日光溫室氣溫變化規律研究

魏渠成+石茗化+樂章燕

摘要 為了解日光溫室冬春室內外的氣溫變化規律，合理調控日光溫室氣溫，提高農產品產量和品質，利用廊坊永清縣海澤田農業園區2015年1—5月觀測的室內外試驗數據，對不同天氣類型下室內外氣溫變化規律進行分析研究。結果表明：試驗期內室內外氣溫總體變化趨勢一致，溫室內外氣溫差異受太陽輻射和人為因素共同影響。不同天氣類型下白天溫室氣溫變化速度表現為晴天>多云>陰天，試驗期內單日最低氣溫與日出時間有關，一般出現在日出前1～2 h內。不同天氣類型下溫室內外氣溫相關性顯著，相關性表現為陰天>晴天>多云天。

關鍵詞 日光溫室；不同天氣類型；氣溫；變化規律；相關性

中圖分類號 S161.2；P423.3 文獻標識碼 A 文章編號 1007-5739（2016）23-0205-03

Abstract In order to understand the temperature change laws of greenhouse in winter and spring，to control the temperature of greenhouse and to improve the yield and quality of agricultural products，the experiment was performed indoor and outdoor in Yongqing Haizetian Agricultural Park in Langfang City from January to May，2015. The indoor and outdoor temperature change laws under different weather conditions were analyzed. The result showed that the indoor temperature trend was consistent with that of outdoor throughout the experiment，the temperature difference between the inside and outside the greenhouse was affected by solar radiation.Under different weather conditions，the greenhouse temperature change rates in the daytime were as follow：sunny day>cloudy day>overcast. The minimum temperature in a single day during the experimental period was related to the sunrise time，which usually appeared in 1～2 hours before sunrise.There were significant correlations between the indoor temperature and the outdoor temperature in different weather types，the correlation appeared in the order of overcast>sunny day>cloudy day.

Key words greenhouse；different weather types；temperature；change laws；correlation

日光溫室是在自然條件不適合農作物生長的情況下，依靠日光升溫和保溫措施為農作物提供適宜生長的溫濕條件。目前，塑料日光溫室內的小氣候雖然可以進行人工調控，但溫室的主要能源來自太陽輻射，內部環境的變化在很大程度上仍受外界天氣變化的影響[1]。因此，掌握日光溫室內氣溫的變化規律并制定相應的管理措施，可以最大限度地提高光能利用率，提高農產品產量和品質[2]。

近年來，有不少學者針對溫室氣溫變化開展了研究。胡婧娟等[3]對越冬期日光溫室空氣溫度的變化特性進行研究，研究表明越冬期內日光溫室增溫效果良好，并且室內氣溫與室外氣溫具有較好的相關關系，可用室外氣溫預測室內氣溫。楊艷超等[4]對山東萊蕪日光溫室冬春季不同天氣類型下逐月氣溫變化進行研究，得出溫室內外氣溫相關性最好是在陰天且冬季溫室內增溫效果顯著。武艷娟[5]對呼和浩特市厚墻體日光溫室冬季小氣候特征進行分析研究，得出室內氣溫在不同天氣類型下的變化均呈“單峰”型，白天氣溫變化速度總體表現為晴天>多云>陰天。吳 敏等[6]對慈溪地區日光溫室氣溫變化規律進行研究，得出不同天氣類型下室內外氣溫的相關性顯著，兩者相關性表現為雨天>陰天>多云>晴天。郜慶爐等[7]對日光溫室內氣溫的季節變化、日變化進行了較為系統的研究，并對各季節日光溫室內外氣溫的關系、日光溫室內氣溫與時間的關系進行了回歸相關分析，建立了相應的回歸方程。

本文結合不同天氣類型，對廊坊地區日光溫室內外的氣溫變化進行詳細研究和討論，以期得到日光溫室內外的溫度變化規律及關系，從而更好地為設施農業服務。

1 材料與方法

1.1 試驗概況

試驗地設在河北省永清縣海澤田農業示范園區（北緯39°19′，東經116°27′）。該地屬于暖溫帶大陸性季風氣候，海拔約13 m。年平均氣溫12 ℃，極端最高氣溫40.9 ℃，極端最低氣溫-24.4 ℃，年平均降水量469.5 mm，平均日照時數為2 041.9 h。試驗地土質為平原砂壤土，肥力中等，適宜設施油桃的栽培。日光溫室為鋼架結構，東西走向，長70 m、寬10 m、頂高4.5 m，后墻為厚度5 m的土墻，最外層為磚墻，覆蓋材料為聚乙烯膜，保溫材料為棉被。供試油桃品種為華春，株行距1.0 m×1.5 m。

1.2 試驗方法

1.2.1 田間管理。2014年12月29日至2015年5月底，白天揭開保溫被，夜晚覆蓋保溫被對棚內油桃樹進行升溫處理，提高棚內溫度。

1.2.2 觀測方法。按照《地面氣象觀測規范》[8]，選取日光溫室中間位置設小氣候站，室外選擇距離溫室2 km的多要素自動氣象站觀測數據作對照。對溫室內外氣象數據進行全天候觀測，觀測內容包括溫室內外0.5、1.5 m氣溫和5 cm地溫，數據每10 min采集1次，觀測時間為2015年1—5月。

1.3 分析方法

為了模擬不同天氣狀況下日光溫室內的氣溫變化，選用按日照百分率（S）劃分天氣類別的分類標準，即S≥0.6、0.2

所有數據采用Excel+VBA進行處理，使用Origin進行繪圖。

2 結果與分析

2.1 溫室內外氣溫變化特征

由圖1可以看出，日光溫室具有良好的保溫性，溫室內氣溫的波動幅度較小，能為農作物提供穩定的生長環境。溫室內外的逐日氣溫具有很好的相關性，室內外逐日氣溫的峰值與谷值出現的時間大致相符合。在1月初到3月中旬溫室內外溫差較大，最大溫差出現在1月31日（19.5 ℃）。隨著室外氣溫的逐步回升，室內對作物進行了通風處理，溫室內外的溫差逐步減小，總體來看溫室內逐日氣溫要高于室外。

由圖2可以看出，日光溫室內逐小時平均氣溫要高于室外，平均高約8.4 ℃。由于太陽輻射的原因白天氣溫要顯著高于夜晚，室內外一天的最低溫度出現在6：00，7：00左右開始出現明顯的增溫趨勢，室內氣溫要比室外提前1 h左右達到最大值。13：00室內氣溫差達到最大值24.0 ℃，且室內外溫差也達到最大值10.6 ℃。在達到最大值后氣溫開始回落，降溫速率在1.0 ℃/h，在20：00溫差達到最小為6.7 ℃。

2.2 不同天氣類型溫室內外氣溫日變化

由表1可知，在試驗期間晴天占比最多為56.3%，多云為25.8%，陰天為17.9%。其中晴天出現的最多的月份為3月（20 d），1月和5月最少（15 d）；多云天出現最多為5月（12 d），最少為2月（3 d）；陰天最多在1月（9 d），最少在3月（2 d）。由表可知，多云和陰天最少，僅為3 d和2 d，樣本數據太少不具備統計學意義遂予以剔除。

2.2.1 晴天溫室內外氣溫日變化。由圖3可以看出，隨著時間的推移，單日最低氣溫出現的時間越來越早，從1月、2月的8：00、7：00，變為3月、4月的6：00和5月的5：00。對比室內外最低氣溫出現的時間可以看出，晴天條件下單日最低氣溫出現的時間大致吻合。從圖上對比室外單日最高氣溫出現的時間，室內最高氣溫出現時間要比室外提前1～2 h。4月、5月由于采取了通風降濕等生產管理措施，使得室外和室內的最高氣溫及最低氣溫相等且出現的時間相一致。室內外最高氣溫差和最低氣溫差隨著月份的變化在不斷縮小。室內溫差要比室外溫差平均高出1.4 ℃。此外，室內的升溫速率以及降溫速率要比室外快得多，而室內升溫速率也與月份有一定的關系，1月升溫速率最快，達到3.4 ℃/h，隨著時間的推移升溫速率越慢，最低出現在3月，達到1.8 ℃/h，而室外升溫速率則相對穩定，平均在1.5 ℃/h左右波動。

2.2.2 陰天溫室內外氣溫日變化。由于3月僅有2 d為陰天，數據量太小遂予以剔除。由圖4可以看出，隨著時間的推移，單日最低氣溫出現的時間越來越早，從1月、2月的6：00、7：00變為4月的6：00和5月的5：00。對比室內外最低氣溫出現的時間可以看出，陰天條件下單日最低氣溫出現的時間大致吻合，1月和2月室內最低氣溫出現時間要比室外滯后1 h。從圖中對比室外單日最高氣溫出現的時間可以看出，寡照天氣下室內最高氣溫出現時間要比室外滯后1～2 h。4月、5月由于采取了通風降濕等生產管理措施使得室外和室內的最高氣溫及最低氣溫相等且出現的時間相一致。溫室內溫差要比溫室外溫差平均高出0.7 ℃，且溫室內外溫差都隨著月份的變化在慢慢減小。此外，室內的升溫速率以及降溫速率要比室外快得多，1月升溫速率最快，達到2.1 ℃/h，2月升溫速率最慢，為0.5 ℃/h；而室外升溫速率則相對穩定，平均在0.8 ℃/h左右波動。

2.2.3 多云天溫室內外氣溫日變化。由于2月僅有3 d多云天氣，數據量太小遂予以剔除。由圖5可以看出，隨著時間的推移，單日最低溫度出現的時間越來越早，從1月、3月的8：00、7：00變為4月的6：00和5月的5：00。對比室內外可以看出，多云條件下單日最低氣溫出現的時間大致吻合。從圖上對比室外單日最高氣溫出現的時間可以看出，由于多云天氣日照較弱，室內最高氣溫出現時間要比室外滯后1～2 h。4月、5月由于采取了通風降濕等生產管理措施使得室外和室內的最高氣溫及最低氣溫相等且出現的時間相一致。溫室內溫差要比溫室外溫差平均高出1.3 ℃，且溫室內外溫差都隨著月份的變化慢慢減小。由圖可以明顯地看出，室內的升溫速率以及降溫速率要比室外快得多，1月升溫速率最快，達到3.5 ℃/h，4月升溫速率最慢，為1.4 ℃/h；而室外升溫速率則相對穩定，平均在1.5 ℃/h左右波動。

2.3 溫室內外氣溫的相關性分析

運用數理統計方法，對溫室內外氣溫進行相關性分析。溫室內外氣溫的相關性分析結果見表2。對表中結果進行可信度為0.01的顯著性檢驗，結果表明溫室內外氣溫相關性顯著，并建立一元回歸方程，式中Y為日光溫室室內氣溫，即因變量；X為日光溫室室外氣溫，即自變量[6]。

從表2中可以看出，不同天氣類型下溫室內外氣溫的相關性表現為陰天>晴天>多云天，主要原因是因為日光溫室內的氣溫受太陽輻射和田間管理的影響較大[11]。

3 結論與討論

不同天氣類型日光溫室內氣溫變化基本一致，均為“單峰”型曲線，在日出前后溫室內出現日最低氣溫，之后緩慢上升，1～2 h后隨著太陽輻射的增強，室內氣溫迅速升高，在14：00前后到達最高，由于在中午時分會對溫室進行通風降濕處理，溫室內氣溫會出現緩慢降低的過程。隨著太陽輻射的減弱，溫室內的氣溫逐漸下降，此時日光溫室主要依靠其良好的保溫效果使得室內氣溫下降得比室外慢，在日出之前達到日最低氣溫，在此過程中室內氣溫始終高于室外。

通過對比不同天氣類型室內外氣溫變化，可以看出晴天條件下升溫速度要比多云天快，陰天天氣條件下由于太陽輻射較弱則升溫最慢。同一月份不同天氣條件下室內最高氣溫為晴天>多云天>陰天。不同天氣條件下同一月份最低氣溫出現的時間大致相同，說明最低氣溫出現的時間與日出時間有關，通常出現在日出前1～2 h內，由此可以看出室內氣溫受太陽輻射影響最大。

不同天氣類型下室內外氣溫相關性顯著，相關性大小為陰天>晴天>多云。在本文中未考慮到田間管理等人為因素對氣溫的影響，需在以后的工作中進一步研究。

因為落葉果樹只有滿足足夠的需冷量才能正常開花結果[12]，所以需冷量對油桃的生長尤為重要，而本文未進行探討，需要進一步研究。

4 參考文獻

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