陕西关中产业型日光温室光温性能研究_翁爱群.pdf

设施农业 nullnullnullnull 设施农业 nullnullnullnull 32 33 农业工程技术 设施农业 摘要 为明确陕西关中设施农业产业温室的优势类型和发展路 径 解决温室结构优化中光热性能与生产效能不匹配的问题 该研究聚焦典型日光温室的核心光热性能 旨在为区域温室结 构升级提供科学依据 研究以关中设施农业产业发展典型泾阳 为对象 以关中设施农业产业中的 5 种典型日光温室为对象 跨 度 8 15 m 结构类型 从土墙到装配式 采用试验研究 方法 详细开展了产业型日光温室光热性能研究 结果表明 15 m 跨碾压土后墙温室 白天平均温度稳定在 22 1 夜间 最低温度可达 12 5 根区温度则稳定于 18 0 采光性能优 良 装配式日光温室夜间温度仅能达到 7 2 根区温度则低于 15 整体光热性能难以支撑喜温作物产业化生产 砖包土墙 温室虽整体光热性能与 15 m 跨碾压土后墙温室相当 但存在空 间局促和机械化难题 结果表明 依据研究聚焦的关中设施产业 日光温室光温性能领域 碾压土 砖包土后墙日光温室光热性能 优良 而装配式日光温室则需进一步强化储蓄热性能 进而推动 陕西关中设施农业由规模扩张向质量跃升转变 关键词 关中地区 日光温室 光温特性 综合分析 中图分类号 S625 截至2020年底 陕西省设施农业面积达361 95万亩 1亩 1 15 hm 2 1 产量达 1260 万吨 综合产值达 1050 亿元 2024 年 随着全省设施农业面积的进一步扩大 综合产值持续增长 逐步形成了代表性的五大特色产业板块 与产业发展协同发展 的设施园艺技术应用与智能化发展方面 智能化 机械化 绿 色化 数字化水平不断提升 2024年 仅延安市新建设施基地 就达6546亩 完成老旧设施改造5093亩 设施农业综合产值 达146 8亿元 2 在全省设施农业产业蓬勃发展总体态势下 泾阳县设施 农业发展迅速 种植面积和产量均位居全省前列 已成为推 动乡村振兴的重要力量 截至2024年 全县蔬菜种植面积达 39 29 万亩 设施蔬菜产值占全县蔬菜总产值75 7 在农业经 济中地位重要 3 泾阳县还成功入选国家级现代农业产业园项 目立项名单 处于设施农业领域的领先地位 泾阳县的设施农业 nullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnull 陕西关中产业型日光温室光温性能研究 翁爱群 1 王 新 1 任 苗 1 张 勇 2 1 泾阳县蔬菜产业服务中心 陕西 泾阳 713700 2 西北农林科技大学 陕西 杨凌 712100 布局呈现出 一核四廊多园 的特点 形成了从研发 引种 试验 育苗 种植 销售的全产业链条 以云阳镇为核心枢纽 聚集高 校示范站 各类科技园 4条蔬菜产业长廊 覆盖全县主要蔬菜 产区 形成连片发展的产业格局 3 12个特色蔬菜优势生产区 进一步细化蔬菜产业的布局 确保不同区域特色产品能够高效生 产并销售 4 泾阳县的西红柿种植面积达10 97万亩 年产量65 95万吨 年产值超过13亿元 在温室结构方面 泾阳县通过 三改一提 关键技术 改造老旧蔬菜设施 新建温室屋脊提高至7 5 m 跨 度在16 m以上 更适合机械化操作 但随着温室产业的持续发展 各类层出不群的新建温室光热特性和实际的生产效能的研究却相 对缺乏 进而导致在温室结构发展方向方面缺乏明确的方向性指 引 研究通过对近20年来泾阳设施农业产业中的主导温室类型 分析和典型温室的光热性能对比研究 阐明了泾阳温室结构的发 展路径 为泾阳未来温室产业发展提供参考 1 试验对象和研究方法 泾阳设施产业中温室的结构类型主要有日光温室 连栋温室 和智能温室 各种温室在结构性能方面各有特点 适用于不同的 农业需求和环境条件 其中 日光温室由于空间限制 机械化程 度也较低 不适合大规模 高技术含量的农业生产 相比之下 连栋温室具有较高的土地利用率 可达95 以上 适合全年生 产 尤其适用于高附加值作物的种植 但其也存在建造成本较高 初期投资较大 且对材料和施工技术要求较高 最后 近年来随 着产业发展 智能温室出现了较强的发展势头 从结构形式和智 慧化水平来分析 其能够实现全年稳定生产 提高作物产量和质 量 降低人工成本 但其也存在初期投资较高 对技术依赖性强 且对电力供应要求较高等问题 1 1 泾阳主要温室类型应用对比 泾阳县属暖温带大陆性季风气候 年均气温13 年日照 时数2195 2 h 无霜期213天 降水548 7 mm且集中于夏季 年积温达4298 9 昼夜温差大 利于果蔬糖分积累 被评估 为 日光温室发展的较适宜区 尤其适合越冬茬果菜生产 5 设施以节能日光温室为主导 辅以塑料大棚 连栋温室应用较少 设施农业 nullnullnullnull 设施农业 nullnullnullnull 34 35 设施装备工程 Agricultural Equipment 各种设施的主要温室类型概况如表1所示 不同类型温室的分布 和主要结构参数如表2 表3所示 泾阳县通过日光温室 塑料 表 1 主要温室类型表 表 2 泾阳各温室类型分布和主要参数表 表 3 泾阳拱棚及其他温室类型分布和主要参数表 大棚为核心的设施体系 结合气候资源优势 形成了以番茄 甜 瓜和番茄 甘蓝 松花菜 芹菜为主导的高效栽培模式 设施类型 设施占比 突出特点 发展困境 日光温室 29 51 节能 性价比高 冬季生产保障性强 但土地利用率较低 提高土地利用率和智能化水平 提高极端天气保障 塑料拱棚 70 15 土地利用率95 价格低但冬季生产受限 破解蓄热保温难题和提升自动化管理水平 其他温室 0 34 智慧温室环境调控能力强 产量高 但造价高 周年生产能耗高 降低周年生产能耗和关键技术的国产化替代 区位 日光温室 数量 座 平均跨度 m 平均长度 m 占地面积 亩 主栽品种 安吴镇 1544 12 128 3132 17 番茄 茄果类 云阳镇 2403 12 101 4266 59 番茄 黄瓜 甜瓜 王桥镇 198 10 115 340 54 大果番茄 圣女果 口 镇 202 10 102 394 53 番茄 甜瓜 兴隆镇 0 0 0 0 中张镇 307 9 97 390 27 番茄 甜瓜 三渠镇 20 8 110 26 39 番茄 甜瓜 桥底镇 99 10 126 5 170 87 番茄 甜瓜 泾干街道办 47 12 135 70 37 番茄 甜瓜 各类示范园 574 12 110 1134 91 番茄 茄子 黄瓜 分类小计 5394 9926 64 区位 拱 棚 数量 座 平均跨度 m 平均长度 m 占地面积 亩 主栽品种 安吴镇 3006 150 7 4568 47 甘蓝 松花菜 辣椒 云阳镇 2249 101 11 5266 47 番茄 黄瓜 芹菜 王桥镇 53 200 18 197 30 茄果类 口 镇 196 181 7 365 77 甘蓝 芹菜 兴隆镇 55 100 15 58 33 叶菜 食用菌 中张镇 284 280 20 541 68 番茄 甘蓝 芹菜 三渠镇 114 220 10 240 00 甘蓝 松花菜 芹菜 桥底镇 8 300 10 36 00 甘蓝 松花菜 芹菜 泾干街道办 13 300 10 58 56 甘蓝 松花菜 芹菜 各类示范园 339 1657 116 925 20 甘蓝 松花菜 芹菜 分类小计 6317 7332 885 23589 71 区位 其他温室类型 数量 座 平均跨度 m 平均长度 m 占地面积 亩 主栽品种 云阳镇 7 40 100 28 35 大果番茄 圣女果 王桥镇 1 40 70 4 20 番茄 泾干街道办 3 230 130 134 49 番茄 安吴镇 4 30 50 9 00 番茄 乳瓜 中张镇 5 65 147 71 50 番茄 辣椒 分类小计 20 247 54 合 计 11731 33763 89 设施农业 nullnullnullnull 设施农业 nullnullnullnull 34 35 农业工程技术 设施农业 图1泾阳各典型类型日光温室实景图 a 砖包土后墙 7 m 跨 b 石笼后墙 9 m 跨 d 碾压土后墙 11 m 跨 c 装配式双层骨架 11 m 跨 e 碾压土后墙 15 m 跨 1 2 试验温室 供试日光温室位于西北农林科技大学泾阳试验示范站 该站 是由杨凌示范区 咸阳市政府 西北农林科技大学 根据两地三 方合作框架协议共建的集蔬菜新品种 新技术 科技培训等多种 功能为一体的蔬菜试验示范站 2016年12月23日 西北农林 科技大学泾阳蔬菜试验示范站正式揭牌 泾阳县位于陕西省关 中平原中部 咸阳市北部 东经108 29 108 58 北纬 34 26 34 44 其气候属于典型的暖温带半湿润大陆 性季风气候 深受东亚季风环流影响 四季分明 同时兼具大陆 性气候的特征 年平均气温约为 3 5 冬季寒冷干燥 1月平 均气温约 1 夏季炎热多雨 7月平均气温约26 无霜 期约210 220天 初霜期一般10月下旬至11月上旬 终霜期 次年3月下旬至4月上旬 年降水量平均约为550 580 mm 降 水形式多为降雨 冬季偶有降雪 降水年际变化显著 丰水年和 枯水年降水量可相差1倍以上 易导致旱涝灾害 年日照时数约 2000 2200 h 光照资源较为丰富 夏季常常出现持续性高温 天气 35 对农业生产和人体健康构成一定威胁 6 7 研究选取了泾阳地区设施产业快速发展以来的各种代表性 温室结构类型 在2015年以来代表性温室结构方面 聚焦于西 北农林科技大学泾阳试验示范站的3种典型日光类型 分别为 8 m跨砖包土后墙日光温室 10 m跨石笼网后墙日光温室 12 m 跨装配式日光温室 而在近年来快速发展的产业型温室结构类 型方面 则选取了当前处于主流温室结构的碾压土后墙日光温 室为研究对象 为了提高研究的科学性和不同类型温室结构之 间的同外部条件对比研究 在碾压土后墙温室的选取中 确定 了地理位置位于以西北农林科技大学试验示范站为圆心 半径 10 km以内的泾阳县代表性科技示范基地的典型温室类型 具体 为位于 百万亩设施蔬菜工程 的桥底镇陕西绿盈盈现代农业 有限公司的 15 m跨碾压土后墙日光温室 位于欣悦农业科技示 范园的11 m跨碾压土后墙日光温室 所有供试温室均坐北朝南方位一致 各温室均具有相同的外 部条件 所有典型代表性温室同步开展试验研究 在温室长度方 面 相关研究表明温室长度大于40 60 m会形成稳定热惯性 8 9 但其边际效应通常限于80 m 10 超过后保温增益会迅速衰减 11 因此各典型温室长度均大于影响限值 试验中不再重复考虑长度 影响 各典型温室类型实景图如图1所示 主要结构参数详述如下 1 2 1 砖包土后墙日光温室 砖包土后墙日光温室跨度7 0 m 脊高4 0 m 后墙厚 度1 0 m内部净宽7 0 m 该类型温室实景图如图2所示 温室标准结构图如图3所示 该类型日光温室土地利用率 40 50 15 环境可维持作物越冬 使用寿命不少于15年 墙体系统 采用土坯墙 500 mm 外层370 mm砖墙 中间 设施农业 nullnullnullnull 设施农业 nullnullnullnull 36 37 设施装备工程 Agricultural Equipment 图 3 砖包土后墙温室标准结构图 7 m跨 100 mm保温层复合结构 总厚 1 0 m 冻土深 50 cm 顶部设钢筋混凝土圈梁锚固骨架 骨架系统采用热镀锌钢管拱 架 镀层 500 g m2 主拱采用 32 mm圆管 间距0 9 1 2 m 纵向拉杆 25 mm管加固 螺栓连接无焊接 二层幕 布 0 1 mm PE膜悬挂于后屋坡处 昼收夜展形成封闭空气层 提升气温2 0 3 0 地温1 0 节能30 1 2 2 石笼网后墙日光温室 石笼后墙日光温室 由高镀锌钢丝网填充石块构成 采用 高镀锌钢丝 抗拉强度 380 MPa 编织成网笼 其内填充粒径 150 mm的卵石或块石 图4 图5 石笼温室跨度9 2 m 屋脊高5 2 m 后墙厚度为0 8 m 兼具支撑 保温和蓄热功能 温室山墙位于两侧 结构与后墙一致 一侧常设缓冲间 工作室 或储藏室 安装时采用错格绑扎法 搭接重叠100 mm并锚固于基础 相比传统砖墙或夯土墙 石笼墙透水性好 抗震性强 且石块蓄 热提升夜间保温性能 温室前采光屋面由透明塑料膜覆盖的拱形 结构 前屋面采光角为28 冬至日采光时段 4 h 确保太 阳光入射角 45 后保温屋面采用聚苯板 角度 40 确 保立冬至立春期间接受直射光 温室骨架系统采用镀锌钢管平面 桁架承重结构 高跨比1 10 1 15 以平衡荷载与净高需求 1 2 3 装配式双层骨架日光温室 11 m跨 该典型代表性温室跨度11 0 m 屋脊高5 4 m 后墙高 3 3 m 后坡仰角36 图6 图7 温室外部尺寸为名义跨 度12 25 m 长度60 m 拱架为C型钢平面桁架 拱架间距1 m 整体采用装配式设计和模块化预制 组装方式为现场螺栓连接 施工效率高 符合 装配式钢结构住宅技术规程 的标准化要求 温室整体骨架采用双层骨架系统 外骨架承担风雪荷载 内骨 架支撑保温系统 形成协同受力体系 大幅提升结构稳定性 单个桁架的上弦 下弦均采用C型冷弯薄壁型钢 兼具轻量化 壁 厚 1 5 4 0 mm 和高强度 屈服强度 262 8 MPa 弹性模量 202 GPa 较传统槽钢节省钢材30 图 2 砖包土后墙日光温室实景图 7 m跨 图 4 石笼墙日光温室实景图 9 2 m跨 图 5 石笼墙日光温室标准结构图 9 2 m跨 图 6 装配式日光温室实景图 12 m跨 图 7 装配式日光温室标准结构图 11 m跨 设施农业 nullnullnullnull 设施农业 nullnullnullnull 36 37 农业工程技术 设施农业 图8 碾压土后墙日光温室实景图 11 m跨度 图 10 碾压土后墙日光温室实景图 15 m跨度 图 11 碾压土后墙日光温室标准结构图 15 m跨度 图9 碾压土后墙日光温室标准结构图 11 m跨度 用壤土或轻壤土 含水率以 手握成团 1 m落地即散 为佳 具体施工采用分层碾压工艺 每层 0 3 m 层间刨毛处理以 增强层间结合力 整体坡比控制在1 0 8 1 2 墙顶预埋 50 mm 50 mm 6 mm角铁混凝土预制件 为骨架提供锚点 1 3 试验仪器和测点布置 试验采用统一外部条件对照分析研究方法 温室内温度 地温 照度等数据均采用多点平均的方法确定 其中11 m跨碾压土后墙 日光温室和15 m跨碾压土后墙日光温室为新建温室 其他对照日 光温室为试验站既有温室 所有5个试验温室所处的外部环境一 致 试验指标包括温度和太阳照度 具体为实际监测5个温室的 室内外温度 温室内根区温度 以及温室内外太阳照度 1 3 1 温室外部数据采集 试验研究平台外部环境数据采集采用DZZ4自动气象站 如 图12所示 该气象站配备15个独立的数据采集通道 配合多样 化的智能传感器 可连续监控包括大气压 太阳总辐射 光照度 以及有效辐射 自然降水 风速风向 环境温度与相对湿度 土 壤水分等在内的多项环境指标 1 3 2 温室内部数据采集 而对试验平台室内空气环境参数的采集 则采用HOBO MX2301A进行监测 该采集器具有光照度监测感应器 测量范围 为0 200000 lx 温度测量精度为 0 3 其他关键位置的 光照度则采用Espec Thermo Recorder进行监测 温室内的温度 则主要采用了四路长期数据记录仪 PDE R10 开展详细记录 1 2 4 碾压土后墙日光温室 11 m跨 该类型温室整体采用 下挖式 碾压土墙 钢桁架 复合结构 符合北方日光温室 高后墙 短后坡 拱圆形 设计原则 核心 优势在于土墙的蓄热保温性与钢骨架的轻量化结合 图8 图9 试验温室跨度11 0 m 屋脊高5 5 m 后墙高5 0 m 骨架系统 采用热镀锌钢管拱架 镀层 500 g m2 上弦杆采用 32 mm 圆管 下弦杆和腹杆采用 12 mm圆钢 拱架间距1 2 m 纵向 拉杆 25 mm管加固 螺栓连接无焊接 温室名义跨度17 5 m 长度 100 0 m 下挖深度 0 6 m 降低重心 增强稳定性 底宽 6 5 m 顶宽 1 5 m 梯形截面抗侧压 后墙材料采用 壤土或轻壤土 含水率以 手握成团 1 m落地即散 为佳 具体施工采用分层碾压工艺 每层 0 3 m 层间刨毛处理以 增强层间结合力 整体坡比控制在1 0 8 1 2 墙顶预埋 50 mm 50 mm 6 mm角铁混凝土预制件 为骨架提供锚点 1 2 5 碾压土后墙日光温室 15 m跨 该温室采用 下挖式 碾压土墙 钢桁架 复合结构 符合 北方日光温室 高后墙 短后坡 拱圆形 设计原则 核心优势 在于土墙的蓄热保温性与钢骨架的轻量化结合 图10 图11 试验温室跨度15 0 m 屋脊高7 0 m 后墙高6 0 m 骨架系统 采用热镀锌钢管拱架 镀层 500 g m2 上弦杆采用 32 mm 圆管 下弦杆和腹杆采用 12 mm圆钢 拱架间距1 2 m 纵向 拉杆 25 mm管加固 螺栓连接无焊接 温室名义跨度25 0 m 长度 175 0 m 下挖深度 0 8 m 降低重心 增强稳定性 底宽 10 0 m 顶宽 2 0 m 梯形截面抗侧压 后墙材料采 注 图中数字单位为mm 设施农业 nullnullnullnull 设施农业 nullnullnullnull 38 39 设施装备工程 Agricultural Equipment 图 12 室内外环境参数检测采集设备 图 13 不同类型温室室内温度对比图 近的4类温室 研究发现 7 m跨砖包土墙温室白天温度整体较高 对比番茄最优生长温度处于20 25 当温度过低时 植株开 花和授粉无法正常进行 第一穗花会产生畸形花果 甚至出现落 花落果 特别是当温度低于10 时 植株生长停滞 长时间5 以下则会造成低温伤害 综上所述 未配备储能装置的装配式双 层骨架日光温室 温度方面难以支撑番茄产业化发展 而其他类 型温室在温度方面满足需求 该温湿度 照度记录仪产自哈尔滨物格电子技术有限公司 主 要包括温湿度传感器探头 土壤温度传感器探头及辐照度 温 度测量范围为 50 120 湿度测量范围为0 99 光照度 测量范围为0 200000 lx 温度测量精度为 0 5 湿度测 量精度为 3 光照度测量精度为 7 相关仪器设备如图12 所示 1 3 3 温度 光照仪器测点布置 光照探头在5个温室中各布置2个 总共10个测点 光照 探头的布置方式为 沿温室跨度方向布置在温室的中部 沿温室 屋脊方向2个测点布置在温室长度方向的几何3等分点 总体为 均匀布置 垂直位置位于地面以上1 2 m高度处 室内温度探头 与光照探头相同位置布置 而根区温度则布置在温室相同位置的 根区 200 mm处 各类型温度探头同样在5个温室中各布置2个 总共10组测点 所有测点高度 距温室后墙位置和光照测点一致 记录数据时间间隔为600 s 具体位置如图3 图5 图7 图9 图11所示 2 结果与分析 2 1 不同类型日光温室室内温度波动规律分析 由图13可知 在2024年冬至日前后的晴天天气条件下 砖包土后墙日光温室的夜间温度最高 平均达到了14 1 其次为15 m跨碾压土后墙日光温室 平均约12 5 再次为 11 m跨碾压土后墙日光温室和9 m跨石笼墙日光 平均约为 10 3 最后为11 m跨装配式双层骨架日光温室 平均室内温 度为7 2 勉强维持喜温作物的存活和阶段性生长 而在白天 的室内温度方面 则呈现出另外一种分布状态 装配式温室由于 双层透光材料覆盖 室内温度最高 从09 00开始快速升温 并 在正午一度达到40 1 而相比之下其他类型的温室则相对升 温平缓 正午时最高温度均稳定在30 左右 细致分析温度相 综合分析不同类型温室的保温性能发现 11 m跨装配式双 层骨架日光温室虽然采用了双层骨架 双层透光材料和保温被 但仍然存在白天温度过高和夜间温度最低的问题 综合表现为储 蓄热能力不足 无法被动平衡不同时段的热能 室内温度波动较 大 不利于维持喜温作物的正常生产 后续需重点从温室储热方 面深化研究和探索相应的工程技术途径 开发专类的配套产品 对其他典型温室做进一步分析发现 7 m跨砖包土后墙温室具有 较好的保温性能 夜间温度较15 m跨碾压土后墙温室高约1 5 白天温度也高1 0 但同时也存在结构和产业方面的问题 主 要表现在以下两个方面 在结构方面 由于土墙内部为夯土 没 时刻 设施农业 nullnullnullnull 设施农业 nullnullnullnull 38 39 农业工程技术 设施农业 图 14 砖包土后墙日光温室墙体隐患实景图 图 15 不同类型温室根区温度波动图 有砖墙围护 因此在温室内高温高湿环境下 容易出现内层夯土 脱落现象 而外层也由于砖墙过薄 容易出现砖和土的脱离 存 在一定的结构隐患 具体如图14所示 而在产业方面 则存在 内部生产空间过于局促 不但无法适应机械化操作 也难以扩大 产业容量的问题 因此 综合来分析 其需要后续在结构方面强 化对于内外墙体的保护构造措施 也需扩大内部生产空间和提升 生产空间布局 在其余的3类温室中 通过详细的室内温度研究可知 9 m 跨石笼墙日光温室和11 m 15 m碾压土后墙温室在温度方面均 具有良好的特性 其中 15 m跨碾压土后墙温室 不但具有较 高的夜间室内温度 平均约为12 5 也具有稳定而适宜的 白天温度 平均约为22 1 最高31 4 适合大多数喜温 作物的产业化生产要求 而9 m跨石笼墙日光温室则与11 m跨 碾压土墙温室性能基本接近 除11 m跨碾压土墙温室的白天温 度较石笼墙温室高约1 5 以外 在其他时段 室内温度基本接 近 分析其原因可知 石笼墙日光温室后墙具有呼吸特性 可在 白天实现高效的储热 有效调控了温室内的高温 综合分析 11 m跨装配式双层骨架日光温室在未配备任何 储蓄能装备的条件下 存在夜间温度较低 本试验条件下 室 内温度仅为7 2 和白天高温的问题 本试验条件下 室内温 度达到了40 1 单纯温室难以达到产业化生产需求 后续 需增加必要的储蓄热装备 提升其对室内温度的被动式调控能 力 其余的7 m跨砖包土墙日光温室 9 m跨石笼墙日光温室 11 m和15 m跨碾压土后墙日光温室的室内温度均符合喜温蔬 果的产业化生产需求 其中 7 m跨日光温室存在一定的结构 隐患和机械化难以普及的问题 9 m跨石笼墙日光温室 11 m 和 15 m跨碾压土墙体日光温室单从室内温度指标来分析 均符 合产业发展要求 但石龙墙温室因其墙体需要大量卵石或砾石 需结合项目地的实际情况 在墙体资源丰富地区具有变废为宝 的超预期效果 而碾压土后墙温室则需进一步研究其墙体保温 蓄热机理和构造技术途径 在未来产业发展中克服其土地利用 率低的问题 2 2 不同类型日光温室根区温度波动研究 根区温度指作物根系直接接触的土壤或基质温度层 通常 为5 25 cm深度 根区低温 15 抑制了根系膜流动 性及酶活性 降低氮磷钾吸收效率 番茄在10 下养分吸收速 率仅为25 的30 12 此外 根区低温 8 10 还会诱发 活性氧积累 使番茄根系 MDA Malondialdehyde MDA 含量上 升300 电解质渗透率增加200 13 同时 土壤酶活性 脲酶 磷酸酶 在15 以下也会受到抑制 微生物数量减少60 阻 碍养分矿化 14 除此之外 根温从12 升至20 可使黄瓜单株 产量提高105 126 番茄在25 根区时果实干重比15 高 80 12 15 根区温度是设施番茄高产优质的 隐形杠杆 优先 保障根区温度稳定性 具有的增产潜力远超单一施肥或光照优化 是突破越冬 越夏生产瓶颈的核心技术路径 由图15的各典型温室类型根区温度分布波动图可知 11 m 跨装配式双层骨架日光温室的地温整体上低于15 蔬果生长 处于受抑制状态 因此无任何储蓄能装备的装配式温室不适宜产 业生产需求 而9 m跨石笼墙体日光温室和11 m跨碾压土后墙 日光温室根区温度则基本处于16 5 左右 满足喜温蔬果的产 业化生产需求 但后续仍然需要进一步探索提高根区温度的技术 途径 相比之下 在本次试验条件下 7 m跨砖包土墙和15 m 跨碾压土后墙温室的根区温度 可稳定维持在18 0 左右 不 但可提高蔬果的养分吸收速率 还具有提高作物产量的巨大潜力 考虑到产业密切相关的机械化作业需求和土地利用率 可以发现 时刻 设施农业 nullnullnullnull 设施农业 nullnullnullnull 40 41 设施装备工程 Agricultural Equipment 15 m跨碾压土日光温室 在不考虑其实际存在的对原土的破坏 和较低的土地利用率条件下 单从根区温度性能来对比 其具有 较强的产业支撑性 2 3 不同类型日光温室室内自然光照度分析 日光温室采光性能是结构 材料 环境 运维等多因素耦合 的结果 日光温室的采光性能直接决定作物光合效率 能源消耗 及经济效益等综合效益 虽然温室的照度评价由多个不同类型的 指标 通常日光温室采光性能的核心评价指标包括室内光照强度 光合有效辐射分布 16 光合光子通量密度 17 光周期 光谱组 成 18 等指标 这些指标共同构成了对温室采光性能的全面评估 体系 但由于本研究聚焦与通过试验明确泾阳典型日光温室室内 照度的采光性能总体优劣 因此采用了较为常用温室内光照强度 指标作为采光性能指示指标 图 16 典型日光温室室内照度分布图 由典型日光温室室内照度对比分析图16可知 11 m跨装配 式双层骨架日光温室和9 m跨石笼墙体温室室内光照强度较其他 类型低 而7 m跨砖包土墙体温室和11 m跨 15 m跨碾压土后 墙日光温室的室内光照强度基本相似 差别较小 在本试验条件 下 中午时段的室内光照强度基本达到了100000 lx左右 在其 他时段也均保持在40000 lx以上 满足一般喜光果蔬的光照要 求 综合照度分析可知 各典型代表型类型温室 除装配式双层 骨架温室外 采光性能差异总体不大 在产业温室的选择中可重 点从温室的室内温度和根区温度方面重点考虑 3 讨论 综上系统研究和分析可知 在不同类型日光温室的室内温 度方面 除11 m跨装配式双层骨架日光温室 在本研究条件 下 夜间的平均室内温度为7 2 该夜间温度仅能勉强维持 喜温作物的存活和阶段性生长 无法满足喜温蔬果的产业化生 产需求 其他类型日光温室在相同条件下 夜间的平均温度为 10 3 11 m跨碾压土后墙日光温室和9 m跨石笼墙日光 和 14 1 7 m跨砖包土后墙日光温室 满足喜温蔬果的产业化 生产需求 而在地温方面 11 m跨装配式双层骨架日光温室的地温整 体上低于15 蔬果生长处于受抑制状态 需配备储蓄能装备 否则不适宜产业生产需求 而9 m跨石笼墙体日光温室和11 m 跨碾压土后墙日光温室根区温度则基本处于16 5 左右 满足 喜温蔬果的产业化生产需求 相比之下 7 m跨砖包土墙和15 m 跨碾压土后墙温室的根区温度 可稳定维持在18 0 左右 不 但可提高蔬果的养分吸收速率 还具有提高作物产量的巨大潜力 但前者存在机械化难题 而后者则存土地利用率和可持续难题需 进一步破解 4 结论 本文研究可得出以下结论 泾阳地区7 m跨砖包土后 墙日光温室夜间温度最高 均温14 1 其次为15 m跨碾 压土后墙日光温室 均温12 5 再次为11 m跨碾压土后 墙日光温室和9 m跨石笼墙日光 均温约10 3 最后为 11 m跨装配式双层骨架日光温室 均温7 2 该夜间温度 仅能勉强维持喜温作物的存活和阶段性生长 无法满足喜温蔬 果的产业化生产需求 需重点加强蓄热 在地温方面 11 m 跨装配式双层骨架日光温室的地温整体低于15 9 m跨石 笼墙体日光温室和11 m跨碾压土后墙日光温室根区温度约为 16 5 7 m跨砖包土墙和15 m跨碾压土后墙温室的根区温度 则可稳定维持在18 0 在温室室内的光环境方面 各典型 代表型类型温室 除装配式双层骨架温室外 其余温室类型采 光性能差异不明显 参考文献 1 王程斐 刘建红 乡村振兴背景下陕西设施农业发展策略探 究 J 地下水 2021 43 04 154 155 2 王世江 杨旭英 延安市大跨度日光温室研究成果及应用 J 长江蔬菜 2025 2 62 64 3 毛雪佳 泾阳多措并举助力蔬菜产业转型升级 N 咸阳日 报 2025 6 6 4 张阳 陕西泾阳日光温室蔬菜生产现状和问题与对策 D 杨凌 西北农林科技大学 2019 5 张万 李瑞 李撑娟 等 日光温室秋冬茬鲜食番茄 春茬甜 瓜周年绿色高效栽培模式 J 中国蔬菜 2024 7 132 135 温室内照度 lx 时刻 设施农业 nullnullnullnull 设施农业 nullnullnullnull 40 41 农业工程技术 设施农业 6 邱捷 清代陕西泾阳县农业开发研究 D 杨州 扬州大学 2021 7 尚小宁 赵新莹 高峰 等 泾阳县近58年气候变化特征 分析 J 陕西气象 2014 1 1 4 8 Welsch B R haak W Schulte D O et al A comparative study of medium deep borehole thermal energy storage systems using numerical modelling J World Geothermal Congress 9 张勇 西北日光温室传热学简化模型构建及温光高效新结 构初探 D 杨凌 西北农林科技大学 2012 10 Gan Guohui Dynamic interactions between the ground heat exchanger and environments in earth air tunnel ventilation of buildings J Energy Buildings 2014 11 马群蕾 昔阳县无立柱土墙日光温室温度分布规律研究 D 太原 山西农业大学 2022 12 James A Tindall H A Mills D E Radcliffe The effect of root zone temperature on nutrient uptake of tomato J Journal of Plant Nutrition 1990 13 8 939 956 13 张耀丰 根区低温对番茄幼苗光合作用和根系生长的影 响 D 沈阳 沈阳农业大学 2019 14 孙世君 根区低温对黄瓜嫁接苗生长及根际土壤环境影响 的研究 D 呼和浩特 内蒙古农业大学 2018 15 薛鹤 段增强 董金龙 等 根区温度对黄瓜生长 产量及 氮肥利用率的影响 J 土壤 2015 5 842 846 16 程勤阳 丁小明 曲梅 连栋温室采光性能评价指标 J 农 业工程学报 2009 25 7 169 172 17 Mengdi Dai Xiangfeng Tan Ziran Ye et al Optimal Light Intensity for Lettuce Growth Quality and Photosynthesis in Plant Factories J Plants 2024 13 18 2616 18 Rozenboim I Bartman J Avital cohen N et al Targeted differential photostimulation alters reproductive activities of domestic birds J Frontiers in Physiology 2022 13 1040015 项目支持 陕西设施蔬菜优势特色产业集群项目 2023CYJQ SSZBTS 100 作者简介 翁爱群 高级农艺师 研究方向 设施园艺 通信作者 王新 农艺师 研究方向 设施园艺 引用信息 翁爱群 王 新 任 苗 等 陕西关中产业型日光温室光温性 能研究 J 农业工程技术 2026 46 9 33 41