符 特，宋福杰

(羅定職業(yè)技術(shù)學(xué)院，廣東 羅定 527200)

羅新蘭

(沈陽(yáng)農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)院，遼寧 沈陽(yáng) 110161)

溫室內(nèi)空氣溫度模擬研究

符 特，宋福杰

(羅定職業(yè)技術(shù)學(xué)院，廣東 羅定 527200)

羅新蘭

(沈陽(yáng)農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)院，遼寧 沈陽(yáng) 110161)

我國(guó)在大田作物生長(zhǎng)模型和管理決策系統(tǒng)方面的研究于20世紀(jì)80年代中后期才開始起步，但發(fā)展很快，特別是在大田作物模式化栽培方面處于世界領(lǐng)先水平，而有關(guān)蔬菜作物生長(zhǎng)模型和蔬菜無(wú)公害模式化栽培的研究近年來(lái)才剛剛起步。就溫室內(nèi)空氣溫度進(jìn)行了模擬研究。

蔬菜作物；生長(zhǎng)模型；模擬工藝

作物生產(chǎn)模擬系統(tǒng)是一個(gè)包括作物、環(huán)境、管理技術(shù)措施等諸多因子及其相互作用的復(fù)雜系統(tǒng)。由于作物生長(zhǎng)模擬模型具有機(jī)理性強(qiáng)的特點(diǎn)及量化關(guān)系、測(cè)驗(yàn)假說(shuō)和定量預(yù)測(cè)的功能，在作物生長(zhǎng)調(diào)控和優(yōu)化管理決策方面具有傳統(tǒng)經(jīng)驗(yàn)方法不可替代的作用。設(shè)施農(nóng)業(yè)將在今后解決農(nóng)業(yè)發(fā)展的三個(gè)重大問(wèn)題中發(fā)揮重要作用，一是將突破農(nóng)業(yè)發(fā)展的“瓶頸”——資源環(huán)境等空間約束；二是保障農(nóng)產(chǎn)品供應(yīng)，即“菜籃子”問(wèn)題，以及食品安全問(wèn)題；三是提高農(nóng)民收入。設(shè)施農(nóng)業(yè)是在人為可控環(huán)境保護(hù)設(shè)施下的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)。設(shè)施農(nóng)業(yè)就是利用農(nóng)業(yè)工程手段，通過(guò)現(xiàn)代設(shè)施實(shí)現(xiàn)的部分人工控制環(huán)境的種植業(yè)和養(yǎng)殖業(yè)，因此筆者就溫室內(nèi)空氣溫度的模擬進(jìn)行研究，以期為以后的模擬實(shí)驗(yàn)提供依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 溫度數(shù)據(jù)獲取

溫室內(nèi)實(shí)測(cè)溫度數(shù)據(jù)采用周記式自記溫度計(jì)記錄3個(gè)月內(nèi)的溫度，根據(jù)記錄值找出每日溫室內(nèi)的最高、最低溫度并計(jì)算出實(shí)測(cè)溫度的每日平均值。室外數(shù)據(jù)采用氣象臺(tái)提供的3個(gè)月的室外溫度、空氣平均溫度、日最高氣溫、日最低氣溫及太陽(yáng)輻射日總量；日較差由每日最高、最低氣溫計(jì)算而得。

1.2 模擬方法

分別以日光溫室內(nèi)不同季節(jié)實(shí)測(cè)的日最高氣溫、日最低氣溫及日氣溫平均值作為因變量，以氣象臺(tái)觀測(cè)的日最高氣溫、日最低氣溫、日平均氣溫、日較差及太陽(yáng)總輻射日總量作為自變量，采用逐步回歸分析法進(jìn)行回歸分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 溫室內(nèi)日平均溫度的模擬

溫室內(nèi)平均溫度的實(shí)測(cè)值與模擬值測(cè)定結(jié)果如圖1所示。從圖1可以看出，模擬值與實(shí)測(cè)值隨時(shí)間的變化趨勢(shì)是一致的。對(duì)溫室內(nèi)日最高溫度的模擬值與實(shí)測(cè)值用1∶1作圖法進(jìn)行檢驗(yàn)(圖2)，回歸方程為y=0.666x+7.8184，模擬值與實(shí)測(cè)值的相關(guān)系數(shù)為0.7872，標(biāo)準(zhǔn)差為1.26℃，模擬結(jié)果的F值達(dá)到了0.05的顯著水平。

圖1 不同時(shí)間的日平均溫度的模擬值與實(shí)測(cè)值

圖2 日平均氣溫模擬值與實(shí)測(cè)值的相關(guān)性

圖3 不同時(shí)間的日最高溫度的模擬值與實(shí)測(cè)值

圖4 日最高溫度的模擬值與實(shí)測(cè)值的相關(guān)性

圖5 不同時(shí)間的日最低溫度的模擬值與實(shí)測(cè)值

圖6 日最低溫度的模擬值與實(shí)測(cè)值的相關(guān)性

2.2 溫室內(nèi)日最高溫度的模擬

溫室內(nèi)日最高溫度的實(shí)測(cè)值與模擬值測(cè)定結(jié)果如圖3所示。從圖3可以看出，模擬值與實(shí)測(cè)值隨時(shí)間的變化趨勢(shì)是一致的。對(duì)溫室內(nèi)日最高溫度的模擬值與實(shí)測(cè)值用1∶1作圖法進(jìn)行檢驗(yàn)(圖4)，回歸方程為y=0.6266x+9.4633，模擬值與實(shí)測(cè)值的相關(guān)系數(shù)為0.7551，標(biāo)準(zhǔn)差為2.03℃，模擬結(jié)果的F值達(dá)到了0.05的顯著水平。

2.3 溫室內(nèi)日最低溫度的模擬

溫室內(nèi)日最低溫度的實(shí)測(cè)值與模擬值測(cè)定結(jié)果如圖5所示。從圖5可以看出，模擬值與實(shí)測(cè)值隨時(shí)間的變化趨勢(shì)是一致的。對(duì)溫室內(nèi)日最低溫度的模擬值與實(shí)測(cè)值用1∶1作圖法進(jìn)行檢驗(yàn)(圖6)，回歸方程為y=0.7849x+4.6404，模擬值與實(shí)測(cè)值的相關(guān)系數(shù)為0.9375，標(biāo)準(zhǔn)差為0.83℃，模擬結(jié)果的F值達(dá)到了0.05的顯著水平。

3 討論與小結(jié)

由于試驗(yàn)條件所限，溫室內(nèi)的實(shí)測(cè)溫度數(shù)據(jù)不全，因此采用室外大氣實(shí)測(cè)溫度數(shù)據(jù)來(lái)模擬溫室內(nèi)的溫度，應(yīng)用本試驗(yàn)中的實(shí)測(cè)值與采用文獻(xiàn)中模擬方法的模擬結(jié)果進(jìn)行對(duì)比，進(jìn)一步驗(yàn)證該模擬方法的可靠性。

太陽(yáng)輻射量是表示地表獲得太陽(yáng)輻射能的多少。一個(gè)地區(qū)太陽(yáng)輻射量的多少，取決于該地區(qū)太陽(yáng)輻射強(qiáng)度的大小和日照時(shí)數(shù)的長(zhǎng)短。太陽(yáng)輻射強(qiáng)度是表示單位時(shí)間內(nèi)地表獲得太陽(yáng)輻射能量的多少，日照時(shí)數(shù)則是地表接受太陽(yáng)光照的時(shí)間長(zhǎng)短。太陽(yáng)輻射強(qiáng)度越大，單位時(shí)間內(nèi)地表獲得的太陽(yáng)輻射能越多，地表獲得太陽(yáng)輻射能就越多；日照時(shí)數(shù)越長(zhǎng)，地表獲得太陽(yáng)輻射能的時(shí)間就越長(zhǎng)，從而獲得的太陽(yáng)輻射能就越多。影響太陽(yáng)輻射強(qiáng)度的因素包括太陽(yáng)高度和地勢(shì)高低及天氣狀況。影響日照時(shí)數(shù)的因素包括晝夜長(zhǎng)短和天氣狀況。根據(jù)DOE-2程序的要求，計(jì)算空調(diào)負(fù)荷用的逐時(shí)氣象參數(shù)有濕球溫度、干球溫度、大氣壓力、云量、雪、雨、風(fēng)向、空氣絕對(duì)含濕量、空氣密度、空氣焓值、水平面太陽(yáng)總輻射量、法線方向太陽(yáng)直射輻射量、云的類型與風(fēng)速等14項(xiàng)。在太陽(yáng)輻射的計(jì)算公式早在幾十年前就已經(jīng)可以查閱到，這些公式包括有經(jīng)驗(yàn)公式法、多因子綜合法和Prescoff公式法等[1]。計(jì)算時(shí)要采用誤差相對(duì)較小、易于計(jì)算的方法，作為其他無(wú)太陽(yáng)輻射觀測(cè)臺(tái)站進(jìn)行太陽(yáng)總輻射計(jì)算的方法。

本試驗(yàn)對(duì)溫室內(nèi)的日平均氣溫、日最高氣溫和日最低氣溫進(jìn)行模擬，模擬效果最為理想的是溫室內(nèi)的日最低溫度，實(shí)測(cè)值與模擬值的相關(guān)系數(shù)達(dá)到了0.9375，標(biāo)準(zhǔn)差為0.83℃；其次為溫室內(nèi)的日平均氣溫，實(shí)測(cè)值與模擬值得相關(guān)系數(shù)為0.7872，標(biāo)準(zhǔn)差為1.26℃；而溫室內(nèi)的日最高溫度的模擬效果不太理想，多數(shù)模擬值要比實(shí)測(cè)值大一些，實(shí)測(cè)值與模擬值的相關(guān)系數(shù)達(dá)到了0.7551，標(biāo)準(zhǔn)差為2.03℃。但是不論溫室內(nèi)的日最高溫度、日最低溫度還是日平均溫度的模擬結(jié)果都達(dá)到了F值為0.05的顯著水平。

[1]Harrison S R.Validation of agricultural expert systems [J].Agricultural systems,1991,35: 265-285.

2012-10-12

符 特(1981-)，男，遼寧撫順人，碩士，講師，主要從事機(jī)械工程研究與推廣。

[作者簡(jiǎn)介]宋福杰，E-mail:songfujie2000@163.com。

10.3969/j.issn.1673-1409(S).2012.11.001

S214.3

A

1673-1409(2012)11-S001-03