日光温室气象环境综合的研究（四）：日光温室地温场模拟初探

在前人研究基础上，用有限差分方法建立了一个非稳态二维地温场的数学模型。该模型为进一步分析日光温室内土壤温度热状况和进行综合评价，选用提高日光温室地温措施提供和手段和依据。     

日光温室地温变化规律与调控

冬季薄膜日光温室１０ｃｍ最低地温与盖苫前的基础地温的定量关系，可按不同覆盖物种类结合夜间天气类型用数学模型表示，据此可对温室地温合理地进行调控。还提出了温室最低地温与最低气温的定量关系以及进行调控的定量指标和应注意的问题等。     

连阴天气塑料日光温室内外温度的关系及调控

揭示了连阴天情况下塑料日光温室内的气、地温变化规律，建立了阴1d、阴2d、阴3d时棚内外不同时次气温的关系，据此可对温室内温度进行调控，并阐述了连阴天时塑料日光温室内的减灾措施。     

塔里木沙漠腹地日光温室温度效益

塔克拉玛干沙漠地日光温室在冬季未加热时，温室内气温比高１４℃，地温高１５℃以上，可确保抗寒力较强的蔬菜正常生产；苇草草帘增温０．９℃，中棚增温３．７℃，当与温室被，中棚联合使用时，可确保绝大部分蔬菜正常生产。     

日光温室的结构优化

根据力学原理，推出了有柱式和无柱式日光温室受力骨架内力的计算公式；根据日光温室的受力特点，提出了日光温室荷载的取值方法和组合原理；根据优化设计原理，提出了日光温室优化设计的设计框图。     

日光温室夏季降温措施的试验研究初报

针对日光温室的夏季降温需要，分别对自然通风、自然通风+遮阳网系统、自然通风+微喷降温系统、自然通风+遮阳网+微喷降温系统四种措施进行对比试验，分析了这4种措施对室内的气温、相对湿度和地温的影响。结果表明，自然通风+遮阳网系统下温室内的气温最多降低2.2℃，白天平均降低1.4℃，室内地温平均降低3.8℃，最多可降低4.5℃；自然通风+微喷降温系统下温室内气温最多降低3.2℃，平均降低2.4℃，地温最多降低2.0℃，平均降低0.9℃；在自然通风情况下联合运用遮阳网和微喷降温系统室内气温最多降低5.4℃，平均降低4.4℃，与室外气温相比，最多高1.9℃，平均仅高0.7℃，基本接近室外气温。而在自然通风条件下，室内的气温比室外气温最多高7.2℃，平均高5.1℃。可见，自然通风+遮阳网+微喷降温系统降温效果最好。     

越冬期日光温室土壤和空气的热量传导特征

为探求越冬期日光温室内部土壤温度的变化规律以及土壤表面及内部热量传递的日变化规律,以山西省吕梁市离石区日光温室为研究对象,采用整个越冬期对日光温室大棚内土壤温度、空气温度等的跟踪观测数据,用传热学的理论和方法,研究了土壤温度的变化情况以及土壤表面及内部的热流状况。结果表明:(1)室内土壤温度进行着以日为单位的周期性变化,室内表层土壤温度高于深层,室内分层地温对气温变化的响应存在滞后效应,随着土壤深度的增加,温度波的振幅越来越小,由表层到深层温度波振幅分别为5.24、2.83、1.79、0.93、0.76和0.17℃。0.4 m以下的地温基本处于稳定的状态;(2)揭示了土壤热量传递的零通量面的存在,土壤热量以零通量面为界限,分别向上向下传递,零通量面的位置并不是固定的,随时间、随季节都在进行着变化,零通量面的最低位置出现在距地表0.25 m的土壤处,出现的时间为一月中旬早晨8:00左右;(3)计算了土壤通过对流和辐射两种方式的传热量,白天,土壤吸收热量,对流传热和辐射换热对土壤表面吸收热量均有贡献,土壤具有良好的贮热性能,夜间土壤释放热量,主要依靠辐射换热的方式,起到了维持室内温度的作用。     

节能日光温室蓄热技术研究进展

节能日光温室起源于中国辽南地区,具有完全的自主知识产权,在中国设施园艺的发展过程中起到了重要的作用。节能日光温室的高效蓄热性能是其与普通日光温室的最主要的区别,节能日光温室的蓄热是通过结构、材料、设备的单一或协同应用来最大化利用太阳能为室内提供热能,有被动蓄热和主动蓄热2种形式。目前的形式主要包括主动采光蓄热、空气循环蓄热、水循环蓄热、相变材料蓄热、卵石蓄热、热泵蓄热、联合方式蓄热。该文综述了节能日光温室蓄热技术的相关研究成果,分析了主要技术问题及研究重点,从传统日光温室节能化改造、节能日光温室新结构发展、蓄热技术研究方法集成及市场化推广应用4个方面进行未来发展方向和研究内容的展望,为国内开展节能日光温室蓄热技术研究提供参考。     

地坑日光温室的保温效应

探索性地开发了一种地坑日光温室,并对地坑日光温室和普通大棚的温度观测资料进行了对比分析。结果表明：地坑温室的热状况明显优于普通大棚。     

中国日光温室机械卷帘技术发展现状与趋势

自上世纪90年代以来,以设施蔬菜为代表的设施农业规模化发展促进了日光温室机械卷帘技术的产生,日光温室机械卷帘技术在实际应用中具体表现为国内各种类型的日光温室卷帘机。依据卷帘形式的不同,日光温室卷帘机分为后置卷绳上拉式和棚面自走式2类。概述2大类日光温室卷帘机的发展历程及其主要技术特点,就其卷帘机械结构、工作原理、制造等方面进行了详细的针对性特点分析与技术对比,详细阐述日光温室机械卷帘技术在发展应用过程中的3种主要关键技术:日光温室卷帘减速机技术、日光温室卷帘位置检测和控制技术、日光温室机械卷帘安全保障技术的发展和应用现状。并针对目前的日光温室机械卷帘技术发展现状,指出日光温室机械卷帘技术的重要发展方向和趋势:日光温室机械卷帘装置向提高装置卷帘效率和装置适用性方向进行优化;日光温室机械卷帘安全保障技术得到更多关注和更大规模的发展应用;通过环境传感器技术、非接触式测控技术等信息化手段,结合基于日光温室卷帘的温室环境预测模型形成的智能化、信息化的日光温室机械卷帘控制系统。     

温室表层土壤硝态氮运移的水、热耦合效应研究

为了探讨温室作物生产水肥管理和温度环境对土壤NO3--N向表层迁移的影响,选用5 a的温室土壤样品进行土柱蒸发模拟试验,研究蒸发温度、土壤初始含水量、初始NO3--N含量及其耦合效应对温室土壤迁移速率及其垂直剖面分布的影响。试验结果表明:蒸发温度和土壤初始含水量明显影响NO3--N向土壤表层的迁移,并随蒸发温度和土壤初始含水量的增加而加强;通过正交回归分析得出影响NO3--N迁移速率的因素依次为初始含水量、蒸发温度以及温度与含水量的交互作用;土壤初始NO3--N含量以及它与蒸发温度、土壤初始含水量的交互作用对NO3--N迁移速率的影响不显著,但它影响土壤中各层的NO3--N绝对含量;经过5 d蒸发后,NO3--N沿垂直剖面分布出现上高下低,并出现一小的回升后逐渐趋于稳定。本文建立了蒸发条件下NO3--N迁移速率的回归模型,利用该回归模型,可为温室土壤在不同环境及水肥条件下NO3--N向表层迁移速率的预测提供依据。     

PC板温室的温湿度预测模型建立与分析

根据PC板温室内太阳辐射、通风、对流和作物蒸腾作用引起的质热交换物理过程,基于物质和能量守恒,建立了与温室内外气象参数、土壤蒸发、作物生长状况和土壤品质相关的温度与湿度预测模型,并根据所建模型及仿真结果对温室环境系统进行分析。     

Simple Indirect Estimation of Ventilation and Crop Transpiration Rates in a Greenhouse

A simple linear model has been developed, based on the greenhouse crop heat and mass balances allowing for the calculation of inside air temperature and humidity together with crop temperature. This model is valid for a mature non-stressed crop with low-temperature difference between inside and outside. It can numerically be inverted in order to identify the greenhouse ventilation function together with the soil heat storage parameter, by fitting measured and calculated data of crop temperature and inside air temperature and humidity, and by deducing crop transpiration rate.This model was tested in summer in a ‘classically ventilated tunnel’ with a small opening surface (6%), and in a ‘largely opened tunnel’ with a large opening surface (18%). Measurements were carried out when the tomato crop was mature. On the basis of the experimental measurements, the coefficients of efficiency for ventilation were determined and used to validate the model with respect to inside air measurements. The identified values for the ventilation coefficients are in agreement with the values reported in the literature. Likewise, calculated inside air speed deduced from ventilation in both tunnels was also in good agreement with the measured values. It is shown that this approach allows for a precise estimation of ventilation and transpiration rates using only simple measurement devices such as temperature and air humidity sensors.     

不同水肥处理对辣椒保护地土壤温度和CO_2含量的影响

研究了吉林省龙井地区保护地不同水、肥(氮、磷)处理对土壤温度、CO2含量的影响,结果表明:灌水量、土壤湿度与各个土层土壤温度之间呈显著的负相关,但是由于土壤水分影响到土壤升温和保温两方面,在相同施肥量下,其综合作用的结果是,以灌水定额为为2水平(118.33 m3hm-2次-1)处理的土温最高;灌水定额最大的4水平处理土温最低;土壤湿度、温度与土壤中CO2含量都呈极显著的正相关;低量氮肥和高量磷肥可使土壤中CO2含量增加;通过灌水、氮肥、磷肥的三因素四水平的水肥耦合实验研究发现,水、氮、磷处理均为3水平的处理辣椒产量最高;若在此处理水平上提高灌水量或施磷肥量都会使辣椒产量降低,而土壤中CO2含量却升高明显。     

免耕方式下土壤温室气体排放及影响因素的研究进展

综述了免耕方式下农田土壤中3种主要温室气体(CO2、N2O和CH4)的排放情况及影响因素。分析发现,这些温室气体的排放受到诸多因子的影响,如免耕农作持续时间、土壤特性、秸秆(种类、粉碎长短和施用方式)、降水和土壤温度等等。大多数研究都认为,免耕方式下CO2和CH4的释放有所降低,N2O的释放会加强,但这种结果并不是不变的,它会随着影响因素的变化而变化,有时甚至出现相反的结果。因此,免耕方式下,温室气体的排放情况是由不同免耕地区的环境条件决定的,只有结合当地实际情况才能对温室气体的排放做出正确的评价。最后指出了目前研究的不足,并对今后的研究提出了展望。     

燃池在日光温室加热的应用试验

燃池是一种利用生物质能的新型的加温方法。燃池是一种阴燃过程，在燃烧过程中，不需任何助燃措施即可自行燃烧，放出热量，提高地温、气温，并可降低湿度，而且热量均匀、持续稳定。研究结果表明，可显著提高地温、气温，并可降低温室内湿度。     

基于不同估算方法的贵州省土壤温度状况

土壤温度状况是土壤系统分类重要的土壤诊断特性,是土壤某些分类单元的划分依据。以贵州省86个气象站点(1951/71—1980)地面气候资料为基础,应用不同的土壤温度估算方法(土温内插法、土温直接估算、纽荷模型估算、气温回归估算法、纬度海拔回归估算法),判定贵州省各县(市)的土壤温度状况。结果表明,5种方法的估算结果基本一致,"不同海拔的贵州省经纬度海拔回归估算"方法在贵州省土壤温度状况估算中的应用更为广泛。贵州省土壤温度状况包括温性、热性和高热性三种土壤温度状况类型;有80个县(市)的估算结果属于热性土壤温度状况;威宁、大方属于温性土壤温度状况;有4个县(市)估算结果处在不同土壤温度状况临界值附近,存在两种土壤温度状况,其中水城、开阳和习水存在温性和热性两种土壤温度状况,而罗甸则存在高热性和热性两种土壤温度状况。将贵州省土壤温度状况作为诊断特性应用于土壤系统分类时,应综合考虑成土环境条件。     

智能型温室环境控制器的研究开发

为了精确地控制温室环境，研究了温室的主要参数温度、湿度和光照度的关系及秧苗的水分需求情况，给出了建立数学模型的方法，提供了硬件结构。     

中国节能型日光温室的理论和实践

扼要介绍了中国节能型日光温室的基本结构、性能、应用和发展概况,重点介绍了该温室建筑结构参数的优化设计,如温室各建筑参数的几何尺寸,采光屋面的倾角和几何形状,墙体结构,后屋面结构及其仰角和投影,外保温覆盖材料和环境调控手段等。同时还介绍了中国节能型日光温室理论研究成果,如建立了日光温室光、热、空气湿度、土壤温度和力学数学模型,并指出这些成果是日光温室结构优化设计的基础。     

Temperature variations in unfrozen soils with variable hydrothermal properties

A comprehensive understanding of the hydrothermal properties of soil is required to model heat distribution in unsaturated soils. In this study, we aim to model heat distribution throughout the profile of unfrozen soil while its thermal diffusivity varies with time and depth. The proposed model is based on the fundamental solution of the one‐dimensional transient heat conduction equation using the decomposition method. We calibrate our model using experimental data from soils of different textures in the literature. The new model can estimate soil thermal diffusivity at different depths and times and uses easily accessible characteristics such as the degree of saturation and the texture of the soil. In this study, the performance of the new model is compared to the performance of the simplified model in which constant thermal diffusivity is considered throughout the profile. Moreover, the model is validated by comparing it with in‐situ temperature measurements within depth of soil profiles with different textures. The results show a very good agreement between the predicted and the measured temperature throughout the soil profiles. Such a validation shows that with increasing degree of soil saturation, depletions in temperature for fine‐textured soils are more significant than those for coarse‐textured soils. Finally, the new model is applied to a double‐layer soil in the Alsace region to define temperature variation in the profile of soil with different characteristics in each layer. For a double‐layer profile, the continuity of the temperature as well as the heat flux is verified at the interface between the two layers.