喀什地区日光温室小气候试验研究

喀什地区日光温室小气候试验研究马彩雯 ， 吴乐天 ， 王晓冬( 新疆农业科学院 农业机械化研究所 ， 乌鲁木齐 830091)摘 要 : 在新疆喀什地区选定标准化设计的日光温室 ， 采用智能环境监测仪连续测量 ， 全天候对温室的小气候环境参数进行实时监测 ， 获得冬至日前后的气温 、地温 、湿度 、光照强度的实测数据 。根据其变化曲线分析得出 :冬至日温室内气温最低为 10 7 ， 最低地温为 12 1 ， 平均透光率为 78 13% ， 白天平均湿度 73 6% ， 说明喀什地区日光温室结构设计科学 、合理 ， 温室性能满足越冬生产要求 。关键词 : 喀什 ; 日光温室 ; 小气候试验中图分类号 : S6255+1 文献标识码 : A 文章编号 : 1003 188X( 2010) 09 0179 050 引言喀什地区位于我国 3528' 4016'之间 ， 属中纬度地区 ， 典型的温带大陆性干旱气候 ， 常年降雨稀少 ，四季分明 ， 昼夜温差很大 ; 平原地带的海拔在 1 000 1 500m 之间 ， 年平均气温为 11 8， 10 以上有效积温 4 702， 无霜期为 224 天 ， 全年日照时数为 2 652h，年降水量为 39 64mm， 地下水量富足 ， 总补给量为66 55 亿 m3， 其优厚的地理环境给喀什地区日光温室的发展提供了得天独厚的便利条件 。2007 年初 ， 喀什地区开展了大规模的日光温室新建以及旧温室的改造工程 ， 对示范区实行统一的规划 ， 安排技术人员现场指导项目示范区疏勒县的 20座钢结构土墙日光温室的建设 ， 从温室建造土地规划 、放线开始 ， 到墙体 、骨架 、后屋面的建设 ， 全程跟踪指导 ， 对温室顶部 、墙体及后屋面均有所改善 ， 提高温室的采光性能 、保温蓄热性能及抗风 、雪载荷能力 ， 提高日光温室的综合环境调控能力 。1 测试与方法喀什地区疏勒县示范区内 ， 示范区内约 200 余座日光温室 ， 其结构形式多种多样 ， 有一坡一立短后坡竹木结构日光温室 ， 有中柱拱圆结构日光温室和新疆农科院农机化研究所设计的节能日光温室等 。11 测试时间测试时间为 2008 年 12 月 20 29 日 ， 冬至日测试收稿日期 : 2010 01 19基金项目 : 新疆维吾尔自治区科技攻关项目 ( 200831109)作者简介 : 马彩雯 ( 1965 ) ， 女 ， 天津人 ， 副研究员 ，( E mail) xjmcw xaas ac cn。必须为 点 ， 时间确定为 21 日和 22 日 。12 测试温室测试地点为喀什地区疏勒县疏勒镇无公害蔬菜生产基地 ， 温室类型为土墙全钢骨架结构温室 、不加温生产茄果类作物 ， 是新疆农业科学院农业机械化研究所设计的越冬型节能日光温室 ， 如图 1 所示 。图 1 喀什地区越冬型节能日光温室Fig1 Overwinter energy saving solar greenhouse of Kashi area温室坐北朝南方位角为南偏西 5， 墙体为夯实土墙 ， 温室内无立柱支撑 ， 桁架间距为 1m， 拱架采用上弦为 40 25mm 的普通焊管 ， 下弦为 12 圆钢 ， 后坡下弦由支座直线伸至前坡上弦底面 ， 前坡下弦在屋脊下方节点处与后坡下弦连接 ， 腹杆采用 8 圆钢 。前屋面均布 3 道横向拉筋 ， 确保桁架的整体稳定性 。该温室的基本参数 :温室方位角 /( ) : 南偏西 5温室跨度 L/m: 75脊高 H/m: 33后墙高度 h/m: 28墙体厚度 b/m: 下宽 30， 上宽 18后屋面仰角 /( ) : 42前屋面角 /( ) : 283拱架间距 /m: 1温室长度 /m: 1309712010 年 9 月 农 机 化 研 究 第 9 期DOI:10.13427/j.cnki.njyi.2010.09.04113 方法131 测试仪器测试仪器采用国家农业信息化工程技术研究中心研制的温室环境参数自动监测记录仪器 “温室娃娃 ”， 它是专业的环境信息监测工具 ， 精确度已经通过国家检测中心检测 ( 如表 1 所示 ) 。“温室娃娃 ”由采集仪 、空气温度传感器 、空气湿度传感器 、露点温度传感器 、土壤温度传感器和光照强度传感器组成 ， 它可以通过网线或 USB 接口与计算机相连 ， 测试时间设定15min 自动记录一次 ( 可根据用户需求调节 ) ， 测量结果可以在中文液晶屏上直观地显示出来 ， 并且可以通过语音方式科学的管理 。表 1 温室娃娃传感器性能指标Tab1 The performance index of transducer of greenhouse baby测量参数 分辨率 测量精度 测量范围 测量时间 /s空气温度 / 01 01 40 80 1空气湿度 /%RH 01 2 0 100 4土壤温度 / 01 02 40 80 1露点温度 / 01 1 40 80 1光照强度 /% 1 5 0 200000Lux 1132 测试点布置在温室内选取具有代表性的 5 个测试点 ， 如图 2所示 。图 2 温室内测点分布图Fig 2 The distribation of survey point in greenhouse每个测试点测试时间为 2 天 ， 共测试 10 天 ， 并确定冬至日测试必须为 点 ， 时间确定为 21 日 、22 日 。在各点上置温 、湿度传感器 、光照传感器距地面 1 5m以上 ， 地温传感器插入作物栽培垄下 10cm 处 。2 结果与分析21 室内外最值与平均值测试点少气候参数如表 2 所示 。通过最值表可以看出 : 温室日气温最低温度为 10 1， 与室外最低温 14 4 相比 ， 温差达到 24 4; 而室内最高温37 6 同室外最高温 11 相比 ， 温差达到 26 6。因此 ， 其确保了温室作物在一个相对均衡的环境中生长 ， 不会出现大幅的气温变动 。表 2 测试点小气候参数Tab2 The microclimate value of survey point测点号测点最小值 最大值 平均值号测点最小值 最大值 平均值号测点最小值 最大值 平均值气温 / 101 313 135 107 325 182 107 272 133湿度 /% 538 820 762 430 821 736 600 813 788露点 / 45 216 93 78 276 132 76 187 969地温 / 112 163 140 121 166 152 110 157 136光照 /kLux 595 668 656测点号测点最小值 最大值 平均值号测点最小值 最大值 平均值室外最小值 最大值 平均值气温 / 109 376 162 100 336 142 144 110 43湿度 /% 516 820 763 519 820 780 308 740 594露点 / 76 221 118 67 223 103 19 12 90地温 / 113 162 146 112 162 144 23 27 07光照 /kLux 688 655 828温室内地温的最小值 11 与室外地温的最低值2 3 相比 ， 地温温差达到 13 3; 而地温最大值16 6， 与最小值的温差为 4 6， 温室内地温变化相对平稳 。通过温室内外光照的对比可知 ， 平均透光率达到78 13% ， 显示出温室内光照充足 ， 温室的采光角远远0812010 年 9 月 农 机 化 研 究 第 9 期大于当地冬至日太阳高度角 ， 保障了温室内作物的光合作用 ， 有效地改善茄果类作物的果品品质 。温室内的湿度平均在 73 6% ， 最高时湿度可达82 1% ， 温室内长期处于封闭状态 ， 湿度过大易引发诱各种病害发生 ， 应当注意及时地放风或加温来降低湿度 。22 冬至日 ( 22 日 ) 温室室内外参数比较221 室内外气温比较室内外气温变化如图 3 所示 。图 3 室内外气温变化Fig 3 Air temperature change inside and outside of greenhouse由室内外气温变化曲线可以看出 : 温室内随着外界气候变化明显 ， 每天有一个最高值和一个最低值 3， 室内最低温 10 7 出现在凌晨 6: 007: 00 左右 ， 此时出现室外最低温为 9 4， 温差 20 1; 室内最高温出现在 17: 00 左右为 32 5， 同时出现的室外最高温为 9， 相比温差为 23 5。约在 12: 00 左右温室通风 ， 气温出现小变化 。由此可见 ， 温室内最低气温 为 10 7 高于茄果类作物越冬生产温室10， 满足作物生长需求 。222 室内外湿度的比较白天中午前后 ， 温室内的气温逐渐升高再加上通风 ， 室内空气湿度较低 ， 保持在 60% 70%。夜间由于气温迅速下降 ， 空气湿度迅速升高 ， 可达到饱和状态 。由于温室是处于一种封闭的环境 、水分和作物蒸腾都小 ， 所以温室内湿度大于露地 1。空气湿度大 ，会减小作物蒸腾量 ， 作物不易缺水 ， 从而有利于作物的生长发育 。但空气湿度过大 ， 加上弱光的影响 ， 会引起作物营养生长过旺 ， 易发生徒长 ， 影响作物的开花结果 ， 还易诱发各种病害 ， 利于作物生长的湿度最佳范围在 60% 80%。室内外湿度变化如图 4 所示 。223 室内外光照度的比较室内外光照变化如图 5 所示 。早晨从 11: 00 之后掀帘后有光照 ， 15: 00 左右室外照度为 82 8klux 达到全天 最 高 值 ， 室 内 为 66 8 klux， 透 光 率 达 到80 67% ， 全天的平均透光率为 78 13%。透光率与以下两方面原因有关 : 薄膜上附着一层水滴 ， 使透光率下降 20 % 30 % ; 沾染灰尘使室内光照减弱 14% 28% 5。图 4 室内外湿度变化曲线Fig 4 The change curve of the temperature inside and outside of greenhouse温室内光照时间决定于每天县盖草苫等外覆盖保温物的时间 4， 试验点在 18: 00 之后就开始盖帘 ，平均日照时间为 7h 基本满足作物的采光需求 。图 5 室内外光照变化Fig5 The illumination change inside and outside of greenhouse224 室内地温的比较室内地温变化如图 6 所示 。室内地温变化较气温变化平缓 ， 冬至日室内地温最低值为 12 1， 室外地温最低值为 2 3， 地温差为 14 4， 地温最高值达到 16 6， 可见地温显示温室内种植作物处于生长状态 。图 6 室内地温变化Fig6 The ground temperature change inside of greenhous23 地温温度计测试温室内地温变化测试温室内垄下 10， 20cm 处的地温 。测试各点1812010 年 9 月 农 机 化 研 究 第 9 期在低温段 ( 11: 00， 12: 00) 和高温段 ( 17: 00， 18: 00) 的温度 ， 测点布置如图 7 所示 。图 7 地温测点分布图Fig7 The distribution of the stations of ground temperature通过 10 天的测试 ， 得到 5 组数据 ， 这里取其平均值 ， 如表 3 所示依据表 3 分析在开启棉被前后 ( 11: 00， 12: 00) 和铺下棉被前后 ( 17: 00， 18: 00) 的地温变化规律 。在垄下 10cm 处的地温变化幅度略大于 20cm 处 。东西方向的变化规律是 : 全天地温最高点达到1645出现在 17: 00， 为中间 7 号测试点 。全天地温最低值为 11出现在 10: 00 左右分别为 1， 2， 3， 14， 15号测试点 ， 明显看出温室中间的地温高于四周 ; 东部地温普遍高于西部 ， 垄下 10cm 深度地温东西方向温差为0 5 1 1 ， 垄下 20 处的地温温差为 0 15 035。温室南北地温变化规律是 : 南部高于北部 ， 但靠近棚膜角处的温度也较低 ， 在垄下 10cm 处的地温差为0 15 1 1 ， 在垄下 20cm 处的地温差为 0 15 025。表 3 地温测试表Tab3 The testing table of ground temperature 11: 0010cm 20cm12: 0010cm 20cm17: 0010cm 20cm18: 0010cm 20cm1 1100 1140 1200 1140 1560 1145 1520 11302 1100 1145 1210 1140 1580 1145 1525 11453 1100 1145 1215 1145 1610 1150 1550 11454 1110 1145 1235 1145 1625 1155 1550 11505 1120 1145 1235 1145 1610 1155 1555 11506 1170 1140 1245 1140 1615 1155 1560 11557 1210 1155 1265 1155 1645 1165 1595 11658 1190 1155 1245 1145 1625 1155 1565 11559 1165 1155 1245 1145 1615 1155 1555 115510 1130 1145 1235 1145 1615 1150 1555 115511 1135 1145 1225 1145 1610 1150 1530 115512 1130 1155 1220 1140 1580 1150 1525 114513 1130 1145 1215 1140 1570 1145 1530 114514 1100 1140 1225 1155 1575 1145 1555 115515 1100 1145 1245 1155 1610 1155 1575 116516 1210 1155 1265 1155 1645 1165 1595 116517 1135 1150 1255 1155 1630 1155 1575 116518 1100 1125 1210 1140 1570 1140 1555 11553 结论与建议1) 喀什地区冬至日温室内气温最低值为 10 7，最低地温为 12 1， 可见 ， 平均透光率为 78 13% ， 白天平均湿度 73 6%。温室内小气候环境参数满足蔬菜的越冬生产要求 ， 说明喀什地区日光温室结构设计科学 、合理 。2) 根据温室内气温的日变化规律 : 温室内气温最低温产生在凌晨 6: 00 7: 00， 应注意及时补温防止发生冻害现象 。根据温室内地温的变化规律 : 温室内地温出现中间高于四周 ， 东部高于西部 ， 南部高于北部 ，但靠近棚膜的地脚处温室较低 。3) 新建标准化日光温室种植番茄长势喜人 ， 结合高效载培技术的实施预计年产总值 22 5 万 /hm2。因此 ， 建议喀什地区产业化推广标准化温室 ， 全面提高农民收益 。参考文献 : 1 朱敏 ， 夏福华 ， 杜池坡 ， 等 基于自动气象观测站的日光温室小气候特征分析 J 安徽农业科学 ， 2008， 36( 31) : 13783 13 786， 13 8482812010 年 9 月 农 机 化 研 究 第 9 期 2 张瑞兰 高效节能日光温室小气候因子分析 J 宁夏农林科技 ， 2006( 1) : 50 51 3 王琪珍 ， 王承军 ， 卜庆 莱芜日光温室小气候变化特征分析 J 安徽农业科学 ， 2009， 37( 15) : 7 094 7 095 4 陈端生 日光温室小气候环境及其调节 J 温室花卉园艺 ， 2005， 15( 8) : 47 52 5 吴瑞芬 ， 刘寿东 日光温室小气候监测模式及调控技术研究 J 内蒙古气象 ， 2001( 4) : 29 32The Research of Microclimate Test Change in Solar Greenhouse in Kashi AreaMa Caiwen， Wu Letian， Wang Xiaodong( Institute of Agricultural Machinery， Xinjiang Academy of Agricultural Sicence， Urumqi 830091， China)Abstract: In the selection of Kashi prefecture， Xinjiang， standardized solar greenhouse， to use a smart environmentalmonitoring instrument continuous measurement， all weather greenhouse micro climate environmental parameters in real time monitoring， access to before and after the winter solstice the temperature， ground temperature， humidity， light in-tensity， in accordance with its curves， results showed that the lowest temperature is 10 7， the lowest ground tempera-ture is 12 1， the average light intensity is 78 13% ， the average humidity in day is 73 6% ， Kashi prefecture green-house structure design a scientific and rational Kashi region in line with the winter production requirementsKey words: Kashi; solar greenhouse; microclimate test( 上接第 178 页 ) 14 陶菊春 ， 吴建民 综合加权评分法的综合权重确定新得 J 系统工程理论与实践 ， 2001( 8) : 43 48 15 尚书旗 ， 刘曙光 摆动式花生收获机整体载荷的试验与分析 J 农机化研究 ， 2007( 11) : 169 170 16 魏效玲 ， 赵立新 ， 认建华 多指标试验设计综合加权评分值的确定 J 河北建筑科技学院学报 ， 2003， 20( 4) : 6872Abstract ID: 1003 188X( 2010) 09 0176 EAThe Crash Test and Analysis of PeanutYang Ranbing， Shang Shuqi( College of Mechanical and Electrical Engineering， Qingdao Agricultural University， Qingdao 266109， China)Abstract: Peanut crash test bed is designed for issuing the broken rate and the high loss rate in picking and shelling ofthe peanuts With the growth of peanut plant date ( harvest period) ， and with different speed had little wet peanut impacttest Mining under the same conditions， the impact test of peanut fruit obtained peanut crushing rate ( the minimum peri-od since the crushing rate of speed) and the speed of the best regression equation; according to pick fruit during thefollow impact test of peanut obtain the minimum critical fragmentation speed over time ( days) transformation regressionfunction Through this test， obtained with the shelled peanuts pick the best dates and best operating parameters， in orderto pick the machine and shelling machine provides the basis for the designKey words: peanut; crash test bed; picking device3812010 年 9 月 农 机 化 研 究 第 9 期