫、白粉虱等害虫进入传播病毒病外,更重要的是在北方,选用遮阳网覆盖,对于番茄、黄瓜等果菜来讲,往往遮光过重,而利用防虫网覆盖则更为适宜。覆盖方式目前最普遍的是大棚覆盖(图2-38)。
冬春季温度较低,育苗时要求育苗设施采光和保温性能优良。北方最好采用高效节能日光温室,温室内配备临时加温装置,成本低,育苗效果较好;也可采用加温的连栋温室育苗,育苗效果好,但成本较高;或在普通温室或塑料大棚内采用电热温床、酿热温床育苗,成本低,但育苗效果较差。南方较温暖地区一般采用塑料大棚,棚内再加小拱棚、无纺布覆盖等保温或育苗床内铺设电热线临时加温。
图2-37 防虫网
图2-38 防虫网应用
夏秋季育苗正处于高温、多雨季节,光照强、日照长、昼夜温差小,幼苗容易徒长,不利于幼苗花芽分化,病虫害猖獗,育苗难度较大。所以,在育苗期间必须创造一个温度较低、避免强光的遮雨环境。一般选择地势较高、干燥、灌排方便的平地建造育苗大棚或温室,采取棚膜上覆盖遮阳网或苇帘,进行适当遮光、降温,有条件的地区最好用配备湿帘降温设施的连栋温室育苗。另外,在育苗设施放风和进出位置设置40~60目防虫网,构建人工隔离屏障,防止害虫入侵,有效保证繁育无病虫害苗。