不同降溫措施對(duì)夏季塑料大棚溫度的影響

徐 進(jìn)，趙 鶴，王鐵臣，任 爽，張瑞芬，王 帥

（1.北京市農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣站，北京 100029；2.北京市土地整理儲(chǔ)備中心，北京 101117；3.北京北農(nóng)種業(yè)有限公司，北京 100028）

北京地區(qū)夏季炎熱，高溫天氣持續(xù)時(shí)間較 長。塑料大棚進(jìn)行夏季生產(chǎn)時(shí)，棚室內(nèi)溫度普遍較高，不利于作物生長，甚至?xí)l(fā)生高溫障礙，嚴(yán)重影響生產(chǎn)效益[1]。隨著我國設(shè)施農(nóng)業(yè)的發(fā)展，環(huán)境控制技術(shù)水平不斷提高，除開通風(fēng)口、噴淋降溫等措施外，還可通過遮陽網(wǎng)、環(huán)流風(fēng)機(jī)、濕簾風(fēng)扇、涂料降溫等方式進(jìn)行降溫[1-2]。目前，在北京地區(qū)塑料大棚生產(chǎn)中常用的降溫措施主要是遮陽網(wǎng)和環(huán)流風(fēng)機(jī)。遮陽網(wǎng)利用光的反射及不透光性，可以阻止太陽光線照射到溫室大棚中，使得光線所帶來的熱量比例有所降低，從而使得室內(nèi)的溫度下降；環(huán)流風(fēng)機(jī)可以加速棚內(nèi)外空氣對(duì)流交換，進(jìn)而排出棚內(nèi)的熱空氣，從而達(dá)到降溫的效果。前人主要針對(duì)連棟溫室降溫措施開展大量研究[3-4]，而針對(duì)普通塑料大棚降溫措施的研究較少。本試驗(yàn)針對(duì)遮陽網(wǎng)和環(huán)流風(fēng)機(jī)2種降溫措施的分別使用以及組合應(yīng)用條件下塑料大棚內(nèi)溫度變化情況進(jìn)行了研究，明確不同降溫措施的降溫效果，為京郊地區(qū)設(shè)施環(huán)境的有效調(diào)控以及降溫設(shè)備的合理配置提供一定的依據(jù)。

1 材料和方法

1.1 試驗(yàn)時(shí)間與地點(diǎn)

試驗(yàn)于2018年8—9月在北京市昌平區(qū)金六環(huán)農(nóng)業(yè)園塑料大棚進(jìn)行，每棟塑料大棚占地面積400 m2，棚體為鍍鋅管組裝式結(jié)構(gòu)，跨度7.8 m、長度50 m、肩高1.5 m、棚高3 m。

1.2 試驗(yàn)材料

遮陽網(wǎng)為透光率30%的黑色遮陽網(wǎng)，材質(zhì)為黑色聚酯托幕線，市場購買。

試驗(yàn)風(fēng)機(jī)型號(hào)有JHF-400、JHF-500，山東杰諾溫控設(shè)備制造有限公司生產(chǎn)。2種型號(hào)風(fēng)機(jī)指標(biāo)對(duì)比如表1。

表1 2種型號(hào)風(fēng)機(jī)指標(biāo)對(duì)比

1.3 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

2018年8月7—22日，進(jìn)行單項(xiàng)降溫措施比較試驗(yàn)，設(shè)置4個(gè)處理，分別在4棟塑料大棚內(nèi)使用不同降溫措施，分別是：處理1為遮陽網(wǎng)、處理2為4臺(tái)環(huán)流風(fēng)機(jī)（JHF-400）、處理3為3臺(tái)環(huán)流風(fēng)機(jī)（JHF-500）、處理4為對(duì)照（CK），無降溫措施。

2018年8月24日—9月12日，進(jìn)行多項(xiàng)降溫措施效果比較，試驗(yàn)設(shè)置3個(gè)處理，分別在3棟塑料大棚內(nèi)使用不同降溫措施，處理5為遮陽網(wǎng)+4臺(tái)環(huán)流風(fēng)機(jī)（JHF-400）、處理6為遮陽網(wǎng)+3臺(tái)環(huán)流風(fēng)機(jī)（JHF-500）、處理7為遮陽網(wǎng)。

不同處理棚室管理方法一致。遮陽網(wǎng)于晴天11：00—17：00遮陰，風(fēng)機(jī)于11：00—17：00定時(shí)啟動(dòng)控制。

1.4 測定指標(biāo)及方法

采用美國Onset HOBO MX1101無線溫度記錄儀，記錄8月7日—9月12日各處理棚室溫度，其中8月7—22日還記錄了對(duì)照溫室室外溫度，以便進(jìn)行棚室內(nèi)外基礎(chǔ)數(shù)據(jù)比較。

1.5 數(shù)據(jù)分析方法

相關(guān)數(shù)據(jù)采用Excel軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析與做圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 棚室內(nèi)外溫度比較分析

從圖1可知，北京昌平夏季室外平均溫度在25.2～31.0 ℃，空白對(duì)照組棚內(nèi)的平均溫度在28.6～35.9 ℃，大多數(shù)蔬菜適宜的生長環(huán)境溫度在20～30 ℃，溫度監(jiān)測期間有70%左右的天氣棚內(nèi)平均溫度高于30 ℃，不利于作物生長。棚內(nèi)溫度比棚外溫度平均高出4 ℃左右。

從圖2可知，北京昌平夏季室外最高溫度在30.1～40.1 ℃，空白對(duì)照組的棚內(nèi)溫度在41.4～53.4 ℃，棚室內(nèi)的最高溫度嚴(yán)重超出了作物生長所能承受的最高溫度范圍。棚內(nèi)最高溫度比棚外溫度平均高出12.2 ℃左右，塑料大棚夏季生產(chǎn)必須要借助降溫設(shè)施來降低棚內(nèi)最高溫度。

2.2 不同單項(xiàng)降溫措施對(duì)溫度的影響

不同降溫措施棚室內(nèi)的日平均溫度和日最高溫度情況分別見圖3和圖4。從圖3和圖4可以看出，通過使用單項(xiàng)降溫設(shè)施，棚內(nèi)平均溫度均有一定程度的下降，處理1、2和處理3基本可以使棚內(nèi)平均溫度降到30 ℃以下，使棚內(nèi)最高溫度基本降到40 ℃以下；而無降溫措施的對(duì)照組處理4，棚內(nèi)平均溫度為28.6～35.9 ℃，最高溫度為41.4～53.4 ℃。

8月7—22日期間，處理4的日平均溫度和日最高溫度最高，而處理1的日平均溫度和日最高溫度最低，4個(gè)處理棚室溫度排序?yàn)椋禾幚?＞處理2＞處理3＞處理1（圖3和圖4）。當(dāng)天氣較熱時(shí)（8月15—16日），沒有降溫措施的處理4棚內(nèi)溫度最高，最高氣溫超過50 ℃，而其他有降溫措施的棚內(nèi)溫度可控制在40 ℃以下，對(duì)照組與其他處理棚日最高溫度差達(dá)10 ℃以上；當(dāng)天氣較涼爽時(shí)（8月18日），沒有降溫措施的處理4棚內(nèi)最高溫度為41.4 ℃，其他有降溫措施的棚內(nèi)溫度可控制在36～37 ℃，對(duì)照組與其他處理棚日最高溫度僅相差4～5 ℃，可以說明天氣越熱，降溫措施的降溫效果越顯著；處理4的日平均溫度和日最高溫度波動(dòng)范圍大，而處理1、2、3的溫度波動(dòng)范圍小，說明降溫措施可有效保持棚室內(nèi)最適溫度。

從圖3和圖4中還可以看出，處理1可以使棚室平均溫度比處理3再降低0.8 ℃左右，最高溫度比處理3低1 ℃左右；處理3比處理2平均溫度低0.6 ℃左右，平均最高溫度低1.3 ℃左右；因此，處理1遮陽網(wǎng)的降溫效果最好，其次為處理3的環(huán)流風(fēng)機(jī)JHF-500。

2.3 不同降溫措施組合對(duì)溫度的影響

遮陽網(wǎng)結(jié)合不同型號(hào)環(huán)流風(fēng)機(jī)組合降溫措施對(duì)棚室溫度的影響效果見圖5，處理5和處理6的組合降溫措施比處理7的單項(xiàng)降溫措施降溫效果好，其中處理6的降溫效果更好，可使棚室內(nèi)最高溫度較處理7降低2.0 ℃左右。結(jié)果表明：遮陽網(wǎng)結(jié)合環(huán)流風(fēng)機(jī)JHF-500的組合降溫措施效果最好。

3 結(jié)論與討論

夏季溫室降溫一直是廣大設(shè)施農(nóng)業(yè)工作者關(guān)注的問題之一。李紅蓮[3]對(duì)夏季溫室降溫中常用的4種單項(xiàng)降溫措施（頂開窗、濕簾、內(nèi)遮陽和外遮陽系統(tǒng)）對(duì)溫室溫濕環(huán)境的影響開展了研究，結(jié)果表明濕簾加上外遮陽是夏季溫室最經(jīng)濟(jì)有效的降溫方式。近年來，針對(duì)日光溫室以及連棟玻璃溫室降溫措施研究較多，而針對(duì)塑料大棚降溫措施的降溫效果研究較少。本試驗(yàn)針對(duì)遮陽網(wǎng)、2種型號(hào)的環(huán)流風(fēng)機(jī)單項(xiàng)及組合降溫措施對(duì)塑料大棚內(nèi)溫度的影響進(jìn)行研究，結(jié)果表明單項(xiàng)降溫措施中遮陽網(wǎng)的降溫效果最好，降溫效果要優(yōu)于環(huán)流風(fēng)機(jī)，遮陽網(wǎng)可以使棚室平均溫度和最高溫度比環(huán)流風(fēng)機(jī)（JHF-500）分別再降低0.8 ℃和1 ℃左右；3臺(tái)JHF-500的環(huán)流風(fēng)機(jī)比4臺(tái)JHF-400環(huán)流風(fēng)機(jī)的平均溫度低0.6 ℃左右，平均最高溫度低1.3 ℃，由于不同功率的風(fēng)機(jī)通風(fēng)量不同，功率越大風(fēng)量越大，送風(fēng)距離更遠(yuǎn)，JHF-500的環(huán)流風(fēng)機(jī)送風(fēng)距離為JHF-400的2倍以上，所以JHF-500風(fēng)機(jī)降溫效果也優(yōu)于JHF-400風(fēng)機(jī)；在組合降溫措施對(duì)塑料大棚內(nèi)溫度的影響方面，遮陽網(wǎng)結(jié)合環(huán)流風(fēng)機(jī)JHF-500的組合降溫措施降溫效果最好，可使棚室內(nèi)最高溫度較遮陽網(wǎng)單項(xiàng)降溫措施再降低2.0 ℃左右。

降溫技術(shù)是保證夏季塑料大棚正常生產(chǎn)的重要手段。降溫技術(shù)的降溫效果受氣候條件、作物種類、設(shè)施條件以及成本投入等因素的影響[4-6]；因此，要結(jié)合具體氣候條件、基礎(chǔ)設(shè)施條件、運(yùn)行成本等因素綜合考慮，選取經(jīng)濟(jì)有效的降溫技術(shù)。建議生產(chǎn)者可選擇性價(jià)比較高的遮陽網(wǎng)進(jìn)行降溫，如果條件允許可以選擇遮陽網(wǎng)加環(huán)流風(fēng)機(jī)的組合降溫措施，使棚室在炎熱的夏季達(dá)到理想的降溫效果，為作物提供一個(gè)良好的生長環(huán)境。

隨著科技水平的提高，降溫方式也越來越多，在塑料大棚內(nèi)常用的降溫措施除遮陽網(wǎng)和環(huán)流風(fēng)機(jī)以外，還有通風(fēng)降溫、噴淋降溫、涂料降溫等。由于本試驗(yàn)受條件限制，只對(duì)比分析了2個(gè)時(shí)段的遮陽網(wǎng)和環(huán)流風(fēng)機(jī)降溫措施的效果，下一步要加強(qiáng)組合多項(xiàng)降溫措施進(jìn)行降溫效果的研究，并選取夏季溫度最高的時(shí)段進(jìn)行研究，以確保試驗(yàn)的準(zhǔn)確性和科學(xué)性。