可組裝式日光溫室溫度變化情況初探

趙 智 魏德軍 劉立峰

日光溫室是山東省濱州蔬菜產業廣泛采用的生產模式，所采用的溫室多為土木結構，存在抗災能力弱、操作不便、土地利用率低等問題，且由于常年連作造成病蟲害發生嚴重， 土地生產力逐年下降。

自2014 年開始，濱州市蔬菜技術推廣站與山東農得利農業科技有限公司借鑒外地新型日光溫室技術，研創出新型可組裝式日光溫室。該溫室是由標準化支撐固件、保溫、透光等材料組成， 通過標準化工藝流程結合在一起的可拆裝、移動的日光溫室（專利號ZL201420696217.4）。新型日光溫室采用帶鋼一次性加工成型的鋼管作為支撐骨架，各骨架之間通過拉桿、插銷件連接，用稻草磚作墻體，利用稻草磚白天吸熱、晚上放熱， 再加上其他新型保溫材料的應用以及墻體結構處理， 使溫室內各項環境因子更加適于蔬菜生長，達到傳統日光溫室白天儲熱保溫、晚上散熱保溫的目的。

2021 年10 月至2022 年2 月對日光溫室內溫度狀況進行了系統測試，旨在分析可移動式日光溫室內溫度的變化狀況，為黃河三角洲地區可組裝式日光溫室的建造和推廣應用提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 試驗對象 供試溫室位于濱州市高新技術產業開發區農業標準化示范園區， 長度100 m，跨度10 m，脊高4.8 m，后屋面高3.6 m，后屋面角45°， 骨架為由帶鋼加工成的前屋面和后墻一體的鋼架結構，室內無下沉。 后墻和山墻為4層結構， 由內到外分別為兩層6 cm 厚稻草磚，塑料農膜，無紡布兩層，6 cm 厚復合板，后屋面和后墻為一體結構。 前屋面薄膜為0.12 mm 厚PO 膜， 保溫被為0.75 kg/m2雙面防水噴漿棉。可移動式日光溫室結構如圖1 所示。

圖1 可組裝式日光溫室結構示意圖

供試土墻溫室位置同上， 后墻底寬5 m，頂寬1.5 m，平均厚度為3.25 m，無保溫層和填充材料，室內下沉0.3 m，竹木結構，3 排立柱，跨度10 m，脊高4 m，后墻高2.8 m，室內種植番茄。

1.2 可組裝式日光溫室的建造 可組裝式日光溫室與土墻體溫室相比，除墻體材料和骨架不同外，其余材料相同。可組裝式日光溫室后立柱、后坡、前骨架采用190 mm×1.5 mm 鍍鋅板，經機械加工成30 mm×78 mm 橢圓形一體結構作為鋼梁和后墻的支撐柱， 采用6 cm 厚稻草磚兩層作為后墻。 圍繞棚體四周預先埋設地樁， 鋼梁、支撐柱與水泥地樁中的預埋件相連， 支撐柱起到固定稻草磚墻體和支撐后屋面、 前屋面的作用。 稻草磚塊的碼砌方式采用騎馬縫碼砌， 以增加墻體的穩固性和防風作用， 在稻草磚塊墻體日光溫室的山墻和北墻的外面包覆彩鋼瓦，彩鋼瓦、 稻草磚通過船型螺絲與后支撐柱相連，以增加稻草磚塊墻體的穩固性。 稻草磚塊墻體日光溫室示意圖見圖1，實景圖見圖2。

圖2 可組裝式日光溫室實景圖

1.3 試驗方法 本試驗主要測試可組裝式日光溫室的保溫性能和溫度變化， 為其他環境因子的測定打下基礎， 并與相同結構的土墻溫室作對比。 試驗采用山東省農科院蔬菜所提供的自動溫度測試儀， 可組裝式日光溫室和對照土墻溫室每棚設兩處測試點，測試點位置一致，位于棚室中央距離后墻5 m、由地面起1.8 m 處，棚外設1 處測試點，記錄外部環境溫度。室外溫度測定是在溫室附近空曠處，自地面以上1.8 m處懸掛測試儀。自動測試儀每隔15 分鐘自動記錄數據， 每天測得數值的平均值作為當天的測定值，用于日平均溫度比較；不同天氣類型條件下溫度比較按照測試儀整點記錄的數據為準進行分析。

試驗時間自2021 年10 月開始至2022 年2 月結束。

溫度變化按照測試期間外部環境平均溫度最低的月份2022 年1 月比較，并分別對不同天氣類型條件下（陰天24 日和晴天30 日）單日溫度變化進行觀測。

2 結果與分析

2.1 日平均溫度比較 不同墻體日光溫室中空氣溫度變化趨勢基本一致， 如圖3。 試驗發現，1 月份可移動式日光溫室空氣平均溫度比土墻體日光溫室高5.6 ℃， 兩種溫室內空氣溫度都顯著高于室外溫度。 兩種溫室最低溫度發生在1 月23 日， 當天室外空氣溫度為-13 ℃，土墻體溫室空氣溫度為11.6 ℃，高于外部環境溫度24.6 ℃； 組裝溫室空氣溫度為15.9 ℃，高于外部環境溫度28.9 ℃。

圖3 日平均溫度變化

2.2 不同天氣類型下的溫度日變化 詳見圖4、圖5。

圖4 陰天溫度變化

圖5 晴天溫度變化

2.2.1 陰天溫度變化

2.2.2 晴天溫度變化比較

由圖4、圖5 可知，不同天氣類型下的溫室內氣溫在一天24 小時內均呈現單峰型，白天升高，夜晚下降，兩種類型天氣條件下的日氣溫變化曲線相對平緩；整個試驗期間，稻草磚塊溫室內空氣溫度均在15 ℃以上，兩種類型天氣條件下平均氣溫稻草磚塊溫室均大于土墻溫室，兩者均顯著高于外界氣溫； 陰天最高溫差達到12 ℃，晴天最高溫差達到11 ℃；陰天溫度于午后達到最大值，晴天接近正午溫度達到最大值。

3 小結與討論

根據試驗觀測， 兩層6 cm 厚稻草磚加無紡布、復合板組成的墻體在保溫方面能夠起到與土墻體日光溫室相同的效果，并且在溫室內空氣溫度優于土墻日光溫室，能夠完全適合喜溫類蔬菜的越冬生長；同時在試驗中發現，新型可拆裝式日光溫室以稻草磚為后墻，在高濕度條件下能吸附較多的水分，也起到降濕作用，使棚內濕度較低， 相對于土墻體日光溫室病蟲害發生率較小。該結構日光溫室完全能夠滿足黃河三角洲地區以及相似氣候條件下的蔬菜越冬栽培。

另外， 該新型可組裝日光溫室能夠使土地利用最大化，每個棚（100 m×10 m）比土墻日光溫室節約土地584 m2； 同時該溫室采用一體結構的鍍鋅鋼架建成，連接部件全部用插件連接，可實行標準化安裝， 該溫室種植幾年后可以拆掉安裝到別的地方進行蔬菜生產， 能夠解決重茬導致的病害。 對于冬季溫度高的地區可以適當降低草磚的厚度， 冬季溫度更低的地區可以采用加厚稻草磚、 開挖防寒溝等蓄熱保溫措施來滿足蔬菜生長的需要。