郭玲娟，郭明星，李跃洋，李志娟（.北京中农富通园艺有限公司，北京 00083；.鹤壁聚贤农业科技发展有限公司，河南鹤壁 458000）

近几年在北京、河北、甘肃、黑龙江、上海、浙江等地，荷兰模式的连栋玻璃温室蔬菜规模化生产如雨后春笋般快速发展。无论设施结构、设备配套、栽培模式、环境调控及管理技术大多参照荷兰模式进行，然而中国各地气候环境、劳工、能耗等与荷兰差异较大，照搬荷兰模式所形成的产量产值、投入产出及经济效益都不容乐观，研究中国气候下的玻璃温室环境情况，对于实现精准环境调控具有重要意义。中国北方冬季寒冷、光照弱、多雾霾、多风沙天气，本文以河北省邢台市南和地区为例，对番茄越冬玻璃温室栽培室内光照、温度、CO2的变化进行分析，为温室设计、设备配套以及后续环境调控和能耗管理提供参考。

数据采集

数据采集地点为中国南和设施农业产业集群9号文洛型玻璃生产温室，单栋温室东西长182.4 m，南北52 m，檐高6 m，顶高6.8 m，跨度9.6 m。温室配置内保温和侧保温，温室地面轨道、四周、植株间三套供暖系统。温室内种植作物为番茄，2020年8月31日育苗，9月23日定植，12月2日进入采收期。采用Hoogendoorn 环控系统记录相关数据，室外气象站记录室外光照强度，室内CO2、温度、空气湿度、基质温度的探头和记录仪，所有数据均每隔5 min 记录1次。主要分析12月～次年2月每日光照积累量变化，再从3个月记录的数据中挑选出具有典型代表的晴天和阴天各1天，对应调取当日光照强度、室内温度和室内CO2数据，进行分析。

冬季光照环境

中国北方玻璃温室果菜生产多为越冬长季节种植，冬季多为植株生长旺盛的采收期。以番茄为例，番茄高产栽培实践证明，要满足番茄成株正常生长，外界太阳辐射应在1000 J/cm2/天以上[1]。

由图1可以看出，在不考虑玻璃透光率的前提下，2020年12月～2021年2月的日光照积累量整体处于上升趋势，但是其中56天日光照积累量低于1000 J/cm2/天，有2/3的时间需要加强补光；每月均出现600 J/cm2/天的阴雨、弱光天气，其中有2天低于200 J/cm2/天的沙尘暴天气。12月、1月的平均室外太阳辐射均低于1000 J/cm2/天，补光需求很大。2月室外太阳辐射情况明显改善，日均值上升到1000 J/cm2/天以上，但是仍旧存在5天弱光天气。

图1 2020年11月30日～2021年2月28日外界太阳辐射积累量

有研究表明，在其他条件适宜的情况下，每增加1% 的光照，切花可增产0.6%～1.0%，蔬菜可增产0.7%～1.0%[2]。番茄生产管理中遵循光饱和点以内每增加1% 的光照，产量可提高1%的原则已是荷兰番茄种植行业的共识。从调控和管理上，2020年12月～次年2月的时间提前调整叶面积指数为2.0～2.5为好，去除最高处花对侧的小叶调节生长平衡，调整叶面积。采取补光措施，以改善植株的生长状况和商品性。

室外光照强度、室内温度和室内CO2

光合作用三要素光照、温度和CO2是植物长势及产品产量的根本。试验选择了外界太阳辐射好的典型晴天和外界太阳辐射差的典型阴天，两个代表性天气，进行初步的分析。

由图2可知，在1307 J/cm2/天时，12:40最高光强602 W/m2，最高温度25.9℃。冬季考虑早晨保温需要，内保温开启相对于日出稍有延后，温度的变化虽然相对于光照稍有延后，几乎处于同步正相关。有效积温与番茄从开花至采摘所用天数呈显著正相关，即从900～1200℃的有效积温范围内，所用时间与其变化趋势一致[3]。

图2 2021年1月29日太阳辐射1307 J/cm2/天的光强、温度和CO2

冬季在温度和光照相对较好的晴天，光照强度大于300 W/m2，温度大于18℃时，室内CO2很快持续下降到500 μmol/mol以下。补光、增施CO2处理下株高、茎粗和叶片数均大于对照[4]，在室内CO2的浓度低于500 μmol/mol时给与补充将大幅度提高产量和商品性。

由图3可知，光照辐射和光强较低的阴雨不良天气，晴天室外夜间温度低，阴天室外夜间温度相对晴天高，夜间加温，白天无加温条件下，白天温度极低，甚至会出现温度倒挂现象。光照、温度不良，光合作用较弱，CO2消耗较慢，其浓度变化不大。阴雨不良天气，在没有补光、提温的情况下，没有补充CO2的必要。

图3 2021年2月28日太阳辐射148 J/cm2/天的光强、温度和CO2

讨论与结论

冬季晴天高光照时，补充CO2非常必要。牛曼丽，李新旭[5]在日光温室CO2气肥智能调控系统设计与研究中设置，CO2浓度小于500 μmol/mol时，打开电磁阀；当CO2浓度高于700 μmol/mol时，关闭电磁阀；作者认为，生产上一般有两种设置，一种为晴天日出后2 h开始补充，日落前2 h停止补充，浓度低于500 μmol/mol开始补充，高于800 μmol/mol停止；另一种综合其它环境条件，光照强度大于300 W/m2，温度高于18℃，且室内CO2浓度低于500 μmol/mol开始补充，反之光照强度低于300 W/m2、温度低于18℃、CO2高于800 μmol/mol，达到三者任何一个则停止供给。

冬季阴雨寡照时，需要先考虑实现补光、加温，同时补充CO2；冬季即便是晴天，其至少2/3的时间光照强度也远远达不到果菜生长的需求，如果能耗允许的条件下，尽量补光。基于良好的温度和CO2条件，荷兰Royal Pride公司的番茄生产以1200～1300 J/cm2/天光照累积量作为补光依据，外界低于500 W/m2开始补光，其能耗相当惊人；建议国内外界低于300 W/m2时开始补光，同时综合考虑温度和CO2条件，确定最适补光参数的设置。同时耗能与补光灯类型密切相关，在设计建设期需要充分综合考虑建设成本和运营成本。

北方独特的气候环境条件以及天气的多变性，中国北方茬次安排习惯，再加上冬季供暖、补光灯等耗能成本较高，想要在冬季取得高产高效，对于温室内冬季管理水平要求极高，环境调控是非常关键的一环，在具体设置环境参数时，要充分考虑作物生长状况、结合相关环境因子情况，才能实现实时精准调控。