于海利 蘇俊平 張仲保

|摘要|對(duì)日光溫室降溫新途徑進(jìn)行了研究。在溫室育苗棚外前屋面加裝噴淋系統(tǒng)，分別測(cè)定了溫室內(nèi)溫度、相對(duì)濕度以及光照強(qiáng)度變化情況，對(duì)比采用遮陽(yáng)網(wǎng)降溫效果。結(jié)果表明，當(dāng)室外最高溫達(dá)到31.6℃時(shí)，溫室內(nèi)溫度維持在25～28℃，室內(nèi)外溫差最高可達(dá)3.1℃，溫室內(nèi)空氣相對(duì)濕度保持在68%～75%;溫室內(nèi)光照強(qiáng)度維持在3400～5700 lx，能減少?gòu)?qiáng)光照對(duì)幼苗的灼傷。因此，外屋面噴淋系統(tǒng)對(duì)日光溫室降溫效果較好。

日光溫室內(nèi)獨(dú)特的溫濕度和光照等小氣候環(huán)境能實(shí)現(xiàn)作物的周年栽培，使經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益更加明顯。但在封閉的環(huán)境中，尤其是在夏季，溫度極易升高，蒸發(fā)量大，易產(chǎn)生高溫障礙，不利于作物正常生長(zhǎng)，需采取降溫措施，如何通過采取有效的降溫措施降低日光溫室內(nèi)的溫度，為作物生長(zhǎng)提供適合的環(huán)境條件，成為科研工作者亟待解決的問題，因此夏季日光溫室降溫技術(shù)成為了研究重點(diǎn)[1-2]。

目前常用的降溫方式可概括為兩大類，即自然通風(fēng)降溫和輔助設(shè)施強(qiáng)制降溫[3]。其中，自然通風(fēng)降溫通過底窗通風(fēng)、天窗通風(fēng)、側(cè)窗通風(fēng)、屋面全開通風(fēng)等方式，利用設(shè)施內(nèi)外的熱壓和風(fēng)壓共同作用達(dá)到換氣通風(fēng)降溫的目的。輔助設(shè)施強(qiáng)制降溫通過加裝輔助系統(tǒng)（設(shè)備）來達(dá)到降低溫室內(nèi)溫度的目的，包括外遮陽(yáng)系統(tǒng)遮光降溫、動(dòng)力扇機(jī)械通風(fēng)、噴淋系統(tǒng)屋面噴淋降溫、水膜霧簾降溫、濕簾-風(fēng)機(jī)降溫、室內(nèi)噴霧降溫、霧化蒸發(fā)降溫等方式[2-4]。這些降溫措施單獨(dú)使用或組合使用，都能取得較好的降溫效果，但個(gè)別設(shè)備也存在消耗能源過大、運(yùn)行投入較多、維護(hù)成本較高等問題。

近年來萬正林、周長(zhǎng)吉等探索了大面積連棟溫室夏季降溫新途徑，表明自然通風(fēng)加室外遮陽(yáng)同時(shí)在溫室外屋面加裝噴淋降溫系統(tǒng)在荷蘭Venlo型溫室降溫效果良好，并且溫室內(nèi)溫度和濕度分布均勻，適宜大部分園藝作物正常生長(zhǎng)發(fā)育[5-6]。

武威地區(qū)日光溫室多采取自然通風(fēng)降溫，在夏季高溫時(shí)期不能完全滿足正常生產(chǎn)的降溫需求，因此許多農(nóng)戶選擇在夏季閑置溫室，造成一定程度的經(jīng)濟(jì)效益下降。本研究從實(shí)際出發(fā)，自行設(shè)計(jì)了外屋面噴淋降溫系統(tǒng)，探討這種降溫方式的實(shí)際降溫效果，為當(dāng)?shù)厝展鉁厥蚁募窘禍靥峁﹨⒖肌?/p>

材料與方法

試驗(yàn)地概況

試驗(yàn)在武威市涼州區(qū)中壩鎮(zhèn)花寨村金大棚蔬菜種植農(nóng)民專業(yè)合作社內(nèi)（37°58′32.00″N，102°39′26.71″E）進(jìn)行。溫室類型為冬暖式日光溫室，半拱形，東西走向，長(zhǎng)60 m，室內(nèi)跨度8 m，脊高4 m。上通風(fēng)口在前屋面頂部，寬度為0.5 m，屋面覆蓋遮陽(yáng)網(wǎng)。試驗(yàn)棚為育苗棚，作物為番茄，苗高5 cm。

試驗(yàn)方法

在溫室外前屋面上通風(fēng)口位置加裝噴淋系統(tǒng)，噴淋系統(tǒng)由單片機(jī)、時(shí)控開關(guān)、揚(yáng)程泵、輸水管、噴淋頭、屋面排水溝等組成，溫室棚膜外覆蓋黑色遮陽(yáng)網(wǎng)，噴淋設(shè)備由單片機(jī)和時(shí)控開關(guān)控制。輸水管長(zhǎng)度為60 m，噴淋頭間距為5 m，噴淋直徑為5 m，管內(nèi)壓0.5 MPa。當(dāng)溫室內(nèi)溫度達(dá)到26℃以上時(shí)（10：00左右），開啟噴淋系統(tǒng)，每隔30 min噴淋1次，每次噴淋時(shí)間10 min，噴淋未揮發(fā)的水由排水溝回到室內(nèi)蓄水池。試驗(yàn)時(shí)以只覆蓋黑色遮陽(yáng)網(wǎng)日光溫室為對(duì)照。室外溫度數(shù)據(jù)從武威市氣象局距設(shè)在試驗(yàn)地與據(jù)試驗(yàn)溫室100 m處小型氣象站獲取，室內(nèi)溫、濕度通過科輝WS2080B指針式溫濕度表測(cè)定，光照強(qiáng)度通過PM6612華誼照度計(jì)測(cè)定。

結(jié)果與分析

外屋面噴淋降溫對(duì)溫室內(nèi)溫度的影響

試驗(yàn)當(dāng)天（2019年9月6日）天氣為晴轉(zhuǎn)多云，當(dāng)日最高溫度為31.6℃，加裝了外屋面噴淋系統(tǒng)的溫室內(nèi)溫度維持在在25～28℃，室內(nèi)外溫差最多達(dá)3.1℃。而采用遮陽(yáng)網(wǎng)降溫的溫室溫度浮動(dòng)在26～30℃，與室外溫度相比最高降低了1.5℃，表明遮陽(yáng)網(wǎng)也能降低溫室內(nèi)溫度，但降溫效果不理想（圖1）。

外屋面噴淋降溫對(duì)溫室內(nèi)空氣相對(duì)濕度的影響

由圖2可知，試驗(yàn)當(dāng)天，通過外屋面噴淋降溫的溫室內(nèi)空氣相對(duì)濕度保持在68%～75%，適宜大部分溫室栽培作物正常生長(zhǎng)。而采用遮陽(yáng)網(wǎng)降溫的溫室內(nèi)空氣相對(duì)濕度保持在70%～78%，比噴淋降溫的溫室內(nèi)空氣濕度高2%～3%。

外屋面噴淋降溫對(duì)溫室內(nèi)光照強(qiáng)度的影響

試驗(yàn)結(jié)果表明，通過外屋面噴淋降溫，不僅能降低溫室內(nèi)溫度，還能起到良好的遮光效果。試驗(yàn)當(dāng)天，通過外屋面噴淋降溫的溫室內(nèi)光照強(qiáng)度維持在3400～5700 lx，始終低于室外光照強(qiáng)度，最大降幅可達(dá)73%，能減低高溫季節(jié)強(qiáng)光照對(duì)幼苗的灼傷。采用遮陽(yáng)網(wǎng)降溫的溫室內(nèi)光照強(qiáng)度維持在4400～6700 lx，表明遮陽(yáng)網(wǎng)能起到降低光照強(qiáng)度的作用，但降幅低于外屋面噴淋降溫（圖3）。

結(jié)論與討論

本研究表明，與單獨(dú)采用遮陽(yáng)網(wǎng)降溫相比，通過在溫室外前屋面加裝噴淋系統(tǒng)，對(duì)日光溫室育苗棚可以起到更好的降溫效果，同時(shí)也能降低室內(nèi)空氣濕度和光照強(qiáng)度，室內(nèi)氣候更適宜大部分園藝作物幼苗正常生長(zhǎng)發(fā)育。

本研究采用遮陽(yáng)網(wǎng)和外屋面噴淋均降低了日光溫室內(nèi)溫度，但加裝了外屋面噴淋系統(tǒng)的溫室室內(nèi)溫度始終低于室外溫度，同時(shí)也低于采用遮陽(yáng)網(wǎng)降溫的溫室，說明外屋面噴淋系統(tǒng)降溫比單獨(dú)采用遮陽(yáng)網(wǎng)降溫效果更明顯。方正林等[6]研究表明將原有的屋面噴淋噴頭改裝到遮陽(yáng)網(wǎng)上方對(duì)Venlo型日光溫室夏季降溫有較好的效果，王瑄等[7]研究表明遮陽(yáng)網(wǎng)+微噴降溫效果優(yōu)于遮陽(yáng)網(wǎng)和自然通風(fēng)單獨(dú)降溫效果，本研究也有相似的結(jié)果，表明外屋面噴淋降溫系統(tǒng)在高溫季節(jié)能顯著降低日光溫室內(nèi)溫度。但袁丁等[8]研究表明遮陽(yáng)網(wǎng)+內(nèi)側(cè)噴霧降溫效果優(yōu)于外側(cè)噴霧，本研究下一步將對(duì)比外屋面噴淋和內(nèi)噴淋的降溫效果。

溫室內(nèi)保持相對(duì)穩(wěn)定的合適濕度有利于作物的正常生長(zhǎng)發(fā)育[9]，本研究中通過外屋面噴淋降溫可以降低溫室內(nèi)空氣相對(duì)濕度，并保持在68%～75%，噴淋降溫系統(tǒng)能降低溫室內(nèi)相對(duì)濕度的原因可能是在降低室內(nèi)溫度的同時(shí)，減少了室內(nèi)土壤水分的蒸發(fā)。