摘要：试验从2011年11月1日至2012年3月31日对每天揭帘时间分别为9：00和10：00、盖帘时间分别为15：00和16：00的两个日光温室内气温和室外气温进行了连续实时测量，研究了揭帘、盖帘时间对日光温室气温变化的影响。结果表明，揭帘、盖帘时间对温室气温的变化产生明显的影响，其影响程度随着季节和天气状况的变化而变化。在初冬和早春的晴天里，适当早揭帘晚盖帘，有益于延长光照时间，改善作物生长环境；在寒冷的季节，适当迟揭帘早盖帘，有利于保持和提高温室温度。在室外气温≤-9.0 ℃时，温室内气温将降低到5.0 ℃及其以下，对喜温作物产生不利影响，必要时要采取短期人工增温措施。

 

　　关键词：揭帘、盖帘时间；日光温室；气温变化；降温速率

 

　　中图分类号：S625.5+2 文献标识码：A 文章编号：0439-8114（2014）07-1524-04

 

　　Relationship between the Time of Taking off and Covering the Curtain and Temperature Change in Sunlight Greenhouse

 

　　WANG Ying-shi1， CHEN Jian-zhong1，CHEN Yong-jie2

 

　　（1.Yuncheng Agricultural Vocational Technical College，Yuncheng 044000，Shanxi， China；2.Institute of Wheat Research，Shanxi Academy of Agricultural Sciences，Linfen 041000，Shanxi， China）

 

　　Abstract： Two sunlight greenhouse's indoor and outdoor air temperature that the time of taking off the curtain is between 9 am and 10 am and the time of covering the curtain is between 3 pm and 4 pm from November 11， 2011 to march 31， 2012 were measured timely and successively. The effects of the time of taking off and covering the curtain on temperature change in Sunlight greenhouse was studied. The results showed that the time of taking off and covering the curtain had a obvious effect on the air temperature change in sunlight greenhouse， varing with the seasons and weather conditions. In the early winter and early spring sunny day， it is advised to take off the curtain early and cover the curtain late， good for the increasing of the light period length and the environment’s improvement of crop growth. In the frigid months， it is advised to take off the curtain late and cover the curtain early， which benefits to keep and improve the temperature of the Sunlight Greenhouse. When the outdoor’s temperature is below -9 degree， the indoor’s temperature would drop to less than 5 degree， bad for the growth of temperature-bias plants and the artificial measures should be used to increase temperature.

 

　　Key words： the time of taking off and covering the curtain； sunlight temperature； change of temperature； cooling rate

 

　　日光温室是我国具有特色的一种节能生产设施，从20世纪90年代起，在保护地生产中得以迅速发展。经过20多年不断实践探索和改进提高，日光温室在设计技术和管理技术方面日趋完善，取得了明显的经济效益和生态效益。温度和光照是作物生长发育的两个重要因素，在我国北方的冬、春季，虽然太阳光照比夏季弱，光照时间较夏季短，但太阳光照和光照时间仍能基本满足作物生长的需求，而温度偏低或过低却达不到作物正常生长的基本要求，所以日光温室对环境因素调控的关键技术是对温度调控。在日光温室的温度调控方面研究较多，有研究不同结构日光温室内气温变化，有研究提高日光温室保温效能的方法，有研究改善温室温度的结构设计及相关措施，并在生产实践中得到应用[1-4]。针对相同结构条件下的日光温室，揭、盖保温帘时间对温室内气温变化影响方面的研究报道相对较少，且主要集中在能量平衡、日出日落时间与揭帘、盖帘时间的数学模型建立方面[5，6]。由于日光温室内气温与温室结构、环境温度、太阳光照度、保温材质、揭帘、盖帘时间等众多因子有关，在温室结构、保温材质等设备条件相同条件下，要最大限度地利用阳光，为作物生长提供良好条件，实现日光温室的科学合理管理，揭、盖帘时间就成了必须研究的对象。本试验在保证相同光照时间的前提下，通过设计不同的揭、盖帘时间，观察日光温室内气温的变化，以揭示揭帘、盖帘时间与日光温室气温变化之间的相互关系，分析不同天气状况下日光温室气温的变化规律，探讨极端天气条件下日光温室气温变化特点以及揭帘、盖帘时间对温室各旬平均气温变化的影响，以期能为日光温室的生产管理提供技术支撑。

 

　　1 材料与方法

 

　　1.1 试验材料

 

　　1.1.1 试验地点 试验于2011年11月1日至2012年3月31日在山西省农业科学院小麦研究所试验地（位于山西省临汾市西郊）进行。临汾地处山西南部，属于半干旱、半湿润温带季风气候，年平均气温11.2 ℃，每年1月和12月为较冷月，月平均气温分别为-7.6、-3.4℃，极端最低气温-20.6 ℃，年平均日照时间2 512.6 h，年≥10 ℃活动积温4 600 ℃左右。

 

　　1.1.2 温室结构 试验采用改良型日光温室，下挖0.5 m，为半拱圆形，坐北朝南，东西长50 m，跨度7.5 m，屋脊高3.1 m，后墙高度1.5 m，墙厚1 m，短后坡，前屋面倾角33°，后屋面倾角42°，前屋面采用PVC无滴膜覆盖，夜间用保温帘覆盖。

 

　　试验期间种植韭菜，正常管理。

 

　　1.2 试验方法

 

　　试验所用测温仪器为金科牌JK-XU型温度测试仪。从2011年11月1日到次年3月31日连续对日光温室内外气温进行1 h间隔的实时测量。室内温度探头分别装置在1、2号日光温室内中心点外，距地面0.5 m。室外温度探头装置在1号温室外，离1号温室前屋面边缘2 m，离地面高度1.5 m。揭帘时间1号温室为9：00，2号温室为10：00；盖帘时间1号为15：00，2号温室为16∶00。两个温室南北向排列。

 

　　2 结果与分析

 

　　2.1 揭帘、盖帘时间对日光温室气温变化的影响

 

　　在分析数据资料时，按照云量多少和天气现象，分为晴天、多云和阴（雨、雪）天三大类，其中，晴天共72 d，占48%；多云53 d，占35%；阴（雨、雪）天26 d，占17%。由于多云天的天气状况和云量差异较大，观测数据变化较大，规律不典型，对多云天气的数据不作计算处理。

 

　　经过5个月的连续观测，从中发现，晴天日光温室内气温变化与当天的天气状况有关，与当天的环境气温变化趋势相一致。尽管两个日光温室的气温日变化有一些差异，但基本规律呈现低—高—低的单峰曲线。在寒冷的冬季，由于一天当中的最低气温出现时间较初冬和早春相对要迟，1号温室的室内气温不是随着揭帘而马上回升，而是有一个相对缓慢变化的过程，在10：00以后才开始快速升温。2号温室揭帘时间相对较晚，室外气温开始回升，帘布虽然阻挡日光温室直接吸收太阳辐射，但帘布已被晒热，温室内能感受到气温回升迹象，所以揭帘后气温回升较快（图1）。

 

　　从图1还可以发现，在观测时段的晴天里，室外气温变化范围为-4.3～2.1 ℃。在15：00至次日8：00为气温下降期，其中15：00～20：00气温下降较快，降温速率为0.6～1.1 ℃/h；21：00至次日8：00气温呈缓慢下降趋势，降温速率为0.1～0.4 ℃/h，最低气温在8：00前后。9：00～14：00为气温上升期，升温主要集中在11：00～13：00，升温速率为0.8～2.6 ℃/h。晴天里气温日较差6 ℃左右。在两个日光温室内，气温变温速率比较接近，从20：00至次日8：00，气温呈缓慢下降趋势，降温速率为0.1～0.7 ℃/h，在9：00气温降到最低，2号温室比1号温室气温高1.4 ℃。1号温室较2号温室早揭帘，到10：00，1号温室增温0.8 ℃，2号温室增温0.2 ℃，两个温室之间温差缩小。10：00～14：00为气温上升期，升温速率在0.6～5.1 ℃/h之间，明显高于室外气温升温速率，在14：00气温达到最高，2号温室气温较1号温室气温高1.2 ℃。另外，两个温室内气温日较差均在15 ℃左右，显著大于室外气温日较差。14：00～21：00降温较剧烈，两个温室的降温速率明显不同，1号日光温室在15：00就盖上保温帘，有效地减缓了日光温室的降温。而2号日光温室在16：00才盖保温帘，降温速率明显比1号温室高，导致在揭帘期太阳光照增温的损失较大，在16：00盖帘后两个温室的气温和降温速率基本一致。

 

　　在阴（雨、雪）天时，室外环境气温在-3.2～0.4 ℃之间变化，从20：00至次日8：00，气温呈缓慢下降趋势，降温速率在0.1～0.3 ℃/h之间，9：00～14：00为气温缓慢回升期，气温日较差在3.6 ℃左右。日光温室（不揭帘）室内气温变化相对平缓，与室外气温一样有高低之分。由于两个日光温室的基础温度不同，2号温室气温平均略高于1号温室0.5 ℃左右，但没有晴天时那样大的气温日较差，日较差在5.5 ℃左右（图2），比晴天气温日较差要小近10 ℃。

 

　　2.2 极端天气条件下揭、盖帘时间对日光温室气温日变化的影响

 

　　在日光温室管理中，大风降温、持续低温、阴（雨、雪）天以及寒潮是冬季主要的灾害性天气，剧烈降温对日光温室的温度调控影响特别大。在试验观测期间，2012年1月中旬有一次强寒潮天气过程，13日室外最低气温降到-15.3 ℃，为该年度的最低气温，图3给出当日逐时观测资料。

 

　　从图3可以看到，室外最低温度出现在9：00，最高气温出现在14：00，气温日较差为6.4 ℃。对于两个日光温室而言，室内最低气温1号温室出现在10：00，2号温室出现在9：00，1号温室比2号温室温度低1 ℃；最高温度都出现在14：00，2号温室比1号温室高1.5 ℃；1号日光温室日平均气温为7.7 ℃，2号温室为8.2 ℃，比1号温室高0.5 ℃；1号温室气温日较差为9.2 ℃，2号温室为9.7 ℃，也大于1号温室。在揭帘期间，两个温室的增温时间和增温速率不同，1号温室10：00～14：00为增温期，增温速率在1.8～3.0 ℃/h之间；2号温室9：00～14：00为增温期，增温速率在0.4～3.2 ℃/h之间，尽管1号温室平均增温速率大于2号，但2号温室的基础温度高，增温持续时间长，在最高温度上2号温室要比1号温室高1.5 ℃。从14：00后太阳光照减弱，气温开始下降，两个温室的气温也开始下降，降温速率在1.8 ℃/h左右，基本相同；15：00～16：00，1号温室盖上保温帘，室内气温仅降低1.1 ℃，2号温室没有盖保温帘降温3.1 ℃，导致2号温室气温比1号低0.4 ℃。从中清楚看到在寒冷的冬季，及时加盖保温帘的重要性。在16：00盖帘后，2号温室降温速率也变缓，到19：00，2号温室温度又开始高于1号温室。在全天24个观测值中，2号温室有21个值大于1号温室。

 

　　从数据中可以得出这样的结果：在寒冷的冬季，早揭帘尽管有一定的太阳光照，但太阳光照太弱，得到的太阳光照热量抵不过前屋面的辐射散热，不利于日光温室保温和温室的气温提高；同理，迟盖帘也是如此。所以，在实际生产管理中，在不进行人工增温条件下，要注意最低气温出现时间较迟和午后降温明显的气候特点，上午适当迟揭帘，午后适当早盖帘，可以有效防止前屋面的辐射散热，减缓降温速率，使得日光温室内气温保持在相对较高的范围之内，对作物生长有一定的好处。

 

　　2.3 揭、盖帘时间对日光温室旬平均气温的影响

 

　　日光温室的主要热源是靠太阳光照提供的，日光温室内的气温与室外气温一样随着季节的变化而变化。图4是整个观测期各旬的平均气温变化曲线。从图4可以看出，随着季节的变化，室外气温变化较大，从初冬到寒冬再到初春，5个月内旬平均气温变化较大，旬平均气温在0 ℃及其以下的时间近100 d。而在日光温室内，旬平均气温均大于5 ℃，旬平均气温在5～10 ℃之间的天数约80 d。在室外旬平均气温大于5℃时，室内旬平均气温均大于10 ℃。在室外旬平均气温小于-5 ℃时，室内旬平均气温均在7 ℃左右。由于揭、盖帘时间上的差异，在旬平均气温和最高、最低气温上，两个温室有一定的差异。在最冷的1月中旬，1号温室内最低气温为4.0 ℃，2号温室为5.0 ℃；1号温室旬平均气温为6.8 ℃，2号温室为7.4 ℃，2号温室比1号温室高0.6 ℃；在整个试验期1号温室旬平均气温最高与最低相差6.6 ℃，2号温室相差5.8 ℃，表明2号温室的气温变化较1号温室平缓。在相对暖和的11月和3月，1号温室旬平均气温、旬最高气温、旬最低气温三项指标均高于2号温室，其中旬平均气温相差0.2～0.6 ℃，旬最低气温相差0.2～0.8 ℃，则说明在相对暖和的季节，适当早揭帘是有益的。在12月至次年2月的3个月中，旬平均气温、旬最高气温、旬最低气温三项指标，两个日光温室互有高低；当室外旬平均气温≤-5.0 ℃时，2号温室的三项指标均大于1号温室，其中旬平均气温相差0.4～0.9 ℃，旬最低气温相差0.6～1.0 ℃。说明在寒冷时节，适当推迟揭帘是有益的。此外，当室外气温在-9.0 ℃及其以下时，两个温室内的最低气温要降低到5.0 ℃及其以下，这对喜温的果菜生长十分不利，值得生产管理者重视。