王傳清 李純青 魏珉 王秀峰　隋申利 趙利華 李艷瑋

摘要：

本試驗(yàn)以3種不同圍護(hù)結(jié)構(gòu)的日光溫室為觀測(cè)對(duì)象，對(duì)2016年2—3月份的室內(nèi)光溫環(huán)境進(jìn)行了比較研究。結(jié)果表明保溫性能以下挖式厚土墻日光溫室最優(yōu)，大跨度拱棚型日光溫室次之，聚苯板異質(zhì)復(fù)合墻體日光溫室最差。下挖式厚土墻日光溫室氣溫空間分布均勻性優(yōu)于聚苯板異質(zhì)復(fù)合墻體和大跨度拱棚型日光溫室。采光性能以大跨度拱棚型日光溫室最優(yōu)，作物冠層高度處的光照強(qiáng)度由南向北逐漸減弱；聚苯板異質(zhì)復(fù)合墻體日光溫室內(nèi)光照分布更均勻，大跨度拱棚型日光溫室北側(cè)的光照條件明顯變差。土地利用率以大跨度拱棚型日光溫室最大，聚苯板異質(zhì)復(fù)合墻體日光溫室次之，下挖式厚土墻日光溫室最低。

關(guān)鍵詞：日光溫室；墻體結(jié)構(gòu)；氣溫；光照強(qiáng)度；土地利用率

中圖分類號(hào)：S625.1 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)號(hào)：A 文章編號(hào)：1001-4942（2018）08-0063-05

Comparison of Environmental Factors in Solar

Greenhouses with Different Envelope Structures

Wang Chuanqing1， Li Chunqing1*， Wei Min1，2， Wang Xiufeng1，2， Sui Shenli3， Zhao Lihua3， Li Yanwei3

（1. College of Horticultural Sciences and Engineering， Shandong Agricultural University， Taian 271018， China；

2.Scientific Observation and Experimental Station of Environment Controlled Agricultural Engineering in Huang-Huai-Hai Region，

Ministry of Agriculture， Taian 271018， China； 3. Shouguang Eurasian Vegetables Co.， Ltd.， Shouguang 262700， China）

Abstract The light and temperature conditions in three greenhouses with different envelope structures were observed from February to March in Shouguang of Shandong Province. The main results were as follows. The sunk solar greenhouse with thick earth wall had the best heat preservation， followed by large span tunnel-type solar greenhouse， and solar greenhouse with polystyrene heterogeneity wall was the worst. The spatial distribution uniformity of air temperature in sunk solar greenhouse with thick earth wall was better than the others. Large span tunnel-type solar greenhouse had the best lighting performance， however the light intensity at the canopy height of crops decreased gradually from south to north. The illumination condition of the northern side of the large span tunnel-type solar greenhouse was obviously worse， while the light distribution in solar greenhouse with polystyrene heterogeneity wall was more even. The land utilization rate of large span tunnel-type solar greenhouse was the highest， while sunk solar greenhouse with thick earth wall was the lowest.

Keywords Solar greenhouse； Wall structure； Air temperature； Light intensity； Land utilization rate

日光溫室是中國北方地區(qū)冬春季節(jié)的主要栽培設(shè)施類型。墻體是日光溫室的重要組成部分。土質(zhì)墻體具有良好的蓄熱保溫性能，但建造費(fèi)工，占地面積大[1-3]；磚墻占地面積雖小，但成本上升，且有時(shí)保溫性能較差[4-6]。隨著科技和產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，人們?cè)絹碓疥P(guān)注便于標(biāo)準(zhǔn)化建造、機(jī)械化作業(yè)和智能化管理的新型墻體結(jié)構(gòu)日光溫室，如用聚苯板、草磚、棉被等材料建造的組裝式溫室[7-10]。為探明不同圍護(hù)結(jié)構(gòu)日光溫室的環(huán)境性能，本試驗(yàn)選取3種生產(chǎn)用日光溫室進(jìn)行跟蹤觀測(cè)，以期為結(jié)構(gòu)和材料優(yōu)化創(chuàng)新提供依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)溫室

供試日光溫室分別為下挖式厚土墻日光溫室、聚苯板異質(zhì)復(fù)合墻體日光溫室和大跨度拱棚型日光溫室，位于山東省壽光市蔬菜高科技示范園內(nèi)。

1下挖式厚土墻日光溫室0.809012629，流線型 5土墻底厚6.8m、頂厚1.5m

2聚苯板異質(zhì)復(fù)合墻體日光溫室—9012629，拋物線型 55cm聚苯板+20cm GFB保溫板+5cm聚苯板

3大跨度拱棚型日光溫室—9012+127.532，拋物線型—塑料薄膜+3cm保溫被

1.2 測(cè)定指標(biāo)及方法

2016年2—3月采用美國HoboU23-001溫濕/光照記錄儀連續(xù)測(cè)定，間隔15 min自動(dòng)采集數(shù)據(jù)1次。

下挖式厚土墻日光溫室和聚苯板異質(zhì)復(fù)合墻體日光溫室的溫度測(cè)點(diǎn)在溫室長(zhǎng)度方向的中部，南、中、北3個(gè)測(cè)點(diǎn)分別在溫室跨度由南向北的1/6、3/6、5/6處，離地面高度1.6 m；氣溫空間分布測(cè)點(diǎn)在上述3個(gè)位置的垂直方向上離地面高度分別為0.10、1.5、3.0 m和4.5 m處。光照測(cè)點(diǎn)位于上述3個(gè)位置的植株冠層上方，離地面高度1.8 m處。

大跨度拱棚型日光溫室溫度測(cè)點(diǎn)在溫室中部，由南向北1/12、3/12、5/12、7/12、9/12、11/12處，離地面高度1.6 m；氣溫空間分布測(cè)點(diǎn)在上述6個(gè)位置的垂直方向上離地面高度分別為0.10、1.5、3.0 m和4.5 m處；光照測(cè)點(diǎn)位于上述6個(gè)位置的植株冠層上方，離地面高度1.8 m處；南部溫度或光照為1/12、3/12測(cè)點(diǎn)處的平均值，中部為5/12、7/12測(cè)點(diǎn)處的平均值，北部為9/12、11/12測(cè)點(diǎn)處的平均值。

夜間平均氣溫為每天18∶00—次日8∶00的氣溫平均值，白天平均氣溫為每天9∶00—17∶00的氣溫平均值。光照強(qiáng)度取10∶00—16∶00平均值。透光率（%）=室內(nèi)光照強(qiáng)度/室外光照強(qiáng)度×100。

1.3 數(shù)據(jù)處理與分析

采用Microsoft Excel 2003和CAD 2010進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和作圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同圍護(hù)結(jié)構(gòu)日光溫室保溫性能

從表2可以看出，2號(hào)溫室的夜間平均氣溫、晝間平均溫度、平均最高氣溫、平均最低氣溫分別比1號(hào)溫室低4.2、2.0、1.7、3.6℃，3號(hào)溫室分別比1號(hào)溫室低2.8、1.4、1.5、2.4℃。

2.2 不同圍護(hù)結(jié)構(gòu)日光溫室氣溫日變化

2.2.1 晴天氣溫日變化 3個(gè)日光溫室晴天氣溫日變化規(guī)律基本一致，以1號(hào)溫室溫度最高，3號(hào)溫室次之，2號(hào)溫室最低。日光溫室內(nèi)最高氣溫出現(xiàn)在13∶00左右，1號(hào)、2號(hào)、3號(hào)溫室分別達(dá)28.3、26.2、26.7℃；最低溫度出現(xiàn)在早晨揭開保溫被之前，1號(hào)、2號(hào)、3號(hào)溫室分別達(dá)16.2、12.2、13.7℃（圖1）。

2.2.2 陰天氣溫日變化 3個(gè)日光溫室陰天氣溫日變化趨勢(shì)相同，最高氣溫出現(xiàn)在13∶00左右，分別為23.7、21.3、21.8℃，最低氣溫出現(xiàn)時(shí)間在早晨揭開保溫被之前，分別為13.2、9.2、10.9℃（圖2）。

2.3 不同圍護(hù)結(jié)構(gòu)日光溫室氣溫空間分布

2.3.1 晴天氣溫空間變化 由表3可知，水平方向上晝間最高溫度以中部最高，南部次之，北部最低，1號(hào)溫室相差1.2～1.4℃，2號(hào)溫室相差0～0.9℃，3號(hào)溫室相差0～0.8℃；夜間最低溫度以北部最高，中部次之，南部最低，1號(hào)溫室相差0.2～0.3℃，2號(hào)溫室相差0～0.2℃，3號(hào)溫室相差0.1～0.6℃。不同圍護(hù)結(jié)構(gòu)日光溫室晝間最高溫度均隨著高度升高而上升，相差0.2～1.7℃；夜間最低溫度變化趨勢(shì)相反，夜間最低溫度1號(hào)溫室近地面層高于作物冠層（距地面1.5 m）0～0.5℃，2號(hào)溫室高于作物冠層0.6～0.7℃，3號(hào)溫室高于作物冠層1.2～1.6℃。

2.3.2 陰天氣溫空間變化 由表4可知，在水平方向上晝間最高溫度同樣以中部最高，南部次之，北部最低，1號(hào)溫室相差0.1～0.7℃，2號(hào)溫室相差0.4～1.0℃，3號(hào)溫室相差0.4～1.4℃；夜間最低溫度以北部最高，中部次之，南部最低，1號(hào)溫室相差0.2℃，2號(hào)溫室相差0.1℃，3號(hào)溫室相差0.1～0.3℃。垂直方向上，晝間最高溫度隨著高度升高而增大，夜間最低溫度1號(hào)溫室不同高度差異較小，僅0.1～0.4℃，而2號(hào)和3號(hào)溫室存在明顯的氣溫空間分布不均勻現(xiàn)象。夜間最低溫度1號(hào)溫室近地面層高于作物冠層（距地面1.5 m）0.1～0.4℃，2號(hào)溫室高于作物冠層1.1～1.5℃，3號(hào)溫室高于作物冠層1.1～1.4℃。

2.4 不同圍護(hù)結(jié)構(gòu)日光溫室光照特點(diǎn)

2.4.1 透光率 1號(hào)和2號(hào)溫室采光屋面角相同，但采光屋面形狀不同，分別為流線型和拋物線型。2號(hào)溫室比1號(hào)溫室透光率增加4.7%，說明拋物線形更好。 2號(hào)和3號(hào)溫室的采光屋面形狀均為拋物線型，但后者屋面角增加，透光率提高10.1%。

2.4.2 時(shí)空變化 圖3為晴天條件下（ 2月29日）不同圍護(hù)結(jié)構(gòu)日光溫室內(nèi)的光照強(qiáng)度，以12∶00左右室內(nèi)光照強(qiáng)度最高，之后逐漸下降。2號(hào)溫室光照強(qiáng)度的空間分布較1號(hào)溫室和3號(hào)溫室均勻，3號(hào)溫室北側(cè)光照條件明顯變差，與南側(cè)光照強(qiáng)度相差638 μmol·m-2·s-1。

2.5 不同圍護(hù)結(jié)構(gòu)日光溫室土地利用率

不同圍護(hù)結(jié)構(gòu)日光溫室土地利用率以3號(hào)溫室最高，2號(hào)溫室次之，1號(hào)溫室最低。結(jié)果見表5。

3 討論與結(jié)論

日光溫室墻體結(jié)構(gòu)影響保溫性能。陳瑞生等[11]提出日光溫室較理想的墻體內(nèi)側(cè)應(yīng)由蓄熱能力較強(qiáng)的材料組成蓄熱層，外層由導(dǎo)熱、放熱能力較差的材料組成保溫層，中間為隔熱層。本試驗(yàn)中不同圍護(hù)結(jié)構(gòu)日光溫室相比，聚苯板異質(zhì)復(fù)合墻體日光溫室、大跨度拱棚型日光溫室的夜間平均氣溫分別比下挖式厚土墻日光溫室低4.2℃和2.8℃，說明室內(nèi)溫度狀況與墻體的蓄熱保溫能力密切相關(guān)。李麗平等[12]研究表明，溫室熱容量大，有利于保溫。大跨度拱棚型日光溫室室內(nèi)空間大，緩沖性能強(qiáng)，可能是夜溫高于聚苯板異質(zhì)復(fù)合墻體日光溫室的原因。

采光屋面形狀和角度大小是影響日光溫室采光的兩個(gè)關(guān)鍵因素。下挖式厚土墻日光溫室和聚苯板異質(zhì)復(fù)合墻體日光溫室采光屋面角均為29°，僅形狀不同，前者為流線型，平均透光率達(dá)79.8%，而后者為拋物線型，平均透光率達(dá)84.5%，兩者相差4.7%，說明拋物線型更優(yōu)。聚苯板異質(zhì)復(fù)合墻體日光溫室和大跨度拱棚型日光溫室的采光屋面形狀均為拋物線型，但屋面角度分別為29°和32°，導(dǎo)致后者平均透光率比前者增加10.1%，說明屋面角度大小比屋面形狀對(duì)溫室采光的影響更大。

總之，不同圍護(hù)結(jié)構(gòu)日光溫室的采光保溫性能不同，保溫性能以下挖式厚土墻日光溫室最優(yōu)，大跨度拱棚型日光溫室次之，聚苯板異質(zhì)復(fù)合墻體日光溫室最差。下挖式厚土墻日光溫室內(nèi)部氣溫空間分布均勻性優(yōu)于聚苯板異質(zhì)復(fù)合墻體和大跨度拱棚型日光溫室。采光性能以大跨度拱棚型日光溫室最優(yōu)，聚苯板異質(zhì)復(fù)合墻體日光溫室次之，下挖式厚土墻日光溫室最差，但是聚苯板異質(zhì)復(fù)合墻體日光溫室較下挖式厚土墻日光溫室和大跨度拱棚型日光溫室光照強(qiáng)度的空間分布更均勻，大跨度拱棚型日光溫室北側(cè)光照強(qiáng)度明顯降低。土地利用率以大跨度拱棚型日光溫室最大，聚苯板異質(zhì)復(fù)合墻體次之，下挖式厚土墻日光溫室最低。

參 考 文 獻(xiàn)：

[1]

楊建軍，鄒志榮，張智，等. 西北地區(qū)日光溫室土墻厚度及其保溫性的優(yōu)化[J]. 農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào)，2009，25（8）：180-185

[2] 張紀(jì)濤，林琭，閆萬麗，等. 山西省日光溫室結(jié)構(gòu)問題的調(diào)查研究[J]. 中國蔬菜，2013 （4）：90-94

[3] 黎貞發(fā)，于紅. 持續(xù)低溫及低溫連陰天氣下幾種典型日光溫室保溫性能評(píng)價(jià)[J]. 中國農(nóng)學(xué)通報(bào)，2013，29（23）：123-128.