盤錦冬季日光溫室小氣候特征研究

李俊和　張美玲　陳龍　辛明月　高井寶　徐卓　殷紅

摘要：為了進一步提高設(shè)施農(nóng)業(yè)氣象服務(wù)水平，對盤錦地區(qū)冬季日光溫室小氣候變化規(guī)律進行了分析。結(jié)果表明：不同天氣條件下日光溫室各月氣溫日變化趨勢相似，均呈“單峰”曲線型。晴天和多云天氣日光溫室內(nèi)相對濕度晝高夜低；陰天和雨雪天日光溫室內(nèi)相對濕度變化比較平穩(wěn)。不同天氣條件下冬季日光溫室室內(nèi)總輻射最大值出現(xiàn)月份不同，有無草簾對溫室內(nèi)總輻射值影響較大。

關(guān)鍵詞：盤錦；冬季；日光溫室；小氣候；分析

中圖分類號：S626.5 文獻標志碼：A 論文編號：cjas14110002

0引言

日光溫室是中國北方特有的一種溫室類型，其室內(nèi)不需要加熱，造價和運行費用低廉、保溫性好、效益較高，可實現(xiàn)蔬菜的周年生產(chǎn)。日光溫室蔬菜生長發(fā)育離不開光照、溫度、濕度等小氣候條件，且日光溫室蔬菜病蟲害的發(fā)生發(fā)展與小氣候有著密切的關(guān)系。國外學(xué)者研究了日光溫室小氣候及濕度調(diào)控。國內(nèi)學(xué)者主要對不同地區(qū)的日光溫室小氣候特征進行了分析。趙鴻等分析了黃土高原半干旱雨養(yǎng)區(qū)日光溫室小氣候特征，朱敏等分析了淄博市日光溫室小氣候特征，楊艷超等分析了萊蕪日光溫室氣溫變化規(guī)律，馬成芝等分析了遼西日光溫室小氣候變化規(guī)律，魏瑞江等研究了石家莊地區(qū)冬季日光溫室小氣候特征，張凌青等分析了銀川冬季日光溫室小氣候特征。每個地區(qū)都具有不同的氣候特點，而盤錦地區(qū)日光溫室小氣候特征少有報道。

盤錦地區(qū)日光溫室蔬菜整個生長季從11月到第2年的5月，氣候?qū)倥瘻貛Т箨懶园霛駶櫦撅L(fēng)氣候，冬季（12月、1月、2月）3個月外界的氣候條件對日光溫室小氣候影響很大。因此，本研究以期通過分析盤錦地區(qū)日光溫室冬季小氣候特征，為冬季日光溫室調(diào)控提供參考依據(jù)，趨利避害，防災(zāi)減災(zāi)，制作氣象為農(nóng)服務(wù)產(chǎn)品，更好地服務(wù)生產(chǎn)。

1材料與方法

1.1數(shù)據(jù)來源

小氣候觀測資料來源于遼寧省盤錦市大洼縣氣象局農(nóng)業(yè)氣象科研基地的番茄日光溫室。觀測儀器是錦州陽光氣象科技有限公司生產(chǎn)的TRM-Z3型小氣候自動觀測站，觀測要素有：氣溫、濕度、地溫、土濕、風(fēng)向、風(fēng)速、總輻射、光合有效輻射，設(shè)在日光溫室內(nèi)的中間位置。室內(nèi)空氣溫度、濕度觀測為1.0m，室外為1.5m。太陽光合有效輻射觀測儀器型號是TBQ-5，觀測光譜范圍400～700nm，靈敏度為7～45μV/（W/m²），響應(yīng)時間小于30s。太陽總輻射表觀測儀器型號是TBQ-2，觀測光譜范圍280～3000nm，靈敏度為7～14μV/（W/m²），響應(yīng)時間小于30s。每10min采集1次數(shù)據(jù)，傳輸方式為本地存儲和無線存儲。觀測時間為2012年12月-2013年2月。

1.2日光溫室

日光溫室坐北朝南，東西長100m，南北寬10m，脊高3.5m，后墻高2.8m。后墻材料是2層草簾、2層紙被、1層棉被和2層薄膜，厚度為50cm；左右墻為磚墻，厚度為24cm。棚膜厚度為0.08mm的聚乙烯塑料薄膜，薄膜外面有草簾及保溫被。溫室設(shè)有上通風(fēng)口，冬季晴天開啟時間為9：00-15：00，陰天開啟時間11：00-14：00。日光溫室內(nèi)種植蔬菜品種為番茄。

1.3研究方法

本研究主要分析冬季（12、1、2月）日光溫室內(nèi)小氣候變化特征。按照日照時數(shù)劃分天氣型，即S≥6、3

1.4統(tǒng)計分析

采用Excel軟件進行數(shù)據(jù)處理與分析。

2結(jié)果與分析

2.1冬季日光溫室內(nèi)溫度變化特征

圖2分析了不同天氣條件下日光溫室內(nèi)各月氣溫日變化。晴天日光溫室內(nèi)各月氣溫日變化均呈“單峰”型曲線（見圖2a）。12、1、2月的氣溫最低值均出現(xiàn)在每日的8時，之后隨著太陽輻射的增強，溫室內(nèi)氣溫開始上升；至中午前后，溫室內(nèi)氣溫最高可達到32℃。隨后盡管室外氣溫持續(xù)上升，但溫室內(nèi)氣溫或緩慢上升至或緩慢下降，主要是由于生產(chǎn)者采取通風(fēng)降濕等生產(chǎn)措施所致。15時后氣溫迅速下降，至蓋簾后減緩。

圖2b為多云天日光溫室內(nèi)各月氣溫的日變化分布圖。從圖2b上可以看出，多云天溫室內(nèi)日最低氣溫出現(xiàn)時間在8時左右。1月日較差最大為18.1℃，2月日較差為11.6℃。1月日平均日最低氣溫為4.9℃，2月平均日最低氣溫為5.8℃。

從圖2c上可以看出，陰天日光溫室內(nèi)氣溫的變化趨勢與晴天相似，但氣溫上升和下降的速度均較晴天時緩慢，12月氣溫變化平穩(wěn)。12月的日較差最小，2月最大。

從圖2d上可以看出，雨或雪天日光溫室內(nèi)氣溫的變化趨勢與陰天相似。1月氣溫變化平穩(wěn)。1月日較差最小，12月最大。綜上可以看出，日光溫室內(nèi)氣溫的高低受天氣條件影響較大，晴天日光溫室增溫效果明顯高于多云天、陰天和雨或雪天。

12月和1月晴天溫室內(nèi)日最高氣溫主要出現(xiàn)在11：00-13：00時段，2月比前2個月出現(xiàn)要提前1h，在10：00-12：00時段；12、1、2月晴天溫室內(nèi)日最低氣溫均出現(xiàn)在7：00-9：00時段。1月多云天溫室內(nèi)日最高氣溫出現(xiàn)時刻為14：00，日最低氣溫出現(xiàn)時刻為9：00，2月多云天溫室內(nèi)日最高氣溫出現(xiàn)時刻為12：00，日最低氣溫出現(xiàn)時刻為8：00。冬季陰天溫室內(nèi)最高氣溫主要出現(xiàn)在12：00-15：00時段，最低氣溫出現(xiàn)時段則不確定。冬季雨或雪天溫室內(nèi)日最高氣溫和最低氣溫出現(xiàn)時間均不確定。原因是冬季雨或雪天大都有冷空氣過境，但是冷空氣過境的時間不確定，因此影響到溫室內(nèi)日最高氣溫和日最低氣溫。

2.2冬季日光溫室內(nèi)濕度變化特征

王平等分析了濕度與蔬菜作物生長發(fā)育的關(guān)系，其中茄果類蔬菜作物適宜空氣相對濕度為55%～65%；當空氣相對濕度大于80%時，茄果類蔬菜發(fā)生病蟲害的機率極大。因此，濕度也是日光溫室小氣候環(huán)境中的重要因子。

晴天時日光溫室內(nèi)相對濕度有明顯的日變化（見圖3a），白天下降，最小值在70%左右，出現(xiàn)時刻為13：00-14：00，夜間升高，最大值在99%左右。多云天氣（見圖3b）日光溫室內(nèi)相對濕度的變化趨勢與晴天相似，數(shù)值維持在99%左右，只要少數(shù)的幾個小時有變化。陰天（見圖3c）日光溫室內(nèi)相對濕度變化平穩(wěn)，均處于飽和狀態(tài)。雨或雪天氣（見圖3d）日光溫室內(nèi)相對濕度和陰天相似，白天有所下降，最小值在75%左右，夜間又回升到99%左右。

2.3冬季日光溫室內(nèi)總輻射變化特征

晴天時，日光溫室內(nèi)的總輻射具有明顯的日變化。揭開草簾之后，日光溫室內(nèi)的總輻射開始增加，到中午前后達到最大值，其后逐漸下降；當蓋上草簾后，接受到的太陽輻射為0。2月最大值181W/m²。多云天時，日光溫室內(nèi)的總輻射變化趨勢與晴天相似，最大值在126W/m²左右。揭開草簾的時間能推后1h左右。陰天時，日光溫室內(nèi)總輻射最大值在1月，為136W/m²（這個最大值是日總輻射最大值，圖中的是1月所有陰天各個時刻的平均值）。雨或雪天時，日光溫室內(nèi)總輻射最大值在12月，為131W/m²。

3結(jié)論

（1）不同天氣條件下冬季日光溫室各月氣溫日變化趨勢相似，均呈“單峰”曲線型。晴天和多云天最低氣溫均出現(xiàn)在8時。溫室內(nèi)氣溫日較差多云天氣為1月最大，陰天為2月最大，雨或雪天氣為12月最大。冬季溫室大棚生產(chǎn)者可選擇最低溫出現(xiàn)前對棚內(nèi)采取加溫措施，也可根據(jù)不同的天氣和月份選擇不同厚度的草簾或其他保溫材料。

（2）晴天和多云天氣時室內(nèi)相對濕地變化規(guī)律相似，白天較低，夜間較高。陰天和雨雪天氣日光溫室內(nèi)相對濕地變化相似，變化平穩(wěn)，維持在99%左右。根據(jù)此規(guī)律，生產(chǎn)人員可以白天加濕、夜間降濕，合理及時調(diào)控大棚內(nèi)濕度。

（3）不同天氣條件下冬季日光溫室室內(nèi)日總輻射最大值出現(xiàn)月份不同，多云天氣時總輻射最小，晴天時最大。晴天和多云天氣時均是揭簾后總輻射開始增加，中午前后達到最大值；蓋上草簾后接受到的太陽輻射值為零。生產(chǎn)者可在根據(jù)溫室內(nèi)總輻射值大小，采取補光或遮陰措施通過調(diào)控棚內(nèi)總輻射大小從而合理調(diào)控棚內(nèi)溫度和濕度。

4討論

不同天氣條件下日光溫室小氣候要素變化不同。晴天溫室內(nèi)氣溫變化最明顯；陰天和雨或雪天最小。日光溫室內(nèi)相對濕度晴天低于陰雨天，白天低于夜間。這些與趙先麗等研究結(jié)果一致。本研究只用了1年數(shù)據(jù)分析了大洼日光溫室內(nèi)小氣候數(shù)據(jù)，未與日光溫室外小氣候數(shù)據(jù)進行對比分析，進而對日光溫室的增溫效果無法確定。今后應(yīng)多積累氣象數(shù)據(jù)及觀測資料，進一步研究日光溫室的小氣候特征，更好地服務(wù)本地設(shè)施農(nóng)業(yè)發(fā)展。