不同管理措施对日光温室环境因子的影响

于 巨，张 琦，3*，林莎莎，段黄金，岳海宾

日光温室是一种封闭的农业生态系统，人们通过改变或调控植物生长发育的光照、温度、湿度、土壤等环境条件，以达到生产目标［1－2］。前人在温室管理方面做了许多研究工作，王蕊［3］、管安琴［4］等结合日光温室空气湿度的形成及特点，阐述了温室内空气湿度通风管理方法。温室采取双层膜覆盖能够降低整个系统的热传导系数，减小温度波动［5］；采用高性能除湿机对日光温室进行除湿，控制日光温室相对湿度过高［5］；合理进行浇水，合理通风除湿，自然吸湿，中耕除湿，土壤栽培覆盖地膜等降低温室湿度［6］；增温补光灯能预防和减轻日光温室蔬菜冷害、冻害、病害发生［7］；辛梅等［8］报道了各种灾害性天气下日光温室的管理措施。近几年，南疆设施栽培面积迅速增长，但温室管理多数依据经验，达不到作物生长的最佳环境。因此，本研究通过采取不同管理措施，研究分析了温室内主要环境因子的变化，以期为日光温室科学管理提供借鉴。

1 材料与方法

1.1 试验材料

试验地点位于第三师五十三团3连的日光温室，选择3座日光温室作为环境因子调查对象。日光温室坐北朝南，东西走向，长75 m，跨度10 m，脊高4.7 m，下挖80 cm，骨架为立柱焊接钢架结构；后墙及东西山墙采用砖混结构，后墙及东西山墙外基部堆土宽3 m，上部宽90 cm，覆盖普通棚膜，棉被保温。温室内种植桃树，株行距为0.8 m×2 m，树龄3 a。

1.2 温室管理方法

1.2.1 温室不同揭被程度 2016年12月中旬扣棚膜，2017年1月上中旬开始升温。选择2017年1月12日（小雪）、13日（晴天）揭被，揭被程度分为保温被放置温室前屋面底部（JC1）、保温被卷至前屋面的1／2处（JC2）、保温被卷至前屋面顶部（JC3）3 种。 从揭被开始每隔1 h监测温室内的气温、湿度、光照数据，监测时间为 11：00～17：00，土壤温度每 2 h监测一次。

1.2.2 温室不同揭被时间 在2017年2月12日（晴天），选取两座温室采取12：00通风，分11：00揭被（JB1）、12：00揭被（JB2）进行监测。 监测时间为11：00～17：00，每 2 h 监测一次。

1.2.3 温室不同通风时间 2017年2月19日（晴转多云），选取两座温室采取10：30揭被，分别在11：00通风（TF1）、12：00通风（TF2）进行监测。 监测时间为 10：00～17：00，每 2 h 监测一次。

1.2.4 温室不同揭被－通风时间 2017年2月23～25日（晴天），选取同一座温室分别在10：30揭被－打开通风口（JT1）、11：30揭被－打开通风口（JT2）、12：00揭被－打开通风口（JT3）进行监测。监测时间为 11：00～19：00，每 2 h 监测一次。

1.3 环境因子测定方法

室外监测点设置在温室外距离前底角3.0 m处，均分6个点，监测点距地面高度为1.0 m。室内监测点置于温室内距东、西墙12 m和中部，分别距后墙2、4、8 m处，共9个点，监测点距地面高度为1.0 m，测定光照强度、温度、相对湿度。地温监测点置于温室内距东、西墙12 m和中部，距后墙5 m处，共3个点，测土层 5、10、15、20、25 cm 温度。

温室内外光照强度测定采用TES－1335型照度记录仪，气温、相对湿度测定采用AR827型温湿度记录仪。土壤温度测定采用河北省武强红星仪表厂生产的Mc型地温计。

2 结果与分析

2.1 不同管理措施对温室内光照强度的影响

2.1.1 揭被程度对温室光照强度的影响 不同揭被程度温室内光照强度日变化存在明显差异（图1）。1月中旬温室内光照强度明显低于温室外，室外光照强度极显著（P＜0.05）大于全揭被（JC3）、1／2 揭被（JC2）、全覆盖（JC1）。 晴天天气下，11：00 揭开棉被，温室外部、1／2揭被和全揭被光照强度呈单峰曲线变化，随着光照强度的增强，温室内光强增大，15：00时达到峰值，光照强度分别为46.53、29.07、29.97 klx，JC1光照强度为0.02 klx。15：00前全揭被光照强度明显高于1／2揭被，差异显著，15：00后两者相近，差异不显著。全覆盖棉被光照强度极低，在0～0.02 klx之间变化，并极显著低于1／2揭被和全揭被。

小雪天气温室13：30开始揭被，温室光照强度逐渐升高，15：00达到高峰，以后缓慢降低，全覆盖棉被、1／2揭被、全揭被温室内和温室外最大光照强度分别为 0.01、5.67、7.97、16.06 klx。 全揭被（JC3）光照强度极显著高于全覆盖（JC1），与1／2揭被（JC2）差异不显著。降雪明显降低温室光照强度，降雪天气JC3温室内的最大光照强度仅为晴天JC3的26.59%，差异极显著。

2.1.2 揭被时间对温室光照强度的影响 不同揭被时间温室内外光照强度呈明显单峰变化曲线（图2）。11：00时，JB1、JB2温室内外光照强度分别为14.03、14.19、22.43 klx；随后急剧上升，15：00 时达最大值，光照强度分别为47.44、46.79、59.37 klx；此后开始急剧下降。两个温室内光照强度相差不明显，JB1光照时间大于JB2。

2.1.3 通风时间对温室光照强度的影响 通风时间不同对光照强度的影响见图3。TF1、TF2温室内外光照强度日变化为单峰曲线。10：30时，TF1、TF2温室内外光照强度分别为10.85、12.56、19.76 klx；午后15：00左右TF1、TF2温室内外达到最大光照强度，分别为40.22、42.26、60.82 klx；之后光照强度开始急剧 下降。

图1 不同揭被程度下温室内外光照强度的日变化

图2 不同揭被时间下温室光照强度的日变化

图3 不同通风时间下温室内光照强度的日变化

2.1.4 揭被－通风时间对温室光照强度的影响 揭被－通风时间不同对温室内光照强度的影响见图4。晴天条件下，温室内光照强度表现出“早晚低、午后高”的变化特点。 11：00 时，JT1、JT2、JT3 温室内光照强度分别为0.01、0.02、14.64 klx；随后光照强度逐渐增强，于午后 15：00达到最大光照强度，分别为47.68、49.21、59.71 klx；之后又随太阳高度角的减小而逐渐减弱。

2.2 不同管理措施对温室内温度的影响

2.2.1 揭被程度对温室温度的影响 揭被程度对温室内温度日变化有明显的影响（图5）。1月中旬室外温度低于0℃。晴天，室外温度由－9.6℃升至－0.7℃，揭被后温室内温度也随之上升，呈偏单峰曲线变化，前期上升较慢，12：00后迅速升高，16：00达到峰值，全覆盖、1／2揭被、全揭被温室温度分别为8.9、17.6、21.1 ℃。 JC1、JC2、JC3 温室内日平均气温分别为 6.6、12.1、14.7 ℃；12：00 至 17：00，全揭被温室温度明显高于1／2揭被，差异显著，与全覆盖差异极显著，全覆盖棉被温室温度在4.0～8.9℃，并极显著低于1／2揭被。

图4 揭被－通风时间温室内光照强度日变化

小雪天气室外温度在－6.5～4.4℃之间，JC1、JC2、JC3温室日平均温度分别为 6.4、5.4、5.4℃。13：30揭棉被后不同揭被程度温室内温度也随之缓慢上升，15：00 至 18：00 左右温度较高，全覆盖、1／2揭被、全揭被温室内最高温度分别为7.0、6.0、6.9℃。全覆盖棉被温室温度明显高于1／2揭被，差异极显著，与全揭被差异极显著，而1／2揭被与全揭被差异不显著。

2.2.2 揭被时间对温室温度的影响 揭被时间对温室内温度的影响见图6。温室外温度由2.2℃持续缓慢上升至9.7℃，温室内温度则呈单峰变化曲线。11：00时，JB1温室内温度为12.3℃，随揭被时间延长，温室内温度逐渐升高，13：00时，JB1温室内温度为22.7℃，其升温速率为5.2℃／h。随后缓慢上升，15：00达到峰值，最高温度为24.7℃。15：00后开始逐渐降低，缓慢下降，17：00降至20.2℃，降温速率为 2.3 ℃ ／h。

JB2温室内温度从11：00至13：00由13.3℃升至20.8℃，升温速率为3.8℃／h。随后缓慢上升，JB2上升幅度小于JB1，15：00达到峰值，为22.6℃。随后开始缓慢下降，17：00时降至19.1℃，降温速率为1.8℃／h。当通风时间一定时，揭被时间早则温室内温度上升较快。

图5 不同揭被程度下温室内外温度日变化

2.2.3 通风时间对温室温度的影响 通风时间不同对温度的影响见图7。10：30开始揭被，室外温度变化呈上升趋势，由1.7℃升至10.9℃。13：00时，TF1温室内温度由11.4℃上升至18.7℃，TF2由12.0℃上升至22.1℃，TF1、TF2温室温度分别上升了7.6、10.1℃；于15：00达到最高温度，分别为 25.2、25.6℃；此后便缓慢下降，TF1下降幅度略大于TF2。

图6 不同揭被时间下温室温度的日变化

图7 不同通风时间下温室内温度的日变化

2.2.4 揭被－通风时间对温室温度的影响 揭被－通风时间不同对温室内温度的影响见图8。根据监测数据可知，晴天条件下，温室内所种植桃树生育的温度范围是10～22℃。揭被－通风时间不同，温度呈现与光照强度相似的变化特征。11：00时，JT1、JT2、JT3温室内温度分别为8.2、11.4、12.0℃，随后逐渐上升，13：00时，分别为 20.2、18.3、16.3 ℃，JT1 温室内温度明显高于JT2、JT3的，JT2的又高于JT3。15：00时到达日最高温度，JT1、JT2、JT3的分别为22.0、22.7、21.1℃；之后又随光照强度的减弱而缓慢下降，温度变化差异不大。11：00至13：00，揭被－通风时间越早，温度上升越明显。

图8 不同揭被－通风时间下温室内温度的日变化

2.3 不同管理措施对温室内相对湿度的影响

2.3.1 揭被程度对温室相对湿度的影响 从图9中可知，降雪与晴天天气，JC1、JC2、JC3温室内相对湿度均维持在一个较高的水平（RH＞90%）且差异不显著。降雪天温室外相对湿度逐渐升高，晴天相对湿度逐渐降低。

2.3.2 揭被时间对温室相对湿度的影响 2月上旬，不同揭被时间温室内外相对湿度变化均呈下降趋势（图10），温室内随揭被时间的不同其相对湿度下降程度存在差异。11：00～15：00期间，JB1温室内相对湿度由99.56%下降至72.80%，而JB2由99.29%下降至66.98%，JB1、JB2分别下降了26.76、32.31个百分点，JB2相对湿度下降程度高于JB1。15：00以后，温室内相对湿度缓慢下降，JB1、JB2温室内相对湿度相差不大。

2.3.3 通风时间对温室相对湿度的影响 如图11所示，温室内外相对湿度均呈下降趋势。通风时间不同，温室内相对湿度下降趋势也有差异。10：30～13：00时段，TF1室内相对湿度由 98.50%下降至68.67%，TF2由99.36%下降至 90.69%，TF1、TF2室内相对湿度分别下降了29.83、8.67个百分点。通风时间不同温室内相对湿度下降幅度表现为TF1＞TF2，即通风时间越早温室内相对湿度下降越快，降湿效果越明显。

图9 不同揭被程度下温室内外相对湿度的日变化

图10 不同揭被时间下温室相对湿度变化

图11 不同通风时间下温室内相对湿度变化

2.3.4 揭被－通风时间对温室相对湿度的影响 不同揭被－通风时间对温室内相对湿度的影响见图12。11：00时，JT1温室内相对湿度为84.98%，JT2、JT3温室内相对湿度均较高（RH＞96.0%）；13：00时，分别下降至59.71%、63.26%、59.14%；随后逐渐缓慢下降，JT3温室内相对湿度明显低于 JT1、JT2，JT1与JT2相差不大；于19：00到达最低相对湿度。在天气状况较好情况下，揭被－通风时间无论早晚，温室内湿度下降均明显。

2.4 不同管理措施对温室内土壤温度的影响

2.4.1 揭被程度对温室土壤温度的影响 从图13可知，揭被程度对温室内土壤温度变化有较大影响，表现为JC3＞JC2＞JC1，5 cm和10 cm土层深度温度变化更为明显。5 cm土层JC3土壤温度达到18.4℃，显著高于JC2（15.1℃），极显著高于JC1（8.5℃）。10 cm土层JC3土壤温度达到15.9℃，显著高于JC2（13.0 ℃），极显著高于 JC1（7.7 ℃）。 15、20、25 cm土壤温度均达到7.0℃以上，差异不显著，即接近土壤表面温度变化随揭被程度越大越明显。

图12 不同揭被－通风时间下温室内相对湿度的变化

2.4.2 揭被时间对温室土壤温度的影响 从图14可知，不同土壤深度的地温变化幅度均表现为5 cm＞10 cm＞15 cm＞20 cm＞25 cm，不同揭被时间对5 cm土壤温度变化幅度影响较大。15：00时，JB2（5 cm土温）达到最大温度，随后开始降低；JB1（5 cm地温）则持续缓慢上升，即JB2（5 cm）土壤温度变化幅度大于 JB1（5 cm）。

2.4.3 通风时间对温室土壤温度的影响 通风时间不同对土壤深度的地温变化有一定影响（图15），随通风时间不同，地表5 cm土壤温度变化幅度较大，其余土层温度变化基本呈上升趋势。15：00以后，TF1（5 cm）土壤温度开始下降，TF2仍然持续缓慢上升，即TF1（5 cm）土壤温度变化幅度大于 TF2（5 cm）。揭被时间一定，通风时间越晚，5 cm土壤温度变化幅度越小。

2.4.4 揭被－通风时间对温室土壤温度的影响 揭被－通风时间不同对温室内土壤温度的影响见图16。采取揭被直接打开通风口的措施，5 cm土壤温度变化幅度较大，且与温室内气温变化趋势相同，其余不同土层温度仍持续在上升。

图13 晴天揭被程度对温室内土壤温度的影响

图14 不同揭被时间下温室内土壤温度的日变化

图15 通风时间温室内土壤温度日变化

3 小结与讨论

3.1 光照强度

光照是日光温室获取能量的唯一来源，它是决定日光温室内环境条件的主导因素［9］。研究表明，温室内光照条件的好坏取决于外界天气状况，这与崔建云等［10］的研究结果一致。其次，温室覆盖物不同揭被程度显著影响了温室内光照。晴天，揭被程度越大，温室内光照条件越好；降雪条件下，外界光照条件本身就弱，加上覆膜温室内的光照强度下降更加明显，不利于提高温室内光照条件。揭被、揭被－通风时间仅影响了温室内接受光照的时间，未能对光照强度大小产生明显影响。外界光照条件较差时，全覆盖棉被能够减少温室内热量散失，能够起到一定的保温作用，必要时可采取人工补光。

3.2 温度

温室内温度管理是桃温室栽培的成败关键。研究表明，日光温室扣棚升温期，以及桃树花期，温室内温度均随温室外界光照强度的变化而变化，且存在明显的相关性。温室内温度差异由天气状况、不同揭被程度而造成，晴天，揭被程度大，温室内温度则升高明显；降雪天则相反，这与佟国红等［11］的研究结果不一致。揭被、通风、揭被－通风管理措施中，揭被、揭被－通风时间早，温室内温度上升较快；通风时间早，温度上升较慢。天气状况较好，宜采取早揭被、揭被－通风管理，利于降湿。

图16 揭被－通风时间温室内土壤温度的日变化

3.3 湿度

通风是降湿最有效的措施，试验中温室密闭阶段，温室内湿度较高，通风后，温室内湿度明显降低。不同揭被、通风、揭被－通风时间管理下温室内湿度变化趋势与外界大致相同，且与外界光照强度、温室内温度变化情况相反。冬天温室管理中，晴天条件下，可采取早揭被－通风、通风，利于升温降湿；天气状况较差条件下，不宜揭被，否则易造成温室内低温高湿，以致温室内桃树受到不同程度的冻害甚至死亡。

3.4 土壤温度

研究结果表明，温室中不同深度土壤温度变化幅度，随着土壤深度的增加而逐渐减小，最高温出现的时间也逐渐推迟，这与李仁杰等［12］的研究结果一致。扣棚升温期间，晴天条件下，揭被程度与地温变化情况具有明显的相关性。在花期，发现在通风时间早、揭被时间晚，以及揭被－通风措施下，温室内5 cm地温和气温的变化规律基本一致，而其余土壤温度还未出现下降趋势。原因是地温变化相对于气温变化具有一定的滞后性，最高地温出现时间较最高气温出现时间晚2～3 h。在温室管理中，应注重适时盖被保温，以防温室夜晚土壤温度下降过快而造成低温冷害。

日光温室内外的气象因子是相互影响、互相关联的，室外光照强度的变化对于室内环境因子的变化影响甚大。科学合理管理措施尤为重要，通过对比不同管理措施，发现升温期间，晴天全揭被，光照不足情况下，适宜全覆盖保温。花期，晴天适宜早揭被－通风较好，降湿效果显著，升温较好。

［1］王继勋，卢春生，马凯，等.新疆设施果树生产现状及发展对策［C］／／新疆园艺学会学术研讨会论文.乌鲁木齐，2011：18－22.

［2］ Fichera C R，Cascone G.Analisi mediante modello matematico delle prestazioni energetiche di serre con copertura in doppio film di polietilene［J］.Rivista di Ingegnerla Agraria， 1988（10）：462－468.

［3］王蕊，杨小龙，马健，等.基于通风技术的日光温室空气湿度管理［J］.农业工程技术，2016，36（25）：21－25.

［4］管安琴，卢昱宇，陈罡，等.棚室蔬菜栽培中的光、温、土壤环境调控技术综述［J］.江苏农业科学，2015（9）：191－194.

［5］周长吉.日光温室湿度调节四法［J］.中国花卉报，2014（4）：1.

［6］杨巧艳，杨叶，张海林，等.增温补光灯在日光温室蔬菜生产上的应用效果试验［J］.农民致富之友，2015（20）：169.

［7］王静，崔庆法，林茂兹.不同结构日光温室光环境及补光研究［J］.农业工程学报，2002，18（4）：86－89.

［8］辛梅，王百祥.灾害性天气日光温室的管理措施［J］.北京农业，2011 （12）：164－165.

［9］郭洪恩，宋景华，张勇，等.不同结构日光温室温湿度变化规律研究［J］.山东农业科学，2009（8）：43－45.

［10］崔建云，董晨娥，左迎之，等.外部环境气象条件对日光温室气象条件的影响［J］.气象，2006（3）：101－106.

［11］佟国红，David M，Christopher，等.日光温室保温被卷放位置对温度环境的影响［J］.农业工程学报，2010，26（10）：253－258，388.

［12］李仁杰，朱世东，袁凌云，等.温室内地温变化规律及与气温的相关性［J］.中国农学通报，2010，26（24）：209－212.