外部气象条件对济南市济阳区樱桃番茄温室的温湿度变化影响

张有菊，王鹏，张春，赵玉翠，王华，祝伟，张悦

（山东省济阳区气象局，山东 济阳 251400）

目前我国是世界上设施农业面积最大的国家，山东省是我国设施农业大省，发展势头迅猛，是当地农民增收的重要来源，因此，加强研究该地区温室气象要素的变化规律，对建立温室作物生长环境指标库、科学指导实际生产具有重要的现实意义。我国学者对温室内气象要素进行了系统研究，薛晓萍等[1]对日光温室小气候预报技术进行了研究；符国槐等[2]对塑料大棚小气候特征及预报模型进行了研究；李美荣等[3]对陕西省关中地区大棚蔬菜低温冻害预报服务方法进行了研究；白青等[4]分析了极端低温条件下日光温室保温的性能；孙智辉等[5]对延安日光温室冬季低温冻害天气进行了分析与预测；魏瑞江等[6]分析了石家庄地区日光温室冬季小气候的特征与大气候的关系；关福来等[7]对日光温室低温寡照灾害监测预警系统进行了设计；袁静等[8]对山东寿光冬季日光温室内温度变化特征及低温预报进行了研究；王孝卿等[9]对寿光日光温室小气候变化规律进行了研究；杨再强等[10]对江苏省设施农业寡照灾害时空分布规律进行了研究；王琼等[11]对影响大棚蔬菜的气象灾害变化进行了研究。但截至目前，对山东省蔬菜温室内气象要素的变化规律研究较少。山东济阳区是大型番茄供应地之一，积极开展温室气候变化特征的相关研究，有利于促进温室番茄的生长发育，提高番茄的品质，为指导农户科学管理温室大棚提供技术支撑。

1 数据来源与研究方法

1.1 数据来源

1.1.1 数据采集地点 山东省济阳区垛石镇樱桃番茄基地的6 号温室是温室内数据采集地点，地处北纬37°04′02″、东经117°09′42″；济阳区气象站点是温室外数据采集地点，该站点与温室附近的气象条件相近，距观测实验地约13 km。采集的数据指标包括温度、湿度、总辐射辐照度等。

1.1.2 温室大棚概况 温室大棚为一坡一立式大棚，坐北朝南，东西长100 m、南北宽10 m，后柱高4.8 m、前柱高1.8 m，顶部覆盖无滴膜，薄膜上面覆盖暖被。

2018 年9 月23 日种植樱桃番茄（品种为粉贝贝），2019 年5 月31 日收获。日常管理包括揭帘、通风和闭棚。揭帘时间以揭开暖被后温室内的温度无明显下降为宜，11 月上旬～12 月中旬早揭晚盖，12 月下旬～翌年2 月上旬早揭早盖，2 月中旬～4 月下旬早揭晚盖；连续阴雨天气须晚揭早盖。当温室内温度上升到28 ℃时须通风，使温室内温度保持在樱桃番茄生长的适宜范围（白昼温度保持在20～25 ℃，夜间温度保持在13～17 ℃）。当温室内的温度降到20～22 ℃时须闭棚保温，根据实际情况应尽可能晚盖，延长光照时间。

1.2 研究方法

1.2.1 数据采集 采用上海气象仪器厂有限公司研制生产的MAOS 型小气候自动观测仪整点采集温室内气象数据，采集频次为1 次/h。观测时间为樱桃番茄全生育期（2018 年9 月23 日～2019 年5 月31 日）。温室大棚外气象数据由国家气象观测站提供。

1.2.2 数据分析 运用Excel 软件对采集的数据进行统计与分析。对同一时间采集的数据取平均值，分析温室每小时、每天的温度、湿度和总照射辐射度的变化规律；利用日照比率（S） 划分天气类型（即S≥60%为晴天、20%＜S＜60%为多云、S≤20%为阴天）[12]，分析不同天气类型对温室内的温湿度影响以及总辐射辐照度的变化规律。

2 外部气象条件对温室内温度变化的影响

2.1 外部温度对温室内温度的影响

2.1.1 不同时刻温室内温度变化规律分析 对21：00至次日20：00 温室内外温度作曲线图（图1） 可知，温室内外温度的变化趋势相同，且温室内温度和温度变化幅度均大于温室外；温室内最高温度出现时间（13：00） 较温室外最高温度出现时间（15：00） 提前2h，而最低温度出现时间与温室外相同，均为6：00。温室内外最大温差（14.9 ℃） 出现在12：00，最小温差（7.0 ℃） 出现在19：00。

图1 不同时刻温室内外的平均温度变化Fig.1 Average temperature change inside and outside the greenhouse at different time

2.1.2 温室内日均温度变化规律分析 对温室内外日均温度作曲线图（图2） 可知，温室内外温度变化趋势、波峰波谷出现时间相同，且温室内日均温度均大于温室外。冬季温室内外温差较大，进入春季后温差逐渐缩小。说明温室内季节性不明显，作物生长季内最大日均温差为21.9 ℃（图2）。

2.2 外部天气类型对温室内温度变化影响

3 种天气条件下，温室内最高温度依次为晴天＞多云＞阴天，最低温度依次为多云＞阴天＞晴天，最高温度出现时间（13：00） 和最低温度出现时间（6：00）一致；不同时刻温室内温度变化幅度不同，其中8：00～13：00 温室内温度均持续升高，13：00 达到峰值，温度上升幅度依次为晴天＞多云＞阴天；13：00～20：00温室内温度均持续降低，温度下降幅度依次为晴天＞多云＞阴天；21：00～次日7：00 温室内温度均缓慢降低，且变化幅度均较小（图3）。

2.3 外部相对湿度对温室内相对湿度变化影响

图2 温室内外的日均温度变化Fig.2 Average daily temperature changes inside and outside the greenhouse

图3 不同天气温度室内不同时刻的温度变化Fig.3 Average temperature change in greenhouse under different weather conditions

温室内外相对湿度最大值出现时间（6：00） 与最小值出现时间（14：00） 一致；8：00 （或9：00）揭开暖被进行通风，温室进入通风期〔8：00 （或9：00）～16：00 左右〕，温室内相对湿度迅速下降，并于13：00出现最低值（53%），并且这个低值一直持续到通风结束（16：00 左右）。16：00 左右覆盖暖被，温室进入密闭期〔16：00 左右～次日8：00 （或9：00）〕，温室内湿度迅速上升，并于21：00 达到稳定高值，并且这个高值一直持续到下次通风期（图4）。进入冬季后通风时间逐渐缩短， 温室内相对湿度均＞80%，变化幅度较小，温室内外相对湿度差值逐渐增大；进入春季后通风时间逐渐延长，温室内相对湿度变化幅度增大，温室内外相对湿度差逐渐缩小（图5）。

图4 不用时刻温室内外的相对湿度变化Fig.4 Relative humidity change inside and outside the greenhouse at different time

2.4 不同天气对温室内总辐射辐照度变化影响

3 种天气条件下，19：00～次日6：00 的温室内的总辐射辐照度均为0，6：00～17：00 温室内总辐射辐照度迅速增多，且12：00～13：00 出现峰值后又迅速回落；其中晴天和多云的总辐射辐照度峰值分别为452、327 MJ/m2，出现在13：00，阴天总辐射辐照度峰值为149 MJ/m2，出现在12：00 （图6）。

3 主要结论

图5 温室内外的日均相对湿度变化Fig.5 Average daily relative humidity change inside and outside the greenhouse

图6 不同天气温室内不用时刻的总辐射辐照度变化Fig.6 Total radiation irradiance change in greenhouse at different time under different weather conditions

通过对2018 年9 月23 日～2019 年5 月31 日山东省济阳区樱桃番茄温室内外温度、湿度、总辐射辐照度的变化规律进行采集、汇总与分析，得到以下结论： （1） 温室内各时间段温度均高于温室外温度，且温室内外温度、温差变化趋势相同，冬季温室内外温差较大，进入春季后温室内外温差逐渐缩小。 （2）3 种天气温室内最高温度出现时间（13：00） 和最低温度出现时间（6：00） 一致，不同时刻温室内温度变化幅度不同，上升和下降幅度依次为晴天＞多云＞阴天。 （3） 温室内外相对湿度极值出现时间相同；进入通风期温室内相对湿度迅速下降，13：00出现最低值（53%）；进入密闭期温室内相对湿度迅速上升，21：00 达到极值范围，并且这个高值一直保持到下一个通风期。 （4） 3 种天气条件下，19：00～次日6：00 总辐射辐照度均为0，6：00～17：00 温室内总辐射辐照度迅速增多，且12：00～13：00 出现峰值后又迅速回落。