日光温室气温变化规律研究

2017-04-06魏渠成石茗化乐章燕

现代农业科技 2016年23期

魏渠成+石茗化+乐章燕

摘要为了解日光温室冬春室内外的气温变化规律，合理调控日光温室气温，提高农产品产量和品质，利用廊坊永清县海泽田农业园区2015年1—5月观测的室内外试验数据，对不同天气类型下室内外气温变化规律进行分析研究。结果表明：试验期内室内外气温总体变化趋势一致，温室内外气温差异受太阳辐射和人为因素共同影响。不同天气类型下白天温室气温变化速度表现为晴天>多云>阴天，试验期内单日最低气温与日出时间有关，一般出现在日出前1～2 h内。不同天气类型下温室内外气温相关性显著，相关性表现为阴天>晴天>多云天。

关键词日光温室；不同天气类型；气温；变化规律；相关性

中图分类号 S161.2；P423.3 文献标识码 A 文章编号 1007-5739（2016）23-0205-03

Abstract In order to understand the temperature change laws of greenhouse in winter and spring，to control the temperature of greenhouse and to improve the yield and quality of agricultural products，the experiment was performed indoor and outdoor in Yongqing Haizetian Agricultural Park in Langfang City from January to May，2015. The indoor and outdoor temperature change laws under different weather conditions were analyzed. The result showed that the indoor temperature trend was consistent with that of outdoor throughout the experiment，the temperature difference between the inside and outside the greenhouse was affected by solar radiation.Under different weather conditions，the greenhouse temperature change rates in the daytime were as follow：sunny day>cloudy day>overcast. The minimum temperature in a single day during the experimental period was related to the sunrise time，which usually appeared in 1～2 hours before sunrise.There were significant correlations between the indoor temperature and the outdoor temperature in different weather types，the correlation appeared in the order of overcast>sunny day>cloudy day.

Key words greenhouse；different weather types；temperature；change laws；correlation

日光温室是在自然条件不适合农作物生长的情况下，依靠日光升温和保温措施为农作物提供适宜生长的温湿条件。目前，塑料日光温室内的小气候虽然可以进行人工调控，但温室的主要能源来自太阳辐射，内部环境的变化在很大程度上仍受外界天气变化的影响[1]。因此，掌握日光温室内气温的变化规律并制定相应的管理措施，可以最大限度地提高光能利用率，提高农产品产量和品质[2]。

近年来，有不少学者针对温室气温变化开展了研究。胡婧娟等[3]對越冬期日光温室空气温度的变化特性进行研究，研究表明越冬期内日光温室增温效果良好，并且室内气温与室外气温具有较好的相关关系，可用室外气温预测室内气温。杨艳超等[4]对山东莱芜日光温室冬春季不同天气类型下逐月气温变化进行研究，得出温室内外气温相关性最好是在阴天且冬季温室内增温效果显著。武艳娟[5]对呼和浩特市厚墙体日光温室冬季小气候特征进行分析研究，得出室内气温在不同天气类型下的变化均呈“单峰”型，白天气温变化速度总体表现为晴天>多云>阴天。吴敏等[6]对慈溪地区日光温室气温变化规律进行研究，得出不同天气类型下室内外气温的相关性显著，两者相关性表现为雨天>阴天>多云>晴天。郜庆炉等[7]对日光温室内气温的季节变化、日变化进行了较为系统的研究，并对各季节日光温室内外气温的关系、日光温室内气温与时间的关系进行了回归相关分析，建立了相应的回归方程。

本文结合不同天气类型，对廊坊地区日光温室内外的气温变化进行详细研究和讨论，以期得到日光温室内外的温度变化规律及关系，从而更好地为设施农业服务。

1 材料与方法

1.1 试验概况

试验地设在河北省永清县海泽田农业示范园区（北纬39°19′，东经116°27′）。该地属于暖温带大陆性季风气候，海拔约13 m。年平均气温12 ℃，极端最高气温40.9 ℃，极端最低气温-24.4 ℃，年平均降水量469.5 mm，平均日照时数为2 041.9 h。试验地土质为平原砂壤土，肥力中等，适宜设施油桃的栽培。日光温室为钢架结构，东西走向，长70 m、宽10 m、顶高4.5 m，后墙为厚度5 m的土墙，最外层为砖墙，覆盖材料为聚乙烯膜，保温材料为棉被。供试油桃品种为华春，株行距1.0 m×1.5 m。

1.2 试验方法

1.2.1 田间管理。2014年12月29日至2015年5月底，白天揭开保温被，夜晚覆盖保温被对棚内油桃树进行升温处理，提高棚内温度。

1.2.2 观测方法。按照《地面气象观测规范》[8]，选取日光温室中间位置设小气候站，室外选择距离温室2 km的多要素自动气象站观测数据作对照。对温室内外气象数据进行全天候观测，观测内容包括温室内外0.5、1.5 m气温和5 cm地温，数据每10 min采集1次，观测时间为2015年1—5月。

1.3 分析方法

为了模拟不同天气状况下日光温室内的气温变化，选用按日照百分率（S）划分天气类别的分类标准，即S≥0.6、0.2

所有数据采用Excel+VBA进行处理，使用Origin进行绘图。

2 结果与分析

2.1 温室内外气温变化特征

由图1可以看出，日光温室具有良好的保温性，温室内气温的波动幅度较小，能为农作物提供稳定的生长环境。温室内外的逐日气温具有很好的相关性，室内外逐日气温的峰值与谷值出现的时间大致相符合。在1月初到3月中旬温室内外温差较大，最大温差出现在1月31日（19.5 ℃）。随着室外气温的逐步回升，室内对作物进行了通风处理，温室内外的温差逐步减小，总体来看温室内逐日气温要高于室外。

由图2可以看出，日光温室内逐小时平均气温要高于室外，平均高约8.4 ℃。由于太阳辐射的原因白天气温要显著高于夜晚，室内外一天的最低温度出现在6：00，7：00左右开始出现明显的增温趋势，室内气温要比室外提前1 h左右达到最大值。13：00室内气温差达到最大值24.0 ℃，且室内外温差也达到最大值10.6 ℃。在达到最大值后气温开始回落，降温速率在1.0 ℃/h，在20：00温差达到最小为6.7 ℃。

2.2 不同天气类型温室内外气温日变化

由表1可知，在试验期间晴天占比最多为56.3%，多云为25.8%，阴天为17.9%。其中晴天出现的最多的月份为3月（20 d），1月和5月最少（15 d）；多云天出现最多为5月（12 d），最少为2月（3 d）；阴天最多在1月（9 d），最少在3月（2 d）。由表可知，多云和阴天最少，仅为3 d和2 d，样本数据太少不具备统计学意义遂予以剔除。

2.2.1 晴天温室内外气温日变化。由图3可以看出，随着时间的推移，单日最低气温出现的时间越来越早，从1月、2月的8：00、7：00，变为3月、4月的6：00和5月的5：00。对比室内外最低气温出现的时间可以看出，晴天条件下单日最低气温出现的时间大致吻合。从图上对比室外单日最高气温出现的时间，室内最高气温出现时间要比室外提前1～2 h。4月、5月由于采取了通风降湿等生产管理措施，使得室外和室内的最高气温及最低气温相等且出现的时间相一致。室内外最高气温差和最低气温差随着月份的变化在不断缩小。室内温差要比室外温差平均高出1.4 ℃。此外，室内的升温速率以及降温速率要比室外快得多，而室内升温速率也与月份有一定的关系，1月升温速率最快，达到3.4 ℃/h，随着时间的推移升温速率越慢，最低出现在3月，达到1.8 ℃/h，而室外升温速率则相对稳定，平均在1.5 ℃/h左右波动。

2.2.2 阴天温室内外气温日变化。由于3月仅有2 d为阴天，数据量太小遂予以剔除。由图4可以看出，随着时间的推移，单日最低气温出现的时间越来越早，从1月、2月的6：00、7：00变为4月的6：00和5月的5：00。对比室内外最低气温出现的时间可以看出，阴天条件下单日最低气温出现的时间大致吻合，1月和2月室内最低气温出现时间要比室外滞后1 h。从图中对比室外单日最高气温出现的时间可以看出，寡照天气下室内最高气温出现时间要比室外滞后1～2 h。4月、5月由于采取了通风降湿等生产管理措施使得室外和室内的最高气温及最低气温相等且出现的时间相一致。温室内温差要比温室外温差平均高出0.7 ℃，且温室内外温差都随著月份的变化在慢慢减小。此外，室内的升温速率以及降温速率要比室外快得多，1月升温速率最快，达到2.1 ℃/h，2月升温速率最慢，为0.5 ℃/h；而室外升温速率则相对稳定，平均在0.8 ℃/h左右波动。

2.2.3 多云天温室内外气温日变化。由于2月仅有3 d多云天气，数据量太小遂予以剔除。由图5可以看出，随着时间的推移，单日最低温度出现的时间越来越早，从1月、3月的8：00、7：00变为4月的6：00和5月的5：00。对比室内外可以看出，多云条件下单日最低气温出现的时间大致吻合。从图上对比室外单日最高气温出现的时间可以看出，由于多云天气日照较弱，室内最高气温出现时间要比室外滞后1～2 h。4月、5月由于采取了通风降湿等生产管理措施使得室外和室内的最高气温及最低气温相等且出现的时间相一致。温室内温差要比温室外温差平均高出1.3 ℃，且温室内外温差都随着月份的变化慢慢减小。由图可以明显地看出，室内的升温速率以及降温速率要比室外快得多，1月升温速率最快，达到3.5 ℃/h，4月升温速率最慢，为1.4 ℃/h；而室外升温速率则相对稳定，平均在1.5 ℃/h左右波动。

2.3 温室内外气温的相关性分析

运用数理统计方法，对温室内外气温进行相关性分析。温室内外气温的相关性分析结果见表2。对表中结果进行可信度为0.01的显著性检验，结果表明温室内外气温相关性显著，并建立一元回归方程，式中Y为日光温室室内气温，即因变量；X为日光温室室外气温，即自变量[6]。

从表2中可以看出，不同天气类型下温室内外气温的相关性表现为阴天>晴天>多云天，主要原因是因为日光温室内的气温受太阳辐射和田间管理的影响较大[11]。

3 结论与讨论

不同天气类型日光温室内气温变化基本一致，均为“单峰”型曲线，在日出前后温室内出现日最低气温，之后缓慢上升，1～2 h后随着太阳辐射的增强，室内气温迅速升高，在14：00前后到达最高，由于在中午时分会对温室进行通风降湿处理，温室内气温会出现缓慢降低的过程。随着太阳辐射的减弱，温室内的气温逐渐下降，此时日光温室主要依靠其良好的保温效果使得室内气温下降得比室外慢，在日出之前达到日最低气温，在此过程中室内气温始终高于室外。

通过对比不同天气类型室内外气温变化，可以看出晴天条件下升温速度要比多云天快，阴天天气条件下由于太阳辐射较弱则升温最慢。同一月份不同天气条件下室内最高气温为晴天>多云天>阴天。不同天气条件下同一月份最低气温出现的时间大致相同，说明最低气温出现的时间与日出时间有关，通常出现在日出前1～2 h内，由此可以看出室内气温受太阳辐射影响最大。

不同天气类型下室内外气温相关性显著，相关性大小为阴天>晴天>多云。在本文中未考虑到田间管理等人为因素对气温的影响，需在以后的工作中进一步研究。

因为落叶果树只有满足足够的需冷量才能正常开花结果[12]，所以需冷量对油桃的生长尤为重要，而本文未进行探讨，需要进一步研究。

4 参考文献

[1] 魏瑞江，王西平，常桂荣，等.连阴天气塑料日光温室内外温度的关系及调控[J].中国农业气象，2001，22（3）：24-27.

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[4] 杨艳超，刘寿东，薛晓萍，等.莱芜日光温室气温变化规律研究[J].中国农学通报，2008，24（12）：519-523.

[5] 武艳娟.呼和浩特市厚墙体日光温室冬季小气候特征分析[J].内蒙古农业科技，2015，43（2）：60-62.

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