在高等作物中，有些可以刺激植物器官光合色素的一定波长的太阳能是固定CO2的动力。这种C的固定建立了CO2 浓度差，CO2 可以由周围环境进入植物体内。更宽范围波长的照射环境可以影响其它的生物过程，如那些控制整个植物体发育的过程。昼长的比率以及它的变化引起发育模式的改变，如植株从营养生长进入开花状态，光的直接刺激能够影响植株生长的方式。当然，光能的总量由于其对系统中温度平衡的作用而有着间接的意义。 除过CO2的重要性外，水蒸气的流动也是重要的。在高等植物中这些变化主要是通过植物外表皮上的气孔进行的，通过气孔进行气体交换在一定程度上是在植株控制之下，因此使得植株有能力影响生长的环境。如果想要发挥正常作用，植株器官就必须保持一个高度的水合状态。这是通过蜡质以及植株大部分表面存在的类似物质来实现的，因此气孔的关闭可以将水分的损失降到最低水平。通过这种方法减少水分的损失并不是理想的方法，因为它同时也降低了通过气孔CO2气体的交换。对于植物来说，为了确保足够的矿质营养进入植株的各个部分，植株通过蒸腾作用形成的显著的水汽流也是很重要的。
对于出现在温室生态系统中的其它有机体来说，空气中的水分同样是很重要的。许多寄生在植株的叶子，茎上的真菌微生物需要植株表面自由水的存在；这就使得真菌孢子开始萌芽，渗入叶表皮进而侵入叶片器官。被用作生物控制的真菌同样也需要这些条件，利用它们本身的这种能力，这些菌在害虫体内生长并因此杀死它们。
微物理环境主要是与运输过程有关，在运输过程中，我们可以界定那些通过微气候在还在讨论的系统的各个部分中控制热，能以及物质的交换。这些基本的原则是能量和物质守恒的基本原理。温室生态系统中各个实体间物质以及能量的迁移率取决于一些复杂的过程，如温室气体中的热迁移，叶器官内CO2的同化作用，因此提供一个经验对在温室环境中所有关键的过程给出一个有用的描述是很重要的。首先需要界定那些温室中影响运输过程的因素，下一步就是描述他们之间的相互作用，为了可以处理影响综合体的因素以及确定温室气候对外界气候条件或加热或遮荫或温室结构的设计变化或温室材质的反应，一些近似值是非常必要的。目前数学模型，计算机硬件和软件以及温室生产系统的技术方面的发展使得了解温室生态物理变得越来越重要，如果通过改善物理环境可以获益的话。 Lesson 4（重点复习）
Part A Soil properties of horticultural crop cultivation 园艺作物栽培的土壤性质 土壤化学性质
土壤胶粒【即粘粒（＜2微粒）和腐殖质（腐烂的有机物）】决定着土壤的阳离子交换能力。它是营养物质和其他离子的贮藏库，决定营养的供给或土壤的肥力。阳离子交换能力越强，土壤缓冲力就越强，施肥引起的误差阈值也就越宽。通常认为沙质土壤瘠薄是由于营养贮藏力较小。作为为土壤溶液提供潜在的氮的巨大的储藏库——土壤有机质，在很大程度上由气候决定。在炎热或干旱的气候条件下，添加到土壤中的有机质分解快，平衡时
的有机质含量非常低（0.1-1%）。但是，温和、潮湿的气候使土壤有机质含量趋高（5-10%）。一些地区温室建造在有机质含量高达40%的土壤上。
土壤pH是另一个重要的化学性质，它决定营养物质的有效性。多数温室作物适宜的pH为6-7，pH低（偏酸）造成铝和锰中毒，而pH高（偏碱）引起磷的沉淀和微量营养元素的吸收问题。富含有机质的土壤，最适pH5-6。撒石灰可提高土壤pH，而恰当调节营养液成分可降低pH值。pH的改变非常慢，这是由于天然土壤有较大的缓冲力。
土壤高盐分通过增加土壤溶液的渗透势，引起作物水分胁迫，减少水分吸收，从而影响作物生长。特殊离子能引起毒害。含有可溶性盐，其饱和浸提液的电导率高于3-4毫西门子的土壤不适于温室栽培。对于盐分敏感的作物，电导阈值应更低。建造温室前就应将过多的盐分淋溶出去。多数情况下土壤盐分问题与灌溉水质有关。 土壤物理性质
土壤是一个三相系统，包括固体颗粒（土壤基质）和孔隙（土壤气孔），孔隙可以充满水分或空气。因此，固相、液相和气相各自有一个明显的界限。三相的分配取决于固态的组分，特别是土壤颗粒大小的分布，我们称之为土壤质地。土壤颗粒大小区别为三个级别：＜0.002， 0.002-0.05, 0.05-2毫米，分别定义为粘粒、粉粒、砂粒。根据土壤质地三角图，可以把我们所研究的土壤按照其三部分的比例进行分类。
粘粒含量高的土壤（超过40%的土壤颗粒直径小于0.002毫米）很难耕作，持有过多的水分并且排水缓慢，因此不适于温室栽培。另一方面，砂壤土（超过90%的土壤颗粒直径大于2毫米）则肥力不足，持水力差，需要更好的施肥和经常灌溉。土壤结构是土壤最重要的物理性质，它反映了土壤颗粒之间的状态以及它们结合的稳定性，能够引起团聚作用和形成大的土壤孔隙。有机质提高土壤结构的优良性和稳定性，在原本缺乏有机质的土壤中应该增补有机质到土壤中。土壤质地和结构决定土壤中水的移动速率、持水力和排灌。排水差的土壤会有通气问题，因为土壤孔隙中充满水分就会阻止氧气的扩散和根系对氧气的吸收，而氧气是呼吸作用和离子吸收所必须的。如果土壤有严重的排灌问题，必须人工排水（要求在深度为60-100厘米处安装排水管道）。但是，我们必须记住，仅当地下水位接近土表，或者是当管道安装在能够造成水分聚集的不能渗透的那一土壤表层时，人工排水才能从土壤中排除多余的水分。 土壤改良剂
农家肥、堆肥 农家肥是园艺传统的土壤改良剂。这是由于它具有双重功效：它不仅是植物营养来源，同时对土壤结构有改良作用。土壤中大量施加农家肥可以增加土壤有机质含量，促进团聚作用和水分浸透性，减小土壤容重，降低土壤板结已见诸报道。由于家畜的种类、管理方法和腐熟程度不同，肥料的化学成分也不同。农家肥对土壤的作用并不是永久的----基于气候条件，它的分解迅速，然后使土壤中有机质含量趋于平衡。增加肥料的短期作用并不总是有益------如快速增加微生物数量，可能引起植物营养素尤其是氮的临时固
定；然而，短期作用对于团聚作用和土壤结构可能是有益的。农家肥应通过加入稻草，有时是石灰，来适当混合和熟化。否则，它可能包含过多的盐分、杂草种子，甚至有毒物质。适当腐熟之后，农家肥失去原有性质，变成堆肥。这种物质湿润、易碎，没有难闻的气味，易于混入土壤。堆肥不但可以由农家肥制成而且可用植物残渣，有时可加入化肥来增加对植物的肥效。土壤也可以是堆肥的组成部分，正如John Innes 堆肥，就包括粘土，泥炭藓和粗砂。
泥炭藓 泥炭藓也用作园艺土壤改良剂，作为商业堆肥（大量堆肥）重要的组成要素，并且不掺和其他混合材料就可以作为植物生长基质。在农家肥少的地方用泥炭藓作改良剂。泥炭藓优于农家肥或堆肥之处在于其材料相对稳定（产生更持久的土壤改良作用），无菌、无杂草籽，非常均匀，易于与土壤混合。为了恰如其分地调节土壤特性，推荐的剂量是体积的10%-20%。泥炭藓作为土壤改良剂逐步减少的原因之一是运输成本高，只有高质量的泥炭藓才被采用。
砂粒、石粒 如果当地非常方便的话，砂粒和石粒有时可用于改良当地土壤的物理性质，用这种方法应当小心，在某些条件下，少量砂加到粘重土壤中实际上可能（反而）降低总的土壤孔隙度。 Lesson 5
Part A Soilless Cultivation 无土栽培 液体无土栽培
营养液膜栽培技术NFT是无土栽培中最常用的液体系统。
营养液膜栽培体系包括一系列狭窄的栽培槽，通过这些栽培槽从供应缸出来的营养液可以再循环。其基本组成部分是一个塑料管组成的管道系统和一个供应缸中的潜水泵。这些槽由不透明的塑料膜或塑料管造成；有时也使用涂有沥青的木材或玻璃纤维。整个NET系统的基本特征是槽中的营养液较浅。营养液的流动通常是持续的，但有时侯间歇性的来运作系统，使每小时供液几分钟。这种间断性流动的目的是保证根际有足够的通气。同时减少能量消耗；但在快速生长条件下，如果流动期太短或太少，植物可能承受水分胁迫。因此，间断性流动管理看起来更适于气候温和期或作物发育的早期。具毛细管孔状的垫子有时在蜿蜒流动的营养液中用于幼嫩根系周围。但它也是在流动停止时的一段时间中充当营养液或水分的贮液库。（营养液流动是间歇性的，当停止时，它起一个毛细管作用，可保水，有阻力）
NFT槽经常设计成6-8英寸宽来种植单排作物，12-15英寸的宽槽栽培两排作物，但越宽对于浅层营养液流的流动性的问题越大。为了减小这个问题，可以沿着槽间隔地放置与液流呈十字交叉的薄木片来制作一些小水坝。或者可用孔状毛细管垫子进行铺设在栽培槽内。这些槽应该按每100英尺倾斜4-6英寸的坡度来维持溶液的（重力）流动。栽培槽的
营养液流动速度应在每分钟1-2夸脱的范围内。槽长应限制在最大100英尺，目的是在阳光明媚的天气中降低溶液温度。番茄理想的溶液温度是68-77华氏温度（20-250C）。温度低于59°F（150C）或高于86°F（300C）减缓植物生长和降低番茄产量。黑色塑料膜槽在阳光明媚的天气增加溶液温度。阴天的时候，如果有必要可以将溶液加热到推荐温度。黑塑料膜槽中的溶液温度可通过遮荫或将其表面涂上白色或银色来降低。 固体无土栽培
基质栽培系统中最常用的是栽培槽或栽培袋中的轻基质和岩棉垫。 基质栽培
袋、盆或水槽中放入轻质的基质进行无土栽培是所有无土栽培系统中最简单、最经济和最易于管理的方法。在无土栽培的容器系统中最常用的介质是泥炭藓、树皮和木屑的混和物。容器的类型包括里面可种一、两排植物的长木槽，聚乙烯袋或栽培1-3排作物的硬塑料盆。在全美普遍运用的是用树皮木屑或泥炭藓的袋栽或盆装系统，它比其他类型的无土栽培有更多优点。
①这些材料对营养和水有良好的吸附性。②装基质的容器无论在何时需要或愿意，可便捷地移入、移出温室。③质轻，易于处理。④基质对许多连作（连茬）作物非常有用。⑤栽培床价格非常低廉，易于安装（不费时）。⑥与再循环的水培（溶液培养）相比，营养液系统简单，管理费用低。
从作物营养角度看，后者（溶液培养）的优点是非常重要的。在一个再循环系统中，由于植株吸收的差异，溶液不断改变其浓度和营养平衡。在袋栽或盆栽中，营养液不再循环。营养液由肥料供应器或大供应缸供应到基质表面，流量充足以湿润基质。多余的水分则通过容器底部的孔洞从系统中排走。这样在每次供液时，提供给植物的营养液的浓度和平衡是相同的。这就消除了定期取样和分析溶液来决定必须调整的种类的需求，还避免了溶液过多或缺少的可能性。
在袋栽或盆栽中，每个栽培床基质的容量（体积）不同，从直立聚乙烯袋或盆的1/2立方英尺到横放袋的1立方英尺。在直立的袋中，底部预先打有排水洞的4密耳厚的黑聚乙烯袋是最常用的。每个袋栽培1株（有时2株）番茄和黄瓜苗。横放袋可栽2-3株。还有这样的情形，就是袋是按栽培作物类型的适宜间距摆放成行。把直立袋或盆摆放在狭长的塑料膜上，用来防止根系扎入容器底下土中，在生产中是一个好方法。栽培在距离基部1英寸以上割有排水口的平放袋中的植株，也将得益于其下部的保护性塑料层。
营养液通过栽培床中的黑色聚乙烯管、空心管、喷雾棒或圆形滴头的供应管传送到容器中。为了每次灌溉给基质提供适当的湿度，应用系统的选择是非常重要的。在做出选择时对种植基质的质地、孔隙度和要湿润表面积应予以重视。 岩棉栽培