復式日光溫棚二代棚體內外溫度特征試驗研究

吳德根++薛洋

摘 要：利用安徽和縣蔬菜物聯網逐日觀測資料，對和縣“復式日光溫棚二代棚體”棚內2016年10—12月、2017年2月溫度的日變化、月變化及棚內外溫度相關性進行了分析，結果表明：蔬菜大棚內外溫度隨光照的變化都有一個升溫和降溫的過程，24h中蔬菜大棚內溫度都明顯高于外部溫度，在升溫過程中，蔬菜大棚內溫度變化對光照增加的反應更快，達到最高溫度平均時間較外部要提前2h，降溫過程都是緩慢降溫，都于次日凌晨00：05—06：00達到最低點，即達到最低溫度的時間是基本相同的。外部溫度較高的10月、11月蔬菜大棚內溫度也最高，外部溫度較低的12月、2月蔬菜大棚內溫度也相應較低。在外部氣溫最低的2月份，內、外的溫度差值最大。

關鍵詞：溫度；二代棚體；試驗研究

中圖分類號：S161.2 文獻標識碼：A DOI：10.11974/nyyjs.20170933012

引言

和縣是傳統的蔬菜生產大縣，安徽省設施蔬菜生產第1大縣，國家級出口蔬菜質量安全示范區，被譽為“中國蔬菜之鄉”、長江中下游地區“最大的菜園子”。

和縣屬北亞熱帶濕潤型季風氣候區，四季分明、氣候溫和濕潤、年平均氣溫15.8℃，年平均降水量為1067mm，全年日照時數2126h、年平均日照百分率49%，適宜農作物生長。但是在冬季最冷的1月份，月平均溫度2.6℃，歷年極端最低氣溫為-13.2℃，自然條件不能滿足蔬菜生長的需求。為此，和縣蔬菜技術人員經過多年的研究和實踐，自創了“復式日光溫棚二代棚體”，這是一種能實現高架越冬栽培的新型棚體，是一種建造成本低、保溫新能好、透光性和抗逆性強的一種新型棚體，通過了安徽省科技成果鑒定并成功申請專利，目前該棚體已廣泛應用于和縣的冬季蔬菜生產中，并輻射到周邊市縣。

目前由于受建設成本的制約，應用“復式日光溫棚二代棚體”主要依靠自然光照實現棚內增溫，而和縣冬季多冷空氣活動，常造成多日連陰雨天氣和劇烈降溫天氣，嚴重影響大棚蔬菜的產量和質量，給廣大菜農帶來數以萬計的經濟損失。

本次試驗從蔬菜生產的實際需要出發，研究探討“復式日光溫棚二代棚體”內外氣象條件的內在聯系和外部氣象條件對蔬菜大棚內氣象條件的影響規律，以便當災害性天氣發生時提前預報，及早采取防范措施，降低氣象災害造成的損失，切實提高氣象為農服務能力。

1 試驗的方案

1.1 試驗用蔬菜大棚結構

本次試驗用“復式日光溫棚二代棚體”為雙坡面塑料薄膜溫室，棚體采用雙層鋼架，2層覆蓋保溫，呈東西走向，跨度5.8m，頂高3.5m，長度60m，在蔬菜基地生產中具有較好的代表性。試驗用大棚正常開展蔬菜生產，試驗數據都是在蔬菜生產人員根據天氣條件正常開棚通風透氣或全天覆蓋情況下獲得的，能夠如實反映蔬菜大棚內的氣象條件。

1.2 試驗的開展情況

本次試驗時間是2016年10月—2017年2月（2017年1月因儀器故障，整月數據缺測），觀測儀器為縣蔬菜產業發展局安裝在和縣德生蔬菜種植基地的物聯網設備，每小時對蔬菜大棚內的溫度、濕度、光照、土壤溫濕度觀測1次，實現24h連續不間斷觀測。本次試驗選取對大棚蔬菜生產影響較大的溫度作為試驗研究項目，室外氣象資料選取氣候條件相似的和縣國家氣象觀測一般站觀測資料。

1.3 試驗資料的處理

蔬菜大棚內溫度觀測數據出現缺測情況均按以下方式處理：單時次缺測，用前后2時次數據內插值代替；連續缺測2次或以上，維持缺測狀態；全天數據缺測5次及以上，當日不做日平均氣溫統計，月平均氣溫按實有數據統計。

2 蔬菜大棚溫度特征及與外部溫度之間的相關性

2.1 蔬菜大棚內外溫度日間變化特征

分析2016年10—12月、2017年2月試驗期內蔬菜大棚內外平均溫度的日間變化（見圖1）可以看出，蔬菜大棚內外溫度隨光照的變化都有一個升溫和降溫的過程，即中午前后達到最高，下午到夜間緩慢降溫，因此，大棚內溫度的變化跟外部溫度類似，都基本與光照保持同步；24個時次中蔬菜大棚內溫度都明顯高于外部溫度，蔬菜大棚內最高溫度為22.3℃，外部最高溫度為14.2℃，蔬菜大棚內外最大溫差出現在10：00，為9.7℃，最小溫差出現在18：00、19：00，為1.5℃，蔬菜大棚內平均溫度為15.5℃，外部平均溫度11.3℃，蔬菜大棚內外溫差平均為4.2℃；在升溫過程中，蔬菜大棚內溫度變化對光照增加的反應更快，達到最高溫度平均時間較外部要提前2h，蔬菜大棚內溫度達到最高的平均時間為12：00，外部溫度達到最高的平均時間為14：00；降溫過程都是緩慢降溫，都于次日凌晨05：00—06：00達到最低點，即達到最低溫度的時間是基本相同的，蔬菜大棚內最低溫度為11.3℃，外部最低溫度為8.8℃。

2.2 蔬菜大棚內外日平均溫度變化特征對比

分析蔬菜大棚內外日平均溫度隨時間變化情況（圖2）可以看出：蔬菜大棚內部溫度始終高于外部溫度，12月和2月內外溫度差值較大，10月、11月差值相對較??；從曲線變化具體分析看，外部溫度達到一個高點時往往對應著蔬菜大棚內溫度的高點，外部溫度達到相對低點時，也是蔬菜大棚內溫度的低點。外部溫度較高的10月、11月蔬菜大棚內溫度也最高，外部溫度較低的12月、2月蔬菜大棚內溫度也相應較低；2者變化的總體趨勢基本一致，10月、11月變化曲逐漸下降，12月、2月變化曲線相對平穩。

圖2 2016年10—12月、2017年2月蔬菜大棚內外日平均溫度變化

分析蔬菜大棚內、外月平均溫度及溫差情況（表1），蔬菜大棚內平均溫度變化11.4～21.5℃之間，外部平均溫度在6.8～18.2℃之間，蔬菜大棚內部溫差較小，從蔬菜大棚內外溫差情況看，在外部氣溫最低的2月份，內、外的溫度差值最大，為5.8℃，在外部氣溫最高的10月份，內、外的溫度差值最小，為3.3℃。endprint

2.3 典型天氣過程溫度特征舉例

2.3.1 連陰天時的溫度特征

選取2016年12月25日08：00—26日08：00連陰天天氣過程，分析圖3可見，總體上，蔬菜大棚內外溫度都呈下降趨勢，但因蔬菜大棚相對封閉，棚內溫度下降波動較小，而棚外溫度受外界因素的干擾，下降波動較明顯；棚外溫度基本上沒有升溫的過程，而棚內因接受到少量的太陽輻射，在11：00—14：00由一個較弱的升溫過程。

對比棚內外溫度數據，棚內外溫度差值保持在2.0～3.3℃，溫度差值平均值為2.5℃，溫度差值距平均在0.7℃以內。

2.3.2 寒潮天氣過程的溫度特征

選取2016年11月22日20：00—24日20：00寒潮天氣過程，圖4給出了整個天氣過程蔬菜大棚內外溫度的變化曲線，從圖4中可發現，棚內外降溫過程基本保持同步，在強降溫過程中，棚內外溫差較小，但隨著天氣條件趨于穩定，棚內外溫差增大；在整個降溫天氣過程棚外降溫17.9℃，最低溫度-2.9℃，棚內降溫15.1℃，最低溫度2.5℃，棚內外最低溫度均出現在24日早晨05：00。

寒潮天氣過后，天氣放晴，棚內溫度迅速升溫，在24日09：00，棚外溫度僅為-0.7℃，而棚內溫度已達到19.6℃，可見光照是復式日光溫棚二代棚體增溫的主要因素。

圖4 2016年11月22日20：00—24日20：00寒潮天氣過程棚內外溫度變化

2.3.3 連陰天時的溫差特征

表2 2016年11月22日08—23日08：00、25日08：00—26日08：00棚內外月平均溫度及溫差

項目 22日08：00—23日08：00 25日08：00—26日08：00

棚內平均溫度 6.4 9.9

棚外平均溫度 0.8 7.4

棚內外溫差 5.6 2.5

由表2可知，2016年11月22日0808：00—23日08：00、25日08：00—26日08：00 2端連陰天天氣過程棚內外月平均溫度及溫差，從表中看出，棚外溫度較低時，棚內外溫差較大，2者對應關系比較明顯，這與月平均溫度及溫差關系表類似。

2.4 蔬菜大棚內外溫度特征相關性分析

2.4.1 蔬菜大棚內、外平均溫度日間變化相關性分析

對試驗期間蔬菜大棚內、外平均溫度日間變化進行相關性檢驗，其相關系數r=0.68，為進一步分析室內、外平均溫度日間變化的相關性，用x表示大棚外溫度，y表示大棚內溫度，樣本容量n=24，用線性函數形式y=a+bx進行擬合，回歸方程為y=1.557x-2.06，決定系數為0.686，對回歸方程進行F檢驗，F>F0.05，回歸方程是顯著的。

用多項式函數形式y=a+b1x1+b2x22進行擬合，回歸方程為y=0.078x2-0.231x+8.003，決定系數為0.688，對方程進行F檢驗，F>F0.05，回歸方程是顯著的。

2.4.2 蔬菜大棚內、外日平均溫度相關性分析

分析蔬菜大棚內、外日平均溫度相關性，并進行檢驗，其結果如表3。

溫室內、外的每月日平均溫度相關性均較好，均通過信度0.05的T檢驗。

3 結語

利用安徽和縣蔬菜物聯網逐日觀測資料，對和縣“復式日光溫棚二代棚體”棚內2016年10—12月、2017年2月溫度的日變化、月變化及棚內外溫度相關性進行了分析，得到以下結論。

蔬菜大棚內外溫度隨光照的變化都有一個升溫和降溫的過程，24h中蔬菜大棚內溫度都明顯高于外部溫度，在升溫過程中，蔬菜大棚內溫度變化對光照增加的反應更快，達到最高溫度平均時間較外部要提前2h，降溫過程都是緩慢降溫，都于次日凌晨05：00—06：00達到最低點，即達到最低溫度的時間是基本相同的。

外部溫度較高的10月、11月蔬菜大棚內溫度也最高，外部溫度較低的12月、2月蔬菜大棚內溫度也相應較低。在外部氣溫最低的2月份，內、外的溫度差值最大。

在寒潮天氣過程中，棚內外降溫基本保持同步，在強降溫過程中，棚內外溫差較小，但隨著天氣條件趨于穩定，棚內外溫差增大。

連陰天時，棚內外溫度差值保持相對固定值，數值大小與棚外溫度相關，棚外溫度較低時，棚內外溫差較大。

參考文獻

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作者簡介：吳德根（1981-），男，江蘇東臺人，工程師，從事綜合氣象業務工作；薛洋（1989-），男，江蘇泰州人，助理工程師，從事綜合氣象業務工作。endprint