不同跨度组装式日光温室光热环境性能研究

为研究跨度对组装式日光温室温光环境的影响,选取8m、9m和10m跨度的组装式日光温室,以当地普通日光温室为对照,进行温室环境温度、光照性能观测和墙体热工性能分析。结果表明:各组装式日光温室墙体热稳定性远低于普通温室,平均最低温度较普通日光温室低1.27℃~5.30℃;组装式温室保温和采光性能随跨度增加而减小,1月份,8m跨度组装温室平均最低温度较9m和10m跨度温室高1.33℃和4.04℃,透光率高1.93%和7.67%,室内外最低温度差可达30.09℃;组装温室随跨度增大,室内温度变化越剧烈。综合分析认为,冬季组装式温室中8m跨度温室综合保温性能最好,组装式温室的保温性能随温室跨度的增加而下降,组装温室在没有辅助热源加温的情况下,不宜过度增加跨度。     

单层和双层膜组装式日光温室环境性能比较分析

组装式日光温室普遍存在保温蓄热性能不佳的问题,采用前屋面双层薄膜覆盖提高组装温室保温性能,经对单层膜、双层膜温室和传统土墙温室温光环境观测分析。结果显示:单层和双层膜组装温室的保温性能均不如普通土墙温室,但双层膜较单层膜组装温室的保温性能明显提高,冬季较单层膜组装温室最低温度提高4.20℃,降温速度较单层膜温室低0.39℃/h。双层膜组装温室也存在透光率下降(较单层膜温室下降6.67%~15.60%)、相对湿度增大和通风能力不足等问题。在温室建造和管理中还需注意改进,提高温室的调控能力。     

新型双屋面日光温室在北京市的应用与试验

为了了解新型双屋面日光温室在北京地区的应用效果,寻找适合北京市推广的节能型温室结构,以新型双屋面日光温室和4种传统的日光温室为研究对象,分别选取典型晴天、典型阴天、雪天及连续1周的数据,进行保温性能分析。试验结果表明:典型晴天、典型阴天和雪天条件下,室外温度越低,光照越少,新型双屋面日光温室的长时间保温效果越好,雪天新型双屋面日光温室的平均温度低于日光温室+空气热源泵,高于其余3种类型温室,且白天夜间温差较小,仅为1.5℃。新型双屋面日光温室1周的平均温度比砖+混凝土和砖+聚苯板日光温室分别高3.97和3.85℃,但比日光温室+空气热源泵和土墙下凹式日光温室分别低6.67和2.06℃;其中,白天最高温度仅次于日光温室+空气热源泵,高于其他类型温室,且变化幅度较大,夜间最低温度比日光温室+空气热源泵和土墙下凹式日光温室分别低35%和14%,比砖+混凝土和砖+聚苯板日光温室分别高56%和50%,说明新型双屋面日光温室的保温效果优于传统的砖+混凝土和砖+聚苯板日光温室。     

北方寒冷地区温室供暖计算方法

北方地区温室的冬季供暖十分重要。一方面,室外非常寒冷(哈尔滨地区最寒冷的1月份室外日平均气温达到-26℃);另一方面,由于地理纬度高(哈尔滨地区地理纬度j=45.6),太阳高度角低(1月份平均为d=-20.9),造成采光量少,必须补充足量的热才能维持温室正常的栽培生产。为此,详细论述了寒冷地区温室供暖计算方法,为北方温室的冬季生产提供热量的保证。     

不同墙体结构日光温室保温效果的研究

为明确墙体结构对日光温室保温性能的影响,以3种不同墙体结构的日光温室为研究对象,计算了日光温室各组成元素的热工性能,分析了不同结构温室的墙体温度分布、温室内空气温湿度以及土壤温度分布。研究结果表明,厚度为0.6m的秸秆块墙体的热阻是平均厚度4.0m土墙体热阻的2.54倍,土墙体导热系数和蓄热系数分别是厚度为0.6m秸秆块墙体导热系数的16.91倍和11.42倍;墙体温度梯度显示土墙体厚度方向上的温度衰减速率最小,其次是0.6m厚秸秆块墙体,0.46m厚秸秆块墙体温度衰减速率最大。试验期间,SBWG1、SBWG2和SWG中空气的平均温度分别为3 0.8℃,3 2.1℃和3 2.6℃,温室中土壤在0 cm、1 0 cm和2 0 cm处温度(2月份)分别为26.2、14.1、13.9,25.2、16.5、15.1、27.2、17.5、17.2℃。秸秆块墙体日光温室在保温性能及湿度调解方面优势明显,在蓄热性能和土壤温度方面需要提高,以达到土墙体日光温室的保温效果。     

日光温室不同厚度土墙体蓄放热特性研究

为实现土墙日光温室结构优化及温室土墙体轻简化,以泰安市不同厚度土墙日光温室为研究对象,利用在两温室(1号墙体较厚、2号墙体较薄)北墙体的不同高度上布置的温度传感器采集的数据,比较分析了在不同天气状况条件下两温室不同厚度土墙体的蓄放热特性。结果表明,晴好天气时,1号温室土墙体的蓄热量和放热量略高于2号温室,二者差值很小,分别为82.3、45.0 k J。连阴天时墙体全天放热,测试3 d的平均放热量,1号温室明显高于2号温室,厚墙体与薄墙体的放热量有明显差异,其二者差值为615.9 k J,但两温室距离墙体内表面0.1 m处的平均气温相差仅0.6℃。从距墙体内表面0.6 m以外的墙体温度相对稳定部分的温度分析表明,厚墙体温室(1号温室)温度相对稳定层的范围较薄墙体温室的大,蓄积热量也较多,应采取有效的换热设备或材料,将厚墙体内温度相对稳定层蓄积的热量释放到温室内部,用于进一步提高温室气温,以充分发挥厚墙体的节能效果。     

日光温室集散热增温蓄热系统的优化与试验研究

为研究设计适用于南疆和田地区日光温室冬季夜间增温蓄热设备,设计了日光温室集散热增温系统,改进了系统集散热器,测试了系统冬季夜间增温蓄热效果,分析了系统对日光温室空气温度、相对湿度以及0cm深土壤温度和15cm深土壤温度的影响和系统集放热效率。试验结果表明：系统在典型晴天试验温室较对照温室温度可以增温4.3℃,试验温室较对照温室平均相对湿度降低8.65%;阴天试验温室较对照温室平均温度增温2.4℃,平均相对湿度降低6.8%,且系统综合平均集热效率为52.6%,表明该日光温室增温系统在和田地区富余的光热资源条件下具有显著效果。     

施用生物炭对膜下滴灌玉米土壤水肥热状况及产量的影响

为探究生物炭在河套灌区滴灌玉米种植过程中的适用性,试验设置不施用生物炭(CK)、生物炭施用量为15 t/hm~2(ST1)、30 t/hm~2(ST2)、45 t/hm~2(ST3)和60 t/hm~2(ST4)共5个处理,研究了不同施炭量对土壤含水率、温度、养分含量和玉米产量指标的影响。结果表明:随生物炭施用量的增加,玉米耕层土壤含水率呈先增加后减小的趋势,但均明显高于CK,且当施炭量达到45 t/hm~2,效果最为显著,各生育期0~20 cm平均含水率较CK高15.01%、19.60%、13.12%、11.06%和3.38%。施用生物炭显著提高了耕层土壤养分含量,玉米全生育期内,各施用生物炭处理土壤有机碳含量平均较CK高37.48%~56.09%,差异性显著,以处理ST4增幅最大;速效磷平均较CK高51.26%~69.75%,差异性显著,且处理ST3增幅最大;速效钾平均较CK高25.97%~49.37%,差异性显著;碱解氮含量平均较CK高29.91%~51.88%,差异性显著,以处理ST3增幅最大。施用生物炭显著提高了耕层土壤温度,且随施炭量的增加呈增加趋势,但当施炭量达到45 t/hm~2后,增温效果减弱。施用生物炭显著提高了玉米产量,处理ST1、ST2、ST3和ST4分别较CK增产11.05%、18.56%、22.46%和18.72%,差异性显著。综上所述,施用生物炭显著改善了耕层土壤的水肥热条件,且增产效果显著,较适宜在河套灌区膜下滴灌玉米种植过程中应用推广。     

秸秆深埋下灌水量对土壤水盐分布与夏玉米产量的影响

为探究秸秆深埋下土壤水盐分布与夏玉米产量对灌水量的响应,于2017年和2018年在河套灌区进行了秸秆深埋下单次灌水定额60 mm(W1)、90 mm(W2)、120 mm(W3)3个处理及常规135 mm为对照(CK)处理的大田试验。结果表明:秸秆深埋下耕作层含水率随灌水量的增加先增后减,成熟期W1处理的两年平均含水率较CK降低21.3%,而W2和W3较CK提高8.6%和9.4%;秸秆隔层持水量随灌水量的增加先增后降,成熟期W1持水量较CK平均降低10.9%,而W2和W3较CK平均提高16.1%和17.1%;生育期W1、CK处理在隔层积盐,W2、W3处理脱盐,生育末期W1和CK平均积盐率为27.0%和11.1%,而W2和W3平均脱盐率为7.6%和7.1%;W1和W3较CK平均减产20.9%和0.5%,W2较CK平均增产1%,但W1、W2、W3处理的水分利用效率较CK分别提高15.2%、17.3%和5.1%(P<0.05)。当耕层含盐量为1.45~1.48 g/kg,单次灌水定额为82~111 mm时,秸秆深埋耕作模式可实现节水稳产的目标。     

新疆新型高效节能日光温室标准化设计探讨

日光温室标准化设计的目的是为了提高新疆南北疆日光温室的综合性能,根据新疆的自然条件和气候特征,对两地区的日光温室建造参数进行标准化设计,通过对这两种结构日光温室的测试结果,分析在新疆独特气候下温室参数对日光温室性能的影响。温室保温性能验证实验表明:标准化设计的温室在南北疆喀什塔城两地分别在外界-10.7℃、-8.1℃低温环境下,其温室内冬至日的平均温度可达到19.9℃、22.8℃,最低温度为15.3℃、18.8℃,最高气温达到33℃、30.1℃,标准化设计温室保温效果好,并从实际生产角度充分验证了节能日光温室的使用性能。     

温室不同结构内墙体对其温效应的影响

以温室内墙体比表面积一致的凸式墙体(T)和凹式墙体(A)作为处理,以常规平面墙体作为对照(CK),研究温室不同结构内墙体对其温效应的影响。结果表明:采用凸式墙体或凹式墙体均可提高温室的温效应,使温室内地温、月平均日温、月平均夜温、月平均最低气温以及一天内的气温明显提高。随着墙体深度的增加,墙体的最低温度增加而最高温度降低,其中凸式墙体处理的12cm、18cm、24cm墙体深度最低温度和最高温度均表现最大,而平面墙体最小,显著低于凸式或凹式墙体。采用凸式墙体(T)或凹式墙体(A)均可有效提高温室的蓄热能力,其中凸式墙体(T)白天吸热最多、夜间放热最多,具有更好的蓄热性能。     

日光温室网状集散热水循环系统应用效果试验研究

为探讨冬季南疆地区日光温室夜间低温问题,以新疆和田市和田县日光温室为研究对象,在日光温室后墙上设计了网状集散热水管,并在阴天蓄热水池蓄热量低的情况下通过电加热方式继续升温,并分析了该系统对温室温湿度变化及番茄生长状况的影响.试验结果表明:网状集散热水循环系统在晴天可以提高室温1.7～2.1℃,通过电加热结合的方式在阴天提高室温1.6～2.0℃;系统平均蓄热量为226.8～302.4MJ,夜间放热量为151.2～201.6MJ.每10天测定一次试验温室和对照温室番茄的株高与径粗,结果表明:生长期的试验温室株高较对照温室高出5.1％,系统能有效改善温室夜间温湿度环境,促进温室番茄生长.     

越冬期日光温室灌溉水升温与管理技术研究

以黄土高原离石区设施蔬菜示范基地日光温室群的越冬期跟踪监测数据为依据,分析了越冬期温室地温以及灌溉水进棚温度的变化特性,研究了越冬期内灌溉水需升温期、无需升温期的划分和需升温期内灌溉水最低可灌温度。借助CFD模型,计算了越冬期各时期灌溉水升温所需的时间,并且以此为基础提出日光温室升温灌溉管理技术。结果表明:(1)河流地面灌溉水无需升温可直接灌溉,时期为11月整月,需升温的时期为12月中旬到次年3月中旬,其余时间段全天部分时间可直接灌溉。(2)需升温期间,可灌溉的最低温度为7.5~10.8℃。(3)需升温期间,灌溉水升温所需的时间变化为5~51 h。以此为基础,提出了包括灌溉制度、灌溉水需升温期的划分、最低灌溉水温、升温时间以及灌溉时间内的升温灌溉管理技术。研究结果可为季节性冻土区越冬期温室大棚的灌溉水温管理提供具有实际意义的技术支撑,可丰富灌溉理论与技术。     

昼夜增温条件下水分亏缺对不同生态型小麦幼苗生长发育的影响

以半冬性小麦品种西农2000和冬性品种兰天26号为材料,利用智能型程序型人工气候箱设置昼夜恒定温度梯度14℃(T1)、16℃(T2)、18℃(T3)和20℃(T4)4个,土壤含水量分别为饱和含水量的75%~80%(CK)、60%~65%(LW)和50%~55%(MW)3个梯度,研究温度和水分互作对不同生态型品种小麦幼苗生长发育的影响。结果表明,水分和温度对小麦幼苗生长发育均有显著影响(P0.05)。幼穗分化进程以T4CK处理缩短最明显,较最慢的T1CK处理平均缩短7d,温度对幼穗分化的影响效应高于水分;温度处理中,最高温度的T4(20℃)处理较T1(14℃)处理幼穗分化进程平均显著提前4.7 d,而适当水分胁迫尽管加快幼穗分化进程,但较充分灌溉CK无显著差异;在生长指标上,轻度水分胁迫LW有利于增加次生根数目、单株叶面积和干物质量,分别较充分供水CK平均增加22%、7%和14%,而次生根长和株高均表现降低,较CK平均降低7%、3%;随着昼夜温度升高,小麦株高、单株叶面积、次生根数目、次生根长度及单株干物质均相应增加,二者平均最大相差2.31、2.94 cm、2.0个、3.74 cm2、1.86 g,但水分、温度及品种互作对小麦株高、单株叶面积、次生根数目、次生根长及干物质均无显著影响。     

北京延庆县日光温室冬季保温性能

日光温室冬季保温性能的好坏是制约菜农经济收入的重要因素之一,提高温室的保温性能、降低能耗是提高温室生产效益的最直接手段。该文以北京市延庆县为例,对当地土墙温室、土墙包砖温室和砖墙温室3种类型日光温室的温度进行了监测,对保温性能进行了对比分析,提出了日光温室增温保温效果的技术改进措施。     

三种蓄热设备在组装式日光温室中的应用效果

为研究适用于组装式日光温室的蓄热增温设备,在组装式试验温室中安整水袋式、水幕式和双源热泵主动蓄放热设备,研究其蓄放热量、增温效果、蓄放热成本和节能率等指标,通过试验表明:双源热泵晴天蓄热量和放热量最高,分别为704.99MJ和539.62MJ,晚间温室放热时段平均温度较对照温室高3.51℃,但节能率为29.58%,使用成本较高,双源热泵阴天蓄热量和放热量分别为185.73MJ和222.78MJ,放热时间试验温室平均温度较对照温度高2.08℃;水幕式主动蓄放热设备晴天蓄热量和放热量分别为434.62MJ和337.19MJ,放热时段试验温室平均温度较对照温室高3.13℃,节能率为70.53%;水袋式主动蓄放热设备晴天蓄热量和放热量最低,分别为167.42MJ和157.16MJ,放热时段试验温室平均室温较对照普通温室高1.40℃,节能率为69.18%。通过综合性能分析,采用水幕式主动蓄放热设备具有节能率高、使用成本低的优点,双源热泵蓄放热设备具有蓄放热量大、增温速度快的优点,可根据温室生产需要进行选择安装使用。     

不同保墒措施对黄土丘陵区坡地枣园土壤温、湿度的影响

针对陕北地区水资源日趋紧张,雨水、灌溉水利用效率低下的现状,通过定位试验,研究了干旱条件下不同保墒措施对山地枣林土壤温、湿度及产量影响。结果表明：几种保墒措施的保水效果均较明显,在土壤含水量随时间变化的过程中,以B120（保水剂量为120 g/棵）、J2（秸秆覆盖量为2 kg/m2）及D（地膜覆盖）的效果最佳,平均土壤水分较对照CK高出25.4%、23.7%、18.1%。保水剂及秸秆施用量偏低或偏高都会影响其保水效果。地膜覆盖有升温的作用,而秸秆在高温时有降温效应。     

温室环境-作物湿热系统CFD模型构建与预测

以栽有番茄的Venlo型两连栋玻璃温室为研究对象,对作物蒸腾和土壤蒸发与室内外环境因子之间的关系进行了分析。在充分考虑太阳辐射影响和室内水蒸气传输过程基础上,结合多孔介质模型,构建了求解温室环境〖CD*2〗作物湿热系统的CFD数学模型,并对边界条件的设置进行了探讨。采用Fluent软件对不同天气条件和种植密度温室内温度分布模式进行了3-D数值模拟与预测。结果表明：室内温、湿度模拟值与实测值平均相对误差分别为5.7%和2.1%,CFD模型有效,边界设置合理。晴天室内作物区平均温度较阴天时高1.6℃左右,相对湿度约低3%,太阳辐射对温、湿度分布有影响;双密度栽培作物区温度较单密度高0.8℃,相对湿度高19%。温室背风侧温、湿度略高于迎风侧,作物区温、湿度分布比较均匀,作物和土壤腾发作用对室内温、湿度分布有影响。     

“上膜下秸”措施对温室土壤水热盐调控试验研究

为了明确温室生产中不同耕作措施的水热盐调控效果,采用温室小区试验方法,以翻耕(CK)、翻耕结合地表覆盖地膜(M)、翻耕结合秸秆深埋(J)为对照,研究了翻耕结合地表覆盖地膜结合秸秆深埋(J+M)措施对温室土壤水热盐动态变化的影响。结果表明,与M、J及CK处理相比,J+M处理全生育期平均土壤含水率可分别提高8.96%、5.45%、14.32%,土壤温度分别提高3.35%、5.21%及8.32%,土壤全盐量分别降低24.44%、19.65%、26.64%,这一结果可为宁夏温室种植实施地膜覆盖与秸秆深埋改良措施提供参考。     

施肥对河套灌区土壤CO_2和N_2O排放的影响

以河套灌区草甸碱化土为研究对象,设缓控肥(HK)、颗粒有机肥(F)、微生物菌肥(W)和农民习惯施肥(CK)4个处理,于2015年5—10月,利用静态箱-气相色谱法监测玉米整个生育期土壤CO_2和N_2O的排放量,并对玉米季农田温室气体排放量和产生的综合温室效应进行测算,研究了农田表层土壤温室气体的排放量和增温潜势。结果表明,(1)各处理N_2O的排放峰值均出现在施肥10 d后。玉米整个生育期HK处理的单位时间排放量最少(0.25 mg/(m2?h)),F处理的排放量最多(0.67 mg/(m2?h)),F处理N_2O累计排放量比CK高出62.40%;CK分别比W、HK处理N_2O排放量高出19.71%、54.26%。(2)各处理间CO_2排放差异显著(P0.05)。玉米整个生育期,W处理累积排放量最少(14 639.26 kg/hm2),F处理的排放量最多(18 603.4 kg/hm2),CK比W处理CO_2排放量高16.75%。(3)各施肥处理综合增温效应表现为HK处理W处理CKF处理。HK处理温室气体排放强度(GHGI)值最低,比CK低96%,同时保持了较高的产量水平;F处理氮肥量最大,且有较高的GHGI值,达到CK的1.70倍,同时产量较CK无显著变化;W处理氮肥量次之,且GHGI值较高,可产量较低。大量施用颗粒有机肥(F)会产生较多的温室气体,同时也会导致较强的温室效应。缓控肥(HK)处理氮肥量最小,作物产量增加,GHGI值最低,对农田温室气体减排具有较好的应用前景。