新型大跨度非对称塑料大棚内冬季温光变化特征研究

【目的】研究大跨度非对称塑料大棚内冬季温光变化特征,为新型棚体的开发与设计提供思路。【方法】根据跨度和覆盖层数不同,选取5座大棚,分别为17m单层(17-1)、17m双层(17-2)、18m单层(18-1)、18m双层(18-2)和20m单层(20-1),并以塑料拱棚和日光温室为对照,对大棚进行连续气温监测及典型晴天、阴天、雪天条件下气温、土壤温度(20cm深)和光照环境的监测与比较。【结果】①2017-12-01至2018-01-31,18-1、18-2、17-1、17-2、20-1温室冬季平均最低气温分别为4.1,4.9,-1.9,0,-1.8℃,平均最高气温分别为31.7,27.8,32.6,31.9,33.9℃。②典型晴天条件下,18-1、18-2、17-1、17-2、20-1温室最低气温分别为4.4,5.0,-3.4,-2.6,-3.1℃,较室外分别高11.6,12.2,3.8,4.6,4.1℃,较塑料拱棚分别高10.5,11.1,2.7,3.5,3.0℃,较日光温室分别低6.3,5.7,14.1,13.3,13.8℃;典型阴天条件下,最低气温分别为6.3,7.5,1.0,1.6,1.7℃,较室外分别高8.4,9.6,3.1,3.7,3.8℃,较塑料拱棚分别高7.7,8.9,2.4,3.0,3.1℃,较日光温室分别低5.4,4.2,10.7,10.1,10.0℃;典型雪天条件下,最低气温分别为4.9,6.0,-2.7,-1.0,-1.4℃,较室外分别高10.7,11.8,3.1,4.8,4.4℃,较塑料拱棚分别高10.0,11.1,2.4,4.1,3.7℃,较日光温室分别低5.0,3.9,12.6,10.9,11.3℃。典型晴天条件下,18-1、18-2、17-1、17-2、20-1温室20cm深处土壤平均温度分别为12.2,12.3,10.0,11.1,9.6℃,较塑料拱棚分别高6.0,6.1,3.8,4.9,3.4℃;典型阴天条件下,土壤平均温度分别为11.9,12.1,9.5,10.6,9.6℃,较塑料拱棚分别高5.8,6.0,3.4,4.5,3.5℃;典型雪天条件下,土壤平均温度分别为11.2,11.4,9.9,10.5,9.5℃,较塑料拱棚分别高5.4,5.6,4.1,4.7,3.7℃。③对大棚内南北方向气温和光照分布进行比较可知,各试验温室内气温以中部最高,南北次之,分布差异大小排列为17-1温室18-1温室20-1温室18-2温室17-2温室;各试验温室南部光照最好,中部略低于南部,北部最差,透光率大小排序为18-1温室18-2温室20-1温室17-1温室17-2温室。【结论】综合考虑温光环境性能可知,18-2温室大棚的保温性能较好,平均最低气温和土壤平均温度高,无极端低温和高温情况,且南北方向气温、光照分布差异小,透光率高,更适合推广应用。     

温室环境与不同天气的日变化研究

笔者试验了晴天、多云、雨天及雪天几种不同类型天气条件下日光温室内外部温度、光照强度等主要环境因子的日变化规律及其内在关系,分析了不同类型天气条件下日光温室内地温的变化规律,以及同一天气条件下不同土壤深度的地温变化情况,为温室内环境因子的合理调控和指导温室内作物生产实践提供依据.     

秸秆块墙体日光温室保温蓄热性能分析

为研究以农作物秸秆为墙体材料的日光温室(以下称秸秆块墙体日光温室)的保温蓄热性能,以秸秆块墙体日光温室为研究对象,以空心砖墙体日光温室为对照,监测了两种墙体材料温室中空气、墙体、土壤和温室各界面温度变化,分析了两种墙体材料日光温室的保温蓄热性能。结果表明:秸秆块墙体在晴天和阴天时均具有很好的保温性能,空心砖墙体晴天夜间时散失的热量是秸秆块墙体的1.5倍,阴天夜间时散失的热量是秸秆块墙体的1.3倍;秸秆块和空心砖墙体日光温室阴天时室内最低气温分别为5.4 ℃和5.8 ℃,晴天时室内最低气温为6.0 ℃和7.4 ℃;秸秆块墙体温室中40 cm以上土壤平均温度(14.00±2.61)℃高于空心砖墙体温室(13.55±1.73)℃。温室结构中各界面表面温度主要受太阳辐射强度的影响,秸秆块墙体温室中10 cm以上土壤层和空气的蓄热量比空心砖墙体温室中的大,秸秆块墙体的蓄热量比空心砖墙体的蓄热量小。     

油桃日光温室内外湿度变化规律观察研究

日光温室内外油桃栽培的空气相对湿度旬平均变化幅度不大,只是日光温室内的相对湿度旬平均同一时期始终高于温室外8-23.4个百分点,温室内为65.4%-94.7%,温室外为56.8%-71.3%。不论是晴天还是阴天,也不论是日光温室内还是日光温室外,空气相对湿度一天中最高出现在凌晨5:00-8:00,最低出现在14:00左右。但晴天白天的变化幅度大于阴天,夜间空气湿度变化不大。晴天和阴天,夜间20:00时以后到翌日8:00时温室内的空气相对湿度平均为95.7%,接近饱和状态。温室内的空气相对湿度远远高于温室外。     

日光温室番茄叶温的模拟及与环境因子的关系

日光温室内温度是温室微气候控制的常用参数,但是植物本身的温度(主要是叶温)影响着植物的生理活动,温室内温度要根据叶温的变化来调控。建立叶温的模拟模型可为日光温室内气温的调控及将能量平衡模型结合到温室环境控制系统中提供理论依据。该研究根据植物叶片能量平衡原理建立了一个以日光温室内环境条件(净辐射、气温、空气相对湿度)为主要驱动变量,以气孔阻力和空气动力学阻力为参数的番茄植株叶温模拟模型,并通过阴天、晴天土壤水分亏缺和土壤水分充足条件下叶温实测数据对模型进行了试验验证。结果表明,阴天、晴天土壤水分亏缺和土壤水分充足条件下番茄植株叶温模拟值与实测值的变化趋势一致。模型很好地模拟了晴天土壤水分充足条件下叶温的变化,其模拟值与实测值的决定系数R2=0.845,模拟方程的斜率k=0.961,截距f=-0.121,估计标准误差RMSE=2.1℃,相对误差RE=9%。     

日光温室主动蓄放热冠层增温系统性能研究

【目的】设计日光温室主动蓄放热冠层增温系统(Active heat storage-release system for canopy warming,AHSCW)并进行实地试验,分析该系统对番茄冠层的增温效果,为进一步探讨主动蓄放热热能的高效应用方式和作物局部增温系统的设计提供参考。【方法】在第六代主动蓄放热系统基础上设计AHSCW,以太阳能为热源,白天通过水循环将太阳能以热能的形式收集于蓄热水池内,夜间通过冠层增温管道释放热量,对番茄冠层进行局部增温。以使用AHSCW的日光温室为试验温室,未加温的日光温室为对照温室,通过测定太阳辐射强度、番茄冠层空气温度、水温及水泵耗电量参数及不同时期番茄的株高、茎粗和产量,对系统的增温效果进行测试与分析。【结果】白天AHSCW的蓄热量为166～194 MJ,夜间放热量为129～142 MJ,能量利用效率为67%～86%;该系统能够提高番茄冠层区域气温1.4～3.0℃;AHSCW温室果实产量为1.14 kg/m~2,是对照温室(0.64 kg/m~2)的1.77倍。【结论】AHSCW可以明显提高番茄冠层气温,保证番茄的越冬生产,促进番茄生长,增加其产量并可使果实提前成熟上市。     

双层膜日光温室设计及其热性能测试分析

为了提高日光温室的保温性能,设计建造了一种适用于北方冬季生产的现代双层膜日光温室,其特点是有内外两层支撑骨架和覆盖系统,测试了该温室在冬季无保温被覆盖、通风口关闭条件下室内温度变化情况,并与普通单层膜日光温室进行了对比分析。试验结果表明,双层膜日光温室内空气平均温度、土壤平均温度、最低气温和最低土壤温度的最低值较单层膜日光温室分别提高了2.1℃、1.7℃、3.7℃和1.8℃,较室外分别提高了12.4℃、0.9℃、18.5℃和0.9℃。在雪天、晴天、阴天和雾霾天等典型天气,双层膜日光温室较单层膜日光温室白天和夜间平均气温分别提高了0.4℃和1.4℃,较室外白天和夜间平均气温提高了3.0℃和9.7℃。研究表明,与单层膜日光温室相比,双层膜日光温室的空气温度、土壤温度有明显提高,室内温度较稳定。该研究为双层膜日光温室建造提供了参考。     

生态温室系统中作物冠层的CO2分布

将生态温室系统室内环境划分为主体环境与微环境两部分,在主体环境的基础上系统研究了生态温室系统中作物冠层的CO2微环境.以成行的单个植株描述冠层,以空心圆柱体描述植株的简化方法,在考虑冠层内空气运动的基础上,对冠层的每一层建立CO2的物质平衡方程,建立了CO2动态分析模型.以一山东的生态温室为例,利用实测试验数据对模型模拟结果进行了验证.     

保温被外设PE黑膜对日光温室保温性的影响

为减少夜间日光温室前屋面的热量损失,提高雨雪天气温室保温高于对照效果,以日光温室为对象,在2015年冬季采用保温被外覆无接缝PE黑膜的方法测试温室内温度变化,分析对温室保温性能的影响。结果表明,外设PE黑膜对冬季日光温室的增温效果明显,温室气温、0.05 m处地温显著高于对照。其中:晴天与阴天夜间,处理温室最低气温分别较对照提高0.9、0.5℃,最低地温提高0.7℃;晴天效果优于阴天。雪天夜间最低棚温较对照高2.2℃,最低地温提高1.3℃,且雪后1周处理温室降温幅度明显小于对照温室。试验期间处理温室旬平均气温均高于对照温室,节能效果优于对照。     

设施土壤环境对作物生育的影响及调节与控制

一、设施土壤环境对作物生育的影响(一)设施土壤环境恶化原因蔬菜设施如温室和塑料拱棚内温度高,空气湿度大,气体流动性差,光照较弱,而作物种植茬次多,生长期长,故施肥量大,根系残留量也较多,因而使得土壤环境与露地土壤很不相同,影响设施作物的生育。(二)设施土壤恶化类型与特点1、土壤盐渍化。土壤盐渍化是设施栽培中的一种十分普遍现象,其危害     

杨凌冬季日光温室小气候变化特征分析

利用2014年12月至2015年3月杨凌观测站及日光温室内小气候站数据分析冬季日光温室内小气候要素变化特征。结果表明,日光温室内外的空气温度均呈正弦曲线分布,白天温室内的空气温度变化主要受太阳短波辐射影响,夜晚室内温度主要受地面温度影响。日光温室内地温呈正弦曲线分布,温室内地温的热量来源主要为室内空气发出的长波辐射。室内外相对湿度变化趋势基本相同,均呈余弦曲线分布,日光温室内空气湿度变化为作物的呼吸作用和光合作用共同作用的结果。日光温室内光合有效辐射及CO_2呈反相关关系,光合有效辐射呈正弦曲线分布,CO_2浓度呈余弦曲线分布。     

不同天气下的温室环境日变化研究

[目的]为合理调控温室内的环境因子和指导温室内的作物生产实践提供依据。[方法]通过测定不同天气条件下日光温室内外的温度、光照强度。分析了不同天气条件下日光温室内地温的变化规律和同一天气条件下不同土壤深度的地温变化。[结果]在多云天。出现晴天时日光温室内外的光照强度和气温均增加;出现多云时日光温室内外的光照强度均下降且气温上升缓慢乃至下降。雨天日光温室内外的光照强度都很低。白天日光温室内外的平均光照强度分别为60、150lx,最高分别达142、307lx。雪天,白天日光温室内外的平均光照强度比雨天高,分别达150、200lx。室内温度的最大降幅为5．40℃,室外温度的最大降幅为10．46℃。晴天日光温室内地温的变化幅度最大。在同一天气条件下,不同土壤深度的地温变化幅度为：5cm〉10cm〉15cm〉20cm。[结论]温室环境的日变化主要取决于前一天的天气和保温情况。     

基于物联网的阳台微型温室作物生长环境因子探究

为精确调控温室作物生长环境,以樱桃番茄金珠为研究对象,采用新一代物联网系统,对阳台微型温室环境因子进行监测,研究作物在不同区域环境因子的日变化与差异。结果表明:(1)温室外光照强度高于温室内;温室内不同位置光照强度差异较明显,上部区域强于下部,由南到北光照强度呈递减趋势。(2)温室内空气温度高于温室外,温室内不同区域温度变化为:幼苗期内、外侧组空气温度相接近,开花期与结果期内侧组空气温度高于外侧组,整个生长期外侧组土壤温度均高于内侧组。(3)温室外空气湿度显著大于温室内;幼苗期内侧组空气湿度大于外侧组,进入开花期后,外侧组空气湿度比内侧组高4%～6%,结果期空气湿度较高且日变化较小。(4)温室内外侧组二氧化碳浓度高于内侧组。     

全聚苯乙烯泡沫板墙体日光温室的应用效果

为了探究聚苯乙烯泡沫板轻质墙体对日光温室保温效果的影响,对栽培种植管理相同的全聚苯乙烯泡沫板墙体(200 mm)日光温室(简称EPS温室)和传统夯土墙墙体日光温室的室内热环境进行了对比研究。结果表明:白天(保温被开启阶段)晴天、阴天情况下,EPS温室室内温度比土墙温室室内温度平均低1.6℃和3.2℃,雨天、雪天特殊天气情况下,EPS温室室内温度比土墙温室室内温度平均低0.5℃和0.6℃,不影响作物正常生长的情况下,可以有效减少高温高湿病虫害的发生;夜间(保温被遮蔽阶段)晴天、阴天情况下,EPS温室比土墙温室的室内温度平均低0.6℃和0.4℃,在雨天和雪天特殊天气下,EPS温室比土墙温室的室内温度平均低0.1℃和高0.2℃,其保温效果与土墙温室基本一样。EPS温室在节省土地、大幅度提高土地利用率、建造简便的同时,夜间达到了较好的保温效果,在一些暖冬地区可以进行建造使用,但要注意特殊天气及时采取应对措施。     

不同日光温室结构类型温光特性研究

对两种不同结构的日光温室进行比较,研究不同天气条件下不同结构类型日光温室温度和太阳总辐射的变化情况,以期为该类型温室的推广利用提供理论依据。具体研究结果如下:1晴天、阴天和雪天,两种日光温室内气温和墙体内表面温度的日变化趋势先下降,后升高,再降低,只是温度的最大值和温度的变化幅度以晴天最大;日光温室内太阳总辐射透过率和太阳高度角的变化相一致,上午逐渐增大,中午13:00达到最大,之后逐渐减小。从两种日光温室的结构、室内温度和太阳总辐射三方面来说,试验温室的采光性能和保温性能最好。2试验温室的内环境特点。连阴天日光温室平均室内气温均不超过11℃,温室内外平均温差较小,这样不利丁作物的生长发育。晴天日光温室内外太阳总辐射存在极显著的正相关关系,可以用y=7.1957e0.0302x的指数曲线关系曲线方程来拟合;日光温室内气温随着太阳辐射的增强而升高,随着太阳辐射的减弱而降低,两者之间呈现极显著的正相关线性关系,可用直线方程y=0.3908x+7.0343描述。     

冷风挡帘对日光温室内气温影响的数值模拟及其结构优化

研究冷风挡帘结构对寒冷干旱地区日光温室内温度分布的影响。以内蒙古呼和浩特近郊农户生产中使用的日光温室为研究对象,分别对具有冷风挡帘的日光温室(试验温室)和无挡帘的普通温室(对照温室)内的气温进行连续测试,建立2种日光温室在自然通风时的计算流体力学模型。结果表明:在距地面0.1m高度(作物冠层),试验温室在0.6~7.0m范围内的气温显著高于对照温室(α=0.05),温差最大值为4.2℃,最小值为1℃。将近地表气温低于20℃的区域面积值作为评价指标,当通风口底端竖直高度为0.25 m、宽0.3 m,太阳辐射≥300 W/m2,室外风速≤1.2m/s时,冷风挡帘最优结构参数为迎风长度0.84m,倾斜角度76°,此时不同进口风速能满足大部分耕作区域地表气温在12:00时高于20℃的生产要求。     

下挖式日光温室夜间土壤非稳态导热过程

针对日光温室土壤温度不均衡的问题,运用传热学非稳态导热理论,测定分析跨度方向上不同测点地面温度变化率和土壤放热量之间的关系,对下挖式日光温室土壤夜间的非稳态导热过程进行研究。结果表明:1)日光温室地面放热量受地面温度和跨度位置综合作用,地面温度越高、跨度位置越大,土壤放热量越多;2)不同测点地面温度变化率和土壤放热量不成比例,土壤存在水平方向上的热量流动;3)土壤边际效是受到后墙下土壤、温室外土壤缓冲作用引起的;4)本试验中,受后墙下土壤缓冲,土壤放热增加量占土壤放热量比例为6.06%～7.34%;受温室外土壤缓冲,土壤放热减少量占土壤放热量比例为31.8%～50.28%;边际效应对土壤温度环境具有不利影响。     

日光温室的环境特点及调控技术

通过对日光温室中光照、气温、地温、地气温的关系、土壤水分、空气湿度、有害气体及温室土壤等环境因素特点的分析,提出了有利于日光温室作物生长的环境调控技术。     

南京地区日光温室的土壤温度变化特征

为研究日光温室内土壤温度变化规律,利用南京市六合区气象局大院内农业基地温室大棚2011年1-3月5、10、15 cm土壤温度数据以及温室大棚内外的气温资料,对各层土壤的日变化和月变化规律进行对比分析,并对不同天气状况下的各层土壤温度的变化进行了初步研究.结果表明,温室内土壤日变化呈单峰曲线,土壤温度月变化上层土壤先于下层土壤达到极值,无雨(包括晴天、多云和阴天)天气条件下的各层土壤温度均大于有雨天气下的土壤温度,不同天气状况下各层土壤温度的变化一致.     

山体式日光温室的温湿性能及结构参数研究

结合黄土高原的特殊地形,为改善该区日光温室的温湿性能,提出了一种适于西北黄土高原的山体式日光温室。并监测了该温室和传统日光温室内温度、光照度、湿度30d的数据。9m跨度山体式和传统日光温室对比分析表明,山体式温室内日平均气温可提高3.5℃;日最低气温可提高3.8℃;日最低地温可提高3.5℃;空气相对湿度可降低11.9%。还对山体式8.5m、9m、9.5m三种不同跨度温室的温光性能做了对比,研究表明,9m跨度温室保温蓄热性能较好,日最低气温分别比8.5m、9.5m跨温室高0.8℃和1.7℃;光照强度分别比8.5m、9.5m跨温室高4.3%和4.0%。该研究结果对黄土高原及其他山地陡坡地日光温室的结构优化和新型温室结构推广有参考价值。