外部氣象條件對(duì)濟(jì)南市濟(jì)陽(yáng)區(qū)櫻桃番茄溫室的溫濕度變化影響

張有菊，王鵬，張春，趙玉翠，王華，祝偉，張悅

（山東省濟(jì)陽(yáng)區(qū)氣象局，山東 濟(jì)陽(yáng) 251400）

目前我國(guó)是世界上設(shè)施農(nóng)業(yè)面積最大的國(guó)家，山東省是我國(guó)設(shè)施農(nóng)業(yè)大省，發(fā)展勢(shì)頭迅猛，是當(dāng)?shù)剞r(nóng)民增收的重要來源，因此，加強(qiáng)研究該地區(qū)溫室氣象要素的變化規(guī)律，對(duì)建立溫室作物生長(zhǎng)環(huán)境指標(biāo)庫(kù)、科學(xué)指導(dǎo)實(shí)際生產(chǎn)具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。我國(guó)學(xué)者對(duì)溫室內(nèi)氣象要素進(jìn)行了系統(tǒng)研究，薛曉萍等[1]對(duì)日光溫室小氣候預(yù)報(bào)技術(shù)進(jìn)行了研究；符國(guó)槐等[2]對(duì)塑料大棚小氣候特征及預(yù)報(bào)模型進(jìn)行了研究；李美榮等[3]對(duì)陜西省關(guān)中地區(qū)大棚蔬菜低溫凍害預(yù)報(bào)服務(wù)方法進(jìn)行了研究；白青等[4]分析了極端低溫條件下日光溫室保溫的性能；孫智輝等[5]對(duì)延安日光溫室冬季低溫凍害天氣進(jìn)行了分析與預(yù)測(cè)；魏瑞江等[6]分析了石家莊地區(qū)日光溫室冬季小氣候的特征與大氣候的關(guān)系；關(guān)福來等[7]對(duì)日光溫室低溫寡照災(zāi)害監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)進(jìn)行了設(shè)計(jì)；袁靜等[8]對(duì)山東壽光冬季日光溫室內(nèi)溫度變化特征及低溫預(yù)報(bào)進(jìn)行了研究；王孝卿等[9]對(duì)壽光日光溫室小氣候變化規(guī)律進(jìn)行了研究；楊再?gòu)?qiáng)等[10]對(duì)江蘇省設(shè)施農(nóng)業(yè)寡照災(zāi)害時(shí)空分布規(guī)律進(jìn)行了研究；王瓊等[11]對(duì)影響大棚蔬菜的氣象災(zāi)害變化進(jìn)行了研究。但截至目前，對(duì)山東省蔬菜溫室內(nèi)氣象要素的變化規(guī)律研究較少。山東濟(jì)陽(yáng)區(qū)是大型番茄供應(yīng)地之一，積極開展溫室氣候變化特征的相關(guān)研究，有利于促進(jìn)溫室番茄的生長(zhǎng)發(fā)育，提高番茄的品質(zhì)，為指導(dǎo)農(nóng)戶科學(xué)管理溫室大棚提供技術(shù)支撐。

1 數(shù)據(jù)來源與研究方法

1.1 數(shù)據(jù)來源

1.1.1 數(shù)據(jù)采集地點(diǎn) 山東省濟(jì)陽(yáng)區(qū)垛石鎮(zhèn)櫻桃番茄基地的6 號(hào)溫室是溫室內(nèi)數(shù)據(jù)采集地點(diǎn)，地處北緯37°04′02″、東經(jīng)117°09′42″；濟(jì)陽(yáng)區(qū)氣象站點(diǎn)是溫室外數(shù)據(jù)采集地點(diǎn)，該站點(diǎn)與溫室附近的氣象條件相近，距觀測(cè)實(shí)驗(yàn)地約13 km。采集的數(shù)據(jù)指標(biāo)包括溫度、濕度、總輻射輻照度等。

1.1.2 溫室大棚概況 溫室大棚為一坡一立式大棚，坐北朝南，東西長(zhǎng)100 m、南北寬10 m，后柱高4.8 m、前柱高1.8 m，頂部覆蓋無滴膜，薄膜上面覆蓋暖被。

2018 年9 月23 日種植櫻桃番茄（品種為粉貝貝），2019 年5 月31 日收獲。日常管理包括揭簾、通風(fēng)和閉棚。揭簾時(shí)間以揭開暖被后溫室內(nèi)的溫度無明顯下降為宜，11 月上旬～12 月中旬早揭晚蓋，12 月下旬～翌年2 月上旬早揭早蓋，2 月中旬～4 月下旬早揭晚蓋；連續(xù)陰雨天氣須晚揭早蓋。當(dāng)溫室內(nèi)溫度上升到28 ℃時(shí)須通風(fēng)，使溫室內(nèi)溫度保持在櫻桃番茄生長(zhǎng)的適宜范圍（白晝溫度保持在20～25 ℃，夜間溫度保持在13～17 ℃）。當(dāng)溫室內(nèi)的溫度降到20～22 ℃時(shí)須閉棚保溫，根據(jù)實(shí)際情況應(yīng)盡可能晚蓋，延長(zhǎng)光照時(shí)間。

1.2 研究方法

1.2.1 數(shù)據(jù)采集 采用上海氣象儀器廠有限公司研制生產(chǎn)的MAOS 型小氣候自動(dòng)觀測(cè)儀整點(diǎn)采集溫室內(nèi)氣象數(shù)據(jù)，采集頻次為1 次/h。觀測(cè)時(shí)間為櫻桃番茄全生育期（2018 年9 月23 日～2019 年5 月31 日）。溫室大棚外氣象數(shù)據(jù)由國(guó)家氣象觀測(cè)站提供。

1.2.2 數(shù)據(jù)分析 運(yùn)用Excel 軟件對(duì)采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)與分析。對(duì)同一時(shí)間采集的數(shù)據(jù)取平均值，分析溫室每小時(shí)、每天的溫度、濕度和總照射輻射度的變化規(guī)律；利用日照比率（S） 劃分天氣類型（即S≥60%為晴天、20%＜S＜60%為多云、S≤20%為陰天）[12]，分析不同天氣類型對(duì)溫室內(nèi)的溫濕度影響以及總輻射輻照度的變化規(guī)律。

2 外部氣象條件對(duì)溫室內(nèi)溫度變化的影響

2.1 外部溫度對(duì)溫室內(nèi)溫度的影響

2.1.1 不同時(shí)刻溫室內(nèi)溫度變化規(guī)律分析 對(duì)21：00至次日20：00 溫室內(nèi)外溫度作曲線圖（圖1） 可知，溫室內(nèi)外溫度的變化趨勢(shì)相同，且溫室內(nèi)溫度和溫度變化幅度均大于溫室外；溫室內(nèi)最高溫度出現(xiàn)時(shí)間（13：00） 較溫室外最高溫度出現(xiàn)時(shí)間（15：00） 提前2h，而最低溫度出現(xiàn)時(shí)間與溫室外相同，均為6：00。溫室內(nèi)外最大溫差（14.9 ℃） 出現(xiàn)在12：00，最小溫差（7.0 ℃） 出現(xiàn)在19：00。

圖1 不同時(shí)刻溫室內(nèi)外的平均溫度變化Fig.1 Average temperature change inside and outside the greenhouse at different time

2.1.2 溫室內(nèi)日均溫度變化規(guī)律分析 對(duì)溫室內(nèi)外日均溫度作曲線圖（圖2） 可知，溫室內(nèi)外溫度變化趨勢(shì)、波峰波谷出現(xiàn)時(shí)間相同，且溫室內(nèi)日均溫度均大于溫室外。冬季溫室內(nèi)外溫差較大，進(jìn)入春季后溫差逐漸縮小。說明溫室內(nèi)季節(jié)性不明顯，作物生長(zhǎng)季內(nèi)最大日均溫差為21.9 ℃（圖2）。

2.2 外部天氣類型對(duì)溫室內(nèi)溫度變化影響

3 種天氣條件下，溫室內(nèi)最高溫度依次為晴天＞多云＞陰天，最低溫度依次為多云＞陰天＞晴天，最高溫度出現(xiàn)時(shí)間（13：00） 和最低溫度出現(xiàn)時(shí)間（6：00）一致；不同時(shí)刻溫室內(nèi)溫度變化幅度不同，其中8：00～13：00 溫室內(nèi)溫度均持續(xù)升高，13：00 達(dá)到峰值，溫度上升幅度依次為晴天＞多云＞陰天；13：00～20：00溫室內(nèi)溫度均持續(xù)降低，溫度下降幅度依次為晴天＞多云＞陰天；21：00～次日7：00 溫室內(nèi)溫度均緩慢降低，且變化幅度均較?。▓D3）。

2.3 外部相對(duì)濕度對(duì)溫室內(nèi)相對(duì)濕度變化影響

圖2 溫室內(nèi)外的日均溫度變化Fig.2 Average daily temperature changes inside and outside the greenhouse

圖3 不同天氣溫度室內(nèi)不同時(shí)刻的溫度變化Fig.3 Average temperature change in greenhouse under different weather conditions

溫室內(nèi)外相對(duì)濕度最大值出現(xiàn)時(shí)間（6：00） 與最小值出現(xiàn)時(shí)間（14：00） 一致；8：00 （或9：00）揭開暖被進(jìn)行通風(fēng)，溫室進(jìn)入通風(fēng)期〔8：00 （或9：00）～16：00 左右〕，溫室內(nèi)相對(duì)濕度迅速下降，并于13：00出現(xiàn)最低值（53%），并且這個(gè)低值一直持續(xù)到通風(fēng)結(jié)束（16：00 左右）。16：00 左右覆蓋暖被，溫室進(jìn)入密閉期〔16：00 左右～次日8：00 （或9：00）〕，溫室內(nèi)濕度迅速上升，并于21：00 達(dá)到穩(wěn)定高值，并且這個(gè)高值一直持續(xù)到下次通風(fēng)期（圖4）。進(jìn)入冬季后通風(fēng)時(shí)間逐漸縮短， 溫室內(nèi)相對(duì)濕度均＞80%，變化幅度較小，溫室內(nèi)外相對(duì)濕度差值逐漸增大；進(jìn)入春季后通風(fēng)時(shí)間逐漸延長(zhǎng)，溫室內(nèi)相對(duì)濕度變化幅度增大，溫室內(nèi)外相對(duì)濕度差逐漸縮小（圖5）。

圖4 不用時(shí)刻溫室內(nèi)外的相對(duì)濕度變化Fig.4 Relative humidity change inside and outside the greenhouse at different time

2.4 不同天氣對(duì)溫室內(nèi)總輻射輻照度變化影響

3 種天氣條件下，19：00～次日6：00 的溫室內(nèi)的總輻射輻照度均為0，6：00～17：00 溫室內(nèi)總輻射輻照度迅速增多，且12：00～13：00 出現(xiàn)峰值后又迅速回落；其中晴天和多云的總輻射輻照度峰值分別為452、327 MJ/m2，出現(xiàn)在13：00，陰天總輻射輻照度峰值為149 MJ/m2，出現(xiàn)在12：00 （圖6）。

3 主要結(jié)論

圖5 溫室內(nèi)外的日均相對(duì)濕度變化Fig.5 Average daily relative humidity change inside and outside the greenhouse

圖6 不同天氣溫室內(nèi)不用時(shí)刻的總輻射輻照度變化Fig.6 Total radiation irradiance change in greenhouse at different time under different weather conditions

通過對(duì)2018 年9 月23 日～2019 年5 月31 日山東省濟(jì)陽(yáng)區(qū)櫻桃番茄溫室內(nèi)外溫度、濕度、總輻射輻照度的變化規(guī)律進(jìn)行采集、匯總與分析，得到以下結(jié)論： （1） 溫室內(nèi)各時(shí)間段溫度均高于溫室外溫度，且溫室內(nèi)外溫度、溫差變化趨勢(shì)相同，冬季溫室內(nèi)外溫差較大，進(jìn)入春季后溫室內(nèi)外溫差逐漸縮小。 （2）3 種天氣溫室內(nèi)最高溫度出現(xiàn)時(shí)間（13：00） 和最低溫度出現(xiàn)時(shí)間（6：00） 一致，不同時(shí)刻溫室內(nèi)溫度變化幅度不同，上升和下降幅度依次為晴天＞多云＞陰天。 （3） 溫室內(nèi)外相對(duì)濕度極值出現(xiàn)時(shí)間相同；進(jìn)入通風(fēng)期溫室內(nèi)相對(duì)濕度迅速下降，13：00出現(xiàn)最低值（53%）；進(jìn)入密閉期溫室內(nèi)相對(duì)濕度迅速上升，21：00 達(dá)到極值范圍，并且這個(gè)高值一直保持到下一個(gè)通風(fēng)期。 （4） 3 種天氣條件下，19：00～次日6：00 總輻射輻照度均為0，6：00～17：00 溫室內(nèi)總輻射輻照度迅速增多，且12：00～13：00 出現(xiàn)峰值后又迅速回落。