園藝設(shè)施學(xué)：第三章-第2節(jié)園藝設(shè)施內(nèi)的溫度條件及其調(diào)節(jié)

第二節(jié)園藝設(shè)施內(nèi)的溫度條件及其調(diào)節(jié)

（一）植物的生長(zhǎng)發(fā)育：生理生命活動(dòng)、養(yǎng)分吸收等（二）與其它因素等相關(guān)：設(shè)施內(nèi)的濕度、病害發(fā)生等一、設(shè)施溫度的重要性

溫度與其它環(huán)境因子相比較，是設(shè)施栽培中調(diào)控相對(duì)最容易的環(huán)境因子。

耐寒性作物（包括耐寒多年生）：生育適溫15-20℃（如：韭菜、大蔥、葡萄、桃等）半耐寒性作物（喜涼性）：生育適溫18-25℃（如：白菜類、甘藍(lán)類等）喜溫作物：生育適溫為20-30℃（如：黃瓜、番茄、茄子和菜豆等）耐熱作物：生育適溫為25-35℃（冬瓜、絲瓜、甜瓜、豇豆等）根據(jù)園藝作物對(duì)溫度要求不同，可將園藝作物分為：二、園藝設(shè)施的溫度狀況及特點(diǎn)（一）園藝設(shè)施的熱收支狀況Qout

Q=0QinQout

QinQin＞Qout室內(nèi)蓄熱升溫Qin＝Qout熱量收支平衡恒溫Qin＜Qout室內(nèi)失熱降溫

Q＜0QoutQin

Q＞01.熱量平衡方程蓄熱量=收入熱量-支出熱量地面、覆蓋物、作物表面有效輻射失熱土壤、空氣、覆蓋物以對(duì)流失熱設(shè)施內(nèi)土壤表面蒸發(fā)、作物蒸騰等潛熱失熱通風(fēng)、換氣失熱（顯熱+潛熱）土壤傳導(dǎo)失熱熱量來源：太陽總輻射＋人工加熱量熱量支出白天夜間2.園藝設(shè)施熱支出途徑(1)貫流放熱

透過覆蓋材料或圍護(hù)結(jié)構(gòu)材料表面散失熱稱為貫流放熱。放出的熱量叫貫流放熱量。

它是園藝設(shè)施放熱的最主要途徑，占總散熱量的60~70%，高時(shí)可達(dá)90%左右。對(duì)流輻射內(nèi)表面外表面輻射對(duì)流熱傳導(dǎo)材料導(dǎo)熱率、內(nèi)外溫差風(fēng)速、表面積貫流放熱的過程Qt=Awht(tr-t0)Qt—貫流傳熱量KJ/hAw—保護(hù)設(shè)施面積m2ht_—熱貫流率KJ/m2·h·℃

（與界面材料有關(guān)，并受風(fēng)速的影響）tr

，to分別為設(shè)施內(nèi)、外氣溫

貫流放熱是由室內(nèi)外溫差（貫流量主要受材料及外界風(fēng)速的影響）引起的，是園藝設(shè)施放熱的最主要途徑，從室內(nèi)流到室外的全部熱量，占總散熱量的60-70%。貫流傳熱量的計(jì)算：

各種物質(zhì)的熱貫流率

KJ/(m2·h·℃)種類規(guī)格/mm熱貫流率種類規(guī)格/cm熱貫流率玻璃2.520.92木條厚54.60玻璃3~3.520.08木條厚83.77玻璃4~518.83磚墻(面抹灰)厚385.77聚氯乙烯單層23.01鋼管41.84~53.97聚氯乙烯雙層12.55土墻厚504.18聚乙烯單層24.27草苫4-512.55合成樹脂板(FRP,FRA,MMA)5.0鋼筋混凝土518.41合成樹脂板雙層14.64鋼筋混凝土1015.90（2）通風(fēng)換氣放熱由于設(shè)施內(nèi)外空氣交換導(dǎo)致的熱量損失稱通風(fēng)換氣放熱。與設(shè)施縫隙大小有關(guān)。包括潛熱失熱和顯熱失熱兩部分。

水汽蒸發(fā)而吸收的熱量為潛熱，經(jīng)通風(fēng)換氣排出水汽而散失的水的汽化熱，叫潛熱放熱。放出的熱量叫潛熱放熱量。潛熱放熱量與縫隙大小、內(nèi)外溫差、外層風(fēng)力等因素有關(guān)。由于溫差所引起的失熱，叫顯熱失熱顯熱失熱量：Qv=R.V.F(tr-t0)Qv—單位時(shí)間內(nèi)換氣失熱量R—每小時(shí)換氣次數(shù)V—保護(hù)設(shè)施體積m3F—空氣比熱(1.30KJ/m3·℃)tr

，to分別為設(shè)施內(nèi)、外氣溫溫室密閉時(shí)每小時(shí)換氣次數(shù)保護(hù)設(shè)施類型覆蓋形式R/(次.h-1)玻璃溫室單層1.5玻璃溫室雙層1.0塑料大棚單層2.0塑料大棚雙層1.1換氣傳熱量還與室外風(fēng)速有關(guān)。普通保護(hù)設(shè)施由于結(jié)構(gòu)不嚴(yán)，由間隙逸出熱量為輻射放熱的1/5-1/10（3）土壤傳熱

熱量在土壤中的垂直傳導(dǎo)和水平傳導(dǎo)稱土壤傳熱。放出的熱量叫土壤傳熱量。

土壤傳熱是設(shè)施栽培不容忽視的部分，包括熱量在土壤中的垂直傳導(dǎo)和水平傳導(dǎo)，受土壤質(zhì)地、成分、松緊度和含水量影響很大。Qs=-λ*?T/?Z

λ表示土壤導(dǎo)熱率，T表示土壤溫度，Z表示土壤深度，?為微分符號(hào)，?T/?Z表示某一時(shí)刻土壤溫度的垂直變化。橫向傳導(dǎo)失熱是設(shè)施內(nèi)的一個(gè)特殊問題，一般占溫室總失熱的5%-10%。（二）園藝設(shè)施內(nèi)的熱特性及其形成因素

（1）溫室效應(yīng)（2）氣溫季節(jié)性、日變化明顯，晴天晝夜溫差明顯大于外界。

（3）氣溫分布嚴(yán)重不均，土溫較氣溫穩(wěn)定。（4）有時(shí)會(huì)出現(xiàn)溫度逆轉(zhuǎn)現(xiàn)象1.園藝設(shè)施溫度特點(diǎn)2.設(shè)施溫度特點(diǎn)形成的原因(1)透明覆蓋物能讓短波輻射（320-470nm）透射進(jìn)設(shè)施內(nèi)，又阻止設(shè)施內(nèi)長(zhǎng)波輻射透射出去（28%貢獻(xiàn)率）設(shè)施本身是一個(gè)半封閉空間，內(nèi)外空氣交換弱，使蓄積熱量不易散失。（72%貢獻(xiàn)率）溫室效應(yīng)與太陽輻射能強(qiáng)弱、保溫比和覆蓋材料有關(guān)，還與設(shè)施方位有關(guān)。溫室效應(yīng)成因溫室效應(yīng)的影響因素：

太陽輻射量

設(shè)施的保溫比—設(shè)施內(nèi)的土壤面積（S）與覆蓋及圍護(hù)結(jié)構(gòu)表面積（W）之比，即β=S/W

一般溫室的保溫比:

單棟0.5-0.6；連棟0.7-0.8

保溫比過大、過小都不好。（為什么？）設(shè)施屋面角、方位覆蓋材料(2)日溫差：1天中最高溫度與最低溫度之差。影響日溫差因素與保溫比有關(guān)：保溫比小，日溫差大。與覆蓋材料有關(guān)：PE增溫好，保溫差，日溫差大于PVC設(shè)施內(nèi)最高溫出現(xiàn)在午后，最低溫出現(xiàn)在日出前，日溫差比露地要大的多；不加溫條件下，日溫差由太陽輻射熱和設(shè)施保溫性所決定。太陽輻射熱隨太陽高度、緯度、季節(jié)、天氣而變。在一定緯度和季節(jié)里，日溫差主要由設(shè)施結(jié)構(gòu)和保溫性所決定。

設(shè)施內(nèi)氣溫分布不均勻，無論垂直方向和水平方向均存在溫差。在保溫條件下，垂直溫差可達(dá)4-6℃，水平溫差較小。（3）園藝設(shè)施內(nèi)的溫度分布影響設(shè)施內(nèi)溫度分布不均勻的因素：①太陽入射量②設(shè)施內(nèi)氣流運(yùn)動(dòng)③設(shè)施結(jié)構(gòu)④溫度調(diào)節(jié)技術(shù)⑤通風(fēng)設(shè)備和安裝位置⑥內(nèi)外溫差①太陽入射量：直接原因：太陽位置、屋面結(jié)構(gòu)、傾斜角度、方向、建材遮蔭等影響間接原因：作物潛熱消耗降溫，水泥臺(tái)、磚框反光增溫等②設(shè)施內(nèi)氣流運(yùn)動(dòng)不加溫也不通風(fēng)溫室內(nèi)，氣流運(yùn)動(dòng)決定于設(shè)施內(nèi)對(duì)流和外界風(fēng)向的影響。③

設(shè)施結(jié)構(gòu)：

雙屋面溫室比單屋面溫室分布均勻。④加溫技術(shù)

加溫設(shè)備的種類和安裝位置影響設(shè)施內(nèi)溫度分布A.面熱源優(yōu)于線熱源和點(diǎn)熱源。B.單屋面溫室加溫，熱源設(shè)在南側(cè)墻，溫度分布均勻。C.雙屋面溫室加溫管設(shè)在兩側(cè)墻比設(shè)在中間溫度均勻。⑤通風(fēng)技術(shù)窗口大小、位置、風(fēng)力大小通風(fēng)口附近溫度較低。自然通風(fēng)時(shí)應(yīng)“先開天后開地”；強(qiáng)制通風(fēng)高進(jìn)低排比低進(jìn)高排溫度更均勻⑥內(nèi)外溫差

內(nèi)外溫差大，會(huì)增加各部位的溫差(4)溫度逆轉(zhuǎn)現(xiàn)象

在有風(fēng)的晴天夜間，無保溫覆蓋的溫室、大棚表面輻射散熱很強(qiáng)，有時(shí)棚室內(nèi)氣溫反而比外界氣溫還低些，這種現(xiàn)象叫做“溫度逆轉(zhuǎn)現(xiàn)象”。一般出現(xiàn)在陰天后、有微風(fēng)、晴朗的夜間。10月底至翌年3月容易發(fā)生，日出后逐漸消除。外覆蓋和多層覆蓋可有效防止逆溫三、設(shè)施內(nèi)的溫度調(diào)節(jié)（一）保溫（二）加溫（三）降溫（四）變溫管理（一）保溫原理：在不加溫情況下，夜間設(shè)施內(nèi)空氣的熱量來源為地中供熱（墻體），熱量散失是貫流放熱和換氣放熱。地中供熱（墻體）量的大小取決于地中吸熱量（太陽輻射能和土壤吸收率）和土壤面積。熱量散失取決于熱貫流率和通風(fēng)換氣量。因此，保溫的途徑有三方面：1.減少貫流放熱和通風(fēng)換氣量2.增大保溫比3.增大地表熱流量（蓄熱能力）減少向設(shè)施內(nèi)表面的對(duì)流傳熱和輻射傳熱減少覆蓋材料自身的熱傳導(dǎo)散熱減少設(shè)施外表面向大氣的對(duì)流傳熱和輻射傳熱減少覆蓋面的漏風(fēng)而引起的換氣傳熱1、減少貫流放熱和通風(fēng)換氣量

最有效的辦法是多層覆蓋；

采用隔熱性能好的材料，提高氣密性。①室外覆蓋：草苫、紙被或保溫被等②二層固定覆蓋（雙層充氣膜）間距10-20cm比5cm保溫好③室內(nèi)覆蓋：活動(dòng)保溫幕（活動(dòng)天幕，2層足夠）、小拱棚等室內(nèi)扣小拱棚保溫覆蓋的熱節(jié)省率保溫方法保溫覆蓋材料

熱節(jié)省率/%玻璃溫室塑料大棚雙層固定覆蓋玻璃或聚氯乙烯薄膜4045

聚乙烯薄膜3540室內(nèi)單層保溫幕聚乙烯薄膜3035

聚氯乙烯薄膜3540

不織布4030

混鋁薄膜3045

鍍鋁薄膜4555室內(nèi)雙層保溫幕兩層聚乙烯薄膜4555

聚乙烯薄膜+鍍鋁薄膜6565外面覆蓋溫室用草苫6065④結(jié)構(gòu)與墻體：使用保溫性能好的材料作墻體和后坡，并盡量加厚。密封縫隙保溫材料內(nèi)墻為磚石結(jié)構(gòu)，外培防寒土，總厚度應(yīng)為當(dāng)?shù)貎鐾翆雍穸燃由?0cm。磚石墻外培土相變材料墻體⑤減少換氣放熱盡可能減少園藝設(shè)施縫隙；及時(shí)修補(bǔ)破損的棚膜；在門外建造緩沖間，并隨手關(guān)嚴(yán)房門。2.增大保溫比適當(dāng)降低高度，減少夜間散熱面積。

使用透光率高的玻璃或薄膜，經(jīng)常保持覆蓋材料干潔，增加白天土壤貯存熱量。3.增大地表熱流量（蓄熱能力）①提高設(shè)施的透光率②減少土壤蒸發(fā)和作物蒸騰

全面地膜覆蓋、膜下暗灌、滴灌，阻止或減少潛熱損失。③減少土壤傳熱

設(shè)置防寒溝，減少溫室南面底角土壤熱量散失。深40cm寬30cm（二）加溫1.增加設(shè)施內(nèi)進(jìn)光量—

提高透明覆蓋物的透光率加溫目的：靠保溫不能維持作物生長(zhǎng)溫度時(shí)，需補(bǔ)充加溫?，F(xiàn)代溫室加溫成本占運(yùn)營(yíng)成本50-60%。加溫在設(shè)計(jì)上要求做到：加溫設(shè)備的容量應(yīng)經(jīng)常保持室內(nèi)的設(shè)定溫度設(shè)備和加溫費(fèi)要盡量少保護(hù)設(shè)施內(nèi)加溫空間分布均勻，時(shí)間變化平穩(wěn)遮蔭少，占地少，便于栽培作業(yè)2.人工加溫火爐加溫?zé)犸L(fēng)加溫水暖加溫氣暖加溫電熱加溫輻射加溫加溫方式：遮光降溫屋面流水降溫蒸發(fā)