不同围护结构日光温室环境性能比较

王传清 李纯青 魏珉 王秀峰　隋申利 赵利华 李艳玮

摘要：

本试验以3种不同围护结构的日光温室为观测对象，对2016年2—3月份的室内光温环境进行了比较研究。结果表明保温性能以下挖式厚土墙日光温室最优，大跨度拱棚型日光温室次之，聚苯板异质复合墙体日光温室最差。下挖式厚土墙日光温室气温空间分布均匀性优于聚苯板异质复合墙体和大跨度拱棚型日光温室。采光性能以大跨度拱棚型日光温室最优，作物冠层高度处的光照强度由南向北逐渐减弱；聚苯板异质复合墙体日光温室内光照分布更均匀，大跨度拱棚型日光温室北侧的光照条件明显变差。土地利用率以大跨度拱棚型日光温室最大，聚苯板异质复合墙体日光温室次之，下挖式厚土墙日光温室最低。

关键词：日光温室；墙体结构；气温；光照强度；土地利用率

中图分类号：S625.1 文献标识号：A 文章编号：1001-4942（2018）08-0063-05

Comparison of Environmental Factors in Solar

Greenhouses with Different Envelope Structures

Wang Chuanqing1， Li Chunqing1*， Wei Min1，2， Wang Xiufeng1，2， Sui Shenli3， Zhao Lihua3， Li Yanwei3

（1. College of Horticultural Sciences and Engineering， Shandong Agricultural University， Taian 271018， China；

2.Scientific Observation and Experimental Station of Environment Controlled Agricultural Engineering in Huang-Huai-Hai Region，

Ministry of Agriculture， Taian 271018， China； 3. Shouguang Eurasian Vegetables Co.， Ltd.， Shouguang 262700， China）

Abstract The light and temperature conditions in three greenhouses with different envelope structures were observed from February to March in Shouguang of Shandong Province. The main results were as follows. The sunk solar greenhouse with thick earth wall had the best heat preservation， followed by large span tunnel-type solar greenhouse， and solar greenhouse with polystyrene heterogeneity wall was the worst. The spatial distribution uniformity of air temperature in sunk solar greenhouse with thick earth wall was better than the others. Large span tunnel-type solar greenhouse had the best lighting performance， however the light intensity at the canopy height of crops decreased gradually from south to north. The illumination condition of the northern side of the large span tunnel-type solar greenhouse was obviously worse， while the light distribution in solar greenhouse with polystyrene heterogeneity wall was more even. The land utilization rate of large span tunnel-type solar greenhouse was the highest， while sunk solar greenhouse with thick earth wall was the lowest.

Keywords Solar greenhouse； Wall structure； Air temperature； Light intensity； Land utilization rate

日光溫室是中国北方地区冬春季节的主要栽培设施类型。墙体是日光温室的重要组成部分。土质墙体具有良好的蓄热保温性能，但建造费工，占地面积大[1-3]；砖墙占地面积虽小，但成本上升，且有时保温性能较差[4-6]。随着科技和产业的发展，人们越来越关注便于标准化建造、机械化作业和智能化管理的新型墙体结构日光温室，如用聚苯板、草砖、棉被等材料建造的组装式温室[7-10]。为探明不同围护结构日光温室的环境性能，本试验选取3种生产用日光温室进行跟踪观测，以期为结构和材料优化创新提供依据。

1 材料与方法

1.1 试验温室

供试日光温室分别为下挖式厚土墙日光温室、聚苯板异质复合墙体日光温室和大跨度拱棚型日光温室，位于山东省寿光市蔬菜高科技示范园内。

1下挖式厚土墙日光温室0.809012629，流线型 5土墙底厚6.8m、顶厚1.5m

2聚苯板异质复合墙体日光温室—9012629，抛物线型 55cm聚苯板+20cm GFB保温板+5cm聚苯板

3大跨度拱棚型日光温室—9012+127.532，抛物线型—塑料薄膜+3cm保温被

1.2 测定指标及方法

2016年2—3月采用美国HoboU23-001温湿/光照记录仪连续测定，间隔15 min自动采集数据1次。

下挖式厚土墙日光温室和聚苯板异质复合墙体日光温室的温度测点在温室长度方向的中部，南、中、北3个测点分别在温室跨度由南向北的1/6、3/6、5/6处，离地面高度1.6 m；气温空间分布测点在上述3个位置的垂直方向上离地面高度分别为0.10、1.5、3.0 m和4.5 m处。光照测点位于上述3个位置的植株冠层上方，离地面高度1.8 m处。

大跨度拱棚型日光温室温度测点在温室中部，由南向北1/12、3/12、5/12、7/12、9/12、11/12處，离地面高度1.6 m；气温空间分布测点在上述6个位置的垂直方向上离地面高度分别为0.10、1.5、3.0 m和4.5 m处；光照测点位于上述6个位置的植株冠层上方，离地面高度1.8 m处；南部温度或光照为1/12、3/12测点处的平均值，中部为5/12、7/12测点处的平均值，北部为9/12、11/12测点处的平均值。

夜间平均气温为每天18∶00—次日8∶00的气温平均值，白天平均气温为每天9∶00—17∶00的气温平均值。光照强度取10∶00—16∶00平均值。透光率（%）=室内光照强度/室外光照强度×100。

1.3 数据处理与分析

采用Microsoft Excel 2003和CAD 2010进行数据处理和作图。

2 结果与分析

2.1 不同围护结构日光温室保温性能

从表2可以看出，2号温室的夜间平均气温、昼间平均温度、平均最高气温、平均最低气温分别比1号温室低4.2、2.0、1.7、3.6℃，3号温室分别比1号温室低2.8、1.4、1.5、2.4℃。

2.2 不同围护结构日光温室气温日变化

2.2.1 晴天气温日变化 3个日光温室晴天气温日变化规律基本一致，以1号温室温度最高，3号温室次之，2号温室最低。日光温室内最高气温出现在13∶00左右，1号、2号、3号温室分别达28.3、26.2、26.7℃；最低温度出现在早晨揭开保温被之前，1号、2号、3号温室分别达16.2、12.2、13.7℃（图1）。

2.2.2 阴天气温日变化 3个日光温室阴天气温日变化趋势相同，最高气温出现在13∶00左右，分别为23.7、21.3、21.8℃，最低气温出现时间在早晨揭开保温被之前，分别为13.2、9.2、10.9℃（图2）。

2.3 不同围护结构日光温室气温空间分布

2.3.1 晴天气温空间变化 由表3可知，水平方向上昼间最高温度以中部最高，南部次之，北部最低，1号温室相差1.2～1.4℃，2号温室相差0～0.9℃，3号温室相差0～0.8℃；夜间最低温度以北部最高，中部次之，南部最低，1号温室相差0.2～0.3℃，2号温室相差0～0.2℃，3号温室相差0.1～0.6℃。不同围护结构日光温室昼间最高温度均随着高度升高而上升，相差0.2～1.7℃；夜间最低温度变化趋势相反，夜间最低温度1号温室近地面层高于作物冠层（距地面1.5 m）0～0.5℃，2号温室高于作物冠层0.6～0.7℃，3号温室高于作物冠层1.2～1.6℃。

2.3.2 阴天气温空间变化 由表4可知，在水平方向上昼间最高温度同样以中部最高，南部次之，北部最低，1号温室相差0.1～0.7℃，2号温室相差0.4～1.0℃，3号温室相差0.4～1.4℃；夜间最低温度以北部最高，中部次之，南部最低，1号温室相差0.2℃，2号温室相差0.1℃，3号温室相差0.1～0.3℃。垂直方向上，昼间最高温度随着高度升高而增大，夜间最低温度1号温室不同高度差异较小，仅0.1～0.4℃，而2号和3号温室存在明显的气温空间分布不均匀现象。夜间最低温度1号温室近地面层高于作物冠层（距地面1.5 m）0.1～0.4℃，2号温室高于作物冠层1.1～1.5℃，3号温室高于作物冠层1.1～1.4℃。

2.4 不同围护结构日光温室光照特点

2.4.1 透光率 1号和2号温室采光屋面角相同，但采光屋面形状不同，分别为流线型和抛物线型。2号温室比1号温室透光率增加4.7%，说明抛物线形更好。 2号和3号温室的采光屋面形状均为抛物线型，但后者屋面角增加，透光率提高10.1%。

2.4.2 时空变化 图3为晴天条件下（ 2月29日）不同围护结构日光温室内的光照强度，以12∶00左右室内光照强度最高，之后逐渐下降。2号温室光照强度的空间分布较1号温室和3号温室均匀，3号温室北侧光照条件明显变差，与南侧光照强度相差638 μmol·m-2·s-1。

2.5 不同围护结构日光温室土地利用率

不同围护结构日光温室土地利用率以3号温室最高，2号温室次之，1号温室最低。结果见表5。

3 讨论与结论

日光温室墙体结构影响保温性能。陈瑞生等[11]提出日光温室较理想的墙体内侧应由蓄热能力较强的材料组成蓄热层，外层由导热、放热能力较差的材料组成保温层，中间为隔热层。本试验中不同围护结构日光温室相比，聚苯板异质复合墙体日光温室、大跨度拱棚型日光温室的夜间平均气温分别比下挖式厚土墙日光温室低4.2℃和2.8℃，说明室内温度状况与墙体的蓄热保温能力密切相关。李丽平等[12]研究表明，温室热容量大，有利于保温。大跨度拱棚型日光温室室内空间大，缓冲性能强，可能是夜温高于聚苯板异质复合墙体日光温室的原因。

采光屋面形状和角度大小是影响日光温室采光的两个关键因素。下挖式厚土墙日光温室和聚苯板异质复合墙体日光温室采光屋面角均为29°，仅形状不同，前者为流线型，平均透光率达79.8%，而后者为抛物线型，平均透光率达84.5%，两者相差4.7%，说明抛物线型更优。聚苯板异质复合墙体日光温室和大跨度拱棚型日光温室的采光屋面形状均为抛物线型，但屋面角度分别为29°和32°，导致后者平均透光率比前者增加10.1%，说明屋面角度大小比屋面形状对温室采光的影响更大。

总之，不同围护结构日光温室的采光保温性能不同，保温性能以下挖式厚土墙日光温室最优，大跨度拱棚型日光温室次之，聚苯板异质复合墙体日光温室最差。下挖式厚土墙日光温室内部气温空间分布均匀性优于聚苯板异质复合墙体和大跨度拱棚型日光温室。采光性能以大跨度拱棚型日光温室最优，聚苯板异质复合墙体日光温室次之，下挖式厚土墙日光温室最差，但是聚苯板异质复合墙体日光温室较下挖式厚土墙日光温室和大跨度拱棚型日光温室光照强度的空间分布更均匀，大跨度拱棚型日光温室北侧光照强度明显降低。土地利用率以大跨度拱棚型日光温室最大，聚苯板异质复合墙体次之，下挖式厚土墙日光温室最低。

参 考 文 献：

[1]

杨建军，邹志荣，张智，等. 西北地区日光温室土墙厚度及其保温性的优化[J]. 农业工程学报，2009，25（8）：180-185

[2] 张纪涛，林琭，闫万丽，等. 山西省日光温室结构问题的调查研究[J]. 中国蔬菜，2013 （4）：90-94

[3] 黎贞发，于红. 持续低温及低温连阴天气下几种典型日光温室保温性能评价[J]. 中国农学通报，2013，29（23）：123-128.