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出版者:

作者:Hanan, Joe J.

出品人:

页数:720

译者:

出版时间:1997-12

价格:$ 178.48

装帧:

isbn号码:9780849316982

丛书系列:

图书标签:

• 温室
• 园艺
• 植物栽培
• 农业
• 园艺技术
• 植物生长
• 可持续农业
• 室内园艺
• 植物护理
• 家庭园艺

繁茂的穹顶之下：现代温室技术的演进与未来图景 导言：人类对自然的驾驭与渴望 自古以来，人类从未停止过对延长生长季节、优化作物产量的探索。从早期的简易遮蔽物到如今高科技控制的复杂系统，温室（Greenhouse）作为一种人工环境，始终是农业科技皇冠上的明珠。本书《繁茂的穹顶之下：现代温室技术的演进与未来图景》并非关注那些描绘田园牧歌或植物学的书籍，而是深入剖析了支撑现代温室运行的工程学、环境控制、能源管理以及生态学原理的综合性论著。 本书旨在为读者提供一个关于现代高科技温室生态系统的全面、多维度的视角。我们将追溯温室结构的百年变迁，解析驱动温室环境精确调控的复杂算法，并展望在气候变化与可持续发展压力下，温室技术将如何重塑全球食物生产的版图。 第一部分：结构、材料与光能的艺术 温室的核心是其物理结构，它不仅需要承受风雪载荷，更要最大化地捕获和分配自然光照。本部分将首先梳理温室结构的发展脉络，从早期的木结构到现代的钢桁架和铝合金框架，重点分析不同结构对内部气流和光线散射的影响。 光传输与散射效率： 现代温室面临的关键挑战是如何在保证结构强度的同时，提高透光率并优化光的空间分布。我们将详尽介绍玻璃（包括低铁玻璃和钢化玻璃）、聚碳酸酯板（PC板）和聚乙烯薄膜（PE膜）等主流覆盖材料的性能比较。特别关注漫射光技术（Diffuse Light Technology），它如何通过添加特定添加剂或使用特殊涂层，将直射光转化为均匀散射光，有效避免“热点”效应，提升下层叶片的同化效率。书中将包含光线在不同材料中衰减的数学模型，以及如何通过结构设计，如桁架的几何形状和间距，来最小化阴影面积。 热力学与隔热策略： 维持稳定的内部温度是温室运行的基础。本章深入探讨了温室的能量平衡方程，分析了太阳辐射的吸收、地面辐射的长波损失，以及对流散热的机制。为了应对能源成本的攀升，本书详细介绍了双层覆盖系统、内保温幕（Thermal Curtains）的自动化部署策略，以及在寒冷气候下利用地热能或废热进行辅助加热的工程案例。我们还将探讨如何通过精确计算不同气候区所需的通风速率和热负荷，来优化结构设计，减少不必要的能源浪费。 第二部分：精密环境控制的“中枢神经系统” 现代商业化温室已不再是简单的“玻璃房”，而是一个高度自动化的生物反应器。本部分专注于驱动这一系统的“中枢神经”——环境控制系统（Environmental Control Systems, ECS）。 传感器网络与数据采集： 成功的环境控制依赖于准确、实时的环境数据。本书详细阐述了用于监测空气温度、相对湿度、土壤水分、二氧化碳浓度乃至植株生理反应（如茎秆直径变化）的各类高精度传感器。我们讨论了传感器布设的优化布局，以避免微气候的测量误差，并介绍了边缘计算在数据预处理中的应用，确保控制系统能够快速响应。 气候模型与决策算法： 核心在于如何将收集到的数据转化为有效的控制指令。本书重点分析了模糊逻辑控制器（Fuzzy Logic Controllers）和预测控制算法（Predictive Control）在温室管理中的应用。例如，系统如何根据未来几小时的天气预报、当前的植株生长阶段和设定的目标生理指标，动态调整通风、遮阳、灌溉和施肥的策略。书中提供了多个实际案例，展示如何通过建立数字孪生模型（Digital Twin）来模拟不同控制参数对作物产量和能耗的影响，从而实现“最佳路径”的决策。 二氧化碳的精准施肥： CO2浓度的提升是促进光合作用的关键手段。本章详细对比了燃烧式、液态CO2储存式以及生物发酵等CO2补充方式的效率与成本。更重要的是，我们探讨了如何根据光照强度、气孔导度和温度，动态调整CO2的释放速率，确保在投入产出比最高的情况下实现气体的优化利用，避免饱和效应和夜间积累。 第三部分：水肥一体化与营养液的动态管理 在受控环境中，水和营养的供应必须做到滴水不漏且精确无误。 水肥一体化系统（Fertigation）： 本部分深入解析了滴灌、微喷灌及水培系统（如营养液膜技术NFT、深水培DWC）的工程原理。重点放在闭环营养液管理，即实时监测和调整营养液的EC（电导率）和pH值。书中包含了不同作物在不同生长阶段对氮、磷、钾及微量元素的需求曲线模型，以及如何利用反渗透（RO）技术对水质进行精确预处理，以确保营养液的纯净度和稳定性。 蒸散量与灌溉调控： 如何准确判断作物何时、需要多少水？我们探讨了基于传感器（如称重法、TDR/FDR探头）的土壤水分监测，以及利用参考作物蒸散量（ETo）结合作物系数（Kc）计算需水量的经验公式。现代系统如何利用AI算法实时修正Kc值，实现对作物生理水分胁迫的预防性灌溉。 第四部分：可持续性、能源集成与未来的展望 面对全球对气候友好型农业的呼唤，温室技术正朝着更高效、更可持续的方向发展。 可再生能源集成： 能源消耗是温室运营的主要成本和环境负担。本章考察了如何将光伏发电（PV）和太阳能热利用系统无缝集成到温室结构中，实现能源自给自足。特别是对于“植物工厂”式的多层垂直农业温室，我们分析了高效LED照明光谱调控对能效（PPFD/Watt）的提升，以及如何通过热泵系统回收设备运行产生的废热。 病虫害的生物集成防控（BIPM）： 在高密度、密闭的温室环境中，病虫害的传播速度极快。本书批判性地评估了传统化学农药的使用局限性，转而聚焦于生物防治技术。这包括了对有益昆虫（天敌）的引入、生物制剂的使用，以及利用环境参数（如湿度突变、温度交叉控制）来抑制特定病原体的技术。我们将讨论如何利用高光谱成像技术早期识别植物的胁迫信号，实现靶向、精准的干预。 结论：构建智能、适应性强的未来食物系统 《繁茂的穹顶之下》最终描绘了一幅清晰的蓝图：未来的温室将是高度模块化、能源中性的，并能根据区域气候变化和市场需求快速重新配置其内部环境参数。它不再仅仅是抵御外部环境的屏障，而是主动学习、自我优化的生产系统，是确保未来粮食安全和营养供应的关键技术支柱。本书旨在激励工程师、农艺师和政策制定者，共同推进这场由科技驱动的农业革命。

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