张沛

摘 要 中国南方地区每年夏季的高温天气是影响农作物正常生长的不利因素之一，农业大棚的使用成为一种在高温气候条件下保证农作物可持续生产有效且可行的选择。主要介绍自然通风、蒸发降温和外部遮阳三类夏季常用的大棚降温的技术；同时，对这些降温方法在我国南方地区的实际应用进行了探讨。事实上，影响降温效果的因素有很多，如当地的气候、环境资源状况、农业基础设施条件等，所以为了达到理想的降温效果，不同降温技术的组合使用是十分必要的。

关键词 大棚降温；自然通风降温；蒸发降温；外部遮阳

中图分类号：S625；TP183 文献标志码：B 文章编号：1673-890X（2016）09-0-02

中国南方地区夏季持续的高温天气使得农作物正常生长面临巨大的挑战。因此，在这样的地区调节农业大棚内温度接近于理想环境温度对农作物的生长是十分必要的，大棚降温技术被认为是在夏季高温时节克服外界高温问题的最有效措施。降温技术的选择不仅取决于当地的气候和环境条件，还与农作物的品种，设备的维护，方案的可操作性和经济可行性密切相关[1]。因此，了解农业大棚的结构和外界的天气有助于选择合适的降温技术，不同农业大棚设计方案中微气候和农作物物理与生理关系的建立对于降温系统的改进有着积极的促进作用。

研究表明，当前，我国南方地区农业大棚降温技术的运用并不令人满意，有效降温技术的研究是目前我国南方地区农业大棚建设中的当务之急。本文介绍了如自然通风、蒸发降温和外部遮阳等目前常用的降温技术，并对其应用效果进行了探讨，研究内容对大棚降温技术在我国南方地区农业大棚的工程应用有着十分重要的意义。

1 常用大棚降温技术

1.1 自然通风

自然通风是最经济的大棚降温方法，主要来自于由空气或温度梯度所形成的压力差。研究人员通过对塑料连栋大棚各种通风孔的通风率进行实验，结果表明，卷膜通风系统较天窗通风的通风率高至2.32倍；当风速为3m/s时，大棚棚脊的通风率比棚拱底部的通风率大60%；在相同条件下，防虫网可以导致通风率降低18%～22%[2]。垂直天窗通风可以导致空气的温度和湿度随时间逐步下降至一个稳定的状态，同时，通过实验，侧面窗口的自然通风对大棚通风率、温度、湿度和气流速度分布的影响，结果表明，通风率随风速呈线性增加。当农作物附近的空气流速高于棚顶附近时，棚顶附近的温湿度比高于农作物附近的温湿度比。

通过对已有的自然通风技术研究分析，发现风效应和浮力效应是在亚热带地区获得合适的微气候和通风率的主要控制因素。浮力效应不能完全被忽视，但当外部风速超过2～2.5 m/s时其对自然通风的影响并不明显。因此，针对我国南方地区的农业大棚，在屋顶和屋脊采用相对较大的通风口可以提供良好的自然通风降温效果，但当夏季温度过高或高温天气持续时间过长时，最好还需配合其他的降温技术予以辅助[3]。

1.2 蒸发降温

蒸发降温是最有效的调节大棚内温湿度的降温方法，然而其适用性受限于当地的气候。

1.2.1 湿帘风机系统

近期研究人员通过在一个占地面积约为3 072 m2的8连栋塑料大棚内使用湿帘风机系统进行试验，结果大棚内部平均温度较外部温度降幅可达到4.8?C左右[4]。通过对湿帘风机相关参数进行仿真实验，显示大棚的长度和湿帘的高度对于大棚内温度的变化相当的敏感。不同材质的降温湿帘对温度、相对湿度等影响农作物生长的基本因素能产生明显的差异，实验表明采用片状木质湿帘大棚的农作物产量最高，稻草制湿帘大棚的产量其次，棚外环境下的产量最低。

1.2.2 喷雾系统

该系统主要的工作原理是利用高压喷嘴将水流变成液滴直径为20～60μm的超细颗粒水雾喷入大棚，使其迅速蒸发，利用水的蒸发潜热大的特点，大量吸收空气中的热量，然后将潮湿空气排出室外从而达到降温的目的。但是这样的方法无疑会增加大棚内的湿度，尤其是遇到南方夏季所谓的“桑拿天”，空气湿度本身就比较大时是不太适合采用的。

1.2.3 棚顶喷淋

棚顶喷淋降温是在大棚棚顶的表面喷洒水而形成一层薄薄的自由水面，然后利用水的蒸发作用来降低大棚内的温度，由于蒸发率的增加使得棚内温度降至自由水面附近空气的湿球温度。夏季，研究人员在广州测试了种植黄金叶和满天星等绿化植物的大棚的棚顶喷淋系统的降温效率[5]，棚顶内壁温度在开启喷淋系统的30 min内降低了7.5 ℃，且一直保持在34 ℃以下，大棚内温度较外部环境温度低5～6 ℃。棚顶喷淋相比于喷雾的好处就在于不会造成大棚内空气湿度的明显增加。

1.3 外部遮阳

通过外部遮阳的方式可以阻挡过强的阳光和辐射进入大棚内。研究人员通过2种方法测试了大棚外部遮阳的降温效果。一种是在封闭的大棚条件下进行外部遮阳，然后采集大棚内外的温度和湿度；另一种是打开大棚顶部的窗户保持通风，使大棚内外的环境保持在一个相对稳定的状态后，然后展开外部遮阳，再采集大棚内外的温湿度数据。研究结果表明：第一种方法没有太大的实际意义，因为在封闭的大棚内，空气无法流通反而造成温度的升高，农作物无法生存。所以，目前一般都采用第2种方法，即使夏季一天中随着时间推移日照强度逐渐增强导致大棚内的温、湿度分别呈上升和下降的趋势，但两者最终都会稳定在一个合理的范围内波动。

2 结论

中国南方地区夏季的气候特点是雨水充足、昼夜空气相对湿度相差较大、日照辐射强烈，本文通过对自然通风、蒸发降温和遮阳三类常见大棚降温技术的研究和比较，得出我国南方地区有效农业大棚降温技术的选择必须要结合地方的气候条件、环境资源状况、农业基础设施条件等诸多因素来综合考量，也可以考虑采用多种降温技术的组合来获得更加理想的降温效果。

参考文献

[1]Sethi， V.P. and Sharma， S.K. Experimental and Economic Study of a Greenhouse Thermal Control System Using Aquifer Water. Energy Conversion and Management，2007（48）.

[2]Wang S.X. and Wang， X. Ventilation Rate of Various Vents in Plastic Covered Multi-Span Greenhouse.Transaction of the CSAE， 2009（25）.

[3]南方农业设施常用降温方法及其基本原理[j].广西农业科学，2010（7）.

[4]赵杰强，赵云，吴伟雄.塑料温室中湿帘风机通风条件下降温效果研究[J].农业工程，2012（10）.

（责任编辑：赵中正）