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近几年来,郑州市温室设施建设迅猛发展。但由于生产品种和管理模式上的多样性,不同建设单位建造的温室使用了许多不同的结构和类型,且温室覆盖与保温材料也有多种选择,造成保温、升温性能与状况各有不同。为探讨这些覆盖与保温材料改变对温室保温效果的影响,笔者有针对性地进行了后墙是否保温板、前屋面阳光板与塑料薄膜不同覆盖下的温室不同位置的温湿度比较测定。现将结果总结如下。
材料与方法
试验材料
试验选择在郑州市二七区某温室基地进行。温室主体结构为ZG-01型:墙体为粘土烧砖砌筑,后墙厚370 mm,山墙厚500 mm;骨架为“几”字型钢轧制而成;脊高4.2 m,内跨9 m,长75 m,室内面积666 m2。
试验选择三个温室进行,编号分别是:东区1(前屋面覆盖PC阳光板,三层中空,厚度8 mm;后墙没有张贴保温板;屋面无帘被覆盖。以下简称为温室A)、东区2(前屋面覆盖塑料薄膜,厚度0.08 mm;外层覆盖保温被;后墙没有张贴保温板。以下简称为温室B)、西区1(前屋面覆盖塑料薄膜和帘被,同棚B;后墙外侧张贴EPS保温板, 厚度100 mm,密度10 kg/m3,外侧水泥砂浆密缝抹平。以下简称为温室C)。其中A、B前后紧邻,A、C为左右紧邻,间隔一条生产区道路。
温室种植作物为扶郎(非洲菊),品种为‘罗斯’,2013年4月份定植,高畦栽培,畦宽50 cm,沟宽25 cm,畦高20 cm,每畦上定植三行,株行距为15 cm×15 cm。测试时正值盛花期,植株高度40 cm。三个温室管理技术与措施相同。
温湿度记录仪由杭州微松环境科技有限公司生产,型号为WS-TH20PRO、WS-TH23PRO。
试验方法
试验于2014年2月10日至2014年3月3日进行,共计22天。温湿度记录仪数据记录时间间隔为1 min,单日记录数据1440 个。
在每个温室东西向正中位置设置温度测试点4 个,探头位置分别在:畦上土壤深度10 cm處、畦下土壤深度10 cm处,栽培面上部150 cm处、后墙10 cm内。栽培面上部150 cm处记录仪遮阳覆盖。室外温度记录仪设置在温室A后墙外,遮阳覆盖。
测定时间内郑州市具体天气情况见表1(气象数据)。
结果与分析
极端与平均温度比较
三个温室不同测定点最高、最低与平均温度见表2。以全天平均温度比较,畦下与畦上土壤温度、室内空气温度均为:C>A>B,后墙温度为:C>B>A。以最高温度比较,畦上土壤温度、室内空气温度均为:A>C>B,畦下土壤温度为C>A>B,后墙温度为C>B>A。以最低温度比较,畦上土壤温度、室内空气温度、后墙温度均为C>B>A ,畦下土壤温度为A>C>B。
从数据上分析,就保温效果看:温室C最好,温室B次之,温室A最差;但就升温效果看:三个温室中A室内最高温度、畦上土壤温度最高,极端最高温度出现在温室A,说明屋面阳光板覆盖白天升温效果最好;温室A室内、畦上土壤最低温度最低,极端最低温度也出现在温室A,说明屋面阳光板覆盖夜间无保温被覆盖的保温效果较差,降温较快,这应与夜间没有外保温帘被覆盖有关。从整体情况看,畦上土壤温度与室内空气温度表现较强的一致性,这与高畦栽培原理一致。后墙平均温度、最高温度、最低温度均为C>B>A,与棚内温度、土壤温度没有较强的关联性,说明后墙温度有自身的变化特点:白天由于自身温度低,要吸收温室内外热量,没有室内、室外空气温度变化明显;而夜间由于砖墙体储存热量相对较少,受夜间低温的影响,变化幅度相对较大。
空气温度与畦上土壤温度比较
三个温室的空气平均温度与畦上土壤平均温度具有一致性,均为C>A>B,其空气平均温度差值、畦上土壤平均温度差值分别为:C-A=1.4、C-B=1.7、A-B=0.3和C-A=0.4、C-B=0.8、A-B=0.4。
但就单日最高温度、最低温度平均值比较,空气最高温度平均值分别为:27.51、25.51、27.89 ℃(C>A>B,见图1),与全天平均温度比较相同,其中三个温室中,温室B大部分单日最高温度比A、C要低,温室A、温室C最高温度各占一半。单日空气最低温度平均值分别为:6.85、7.66、8.06 ℃,C>B>A,温室A单日空气最低温度相比较全部处于最低,与极端最低温度一致。
畦上土壤单日最高温度平均值( A> C>B)分别为:15.776、13.414、15.295℃,与全天平均温度有所差别,温室B一直处于最低值;在低温或雨雪过后,天气转晴,温室A畦上土壤单日最高温度平均值比温室C高;相反,由晴转阴,外界温度持续下降,温室A畦上土壤单日最高温度平均值比温室C低。畦上土壤单日最低温度平均值分别为:10.4476、11.3857、12.819℃(C>B>A),温室A单日畦上土壤最低温度相比较全部处于最低,与极端最低温度一致。
从空气温度与畦上土壤温度数据上比较分析:阳光板覆盖温室(A)晴天升温较快,且温度较高;但夜间和降温天气,室内空气温度与畦上土壤温度下降较快。温室后墙张贴保温板(C)比不贴保温板具有比较明显的保温作用。
畦下土壤温度对比
畦下土壤温度比较,温室B高温、低温均比温室A、C要低;在持续晴好天气条件下,温室C畦下土壤温度较温室A高,且升温较快;低温天气,温室A畦下土壤温度较温室C要高。温室C、B单日最高温度一般出现在下午15:00~17:00,温室A出现在19:00~20:00。
从畦下土壤温度数据分析:温室A、C升温、保温效果比温室B要好;但持续晴好天气,温室C畦下土壤温度较温室A要高,这与畦上土壤温度不同。
后墙温度对比
三个温室中,温室C后墙昼夜温度一直处于高位,但其升温相对比A和B晚2~2.5 h, 温室C在20:30~22:30达到最高,温室A、B在18:30~19:30左右达到最高。在遇到阴雨雪天气、气温急剧下降时温室C降温过程相对较为缓慢,且比温室A、B昼夜温差明显低1~2℃。连阴天气过后或晴好天气,温室A升温较快且温度相对较高。天气久晴忽阴或温度突然下降时B降温较快更为明显。
小结
前屋面覆盖材料
从前屋面覆盖材料升温效果来看,阳光板覆盖升温较快,特别是晴好天气,升温更快速,且棚室内提前达到最高温度;阳光板覆盖温室昼夜温差比薄膜覆盖温室要大,特别是晴好天气,昼夜温差差别更明显,主要是因为白天最高温度相对较高。
后墙保温板
温室后墙张贴保温板比不贴保温板具有比较明显的保温作用。张贴保温板的温室后墙昼夜温度一直处于高位,且在遇到阴雨雪天气、气温急剧下降时后墙降温过程相对缓慢,昼夜温差小;张贴保温板温室后墙升温过程相对比未贴保温板温室要晚2~2.5 h。
后墙温度
后墙平均温度、最高温度、最低温度具有自身的变化特点,与棚内空气温度、土壤温度没有较强的关联性,它随室内、室外空气温度变化的影响较小,而受夜间低温的影响相对较大。
材料与方法
试验材料
试验选择在郑州市二七区某温室基地进行。温室主体结构为ZG-01型:墙体为粘土烧砖砌筑,后墙厚370 mm,山墙厚500 mm;骨架为“几”字型钢轧制而成;脊高4.2 m,内跨9 m,长75 m,室内面积666 m2。
试验选择三个温室进行,编号分别是:东区1(前屋面覆盖PC阳光板,三层中空,厚度8 mm;后墙没有张贴保温板;屋面无帘被覆盖。以下简称为温室A)、东区2(前屋面覆盖塑料薄膜,厚度0.08 mm;外层覆盖保温被;后墙没有张贴保温板。以下简称为温室B)、西区1(前屋面覆盖塑料薄膜和帘被,同棚B;后墙外侧张贴EPS保温板, 厚度100 mm,密度10 kg/m3,外侧水泥砂浆密缝抹平。以下简称为温室C)。其中A、B前后紧邻,A、C为左右紧邻,间隔一条生产区道路。
温室种植作物为扶郎(非洲菊),品种为‘罗斯’,2013年4月份定植,高畦栽培,畦宽50 cm,沟宽25 cm,畦高20 cm,每畦上定植三行,株行距为15 cm×15 cm。测试时正值盛花期,植株高度40 cm。三个温室管理技术与措施相同。
温湿度记录仪由杭州微松环境科技有限公司生产,型号为WS-TH20PRO、WS-TH23PRO。
试验方法
试验于2014年2月10日至2014年3月3日进行,共计22天。温湿度记录仪数据记录时间间隔为1 min,单日记录数据1440 个。
在每个温室东西向正中位置设置温度测试点4 个,探头位置分别在:畦上土壤深度10 cm處、畦下土壤深度10 cm处,栽培面上部150 cm处、后墙10 cm内。栽培面上部150 cm处记录仪遮阳覆盖。室外温度记录仪设置在温室A后墙外,遮阳覆盖。
测定时间内郑州市具体天气情况见表1(气象数据)。
结果与分析
极端与平均温度比较
三个温室不同测定点最高、最低与平均温度见表2。以全天平均温度比较,畦下与畦上土壤温度、室内空气温度均为:C>A>B,后墙温度为:C>B>A。以最高温度比较,畦上土壤温度、室内空气温度均为:A>C>B,畦下土壤温度为C>A>B,后墙温度为C>B>A。以最低温度比较,畦上土壤温度、室内空气温度、后墙温度均为C>B>A ,畦下土壤温度为A>C>B。
从数据上分析,就保温效果看:温室C最好,温室B次之,温室A最差;但就升温效果看:三个温室中A室内最高温度、畦上土壤温度最高,极端最高温度出现在温室A,说明屋面阳光板覆盖白天升温效果最好;温室A室内、畦上土壤最低温度最低,极端最低温度也出现在温室A,说明屋面阳光板覆盖夜间无保温被覆盖的保温效果较差,降温较快,这应与夜间没有外保温帘被覆盖有关。从整体情况看,畦上土壤温度与室内空气温度表现较强的一致性,这与高畦栽培原理一致。后墙平均温度、最高温度、最低温度均为C>B>A,与棚内温度、土壤温度没有较强的关联性,说明后墙温度有自身的变化特点:白天由于自身温度低,要吸收温室内外热量,没有室内、室外空气温度变化明显;而夜间由于砖墙体储存热量相对较少,受夜间低温的影响,变化幅度相对较大。
空气温度与畦上土壤温度比较
三个温室的空气平均温度与畦上土壤平均温度具有一致性,均为C>A>B,其空气平均温度差值、畦上土壤平均温度差值分别为:C-A=1.4、C-B=1.7、A-B=0.3和C-A=0.4、C-B=0.8、A-B=0.4。
但就单日最高温度、最低温度平均值比较,空气最高温度平均值分别为:27.51、25.51、27.89 ℃(C>A>B,见图1),与全天平均温度比较相同,其中三个温室中,温室B大部分单日最高温度比A、C要低,温室A、温室C最高温度各占一半。单日空气最低温度平均值分别为:6.85、7.66、8.06 ℃,C>B>A,温室A单日空气最低温度相比较全部处于最低,与极端最低温度一致。
畦上土壤单日最高温度平均值( A> C>B)分别为:15.776、13.414、15.295℃,与全天平均温度有所差别,温室B一直处于最低值;在低温或雨雪过后,天气转晴,温室A畦上土壤单日最高温度平均值比温室C高;相反,由晴转阴,外界温度持续下降,温室A畦上土壤单日最高温度平均值比温室C低。畦上土壤单日最低温度平均值分别为:10.4476、11.3857、12.819℃(C>B>A),温室A单日畦上土壤最低温度相比较全部处于最低,与极端最低温度一致。
从空气温度与畦上土壤温度数据上比较分析:阳光板覆盖温室(A)晴天升温较快,且温度较高;但夜间和降温天气,室内空气温度与畦上土壤温度下降较快。温室后墙张贴保温板(C)比不贴保温板具有比较明显的保温作用。
畦下土壤温度对比
畦下土壤温度比较,温室B高温、低温均比温室A、C要低;在持续晴好天气条件下,温室C畦下土壤温度较温室A高,且升温较快;低温天气,温室A畦下土壤温度较温室C要高。温室C、B单日最高温度一般出现在下午15:00~17:00,温室A出现在19:00~20:00。
从畦下土壤温度数据分析:温室A、C升温、保温效果比温室B要好;但持续晴好天气,温室C畦下土壤温度较温室A要高,这与畦上土壤温度不同。
后墙温度对比
三个温室中,温室C后墙昼夜温度一直处于高位,但其升温相对比A和B晚2~2.5 h, 温室C在20:30~22:30达到最高,温室A、B在18:30~19:30左右达到最高。在遇到阴雨雪天气、气温急剧下降时温室C降温过程相对较为缓慢,且比温室A、B昼夜温差明显低1~2℃。连阴天气过后或晴好天气,温室A升温较快且温度相对较高。天气久晴忽阴或温度突然下降时B降温较快更为明显。
小结
前屋面覆盖材料
从前屋面覆盖材料升温效果来看,阳光板覆盖升温较快,特别是晴好天气,升温更快速,且棚室内提前达到最高温度;阳光板覆盖温室昼夜温差比薄膜覆盖温室要大,特别是晴好天气,昼夜温差差别更明显,主要是因为白天最高温度相对较高。
后墙保温板
温室后墙张贴保温板比不贴保温板具有比较明显的保温作用。张贴保温板的温室后墙昼夜温度一直处于高位,且在遇到阴雨雪天气、气温急剧下降时后墙降温过程相对缓慢,昼夜温差小;张贴保温板温室后墙升温过程相对比未贴保温板温室要晚2~2.5 h。
后墙温度
后墙平均温度、最高温度、最低温度具有自身的变化特点,与棚内空气温度、土壤温度没有较强的关联性,它随室内、室外空气温度变化的影响较小,而受夜间低温的影响相对较大。