低能耗組裝式深冬生產(chǎn)型日光溫室環(huán)境因子變化及番茄性狀分析

摘 要：【目的】研究低能耗組裝式深冬生產(chǎn)型日光溫室對(duì)室內(nèi)環(huán)境因子以及番茄生長(zhǎng)與產(chǎn)量的影響，為該新型溫室越冬茬番茄栽培提供數(shù)據(jù)支持。

【方法】選取低能耗組裝式深冬生產(chǎn)型日光溫室（新型溫室）為試驗(yàn)溫室，傳統(tǒng)磚墻結(jié)構(gòu)日光溫室為對(duì)照溫室，分析試驗(yàn)溫室和對(duì)照溫室的環(huán)境差異性對(duì)越冬茬番茄生長(zhǎng)發(fā)育與產(chǎn)量品質(zhì)的影響。

【結(jié)果】新型日光溫室空氣溫度相對(duì)于磚墻日光溫室空氣溫度，其夜間增溫效果提高14.7%，其晝間增溫效果降低7.35%；夜間室內(nèi)表層土壤溫度提高30.1%，-50 cm土壤溫度提高20.85%；空氣相對(duì)濕度降低20.85%，日光照輻射量提高12.20%。新型日光溫室較之傳統(tǒng)磚墻日光溫室，其平均株高提高約32%，平均莖粗增加約9.2%。新型日光溫室更有利于番茄生長(zhǎng)發(fā)育。新型日光溫室番茄單位面積產(chǎn)量、番茄單果重以及VC含量較之傳統(tǒng)磚墻日光溫室，分別提高17.28%、12.72%和14.34%，尤其在番茄單位面積產(chǎn)量上，其增益效果明顯。

【結(jié)論】新型日光溫室在夜間保溫性能方面明顯優(yōu)于傳統(tǒng)磚墻結(jié)構(gòu)日光溫室，其更大的空間結(jié)構(gòu)降低了室內(nèi)空氣濕度進(jìn)而提高了溫室光照總輻射，間接提高作物光合作用能力。新型日光溫室相比于傳統(tǒng)墻體日光溫室，其番茄整體產(chǎn)量更高。相比于傳統(tǒng)磚墻溫室，新型日光溫室的總體優(yōu)勢(shì)大，其競(jìng)爭(zhēng)力強(qiáng)，實(shí)用性、經(jīng)濟(jì)效益均佳。

關(guān)鍵詞：深冬生產(chǎn)型日光溫室；環(huán)境因子；番茄；品質(zhì)；產(chǎn)量；效益

中圖分類號(hào)：S641.2 ""文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A ""文章編號(hào)：1001-4330（2024）08-2043-11

收稿日期（Received）：2024-01-30

基金項(xiàng)目：中央引導(dǎo)地方專項(xiàng)（ZYYD2023B01）

作者簡(jiǎn)介：張彩虹（1981-），女，甘肅張掖人，副研究員，碩士，研究方向?yàn)樵O(shè)施農(nóng)業(yè)工程與裝備，（E-mail）93052504@qq.com

通訊作者：王國(guó)強(qiáng)（1973-），男，甘肅天水人，研究員，博士，研究方向?yàn)楝F(xiàn)代設(shè)施農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)發(fā)展、設(shè)施農(nóng)業(yè)溫室工程與機(jī)械裝備，（E-mail）824453811@qq.com

0 引 言

【研究意義】我國(guó)設(shè)施農(nóng)業(yè)總面積約為370×104 hm2，其中日光溫室設(shè)施蔬菜面積約為64.18×104 hm2［1］。番茄是新疆日光溫室蔬菜主要栽種類型之一，隨著新疆設(shè)施蔬菜產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，設(shè)施番茄栽培面積越來(lái)越大，提高農(nóng)業(yè)設(shè)施設(shè)備的使用效率，將溫室性能與作物生長(zhǎng)情況相結(jié)合進(jìn)行研究越來(lái)越多［2-4］。掌握溫室內(nèi)環(huán)境因素的變化規(guī)律，對(duì)改進(jìn)更適宜于當(dāng)?shù)貧夂蛱卣鳒厥医Y(jié)構(gòu)、提高溫室作物產(chǎn)量和病蟲(chóng)害防治具有重要意義?！厩叭搜芯窟M(jìn)展】日光溫室作為一個(gè)封閉或半封閉的熱力學(xué)系統(tǒng)，其室內(nèi)環(huán)境不僅受室外溫度、濕度、太陽(yáng)輻射、風(fēng)速等因素的影響，還受到室內(nèi)土壤蒸發(fā)、光合作用和作物蒸騰的影響［5］。其中日光溫室的熱性能和溫室的環(huán)境溫度有直接聯(lián)系，由于溫室熱性能差異造成的溫室環(huán)境溫度的變化對(duì)于冬季日光溫室內(nèi)環(huán)境的調(diào)控具有重要影響［5，6］。近些年來(lái)，有的地區(qū)開(kāi)始使用組裝式的新材料日光溫室，但是較之傳統(tǒng)的磚墻結(jié)構(gòu)溫室，新材料溫室可以有良好的保溫性，但沒(méi)有很好的蓄熱性，尤其是種植作物封行后，土壤接收不到直射光，土壤溫度逐漸降低，不能長(zhǎng)時(shí)間給溫室夜間供熱，土壤溫度和空氣溫度逐步下降，尤其是在連陰天溫度更低［7-8］。所以一些新材料溫室并不能在深冬生產(chǎn)［9］。【本研究切入點(diǎn)】低能耗組裝式深冬生產(chǎn)型日光溫室（簡(jiǎn)稱新型日光溫室）可以顯著提高冬季夜間溫室室內(nèi)空氣溫度，保證深冬時(shí)期作物的正常生長(zhǎng)發(fā)育。與日光溫室相比，新型日光溫室所裝配的主被動(dòng)蓄放熱裝置能有效地利用了晝間溫室室內(nèi)最高溫時(shí)多余的空氣熱量，使其可以在夜間為溫室土壤進(jìn)行加熱。【擬解決的關(guān)鍵問(wèn)題】研究深冬時(shí)期新型日光溫室環(huán)境因子變化，分析番茄的生長(zhǎng)與產(chǎn)量情況及2種日光溫室對(duì)環(huán)境因子、番茄生長(zhǎng)發(fā)育、產(chǎn)量和品質(zhì)的影響，探索新疆地區(qū)日光溫室越冬茬番茄管理方法。

1 材料與方法

1.1 材 料

1.1.1 試驗(yàn)地概況

試驗(yàn)地位于新疆喀什地區(qū)葉城縣洛克鄉(xiāng)（37°88′ N，77°41′ E），暖溫帶大陸性干旱氣候，年均蒸發(fā)量2 480 mm，全年日照2 742 h，平均無(wú)霜期為228 d。年平均氣溫11.4℃，年極端最高氣溫39.50℃，極端最低氣溫-27.40℃。

溫室長(zhǎng)100 m，前后跨度10 m，脊高為5.1 m，該溫室為新型日光溫室，是一種新的溫室類型，該溫室裝備有主被動(dòng)蓄熱供熱裝置，采用部件組裝式架構(gòu)、現(xiàn)代保溫材料。對(duì)照溫室為普通磚墻結(jié)構(gòu)日光溫室，溫室長(zhǎng)100 m，前后跨度10 m，脊高為3.6 m。

在2023年1月10～1月31日取每日最低溫與最高溫時(shí)間點(diǎn)，比較兩種溫室室內(nèi)與室外環(huán)境溫度，分析溫室保溫性。

1.1.2 低能耗組裝式深冬生產(chǎn)型日光溫室結(jié)構(gòu)

低能耗組裝式深冬生產(chǎn)型日光溫室是一種新的溫室類型，由塑料薄膜、鋼架結(jié)構(gòu)、復(fù)合梁連接件、保溫被、疊被機(jī)械系統(tǒng)、主被動(dòng)蓄熱供熱裝置等部分組裝成形，采用內(nèi)保溫形式、部件組裝式架構(gòu)、現(xiàn)代保溫材料。低能耗組裝式深冬生產(chǎn)型日光溫室單棟長(zhǎng)度根據(jù)地塊設(shè)計(jì)為100 m。圖1

1.1.3 溫室保溫設(shè)計(jì)與蓄熱供熱裝置

圍護(hù)結(jié)構(gòu)的保溫性能可用材料的熱阻R來(lái)評(píng)價(jià)，熱阻越大，保溫能力越強(qiáng)。滿足一定的保溫要求所必需的最小熱阻，稱為圍護(hù)結(jié)構(gòu)的低限熱阻。

由多層材料共同組成的圍護(hù)結(jié)構(gòu)的總熱阻計(jì)算：

R0=δ1/λ1+δ2/λ2+…+δn/λn.

式中，RO為總熱阻；δn為第n層材料厚度（m）；λn為第n層材料導(dǎo)熱系數(shù)。按照溫室外設(shè)計(jì)溫度確定了低限熱阻后，計(jì)算該低能耗組裝式深冬生產(chǎn)型日光溫室設(shè)計(jì)溫度達(dá)到可在外部環(huán)境-20℃下正常保溫，并在2023年冬季-27.4℃極端溫度條件下正常保溫。表1

1.2 方 法

1.2.1 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

2種溫室種植土壤試驗(yàn)前進(jìn)行含水量與土壤基底值標(biāo)平，均在溫室中設(shè)置試驗(yàn)小區(qū)，待番茄幼苗于五葉一心后移栽至溫室試驗(yàn)小區(qū)中，留七穗果之后修頂處理。2種日光溫室種植番茄都選擇當(dāng)?shù)刂髟云贩N，采用拱內(nèi)雙列形式進(jìn)行栽培，每植株間距35cm。施肥為尿素、硫酸鉀、磷酸二銨，施用量參考當(dāng)?shù)爻Ｒ?guī)用量。圖2

1.2.2 測(cè)定指標(biāo)

溫室環(huán)境因子：溫室空氣溫度、相對(duì)空氣濕度、土壤溫度（分層）、土壤含水量、光照輻射等。生長(zhǎng)指標(biāo)包括各發(fā)育時(shí)期株高、莖粗等。產(chǎn)量指標(biāo)：?jiǎn)喂|(zhì)量、單株果數(shù)、單產(chǎn)等，均在果實(shí)全熟后測(cè)定，單果質(zhì)量、單株果數(shù)和單產(chǎn)均為平均值。質(zhì)量均用千分之一精度電子天平測(cè)定。番茄品質(zhì)：VC、可溶性總糖、總酸、可溶性固形物含量和糖酸比。

1.2.3 環(huán)境因子監(jiān)測(cè)器設(shè)置

溫室內(nèi)環(huán)境因子監(jiān)測(cè)傳感器設(shè)置為5組，在每組傳感器中，分層處理包括不同高度空氣溫度與光照強(qiáng)度監(jiān)測(cè)以及不同深度的土壤溫度與水分檢測(cè)，同時(shí)在土壤中安裝有土壤鹽分監(jiān)測(cè)裝置。圖3

1.3 數(shù)據(jù)處理

所有數(shù)據(jù)均采用IBM SPSS Statistics 26軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，采用Origin 2022軟件進(jìn)行作圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 2種溫室環(huán)境因子比較

2.1.1 不同日光溫室室內(nèi)氣溫變化

研究表明，試驗(yàn)期間室外環(huán)境溫度最低溫始終在0℃以下，極端最低溫達(dá)到 -27.4℃，2種日光溫室室內(nèi)溫度均高于0℃。其中磚墻結(jié)構(gòu)日光溫室氣溫均值為9.21℃，新型日光溫室氣溫均值為12.93℃，環(huán)境氣溫均值為-16.10℃。新型日光溫室相對(duì)于磚墻日光溫室，其夜間增溫效果提高14.7%。2種溫室室內(nèi)夜間氣溫最低溫平均值均顯著高于環(huán)境夜間最低溫平均值（P＜0.01），新型日光溫室夜間氣溫最低溫均值顯著高于磚墻結(jié)構(gòu)日光溫室氣溫均值（P＜0.05）。表2

試驗(yàn)期間室外環(huán)境溫度最高溫均值為-2.25℃，磚墻結(jié)構(gòu)日光溫室最高溫均值為29.33℃，新型日光溫室氣溫均值為27.32℃。新型日光溫室相對(duì)于磚墻日光溫室，其晝間增溫效果降低7.35%。2種溫室室內(nèi)晝間最高溫平均值均顯著高于環(huán)境晝間最高溫平均值（P＜0.01），新型日光溫室晝間氣溫最高溫均值略低于磚墻結(jié)構(gòu)日光溫室晝間氣溫最高溫均值，差異不顯著（P＞0.05）。圖4

新型溫室可以提高日光溫室內(nèi)部番茄舒適生長(zhǎng)的時(shí)間，增加室內(nèi)熱環(huán)境的日有效積溫。新型日光溫室室內(nèi)空氣溫度高于作物生物學(xué)零度的時(shí)間為20 h，不舒適生長(zhǎng)時(shí)間為4 h，而普通日光溫室舒適生長(zhǎng)時(shí)間為16 h，不舒適生長(zhǎng)時(shí)間為8 h，占到全天時(shí)間的1/3，較新型日光溫室增加了一倍。此外，統(tǒng)計(jì)2個(gè)日光溫室的日有效積溫也可以發(fā)現(xiàn)，新型日光溫室日有效積溫為179.12（℃·h），較普通墻體日光溫室的134.34（℃·h）高33.33%。表3

2.1.2 不同日光溫室土壤空氣濕度

研究表明，在冬季夜間空氣相對(duì)濕度最高時(shí)，兩種日光溫室空氣相對(duì)濕度均高于外界環(huán)境空氣相對(duì)濕度，其中新型日光溫室空氣相對(duì)濕度均值為66.99%；磚墻結(jié)構(gòu)日光溫室空氣相對(duì)濕度均值為92.05%。新型日光溫室相對(duì)于磚墻日光溫室，其空氣相對(duì)濕度降低了20.85%。極顯著低于磚墻結(jié)構(gòu)日光溫室空氣相對(duì)濕度（P＜0.01）。圖5

2.1.3 不同日光溫室光照輻射強(qiáng)度變化

研究表明，1月10～31日，磚墻結(jié)構(gòu)日光溫室室內(nèi)日太陽(yáng)光照輻射強(qiáng)度均值為3.082 8（MJ/m2），新型日光溫室日太陽(yáng)光照輻射強(qiáng)度均值為3.458 8 （MJ/m2）。新型日光溫室相對(duì)于磚墻日光溫室，其日太陽(yáng)光照輻射量提高了12.20%。新型日光溫室日太陽(yáng)光照輻射強(qiáng)度顯著高于磚墻日光溫室日太陽(yáng)光照輻射強(qiáng)度（P＜0.05）。圖6

2.1.4 不同日光溫室土壤不同深度溫度變化

研究表明，低能耗組裝式深冬生產(chǎn)型日光溫室相對(duì)于磚墻日光溫室，其上層（-10 cm、-20 cm）土壤溫度平均提高了10.60%。-50 cm土壤深度時(shí)，其土壤溫度提高了20.85%。低能耗組裝式深冬生產(chǎn)型日光溫室土壤溫度顯著高于磚墻結(jié)構(gòu)日光溫室（P＜0.01）。

低能耗組裝式深冬生產(chǎn)型日光溫室相對(duì)于磚墻日光溫室，其顯著提高了土壤溫度。一方面通過(guò)結(jié)構(gòu)改造，提高溫室性能。另一個(gè)方面，主動(dòng)蓄熱放熱裝置的應(yīng)用也會(huì)顯著提高作物根際（-20～-30 cm）土壤溫度。

2.2 2種溫室越冬茬番茄生長(zhǎng)狀況

研究表明，在番茄定植后40～90 d時(shí)，新型日光溫室其株高為55～165 cm，顯著高于磚墻日光溫室株高50～125 cm（P＜0.05）；在番茄定植后40～90 d時(shí)，新型日光溫室番茄莖粗為0.94～1.30 cm，顯著高于磚墻日光溫室番茄莖粗0.65～1.19 cm（P≤0.05）。新型日光溫室較之磚墻日光溫室，其平均株高提高約32%，平均莖粗增加約9.2%。新型日光溫室對(duì)番茄株高、莖粗均有一定的促進(jìn)作用。隨著生長(zhǎng)時(shí)間，莖逐漸增粗，兩種溫室之間的差異卻逐漸降低。隨著生長(zhǎng)時(shí)間，株高逐漸增長(zhǎng)，2種溫室之間的差異逐漸加大。新型日光溫室更有利于番茄生長(zhǎng)發(fā)育。圖7

2.3 2種溫室越冬茬番茄葉片凈光合速率比較

研究表明，新型日光溫室番茄的凈光合速率與普通墻體日光溫室相比有一定的增強(qiáng)。其中，在光通量密度大于600 μmol/（m2·s）時(shí)，新型日光溫室番茄葉片凈光合速率比普通墻體日光溫室番茄葉片凈光合速率顯著提高22.09％～46.46％。

新型日光溫室相比于普通墻體日光溫室對(duì)番茄的凈光合速率有一定的增強(qiáng)作用，也能有效降低胞間CO2濃度，且隨著光強(qiáng)增加和補(bǔ)光時(shí)間延長(zhǎng)，其作用越明顯。圖8

2.4 2種溫室越冬茬番茄營(yíng)養(yǎng)成分比較

研究表明，新型日光溫室番茄總糖含量、VC和可溶性固形物均值分別為7.49%、27.18 mg/100g和8.09%，普通墻體日光溫室的番茄總糖含量、VC和可溶性固形物含量均值分別為7.31%、23.77 mg/100g和7.92%，兩者差異顯著（P＜0.01）。而新型日光溫室番茄總酸含量為0.48%，普通墻體日光溫室番茄總酸含量為0.49%，兩者差異不顯著。新型日光溫室相比于普通墻體日光溫室對(duì)番茄營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)均有一定的提高作用，尤其在VC含量上，其改善效果明顯。新型日光溫室相比于普通墻體日光溫室，其番茄整體品質(zhì)更佳。圖9

2.5 2種溫室越冬茬番茄產(chǎn)量的比較

研究表明，新型日光溫室單產(chǎn)顯著高于普通墻體日光溫室（P＜0.05）。其中，新型日光溫室單位產(chǎn)量為5 414.35 kg/667m2，較普通墻體日光溫室單位產(chǎn)量4 616.75 kg/667m2，增產(chǎn)17.28%。新型日光溫室相比于普通墻體日光溫室，其越冬茬番茄單產(chǎn)更高。圖10

不同日光溫室對(duì)番茄單果重、番茄個(gè)數(shù)也有一定影響，在第1次取樣中，新型日光溫室番茄單果重均值達(dá)到121.5 g，顯著高于普通墻體日光溫室番茄單果重均值100.9 g；在第3次取樣中，新型日光溫室番茄單果重均值達(dá)到91.1 g，顯著高于普通墻體日光溫室番茄單果重均值83.4 g；在第4次取樣中，新型日光溫室番茄單果重均值達(dá)到82.9 g，顯著高于普通墻體日光溫室番茄單果重均值68.3 g。

不同日光溫室對(duì)番茄個(gè)數(shù)的影響，在第1次取樣中，新型日光溫室番茄個(gè)數(shù)均值達(dá)到58顆，顯著高于普通墻體日光溫室番茄個(gè)數(shù)均值52顆；在第3次取樣中，新型日光溫室番茄個(gè)數(shù)均值達(dá)到17顆，顯著高于普通墻體日光溫室番茄個(gè)數(shù)均值11顆。

新型日光溫室相比于普通墻體日光溫室對(duì)番茄單產(chǎn)、番茄單果重以及番茄個(gè)數(shù)均有一定的提高作用，尤其在番茄單果重上，其增益效果明顯。新型日光溫室相比于普通墻體日光溫室，其番茄整體產(chǎn)量更高。圖11

2.6 效益分析

研究表明，日光溫室的年費(fèi)用主要包括初始投資費(fèi)用和年運(yùn)行費(fèi)：新型日光溫室初始投資為410元/m2，而普通日光溫室為390元/m2，新型日光溫室依靠自身性能進(jìn)行保溫，故無(wú)煤炭消耗。由于新疆地區(qū)冬季溫度較低，普通日光溫室加溫效果不明顯，使用煤炭進(jìn)行加熱是唯一辦法，而普通日光溫室冬季加熱使用煤炭量為8～10 kg/h。普通日光溫室加溫成本大概占整個(gè)溫室運(yùn)行成本的30％～50％。

針對(duì)每個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)進(jìn)行無(wú)量綱化評(píng)分分析，滿分為1，最低分為0。

Si=ΣPj=112XijXi（j+1）sinα.（1）

Li=ΣPj=1X2ij+X2i（j+1）-2XijXi（j+1）cosα.（2）

式中，Si為雷達(dá)圖平均面積；Li為雷達(dá)圖平均周長(zhǎng)；α=360/p，p為指標(biāo)個(gè)數(shù)；Xij為第i個(gè)處理在第j個(gè)指標(biāo)上的標(biāo)準(zhǔn)化數(shù)據(jù)；Xi（j+1） 為第i個(gè)處理在第j+1個(gè)指標(biāo)上的標(biāo)準(zhǔn)化數(shù)據(jù)，定義Xi（p+1）=Xi1。

研究表明，使用新型日光溫室相較于普通墻體日光溫室，其年費(fèi)用和耗煤量評(píng)價(jià)指標(biāo)較低，經(jīng)濟(jì)效益、地溫增效較高，熱效率、溫室增溫效果、光照增效均表現(xiàn)為提高。其中，新型日光溫室的年費(fèi)用為0.75，耗煤量指標(biāo)為0。經(jīng)濟(jì)效益、地溫增效、溫室增溫效果等指標(biāo)均表現(xiàn)較佳，經(jīng)濟(jì)效益提高主要是由于隨著溫室氣溫的增加使得番茄的有效積溫增大，產(chǎn)量及相應(yīng)的經(jīng)濟(jì)效益顯著提高，同時(shí)新型溫室零耗煤量也在另一方面提高了溫室的綜合經(jīng)濟(jì)效益。表4，圖12

3 討 論

3.1

氣溫是判斷溫室環(huán)境性能好壞的重要指標(biāo)，同時(shí)，空氣溫度的變化也直接影響土壤溫度［9］。尤其是冬季夜間低溫時(shí)尤為明顯，大棚室內(nèi)氣溫的變化對(duì)作物生長(zhǎng)有著重要的影響［10，11］。新型日光溫室裝備有主動(dòng)蓄熱供熱裝置，其采用高溫空氣能熱泵技術(shù)，當(dāng)晝間溫室內(nèi)空氣溫度上升到≥20℃時(shí)會(huì)開(kāi)啟熱泵，將溫室內(nèi)的高溫空氣的熱量轉(zhuǎn)換成熱水通過(guò)地暖管給土壤加溫，這樣可以將白天溫室內(nèi)的空氣熱能儲(chǔ)存到晚上在管道內(nèi)進(jìn)行循環(huán)，可以保持土壤比較高的溫度和空氣溫度，可以滿足溫室內(nèi)植物在冬季夜間的正常生長(zhǎng)［12］。溫室內(nèi)作物生長(zhǎng)發(fā)育最重要的環(huán)境因子是溫度和濕度，水分運(yùn)動(dòng)和熱量傳輸是一個(gè)相互牽制、相互促進(jìn)、相互影響的耦合過(guò)程，水熱的有益耦合可以起到促進(jìn)溫室作物生長(zhǎng)的作用［10］。溫室環(huán)境中的水分基本不會(huì)成為其限制因素。并且在晝間最高溫時(shí)，以往的溫室結(jié)構(gòu)往往會(huì)導(dǎo)致溫室中空氣濕度過(guò)高，從而影響其整體環(huán)境適宜度［11］。日光溫室的熱效率是衡量日光溫室性能的重要指標(biāo)，日光溫室熱效率越高，表示其性能越好［12，13］。選取年費(fèi)用、經(jīng)濟(jì)效益、設(shè)施農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效率、熱效率、地溫增效、溫室增溫效果、耗煤量和光照增效8個(gè)指標(biāo)進(jìn)行新型日光溫室綜合效益評(píng)價(jià)［14］。代入評(píng)分進(jìn)行雷達(dá)圖進(jìn)行效益分析結(jié)果展示［15］。

研究結(jié)果顯示，新型日光溫室夜間氣溫最低溫均值顯著高于磚墻結(jié)構(gòu)日光溫室氣溫均值；在-10 cm、-20 cm土壤深度時(shí)，2種溫室土壤溫度差異顯著，其次為-50 cm土壤深度時(shí)；新型日光溫室空氣相對(duì)濕度顯著低于磚墻結(jié)構(gòu)日光溫室空氣相對(duì)濕度。

Bernier等［16］研究發(fā)現(xiàn)，土壤蓄熱系統(tǒng)不僅可以減少日光溫室土壤增溫過(guò)程對(duì)能源的消耗，并且其空氣能儲(chǔ)熱裝置也會(huì)吸收空氣中多余的熱量；Santamouris等［17］的研究也證明地下熱循環(huán)系統(tǒng)對(duì)大型溫室也有很好的效果，可以減小溫室整日的溫度波動(dòng)。因此可以使其在夜間最低溫時(shí)相比于磚墻結(jié)構(gòu)溫室能夠具有更高的室內(nèi)溫度。而-50 cm深度的土壤正位于主動(dòng)蓄熱裝置管道鋪設(shè)深度附近，所以在夜間低溫時(shí)主動(dòng)蓄熱裝置提供熱量，直接加熱位于其供熱管道周圍的土壤，因此-50 cm深度的土壤溫度相比于普通磚墻結(jié)構(gòu)會(huì)有明顯提高。

Kurpaska等［18］的試驗(yàn)證明了土壤加熱管道埋設(shè)在深層土壤中時(shí)的蓄熱能力要好于鋪設(shè)在表面，這不僅能夠減少向空氣傳熱的熱損失，同時(shí)也會(huì)使熱量在土壤中的留存時(shí)間延長(zhǎng)，研究的試驗(yàn)數(shù)據(jù)也正好證明了這一點(diǎn)。

根據(jù)何芬等［19］建立了PC板連棟溫室空氣濕度動(dòng)態(tài)模型與劉曉艷等［20］建立的PC板溫室空氣溫度與濕度動(dòng)態(tài)模型，研究認(rèn)為溫室室內(nèi)濕度主要受土壤水分、溫度以及溫室結(jié)構(gòu)（室內(nèi)體積）等因素的影響。根據(jù)2種溫室土壤水分檢測(cè)結(jié)果顯示，其土壤水分含量并無(wú)明顯差異，差異的主要原因?yàn)闇囟扰c結(jié)構(gòu)。而新型日光溫室無(wú)論是圍護(hù)結(jié)構(gòu)還是棚高上都顯著區(qū)別于磚墻結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致新型日光溫室擁有更大的室內(nèi)體積，是造成新型日光溫室空氣相對(duì)濕度顯著低于磚墻結(jié)構(gòu)日光溫室空氣相對(duì)濕度的主要原因。

3.2

番茄生產(chǎn)過(guò)程中，所在光環(huán)境是影響其光合作用、果實(shí)產(chǎn)量和品質(zhì)的關(guān)鍵因子［21］。在新疆地區(qū)日光溫室冬季番茄生產(chǎn)中，常出現(xiàn)低溫、光照不足等問(wèn)題，因此提高溫室光環(huán)境，可促進(jìn)植物生理代謝［22］。試驗(yàn)新型日光溫室相對(duì)于磚墻日光溫室，其日太陽(yáng)光照輻射量提高了12.20%。新型日光溫室日太陽(yáng)光照輻射強(qiáng)度顯著高于磚墻日光溫室日太陽(yáng)光照輻射強(qiáng)度。其更好的光照環(huán)境有利于番茄生長(zhǎng)發(fā)育和品質(zhì)改善。

光照強(qiáng)度直接決定植物的光合作用［23］。研究發(fā)現(xiàn)，在自然光照強(qiáng)度下，溫室植物光合作用隨光照強(qiáng)度的增加而增加［24］。葉片表面的氣孔是光合反應(yīng)中氣體交換的通道，直接影響植物的光合效率［25］。

研究發(fā)現(xiàn)，新型日光溫室對(duì)番茄的凈光合速率、有一定的增強(qiáng)作用，且因?yàn)槠涓偷目諝庀鄬?duì)濕度，使新型日光溫室越冬茬番茄葉片擁有更高的氣孔導(dǎo)度，進(jìn)而也能有效降低胞間CO2濃度。新型溫室增加光照強(qiáng)度有利于番茄的光合作用。與Fan等［26］的研究結(jié)果一致，氣孔導(dǎo)度隨光強(qiáng)的增加而增加。

3.3

番茄果實(shí)產(chǎn)量和品質(zhì)是其生產(chǎn)中最為關(guān)鍵的指標(biāo)［27］。研究發(fā)現(xiàn)，光照條件對(duì)番茄產(chǎn)量和果實(shí)品質(zhì)也有顯著影響［28］。趙玉萍等［29］研究發(fā)現(xiàn)，增加環(huán)境光強(qiáng)能顯著提高番茄果實(shí)的可溶性糖、抗壞血酸、氨基酸含量及糖酸比；陽(yáng)圣瑩等［30］研究表明，隨光照強(qiáng)度的增加草莓果實(shí)可溶性固形物及VＣ含量持續(xù)增加。研究表明，新型日光溫室相比于普通墻體日光溫室對(duì)番茄營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)均有一定的提高作用。與Tamaoti［31］、毛金柱［32］等的研究結(jié)果，適當(dāng)增加光照強(qiáng)度，有利于VＣ的合成相似。同時(shí)Mikulic等［33］的研究表明，高光強(qiáng)下，由于光合活性的提高及初級(jí)代謝產(chǎn)物的積累，果實(shí)糖酸比顯著提高。

4 結(jié) 論

新型日光溫室更有利于番茄生長(zhǎng)發(fā)育。新型日光溫室番茄單位面積產(chǎn)量、番茄單果重以及VC含量較之傳統(tǒng)磚墻日光溫室，分別提高17.28%、12.72%和14.34%，尤其在番茄單位面積產(chǎn)量上，其增益效果明顯。新型日光溫室在夜間保溫性能方面明顯優(yōu)于傳統(tǒng)磚墻結(jié)構(gòu)日光溫室，其更大的空間結(jié)構(gòu)降低了室內(nèi)空氣濕度進(jìn)而提高了溫室光照總輻射，間接提高作物光合作用能力。

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Variation of environmental factors and analysis of tomato traits

in low-energy assembly-type deep-winter production solar greenhouse

ZHANG Caihong1，2， WANG Guoqiang1， JIANG Luyan1， LIU Tao2， DE Xianming1

（1.Institute of Agricultural Mechanization， Xinjiang Academy of Agricultural Sciences， Urumqi 830091，China; 2. Xinjiang Facility Agriculture Engineering and Equipment Research Center， Urumqi 830091，China）

Abstract：【Objective】 To explore the influence of low energy consumption assembly deep winter production solar greenhouse on indoor environmental factors and the growth and yield of tomato， and to provide data support for the subsequent cultivation of tomato in the new greenhouse.

【Methods】 In the study， the low energy consumption assembly deep winter production solar greenhouse （new greenhouse） was selected as the test greenhouse， and the ordinary brick wall structure solar greenhouse was selected as the control greenhouse. The influence of the environmental difference between the test greenhouse and the control greenhouse on the growth and quality yield of overwintering crop tomato was analyzed.

【Results】 The new solar greenhouse was increased by 14.7%， the daytime warming effect decreased by 7.35%; the indoor surface soil temperature increased by 30.1% and-50 cm by 20.85%; the relative air humidity decreased by 20.85%， and the daily solar radiation increased by 12.20%. Compared with the traditional brick wall solar greenhouse， the average plant height of the new solar greenhouse increased by about 32%， and the average stem thickness increased by about 9.2%. Overall， the new solar greenhouse is more conducive to the growth and development of tomatoes. At the same time， the study found that the unit per mu yield of tomato， the per fruit weight of tomato and the vitamin C content of the new solar greenhouse increased by 17.28%， 12.72% and 14.34% respectively compared with the traditional brick solar greenhouse， which had a certain improvement effect， especially in the unit per mu yield of tomato， its gain effect is obvious.

【Conclusion】 The new solar greenhouse is obviously better than the ordinary brick wall structure in terms of thermal insulation performance at night. Its larger spatial structure reduces the indoor air humidity and then improves the total radiation of the greenhouse， and indirectly improves the photosynthesis ability of crops. Therefore， the research believes that compared with the ordinary wall solar greenhouse， the overall tomato yield is higher. Compared with the traditional brick wall greenhouse， the new solar greenhouse overall advantage， make it has more convenient and practical， but also has higher economic benefits.

Key words：deep winter production type solar greenhouse; environmental factors; tomato; quality; yield; benefit

Fund projects： Central guidance and local special（ZYYD2023B01）

Correspondence author：WANG Guoqiang（1973-）， male， researcher， research direction：the development of modern facility agriculture industry， facility agriculture greenhouse engineering and mechanical equipment technology， （E-mail）824453811@qq.com