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設施農業工程的機械化技術

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設施農業是指透過採用現代農業工程和機械技術,改變自然環境,爲動植物生產提供相對可控制的環境條件,以期將農業生物的遺傳潛力變爲現實的巨大生產力,獲得速生、高產、優質、高效的農畜產品。

設施農業工程的機械化技術

基礎設施

1.塑料大棚

塑料大棚又稱塑料棚溫室,以塑料薄膜爲覆蓋材料,以竹、木、水泥與鋼筋混合柱爲骨架材料的不加溫單跨拱屋面溫室。通常跨度在6.0—12.0米,脊高2.4—3.5米,長度30—100米,其結構簡單、經濟適用、技術要求相對不高,是我國南方地區主要的園藝設施類型,主要作用是冬季保溫、夏季遮陽,多用於冬季茄果類、瓜類等喜溫性蔬菜育苗和蔬菜的秋延後、春早熟栽培。由於塑料大棚光照強度較弱,空氣相對溼度過高,目前多用於一種季節性栽培。

2.日光溫室

日光溫室的跨度爲6—10米,脊高2.6—3.5米,長度60—80米。該類溫室的東、西、北三面牆體和後屋面採用高保溫建造材料,前屋面利用保溫被進行保溫越冬生產。在正常條件下可保持室內外溫差達20—30攝氏度以上,此類溫室現已推廣到北緯30—45度地區,是北方地區越冬生產園藝產品的主要溫室型式。

3.連棟溫室

跨度在6.0—12.0米之間,常用跨度爲6.0米、6.4米、8.0米、9.6米和10.8米,溫室開間在3—5米,常用的是3.0米、4.0米和4.5米,溫室的面積可建設爲幾百平方米到十幾萬平方米。考慮到溫室的降溫和室內操作運輸,國內一座連棟溫室的面積多在1公頃以下,其中以3000—5000平方米居多。多是透過天溝實現多個單跨溫室的連接,其克服了單跨溫室表面積大,冬季加溫負荷高;操作空間小,室內光溫環境變化大;佔地面積大,土地利用率低等缺點,實現了溫室生產的自動化和智能化控制,是當今世界和我國發展現代化設施農業的趨勢和潮流。

環境控制設施

1.節水灌溉系統

節水灌溉系統包括滴灌、噴灌、滲灌、霧灌、脈衝式微灌等。這些灌溉方法的共同點是能準確地控制水量,工作壓力比較低,灌水流量較小,每次灌水時間較長,兩次灌水之間的時間間隔較短,所以土壤水分變化幅度小。微灌系統大多可以兼施液體或可以溶解爲液體化肥、農藥、除草劑等。一般包括壓水源、首部過濾器、幹、支線輸水網、田間施肥或控制裝置、灌水器等裝置。

(1)滴灌:又稱滴水灌溉,是透過出水孔的滴頭或滴水帶,把水一滴一滴均勻而緩慢地滴在作物根部的土壤中,滴灌工作壓力一般爲50—150千帕。

(2)噴灌:是用很小的噴頭(微噴頭)將水噴灑在土壤表面,噴頭的工作壓力與滴灌差不多,它是在空中消散水流的能量。

(3)滲灌:透過埋在土壤表面以下的滲管或滲頭等,將水灌到土中,這種灌溉方法的灌水器不會影響耕作,且灌水不易蒸發。

(4)霧灌:又稱彌霧灌溉,與微噴灌相似,也是用噴頭噴水,只是工作壓力較高,因此從微噴頭噴出的水滴極細而成水霧,霧灌可調節空氣溼度。

(5)脈衝式微灌:這是微灌中的又一種新的灌水形式。透過水的自壓形成脈衝能,以連續積累和釋放的方式,使灌溉水衝出灌水器。其特點是流量均勻,自清洗,抗堵塞,系統灌水流量和工作壓力可調。

2.調溫調光通風增碳系統

(1)增溫降溫裝置:常見增溫措施有鍋爐(水、氣、煤、電)、地暖、空調熱風機、太陽能熱交換等;常見降溫措施有內外遮陽網、噴霧、空調冷風機、溼簾降溫等。

(2)調光通風裝置:光照調節裝置通常包括內外遮陽網、補光燈、反光板等;通風裝置包括卷膜機、風機、空調等,溫室門窗也是必要的風熱交換裝置。

(3)增碳裝置:汽煤爐直接燃燒,硫酸與碳酸化學反應等。

3.施肥系統

主要包括固體施肥裝置、液態施肥裝置、二氧化碳增施裝置等。由於設施栽培受場地空間及栽培對象與種類限制,施肥方式和施肥工具不近相同。

4.監控系統

由傳感器、計算機、電源、監視器及控制軟件等組成,是體現溫室科技水平的重要標誌。

溫室常用機具

小型耕整機具:動力段在2.5—7.3千瓦之間,可配套完成起壟、築畦、除草、打孔、鋪膜、開溝等作業。

播種機械:包括種子條播機和種子精量穴播機。

育苗栽植機械:包括營養牀土粉碎機、鉢體壓制機、幼苗播種機、幼苗運載裝置等。

植保採摘機械:植保機械分煙霧發生機、彌霧噴粉機、液態噴霧器。

設施農業設備的使用與維護

溫室大棚不同於其他建築,易受某些破壞性強的外力(如暴風雪、地震等)和其他不利條件的影響,因此在使用時要注意溫室大棚內的設施與裝備的狀態,要經常對其進行合理的維護保養,確保溫室安全和正常使用。

1.溫室大棚的安全使用

溫室大棚一般要配備專業技術人員,使用過程中應嚴格按照相關規範和使用說明進行操作,要時常進行矯正性維修。注意預防和抵禦包括風、火、冰雹和雨雪等自然災害的襲擊。

在設計抗風能力範圍內的防風措施主要是繃緊棚膜,將四周薄膜埋入土內,當風力大於大棚設計的抗風能力時,應及時設定防風屏障,以減小大棚的受力;預防冰雹可事先在棚頂覆蓋草苫、麻袋片等物品;對於火情着重“防患於未然”;對聚集的雨雪要及時清除。

2.溫室大棚的維護

(1)對骨架結構的維護

①竹木骨架:由於大棚內高溫高溼,極易使竹木骨架發黴腐爛,從而降低承載能力,產生折斷和毀壞。所以在使用前應對其進行防腐處理,並在使用過程中經常進行檢查維修,一旦發現問題應採取加固措施或及時更換,竹木骨架使用年限一般不超過三年。

②水泥預製骨架:首選水泥標號高、內含鋼絲、無裂紋、無毛刺的高固預製件;在使用過程中,應經常觀察水泥預製骨架工作狀況,發現斷、裂、炸紋骨架應及時維護或更換,大棚建成後水泥預製骨架不宜拆卸換地。

③鋼材骨架及零部件:採用熱浸鍍鋅構件,螺栓、螺釘等零件也應採用鍍鋅處理。骨架及配件表面出現鏽蝕,應及時清理修復。小件換下來重新鍍鋅,大件可除去鏽斑後塗以防鏽漆保護,情況嚴重時應找廠家修復,對螺栓連接的裝配式骨架要定期檢查螺栓的緊固程度,防止長時間使用引起鬆動,焊接骨架要定期檢查焊點是否有虛焊或斷裂現象,一旦發現應立即補焊。

④複合材料膠凝劑骨架:該骨架也稱“多功能無支柱大棚骨架”,其材料爲膠凝劑,以玻璃纖維爲加強筋,依據蛋殼力學原理製成,使用壽命在10年以上,成本較低,且採光性能好,抗折抗壓抗腐蝕。此類大棚骨架一般由模具一次成型,維護性能較差,發現損毀,應及時對整件進行更換。

(2)對覆蓋材料的維護

①提高防碎裂和抗老化能力:長期使用的大棚,薄膜會沾上灰塵,使透光率大大降低,使用時應根據當地的污染情況,定期對大棚薄膜進行清洗,保持光線的透射能力。特別是越冬的塑料大棚,早春低溫時要特別重視清洗工作。清洗薄膜的時間應在晴天的中午和下午進行,可用自制的長軟毛刷,用軟管將水噴到棚頂,一段一段地清洗,清洗時要注意不要壓壞薄膜。大棚上鬆馳的薄膜在風的作用下會上下拍打,極易造成破損,因此,一旦發現薄膜鬆馳,應及時拉緊裝好。

②溫室牆體:在溫室四周開挖隔離溝或建立防護網,應將牆腳材料埋實壓牢,不要堆放尖銳物品。

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