京郊地区多种类型日光温室温度对比试验_张超.pdf

第 卷 第 期农 业 工 程 年 月 收稿日期 修回日期 作者简介 张超 工程师 主要从事设施温室保温技术研究 在线投稿 京郊地区多种类型日光温室温度对比试验 张 超 孙佳敏 尹思阳 朱光斗 席迎节 北京市密云区农机化技术推广服务站 北京 摘 要 为进一步优化北京市密云区日光温室的结构 提高设施棚室的温度 以密云区现有的 种日光温室为 基础 包括主动蓄热型日光温室 下沉型日光温室 当地传统的日光温室 利用小气候综合 观测仪的温度数据 对比分析了不同天气条件下 种日光温室生长季内的温度变化情况 结果表明 长周期条 件下 的夜间平均气温分别为 和 短周期条件下 的夜间平均 气温分别为 和 极端低温条件下 的夜间平均气温分别为 和 典型晴天条件下 座温室的夜间平均气温分别为 和 典型阴天条件下 座温 室的夜间平均气温分别为 和 型日光温室整体优于 型日光温室 在极端低温和 典型阴天条件下都表现出了较好的保温储温性能 能够在较低温度下满足室内作物的生长要求 因此 主动蓄 热型日光温室在北京市密云区具有较好的推广价值 关键词 日光温室 温度 主动蓄热 保温 中图分类号 文献标识码 文章编号 引言 日光温室可极大地改善冬季蔬菜供应 它是以 太阳辐射为热源进行储热 通过四周墙体及地下的 防寒保温措施 使温室内维持一定的温度水平 日光温室结构简单 造价低 性能优良 土地利用 率高 在我国北方迅速发展起来 随着科研力度的 加大 日光温室的研究内容也越来越丰富 为其性 农业工程 设施机械化技术 能的提高提供了科学的依据 由于环境因素 北京地区设施农业主要为不加 温的日光温室 且以冬春季节生产为主 夏季进行 土地休整 研究表明 冬季种植果菜类蔬菜 对温 度有很高的要求 低温胁迫是影响作物生长的重要 环境因素之一 所以 日光温室作为北方冬春 季蔬菜生长发育的场所 其保温性能特别重要 近 些年 专家学者对提高日光温室结构及其保温性能 进行了相关研究 主要涉及以下两个方面 一是日 光温室结构设计与节能优化 从温室合理采光 加 热系统和通风系统等方面开展设计理论方法的研 究 二是日光温室墙体结构及其保温性能方 面 其中日光温室墙体分为 种类型 分别是单 一材料墙体 复合材料墙体和新型材料墙体 史宇亮等 对比不同厚度土墙的日光温室 结果 表明 墙体较厚的日光温室温度相对稳定 蓄积热 量也较多 魏瑞江等 采用 技术 通过 对复合异质墙体日光温室和土墙日光温室气温进行 连续监测 展现不同天气条件下两座日光温室内气 温的空间变化 找出其增温保温差异 以便有针对 地进行温室种植和管理 孟力力等 通过对斜面 骨架式日光温室 主动蓄热型日光温室 类新型日 光温室结构与当地传统日光温室作对照 得出主动 蓄热循环系统在典型晴天的蓄热性能良好 夜间可 以起到良好的放热效果 有利于温室保持较为稳定 的室内温湿度环境 北京市密云区的气候为典型的北温带半湿润大 陆性季风气候 夏季高温多雨 冬季寒冷干燥 春 秋短促 全年无霜期 是北京市发 展日光温室的重点区域 但是针对北京地区不同结 构日光温室的室内温度研究分析的还比较少 本研 究以密云区现有的 种不同类型的日光温室为研究 对象 分析冬季不同天气条件下室内温度变化 以 期为密云区日光温室结构优化提供参考 材料与方法 试验温室 座试验温室均位于北京市密云区奥仪凯源设 施农业产业园区 主要设施 类型为日光温室 本试验重点研究了试验期间 种不同日光温室 的室内温度 为了保证对比试验的效果 座温室 内均在同一时间定植西红柿 其他农艺管理措施保 持一致 灌溉方式为滴灌 夜间采用保温被覆盖 上午 分收卷 下午 放卷 统一由同一 个设施工作人员管理 试验时间为 年 月 日 年 月 日 共计 主动蓄热型日光温室 南北跨度 东西长 前屋面采用弧形结构 脊高 后坡水平投影 后墙高 后墙结构从 内到外为 黏土砖墙 空心 黏土砖墙 聚苯板 人工砌筑而 成 其中后墙内部涂有一层碳纤维吸热材料 还覆 盖住一层塑料薄膜 便于吸热储温 温室采 用空间三角形结构的连接紧固型骨架 其材质为热 镀锌钢管 间距 后屋面采用 聚苯板 前屋面覆盖 厚的聚烯烃 膜 前墙 进风口处有一距地面 高的双层膜形式的预热 廊道 通风口则设置在后屋面 在设施温室前墙的 东西向各安装一个轴流风机 西侧墙体装有机耕 道 便于农业机械作业 下沉型日光温室 南北跨度 东 西长 前屋面采用弧形结构 脊高 后坡 水平投影 下沉 后墙高 后 墙结构从内到外为 黏土砖墙 聚 苯板 人工砌筑而成 后墙每隔 设有一个通风 窗口 窗口长 宽 温室骨架为焊接 而成的热镀锌管 间距 后屋面采用当地黄土 添加 掺量 体积比 的麦草秸秆与 聚 苯板 前屋面覆盖 厚的聚烯烃 膜 前墙设有进风窗口 通风窗口则设置在顶部 当地传统的日光温室 南北跨度 东 西长 前屋面采用弧形结构 脊高 后 坡水平投影 后墙高 后墙结构从内到 外为 黏土砖墙 聚苯板 黏 土砖墙 人工砌筑而成 其他参数与 一致 设备及测试方法 日光温室内采用北京市农林科学院研制的温湿 度 光照小气候综合观测仪 仪器为自动记录 每 隔 采集 次数据 仪器安装在各个温室中 部 传感器距离地面 避开温室后墙通风口 及机耕门等风口位置 观测项目为空气温度 空 气湿度和光照强度等数据 试验数据采集时间为 年 月 日 年 月 日 数据处理 采用 进行数据分析及图表制作 结果与分析 长周期温度 年 月 日 年 月 日 共计 张超 等 京郊地区多种类型日光温室温度对比试验 的温度数据如表 所示 型日光温室日平均气 温比 型日光温室高 比 型日光温室 高 在这 种类型的日光温室中白天 平均气温 夜间 次日 平均气温 平均最高气温 平均最低气温 这 项参数中 都是 型日光温室温度最高 且 比 型日光温室和 型日光温室温度高 型日光温室白天 平均气 温比 型日光温室白天 平均气 温低 而夜间 次日 平均气温 型日光温室比 型日光温室温度高 型日光 温室夜间保温效果比 型日光温室夜间保温效果 好 白天的散热效果好 其中 在白天 平均气温 的天数参数中 型日 光温室为 型日光温室为 型日光 温室为 分别占测试总天数的 和 而最低气温 的天数 型日光 温室的天数为 而 型日光温室为 综上分 析 型日光温室 无论白天还是夜间温度都最 高 保温效果最好 在不设额外加温装置的情况 下 能满足大部分叶类蔬菜 草莓 西红柿和黄瓜 等常规作物生长需求 型日光温室比 型日 光温室夜间温度高 白天温度低 说明 型日光 表 长周期温度数据对比 参数 日平均气温 白天 平均气温 夜间 次日 平均气温 平均最高气温 平均最低气温 最高气温 的天数 白天 平均气 温 的天数 最低气温 的天数 最低气温 的天数 温室白天散热快 夜间保温效果好 短周期温度 年 月 日 共计 的温度数据 如表 所示 在日平均气温 白天 平均气温 夜间 次日 平 均气温 最高气温和最低气温这 项数据方面 型日光温室温度均高于 型日光温室的 温度 日平均气温方面 型日光温室比 型日光温室温度分别高 和 白天 平均气温方面 型日光温室比 型日光温室温度分别高 和 夜间 次日 平均气温方面 型 日光温室比 型日光温室温度分别高 和 最高气温的时间都出现在 年 月 日的 点左右 最低气温则出现在 年 月 日早晨 点 也是一天中温度最低的 时刻 极端低温 年 月 日 日 共计 的温度数据如表 所示 在日平均气温 白天 平均气温 夜间 次 日 平均气温 最低气温这 项数据方面 型日光温室温度均高于 型日光温室的 温度 型日光温室温度在这 项数据中比 型 日光温室温度分别高 和 比 型日光温室温度分别高 和 在最高气温这一项 型日光温室温度比 型日光温室温度高 比 型日光温室温度低 总体来说 型日光温室的温度比 型日光温室的温度都高 保温效果好 且比较稳 定 型日光温室比 型日光温室稳定 温差 不太大 型日光温室最高气温最高 最低气温 最低 温差比较大 说明保温效果不太好 受外界 的影响较大 表 短周期温度数据对比 参数 日平均气温 白天 平均气温 夜间 次日 平均气温 最高气温 最高气温出现时刻 的 的 的 最低气温 最低气温出现时刻 的 的 的 农业工程 设施机械化技术 表 极端低温温度数据对比 参数 日平均气温 白天 平均气温 夜间 次日 平均气温 最高气温 最高气温出现时刻 的 的 的 最低气温 最低气温出现时刻 的 的 的 典型晴天条件下温度 典型晴天选取了 年 月 日 日 共计 的数据进行温度分析 如图 所 示 型日光温室温度整体高于 型日光 温室的温度 型日光温室温度比 型日光温 室的温度高 比 型日光温室的温度高 典型晴天情况下 型日光 温室的平均气温为 和 型日光温室温度比 型日光温室温度高 比 型日光温室温度高 型日光温室 温度比 型日光温室温度高 座日光温 室典型晴天夜间 次日 的平均气 温分别为 和 型日光温 室夜间温度比 型日光温室夜间温度高 比 型日光温室夜间温度高 型日光 温室夜间温度比 型日光温室夜间温度高 综上分析 型日光温室 无论白天还 是夜间温度都最高 能有效地保证室内温度 图 典型晴天条件下温度数据对比 典型阴天条件下温度 典型阴天选取了 年 月 日 日 共计 的数据进行温度分析 如图 所示 典型阴天情况下 型日光温室温度依然 整体高于 型日光温室的温度 型日光 温室温度比 型日光温室的温度高 比 型日光温室的温度高 型 日光温室的平均气温为 和 型日光温室温度比 型日光温室温度高 比 型日光温室温度高 型日光温室 温度比 型日光温室温度高 座日光温 室典型阴天夜间 次日 的平均气 温分别为 和 型日光温室 夜间温度比 型日光温室夜间温度高 比 型日光温室夜间温度高 综上分析 在典型阴天情况下 保温蓄热能力表现为 图 典型阴天条件下温度数据对比 结论 针对北京市密云区日光温室的发展现状 为进 一步优化当地日光温室的结构 提高设施棚室的温 度 以密云区现有的 种日光温室为基础 分析了 不同天气条件下日光温室生长季内的温度变化情 况 得到以下结论 长周期条件下 年 月 日 年 月 日 日平均气温 白天 平均气温 夜间 次日 平均气温 平均最高气温 平均最低气温这 项数据中 型日光温室的温度都是最高的 最高气温 的天数 白天 平均气温 张超 等 京郊地区多种类型日光温室温度对比试验 的天数 这两项数据中 型日光温室的天数是最 多的 而最低气温 的天数 最低气温 的天数 这两项数据中 型日光温室的天数是 最少的 除去白天 平均气温 型日光温室的温度整体高于 型日光温室温 度 在保温蓄热能力方面 说明 型日光温室的保温性能最好 能够有效保证室内空 气温度 短周期条件下 年 月 日 的日平均气温分别为 和 比 高 比 高 夜间 次日 平均气温分别为 和 比 高 比 高 最低气温为 和 比 高 比 高 极端低温条件下 年 月 日 日 的日平均气温为 和 最低气温分别为 和 在这 组 数据中 型日光温室的温度均是最高的 优于 型日光温室 典型晴天条件下 夜间 次日 的平均气温分别为 和 比 高 比 高 典型阴天条件下 夜间 次日 的平均气温分别为 和 比 高 比 高 在这两种典型天气下 夜间温度 高于 依然说明 型日光温室的温度最高 保温效果最 好 综上所述 不同结构的日光温室室内保温性能 互有差别 主动蓄热型日光温室比较下沉型日光温 室和当地传统的日光温室 保温性能最好 不同的 天气情况下 室内温度最高 且建造方便 在密云 区具有一定的推广价值 参考文献 宛金 新型轻简装配式日光温室优化结构与温度性能分析 杨凌 西北农林科技大学 傅国海 杨其长 刘文科 等 根区温度对设施作物生理 生态影响的研究进展 中国蔬菜 李笑天 基于 的日光温室桁架结构优化研究 沈阳 沈阳农业大学 肖林刚 邹志荣 吴乐天 等 寒冷干旱地区日光温室结 构的优化设计 农学学报 柯行林 杨其长 张义 等 主动蓄放热加热基质与加热 空气温室增温效果对比 农业工程学报 张琦琦 解涵 常文静 等 日光温室冬季土壤保温加热 研究现状与展望 安徽农学通报 曹新伟 史建新 一种日光温室通风系统的设计 新疆 农机化 吴曼丽 张淑杰 孙立德 等 不同类型日光温室气温对 比分析 江苏农业科学 赵静 周增产 余连海 等 日光温室墙体发展现状及趋 势 农业工程技术 史宇亮 王秀峰 魏珉 等 日光温室不同厚度土墙体蓄 放热特性研究 农业机械学报 魏瑞江 乐章燕 王鑫 等 不同材质墙体日光温室内气 温演变 干旱气象 孟力力 鲍恩财 夏礼如 等 不同新型日光温室结构在 江苏省苏北地区的性能测试分析 江苏农业科学 农业工程 设施机械化技术 吴照学 王强 张勇 等 青海地区日光温室节能型主动 蓄热式后墙的性能测试 中国农业气象 柴立龙 马承伟 籍秀红 等 北京地区日光温室节能材料 使用现状及性能分析 农机化研究 行业动态 农业农村部印发指导意见 拓展农业多种功能 促进乡村产业高质量发展 日前 农业农村部印发 关于拓展农业多 种功能促进乡村产业高质量发展的指导意见 以下简称 指导意见 指导意见 明确 到 年 农业多种功能充分发掘 乡村多元 价值多向彰显 优质绿色农产品 优美生态环 境 优秀传统文化产品供给能力显著增强 粮 食产量保持在 亿 以上 农产品加工业与 农业总产值比达到 乡村休闲旅游年接 待游客人数 亿人次 年营业收入 万亿 元 农产品网络零售额达到 万亿元 指导意见 指出 在确保粮食安全和保 障重要农产品有效供给的基础上 贯通产加 销 融合农文旅 促进食品保障功能坚实稳 固 生态涵养功能加快转化 休闲体验功能高 端拓展 指导意见 提出 项重点任务 一 是做大做强农产品加工业 发挥县域农产品加 工业在纵向贯通产加销中的中心点作用 建设 标准原料基地 构建高效加工体系 集成加工 技术成果 打造农业全产业链 创响知名农业 品牌 二是做精做优乡村休闲旅游业 发挥乡 村休闲旅游业在横向融合农文旅中的连接点作 用 保护生态资源和乡土文化 发掘生态涵养 产品 培育乡村文化产品 打造乡村休闲体验 产品 提升乡村休闲旅游水平 实施乡村休闲 旅游精品工程 三是做活做新农村电商 发挥 农村电商在对接科工贸的结合点作用 培育农 村电商主体 打造农产品供应链 建立运营服 务体系 强化农产品质量监管 指导意见 强调 要加强组织领导 各 省 区 市 建立统筹协调 多方参与 分 工协作的推进机制 一是搭建平台载体 将现 有农业产业融合项目等与拓展农业多种功能有 机衔接 建设拓展农业多种功能先行区 开展 拓展农业多种功能量化评估 二是培育壮大龙 头企业 扩大龙头企业认定范围 培育行业头 部企业 三是完善配套政策 落实落细财税 金融 用地等方面的政策 四是强化指导服 务 持续改善营商环境 加强乡村基础设施建 设 建立乡村企业 人地钱货 直通车服务 平台 五是筑牢科技和人才支撑 引进一批科 技人才 培育一批企业家人才 扶持一批创业 人才 六是加强宣传推介 开展农业多种功能 科普宣传 解读产业政策 宣传经验做法 推 广典型模式 营造良好舆论氛围 据统计 年我国农业总产值 万 亿元 农产品加工业营业收入 万亿元 其中食品加工业营业收入 万亿元 占比超 过 休闲农业 农林牧渔专业及辅助性 活动 农村电商等营业收入超 万亿元 农业农村部新闻办公室