三连栋日光温室的温度性能分析

郄丽娟，赵付江，韩晓倩，韩建会*，尹庆珍

（1.河北省农林科学院经济作物研究所，河北省蔬菜工程技术研究中心，河北　石家庄　050051；2.河北政法职业学院，河北石家庄　050061）

三连栋日光温室的温度性能分析

郄丽娟1，赵付江1，韩晓倩2，韩建会1*，尹庆珍1

（1.河北省农林科学院经济作物研究所，河北省蔬菜工程技术研究中心，河北石家庄050051；2.河北政法职业学院，河北石家庄050061）

三连栋日光温室结合了日光温室和连栋温室的结构特点，实现了日光温室的连栋化和连栋温室的节能化。作者以日光温室和连栋温室为对照，对三连栋日光温室不同时段的温度性能进行了分析。结果表明：三连栋日光温室冬季和早春的温度介于连栋温室与日光温室之间，果菜较连栋温室冬季延迟采收20～30 d、早春提早定植15～20 d；夏季温度低于日光温室和连栋温室，果菜能够正常越夏栽培。

三连栋日光温室；温度；利用率

日光温室是我国农业生产的主要设施类型，目前存在土地利用率低、不利于进行机械化作业、劳动生产率低、环境调控能力差等问题［1～5］。大型连栋温室虽然土地利用率高，便于机械化操作和环境控制等［6～9］，但仍然存在运行成本高、产品价格低、经济效益低等弊端［10］。沈军［11］设计的非对称连跨式节能温室，宋明军等［12］设计的双连栋节能日光温室，宋卫堂等［13］设计的三连栋不对称屋面玻璃温室虽然均提高了土地利用率，适宜机械化操作，冬季保温采光性好，但是仍然存在夏季利用率低、运行成本高等缺陷［14］。为此，项目组设计研发了“三连栋日光温室”，该温室结合了日光温室和连栋温室的结构特点，实现了日光温室的连栋化和连栋温室的节能化，克服了日光温室土地利用率低、不利于机械化操作以及连栋温室运行成本高等问题。对三连栋日光温室冬季、早春和夏季的温度性能进行分析，旨为该温室的推广应用提供理论依据。

1　材料与方法

试验于2012年11月～2013年8月在河北省农林科学院大河试验园区进行。参试温室有三连栋日光温室、连栋温室和日光温室3种。其中，三连栋日光温室（处理Ⅰ）为河北省农林科学院经济作物研究所设计的1种新型温室，该温室坐北朝南，长60 m；总跨度25.5m，由北向南的3栋温室跨度分别为9.0、8.5和8.0 m；脊高分别为4.7、4.4和4.2 m；种植面呈梯型，下沉深度分别为±0、±0.5和±0.8 m；后墙长60 m、高3.6 m，东西侧墙长2.5 m；后屋面宽2.3 m，后屋面角35°；设内置保温被系统（图1）。连栋温室（处理Ⅱ）南北走向，长40 m，总跨度56 m，每跨长度8 m，脊高4.7 m，屋顶为圆拱形，塑料薄膜覆盖。日光温室（处理Ⅲ）坐北朝南，长60 m，跨度10 m，脊高3.9 m，后墙高3 m，后屋面角35°，外设保温被系统。

图1　三连栋日光温室图Fig.1　The map of three-span sunlight greenhouse

2012年 11月1日～12月 10日、2013年2月21日～3月31日、2013年7月21日～8月31日，每天测定温室内、外的气温，其中，室外测点1个，室内测点每种温室均5个。其中，三连栋日光温室的室内测点分别是室中央1个，南北方向距中央6.3m处各1个，东西方向距中央15 m处各1个；日光温室的室内测点分别是室中央1个，南北方向距中央2.5 m处各1个，东西方向距中央15 m处各1个；连栋温室的室内测点分别是室中央1个，南北方向距中央10 m处各1个，东西方向距中央14 m处各1个。气温由ZDR-34型温湿光三参数自动记录仪（浙江泽大）测定，测定位置均距地面1.5 m，记录时间为2次/h。室内温度取5个测点的平均值。

统计日均气温、白昼（8：00～17：00）平均气温、夜晚（18：00～7：00）平均气温、平均最低气温、平均最高气温，取值方法为将3个时间段测得的气温数据以旬为单位取各旬温度的平均值，其中，平均最低气温为时段内每天最低气温的平均值，平均最高气温为时段内每天最高气温的平均值。

2　结果与分析

2.13种温室不同时段气温比较

2.1.1三连栋日光温室与连栋温室的室内气温比较

11月上旬～12月上旬、2月下旬～3月下旬，处理Ⅰ较处理Ⅱ日平均气温高2.13～5.03℃，其中，白昼平均气温增幅为0.35～4.10℃，夜晚平均气温增幅为2.89～6.03℃；7月下旬～8月下旬，处理Ⅰ较处理Ⅱ日平均气温低0.86～3.99℃，其中，白昼平均气温降幅为1.25～6.07℃，夜晚平均气温降幅0.57～2.26℃（表1）。表明温室Ⅰ的保温与降温性能明显优于温室Ⅱ，尤其是白昼增温效应和夜晚保温效应表现尤为突出，且夜晚气温增幅高于白昼，夜晚保温性能更优越。这与温室Ⅰ覆盖了内置保温被，且通风面积＞温室Ⅱ有关。

2.1.2三连栋日光温室与日光温室的室内气温比较

11月上旬～12月上旬，温室Ⅰ较温室Ⅲ的日平均气温、白昼平均气温和夜晚平均气温分别降低了4.07～7.56℃、2.52～6.66℃、5.18～8.24℃；7月下旬～8月下旬，温室Ⅰ较温室Ⅲ的日平均气温、白昼平均气温、夜晚平均气温分别降低了1.28～7.09℃、1.51～10.43℃、0.29～4.71℃。表明温室Ⅰ的增温保温性能低于温室Ⅲ、降温性能明显优于温室Ⅲ，且白昼降温性能优于夜间，其中8月中旬降温性能最优。这与温室Ⅰ的蓄热墙体少于温室Ⅲ有关。2月下旬～3月下旬，温室Ⅰ与温室Ⅲ的日平均气温、白天平均气温和夜间平均气温差值均呈递减趋势，且白昼平均气温差值低于夜晚平均气温差值，3月中旬～下旬温室Ⅰ的白昼平均气温高于温室Ⅲ，表明温室Ⅰ白昼的采光升温性能明显优于温室Ⅲ。

表1　3种温室不同时段的气温（℃）Table 1 Air temperature comparison of three types of greenhouse in different periods

2.23种温室不同时段平均最低气温、平均最高气温比较

11月初～翌年3月末，3种温室各时段平均最低气温顺序为温室Ⅲ＞温室Ⅰ＞温室Ⅱ（表2）。其中，温室Ⅰ的平均最低温度均＞0℃，12月上旬、2月下旬的平均最低温度分别为1.02℃和1.29℃，而温室Ⅱ在11月上旬～中旬和3月中旬～下旬的平均最低温度＞0℃；温室Ⅰ与温室Ⅲ的平均最低气温最小差值与最大差值分别出现在3月中旬和2月下旬。7月下旬～8月下旬3种温室各时段平均最高气温顺序为温室Ⅲ＞温室Ⅱ＞温室Ⅰ，其中，温室Ⅰ的平均最高气温均＜40℃，8月上旬达到最大值，较温室Ⅱ和温室Ⅲ分别降低了5.98℃和8.65℃。表明温室Ⅰ（较温室Ⅱ）冬季蔬菜采收延迟了20～30 d，春季提前定植蔬菜15～20 d，且2月下旬～3月中旬温室内的温度条件适宜进行蔬菜定植；夏季降温最佳，利于果菜类蔬菜越夏。

表2　3种温室不同时段的平均最低平均气温和平均最高气温 （℃）Table 2　The average lowest and highest air temperature comparison of three types of greenhouse in different periods

2.3不同时期典型天气下室内外气温日变化比较

2.3.1冬季晴天与阴天冬季晴天和阴天情况下，3种温室室内气温的日变化趋势与室外基本一致，均呈单峰曲线，昼高夜低，其中，日光温室室内温度最高，三连栋日光温室次之，连栋温室最低（图2）。表明冬季三连栋日光温室的保温性能介于日光温室与连栋温室之间，且均＞0℃。

2.3.2春季晴天与阴天春季晴天和阴天情况下，3种温室的室内气温差别不大，且均明显高于室外气温（图3）。晴天上午，三连栋日光温室和日光温室在10：00时温度已上升至29℃以上，而连栋温室在10：30才达到29.4℃。因此，春季晴天上午三连栋日光温室的采光性能优于连栋温室，可以提前充分利用春季上午的太阳光来进行蔬菜的光合作用，从而提高产量。

图2　3种温室冬季晴天和阴天室内外气温的变化曲线（2012年12月3日）Fig.2 The change curves of the temperature in and out of three types of greenhouse in the cloudy and sunny days in winter

图3　3种温室春季晴天和阴天室内外气温的变化曲线（2013年3月8日）Fig.3 The change curves of the temperature in and out of three types of greenhouse in the cloudy and sunny days in spring

2.3.3夏季晴天与阴天夏季晴天和阴天情况下，日光温室的气温明显高于其他温室，其最高温度＞50℃；连栋温室的白天气温明显高于三连栋温室和室外，夜间差别不大；三连栋温室气温与室外接近（图4）。因此，夏季日光温室和连栋温室温度高，不适宜蔬菜栽培；而此时三连栋日光温室中种植的果菜类蔬菜可以顺利越夏。

图4　3种温室夏季晴天和阴天室内外气温的变化曲线（2013年8月15日）Fig.4 The change curves of the temperature in and out of three types of greenhouse in the cloudy and sunny days in summer

3　结论与讨论

三连栋日光温室因为增加了内置保温系统，冬季和早春的室内温度高于塑料连栋温室，使得秋延后蔬菜栽培延迟采收20～30 d；早春蔬菜定植提早15～20 d，产品提前上市20～30 d；夏季室内温度低于日光温室和塑料连栋温室，果菜栽培能够正常越夏，由于石家庄地区传统日光温室蔬菜生产因高温不能越夏，此时蔬菜生产正好填补了蔬菜伏季供应的缺口，具有明显的价格优势。以石家庄地区黄瓜栽培为例，日光温室一年一作越冬黄瓜生长期为220 d，圆拱塑料大棚黄瓜生长期为170 d，而三连栋日光温室一年一作越夏黄瓜生长期为255 d，分别较日光温室、圆拱塑料大棚利用率提高了15.9%和50%。可以看出，三连栋日光温室的利用率明显提高于日光温室和圆拱塑料大棚。

综上所述，提出了三连栋日光温室适宜的栽培模式：一年一作越夏栽培和一年两作春提前至越夏—秋延后栽培，理论与实际生产情况一致。三连栋日光温室的应用避开了阴雪雾霾天气频繁的冬季，充分利用了春夏秋季的光照资源，体现了其独特的优越性，尤其适合冀中南地区应用。

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Analysis of Temperature Performance of Three-span Sunlight Greenhouse

QIE Li-juan1，ZHAO Fu-jiang1，HAN Xiao-qian2，HAN Jian-hui1*，YIN Qing-zhen1
（1.Institute of Cash Crops，Hebei Academy of Agriculture and Forestry Sciences，Hebei Provincial Engineering Research Center for Vegetables，Shijiazhuang 050051，China；2.Hebei Professional College of Political Science and Law，Shijiazhuang 050061，China）

Three-span sunlight greenhouse combined with the structure characteristics of sunlight greenhouse and multi-span greenhouse，realized multi span of sunlight greenhouse and energy-saving of multispan greenhouse.In this trial，temperature performance of three-span sunlight greenhouse was analyzed. The results showed that temperature of three-span sunlight greenhouse was between that of sunlight greenhouse and that of multi-span greenhouse in winter and early spring，vegetabales in the three-span sunlight greenhouse was producted 15-20 days earlier in early spring and 20-30 days later in winter than these in the multi-span greenhouse，the temperature of three-span sunlight greenhouse in summer was lower than that of sunlight greenhouse and that of multi-span greenhouse，fruit vegetables could be produced normally in it in summer.

Three-span sunlight greenhouse；Temperature；Utilizing rate

S625.1

A

1008-1631（2016）03-0027-05

2015-07-03

国家科技支撑计划项目（2011BAD12B03）；河北省“十二五”科技支撑计划项目（11220702D）；农业部国家大宗蔬菜产业技术体系石家庄综合试验站项目（CARS-2S-G-05）

郄丽娟（1982-），女，河北石家庄人，副研究员，硕士，主要从事设施园艺研究。E-mail：604218514@qq.com。

韩建会（1954-），男，河北石家庄人，研究员，主要从事设施园艺的研究工作。Tel：0311-87652093；E-mail：hjh2006@126.com。