不同日光溫室后墻結(jié)構(gòu)對(duì)冬季環(huán)境保溫性能的影響

北方園藝（）： ·設(shè)施園藝·第一作者簡(jiǎn)介：何娜（），女，碩士研究生，研究方向?yàn)槭卟嗽耘嗌砼c生態(tài)。：責(zé)任作者：高艷明（），女，碩士，教授，現(xiàn)主要從事蔬菜栽培生理生態(tài)等研究工作。： 基金項(xiàng)目：國家公益性行業(yè)（農(nóng)業(yè)）科研專項(xiàng)重大資助項(xiàng)目（）。收稿日期：不同日光溫室后墻結(jié)構(gòu)對(duì)冬季環(huán)境保溫性能的影響何娜，王穎，魏鑫，高 艷 明，王 翰 霖，王娟（寧夏大學(xué) 農(nóng)學(xué)院，寧夏 銀川 銀川市農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣服務(wù)中心，寧夏 銀川）摘要：后墻結(jié)構(gòu)對(duì)于溫室保溫性能起著至關(guān)重要的作用，該試驗(yàn)通過對(duì)比種不同新型溫室后墻結(jié)構(gòu)對(duì)后墻熱通量、溫室內(nèi)空氣溫度、濕度、土壤處溫度、光照強(qiáng)度及濃度的影響，得出在冬季綜合環(huán)境性能最優(yōu)的溫室后墻結(jié)構(gòu)，為當(dāng)?shù)販厥医ㄔ焯峁?shí)踐基礎(chǔ)。結(jié)果表明：號(hào)溫室后墻結(jié)構(gòu)具有較強(qiáng)的吸放熱能力，累積蓄放熱分別為 、 ·；空氣溫度大小呈號(hào)號(hào)號(hào)溫室的趨勢(shì)，號(hào)溫室月均值為，較號(hào)溫室高；空氣濕度號(hào)溫室較高，均值達(dá)，較號(hào)溫室高，與號(hào)溫室差異不大；土壤溫度個(gè)溫室差異不大；濃度呈號(hào)號(hào)號(hào)溫室的趨勢(shì)，號(hào)溫室濃度月均值為 ·，較號(hào)溫室高，較號(hào)溫室高。號(hào)溫室光照強(qiáng)度月均值為 ，較號(hào)溫室提高，較號(hào)溫室提高。綜合分析可知，號(hào)溫室后墻結(jié)構(gòu)可保障冬季溫室內(nèi)較高的空氣溫度、土壤溫度及較適宜的空氣濕度，同時(shí)，還具有較大的光照強(qiáng)度和適宜的濃度。因此，冬季號(hào)溫室較其余個(gè)溫室更具生產(chǎn)優(yōu)勢(shì)。關(guān)鍵詞：后墻結(jié)構(gòu)；冬季保溫；環(huán)境測(cè)試中圖分類號(hào)： 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： 文章編號(hào)：（）在北方冬季，日光溫室栽培是農(nóng)業(yè)越冬生產(chǎn)的主要方式。日光溫室具有運(yùn)行成本較低、耗能較少等諸多優(yōu)點(diǎn)，且其相對(duì)密閉的結(jié)構(gòu)和白天可充分吸收太陽輻射的溫室后墻，也為冬季溫室內(nèi)保障適宜的溫度及濕度奠定了基礎(chǔ)。近年來，日光溫室發(fā)展迅速，溫室結(jié)構(gòu)多樣，如何根據(jù)農(nóng)業(yè)地域性差異，改善溫室結(jié)構(gòu)、提高溫室性能，設(shè)計(jì)并建造滿足要求的配套栽培技術(shù)裝置，成為當(dāng)前的研究熱點(diǎn)。高艷明等、魏鑫等對(duì)寧夏中衛(wèi)、賀蘭地區(qū)的溫室結(jié)構(gòu)進(jìn)行了創(chuàng)新，得到蓄熱能力強(qiáng)的溫室結(jié)構(gòu)。白義奎等提出了北方日光溫室設(shè)計(jì)的理論方法。溫室后墻是日光溫室的重要組成部分，是溫室保溫蓄熱的主要載體，開展溫室后墻的研究對(duì)構(gòu)建高效、節(jié)能的日光溫室尤為重要。陳端生等對(duì)不同類型日光溫室的研究表明，溫室后墻應(yīng)分為蓄熱層、保溫層和隔熱層，其中蓄熱層在內(nèi)側(cè)，由吸熱、蓄熱較好材料組成，保溫層在外側(cè)，由導(dǎo)熱、放熱較差材料組成，隔熱層在中間?？簶淙A等的研究結(jié)果表明，傳統(tǒng)單質(zhì)土墻的厚度為時(shí)才能獲得較為理想的保溫效果。李小芳等通過研究得出了墻體內(nèi)隔熱材料的理想厚度，為。該試驗(yàn)通過對(duì)種新型溫室后墻結(jié)構(gòu)所導(dǎo)致的溫室內(nèi)環(huán)境性能差異進(jìn)行分析，得到較優(yōu)的溫室后墻結(jié)構(gòu)，以期為當(dāng)?shù)厝展鉁厥医ㄔ焯峁┮欢ǖ膶?shí)踐基礎(chǔ)。 材料與方法 試驗(yàn)材料試驗(yàn)選取位于銀川市農(nóng)技推廣中心的個(gè)不同后墻結(jié)構(gòu)的溫室，個(gè)溫室均采用全框架熱鍍鋅鋼骨架結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)可減少對(duì)后墻承重力的要求。個(gè)溫室除后墻結(jié)構(gòu)不同外，其余參數(shù)均相同。前屋面采用薄膜覆蓋，后屋面結(jié)構(gòu)為聚苯乙烯彩鋼夾板竹膠板后屋面拱架。號(hào)溫室后墻采用內(nèi)置蓄熱管道技術(shù)：在墻體內(nèi)距地面、的蓄熱層中埋設(shè)直徑的管道，管壁上按照間距打排孔，之后用透氣性好的無紡布纏繞管道層，通過風(fēng)熱在后墻內(nèi)部循環(huán)，增強(qiáng)保溫性；號(hào)溫室后墻中間預(yù)留空心道，并在中間用厚混凝土腰將空心道分為上下部分，上下部分空心道通過軸流風(fēng)機(jī)循環(huán)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)后墻內(nèi)部和溫室熱空氣進(jìn)行對(duì)流交換，增強(qiáng)墻體蓄熱性能；號(hào)溫室后墻結(jié)構(gòu)與號(hào)溫室大體相同，但在風(fēng)口處未設(shè)置風(fēng)機(jī)，墻體通過預(yù)留進(jìn)、出氣口，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)循環(huán)，增強(qiáng)后墻蓄熱能力。詳細(xì)結(jié)構(gòu)見圖。 試驗(yàn)方法試驗(yàn)于年月日至年月日在銀川市農(nóng)技推廣中心完成。通過智慧農(nóng)業(yè)云平臺(tái)測(cè)定環(huán)境因子等指標(biāo)（該云平臺(tái)的技術(shù)支持由浙江托普云農(nóng)科技股份有限公司提供），每記錄一次數(shù)據(jù)，對(duì)溫室內(nèi)距地面處空氣溫度、濕度、光照強(qiáng)度、濃度及土壤處溫度等數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，評(píng)價(jià)個(gè)溫室保溫性、透光率等方面的綜合性能。選取晴天（年月日）和典型陰天（年月日）的數(shù)據(jù)，分析溫室內(nèi)環(huán)境指標(biāo)日變化指標(biāo)。同時(shí)，在各溫室中央距地面后墻處放置熱通量?jī)x（由邯鄲市益盟電子有限公司生產(chǎn)，量程在±·范圍內(nèi)），測(cè)定溫室后墻熱通量值，評(píng)判溫室后墻的蓄放熱能力。 數(shù)據(jù)分析采用軟件對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理與作圖。 結(jié)果與分析 不同溫室熱通量對(duì)比分析熱通量能夠反映溫室后墻結(jié)構(gòu)的吸放熱能力，評(píng)價(jià)后墻結(jié)構(gòu)對(duì)于溫室保溫效果的差異。由表可以看出，號(hào)溫室后墻結(jié)構(gòu)具有較強(qiáng)的吸放熱能力，累計(jì)蓄熱量較號(hào)溫室多 ·，較號(hào)溫室多 ·；累計(jì)放熱量號(hào)溫室較號(hào)溫室提高 ·，較號(hào)溫室提高 ·?？梢姾髩嵬恐荡笮№樞?yàn)樘?hào)號(hào)號(hào)溫室。表不同溫室吸放熱總量對(duì)比 ·溫室編號(hào)月 月 月 月上旬 合計(jì)蓄熱通量總量 放熱通量總量蓄熱通量總量 放熱通量總量蓄熱通量總量 放熱通量總量蓄熱通量總量 放熱通量總量蓄熱總量 放熱總量 號(hào) 號(hào) 號(hào) 由圖可知，對(duì)比個(gè)溫室后墻熱通量值日變化：、：由于太陽輻射減少直至消失，溫室內(nèi)溫度降低使得溫室后墻均表現(xiàn)為放熱。：隨著太陽輻射增強(qiáng)，溫室內(nèi)溫度上升，后墻均表現(xiàn)為吸熱。白天號(hào)溫室后墻累積蓄熱量·，較號(hào)溫室多蓄熱·，較號(hào)溫室多蓄熱·；夜間號(hào)溫室累積放熱量·，較號(hào)溫室提高，較號(hào)溫室提高倍?？梢姛o論是夜間放熱還是白天吸熱，號(hào)溫室后墻熱通量值均高于號(hào)和號(hào)溫室。 不同溫室空氣溫度對(duì)比分析空氣溫度的高低直接影響著植株的生長(zhǎng)，在冬季適宜的溫室內(nèi)環(huán)境極其重要，溫度提高北方園藝月（上）圖溫室結(jié)構(gòu)剖面圖（單位：） （：） 第期北方園藝圖不同溫室熱通量日變化（年月日） （）對(duì)植株就會(huì)產(chǎn)生較大的影響。由圖可知，從典型晴天變化看，號(hào)溫室較號(hào)溫室空氣溫度均值提高，具有明顯優(yōu)勢(shì)，與號(hào)溫室相差不大，空氣溫度均值提高。由圖可以看出，典型陰天下、號(hào)溫室溫度較高，均值分別為、，較號(hào)溫室分別提高、。由圖可知，個(gè)溫室空氣溫度月均值變化差異不大，但總體呈號(hào)號(hào)號(hào)的趨勢(shì)，號(hào)溫室月均值為，較號(hào)溫室高，較號(hào)溫室高。由圖可以看出，不同溫室空氣溫度最大值、最小值的月變化趨勢(shì)與月均值一致，號(hào)溫室與號(hào)溫室相差不大，但二者與號(hào)溫室溫差均達(dá)到以上。最低溫均值號(hào)溫室為，號(hào)溫室，、號(hào)溫室分別較號(hào)溫室提高最低溫、?？梢娫诙?、號(hào)溫室的后墻結(jié)構(gòu)較號(hào)更能保障較高的空氣溫度。圖 典型晴天不同溫室空氣溫度對(duì)比（年月日） （）圖 典型陰天不同溫室空氣溫度對(duì)比（年月日） （）圖不同溫室空氣溫度月變化 圖不同溫室空氣溫度最大值月變化 不同溫室空氣濕度對(duì)比分析溫室內(nèi)濕度較高會(huì)影響植株生長(zhǎng)并易引發(fā)病北方園藝月（上）圖不同溫室空氣溫度最小值月變化 害。空氣濕度大小間接反映空氣溫度，溫室內(nèi)空氣濕度越大，空氣溫度越小。由圖可知，典型晴天、陰天不同溫室空氣濕度變化曲線均呈單谷型，在正午降至最小值。由于號(hào)溫室空氣溫度最低，因此號(hào)溫室空氣濕度相較于其它個(gè)溫室最高，號(hào)溫室空氣濕度相對(duì)較小，號(hào)溫室最小。典型晴天下，號(hào)溫室空氣濕度為，較號(hào)溫室高個(gè)百分點(diǎn)，與號(hào)溫室差異不大。典型陰天下，號(hào)溫室空氣濕度為，較號(hào)溫室高個(gè)百分點(diǎn)，與號(hào)溫室差異不大。由圖可知，不同溫室空氣濕度最大值以號(hào)溫室最小，為，與其它個(gè)溫室差異較大，間接反映號(hào)溫室內(nèi)溫度較高；號(hào)溫室內(nèi)濕度最大達(dá)，較號(hào)溫室高個(gè)百分點(diǎn)，與號(hào)溫室差異不大。由圖可知，濕度月均值變化與圖趨勢(shì)一致，號(hào)溫室較高，均值達(dá)，較號(hào)溫室高個(gè)百分點(diǎn)，與號(hào)溫室差異不大。由此可見，號(hào)溫室內(nèi)濕度明顯高于、號(hào)溫室，號(hào)溫室空氣濕度較低，更利于植株生長(zhǎng)。 不同溫室土壤溫度對(duì)比分析土壤溫度是植株生長(zhǎng)中最為重要的環(huán)境指標(biāo)之一，一般隨著溫室內(nèi)空氣溫度升高而升高，隨著太陽輻射降低而降低，呈現(xiàn)有規(guī)律的晝夜變化。由圖可知，從典型晴天看，號(hào)溫室內(nèi)土壤溫度最低，均值為，、號(hào)溫室土壤溫度相差不大，分別較號(hào)溫室提高土壤溫度、。由圖可知，典型陰天下，個(gè)溫圖 典型晴天不同溫室空氣濕度對(duì)比（年月日） （）圖 典型陰天不同溫室空氣濕度對(duì)比（年月日） （）圖不同溫室空氣濕度最大值月變化 室土壤溫度差異不大，且均呈平滑下降曲線。相比較而言，號(hào)溫室土壤溫度相對(duì)較高，為，較號(hào)溫室高，較號(hào)溫室高。 第期北方園藝圖不同溫室空氣濕度月均值變化 由圖可知，土壤溫度最小值月變化號(hào)溫室較優(yōu)，平均最低土溫為，較號(hào)溫室高，較號(hào)溫室高。由圖可知，月均值變化中號(hào)溫室土壤溫度同樣略高于、號(hào)溫室。號(hào)溫室月平均土壤溫度為，較號(hào)溫室高，較號(hào)溫室高。綜合對(duì)比土壤溫度日、月均值變化看，、號(hào)溫室土壤溫度較高，更利于植株安全越冬生產(chǎn)。圖典型晴天不同溫室土壤溫度對(duì)比（年月日） （） 不同溫室光照強(qiáng)度對(duì)比分析由于前屋面覆蓋塑料薄膜，溫室內(nèi)部光照強(qiáng)度明顯低于室外，植物的果實(shí)品質(zhì)與光照強(qiáng)度息息相關(guān)，因此光照強(qiáng)度也是評(píng)價(jià)溫室內(nèi)環(huán)境優(yōu)劣的環(huán)境指標(biāo)之一。溫室內(nèi)光照強(qiáng)度隨著室外光照強(qiáng)度變化而變化。由圖可知，從典型晴天看號(hào)溫室光照強(qiáng)度日均值為 ，較號(hào)圖典型陰天不同溫室土壤溫度對(duì)比（年月日） （）圖不同溫室土壤溫度最小值月變化 圖不同溫室土壤溫度月均值變化 溫室提高，較號(hào)溫室提高。由圖可知，典型陰天下，個(gè)溫室內(nèi)光照強(qiáng)度變北方園藝月（上）化趨勢(shì)一致，其中號(hào)溫室光照強(qiáng)度最大，值為 ，較號(hào)溫室提高，較號(hào)溫室提高。由圖可以看出，光照強(qiáng)度最大值月變化中，仍以號(hào)溫室光照強(qiáng)度最大，均值達(dá) ，較號(hào)溫室提高，較號(hào)溫室提高。由圖可知，月均值變化中個(gè)溫室光照強(qiáng)度變化趨勢(shì)仍然一致，依次為號(hào)號(hào)號(hào)溫室。號(hào)溫室光照強(qiáng)度月均值為 ，較號(hào)溫室提高，較號(hào)溫室提高。綜合整個(gè)測(cè)試期間個(gè)溫室光照強(qiáng)度變化看，號(hào)溫室具有明顯優(yōu)勢(shì)。圖典型晴天不同溫室光照強(qiáng)度對(duì)比（年月日） （）圖典型陰天不同溫室光照強(qiáng)度對(duì)比（年月日） （） 不同溫室濃度對(duì)比分析作為植物光合作用原料之一，對(duì)植株的生理生長(zhǎng)起著至關(guān)重要的作用。溫室內(nèi)部環(huán)境相圖不同溫室光照強(qiáng)度最大值月變化 圖不同溫室光照強(qiáng)度月均值變化 對(duì)較為密閉，含量較低會(huì)導(dǎo)致植株生長(zhǎng)不良、坐果率低、抗性差；含量較高會(huì)導(dǎo)致植株葉片卷曲、溫室內(nèi)溫度高易誘發(fā)病蟲害等，因此濃度調(diào)控成為目前溫室種植的新手段。植株夜間由于呼吸作用，溫室內(nèi)濃度較大且呈小幅波動(dòng)變化，隨著太陽升起，植株開始光合作用使溫室內(nèi)濃度降低，正午光合作用最強(qiáng)使得濃度降至谷底。由圖可知，無論典型晴天還是陰天，個(gè)溫室內(nèi)濃度均呈單谷型變化，陰天波動(dòng)幅度小于晴天。典型晴天下，號(hào)溫室濃度最大，均值達(dá)到 ·，較號(hào)溫室高·，較號(hào)溫室高·，說明號(hào)溫室的呼吸速率和光合速率均小于號(hào)、號(hào)溫室。典型陰天下，號(hào)溫室濃度明顯高于號(hào)、號(hào)溫室，號(hào)溫室濃度日均值達(dá) ·，較號(hào)溫室 第期北方園藝圖典型晴天不同溫室濃度對(duì)比（年月日） （）圖典型陰天不同溫室濃度對(duì)比（年月日） （）高·，較號(hào)溫室高·。由圖可知，濃度月均值順序依次為號(hào)號(hào)號(hào)溫室，號(hào)溫室濃度月均值達(dá)到 ·，較號(hào)溫室高，較號(hào)溫室高。由于濃度含量不宜高不宜低，因此單考慮濃度，號(hào)溫室較優(yōu)，號(hào)溫室次之。 結(jié)論對(duì)種溫室后墻結(jié)構(gòu)熱通量進(jìn)行分析發(fā)現(xiàn)，號(hào)溫室后墻結(jié)構(gòu)具有較強(qiáng)的吸放熱能力，測(cè)試期間累計(jì)蓄熱量較號(hào)溫室多 ·，較號(hào)溫室多 ·。累計(jì)放熱量較圖不同溫室濃度月均值變化 號(hào)溫室提高 ·，較號(hào)溫室提高 ·?？諝鉁囟仍戮底兓校瑐€(gè)溫室溫度大小呈號(hào)號(hào)號(hào)的趨勢(shì)，空氣濕度月均值變化呈號(hào)號(hào)號(hào)的趨勢(shì)。整個(gè)測(cè)試季土壤溫度月均值變化中，號(hào)溫室略高于號(hào)、號(hào)溫室，號(hào)溫室月平均土壤溫度為，較號(hào)溫室高，較號(hào)溫室高。光照強(qiáng)度月均值變化中，號(hào)溫室號(hào)溫室號(hào)溫室。濃度呈現(xiàn)號(hào)溫室號(hào)溫室號(hào)溫室的趨勢(shì)，號(hào)溫室濃度月均值達(dá)到 ·，較號(hào)溫室高，較號(hào)溫室高。綜合以上對(duì)個(gè)溫室環(huán)境指標(biāo)測(cè)試結(jié)果分析，號(hào)溫室后墻結(jié)構(gòu)可保障在冬季溫室內(nèi)較高的空氣溫度和土壤溫度較適宜的空氣濕度，同時(shí)，還具有較大的光照強(qiáng)度和適宜的濃度。因此，號(hào)溫室后墻結(jié)構(gòu)所表現(xiàn)的環(huán)境性能，在冬季較其余個(gè)溫室更具生產(chǎn)優(yōu)勢(shì)。參考文獻(xiàn)劉志杰，鄭文剛，胡清華，等中國日光溫室結(jié)構(gòu)優(yōu)化研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)中國農(nóng)學(xué)通報(bào)，（）：吳正景，張菊平，王少先日光溫室保溫節(jié)能技術(shù)應(yīng)用與研究進(jìn)展北方園藝，（）：高艷明，魏鑫，利繼東，等寧夏沙漠非耕地內(nèi)置保溫被日光溫室環(huán)境測(cè)試評(píng)價(jià)北方園藝，（）：高艷明，汪洋，黃利，等寧夏非耕地沙漠新建日光溫室性能分析北方園藝，（）：魏鑫，王繼濤，金鑫，等寧夏后墻主動(dòng)蓄熱第三代日光溫室環(huán)境性能測(cè)試研究廣東農(nóng)業(yè)科學(xué)，（）：北方園藝月（上）白義奎，周東升，曹剛，等北方寒區(qū)節(jié)能日光溫室建筑設(shè)計(jì)理論與方法研究新疆農(nóng)業(yè)科學(xué)，（）：李建設(shè)，白青，張亞紅日光溫室墻體與地面吸放熱量測(cè)定分析農(nóng)業(yè)工報(bào)，（）：劉淑梅，薛慶禹，李春，等天津地區(qū)不同墻體處理對(duì)日光溫室保溫性能影響初探中國農(nóng)學(xué)通報(bào)，（）：陳端生，鄭海山，劉步洲日光溫室氣象環(huán)境綜合研究：墻體、覆蓋物熱效應(yīng)研究初報(bào)農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào)，（）： 亢樹華，房思強(qiáng)，戴雅東，等節(jié)能型日光溫室墻體材料及結(jié)構(gòu)的研究中國蔬菜，（）：李小芳，陳青云墻體材料及其組合對(duì)日光溫室墻體保溫性能的影響中國生態(tài)農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào)，（）：魏鑫，李建設(shè)，高艷明大跨度雙膜雙拱塑料大棚夏季降溫能力測(cè)試研究北方園藝，（）：高艷明，汪洋，李建設(shè)寧夏地區(qū)耐力板日光溫室建造與性能初探北方園藝，（）：陳新明，劉立庫不同灌溉方式下番茄根系層土壤溫度分布特征水資源與水工程學(xué)報(bào)，（）：彭杏敏，陳之群，陳青云，等內(nèi)置秸稈反應(yīng)堆和菌劑對(duì)日光溫室土壤溫度及越冬番茄生長(zhǎng)的影響中國蔬菜，（）：朱舟，童向亞，鄭書河基于作物光照需求的溫室光調(diào)控系統(tǒng)農(nóng)機(jī)化研究，（）： ， ， ， ， ， （ ， ， ， ）： ， ， ， ， ， ， ·， · ， ， ， ， ， ， ·， ， ， ， ， ， ， ： ； ； 第期北方園藝