第七章 人 工环境
?第一节 田间栽培环境
?第二节 设施栽培环境
?一、农田小气候的概念
（一） 小气候的概念
小气候是指因下垫面性质不同而形成的与大气候不
同的近地气层和土壤上层的气候。
小气候主要表现在个别气象要素的数值和个别天气
现象的差异上，它不会改变大规律的天气状况。
形成小气候的主要因素是下垫面的构造和性质，
（二） 小气候的特点
1．范围小
2．差别大
3．稳定
小气候可分为许多类型，如农田小气候、谷地小气
候、坡地小气候、水域小气候、防护林小气候、保护
地小气候等。
（三） 农田小气候
农田小气候是以农作物为下垫面所形成的小气候或
者说是以农田为研究对象的小气候，也称作物小气候
或农业小气候。
第
一
节
田
间
栽
培
环
境
?二、农田小气候形成的物理基础
（一）活动面和活动层
1．活动面
活动面：热量和水分等交换最显著的物体表面。
地面、水面、冰面及地面上一切作物表面都是活动面
下垫面特性和构造不同，则活动面的位置不同。
2．活动层
在作物层中，辐射能的吸收和放射、热量和水分的交换不
仅发生在活动面上，而且发生在具有一定厚度的作物
层中，这一层称为活动层。
（二）活动面中的辐射差额
太阳辐射到达作物层以后，一部分被叶面吸收，一部分被
叶面反射，还有一部分透过茎叶深入下层，而吸收、
反射、透射三种作用在整个作物层中是多次反复进行
的。
不同作物或同作物的不同生长期，单个叶片对太阳辐射的
反射、吸收和透射能力是不同的。
第
一
节
田
间
栽
培
环
境
?二、农田小气候形成的物理基础
（三） 活动面的热量平衡
农田活动面的热量平衡就比较复杂，其方程式为
RT＝ P＋ B＋ LEC＋ PT＋ LA＋ QT＋ QC
式中 P―― 活动面与大气的湍流交换；
B―― 活动面与土壤的热量交换；
LEC―― 农田总蒸发耗热；
PT―― 活动面向土面的乱流交换；
LA―― 同化二氧化碳所消耗的热量（ A为单位时间、单位面积
上同化二氧化碳的数量,L为同化单位质量二氧化碳所消耗的热
量）；
QT―― 作物增温所吸收的热量；
QC―― 作物体通过茎叶传导的热量 。
（四） 活动层中的乱流交换
农田中乱流交换强弱，对于农田作物层中温度、湿
度及二氧化碳的分布与变化具有重要影响。
作物层中乱流涡旋体的大小与程度，不仅取决于植
株层中风的分布，而且在很大程度上决定于植物的群
体结构。
第
一
节
田
间
栽
培
环
境
?三、农田小气候的一般特征
（一） 农田中光的分布
符合比尔 -朗伯特（ Beer-Lambert）指数定律，即
I=I0e-KF
式中,I0—— 到达株顶的照度；
I—— 株顶向下至某一高处的照度；
I/I0—— 相对照强度；
E—— 自然对数的底；
F—— 株顶向下至某一高度的累计叶面积指数；
K—— 叶层的消光系数。
（二） 农田中温度的分布
农田中温度的铅直分布主要决定于农田中的辐射、乱流交
换和蒸散。
作物生长初期
作物生长盛期
作物生长后期
第
一
节
田
间
栽
培
环
境
?三、农田小气候的一般特征
（三） 农田中湿度的分布
农田中的湿度变化，除决定于温度和农田蒸散外，还决定
于乱流交换强度。
作物生长初期
作物生长盛期
作物生长后期
（四） 农田中风的分布
在作物的整个生育期中，农田株间风速的分布，主要随作
物生长密度和高度而变化，此外还同栽培措施有关系。
（五） 农田中 CO2的分布
农田中 CO2的含量和变化主要决定于大气中 CO2的含量、
作物呼吸释放的 CO2量及作物光合作用所消耗的 CO2量，
同时还与风速、乱流交换等有关 。
第
一
节
田
间
栽
培
环
境
?四、农业技术措施的小气候效应
（一） 耕作措施
具体的耕作措施有耕翻、镇压和垄作等措施，以此
改善土壤耕作层的结构和水、肥、气、热，同时注意
合理的作物布局和品种搭配，适当的间作套种来改善
农田小气候。
（二） 栽培措施
作物的行间、行向、种植密度与方式、农田灌溉、
覆盖及化学药剂等措施也可以改善农田小气候。
第
一
节
田
间
栽
培
环
境
?一、设施栽培的环境特征及研究内容
设施栽培的环境特征：
一定程度上可减轻外界不良气候的影响，可防止大
气污染，尤其是空气中煤粉尘及金属飘尘对蔬菜的污
染，减少害虫的发生。
设施环境具有光照弱、分布不均，温度高、昼夜温
差大，高湿、病害易发生，有害气体浓度高,CO2浓度
低等特点；
土壤盐分浓度高，甚至产生次生盐渍化现象；
连作障碍严重；
研究的问题：
（一） 掌握作物的遗传特性和生物学特性，及其对各个
环境因子的要求。
（二） 应研究各种农业设施的建筑结构、设备以及环境
工程技术所创造的环境状况特点，阐明形成各种环境
特征的机理。
（三） 通过环境调控与栽培管理技术措施，使作物与
设施的小气候环境达到最和谐、最完美的统一。
第
二
节
设
施
栽
培
环
境
?二、设施栽培的环境因子
（一） 光 照
1、设施内的光照状况
（ 1）光照强度
① 设施的透光率
I 覆盖材料的透光特性
ⅱ 设施结构对透光率的影响
a 屋面角度
b设施类型
c设施方位
②气候条件对设施内光照强度的影响
（ 2）光照分布
① 温室
② 塑料大棚
③ 遮荫
（ 3）光质
光质主要受覆盖物的种类、状态等的影响。
1、覆盖物的种类
2、覆盖物的状态
第
二
节
设
施
栽
培
环
境
?二、设施栽培的环境因子
（ 二） 光照调控
1、增加光照
（ 1）合理的设施结构和布局
（ 2）保持透明覆盖物良好的透光性
① 覆盖透光率比较高的新薄膜
② 保持覆盖和物表面清洁
③ 及时消除薄膜内面上的水膜
④ 保持膜面平紧
（ 3）利用反射光
（ 4）减少保湿覆盖物遮荫
（ 5）农业措施
2、补充光照
连阴天以及冬季温室采光时间不足时，应进行人工补光。
3、遮荫
主要材料有遮阳网、荫障、苇帘、草苫等
第
二
节
设
施
栽
培
环
境
?二、设施栽培的环境因子
（三）温度
1、设施内的热状况
（ 1）热量来源
设施内的热量主要来自太阳辐射能和加温。
① 太阳辐射
ⅰ 天气
ⅱ 设施类型
ⅲ 透明覆盖物种类
ⅳ 设施方位
（ 2）热量支出
设施内的热量支出途径主要有：
①通过地面、覆盖物、作物表面的有效辐射失热；
②通过覆盖物的惯流放热；
③通过设施内的土壤表面水蒸发、作物蒸腾、覆盖物表面蒸发，
以潜热的形式失热；
④通过保护地内通风换气将显热（由温差引起的热量传递）和
潜热（由水的相变引起的热量传递）排出；
⑤通过土壤传导放热等 。
第
二
节
设
施
栽
培
环
境
?二、设施栽培的环境因子
（ 3）设施保温比
保温比是指设施内的土地面积（ D）与覆盖及围护表面积（ S）之比。
（ 4）地 — 气热交换
2、设施内温度的一般变化规律
（ 1）气温
① 日变化规律
② 季节变化规律
（ 2）地温
① 日变化规律
② 季节性变化规律
③ 地温与气温的关系
3、温度分布
4、温度调控
（ 1）增温措施
① 增加透光量
② 人工加温
第
二
节
设
施
栽
培
环
境
?二、设施栽培的环境因子
（ 2）保温
① 增强设施自身的保温能力
② 用保温性能优良的材料覆盖保温
③ 减少缝隙散热
④ 多层覆盖
⑤ 保持较高地温
ⅰ 覆盖地膜
ⅱ 合理浇水
ⅲ 挖防寒沟
⑥ 在设施的四周夹设风障
（ 3）降温
① 通风散热
ⅰ 要严格掌握好通风口的开放顺序
ⅱ 要根据设施内的温度变化来调节通风口的大小
② 遮荫
第
二
节
设
施
栽
培
环
境
?二、设施栽培的环境因子
（四） 湿度
1、主要变化特点
（ 1）空气湿度变化
（ 2）土壤湿度变化
2、湿度调控
（ 1）空气湿度调控
① 通风排湿
② 减少地面水蒸发
③ 合理使用农药和叶面肥
④ 排除薄膜表面流水
⑤ 减少薄膜表面的聚水量 主要措施有：
ⅰ 选用无滴膜。
ⅱ 保持薄膜表面排水流畅。
（ 2）土壤湿度调控
① 高畦或高垄栽培
② 适量浇水
③ 适时浇水
第
二
节
设
施
栽
培
环
境
?二、设施栽培的环境因子
（五）气体条件及其调控
1、有益气体
（ 1）二氧化碳浓度的日变化
（ 2）二氧化碳调控
2、有害气体
（ 1）主要有害气体及其危害
设施内的有害气体主要来自施肥（氨气和二氧化氮）、燃
料（二氧化硫、乙烯等）以及塑料制品（磷酸二甲酸
二异丁酯、正丁酯等）等，
（ 2）预防措施
① 合理施肥
② 覆盖地膜
③ 正确选用与保管塑料薄膜与塑料制品
④ 正确选择燃料、防止烟害
⑤ 勤通风
第
二
节
设
施
栽
培
环
境
?二、设施栽培的环境因子
（六） 土壤条件及其调控
1、土壤酸化
（ 1）产生的原因
（ 2）防治措施
① 要合理施肥
② 施肥后要连续浇水
③ 加强土壤管理
④ 对已发生酸化的土壤应采取淹水洗酸法或撒施生石灰
中和的方法提高土壤的 Ph，并且不得再施用生理酸性
肥料。
2、土壤盐渍化
（ 1）发生的原因
（ 2）防治措施
① 定期检查土壤中的可溶性盐浓度
② 要适量追肥
③ 淹水洗盐
④ 换土
第
二
节
设
施
栽
培
环
境
谢 谢 观 看
?第一节 田间栽培环境
?第二节 设施栽培环境
?一、农田小气候的概念
（一） 小气候的概念
小气候是指因下垫面性质不同而形成的与大气候不
同的近地气层和土壤上层的气候。
小气候主要表现在个别气象要素的数值和个别天气
现象的差异上，它不会改变大规律的天气状况。
形成小气候的主要因素是下垫面的构造和性质，
（二） 小气候的特点
1．范围小
2．差别大
3．稳定
小气候可分为许多类型，如农田小气候、谷地小气
候、坡地小气候、水域小气候、防护林小气候、保护
地小气候等。
（三） 农田小气候
农田小气候是以农作物为下垫面所形成的小气候或
者说是以农田为研究对象的小气候，也称作物小气候
或农业小气候。
第
一
节
田
间
栽
培
环
境
?二、农田小气候形成的物理基础
（一）活动面和活动层
1．活动面
活动面：热量和水分等交换最显著的物体表面。
地面、水面、冰面及地面上一切作物表面都是活动面
下垫面特性和构造不同，则活动面的位置不同。
2．活动层
在作物层中，辐射能的吸收和放射、热量和水分的交换不
仅发生在活动面上，而且发生在具有一定厚度的作物
层中，这一层称为活动层。
（二）活动面中的辐射差额
太阳辐射到达作物层以后，一部分被叶面吸收，一部分被
叶面反射，还有一部分透过茎叶深入下层，而吸收、
反射、透射三种作用在整个作物层中是多次反复进行
的。
不同作物或同作物的不同生长期，单个叶片对太阳辐射的
反射、吸收和透射能力是不同的。
第
一
节
田
间
栽
培
环
境
?二、农田小气候形成的物理基础
（三） 活动面的热量平衡
农田活动面的热量平衡就比较复杂，其方程式为
RT＝ P＋ B＋ LEC＋ PT＋ LA＋ QT＋ QC
式中 P―― 活动面与大气的湍流交换；
B―― 活动面与土壤的热量交换；
LEC―― 农田总蒸发耗热；
PT―― 活动面向土面的乱流交换；
LA―― 同化二氧化碳所消耗的热量（ A为单位时间、单位面积
上同化二氧化碳的数量,L为同化单位质量二氧化碳所消耗的热
量）；
QT―― 作物增温所吸收的热量；
QC―― 作物体通过茎叶传导的热量 。
（四） 活动层中的乱流交换
农田中乱流交换强弱，对于农田作物层中温度、湿
度及二氧化碳的分布与变化具有重要影响。
作物层中乱流涡旋体的大小与程度，不仅取决于植
株层中风的分布，而且在很大程度上决定于植物的群
体结构。
第
一
节
田
间
栽
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境
?三、农田小气候的一般特征
（一） 农田中光的分布
符合比尔 -朗伯特（ Beer-Lambert）指数定律，即
I=I0e-KF
式中,I0—— 到达株顶的照度；
I—— 株顶向下至某一高处的照度；
I/I0—— 相对照强度；
E—— 自然对数的底；
F—— 株顶向下至某一高度的累计叶面积指数；
K—— 叶层的消光系数。
（二） 农田中温度的分布
农田中温度的铅直分布主要决定于农田中的辐射、乱流交
换和蒸散。
作物生长初期
作物生长盛期
作物生长后期
第
一
节
田
间
栽
培
环
境
?三、农田小气候的一般特征
（三） 农田中湿度的分布
农田中的湿度变化，除决定于温度和农田蒸散外，还决定
于乱流交换强度。
作物生长初期
作物生长盛期
作物生长后期
（四） 农田中风的分布
在作物的整个生育期中，农田株间风速的分布，主要随作
物生长密度和高度而变化，此外还同栽培措施有关系。
（五） 农田中 CO2的分布
农田中 CO2的含量和变化主要决定于大气中 CO2的含量、
作物呼吸释放的 CO2量及作物光合作用所消耗的 CO2量，
同时还与风速、乱流交换等有关 。
第
一
节
田
间
栽
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环
境
?四、农业技术措施的小气候效应
（一） 耕作措施
具体的耕作措施有耕翻、镇压和垄作等措施，以此
改善土壤耕作层的结构和水、肥、气、热，同时注意
合理的作物布局和品种搭配，适当的间作套种来改善
农田小气候。
（二） 栽培措施
作物的行间、行向、种植密度与方式、农田灌溉、
覆盖及化学药剂等措施也可以改善农田小气候。
第
一
节
田
间
栽
培
环
境
?一、设施栽培的环境特征及研究内容
设施栽培的环境特征：
一定程度上可减轻外界不良气候的影响，可防止大
气污染，尤其是空气中煤粉尘及金属飘尘对蔬菜的污
染，减少害虫的发生。
设施环境具有光照弱、分布不均，温度高、昼夜温
差大，高湿、病害易发生，有害气体浓度高,CO2浓度
低等特点；
土壤盐分浓度高，甚至产生次生盐渍化现象；
连作障碍严重；
研究的问题：
（一） 掌握作物的遗传特性和生物学特性，及其对各个
环境因子的要求。
（二） 应研究各种农业设施的建筑结构、设备以及环境
工程技术所创造的环境状况特点，阐明形成各种环境
特征的机理。
（三） 通过环境调控与栽培管理技术措施，使作物与
设施的小气候环境达到最和谐、最完美的统一。
第
二
节
设
施
栽
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环
境
?二、设施栽培的环境因子
（一） 光 照
1、设施内的光照状况
（ 1）光照强度
① 设施的透光率
I 覆盖材料的透光特性
ⅱ 设施结构对透光率的影响
a 屋面角度
b设施类型
c设施方位
②气候条件对设施内光照强度的影响
（ 2）光照分布
① 温室
② 塑料大棚
③ 遮荫
（ 3）光质
光质主要受覆盖物的种类、状态等的影响。
1、覆盖物的种类
2、覆盖物的状态
第
二
节
设
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栽
培
环
境
?二、设施栽培的环境因子
（ 二） 光照调控
1、增加光照
（ 1）合理的设施结构和布局
（ 2）保持透明覆盖物良好的透光性
① 覆盖透光率比较高的新薄膜
② 保持覆盖和物表面清洁
③ 及时消除薄膜内面上的水膜
④ 保持膜面平紧
（ 3）利用反射光
（ 4）减少保湿覆盖物遮荫
（ 5）农业措施
2、补充光照
连阴天以及冬季温室采光时间不足时，应进行人工补光。
3、遮荫
主要材料有遮阳网、荫障、苇帘、草苫等
第
二
节
设
施
栽
培
环
境
?二、设施栽培的环境因子
（三）温度
1、设施内的热状况
（ 1）热量来源
设施内的热量主要来自太阳辐射能和加温。
① 太阳辐射
ⅰ 天气
ⅱ 设施类型
ⅲ 透明覆盖物种类
ⅳ 设施方位
（ 2）热量支出
设施内的热量支出途径主要有：
①通过地面、覆盖物、作物表面的有效辐射失热；
②通过覆盖物的惯流放热；
③通过设施内的土壤表面水蒸发、作物蒸腾、覆盖物表面蒸发，
以潜热的形式失热；
④通过保护地内通风换气将显热（由温差引起的热量传递）和
潜热（由水的相变引起的热量传递）排出；
⑤通过土壤传导放热等 。
第
二
节
设
施
栽
培
环
境
?二、设施栽培的环境因子
（ 3）设施保温比
保温比是指设施内的土地面积（ D）与覆盖及围护表面积（ S）之比。
（ 4）地 — 气热交换
2、设施内温度的一般变化规律
（ 1）气温
① 日变化规律
② 季节变化规律
（ 2）地温
① 日变化规律
② 季节性变化规律
③ 地温与气温的关系
3、温度分布
4、温度调控
（ 1）增温措施
① 增加透光量
② 人工加温
第
二
节
设
施
栽
培
环
境
?二、设施栽培的环境因子
（ 2）保温
① 增强设施自身的保温能力
② 用保温性能优良的材料覆盖保温
③ 减少缝隙散热
④ 多层覆盖
⑤ 保持较高地温
ⅰ 覆盖地膜
ⅱ 合理浇水
ⅲ 挖防寒沟
⑥ 在设施的四周夹设风障
（ 3）降温
① 通风散热
ⅰ 要严格掌握好通风口的开放顺序
ⅱ 要根据设施内的温度变化来调节通风口的大小
② 遮荫
第
二
节
设
施
栽
培
环
境
?二、设施栽培的环境因子
（四） 湿度
1、主要变化特点
（ 1）空气湿度变化
（ 2）土壤湿度变化
2、湿度调控
（ 1）空气湿度调控
① 通风排湿
② 减少地面水蒸发
③ 合理使用农药和叶面肥
④ 排除薄膜表面流水
⑤ 减少薄膜表面的聚水量 主要措施有：
ⅰ 选用无滴膜。
ⅱ 保持薄膜表面排水流畅。
（ 2）土壤湿度调控
① 高畦或高垄栽培
② 适量浇水
③ 适时浇水
第
二
节
设
施
栽
培
环
境
?二、设施栽培的环境因子
（五）气体条件及其调控
1、有益气体
（ 1）二氧化碳浓度的日变化
（ 2）二氧化碳调控
2、有害气体
（ 1）主要有害气体及其危害
设施内的有害气体主要来自施肥（氨气和二氧化氮）、燃
料（二氧化硫、乙烯等）以及塑料制品（磷酸二甲酸
二异丁酯、正丁酯等）等，
（ 2）预防措施
① 合理施肥
② 覆盖地膜
③ 正确选用与保管塑料薄膜与塑料制品
④ 正确选择燃料、防止烟害
⑤ 勤通风
第
二
节
设
施
栽
培
环
境
?二、设施栽培的环境因子
（六） 土壤条件及其调控
1、土壤酸化
（ 1）产生的原因
（ 2）防治措施
① 要合理施肥
② 施肥后要连续浇水
③ 加强土壤管理
④ 对已发生酸化的土壤应采取淹水洗酸法或撒施生石灰
中和的方法提高土壤的 Ph，并且不得再施用生理酸性
肥料。
2、土壤盐渍化
（ 1）发生的原因
（ 2）防治措施
① 定期检查土壤中的可溶性盐浓度
② 要适量追肥
③ 淹水洗盐
④ 换土
第
二
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境
谢 谢 观 看
