不同類型日光溫室小氣候對比分析

摘要：為獲得徐州地區不同類型日光溫室大棚內外的小氣候差異規律，給農事生產及管理者提供科學依據，對當地常見的三種不同類型日光溫室大棚溫濕度進行了觀測并作了對比分析。得出不同天氣條件下不同類型大棚內的溫濕度特點，為大棚的合理選擇和溫室內環境因子的調控提供了參考依據。

關鍵詞：日光溫室；小氣候；對比分析；日變化規律

中圖分類號：Ｓ６２５．１文獻標識碼：Ａ文章編號：0439－８114（２０11）16－3399-03

Ｃｏｍｐａｒａｔｉｖｅ Ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ Ｔｙｐｅｓ of Ｇｒｅｅｎｈｏｕｓｅ Ｍｉｃｒｏｃｌｉｍａｔｅ

ＳＵＮ Ｌｅｉ，ＪＩＡ Ｈｏｎｇ，ＳＵＮ Ｊｉａｎ－ｙｉｎ

（Ｘｕｚｈｏｕ Ｂｕｒｅａｕ ｏｆ Ｍｅｔｅｏｒｏｌｏｇｙ，Ｘｕｚｈｏｕ ２２１００２，Ｊｉａｎｇｓｕ，Ｃｈｉｎａ）

Ａｂｓｔｒａｃｔ： Ｉｎ ｏｒｄｅｒ ｔｏ ａｃｑｕｉｒｅ ｔｈｅ ｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅ ｌａｗ ｏｆ ｍｉｃｒｏｃｌｉｍａｔｅ ｉｎ the inside ａｎｄ ｏｕｔｓｉｄｅ of ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｇｒｅｅｎｈｏｕｓｅ ｉｎ Ｘｕｚｈｏｕ ａｎｄ ｐｒｏｖｉｄｅ ｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃ ｇｕｉｄａｎｃｅ ｔｏ ａｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌ ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ ａｎｄ ｇｒｅｅｎｈｏｕｓｅ ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ， ｔｈｅ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ａｎｄ ｈｕｍｉｄｉｔｙ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ in the inside and ontside of ｔｈｒｅｅ ｃｏｍｍｏｎ ｔｙｐｅｓ ｏｆ ｇｒｅｅｎｈｏｕｓｅ were ｓｔｕｄied， ａｎｄ ｔｈｅ ｃｈａｒａｃｔｅｒｓ ｏｆ ｍｉｃｒｏｃｌｉｍａｔｅ ｗere ａｎａｌｙｚｅｄ． Ｔｈｅ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ ｏｆ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ａｎｄ ｈｕｍｉｄｉｔｙ of ｔｈｅ ｇｒｅｅｎｈｏｕｓｅ ｉｎ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｗｅａｔｈｅｒ ｗere ｏｂｔａｉｎｅｄ，ｗｈｉｃｈ ｃｏｕｌｄ ｐｒｏｖｉｄｅ ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ ｆｏｒ ｒｅａｓｏｎａｂｌｅ ｃｈｏｉｃｅ ｏｆ ｇｒｅｅｎｈｏｕｓｅ ａｎｄ ｒｅｇｕｌａｔｉｏｎ ｏｆ ｉｎｄｏｏｒ ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ ｆａｃｔｏｒｓ．

Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ： ｇｒｅｅｎｈｏｕｓｅ； ｍｉｃｒｏｃｌｉｍａｔｅ； ｃｏｍｐａｒative ａｎａｌｙｓｉｓ； ｄａｉｌｙ ｖａｒｉａｔｉｏｎ ｒｅｇｕｌａｒｉｔｙ

目前徐州地區設施農業規模已初步形成，各種類型的常年占地設施發展到８萬ｈｍ２［１］。利用溫室大棚進行農業生產，已逐步發展成為農業的一大亮點和農民增收的重要來源。但由于生產規模與經濟上的差異，使得大棚的類型有所不同，保溫效果也有所差異。目前對個別類型大棚小氣候的研究不少，但多見于北方地區，鮮見對不同結構大棚小氣候的對比研究［２－４］。通過對徐州地區常見三種類型大棚內外溫濕度的對比分析，得出其在不同天氣條件下的變化規律，旨在為大棚的農事生產與管理提供更可靠的科學依據。

１材料與方法

試驗采用同一方位三種不同類型的溫室大棚，分別為磚墻日光溫室、土墻日光溫室和拱棚，三種棚型采取相同的管理措施。磚墻日光溫室為鋼架結構，東西長４５.00 ｍ，南北寬９．５０ ｍ，其中人行道占０．３0 ｍ，脊高２．９0 ｍ，后墻高２．４0 ｍ，墻厚０．４0 ｍ，距地面１．５0 m處有通風窗口，窗口長０．２0 ｍ，寬０．４0 ｍ，共１５個；土墻日光溫室為竹木結構，東西長５５.00 ｍ，南北寬７．５０ ｍ，后墻高２．０0 ｍ，柱高２．２0 ｍ，墻厚０．６0 ｍ；拱棚東西長６７.00 ｍ，南北寬５．８５ ｍ，高２．０0 ｍ，全由塑料薄膜蒙在鋼性支架上構成，整個大棚地上部分沒有任何不透光的墻和坡。

自２００９年１１月１日至１２月１日，利用溫濕度自計儀器對設施內外的溫度和濕度進行不間斷觀測，取整點資料做數據分析。天氣狀況資料取自徐州市氣象局地面觀測場。

２結果與分析

２．１不同天氣條件下大棚內外溫度日變化比較

２．１．１晴天時棚內溫度日變化晴好天氣條件下，光照強度是影響大棚內溫度變化的主導因素［５］。白天由于太陽輻射強，棚內外沒有空氣交換，棚內增溫迅速，棚內外溫差最大。通過觀測發現，三種棚型中，拱棚室內外溫差最大，達到１９．９ ℃，這主要與拱棚的結構有關。由于其受光照相對面積大，吸收太陽輻射較多，利于熱量傳導，因而更有利于棚內的輻射增溫。從圖１中可以看到，整體上三種類型的溫室大棚內溫度變化趨勢相似。由于外界光照條件較好，占升溫主導因素，因此棚內溫度日變化呈單峰狀，與外界環境保持一致。從７：００開始受光照影響劇烈升溫，到中午１２：００左右達到最大值，隨著太陽高度角的降低，１４：００以后開始迅速下降，到

１８：００降幅逐漸放緩，整個夜間變化趨于平穩，一天中溫度的最低值出現在６：００前后。由于拱棚導熱性能較好，更利于熱量的傳輸，在中午時刻拱棚內溫度明顯高于另外二者，約高出５～６ ℃；但１４：００以后其溫度開始迅速下降，降幅明顯大于另外二者；到１５：００拱棚內溫度已經低于磚墻和土墻日光溫室，溫差并逐漸增大；而磚墻和土墻日光溫室內溫度變化趨勢基本一致。夜間由于缺少光照，輻射降溫明顯，拱棚保溫性能明顯偏低，其溫度同期約比其他兩個棚內低６ ℃左右。由于棚內氣溫從午后開始下降，而棚外氣溫則升至１５：００～１６：００后才開始緩慢下降，棚內降溫速度比棚外快，導致拱棚在

１８：００～２０：００個別時刻出現棚內氣溫低于棚外的“溫度逆轉”現象，６：００～８：００有時也會有短暫的“溫度逆轉”現象出現［６］。從３種不同棚型的線性回歸方程（表1）可以看出，拱棚的相關性高于其他二者，擬合程度更好，這也說明拱棚內溫度與外界環境的關系更為一致，受外界影響也最大，在晴好天氣下不利于保溫。

２．１．２云系天氣時棚內溫度日變化云系天氣時，由于天空云量較多，棚內溫度日變化比較復雜（圖2）。當出現晴天時棚內外氣溫均升高；出現云層遮擋時，棚外溫度會出現短時下降，棚內溫度上升減緩。由于棚外太陽輻射不強，棚內有薄膜的保溫作用，大棚內溫度均高于棚外溫度。三類大棚溫度整體變化趨勢一致，只是拱棚降溫幅度較大，尤其在１８：００以后，這與在晴好天氣下變化規律一致。從三者的回歸方程（表2）中可以看出，在云系天氣時，土墻日光溫室和拱棚溫室內外空氣溫度的相關性低于晴天的，而磚墻日光溫室在上述二者條件下內外溫度的相關性相差不大。其中土墻日光溫室相關性最低，這說明云系天氣時大棚內溫度與棚外溫度對應關系并不是很好，受云系影響程度較大，主要呈現非線性的一元二次方程關系。其中土墻日光溫室日夜溫差最小，更加有利于夜間的保溫。

２．１．３雨雪天氣時棚內溫度日變化陰雨天氣時，由于外界沒有陽光照射，棚內溫度主要隨著外界的變化而變化。從圖３中可以看到，６：００溫度開始下降，直到９：００以后由于外界溫度的回升才開始上升，但增幅不大，只有約２．０ ℃的增幅，最高溫度才８．５ ℃，出現在拱棚內。隨后由于外界環境溫度的持續下降，棚內溫度又開始持續下降，其中拱棚降幅相對較大，土墻日光溫室相對較小，但整體變化趨勢一致。夜間溫度與早晨相比，下降了３．０～４．０ ℃。

下雪天氣時，由于外界環境溫度較低，且變化幅度不大，棚內由于自身的小氣候特點，其溫度均高于棚外溫度且保持較一致的差距，棚內溫度總體上隨棚外溫度的降低而降低，與棚外溫差為６．０～８．０ ℃。圖4中拱棚內溫度在１２∶００以后出現急劇下降，據相關人員證實，這是由于午后雪停，棚主將保溫用草苫除去所致。

不同天氣條件下，棚內外溫度整體上有著不同的對應關系（圖5）。具體來說，晴天時棚內外溫度呈簡單的線性關系；云系天氣時受天空云量以及管理措施的影響，棚內外溫度對應關系并不是很好，但也可以看出大致規律，呈非線性的一元二次方程關系；而在雨雪天氣情況下，棚內外的溫度呈對數關系。具體關系式如表3所示。

２．２不同天氣條件下大棚內濕度日變化比較

相對來說，大棚內濕度在一天內都比較高，尤其在夜間濕度更大。高濕是設施農業中突出的小氣候特點，由于大棚溫室長期處于封閉狀態，使得溫室內的植物蒸騰和土壤蒸發水汽不易外逸，溫室內空氣相對潮濕要遠遠大于外界［７］。從不同天氣條件下大棚內濕度變化圖（圖6）可知，在不揭草苫的情況下，棚內濕度均處于８０％以上的高濕狀態；在雨雪天氣下，由于草苫一直覆蓋，大棚處于全天候封閉狀態，室內溫差較小，濕度變化不大，保持平穩狀態，在中午時刻略有下降；而晴天與多云天氣下，在８：００左右棚內濕度達到最大值，隨后由于揭草苫后，棚內溫度開始迅速上升，空氣濕度隨溫度的上升而開始急速下降，再加上高溫時揭膜通風作用，在中午時刻濕度達到最低值，與高溫形成對應關系，當草苫重新蓋上時（１５：００～１６：００），棚內濕度隨著溫度的緩慢下降而逐漸增大，直至次日揭草苫前。

３小結與討論

１）晴天與云系天氣時，棚內空氣溫度日變化曲線為單峰型，與棚外基本一致；雨雪天氣時，棚內溫度隨棚外變化而變化，但幅度相對較小。棚內溫度整體上高于棚外溫度（除拱棚內出現短暫的“溫度逆轉”現象），一般在中午時刻溫差達到極大值。棚內外溫、濕度差在晴天相差最大，雨雪天相差最小。

２）晴天時，磚墻與土墻日光溫室保溫效果較好，拱棚受外界環境影響最明顯，易升溫，但保溫效果相對較差；云系及雨雪天氣時，土墻日光溫室保溫效果要高于另外二者。但土墻日光溫室抗災害性天氣能力偏弱，尤其是對于強風、暴雨等，因此發展磚墻日光溫室仍是未來重點。

３）不同天氣條件下，棚內外溫度整體上有著不同的對應關系。晴天時，棚內外溫度呈簡單的線性關系；云系天氣時受天空云量以及管理措施的影響，棚內外溫度對應關系并不是很好，但也可以看出大致規律，呈非線性的一元二次方程關系；而在雨雪天氣情況下，棚內外的溫度呈對數關系。

４）不同天氣條件下，棚內均維持較高的濕度，遠高于棚外，尤其是夜間。高濕是設施栽培中突出的小氣候特點，但不利于作物生長，也是導致很多病蟲害發生的原因之一。因而在確保室溫對作物安全的條件下進行適時的通風處理對降低室內相對濕度有著重要作用。

參考文獻：

［１］ 徐州市統計局． 徐州市統計年鑒－２００９［Ｍ］． 北京：中國統計出版社，２００９.９－１０，２５．

［２］ 徐師華． 蔬菜栽培設施內的小氣候觀測［Ｊ］． 成都信息工程學院學報，２００２（１）：５４－５６．

［３］ 范萬新，陳丹． 建立溫室大棚的小氣候觀測［Ｊ］． 廣西農學報，２００２（６）：１６－１９．

［４］ 王鵬，李衛欣，孫永濤． 連棟塑料溫室光溫環境特征分析［Ｊ］． 北方園藝，２００５（１）：１８－１９．

［５］ 崔建云，左迎之． 外部環境氣象條件對日光溫室氣象條件的影響［Ｊ］． 氣象，２００６，３２（３）：１０１－１０３．

［６］ 陳丹，梁萍，范萬新，等． 桂南地區六連棟塑料大棚的小氣候特征分析［Ｊ］． 廣東農業科學，２００７（３）：１０３－１０５．

［７］ 宋艷華，齊尚紅． 秋季日光溫室內小氣候特征研究［Ｊ］．安徽農業科學，２００７，３５（２３）：７２３５－７２３６．