垂直变化与外界比较差异

项目4　园艺设施温度环境特点及调控

项目描述　温度是影响作物生长发育的主要环境因子之一。在了解园艺设施热量收支状况与温度环境变化规律的基础上，熟练园艺设施保温、加温和降温的技术措施，掌握园艺设施温度环境调控的原理与温度环境调控基本技巧是本项目的重点。

学习目标　掌握园艺设施的热量收支状况和温度环境特点。

能力目标　温度环境调控的基本技巧及园艺设施保温、加温和降温设施的操作要领与步骤。

项目任务

任务4.1　园艺设施温度环境特点

活动情景　温度是影响作物生长发育的最重要的环境因子，它影响着植物体内一切生理变化，是植物生命活动最基本的要素。了解设施内热量收支状况、温度变化规律和温度环境特点是制定调控措施的重要依据。

工作过程设计

工作任务单

任务相关知识点

4.1.1　园艺设施热量收支状况

设施内的热量主要来自太阳辐射能和人工辅助加温两条主要途径，热量支出有辐射放热、贯流放热、通风换风放热、土壤传导失热（地中传热）、显热放热和潜热放热5条主要途径（见图4.1）。

图4.1　设施内热量收支状况示意图

1）热量来源

（1）太阳辐射

晴朗的白天，当太阳光线照射到透明覆盖物表面上后，一部分光线透过覆盖物进入设施内，照射到地面、墙体、后坡及植株上，地面、墙体、后坡及植株获得太阳辐射热量，地面、墙体、后坡及植株体温升高，同时地面、墙体、后坡及植株也放出长波辐射，使气温升高。由于设施处于封闭或半封闭，设施内与外界的冷热空气交流微弱，再加上透明覆盖物对长波辐射透过率较低原因，致使大部分长波辐射保留在设施内，使设施内的气温升高。在没有人工加温的情况下，设施内获得或积累太阳辐射能，从而使设施内的气温高于外界环境气温的一种能力，称为设施的“温室效应”。太阳能是园艺设施的热量主要来源，塑料大棚和日光温室的等设施是根据温室效应原理设计建造的。太阳辐射能增温的效果，受到了许多因素的影响有：

①天气　晴天，太阳辐射较强，设施的增温幅度较高；阴天或多云天，太阳辐射较弱，设施的增温幅度较低。

②设施类型　由于设施结构、空间大小及材料的差异，辐射增温能力也不完全相同。据观测，北方地区日光温室的晴天增温能力一般为30℃左右，即温室内白天的最高温度比室外高30℃左右；塑料大棚只有15℃左右。一般大型设施的内部空间大，蓄能力强，升温缓慢；空间小的设施蓄热量少，升温比较快，温度高。

③透明覆盖物种类　不同透明覆盖物间，由于透光率和红外光的透过率高低等不同，增温情况也不一致。一般规律是，覆盖透光率高的透明覆盖物增温快，覆盖红外光率低的覆盖物增温也快。

④设施方位　设施方位主要是通过影响设施的采光量多少而对增温幅度产生影响。例如东西延长塑料大棚较南北延长塑料大棚的日采光量大，升温幅度也高。

（2）加温

加温的升温幅度除了受加温设备的加温能力影响外，设施的空间大小对其的影响也很大。据试验温室的高度每增加1m，温度升高1℃所需的能量相应增加20%～40%。

2）热量支出

（1）辐射放热

辐射放热是设施内的热量支出主要途径之一。辐射放热主要是在夜间，以有效辐射的方式通过地面、覆盖物、作物表面有效辐射向外放热。在夜间几种放热的方式中所占的比例很大。辐射放热受设室内外的温差太小、设施表面积及地面面积大小等的影响比较大。不加温时，设施的辐射放热量计算公式为：

Q=Fc（S+D）/2

式中　Q——整个设施的辐射放热量；

　　　Fc——放热比，计算公式为：S/D。最大值为1；

　　　S——设施的表面积，m2；

　　　D——设施内的地表面积，m2。

（2）贯流放热

在地面得到的热中，有一部分以反射和对流的形式被传递到温室各维护面（包括墙体、屋顶及棚膜）的内表面，然后又由外表面以辐射和对流的方式把热量散失到空气中去。这样一个包括辐射+对流→传导→辐射+对流的失热过程。我们把通过覆盖材料或围护材料向外散放叫做“贯流放热”。

贯流放热的快慢受到了覆盖材料或围护材料的种类、状态（如干湿）、厚度、设施内外的温度差、设施外的风速等因素的影响。材料的贯流放热能力大小一般用热贯流率来表示。热贯流率是指材料的两面温度差为1℃时，单位时间内，单位表面积上通过的热量，表示为kJ/（m2·h）。材料的热贯流率越大，贯流放热量也越大，保温性能越差。不同材料的热贯流率值见表4.1。

表4.1　几种材料的热惯流率

设施外的风速大小对贯流放热的影响也很大，风速越大，贯流放热越快。如导热率为2.84kJ/（m2·h·℃）的玻璃，当风速为1m/s时，热贯流率为33.44kJ/（m2·h·℃），风速为7m/s时，热贯率为100.32kJ/（m2·h·℃）。所以，低温季节多风地区要加强设施的防风措施。

（3）通风换风放热

该部分包括由设施的自然通风、强制通风、建筑材料裂缝、覆盖物破损、门窗缝隙等渠道进行的热量散放。换气散失热量的计算公式为：

Q=RVF（tr-to）

式中　Q——整个设施单位时间内的换气热量损失量；

　　　R——换气率，即每小时的换气次数；

　　　V——设施的体积，m2；

　　　F——空气比热，F=1.29kJ/（m2·h·℃）；

　　　tr-to——设施内外的温度差值。

风速对换气放热的影响很大，风速增大时，换气散热量增大。

（4）土壤传导失热

土壤传导失热又叫地中传热，是设施内土壤失热的主要途径。通过土壤上下层之间以及土壤的横向热传递。对温度影响大的是水平方向的热传递。据报道，土壤横向传失热量约占温室总失热量的5%～10%。土壤传导失热受土壤的质地、成分、湿度以及设室内外地温的差值大小等因素的影响。

（5）显热放热

我们把设施内由温差引起的热力传递称为显热放热，显热放热也是设施内放热的途径之一。显热放热通过设施内的局部之间温度差异造成空气流动而失热。

（6）潜热放热

我们把设施内由于水相的变化引起的热量传递称为潜热放热。潜热放热通过设施内的土壤表面水蒸发、作物蒸腾、覆盖物表面蒸发，以潜热的形式失热。潜热失热量较小，一般忽略不计。

4.1.2　园艺设施温度环境特点

1）气温

（1）与外界气温的相关性

①设施内的气温一般情况下高于外界气温　由于温室效应原理，园艺设施内温度大多时候高于外界，这是设施进行非正常季节栽培的基础和主要原因。在非常特殊情况下有时低于外界，即“逆温”现象。“逆温”现象一般出现在阴天后、有微风、晴朗夜间，设施表面辐射散热很强，设施内气温反而比外界气温还低，我们把这种现象称作“逆温”。其原因是白天被加热了的地表面和作物体，在夜间通过覆盖物向外辐射放热，而晴朗无云有微风的夜晚放热更剧烈。另外，在微风的作用下，室外空气可以大气反辐射补充热量，而由于设施覆盖物的阻挡，室内空气却得不到这部分补充热量，造成室温比外界温度还低。一般在每年10月份至翌年3月份易发生逆“逆温”现象，逆温一般出现在凌晨，日出后设施迅速升温，逆温消除。有试验研究表明，“逆温”现象出现时，设施内的低温仍比外界高，所以作物不会立即发生冻害，但“逆温”现象时间过长，或温度过低就会出问题。

②与外界温度有一定的相关性　光照充足的白天，外界温度较高时，室内气温升高快，温度也高；外界温度低时，室内温度也低，但室内外温度并不呈正相关，但设施内的温度主要取决于光照强度，严寒的冬季只要晴天光照充足，即使外界温度很低，设施内温度也能很快升高，并且保持较高的温度；遇到阴天，设施外温度并不低，设施内温度虽然也接收到散射光而上升，但上升很少。

③季节变化规律　设施内温度受外界温度的季节性变化影响很大。低温季节在不加温情况下，温度往往偏低，一般当外界温度下降到-3℃时，塑料大棚内就不能栽培喜温性蔬菜，当温度下降到-15℃时，日光温室也难以正常栽培喜温性蔬菜。晚春、早秋和夏季，设施内的温度往往偏高，需要采取降温措施，防高温。

（2）气温的日变化

太阳辐射的日变化对设施的气温有着极大的影响。在一天中，设施内最低气温往往出现在揭开草苫前的短时间内，隆冬季节只有6～10℃。日出之后设施内气温上升，12时以后上升趋于缓慢，最高气温出现在13时，14时以后气温开始下降，15时以后下降速度加快，日落前下降最快，此时昼夜温差也较大，直到覆盖草苫时为止。盖草苫后气温稍有回升，一般1～3℃，以后气温平缓下降，直到第二天早晨。夜间在不进行加温的情况下，由于辐射放热、贯流放热、换气放热等原因，设施内的气温逐渐下降，只有依靠土壤、墙体中等贮存的热量辐射来保持温度，故夜间设施内的地温高于气温。

设施内夜间气温下降的速度与保温措施有关。刚盖完草苫气温回升，原因是设施内的贯流放热是不断进行的，晴天白天太阳辐射能不断透入设施内，设施的热收入大于支出，设施内温度不会下降。到了午后光照强度逐渐减弱，设施内温度开始下降，降到一定程度需要盖草苫保温，致使贯流放热量突然减少，而墙体、温室构件、土壤蓄热向空气中释放，所以这段时间内出现气温回升。

设施内的日较差大小因设施的大小、保温措施、气候等的不同而异。一般大型设施的温度变化比较缓慢，日较差较小，小型设施的空间小，热缓冲能力比较弱，温度变化剧烈，日较差也比较大。据调查，在紧闭情况下，小拱棚春天的最高气温可达50℃，大棚只有40℃左右；在外界温度10℃时，大棚的日较差约为30℃，小拱棚却高达40℃。晴天时气温变化显著，晴天的日较差较阴天的大。阴天不显著。夜间对设施加盖保温覆盖后，设施的日较差变小。

（3）气温在空间上的分布

设施内的气温在空间上分布是不均匀的。在垂直方向上，白天设施内的气温在垂直方向上的分布是日射型，即设施内的气温随高度的增加而上升；夜间设施内的气温在垂直方向的分布是辐射型，设施内的气温随着高度增加而降低；上午8时至10时和下午14时至16时是以上两种类型的过渡型。

南北延长的塑料大棚里，在水平方向的气温分布是上午东部高于西部，下午则相反，温差1～3℃。夜间，大棚四周气温比中部低，所以塑料大棚一旦出现冻害，边沿一带最先发生。

日光温室内气温在水平方向上的分布存在着明显的不均匀性。在南北方向上，中柱前1～2m处气温最高，向北、向南递减。在高温区水平梯度不大，在前沿和后屋面下变化梯度较大。晴天的白天南部高于北部，夜间北部高于南部。温室前部昼夜温差大，对作物生长有利。东西方向上气温差异较小，只是靠东西山墙2m左右温度较低，靠近出口一侧最低。

（4）外围护结构与温度环境的关系

外围护结构主要包括墙体、后坡、采光面透光材料3部分。设施结构不同外围护结构又有一定差异。

单屋面温室的外围护结构包括采光面覆盖物和墙体两部分。墙体兼有隔热、储热、放热3个功能。据研究土墙墙体厚度小于50cm的，白天夜间均为吸热体，不能满足隔热、白天吸热、夜间放热的功能要求。因此，纯土质墙体建造厚度一般要求达到100～150cm。采用总厚度为48cm空心夹层砖墙结构的异质复合墙体（自室内向外为：砖12cm或24cm+填珍珠岩12cm+砖24cm）。白天温室升温阶段，墙体吸收热量，是吸热体，而夜间降温阶段，内侧墙体作为热源向室内释放热量，起到平衡调温作用。异质复合墙体，其内侧由吸放热能力较强的材料组成蓄热层；外侧由导热、放热能力较差的材料（如加气砖）构成保温层；中间是轻质、干燥、多孔、导热能力极差的隔热层。据计算，中间夹层为珍珠岩的墙体内侧在15点至翌日太阳出来前放热期间，放热强度为37.9W/m2，无填充物的后墙15点至翌日太阳出来前放热强度仅2.9W/m2，其储热保温能力明显降低。

采光面透光材料对温室的保温能力具有重要影响。据观测，PVC透光膜对红外线透射率仅为20%，而PE透光膜对红外线的透光率达到80%左右，而日光能量的50%为波长0.76～2.0μm。所以在选择采光面材料时，除考虑透光性能外，其保温性能也应是一个考虑因素。

双屋面温室包括墙体、后坡、采光面透光材料3部分。其中，墙体、采光面透光材料要求基本上与单屋面温室相似，后坡建造要有特殊要求。各地建造后坡选用材料差异较大，结构也比较复杂，但总要求除具备隔热、储热、放热外，还要求具有坚固性、耐久性、水密封性要好，内层吸热性要更好，中间层隔热性能要好，外层要防水，而且耐久性好，整个后坡要坚固耐用。

连栋温室采光面采用双层塑膜结构，可大大提高温室的保温性能。双层塑膜结构的透光膜中间由风机充入空气，在两层塑膜之间形成一定厚度的气层，利用空气透光性强而导热率低的特性，白天让太阳光透过的同时，降低通过采光面向外的热流量。据研究，采用双层充气结构，采光面传热系数为4.0W/（m2·K），单层塑膜为6.8W/（m2·K），传导热损率降低41%，从而达到提高热能利用率的目的。

（5）覆盖材料与设施内温度环境的关系

覆盖材料主要功能是增加透光面夜间的热阻。传统的覆盖材料有草苫、蒲席、棉被、无纺布等不同类型。据调查，草帘的保温能力一般为5～6℃，蒲席7～10℃，双层草帘为14～15℃，棉被为7～10℃，草帘上加一层由四层牛皮纸复合而成的纸被，保温能力还可提高3～5℃。室内架设保温幕（PE膜或无纺布），具有1～3℃的保温能力。

由于传统覆盖保温材料具有笨重、易吸水、易污染采光面、机械化操作困难等缺点，近几年新型换代保温材料研制工作上取得了一定进展，主要由微孔泡沫塑料、毛毡、蜂窝塑膜及防水材料构成，重量仅为传统草苫的10%～30%，保温效果与草苫相当。

（6）地中热交换系统对设施温度环境的改善

无论是日光温室，还是加温温室均具有较好的密闭保温性能，即使在寒冷的冬季，也时常有因温度上升过高而需通风降温的现象，致使冬季温室宝贵的热资源因通风降温而白白浪费。为蓄积白天富余热量用于夜间温降时补充室内热量不足，可在日光温室内安装地中热交换系统。该系统在40～60cm地下铺设通风管道，并与风机相连，白昼高温时段，风机使室内热空气从地中管道流过，向土壤层贮热；夜间温度过低时，风机使室内低温空气流过管道，由土壤加热空气，使气温升高。运行结果表明，白天贮热阶段，出风口温度较进风口温度降低6.5～7.5℃，夜间放热阶段，出风口较进风口温度升高4.5～5.3℃，从而达到有效改善温室昼夜热环境的目的。在连续阴天的情况下，运行该系统，也具有提高夜间温度的能力。

（7）微灌对改善设施温度环境的影响

目前，温室灌溉用水的主要方式仍然是传统的大水漫灌。这种灌溉方式，一方面由于灌溉用水温度较低，灌溉后引起地温大幅下降；另一方面由于用水量较大，水分蒸发消耗大量汽化热恶化温室热环境。采用滴灌等微灌技术，可有效改善这一状况。

（8）地膜覆盖对设施温度环境的改善

自然条件下的晴天地温一般高于气温，而在设施小气候条件下，经常出现地温低于气温的情况。长时的地温过低，使根系产生生理障碍，最终影响地上部分正常生长。采用地膜覆盖措施，平均提高地温2～4℃。而地表覆盖地膜后2～3min，膜下就有水汽凝结，水汽凝结形成的小水珠布满地膜下表面，使地膜对太阳辐射的反射率增加，一般可达到30%～40%，这样，太阳能的透射率大大降低，从而影响其增温效果。在地膜生产中引入无滴技术，抑制地膜下表面水汽凝结成滴，提高地膜透光率，对改善地温特别是温室地温条件具有积极意义。

2）地温

设施内的地温不但是蔬菜作物生长发育的重要条件，也是设施夜间保持一定温度的热量来源，夜间设施内的热量近90%来自土壤的蓄热。

（1）热岛效应

“热岛效应”是设施内地温水平分布、垂直分布不均衡的具体体现。首先，设施内外地温温差很大，设施内的土壤并没有与外界地温隔绝，设施内外的土壤的热交换是不可避免的。由于土壤热交换，使大棚、温室四周与室外交界处地温不断下降，形成了中间温度高，四周温度低的现象，其次，在我国北方进入冬季土壤温度下降快，地表出现冻土层，纬度越高封冻越早，冻土层越深。日光温室采光、保温设计合理，室外冻土层深达1m，室内土壤温度也能保持12℃以上，设施内从地表到50cm深的地温都有明显的增温效应，但以10cm以上的浅层增温显著，这种增温效应称之为“热岛效应”。

日光温室的地温的水平分布具有以下特点：5cm土层温度在南北方向上变化比较明显，晴天的白天，中部温度最高，向南向北递减，后坡下低于中部，但比前沿地带高，夜间后屋面下最高，向南递减。阴天和夜间地温的变化梯度比较小。东西方向上差异不大，靠门的一侧变化较大，东西山墙内侧温度最低。

（2）地温的变化

无论白天还是夜间，塑料大棚、温室的地温中部都高于四周。设施内的地温，在垂直方向上的分布与外界明显点不同。外界自然条件下0—50cm的地温随土壤深度的增加而增加，即越深温度越高，晴天或阴天都是一致的。设施内的情况则完全不同，晴天白天上层土壤温度高，下层土壤温度低，地表0cm温度最高，随深度的增加而递减；阴天，特别是连阴天，下层土壤温度比上层土壤温度高，靠近地表0cm温度越低，20cm深处地温最高。这是因为阴天太阳辐射能少，气温下降，温室的热量主要靠土壤贮存的热量来补充。因此，连阴天时间越长，地温消耗也越多，连续7～10d的阴天，地温只能比气温高1～2℃，对某些作物就要造成危害。

（3）地温与气温的关系

设施内的气温与地温变现为“互利关系”，即气温身高时，土壤从空气中吸收热量，地温升高；当气温下降时，土壤则向空气中放热来保持气温。低温期升高低温，能够弥补气温偏低的不足，一般地温升高1℃，对作物生长的促进作用，相当于提高2～3℃气温的效果。

任务4.2　园艺设施温度环境调控

活动情景　与其他环境因子比较，温度是设施栽培种相对容易调节控制，又十分主要的环境因子。农业设施内温度的调节和控制包括保温、加温和降温3个方面。设施内的温度调控要求是能达到并维持适宜于作物生育的设定温度，而且设施内的温度的空间分布均匀，变化平缓。

工作过程设计

工作任务单

任务相关知识点

设施温度环境调控以其调控目的不同，表现为保温、降温、增温、变温等四种不同的调控措施。

4.2.1　保温

1）设施保温原理

有效的保温措施可以减少热损失，在节省能源的同时，保持作物正常生育所要求的环境温度。保温措施主要有改善温室结构形式和结构材质，提高自然光的透光率和采光量，选用透光率高、导热性差的透明覆盖材料；设置室外辅助保温层、内保温幕和多层覆盖技术（比单层棚膜提高10～12℃），提高散热面热阻，降低向外的长波辐射率；选址适当，避免在冬季多风、风大的风口附近建造温室。设施保温原理：减少向设施内表面的对流传热和辐射传热；减少覆盖材料自身的热传导散热；减少设施外表面向大气的对流传热和辐射传热；减少覆盖面的漏风而引起的换气传热。

2）设施保温主要措施

（1）增强设施自身的保温能力

设施的保温结构要合理，场地安排、方位与布局等也要符合保温要求。

（2）用保温性能优良的材料覆盖保温

如覆盖保温性能好的塑料薄膜；覆盖草把密、干燥、疏松，并且厚度适中的草苫等。保证草苫厚度、覆盖质量，加厚后屋面，保持其干燥。

（3）减少缝隙散热

加强围护结构的保温能力，如墙体、后屋面、不透明覆盖材料、多层覆盖、适时通风换气、关闭风口、卷苫、放苫。设施密封要严实，薄膜破孔以及墙体的裂缝等要及时粘补和堵塞严实。通风口和门关闭要严，门的内、外两侧应张挂保温帘。

（4）多层覆盖

增加保温覆盖的层数，采用隔热性能好的保温覆盖材料，以提高设施的气密性。多层覆盖材料主要有塑料薄膜、草苫、纸被、无纺布等。

①塑料薄膜　主要用于临时覆盖。覆盖形式主要有地面覆盖、小拱棚、保温幕以及覆盖在棚膜或草苫上的浮膜等。一般覆盖一层薄膜可提高温度2～3℃。

②草苫　覆盖一层草苫通常能提高温度5～6℃。生产上多覆盖单层草苫，较少覆盖双层草苫，必须增加草苫时，也多采取加厚草苫法来代替双层草苫。不覆盖双层草苫的主要原因是便于草苫管理。草苫数量越多，管理越不方便，特别是不利于自动卷放草苫。

③纸被　多用作临时保温覆盖或辅助覆盖，覆盖在棚膜上或草苫下。一般覆盖一层纸被能提高温度3～5℃。

④无纺布　主要用作保温幕或直接覆盖在棚膜上或草苫下。

（5）保持较高地温

增加白天透光量，改善根际环境，增加地温。主要措施有：

①覆盖地膜　最好覆盖透光率较高的无滴地膜。

②合理浇水　低温期应于晴天上午浇水，不在阴雨天及下午浇水。一般当10cm地温低于10℃时不得浇水，低于15℃要慎重浇水，只有20℃以上时浇水才安全。另外，低温期要尽量浇预热的温水或温度较高的地下水，不浇冷凉水；要浇小水、浇暗水，不浇大水和明水。使用滴灌、喷灌。

③挖防寒沟　在设施的四周挖深50cm左右、宽30cm左右的沟，内填干草，上用塑料薄膜封盖，减少设施内的土壤热量散失，可使设施内四周5cm地温增加4℃左右。

（6）在设施的四周夹设风障

一般多于设施的北部和西北部夹设风障，以多风地区夹设风障的保温效果较为明显。

4.2.2　加温

1）加温原理

冬季，温室内部温度受到室外自然环境的影响而降低，可能降至作物生长温度最低基点以下，若不及时采取加温措施，将很难维持作物正常生长所要求的温度环境，因此需要加温。

我国北方传统的大棚或温室多采用炉灶煤火加温。近年来现代化大型连栋温室发展加快，由于大型连栋温室缺少单屋面温室墙体贮热及室外覆盖的保温条件，加热措施是其维持正常生产必不可少的环节。大型连栋温室和花卉温室多采用锅炉水暖加温或地热水暖加温的，也有采用热水或蒸汽转换成热风的采暖方式。塑料大棚大多没有加温设备，多用热风炉短期加温、临时加温，对提早上市提高产量和产值有明显效果。用木炭、电力等临时加温措施，对大棚或日光温室生产抵御连续阴雨雪天气等低温自然灾害的作用十分明显，在北方广大农村应用比较普遍。用液化石油气经燃烧炉的辐射加温方式，对大棚防御低温冻害也有显著效果。

2）设施加温主要措施

（1）火炉加温

用炉筒或烟道散热，将烟排除设施外。该法多见于简易温室及小型加温温室。

（2）暖水加温

用散热片散发热量，加温均匀性好，但费用较高，主要用于玻璃温室以及其他大型温室和连栋塑料大棚中。

图4.2　暖水加温

（3）热风炉加温

用带孔的送风管道将热风送入设施内，加温快，也比较均匀，主要用于连栋温室或连栋温室大棚中。

图4.3　热火炉加温

（4）明火加温

在设施内直接点燃干木材、树枝等易于燃烧且生烟少的燃料，进行加温。加温成本低，升温也比较快，但容易发生烟害。该法对燃烧材料以及燃烧时间的要求比较严格，主要作为临时应急加温措施，用于日光温室以及普通大棚中。

（5）火盆加热

用火盆盛烧透的木炭、煤炭等，将火盆均匀排入设施内或来回移动火盆进行加温。方法简单，容易操作，并且生烟少，不易发生烟害，但加温能力有限，主要用于育苗床以及小型温室或大棚的临时性加温。

（6）电加温

这种方法主要使用电炉、电暖气以及电热线等，利用电能对设施进行加温，具有加温快，无污染且温度易于控制等优点，但也存在着加温成本高、受电源限制较大以及漏电等一系列问题，主要用于小型设施的临时性加温。

4.2.3　降温

1）温室的降温原理

温室的降温在夏季尤为重要。降温主要通过减少太阳辐射，增加地面辐射，增强设施内外气体交换来降低设施内的热量，从而使设施内降温。

2）降温的主要措施

保护设施内降温最简单的途径是通风，但在温度过高，依靠自然通风不能满足作物生育的要求时，必须进行人工降温。

（1）通风散热

通风，包括自然通风和强制通风。通风是设施内降温最简单的途径，方式包括以下3种：

①带状通风　又称扒缝放风。扣膜时预留一条可以开闭的通风带，覆膜时上下两幅薄膜相互重叠30～40cm。通风时，将上幅膜扒开，形成通风带。通风量可以通过扒缝的大小随意调整。

②筒状通风　又称烟囱式防风。在接近棚顶处开一排直径为30～40cm的圆形孔，然后黏合一些直径比开口稍大，长50～60cm的塑料筒，筒顶黏合上一个用8号线做成的带十字的铁丝圈，需大通风时，将筒口用竹竿支起，形成一个个烟囱状通风口；小通风时，筒口下垂；不通风时，筒口扭起。这种方法在温室冬季生产中排湿降温效果较好。

③底脚通风　多用于高温季节，将底脚围裙揭开，昼夜通风。

温室大棚通风降温需遵循的原则：

a.逐渐加大通风量。通风时，不能一次开启全部通风口，而是先开1/3或1/2，过一段时间后再开启全部风口。可将温度计挂在设施内几个不同的位置，以决定不同位置通风量大小。

b.反复多次进行。高效节能日光温室冬季晴天12时至14时之间室内最高温度可以达到32℃以上，此时打开通风口，由于外界气温低，温室内外温差过大，常常是通风不足半小时，气温已下降至25℃以下，此时应立即关闭通风口，使温室贮热增温，当室内温度再次升到30℃左右时，重新防风排湿。这种通风管理应重复几次，使室内气温维持在23～25℃。由于反复多次的升温、防风、排湿，可有效的排除温室内的水汽，二氧化碳气体得到多次补充，这时室内温度维持在适宜温度的下限，并能有效地控制病害的法杖和蔓延。遇多云天气，更要注意随时观察温度计，温度升高就通风，温度下降就闭风。否则，棚内作物极易受高温高湿危害。

c.早晨揭毡后不宜立即放风排湿。冬季外界气温低时，早晨揭毡后，常看到温室内有大量水雾，若此时立即打开通风口排湿，外界冷空气就会直接进入棚内，加速水汽的凝聚，使水雾更重。因此冬季日光温室应在外界最低气温达到0℃以上时通风排湿。一般开15～20cm宽的小缝半小时，即可将室内的水雾排出。中午在进行多次放风排湿，尽量将日光温室内的水汽排出，以减少叶面结露。

d.低温季节不放底风。喜温蔬菜对底风（扫地风）非常敏感，低温季节生产原则上不放底风，以防冷害和病害的发生。

（2）遮光降温法

遮阳降温主要包括设置内、外遮阳幕系统、采用布织布覆盖、温室透明屋面涂刷半透明涂料等。遮光20%～30%时，室温相应可降低4～6℃。在与温室大棚屋顶部相距40cm左右处张挂遮光幕，对温室降温很有效。遮光幕的质地以温度辐射率越小越好。考虑塑料制品的耐候性，一般塑料遮阳网都做成黑色或墨绿色，也有的做成银灰色。室内用的白色无纺布保温幕透光率70%左右，也可兼做遮光幕用，可降低棚温2～3℃。另外，也可以在屋顶表面及立面玻璃上喷涂白色遮光物，但遮光、降温效果略差。在室内挂遮光幕，降温效果比在室外差。

（3）蒸发降温

该方法利用水分蒸发吸收汽化热的原理降低温室温度，主要有湿帘蒸发降温、屋顶喷雾法和雾化蒸发降温3种方式。

①湿帘　湿帘是由梭椤状纸板层叠而成的幕墙，墙内有水分循环系统。借助轴流风机形成室内负压，室外空气流经湿帘，经湿帘内水分蒸发吸热，形成低温气体流入室内，起到降温作用。降温幅度一般可达到2～4℃。

②雾化降温　雾化降温的基本原理是普通水经过滤后，加压（4MPa），由孔径非常小的喷嘴（直径15μm），形成直径20μm以下的细雾滴，与空气混合，利用其蒸发吸热的性质，大量吸收空气中热量，从而达到降温目的。降温幅度可达7℃，降温效率较湿帘提高15%。

③屋顶喷雾法　在整个屋顶外面不断喷雾湿润，使屋面下冷却了的空气向下对流。

（4）屋面流水降温法

据测定，流水层可吸收投射到屋面的太阳辐射的8%左右，并能用水吸热来冷却屋面，室温可降低3～4℃。采用此方法时需考虑安装费和清除玻璃表面的水垢污染的问题。水质硬的地区需对水质做软化处理再利用。

（5）强制通风

大型连栋温室或大型日光温室中，因其容积大，需强制通风降温。

4.2.4　变温

1）四段变温管理的原理

上午，作物光合作用效率较高，需要较高的温度配合，以使作物光合作用充分进行；午后，作物需转化上午的光合产物，出现光合效率下降趋势，此时需适当降低温度，抑制呼吸；前半夜，需转移同化产物，如温度太低，转移速率较慢，需适当加温；后半夜，降低温度，抑制呼吸消耗。

2）四段变温管理的主要措施

在设施栽培中，目前主要推广的是棚室四段变温管理，即把一昼夜24h分成4个阶段，上午、下午、前半夜和后半夜。在温度管理上采用四段变温管理技术，不但可以达到节能目的，而且还可以获得最适产量。因此，上午以促进作物的光合作用为目标，进行高温管理；下午和前半夜温度逐渐降低，以便把光合产物运送到各个器官；后半夜在保证作物正常生长的前提下，进行低温管理，防止消耗更多的养分。

项目小结

温度是影响作物生长发育的最重要的环境因子本项目着重介绍了设施内热量收支状况、温度变化规律和温度环境特点，它是制定设施温度调控措施的重要依据。增强设施自身的保温能力，选用保温性能优良的材料覆盖保温，多层覆盖，在设施的四周夹设风障，减少缝隙散热，保持较高地温等是设施保温主要措施；火炉加温，暖水加温，热风炉加温，明火加温，火盆加热，电加温是设施加温主要措施；通风散热，遮光降温法，蒸发降温，屋面流水降温法，强制通风，是设施降温的主要措施，四段变温管理在生产中常用的技术措施，应用于生产效果显著。掌握设施保温、加温、降温和四段变温管理的各项措施，并会灵活应用，综合利用是设施实际生产的基本要求，也是高职农科类专业学生应具备的专业技能和素质要求。

思考练习

1.设施内的温度环境包括哪些内容？

2.简述影响设施内温度环境的主要因素有哪些？

3.设施内温度环境调控的措施和方法有哪些？

4.简述四段变温管理原理与操作要领。

实训11：实地调查测量日光温室内温度水平、垂直变化与外界比较差异

1）目的要求

学习温度计的使用方法，熟悉日光温室温度的观测方法，掌握设施内温度的分布和变化规律。

2）材料用具

温度计，标杆、皮尺等。

3）方法步骤

每4～8个学生为一小组进行观测记录。

（1）温度的垂直分布

在设施中部选取一垂直剖面，从南向北树立根标杆，第一杆距南侧（大棚内东西两侧标杆距棚边）0.5m，其他各杆相距1m。每杆垂直方向上每0.5m设一测点。用同样的方法在室外设对照测点。

（2）温度的水平分布

在设施内距地面1m高处，选取一水平断面，按东、中、西和南、中、北设9个点，在室外距地面1m高处，设一对照测点。

每一剖面，每次观测时读两遍数，取平均值。两次读数的先后次序相反，第一次先从南到北，由上到下；第二次从北到南，由上到下。每日观测时间：上午8时，下午1时。

课后作业

根据观测数据，绘出设施内垂直方向和水平方向的温度分布图，并分析所观测设施温度分布特点及其形成的原因。