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设施农业工程机械化技术


设施农业及配套机械化技术 设施农业及配套机械化技术 及配套
第一节 导 言

一、发展设施农业的意义 我州是农业大州,充分利用有限的土地资源,大力发展设施 农业是社会主义新农村建设的重要产业支撑,是促进农民增收、 全面落实自治州 “十一五” 农业发展规划的有效途径和重要举措。 2005 年末,全州设施农业总面积 3.48 万亩,其中温室面积 5656

亩,大中棚面积 13500 亩,小棚面积 15600 亩,为丰富乌昌两地 及周边居民的菜篮子, 有效地平抑淡季菜价, 发挥了积极的作用。 农牧民通过发展设施农业人均纯收入 136 元。 但近年来由于基础 设施老化,设施配套不完善,装备水平低,设施农业的优势并未 充分体现。为此,充分发挥昌吉州地缘优势,光、热、水、土资 源优势和设施农业亩效益高、吸纳劳动力量大的优势,加强政策 引导和支持, 把设施农业发展作为今后一个时期自治州特色农业 和农民增收的重要产业,统筹城乡协调发展,加快社会主义新农 村建设步伐具有十分重要的现实意义。 二、指导思想和目标任务 指导思想:紧紧围绕社会主义新农村建设和自治州“十一 五”新农村建设发展规划的目标任务要求,以促进农业增效、农 民增收为宗旨,以发展和增强龙头企业为核心,全面推行无公害 绿色农业生产,实施设施农业的标准化生产、规模化发展、产业 化经营,提高设施农业发展的市场化和组织化水平,提升品质、 培育特色、优化结构、延伸产业链,提高产品附加值为重点,构
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建设施农业发展的综合服务支撑体系, 提高设施农业整体经济效 益,全面促进设施农业的发展。 三、目标任务 2007 年全州设施农业面积达到 5.3 万亩,其中:温室(菇 棚)0.94 万亩,大中小棚 4.38 万亩。农牧民通过发展设施农业 增收 3384 万元,人均增收 47 元。力争到“十一五”末,全州设 施农业面积达到 8 万亩,其中:温室(菇棚)1.6 万亩,大中小 棚 6.4 万亩。计划农牧民通过发展设施农业人均纯收入 320 元。 高度重视和大力发展贮藏保鲜业, 积极鼓励农户自建和农民经纪 人、 企业投资兴建贮藏保鲜设施, 建成以大型气调库、 微型冷库、 农家简易贮藏窖相匹配的贮藏保鲜基地, 把昌吉州建成新疆贮藏 保鲜农产品的集散地,贮藏保鲜能力达到 5.6 万吨。设施农业生 产的农产品全部达到无公害的质量标准, 60%的产品达到绿色食 品标准,积极推进部分农产品达到有机食品标准。 四、设施农业发展的基本原则 (一)坚持贯彻和遵循“巩固、完善、提高”和“精管理、 高效益”的原则,因地制宜、量力而行,根据本地的实际确定温 棚的建设模式,不搞一刀切。积极改造老旧温室设施,提高现有 设施的利用率和生产效益。? (二)坚持科学规划,集中连片,设施配套,分步规划实 施的原则,优化资源配置,注重特色、规模和品质,实行示范引 路与全面规划发展相结合,一点一品,产业化发展,实行无公害 绿色生产,打造品牌,增强产业的整体市场竞争力。?
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(三)坚持农民和企业为主体、政府引导、多种经济成分 参与原则。 五、设施农业发展的区域布局 (一)在东三县、昌吉市和玛纳斯县的逆温带地区,主要 以菌草业生产为突破口, 建设以淡季蔬菜和反季节食用菌生产并 重的日光节能温室(菇棚) ,配套中小棚的生产基地;在西五县 市城郊和人均土地较少的村组为重点的平原地区, 主要建设以春 提早和秋延晚蔬菜、食用菌、林果、花卉、特稀菜为主的加温温 室(菇棚) 、大中小棚生产基地。? (二)贮藏保鲜基地布局要围绕乌市大市场建设,重点以 西五县(市)城镇为主。重点建设米泉市、昌吉市、呼图壁县为 主的贮藏保鲜集散地。 设施农业概述 第二节 设施农业概述 一、设施农业的基本概念 设施农业是具有一定的设施, 能在局部范围改善或创造环境 气象因素,为动植物生度发育提供良好的环境条件,而进行有效 生产的农业。 设施农业主要包括设施栽培和设施养殖,前者的 主要设备有各类塑料棚、各类温室、人工气候室及其配套设备。 后者主要设施有各种保温、 遮荫棚和现代集约饲养的畜禽及配套 设施设备。 二、国外设施农业发展的基本情况 国外设施农业发展的基本情况 设施农业发展 二战后的几十年来,设施农业在全球迅速崛起,目前发达国 家的设施农业己形成成套技术,完备的设施设备、生产规范、产
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量的可靠性与质量的保证体系, 并在向高层次、 高科技和自动化、 智能化方向发展,将形成全新的技术体系。 荷兰是土地资源极度贫乏的国家, 主要靠围海造田等手段来 扩大耕地,全国有 13000 多公顷玻璃温室,设施园艺己成为国民 经济的支柱产业, 农产品出口多达 400 多亿美元, 成为仅次于美、 法的第三大农产品出口国。他们依靠设施发展花卉产业,成为世 界上第一大花卉出口国,是世界的花卉贸易中心,从荷兰拍卖市 场出口的鲜切共占世界贸易出口量的 70%,而我国仅为 1%。 日本的栽培设施主要是塑料大棚和临时采暧的塑料温室, 也 有部分玻璃温室。法国、西班牙等国主要发展塑料温室栽培,以 色列国以其节水灌溉技术先进而闻名于世,多采用大型塑料温 室、全自动控制,全国有 1800 多公顷塑料温室,年产 10 亿支以 上鲜切花,其出口量居世界的第三位。 美国农业素来以适地栽 培著称,但近年设施栽培也有加快发展的势态。 三、我国设施农业发展现状 我国设施农业发展现状 农业发展 我国设施栽培历史悠久,但现代设施栽培起步较晚,近年来 发展迅速,其类型主要是塑料中、小拱棚、塑料大棚、日光温室 和现代温室。 所栽培的作物以蔬菜、 花卉及瓜果类为主。 据统计, 到 1997 年,全国设施栽培面积达到 120 万 hm 2,己成为总面积 最大的设施栽培的国家,其中塑料中、小棚面积 56 万 hm2,塑 料大棚面积 29 万 hm2,各类温室面积 35 万 hm2,其中日光温室 34 万面积 hm2,我国在北纬 40 度以上地区发展的日光温室技术 令世人瞩目。
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我国设施栽培虽有长足的进步,但也存在以下主要问题: 一是总体水平特别是科技水平低; 二是设施水平低,抗御谈虎色变自然灾害的能力差; 三是机械化水平低,其劳动生产率只相当于日本的五分之 一; 四是栽培技术不配套。 第三节 温室技术 一、塑料棚技术 塑料棚是一种简易的保护地栽培设施,由于其建造容易、使 用方便、投资较少,而被世界各国所普遍采用。从塑料棚的结构 和建造材料上分析,应用较多的主要有如下四种类型: 1、中、小拱棚 中、小 拱棚是我国目前应用最为广泛的一种简易栽培设

施, 约占全国设施栽培面积的 47%。 小拱棚的跨度一般为 1.5 中、 -4m,高度为 0.8-2m,长度为 30-40m。建造材料主要为竹片、 细竹竿、树枝、钢筋和钢管。把竹片等弯成圆弧形,两端插入地 下(30-50cm) ,顶端形成拱形,用一根纵向拉竿将各拱杆连接 起来, 拱架上覆盖薄膜, 拉紧后端头插入土中, 构成中、 小棚。 2、简易竹木结构大棚 简易竹木结构大棚的跨度为 6-12m,肩高 1-1.5m,顶高 1.8-2.5m,按跨度方向每 2m 设一立柱,地下埋深 50cm,将竹 片固定在立柱顶端,形成拱形,两端加横木埋入地下夯实,拱架 产距 1m,并用纵拉杆连接,形成整体,拱架上覆盖薄膜,拉紧
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后膜的端头埋入四周的土中,拱架间的薄膜上用压膜线或 8 铁 丝,用竹竿等压紧薄膜。其优点是取材方便,造价较低,建造容 易,缺点是棚内柱子多,遮光率高,作业不方便,寿命短,抗风 雪载荷能力差。 二、焊接钢结构大棚 焊接钢结构大棚拱架是用钢筋、 钢管或两种结合焊接而成的 平面桁架,上弦用直径 16mm 钢筋或 20mm 的钢管下弦用 12mm 的 钢筋、纵拉杆用 9-12mm 的钢筋。跨度 8-12m,顶高 2.6-3m, 长度 30-60m,拱间距 1-1.2m,拱架上覆盖薄膜,在拱间的膜 上设压线压紧薄膜。其优点是骨架坚固无立柱,棚内空间大,透 光性好,作业方便,但需一至二年给骨架涂刷一次油漆防锈,一 般使用寿命可达 6-7 年。 三、热镀锌钢管装配式大棚 热镀锌钢管装配式大棚的拱架、纵拉杆、端头立柱均为薄壁 钢管,用专用卡具连接形成整体,所有插件和卡具采用热镀锌防 锈处理,我国己形成有 20 多种工厂化生产的系列产品,其跨度 6-12m,肩高 2.5-3m,拱间距 0.5-1m,长度 20-60m,用纵 向拉杆连接各拱架,使其固定成整体,骨架上覆盖薄膜,拱架间 的膜外用压膜线压紧,可设卷膜机构卷膜透风,用保温幕保温, 遮荫网遮荫和降温。 这种大棚为组装式结构,建造方便,有利于作物生长,构 件抗腐蚀,整体强度高,承受风雪载荷能力强,使用寿命可达 15 年以上, 是世界各国普遍采用的最先进的大棚骨架结构。
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第四节 日光温室技术 日光温室是采用较简易的设施,充分利用太阳能,在寒冷地 区一般不加温进行蔬菜越冬栽培的设施, 也是我国独有的一种设 施。主要在北纬 40 度以上的寒冷地区适用,因此在我国北方地 区,主要依靠日光温室从事设施栽培。日光温室的结构主要有竹 木结构、钢木土墙结构、钢混凝土结构,全钢结构,全钢筋混凝 土结构、悬索结构、热镀锌钢管装配式结构等。 日光温室主体结构参数是;温室跨度一般在 5-8m,温室脊 高一般为 2.5-3.2m,温室后墙高度一般为 1.8-2.0m,后坡仰 角一般为 30-45 度之间,温室长度一般取 50-60m,温室面积 是跨度与长度的积, 在北纬 40 度以上地区, 温室跨度在 6m 以下, 北纬 35-40 度地区,温室跨度在 6-7m,北纬 35 度以南地区温 室跨度可选 7m 以上,但不宜超过 8m。 昌吉州设施农业温室多采用钢木土墙结构和钢混凝土结 构日光温室建造技术。 第五节 大型连栋塑料温室 大型连栋塑料温室与玻璃温室相比,其重量轻,骨架材料 用量少,结构构件遮光率小,造价低,环境控制能力基本可以达 到玻璃温室相同的水平,有快速发展的趋势。 一、大型塑料温室的类型 1、根据温室连栋数可分为单栋温室和连栋温室 2、根据温室侧墙和山墙的形式可分为直壁温室和斜壁温 室;
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3、根据温室屋面形式可分为拱圆顶温室、尖屋顶温室、锯 齿形温室和屋脊窗温室四种。 另外根据覆盖材料及方式以可分为卷材塑料温室和片材塑料 温室以及单层覆盖温室和双层覆盖温室。 二、大型连栋温室的结构 通用的温室跨度为 6-12m,开间 4m,檐高 3-4m。自然通风 为主的连栋温室在侧窗和屋脊窗联合使用时, 温室的最大宽度在 50m 以内,最好在 30m 左右,以机械通风为主的连栋温室,温室 的最大宽度可以达 60m,但最 好 50m 左右,温室的长度主要从 操作方便,地势、地形来考虑,最好限在 100m 以内。 主体结构一般最好采用热浸镀锌钢管作主体承力结构,工 厂化生产,现场安装。屋面用钢管组合或独立钢管件,立柱大多 用圆管。一般要求在室内第二跨度或第二开间设垂直斜撑,在温 室的外围护结构以及屋顶设置空间支撑, 在温室的檐口处最好设 置斜支撑锚固于基础。主体结构一般要求抗风能力 8-10 级,雪 载荷不小于 35kg/m 2 三、双层充气温室 双层充气温室是一种节能温室(40%左右) ,对不加温地区, 比单层塑料温室的春提前和秋延后时间达半个多月, 其保温能力 低于日光温室,双层充气温室在结构上,主要是不用压膜线,只 在四同固定,并设气泵或鼓风机,用气压来支撑塑料膜,使内层 塑料膜紧贴骨架,外层塑料膜靠气压与内层膜隔离,形成空气夹 层,以利保温。此外,要求固膜牢固,不漏气,因此,要用专用
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的固膜卡具,同时尚须备用电源,鼓风机和气压计等。 大型连栋塑料温室的性能和使用功能基本达到玻璃温室的 水平,所以,它的环境控制技术设备也与玻璃温室一样的,其设 备基本可以通用。 第六节 玻璃温室技术 玻璃温室是指以玻璃为采光材料的温室,在栽培设施中,是 透光率最高、使用寿命最长的一种温室形式,适合于多种地区和 不同气候条件下使用。 一、玻璃温室的类型 1、按建筑造型可分为大层面温室和小层面温室; 2、按平面单元的组合方式可分为单栋温室和连栋温室; 3、按使用功能可分为生产温室、试验温室、商用温室、观 赏温室和庭院温室等。 玻璃温室所选用玻璃多为浮法平板玻璃,欧美地区通常采用 4mm 厚的玻璃,而在我国则多参照民用建筑的市场要求和常用的 规格, 采用 5mm 厚的玻璃。 将来也会趋向采用 4mm 厚的玻璃。 二、玻璃温室主要技术参数 玻璃温室的跨度有 6.0m、6.4m、8.0m、9.6m、12.8m、16.0m、 19.2m、24.0m 等,开间为 3.0m、3.3m、4m 等,檐高为 5m、3.0m、 3.3m、3.5m、4.0m 等脊高一般为 3.5-5.5m、6-7m,层面坡度 为 1:2 或 1:2.5。 三、玻璃温室的通风 玻璃温室通风的目的一是排除室内的余热, 二是排除室内的
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湿度,三是调节室内气体成分,排出有毒气体,提高室内 CO2 的 含量。一般来说,夏、秋季通风主要目的是进行降温,冬、春季 通风主要是为了调节室内湿度和气体成分。 玻璃温室通风一般采用自然通风和强制通风两种方式, 自然 通风是在温室的适当部位设置通风窗口, 依靠热压和风压进行通 风,且通风总面积应不小于温室地面面积的 15%-30%;温室的 强制通风是采用风机强制空气流动,进行温室换气和降温,其通 风强度一般为每分钟换气 0.75-1.5 次。 四、玻璃温室的降温 玻璃温室降温是一种设施水平较高的栽培措施, 1、人工遮荫降温 即采用苇帘、黑色遮阳网、缀铝条遮阳网 和镀铝膜遮阳网等材料进行遮阴降温, 2、蒸发降温 是利用空气中水分不饱和时,蒸发成水蒸气进

入空气,同时吸收热量降低气温的原理。其方式有:湿帘-风机 降温,由湿帘箱、循环水系统、轴流风机控制系统组成;喷雾降 温, 由水过滤装置、 高压水泵、 高压管道、 雾化喷头等组成; 3、屋面喷淋降温,是将水均匀地喷洒在玻璃温室的屋面上, 水在屋面上流动,通过水与屋面玻璃的热交换,将温室内的热量 带走; 五、玻璃温室的加温 玻璃温室一般都要用于越冬作物栽培,根据热媒的不同可分 为: 1、热水采暖 其系统由水锅炉、供热管道和散热器三部分
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组成; 2、热风加温 其系统由热源(燃煤、燃油装置或电热器) 、

空气换热器、风机和送风管道等组成。 3、电加热 采暖。 第七节 设施栽培的机械设备 一、温室卷帘机械 温室卷帘机根据行走方式可分为固定式卷帘机(卧式卷帘 机)和自走式卷帘机两种,自走式卷帘机根据结构的不同又可分 为跑车式、摆臂式和摇臂式等几种。其工作原理均是利用减速机 来实现卷拉覆盖帘的。减速机多采用双蜗轮蜗杆立体交叉结构, 该结构体积小,传动扭矩大,减速比大,自锁性好。直齿轮传动 减速机,传动扭矩大,但减速比小,体积大,自锁性不好。差齿 减速机结构轻巧,但抗负荷能力弱。 目前,温室卷帘机械的生产企业很多,且技术大都已过关, 产品可靠耐用。 二、温室开窗通风机械 温室开窗通风机械是指在温室中使用电力或人工, 通过特殊 的传动机构将温室顶窗或侧窗开启和关闭的机械系统。 温室中常 见的有齿轮齿条开窗机、曲柄连杆开窗机、四连杆开窗机、推拉 窗等。齿轮齿条开窗机械是目前最常用的一种开窗机械,其核心 部件为齿轮齿条,附属配件随着机构整体的不同而有差异。因其 性能稳定、运行可靠安全,承载能力强,传动效率高, 运转精确,
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除用电加热热风采暖外,还可以用电加热直接

便于实现自动控制,是大型连栋温室的首选型式。 三、温室生产作业机械 1、温室耕整地机械 它们多配套 3.6-5.2KW 柴油机或汽油机,具有体积小、重量 轻、能耗低、噪音小、行走灵便的特点。 2、蔬菜播种机械 如条播机、单体播种机、精密播种机等,这些机械在欧美国 家已广泛使用。蔬菜精密播种机可节省种子,减少间苗用工量, 出苗齐整,群体结构合理,成熟期一致,便于一次收获,并能提 高蔬菜产量和质量。 3、蔬菜移栽机械 主要用于秧苗的定植,可对蔬菜钵苗和无钵苗进行栽植,一 次作业可完成开沟、栽苗、覆土和镇压等工序,有些机具还可自 带浇水装置,在栽苗后立即浇水。国外一些栽植机械正在向自动 化方向发展。 4、蔬菜自动嫁接机械 可自动执行夹苗、切口、插入等动

作,黄瓜、番茄等蔬菜的嫁接成活率可达到 95%以上,生产效率 为人工的 10 倍。 5、蔬菜叶面施肥机械 采用等离子体技术,使肥料或农药带上电荷,很好地与植物 叶面吸附在一起,达到节肥节药的目的。目前这种机械在国外已 推广普及。 6、蔬菜收获机械
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主要用于块根(茎)类蔬菜、叶菜和加工用果菜的收获,目 前这种机械通用性较差,还需做大量的研究工作。蔬莱产后加工 机械加清洗机、选别机、分级机、打捆机、上蜡机、包装机、预 冷储藏机械等。 四、二氧化碳气肥增施器 利用化学反应法生产二氧化碳的机械即二氧化碳发生器。 二氧化碳发生器有两个容器,上边的容器盛硫酸溶液,下边 的容器装碳酸氢铵作反应池。 硫酸经开关、 导流管流入反应池中, 启动或关闭以及反应的快慢可通过调节开关来实现, 可人为定量 控制, 该机操作方便, 随用随开, 主要用于温室无公害蔬菜生产。 五、温室病害防治机 目前温室内常用的防病害设备有硫磺熏蒸器、臭氧解毒机、 频振杀虫灯等,这些设备均具有操作简单、使用方便(接通两相 电源即可)的优点,且无毒害、无污染、效果显著。 六、控温机械设施 在实际生产中应用最多的是增温设施。 常用的使用效果较好 的采暖设施有以下两种类型: 1、水暖型 以水为热介质,由锅炉、散热器、循环泵等组成,锅炉安装 到温室外。特点是干净、温度变化稳定、易于调节,但升降温具 有滞后性。 2、气暖型 以空气为热介质,由炉体直接加热空气,可以降低室内空气
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湿度,减少病害发生。特点是升温快,降温也快。设施为热风炉, 分燃煤、燃油两种;根据加热面积的不同可选用不同发热量的热 风炉。 3、煤炭炉与火墙火道型 以煤炭为主要燃烧原料, 在炉体中燃烧产生热量经火墙火道 散热并加热空气或土壤, 可以降低室内空气湿度, 减少病害发生。 特点是升温慢降温也慢,易产生有害气体。昌吉州设施农业大棚 多用此方法。 七、灌溉机械设施 滴灌、微灌、喷灌、渗灌等各种灌溉形式各有其特点及适应 性,每种灌溉又可分为多种形式,产品也各色各样,必须根据各 地实际和具体情况进行综合考虑选择。一般说来,国外的产品精 确性较好。滴水(或喷洒)均匀性好,产品使用寿命也长,但其 对压力及水质的要求较严,水质较差时易堵塞,且价格昂贵。而 国产产品在灌溉的均匀性上不如国外产品, 但其对压力和水质的 要求较低,适应性好,滴头堵塞少且易操作,在产品的价格方面 具有较大的优势。在不久的将来,实现灌溉设备基本国产化是有 可能的。 八、其它机械设备 1、温室电除雾防病促生器 通过中间电场作用达到促生、二氧化碳同补、微量臭氧、高 能带粒子同防效果, 调控植物的多种生理活动有效防治植物缺素 症和根系低温吸收障碍, 该设备可净化温室空气并有效去除雾气
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有效预防气体病害,抑制根系周围土传病害,预防多种植物生理 病害,并可提高植物耐受连阴天的能力。对提高作物品质,减少 农药使用量具有显著作用。 2、自动集排雪机械系统 实现了屋面的自动扫雪功能,解

决了北方地区冬季屋面大量积雪严重影响温室整体性能的问题。 3、卷膜器 是一种微型减速器,用来卷动棚膜,达到放风去湿的目的。 分手动、电动两种。具有操作简单,风口大小随意控制,省工省 时的优点。 4、土壤养分速测仪 利用电子学、 光学原理可以快速测定土壤中有机质、 磷、 氮、 钾及其它微量元素的含量,为配方施肥提供科学有效的参考依 据,可以针对性施肥,避免了肥料的盲目使用和浪费。 5、补光设备 长对光照的需要。 第八节 温室设施的日常维护 为了提高温室的使用效果,延长使用寿命,用户需要定期 对温室主体结构、覆盖材料及配套设施进行全面检查维护。现将 维护注意事项介绍如下。 一、温室主体结构使用维护 1.仔细检查温室紧固件的状况,脱落的要补齐,松动的应 拧紧,且严格按要求使用镀锌件。必要时,表面涂防锈油。 2.检查雨水槽的密封情况,及时采取相应防漏措施。
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温室中设置专用的补光灯具,以满足作物生

3.检查覆盖物固定是否牢固,检查是否有漏风漏气的地 方。 4.温室各部件不得受到强烈的冲击或碰撞, 不得随意在非 承受吊挂载荷的构件上吊挂重物。 5.温室的各种结构不得受到强烈的碰撞和冲击。 6.请勿随便改变温室结构,不得在立柱上使用氧焊、电焊 焊接任何吊挂物。加装吊挂时所需的结构应符合推荐方案。 7.每当春、秋换季时,应对因磕、碰、刮、划造成的热镀 锌表面的痕迹进行局部喷锌处理。 8.经常清理推拉门轨道缝内的灰土和杂物, 以保证门开关 轻便、到位。 9.入冬时,使用薄膜封住湿帘窗,用风机罩固定于温室外 部的风机上,以提高温室的保温性能。 10.冬季可视当地气温,适当采取加温措施,使室内温度 保持在 10℃以上。 二、覆盖材料的使用维护 1.聚碳酸酯中空板日常维护当聚碳酸酯中空板表面着灰 尘影响透光率时,应进行清洗。清洗的步骤和注意事项如下:使 用低于 60℃的温水冲洗;使用中性溶液或洗涤剂;用软布或海 绵蘸中性液轻轻擦洗;当表面出现油脂、未干油漆、胶水印迹等 情况时, 可用充分蘸湿无水酒精、 煤油或汽油的鹿皮或软布擦掉; 必须用清水把清洗下来的污垢彻底冲净, 最后用干净软布或海绵 把板面擦干擦亮。特别注意,不要使用碱性溶液、溶剂及其他能
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侵蚀板面的物质。禁用酯类、酮类、卤代烃类及一切可使聚碳酸 酯溶解的物质。

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