福清市冬春季温室大棚小气候变化规律研究*

严 娟 吴 立 黄川容陈源高 陈 涛

福清市冬春季温室大棚小气候变化规律研究*

严 娟1吴 立2黄川容2陈源高1陈 涛1

1.福清市气象局 2.福建省气象服务中心

利用福清市绿丰农业发展有限公司温室大棚基地2016年1～5月大棚内外逐小时的温度、湿度资料和大棚外逐日的降水、日照资料，分析了温室大棚春、冬两季晴天、多云、阴天、阴雨天四种天气类型下棚内外温度、湿度的日变化规律和棚内外温湿度定量关系。结果表明，（1）春、冬两季不同天气类型下，棚内平均温度全天基本高于棚外，棚内气温日变化幅度大于棚外，棚内最低气温出现在6时左右，最高气温出现在14时前后；棚内湿度全天总体大于棚外，夜间大于白天，14时前后达到最小，湿度差中午前后相对较大。（2）春、冬两季棚内平均温度总体高于或接近棚外，4～5月棚内最低温度低于棚外。春季棚内外各天气型的平均温度和最高温度差值均以3月最大，两季棚内外最高温度差值和冬季平均温度差值基本按照晴天、多云、阴天、阴雨天的顺序依次降低，各天气类型下棚内外最低温度相差较小。（3）春、冬两季棚内平均相对湿度总体高于棚外，4～5月棚内最低湿度多低于棚外。春季各天气类型的平均湿度差值和阴天的最低湿度差值以3月为最大，冬季2月平均相对湿度、最低湿度的棚内外差值除阴雨天不超过5%以外，其余天气类型差值基本都在10%以上。

温室大棚 天气类型 温湿对比 日变化

1 概述

设施农业是我国现代农业中最具活力的新兴产业之一，已成为高效农业新的增长点, 被认为是21 世纪农业高新技术产业。目前福建省正在大力发展以温室大棚为主的设施农业，福清市以打造“海西设施农业第一县（市）”为目标，截至2012年，全市共种植大棚蔬菜2000ha，年产量达12.5万t，产值3.85亿元。2012年1月至2月10日，福清市出口日本保鲜蔬菜942.30t、35.61万美元，分别比2011年同期增长116.04%、112.98%[1]。在全球气候变暖背景下，气候变暖导致农业生产高温灾害加剧、低温灾害损失加重[2]，温室大棚虽然减少了外界气象条件的影响，但还无法避免气象条件的影响和制约，调控能力还十分有限，低温、阴雨寡照、台风、高温高湿等不同程度影响了设施作物生长发育和产量高低，因此，开展温室大棚小气候变化规律研究十分必要。

目前，福建对温室大棚作物的相关研究多集中于大棚作物高产栽培技术[3-5]以及从微生物学和遗传学的角度去研 究[6-8]，对影响温室大棚作物生产的小气候变化规律等研究还较少。本文从影响温室大棚作物生长发育的气象要素出发，通过分析福清市温室大棚棚内气象要素和棚外气象要素的时间变化规律和定量关系，并进行棚内外对比，以期为摸清不同季节不同天气类型下温室大棚的小气候变化规律，为科学调控棚内作物生长气象环境及防灾减灾提供科学依据。

2 资料与方法

2.1 资料来源

大棚内外的气象资料来源于福清市绿丰农业发展有限公司温室大棚基地的观测数据，主要包括2016年1～5月逐小时的棚内外温度、湿度资料和逐日的棚外降水数据。福清站2016年1～5月逐日的日照时数资料来源于福清市气象局。

2.2 天气类型划分

利用日照时数、日降水量等数据将2016年1～5月逐日天气划分为4个天气类型，分别为晴天、多云、阴天和阴雨天，划分标准见表1。

表1 天气类型划分标准

2.3 棚内小气候变化规律分析

利用福清市绿丰大棚蔬菜基地春、冬两季大棚内外的逐日逐小时气象监测数据，计算不同季节不同天气类型下，大棚内外温度、湿度的小时平均值，以时刻序列为横坐标轴，各气象要素的均值序列为纵坐标轴，利用Excel软件绘制要素日变化曲线图，分析不同季节（春、冬）、不同天气条件下（晴天、多云、阴天、阴雨天）大棚内外的温度、湿度的动态变化规律；通过计算不同季节不同天气类型下棚内、外温湿度的平均值、最高值和最低值的棚内外平均差值，以差值的大小及变化来分析大棚内外气象要素的定量关系。

3 结果与分析

3.1 春季大棚内外温湿度日变化规律及定量关系

3.1.1晴天

利用福清蔬菜大棚基地春季（3～5月）晴天气象日数据，共有20d的样本，计算样本在同一时刻的平均值，绘制春季晴天状况下大棚内外温、湿度日变化图，如图1所示。

图1 春季晴天大棚内外温湿度日变化图

从图1可见，春季晴天天气条件下，白天（7～19时）棚内平均气温明显高于棚外，夜间（20～06时）棚内外平均气温较为接近，棚内气温日变化幅度大于棚外，棚内最低气温出现在6时左右，最高气温出现在10时前后，棚内外平均最大温差达7.3℃；湿度全天棚内均大于棚外，夜间大于白天，14时达到最小，湿度差中午前后相对较大。

春季晴天天气条件下，各月棚内平均温度高于棚外，3月差值最大，达到2.89℃，4月、5月差值均在1℃以内。棚内最高温度高于棚外，差值最大也是出现在3月，达到10.82℃。棚内外最低温度较为接近，且在3月、4月出现棚内低于棚外的情况，差值均在0.5℃以内；棚内平均湿度高于棚外，3月差值最大，为7.57%，4月、5月差值均在2%以内，棚内外各月最高湿度极值均接近100%，棚内外最低湿度较接近，4月、5月棚内最低湿度低于棚外，差值均在5%以内。

3.1.2多云

利用福清蔬菜大棚基地春季（3～5月）多云天气象日数据，共有20d的样本，计算样本在同一时刻的平均值，绘制春季多云状况下大棚内外温、湿度日变化图，如图2所示。

图2 春季多云大棚内外温湿度日变化图

从图2可见，春季多云天气条件下，白天（6～19时）棚内平均气温高于棚外，夜间（20～06时）棚内外平均气温较为接近，棚内气温日变化幅度大于棚外，棚内最低气温出现6时左右，最高气温出现在12时，棚内外平均最大温差达4.0℃；棚内外湿度全天较为接近，夜间大于白天，14时达到最小。

春季多云天气条件下，各月棚内平均温度高于棚外，差值最大出现在3月，达到2.77℃，4月、5月平均温度差值分别为1.14℃、0.57℃，棚内最高温度高于棚外，差值最大也是出现在3月，达到9.25℃，4月、5月差值均在5℃以内；棚内外最低温度较为接近，差值最大出现在3月，为0.25℃；棚内平均湿度高于棚外，3月差值最大，为5.71%，4月、5月差值均在1%以内，棚内外各月最高湿度均为100%，棚内外最低湿度较接近，4月、5月棚内最低湿度低于棚外，各月差值均在5%以内。

3.1.3阴天

利用福清蔬菜大棚基地春季（3～5月）阴天气象日数据，共有22d的样本，计算样本在同一时刻的平均值，绘制春季阴天状况下大棚内外温、湿度日变化图（图3）。

图3 春季阴天大棚内外温湿度日变化图

从图3可见，春季阴天天气条件下，白天（8～19时）棚内平均气温高于棚外，夜间（20～06时）棚内外平均气温较接近，棚内气温日变化幅度大于棚外，棚内最低气温出现6时左右，最高气温出现在13时，棚内外平均最大温差达3.2℃；全天棚内湿度均大于棚外，棚内外湿度夜间均大于白天，湿度差在全天各时刻差异不大。

春季阴天天气条件下，棚内平均温度高于棚外，差值最大出现在3月，达到2.11℃，4月、5月差值均在1℃以内。棚内最高温度高于棚外，差值最大也是出现在3月，达到7.63℃，4月、5月差值均在2℃左右。棚内外最低温度较为接近，均在0.5℃以内，且在5月出现棚内低于棚外的情况；棚内平均湿度均高于棚外，3月平均湿度差值达到10.36%，4月、5月差值均在0.5%以内，棚内外各月最高湿度极值均接近100%，棚内外最低湿度差值4月、5月较接近，均在2%以内，且棚内最低湿度低于棚外，3月棚内最低湿度高于棚外，差值达到14.11%。

3.1.4阴雨天

利用福清蔬菜大棚基地春季（3～5月）阴雨天气象日数据，共有25d的样本，计算样本在同一时刻的平均值，绘制春季阴雨天状况下大棚内外温、湿度日变化图（图4）。

图4 春季阴雨天大棚内外温湿度日变化图

从图4可见，春季阴雨天天气条件下，白天（7～19时）棚内平均气温高于棚外，夜间（20～06时）棚内平均气温略高于棚外，棚内气温日变化幅度大于棚外，棚内最低气温出现6时左右，最高气温出现在14时，棚内外平均最大温差达3.3℃；棚内平均湿度大于棚外（除中午个别时刻外），棚内、外平均湿度在全天的变化幅度小，棚内外均呈现高湿状态。

春季阴雨天天气条件下，棚内平均温度高于棚外，差值最大出现在3月，达到1.83℃，4月、5月差值分别为1.05℃、0.39℃。棚内最高气温高于棚外，差值最大也是出现在3月，达到5.82℃。棚内最低气温高于棚外，差值均在1℃以内；平均湿度棚内大于棚外，棚内外均呈现高湿状态，各月差值均在3%以内，各月最高湿度极值均为100%，棚内外最低湿度较接近，4月、5月棚内最低湿度低于棚外，各月差值均在7%以内。

3.2 冬季大棚内外温湿度日变化规律及定量关系

3.2.1晴天

利用福清蔬菜大棚基地春季（2月）晴天气象日数据，共有7d的样本，计算样本在同一时刻的平均值，绘制冬季晴天状况下大棚内外温、湿度日变化图（图5）。

图5 冬季晴天大棚内外温湿度日变化图

从图5可见，冬季晴天天气条件下，白天（9～19时）棚内平均气温高于棚外，夜间（20～08时）棚内外平均气温较为接近，棚内气温日变化幅度大于棚外，棚内最低气温出现7时左右，最高气温出现在16时前后，棚内外平均最大温差达13.7℃；白天棚内湿度大于棚外，夜间棚内外湿度较为接近，夜间大于白天，湿度差在中午前后相对较大。

冬季晴天天气条件下，2月棚内平均温度、最高温度高于棚外，差值分别为4.03℃、14.69℃，棚内最低温度出现略低于棚外的情况，差值为0.16℃；棚内平均湿度、最低湿度高于棚外，差值分别为11.4%、20.06%，最高湿度极值均为100%。

3.2.2多云

利用福清蔬菜大棚基地冬季（1～2月）多云天气象日数据，共有８d的样本，计算样本在同一时刻的平均值，绘制冬季多云状况下大棚内外温、湿度日变化图（图６）。

图6 冬季多云大棚内外温湿度日变化图

从图6可见，冬季多云天气条件下，白天（8～19时）棚内平均气温高于棚外，夜间（20～07时）棚内外平均气温较为接近，棚内气温日变化幅度大于棚外，棚内最低气温出现在6时左右，最高气温出现在13时前后，棚内外平均最大温差达10.2℃；全天棚内湿度均大于棚外，夜间大于白天，湿度在中午前后相对较小。

冬季多云天气条件下，棚内平均温度高于棚外，1月、2月差值分别为3.79℃、2.89℃，棚内最高气温也是均高于棚外，1月、2月差值分别为16.15℃、12.23℃，棚内外最低气温较为接近，且在2月出现棚内最低气温低于棚外的情况，差值均在1℃以内；棚内外1月平均湿度、最高湿度、最低湿度差值均为0，2月棚内外最高湿度较接近，差值仅为1.65%，2月平均湿度和最低湿度棚内外差值较大，均在13%左右。

3.2.3阴天

利用福清蔬菜大棚基地冬季（1～2月）阴天气象日数据，共有14d的样本，计算样本在同一时刻的平均值，绘制冬季阴天状况下大棚内外温、湿度日变化图（图7）。

图7 冬季阴天大棚内外温湿度日变化图

从图7可见，冬季阴天天气条件下，棚内全天平均气温均高于棚外，棚内气温日变化幅度大于棚外，棚内最低气温出现在6时左右，最高气温出现在13时前后，棚内外平均最大温差达5.8℃；全天棚内湿度均大于棚外，湿度日变化小，且棚内湿度全天维持在95%以上。

冬季阴天天气条件下，棚内平均温度、最高温度、最低温度均高于棚外，平均温度差值均在2℃左右，最高温度差值1月、2月分别为5.56℃、9.08℃，最低温度差值均在1℃以内；棚内外1月平均湿度、最高湿度、最低湿度的差值均为0，2月最高湿度棚内外较接近，差值为5.32%，2月平均湿度和最低湿度棚内外差值较大，分别为12.88%、21.12%。

3.2.4阴雨天

利用福清蔬菜大棚基地冬季（1～2月）阴雨天气象日数据，共有11d的样本，计算样本在同一时刻的平均值，绘制冬季阴雨天状况下大棚内外温、湿度日变化图（图8）。

图8 冬季阴雨天大棚内外温湿度日变化图

从图8可见，冬季阴雨天天气条件下，棚内全天平均气温均高于棚外，棚内气温日变化幅度大于棚外，棚内外平均最大温差达4.6℃，棚内最低气温出现在8时左右，最高气温出现在14时前后；湿度白天（10～20时）棚内大于棚外，夜间（21～09时）棚内外湿度较为接近，且湿度日变化小，棚内湿度全天维持在98%以上。

冬季阴雨天天气条件下，棚内平均温度、最高温度、最低温度均高于棚外，且各月差值较接近，1月、2月平均温度差值分别为1.52℃、2.12℃，最高温度差值均在5℃左右，最低温度差值均在1℃以内；棚内外1月平均湿度、最高湿度、最低湿度的差值均为0，2月棚内外最高湿度极值均为100%，2月平均湿度和最低湿度棚内外差值均在5%以内。

4 结论与讨论

（1）福清市春冬两季不同天气类型下温室大棚内平均温度高于棚外，棚内气温日变化幅度大于棚外，棚内最低气温出现在6时左右，最高气温出现在14时前后；平均相对湿度棚内总体大于棚外，夜间大于白天，14时前后达到最小，湿度差中午前后相对较大。

（2）春冬两季棚内温度总体高于或接近棚外，4～5月棚内最低温度出现低于棚外的情况。其中，春季棚内外各天气型的平均温度和最高温度差值均以3月最大，最低温度各天气型下棚内外差值较接近，最高温度差值按照晴天、多云、阴天、阴雨天的顺序依次降低；冬季棚内外平均温度、最高温度差值基本按照晴天、多云、阴天、阴雨天的顺序降低，各天气型下最低温度差值相差较小，均在1℃以内。

（3）春冬两季棚内平均相对湿度高于棚外，冬季2月湿度差值较大，春季湿度差值较小，4～5月棚内最低湿度多低于棚外。其中，春季各天气类型的平均湿度差值基本以3月为最大，棚内外各月各天气类型最高湿度极值为100%，最低湿度差值以3月阴天为最大，达到14.11%，其余各月各天气类型下差值基本在5%以内；冬季1月各天气类型下平均湿度、最高湿度、最低湿度由于数据较少的原因，棚内外差值均为0，2月平均湿度、最低湿度的棚内外差值除阴雨天差值不超过5%以外，其余天气类型下差值基本在10%以上，最高湿度极值棚内外均接近或等于100%。

（4）在分析不同季节不同天气类型下棚内外温湿度定量关系时，可能存在基地用户对大棚进行不同程度的通风降湿等处理，导致由于大棚开闭形态差异而存在一定的棚内外气象要素量化关系分析误差，今后在研究过程中，可通过对大棚的密闭程度进行统一标准控制，以提高棚内外气象因子量化关系的准确性。

[1] 卢新.福清设施蔬菜大棚的发展研究[D].福州:福建农林大学,2012.

[2] 霍治国,王石立.农业和生物气象灾害[M].北京:气象出版社,2009.

[3] 李攀龙,贾琪,石研,等.福建秋冬大棚番茄无土栽培技术[J].中国园艺文摘, 2015(5):182-184.

[4] 杨创源.黄瓜反季节大棚高产高效栽培技术[J].福建农业科技,2008(6): 30-31.

[5] 张森根,蔡金月.闽南大棚甜椒高产栽培技术[J].福建农业科技,2013(6): 27-28.

[6] 温庆放,朱海生,林义章,等.樱桃番茄种质资源遗传多样性的RAPD分析[J].福建农业学报,2006,21(1):59-62.

[7] 蔡学清,何红,胡方平.双抗标记法测定枯草芽孢杆菌BS-2和BS-1在辣椒体内的定殖动态[J].福建农业大学学报,2003,32(1):41-45.

[8] 徐平东,李梅,林奇英,等. 应用A蛋白夹心酶联免疫吸附法鉴定黄瓜花叶病毒血清组[J].福建农业大学学报,1997,26(1):64-68.

[9] 盛裴轩,毛节泰,李建国,等.大气物理学[M].北京:北京大学出版社,2003.

福清市中央现代农业示范区建设项目；福建省科技厅社会发展引导性重点项目（2016Y0007）。