复式日光温棚二代棚体内外温度特征试验研究

吴德根++薛洋

摘 要：利用安徽和县蔬菜物联网逐日观测资料，对和县“复式日光温棚二代棚体”棚内2016年10—12月、2017年2月温度的日变化、月变化及棚内外温度相关性进行了分析，结果表明：蔬菜大棚内外温度随光照的变化都有一个升温和降温的过程，24h中蔬菜大棚内温度都明显高于外部温度，在升温过程中，蔬菜大棚内温度变化对光照增加的反应更快，达到最高温度平均时间较外部要提前2h，降温过程都是缓慢降温，都于次日凌晨00：05—06：00达到最低点，即达到最低温度的时间是基本相同的。外部温度较高的10月、11月蔬菜大棚内温度也最高，外部温度较低的12月、2月蔬菜大棚内温度也相应较低。在外部气温最低的2月份，内、外的温度差值最大。

关键词：温度；二代棚体；试验研究

中图分类号：S161.2 文献标识码：A DOI：10.11974/nyyjs.20170933012

引言

和县是传统的蔬菜生产大县，安徽省设施蔬菜生产第1大县，国家级出口蔬菜质量安全示范区，被誉为“中国蔬菜之乡”、长江中下游地区“最大的菜园子”。

和县属北亚热带湿润型季风气候区，四季分明、气候温和湿润、年平均气温15.8℃，年平均降水量为1067mm，全年日照时数2126h、年平均日照百分率49%，适宜农作物生长。但是在冬季最冷的1月份，月平均温度2.6℃，历年极端最低气温为-13.2℃，自然条件不能满足蔬菜生长的需求。为此，和县蔬菜技术人员经过多年的研究和实践，自创了“复式日光温棚二代棚体”，这是一种能实现高架越冬栽培的新型棚体，是一种建造成本低、保温新能好、透光性和抗逆性强的一种新型棚体，通过了安徽省科技成果鉴定并成功申请专利，目前該棚体已广泛应用于和县的冬季蔬菜生产中，并辐射到周边市县。

目前由于受建设成本的制约，应用“复式日光温棚二代棚体”主要依靠自然光照实现棚内增温，而和县冬季多冷空气活动，常造成多日连阴雨天气和剧烈降温天气，严重影响大棚蔬菜的产量和质量，给广大菜农带来数以万计的经济损失。

本次试验从蔬菜生产的实际需要出发，研究探讨“复式日光温棚二代棚体”内外气象条件的内在联系和外部气象条件对蔬菜大棚内气象条件的影响规律，以便当灾害性天气发生时提前预报，及早采取防范措施，降低气象灾害造成的损失，切实提高气象为农服务能力。

1 试验的方案

1.1 试验用蔬菜大棚结构

本次试验用“复式日光温棚二代棚体”为双坡面塑料薄膜温室，棚体采用双层钢架，2层覆盖保温，呈东西走向，跨度5.8m，顶高3.5m，长度60m，在蔬菜基地生产中具有较好的代表性。试验用大棚正常开展蔬菜生产，试验数据都是在蔬菜生产人员根据天气条件正常开棚通风透气或全天覆盖情况下获得的，能够如实反映蔬菜大棚内的气象条件。

1.2 试验的开展情况

本次试验时间是2016年10月—2017年2月（2017年1月因仪器故障，整月数据缺测），观测仪器为县蔬菜产业发展局安装在和县德生蔬菜种植基地的物联网设备，每小时对蔬菜大棚内的温度、湿度、光照、土壤温湿度观测1次，实现24h连续不间断观测。本次试验选取对大棚蔬菜生产影响较大的温度作为试验研究项目，室外气象资料选取气候条件相似的和县国家气象观测一般站观测资料。

1.3 试验资料的处理

蔬菜大棚内温度观测数据出现缺测情况均按以下方式处理：单时次缺测，用前后2时次数据内插值代替；连续缺测2次或以上，维持缺测状态；全天数据缺测5次及以上，当日不做日平均气温统计，月平均气温按实有数据统计。

2 蔬菜大棚温度特征及与外部温度之间的相关性

2.1 蔬菜大棚内外温度日间变化特征

分析2016年10—12月、2017年2月试验期内蔬菜大棚内外平均温度的日间变化（见图1）可以看出，蔬菜大棚内外温度随光照的变化都有一个升温和降温的过程，即中午前后达到最高，下午到夜间缓慢降温，因此，大棚内温度的变化跟外部温度类似，都基本与光照保持同步；24个时次中蔬菜大棚内温度都明显高于外部温度，蔬菜大棚内最高温度为22.3℃，外部最高温度为14.2℃，蔬菜大棚内外最大温差出现在10：00，为9.7℃，最小温差出现在18：00、19：00，为1.5℃，蔬菜大棚内平均温度为15.5℃，外部平均温度11.3℃，蔬菜大棚内外温差平均为4.2℃；在升温过程中，蔬菜大棚内温度变化对光照增加的反应更快，达到最高温度平均时间较外部要提前2h，蔬菜大棚内温度达到最高的平均时间为12：00，外部温度达到最高的平均时间为14：00；降温过程都是缓慢降温，都于次日凌晨05：00—06：00达到最低点，即达到最低温度的时间是基本相同的，蔬菜大棚内最低温度为11.3℃，外部最低温度为8.8℃。

2.2 蔬菜大棚内外日平均温度变化特征对比

分析蔬菜大棚内外日平均温度随时间变化情况（图2）可以看出：蔬菜大棚内部温度始终高于外部温度，12月和2月内外温度差值较大，10月、11月差值相对较小；从曲线变化具体分析看，外部温度达到一个高点时往往对应着蔬菜大棚内温度的高点，外部温度达到相对低点时，也是蔬菜大棚内温度的低点。外部温度较高的10月、11月蔬菜大棚内温度也最高，外部温度较低的12月、2月蔬菜大棚内温度也相应较低；2者变化的总体趋势基本一致，10月、11月变化曲逐渐下降，12月、2月变化曲线相对平稳。

图2 2016年10—12月、2017年2月蔬菜大棚内外日平均温度变化

分析蔬菜大棚内、外月平均温度及温差情况（表1），蔬菜大棚内平均温度变化11.4～21.5℃之间，外部平均温度在6.8～18.2℃之间，蔬菜大棚内部温差较小，从蔬菜大棚内外温差情况看，在外部气温最低的2月份，内、外的温度差值最大，为5.8℃，在外部气温最高的10月份，内、外的温度差值最小，为3.3℃。endprint

2.3 典型天气过程温度特征举例

2.3.1 连阴天时的温度特征

选取2016年12月25日08：00—26日08：00连阴天天气过程，分析图3可见，总体上，蔬菜大棚内外温度都呈下降趋势，但因蔬菜大棚相对封闭，棚内温度下降波动较小，而棚外温度受外界因素的干扰，下降波动较明显；棚外温度基本上没有升温的过程，而棚内因接受到少量的太阳辐射，在11：00—14：00由一个较弱的升温过程。

对比棚内外温度数据，棚内外温度差值保持在2.0～3.3℃，温度差值平均值为2.5℃，温度差值距平均在0.7℃以内。

2.3.2 寒潮天气过程的温度特征

选取2016年11月22日20：00—24日20：00寒潮天气过程，图4给出了整个天气过程蔬菜大棚内外温度的变化曲线，从图4中可发现，棚内外降温过程基本保持同步，在强降温过程中，棚内外温差较小，但随着天气条件趋于稳定，棚内外温差增大；在整个降温天气过程棚外降温17.9℃，最低温度-2.9℃，棚内降温15.1℃，最低温度2.5℃，棚内外最低温度均出现在24日早晨05：00。

寒潮天气过后，天气放晴，棚内温度迅速升温，在24日09：00，棚外温度仅为-0.7℃，而棚内温度已达到19.6℃，可见光照是复式日光温棚二代棚体增温的主要因素。

图4 2016年11月22日20：00—24日20：00寒潮天气过程棚内外温度变化

2.3.3 连阴天时的温差特征

表2 2016年11月22日08—23日08：00、25日08：00—26日08：00棚内外月平均温度及温差

项目 22日08：00—23日08：00 25日08：00—26日08：00

棚内平均温度 6.4 9.9

棚外平均温度 0.8 7.4

棚内外温差 5.6 2.5

由表2可知，2016年11月22日0808：00—23日08：00、25日08：00—26日08：00 2端连阴天天气过程棚内外月平均温度及温差，从表中看出，棚外温度较低时，棚内外温差较大，2者对应关系比较明显，这与月平均温度及温差关系表类似。

2.4 蔬菜大棚内外温度特征相关性分析

2.4.1 蔬菜大棚内、外平均温度日间变化相关性分析

对试验期间蔬菜大棚内、外平均温度日间变化进行相关性检验，其相关系数r=0.68，为進一步分析室内、外平均温度日间变化的相关性，用x表示大棚外温度，y表示大棚内温度，样本容量n=24，用线性函数形式y=a+bx进行拟合，回归方程为y=1.557x-2.06，决定系数为0.686，对回归方程进行F检验，F>F0.05，回归方程是显著的。

用多项式函数形式y=a+b1x1+b2x22进行拟合，回归方程为y=0.078x2-0.231x+8.003，决定系数为0.688，对方程进行F检验，F>F0.05，回归方程是显著的。

2.4.2 蔬菜大棚内、外日平均温度相关性分析

分析蔬菜大棚内、外日平均温度相关性，并进行检验，其结果如表3。

温室内、外的每月日平均温度相关性均较好，均通过信度0.05的T检验。

3 结语

利用安徽和县蔬菜物联网逐日观测资料，对和县“复式日光温棚二代棚体”棚内2016年10—12月、2017年2月温度的日变化、月变化及棚内外温度相关性进行了分析，得到以下结论。

蔬菜大棚内外温度随光照的变化都有一个升温和降温的过程，24h中蔬菜大棚内温度都明显高于外部温度，在升温过程中，蔬菜大棚内温度变化对光照增加的反应更快，达到最高温度平均时间较外部要提前2h，降温过程都是缓慢降温，都于次日凌晨05：00—06：00达到最低点，即达到最低温度的时间是基本相同的。

外部温度较高的10月、11月蔬菜大棚内温度也最高，外部温度较低的12月、2月蔬菜大棚内温度也相应较低。在外部气温最低的2月份，内、外的温度差值最大。

在寒潮天气过程中，棚内外降温基本保持同步，在强降温过程中，棚内外温差较小，但随着天气条件趋于稳定，棚内外温差增大。

连阴天时，棚内外温度差值保持相对固定值，数值大小与棚外温度相关，棚外温度较低时，棚内外温差较大。

参考文献

[1]孙智辉，李宏群，郑小阳.延安日光温室冬季低温冻害天气分析与预报[J].中国农业气象，2005（3）.

[2]黎明锋，杨文刚，阮仕明.塑料大棚小气候变化特征及其与蔬菜种植的关系[J].湖北气象，2004（4）.

[3]孙智辉.冬季强低温天气对日光温室作物的影响[J].气象科技，2004（2）.

[4]吴光辉.如何防止低温寡照天气对大棚蔬菜造成危害[J].湖南农业，2000（12）.

作者简介：吴德根（1981-），男，江苏东台人，工程师，从事综合气象业务工作；薛洋（1989-），男，江苏泰州人，助理工程师，从事综合气象业务工作。endprint