中國南方地區農業大棚降溫方法探究

張沛

摘 要 中國南方地區每年夏季的高溫天氣是影響農作物正常生長的不利因素之一，農業大棚的使用成為一種在高溫氣候條件下保證農作物可持續生產有效且可行的選擇。主要介紹自然通風、蒸發降溫和外部遮陽三類夏季常用的大棚降溫的技術；同時，對這些降溫方法在我國南方地區的實際應用進行了探討。事實上，影響降溫效果的因素有很多，如當地的氣候、環境資源狀況、農業基礎設施條件等，所以為了達到理想的降溫效果，不同降溫技術的組合使用是十分必要的。

關鍵詞 大棚降溫；自然通風降溫；蒸發降溫；外部遮陽

中圖分類號：S625；TP183 文獻標志碼：B 文章編號：1673-890X（2016）09-0-02

中國南方地區夏季持續的高溫天氣使得農作物正常生長面臨巨大的挑戰。因此，在這樣的地區調節農業大棚內溫度接近于理想環境溫度對農作物的生長是十分必要的，大棚降溫技術被認為是在夏季高溫時節克服外界高溫問題的最有效措施。降溫技術的選擇不僅取決于當地的氣候和環境條件，還與農作物的品種，設備的維護，方案的可操作性和經濟可行性密切相關[1]。因此，了解農業大棚的結構和外界的天氣有助于選擇合適的降溫技術，不同農業大棚設計方案中微氣候和農作物物理與生理關系的建立對于降溫系統的改進有著積極的促進作用。

研究表明，當前，我國南方地區農業大棚降溫技術的運用并不令人滿意，有效降溫技術的研究是目前我國南方地區農業大棚建設中的當務之急。本文介紹了如自然通風、蒸發降溫和外部遮陽等目前常用的降溫技術，并對其應用效果進行了探討，研究內容對大棚降溫技術在我國南方地區農業大棚的工程應用有著十分重要的意義。

1 常用大棚降溫技術

1.1 自然通風

自然通風是最經濟的大棚降溫方法，主要來自于由空氣或溫度梯度所形成的壓力差。研究人員通過對塑料連棟大棚各種通風孔的通風率進行實驗，結果表明，卷膜通風系統較天窗通風的通風率高至2.32倍；當風速為3m/s時，大棚棚脊的通風率比棚拱底部的通風率大60%；在相同條件下，防蟲網可以導致通風率降低18%～22%[2]。垂直天窗通風可以導致空氣的溫度和濕度隨時間逐步下降至一個穩定的狀態，同時，通過實驗，側面窗口的自然通風對大棚通風率、溫度、濕度和氣流速度分布的影響，結果表明，通風率隨風速呈線性增加。當農作物附近的空氣流速高于棚頂附近時，棚頂附近的溫濕度比高于農作物附近的溫濕度比。

通過對已有的自然通風技術研究分析，發現風效應和浮力效應是在亞熱帶地區獲得合適的微氣候和通風率的主要控制因素。浮力效應不能完全被忽視，但當外部風速超過2～2.5 m/s時其對自然通風的影響并不明顯。因此，針對我國南方地區的農業大棚，在屋頂和屋脊采用相對較大的通風口可以提供良好的自然通風降溫效果，但當夏季溫度過高或高溫天氣持續時間過長時，最好還需配合其他的降溫技術予以輔助[3]。

1.2 蒸發降溫

蒸發降溫是最有效的調節大棚內溫濕度的降溫方法，然而其適用性受限于當地的氣候。

1.2.1 濕簾風機系統

近期研究人員通過在一個占地面積約為3 072 m2的8連棟塑料大棚內使用濕簾風機系統進行試驗，結果大棚內部平均溫度較外部溫度降幅可達到4.8?C左右[4]。通過對濕簾風機相關參數進行仿真實驗，顯示大棚的長度和濕簾的高度對于大棚內溫度的變化相當的敏感。不同材質的降溫濕簾對溫度、相對濕度等影響農作物生長的基本因素能產生明顯的差異，實驗表明采用片狀木質濕簾大棚的農作物產量最高，稻草制濕簾大棚的產量其次，棚外環境下的產量最低。

1.2.2 噴霧系統

該系統主要的工作原理是利用高壓噴嘴將水流變成液滴直徑為20～60μm的超細顆粒水霧噴入大棚，使其迅速蒸發，利用水的蒸發潛熱大的特點，大量吸收空氣中的熱量，然后將潮濕空氣排出室外從而達到降溫的目的。但是這樣的方法無疑會增加大棚內的濕度，尤其是遇到南方夏季所謂的“桑拿天”，空氣濕度本身就比較大時是不太適合采用的。

1.2.3 棚頂噴淋

棚頂噴淋降溫是在大棚棚頂的表面噴灑水而形成一層薄薄的自由水面，然后利用水的蒸發作用來降低大棚內的溫度，由于蒸發率的增加使得棚內溫度降至自由水面附近空氣的濕球溫度。夏季，研究人員在廣州測試了種植黃金葉和滿天星等綠化植物的大棚的棚頂噴淋系統的降溫效率[5]，棚頂內壁溫度在開啟噴淋系統的30 min內降低了7.5 ℃，且一直保持在34 ℃以下，大棚內溫度較外部環境溫度低5～6 ℃。棚頂噴淋相比于噴霧的好處就在于不會造成大棚內空氣濕度的明顯增加。

1.3 外部遮陽

通過外部遮陽的方式可以阻擋過強的陽光和輻射進入大棚內。研究人員通過2種方法測試了大棚外部遮陽的降溫效果。一種是在封閉的大棚條件下進行外部遮陽，然后采集大棚內外的溫度和濕度；另一種是打開大棚頂部的窗戶保持通風，使大棚內外的環境保持在一個相對穩定的狀態后，然后展開外部遮陽，再采集大棚內外的溫濕度數據。研究結果表明：第一種方法沒有太大的實際意義，因為在封閉的大棚內，空氣無法流通反而造成溫度的升高，農作物無法生存。所以，目前一般都采用第2種方法，即使夏季一天中隨著時間推移日照強度逐漸增強導致大棚內的溫、濕度分別呈上升和下降的趨勢，但兩者最終都會穩定在一個合理的范圍內波動。

2 結論

中國南方地區夏季的氣候特點是雨水充足、晝夜空氣相對濕度相差較大、日照輻射強烈，本文通過對自然通風、蒸發降溫和遮陽三類常見大棚降溫技術的研究和比較，得出我國南方地區有效農業大棚降溫技術的選擇必須要結合地方的氣候條件、環境資源狀況、農業基礎設施條件等諸多因素來綜合考量，也可以考慮采用多種降溫技術的組合來獲得更加理想的降溫效果。

參考文獻

[1]Sethi， V.P. and Sharma， S.K. Experimental and Economic Study of a Greenhouse Thermal Control System Using Aquifer Water. Energy Conversion and Management，2007（48）.

[2]Wang S.X. and Wang， X. Ventilation Rate of Various Vents in Plastic Covered Multi-Span Greenhouse.Transaction of the CSAE， 2009（25）.

[3]南方農業設施常用降溫方法及其基本原理[j].廣西農業科學，2010（7）.

[4]趙杰強，趙云，吳偉雄.塑料溫室中濕簾風機通風條件下降溫效果研究[J].農業工程，2012（10）.

（責任編輯：趙中正）