不同类型日光温室小气候对比分析

孙磊 贾红 孙建印

摘要：为获得徐州地区不同类型日光温室大棚内外的小气候差异规律，给农事生产及管理者提供科学依据，对当地常见的三种不同类型日光温室大棚温湿度进行了观测并作了对比分析。得出不同天气条件下不同类型大棚内的温湿度特点，为大棚的合理选择和温室内环境因子的调控提供了参考依据。

关键詞：日光温室；小气候；对比分析；日变化规律

中图分类号：Ｓ６２５．１文献标识码：Ａ文章编号：0439－８114（２０11）16－3399-03

Ｃｏｍｐａｒａｔｉｖｅ Ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ Ｔｙｐｅｓ of Ｇｒｅｅｎｈｏｕｓｅ Ｍｉｃｒｏｃｌｉｍａｔｅ

ＳＵＮ Ｌｅｉ，ＪＩＡ Ｈｏｎｇ，ＳＵＮ Ｊｉａｎ－ｙｉｎ

（Ｘｕｚｈｏｕ Ｂｕｒｅａｕ ｏｆ Ｍｅｔｅｏｒｏｌｏｇｙ，Ｘｕｚｈｏｕ ２２１００２，Ｊｉａｎｇｓｕ，Ｃｈｉｎａ）

Ａｂｓｔｒａｃｔ： Ｉｎ ｏｒｄｅｒ ｔｏ ａｃｑｕｉｒｅ ｔｈｅ ｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅ ｌａｗ ｏｆ ｍｉｃｒｏｃｌｉｍａｔｅ ｉｎ the inside ａｎｄ ｏｕｔｓｉｄｅ of ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｇｒｅｅｎｈｏｕｓｅ ｉｎ Ｘｕｚｈｏｕ ａｎｄ ｐｒｏｖｉｄｅ ｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃ ｇｕｉｄａｎｃｅ ｔｏ ａｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌ ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ ａｎｄ ｇｒｅｅｎｈｏｕｓｅ ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ， ｔｈｅ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ａｎｄ ｈｕｍｉｄｉｔｙ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ in the inside and ontside of ｔｈｒｅｅ ｃｏｍｍｏｎ ｔｙｐｅｓ ｏｆ ｇｒｅｅｎｈｏｕｓｅ were ｓｔｕｄied， ａｎｄ ｔｈｅ ｃｈａｒａｃｔｅｒｓ ｏｆ ｍｉｃｒｏｃｌｉｍａｔｅ ｗere ａｎａｌｙｚｅｄ． Ｔｈｅ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ ｏｆ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ａｎｄ ｈｕｍｉｄｉｔｙ of ｔｈｅ ｇｒｅｅｎｈｏｕｓｅ ｉｎ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｗｅａｔｈｅｒ ｗere ｏｂｔａｉｎｅｄ，ｗｈｉｃｈ ｃｏｕｌｄ ｐｒｏｖｉｄｅ ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ ｆｏｒ ｒｅａｓｏｎａｂｌｅ ｃｈｏｉｃｅ ｏｆ ｇｒｅｅｎｈｏｕｓｅ ａｎｄ ｒｅｇｕｌａｔｉｏｎ ｏｆ ｉｎｄｏｏｒ ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ ｆａｃｔｏｒｓ．

Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ： ｇｒｅｅｎｈｏｕｓｅ； ｍｉｃｒｏｃｌｉｍａｔｅ； ｃｏｍｐａｒative ａｎａｌｙｓｉｓ； ｄａｉｌｙ ｖａｒｉａｔｉｏｎ ｒｅｇｕｌａｒｉｔｙ

目前徐州地区设施农业规模已初步形成，各种类型的常年占地设施发展到８万ｈｍ２［１］。利用温室大棚进行农业生产，已逐步发展成为农业的一大亮点和农民增收的重要来源。但由于生产规模与经济上的差异，使得大棚的类型有所不同，保温效果也有所差异。目前对个别类型大棚小气候的研究不少，但多见于北方地区，鲜见对不同结构大棚小气候的对比研究［２－４］。通过对徐州地区常见三种类型大棚内外温湿度的对比分析，得出其在不同天气条件下的变化规律，旨在为大棚的农事生产与管理提供更可靠的科学依据。

１材料与方法

试验采用同一方位三种不同类型的温室大棚，分别为砖墙日光温室、土墙日光温室和拱棚，三种棚型采取相同的管理措施。砖墙日光温室为钢架结构，东西长４５.00 ｍ，南北宽９．５０ ｍ，其中人行道占０．３0 ｍ，脊高２．９0 ｍ，后墙高２．４0 ｍ，墙厚０．４0 ｍ，距地面１．５0 m处有通风窗口，窗口长０．２0 ｍ，宽０．４0 ｍ，共１５个；土墙日光温室为竹木结构，东西长５５.00 ｍ，南北宽７．５０ ｍ，后墙高２．０0 ｍ，柱高２．２0 ｍ，墙厚０．６0 ｍ；拱棚东西长６７.00 ｍ，南北宽５．８５ ｍ，高２．０0 ｍ，全由塑料薄膜蒙在钢性支架上构成，整个大棚地上部分没有任何不透光的墙和坡。

自２００９年１１月１日至１２月１日，利用温湿度自计仪器对设施内外的温度和湿度进行不间断观测，取整点资料做数据分析。天气状况资料取自徐州市气象局地面观测场。

２结果与分析

２．１不同天气条件下大棚内外温度日变化比较

２．１．１晴天时棚内温度日变化晴好天气条件下，光照强度是影响大棚内温度变化的主导因素［５］。白天由于太阳辐射强，棚内外没有空气交换，棚内增温迅速，棚内外温差最大。通过观测发现，三种棚型中，拱棚室内外温差最大，达到１９．９ ℃，这主要与拱棚的结构有关。由于其受光照相对面积大，吸收太阳辐射较多，利于热量传导，因而更有利于棚内的辐射增温。从图１中可以看到，整体上三种类型的温室大棚内温度变化趋势相似。由于外界光照条件较好，占升温主导因素，因此棚内温度日变化呈单峰状，与外界环境保持一致。从７：００开始受光照影响剧烈升温，到中午１２：００左右达到最大值，随着太阳高度角的降低，１４：００以后开始迅速下降，到

１８：００降幅逐渐放缓，整个夜间变化趋于平稳，一天中温度的最低值出现在６：００前后。由于拱棚导热性能较好，更利于热量的传输，在中午时刻拱棚内温度明显高于另外二者，约高出５～６ ℃；但１４：００以后其温度开始迅速下降，降幅明显大于另外二者；到１５：００拱棚内温度已经低于砖墙和土墙日光温室，温差并逐渐增大；而砖墙和土墙日光温室内温度变化趋势基本一致。夜间由于缺少光照，辐射降温明显，拱棚保温性能明显偏低，其温度同期约比其他两个棚内低６ ℃左右。由于棚内气温从午后开始下降，而棚外气温则升至１５：００～１６：００后才开始缓慢下降，棚内降温速度比棚外快，导致拱棚在

１８：００～２０：００个别时刻出现棚内气温低于棚外的“温度逆转”现象，６：００～８：００有时也会有短暂的“温度逆转”现象出现［６］。从３种不同棚型的线性回归方程（表1）可以看出，拱棚的相关性高于其他二者，拟合程度更好，这也说明拱棚内温度与外界环境的关系更为一致，受外界影响也最大，在晴好天气下不利于保温。

２．１．２云系天气时棚内温度日变化云系天气时，由于天空云量较多，棚内温度日变化比较复杂（图2）。当出现晴天时棚内外气温均升高；出现云层遮挡时，棚外温度会出现短时下降，棚内温度上升减缓。由于棚外太阳辐射不强，棚内有薄膜的保温作用，大棚内温度均高于棚外温度。三类大棚温度整体变化趋势一致，只是拱棚降温幅度较大，尤其在１８：００以后，这与在晴好天气下变化规律一致。从三者的回归方程（表2）中可以看出，在云系天气时，土墙日光温室和拱棚温室内外空气温度的相关性低于晴天的，而砖墙日光温室在上述二者条件下内外温度的相关性相差不大。其中土墙日光温室相关性最低，这说明云系天气时大棚内温度与棚外温度对应关系并不是很好，受云系影响程度较大，主要呈现非线性的一元二次方程关系。其中土墙日光温室日夜温差最小，更加有利于夜间的保温。

２．１．３雨雪天气时棚内温度日变化阴雨天气时，由于外界没有阳光照射，棚内温度主要随着外界的变化而变化。从图３中可以看到，６：００温度开始下降，直到９：００以后由于外界温度的回升才开始上升，但增幅不大，只有约２．０ ℃的增幅，最高温度才８．５ ℃，出现在拱棚内。随后由于外界环境温度的持续下降，棚内温度又开始持续下降，其中拱棚降幅相对较大，土墙日光温室相对较小，但整体变化趋势一致。夜间温度与早晨相比，下降了３．０～４．０ ℃。

下雪天气时，由于外界环境温度较低，且变化幅度不大，棚内由于自身的小气候特点，其温度均高于棚外温度且保持较一致的差距，棚内温度总体上随棚外温度的降低而降低，与棚外温差为６．０～８．０ ℃。图4中拱棚内温度在１２∶００以后出现急剧下降，据相关人员证实，这是由于午后雪停，棚主将保温用草苫除去所致。

不同天气条件下，棚内外温度整体上有着不同的对应关系（图5）。具体来说，晴天时棚内外温度呈简单的线性关系；云系天气时受天空云量以及管理措施的影响，棚内外温度对应关系并不是很好，但也可以看出大致规律，呈非线性的一元二次方程关系；而在雨雪天气情况下，棚内外的温度呈对数关系。具体关系式如表3所示。

２．２不同天气条件下大棚内湿度日变化比较

相對来说，大棚内湿度在一天内都比较高，尤其在夜间湿度更大。高湿是设施农业中突出的小气候特点，由于大棚温室长期处于封闭状态，使得温室内的植物蒸腾和土壤蒸发水汽不易外逸，温室内空气相对潮湿要远远大于外界［７］。从不同天气条件下大棚内湿度变化图（图6）可知，在不揭草苫的情况下，棚内湿度均处于８０％以上的高湿状态；在雨雪天气下，由于草苫一直覆盖，大棚处于全天候封闭状态，室内温差较小，湿度变化不大，保持平稳状态，在中午时刻略有下降；而晴天与多云天气下，在８：００左右棚内湿度达到最大值，随后由于揭草苫后，棚内温度开始迅速上升，空气湿度随温度的上升而开始急速下降，再加上高温时揭膜通风作用，在中午时刻湿度达到最低值，与高温形成对应关系，当草苫重新盖上时（１５：００～１６：００），棚内湿度随着温度的缓慢下降而逐渐增大，直至次日揭草苫前。

３小结与讨论

１）晴天与云系天气时，棚内空气温度日变化曲线为单峰型，与棚外基本一致；雨雪天气时，棚内温度随棚外变化而变化，但幅度相对较小。棚内温度整体上高于棚外温度（除拱棚内出现短暂的“温度逆转”现象），一般在中午时刻温差达到极大值。棚内外温、湿度差在晴天相差最大，雨雪天相差最小。

２）晴天时，砖墙与土墙日光温室保温效果较好，拱棚受外界环境影响最明显，易升温，但保温效果相对较差；云系及雨雪天气时，土墙日光温室保温效果要高于另外二者。但土墙日光温室抗灾害性天气能力偏弱，尤其是对于强风、暴雨等，因此发展砖墙日光温室仍是未来重点。

３）不同天气条件下，棚内外温度整体上有着不同的对应关系。晴天时，棚内外温度呈简单的线性关系；云系天气时受天空云量以及管理措施的影响，棚内外温度对应关系并不是很好，但也可以看出大致规律，呈非线性的一元二次方程关系；而在雨雪天气情况下，棚内外的温度呈对数关系。

４）不同天气条件下，棚内均维持较高的湿度，远高于棚外，尤其是夜间。高湿是设施栽培中突出的小气候特点，但不利于作物生长，也是导致很多病虫害发生的原因之一。因而在确保室温对作物安全的条件下进行适时的通风处理对降低室内相对湿度有着重要作用。

参考文献：

［１］ 徐州市统计局． 徐州市统计年鉴－２００９［Ｍ］． 北京：中国统计出版社，２００９.９－１０，２５．

［２］ 徐师华． 蔬菜栽培设施内的小气候观测［Ｊ］． 成都信息工程学院学报，２００２（１）：５４－５６．

［３］ 范万新，陈丹． 建立温室大棚的小气候观测［Ｊ］． 广西农学报，２００２（６）：１６－１９．

［４］ 王鹏，李卫欣，孙永涛． 连栋塑料温室光温环境特征分析［Ｊ］． 北方园艺，２００５（１）：１８－１９．

［５］ 崔建云，左迎之． 外部环境气象条件对日光温室气象条件的影响［Ｊ］． 气象，２００６，３２（３）：１０１－１０３．

［６］ 陈丹，梁萍，范万新，等． 桂南地区六连栋塑料大棚的小气候特征分析［Ｊ］． 广东农业科学，２００７（３）：１０３－１０５．

［７］ 宋艳华，齐尚红． 秋季日光温室内小气候特征研究［Ｊ］．安徽农业科学，２００７，３５（２３）：７２３５－７２３６．