朱開(kāi)玲，段淑輝，李良勇，李 立，劉良教，李建勇

（1.瀏陽(yáng)市煙草專(zhuān)賣(mài)局（分公司），湖南 瀏陽(yáng) 410300，2.湖南省煙草公司，湖南 長(zhǎng)沙 410004）

烤煙漂浮育苗設(shè)施系統(tǒng)的溫?zé)崽匦约捌鋵?duì)煙苗生長(zhǎng)的影響

朱開(kāi)玲1，段淑輝1，李良勇2，李 立1，劉良教1，李建勇1

（1.瀏陽(yáng)市煙草專(zhuān)賣(mài)局（分公司），湖南 瀏陽(yáng) 410300，2.湖南省煙草公司，湖南 長(zhǎng)沙 410004）

分析了烤煙漂浮育苗設(shè)施系統(tǒng)內(nèi)不同部位的熱性質(zhì)、熱量分布、熱量流動(dòng)及溫?zé)嶙兓攸c(diǎn)，并初步研究了不同部位的溫?zé)崽匦詫?duì)煙苗生長(zhǎng)和抗寒能力的影響，并據(jù)此歸納出烤煙漂浮育苗溫度和熱量調(diào)控簡(jiǎn)單方法，為烤煙漂浮育苗溫?zé)峁芾硖峁┝藚⒖肌?/p>

烤煙；漂浮育苗；設(shè)施系統(tǒng)；溫?zé)嶙兓粺熋缟L(zhǎng)

烤煙萌發(fā)與生長(zhǎng)需要適宜的溫度條件，而我國(guó)大部分煙區(qū)烤煙育苗期間溫度都低于煙苗正常生長(zhǎng)所需溫度[1]。設(shè)施育苗的主要作用之一在于提高大棚溫度。播種后，大部分煙區(qū)苗床管理的中心環(huán)節(jié)仍然是保溫增溫[2-3]。目前，對(duì)烤煙漂浮育苗溫度的控制主要通過(guò)對(duì)大棚內(nèi)不同點(diǎn)溫度實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)進(jìn)行。這種方法費(fèi)時(shí)費(fèi)力，而且存在監(jiān)測(cè)管理滯后、監(jiān)測(cè)不及時(shí)或監(jiān)測(cè)失誤以及夜晚監(jiān)測(cè)缺失等問(wèn)題。調(diào)查總結(jié)漂浮育苗設(shè)施系統(tǒng)內(nèi)不同部位的熱性質(zhì)及溫?zé)嶙兓闆r，分析不同氣候下各部分的溫?zé)嶙兓?guī)律及相關(guān)因子，有助于大棚結(jié)構(gòu)的優(yōu)化和大棚保溫增溫設(shè)施的改良。最大限度地利用氣象預(yù)報(bào)估算大棚內(nèi)各點(diǎn)單位時(shí)期內(nèi)溫度熱量流動(dòng)和溫度變化趨勢(shì)[4]，或者根據(jù)系統(tǒng)內(nèi)某部分的溫度變化來(lái)估算其他部分的溫度變化范圍，對(duì)煙苗生長(zhǎng)情況作出相應(yīng)判斷，同時(shí)對(duì)大棚溫?zé)嵴{(diào)控提出整體預(yù)案，將有助于節(jié)約漂浮育苗溫度管理成本，促進(jìn)煙苗正常生長(zhǎng)發(fā)育。

1 烤煙漂浮育苗設(shè)施系統(tǒng)的溫?zé)嵝再|(zhì)

烤煙漂烰育苗設(shè)施系統(tǒng)內(nèi)不同部位熱性質(zhì)可分為3類(lèi)：一是大棚框架、棚膜和水泥結(jié)構(gòu)部分，這部分主體熱容量大，導(dǎo)熱率較高，對(duì)太陽(yáng)光熱利用率高，熱量散失快，溫度變化較快、變幅較大，具體參數(shù)見(jiàn)表1；二是水和基質(zhì)部分，該部分熱容量大，導(dǎo)熱率較低，對(duì)太陽(yáng)光熱利用率較低，熱量散失較慢，溫度變化慢、變幅??；三是大棚空氣，熱容量極小，導(dǎo)熱率低，導(dǎo)溫率高，溫度變化快、變幅大。

1.1 大鵬框架及棚膜部分

大棚框架系統(tǒng)包括立柱、拱桿、拉桿和壓桿，主要為鐵質(zhì)材料構(gòu)成。盡管鐵質(zhì)材料熱容量較大，導(dǎo)熱率高，但由于體積較小，苗期對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的溫?zé)嵊绊戄^?。坏谙募竟庹諒?qiáng)烈的條件下，對(duì)大棚空間溫度拉高作用還是比較明顯的。棚膜主要由聚氯乙烯材料構(gòu)成，棚膜體積小，自身熱量對(duì)系統(tǒng)的溫?zé)嵊绊憳O小，故棚膜的熱容量可以不予考慮。棚膜的主要作用是隔絕大棚內(nèi)外空氣，起保溫、增溫作用。同時(shí)，棚膜又能傳導(dǎo)熱量，是漂浮育苗設(shè)施系統(tǒng)內(nèi)熱量散失的主要途徑。因棚膜對(duì)光照有反射作用，加上棚膜老化、污染、水滴、大棚漏氣等原因，大棚實(shí)際光照利用率一般在50%左右[5-6]。使用較厚薄膜雖然保溫性能增強(qiáng)，但棚膜透光性下降；使用較薄、透光性較好的薄膜，在晴日光照充足時(shí)，有利于增加大棚內(nèi)光照利用率，使大棚溫度更快上升。棚膜覆蓋高度對(duì)系統(tǒng)溫?zé)嶙兓灿忻黠@影響。一定范圍內(nèi)隨大棚高度增加，大棚保溫性能增強(qiáng)，但大棚空間升溫緩慢，大棚吸收的光熱更多散發(fā)到空氣中，也降低了大棚內(nèi)基質(zhì)表層和水泥層面升溫速度。當(dāng)棚膜覆蓋高度較低時(shí)，不僅能更快提高大棚內(nèi)空間溫度，也能提高大棚內(nèi)基質(zhì)表層和水泥層面升溫速度，增加大棚光熱利用率，使系統(tǒng)在白天能儲(chǔ)存更多熱能。有數(shù)據(jù)顯示，隨棚體高度降低，大棚空間溫度變幅加大，同時(shí)引起水溫在全天及整個(gè)育苗期的溫度變幅略增。

1.2 水泥結(jié)構(gòu)部分

漂浮育苗設(shè)施系統(tǒng)內(nèi)水泥結(jié)構(gòu)部分包括通道、池梗及池邊的大棚內(nèi)部分，約占大棚面積的20%。水泥結(jié)構(gòu)的熱容量大，導(dǎo)熱率高，對(duì)大棚的溫?zé)嵊绊戄^明顯，水泥結(jié)構(gòu)平滑密實(shí)的表面還使其接受的熱量更趨向于向平面?zhèn)鲗?dǎo)，并且向大棚空間散發(fā)的比例增加。

日出后太陽(yáng)光照射大棚時(shí)，水泥結(jié)構(gòu)吸收部分熱量，使大棚空間溫度上升變緩；但水泥結(jié)構(gòu)被加熱后，大棚空間溫度和水體溫度的升幅加大；光照減弱或日落后，水泥結(jié)構(gòu)對(duì)大棚空間和水體的持續(xù)加熱時(shí)間延長(zhǎng)，使大棚空間和水體的溫度下降變緩。從圖1中可以看出，育苗期，當(dāng)光照較強(qiáng)、外界氣溫較高時(shí)，烤煙育苗大棚的鐵質(zhì)材料和水泥結(jié)構(gòu)的表面溫度有可能在下午的部分時(shí)段成為大棚溫度最高點(diǎn)。

1.3 苗盤(pán)和基質(zhì)

苗盤(pán)材料聚苯乙烯泡沫的導(dǎo)熱率很低，有較強(qiáng)的隔熱作用，并且覆蓋了整個(gè)苗池；苗池水分與地面熱交換主要通過(guò)苗盤(pán)底孔、池梗、池邊和苗盤(pán)間隙進(jìn)行。苗盤(pán)基質(zhì)中草炭、氣體和水含量都很高，受其影響基質(zhì)的熱容量較大，導(dǎo)熱率較低。基質(zhì)溫度同時(shí)受盤(pán)面溫度和水溫的影響，一般位于盤(pán)面溫度和水溫之間，變幅較平緩；白天睛日溫度較高時(shí)，溫度從基質(zhì)表層到水底層逐漸降低，夜晚或白天溫度較低時(shí)，溫度從水底層向基質(zhì)表層逐漸升高。

育苗基質(zhì)表層的受光面積占烤煙漂浮育苗大棚受光面積的大部分，是烤煙漂浮育苗大棚內(nèi)熱量交換的主要場(chǎng)所。日出后，基質(zhì)將太陽(yáng)光能轉(zhuǎn)換成熱能，向上傳遞到大棚空間，向下傳導(dǎo)到池水中。由于基質(zhì)表層空氣含量較大，熱容量較小，基質(zhì)與水體熱交換主要通過(guò)漂盤(pán)底孔進(jìn)行，交換面積較?。蝗粘龊?，基質(zhì)表層最快升溫，并且一般在晴日10:00～19:00時(shí)為烤煙育苗大棚內(nèi)最高溫度點(diǎn)，成為拉動(dòng)大棚空間溫度升高的主要因素。夜晚或寒潮降臨后，基質(zhì)又將池水中的熱量傳遞到大棚空間。因此，基質(zhì)表層始終向大棚空間傳導(dǎo)著熱量，故育苗期內(nèi)基質(zhì)表層溫度通常要高于大棚空間溫度；并且在日落前后，大棚內(nèi)溫度最高點(diǎn)由基質(zhì)表層或水泥結(jié)構(gòu)表層向水體轉(zhuǎn)換期間，可能成為大棚內(nèi)溫度最高點(diǎn)。

1.4 水 分

烤煙育苗大棚內(nèi)水分體積較大，水分的熱容量較大，溫度變幅較小，水體對(duì)大棚溫度變化有一定緩沖作用，是設(shè)施系統(tǒng)內(nèi)溫?zé)嶙兓闹匾{(diào)節(jié)物質(zhì)。日出后，大棚空間氣溫上升時(shí)，水能吸收部分熱量，從而降低大棚溫度的上升速度；夜晚，水可釋放熱量，幫助提高大棚溫度。水體對(duì)空氣溫度變化的影響強(qiáng)度雖小，卻具有一定的均勻性和持續(xù)性；特別是寒潮冰凍降臨時(shí)，水分釋放的熱量對(duì)大棚空間升溫作用非常明顯，能減輕或避免煙苗凍傷。由此推測(cè)，若缺乏水分對(duì)系統(tǒng)溫?zé)岬恼{(diào)節(jié)，煙苗將更易受冷害損傷。而這也將是限制濕潤(rùn)育苗、空氣整根育苗等方法在我國(guó)很多煙區(qū)推廣的原因。

由于烤煙育苗大棚內(nèi)水分體積較大，其熱容量較大，大棚其他部分的熱量對(duì)水體的溫?zé)嵊绊戄^小，水溫變化主要受日照和氣候的影響，全日和整個(gè)育苗期溫度變幅都較小。單純外界溫度對(duì)提升水溫的作用很小，只有在晴日充足光照條件下，由于空氣、基質(zhì)、水泥結(jié)構(gòu)對(duì)水體導(dǎo)溫強(qiáng)烈，才有相對(duì)較大的升溫。晴日夜晚則由于輻射強(qiáng)烈，水溫的降幅相對(duì)較大，白天吸收的熱量大部分通過(guò)輻射散發(fā)出去。通常，晴日白天當(dāng)系統(tǒng)其他部分溫度迅速上升后，水體反而成為大棚內(nèi)溫度的最低點(diǎn)；但晴日夜晚或陰冷天氣，當(dāng)其他部分溫度迅速下降后，水體因降溫速度慢反而成為大棚內(nèi)溫度的最高點(diǎn)。從圖2中可以看出，在低溫寡照條件下，水溫下降緩慢；只有在連續(xù)多日低溫寡照，并伴有風(fēng)雨條件下，水溫下降幅度才相對(duì)較大。這是因?yàn)椋海?）水的熱容量大，自身的熱量散失速度較慢，在外界熱量來(lái)源中斷時(shí)，水體熱量通過(guò)苗盤(pán)底孔、基質(zhì)、煙苗、空氣、小棚膜等向外傳導(dǎo)，而這個(gè)傳導(dǎo)過(guò)程又因苗盤(pán)底孔與水體接觸面積較小、從大棚中心到邊緣、從底層到上層傳導(dǎo)距離較長(zhǎng)以及空氣的導(dǎo)熱率較小等原因，熱量散失速度相對(duì)較慢，故需要較長(zhǎng)一段時(shí)間才能使水體溫度降幅達(dá)到較大程度；（2）水體熱量通過(guò)地面?zhèn)鲗?dǎo)時(shí)，由于池底土層在長(zhǎng)期熱量傳導(dǎo)過(guò)程中形成了較大的保溫層，降低了熱量傳導(dǎo)速度。因此，池底形成保溫層后，水體熱量更多是通過(guò)水泥結(jié)構(gòu)與棚外延伸和大棚外圍地面向空中散發(fā)；（3）刮風(fēng)、下雨天氣能加快水體及系統(tǒng)其他部分的熱量散失，但刮風(fēng)更傾向于加快水體通過(guò)棚膜向外傳導(dǎo)熱量，下雨則更傾向于加快水體通過(guò)水泥結(jié)構(gòu)與棚外延伸及大棚外圍地面向外傳導(dǎo)熱量。

1.5 大棚空間

空氣的熱容量極小，導(dǎo)熱率低，導(dǎo)溫率高，光照對(duì)空氣直接升溫的幅度極小，烤煙大棚空間溫度主要受系統(tǒng)內(nèi)其他部分溫度和外界溫度的影響，和基質(zhì)表層溫度一樣是烤煙漂浮育苗系統(tǒng)中溫度變化最快的部分。陰雨天氣下，大棚空間溫度主要受棚膜導(dǎo)溫作用影響，數(shù)值接近氣溫；晴日光照強(qiáng)烈時(shí)，主要受基質(zhì)表層熱量擴(kuò)散作用影響，溫度上升迅速。刮風(fēng)、下雨天氣對(duì)大棚空間溫度變化有一定影響，過(guò)道、池梗等水泥平面對(duì)大棚空間溫度變化也非常明顯。由于大棚空間與棚膜接觸面積最大，大棚空間溫度受外界溫度影響顯著，表現(xiàn)為日落前后大棚空間和水泥結(jié)構(gòu)表面及基質(zhì)表面的溫度都迅速下降至接近外界溫度。但在光照較強(qiáng)的條件下，大棚空間溫度更接近基質(zhì)表面溫度。這是因?yàn)椋汗庹蛰^強(qiáng)的條件下，基質(zhì)表層熱量向下通過(guò)盤(pán)底孔傳導(dǎo)至水體的速度受限，熱量較多散發(fā)至大棚空間；同時(shí)，光照使棚膜內(nèi)外面形成了加熱層，從而阻礙了系統(tǒng)通過(guò)棚膜向外傳導(dǎo)熱量。

不同類(lèi)型大棚中，隨棚體面積和體積的增加，其體積與外圍面積比值減小，增強(qiáng)了大棚空間的保溫性能，升溫和降溫幅度趨于平緩。不同棚體結(jié)構(gòu)中，隨著系統(tǒng)結(jié)構(gòu)內(nèi)熱容量大、導(dǎo)熱率低的部分比例增加，保溫性能也隨著增強(qiáng)，大棚空間升溫和降溫幅度趨于平緩。

由于烤煙大棚空間溫度上升主要依靠基質(zhì)表面熱量向空間的傳導(dǎo)和對(duì)流，因此大棚空間溫度一般都低于基質(zhì)表面溫度，且育苗前期溫差較大，最高可能相差10℃以上。這是因?yàn)椋海?）煙苗生長(zhǎng)前期基質(zhì)表層含水量較小，空氣含量較大，熱容量較小，且不被煙苗遮蓋或被遮蓋比例?。唬?）基質(zhì)與水體通過(guò)漂盤(pán)底孔進(jìn)行熱交換的面積較小，因而日出后溫度上升較快，大棚空間溫度上升速度滯后于基質(zhì)表層上升速度；（3）這一時(shí)期敞棚后，大棚內(nèi)外空氣熱量對(duì)流強(qiáng)烈，拉低了大棚空間溫度，擴(kuò)大了大棚空間和基質(zhì)表層溫差。育苗后期，基質(zhì)表層含水量增加，氣溫度上升速度變緩，同時(shí)基質(zhì)表層被煙苗覆蓋，其與空氣的熱交換面積增大，再加上大棚空間溫度隨氣溫升高而上升，故基質(zhì)表層溫度與大棚空間溫度的差異逐漸縮小。

對(duì)烤煙漂烰育苗系統(tǒng)溫度的觀測(cè)結(jié)果顯示，白天大棚空間溫度比基質(zhì)表層溫度高1～2℃或夜晚低1～2℃的現(xiàn)象經(jīng)常出現(xiàn)。白天大棚空間溫度比基質(zhì)表層溫度高的原因，除了受水泥結(jié)構(gòu)和鐵質(zhì)材料影響拉升外，還可能與光照強(qiáng)度變化以及大棚空間溫度變化滯后于基質(zhì)表層溫度變化等有關(guān)。夜晚大棚空間溫度比基質(zhì)表層溫度低的原因，除了受水泥結(jié)構(gòu)和鐵質(zhì)材料影響外，還可能與基質(zhì)表層溫度因下層熱量傳導(dǎo)或光照作用升高時(shí)，大棚空間溫度變化滯后于基質(zhì)表層溫度變化有關(guān)。觀測(cè)結(jié)果還顯示，日出前后大棚空間溫度比外界氣溫低1～2℃或以上的逆溫現(xiàn)象經(jīng)常存在，只要是晴日少云天氣下就可能發(fā)生。這種現(xiàn)象除了受系統(tǒng)對(duì)外熱量輻射強(qiáng)烈的影響外，還可能因?yàn)樵谌粘龉庹蛰^弱時(shí)，大棚由于透光率低，溫度上升速度低于外界氣溫上升速度。

2 烤煙漂浮育設(shè)施系統(tǒng)熱量分布與熱量流動(dòng)

2.1 烤煙漂浮育設(shè)施系統(tǒng)熱量分布

按標(biāo)準(zhǔn)烤煙漂浮育苗大棚規(guī)格計(jì)算，理論上同一溫度條件下大棚設(shè)施系統(tǒng)熱量分布如下。

烤煙漂烰育苗苗盤(pán)規(guī)格一般為200孔、67 cm× 34 cm，單孔體積為27 cm3，大棚空間利用率為80%左右，基質(zhì)的熱容量為2.6 J/（cm3·℃），大棚基質(zhì)每平方米上升1℃所需熱量為（27×200）×2.6×80%÷（67×34）≈4.931 J。

烤煙漂烰育苗池水深一般為8 cm，水面積約為大棚面積80%左右，水的熱容量為4.2 J/（cm3·℃），大棚水每平方米上升1℃所需熱量為8×4.2×80%＝26.88 J。

烤煙漂烰育苗大棚空間高度350 cm，空氣熱容量為1.232×10-3J/（cm3·℃），大棚空氣每平方米上升1℃所需熱量為350×1.232×10-3=0.431 2 J。

烤煙漂烰育苗大棚水泥結(jié)構(gòu)熱量主要分布深度為10 cm，大棚水泥結(jié)構(gòu)面積約占大棚空間面積20%，水泥結(jié)構(gòu)熱容量為4.324 J/（cm3·℃），大棚水泥結(jié)構(gòu)每平方米上升1℃所需熱量為10×20%×4.324=8.648 J。

大棚熱量分布為：基質(zhì)∶水∶空氣∶水泥結(jié)構(gòu)＝4.931∶26.88∶0.431 2∶8.648≈11.4∶62.3∶1∶20.1。對(duì)大棚熱量分布了解，有助于分析設(shè)施系統(tǒng)內(nèi)不同部位溫度變化速度和變幅狀況，同時(shí)明確設(shè)施系統(tǒng)內(nèi)某一部分對(duì)其他部分的熱量或溫度的影響能力。

2.2 烤煙漂浮育設(shè)施系統(tǒng)熱量流動(dòng)

烤煙漂烰育苗系統(tǒng)熱量流動(dòng)包括系統(tǒng)內(nèi)不同部位熱量流動(dòng)和系統(tǒng)與外界的熱量輻射和傳導(dǎo)。白天睛日時(shí)，系統(tǒng)內(nèi)不同部位熱量流動(dòng)主要包括水泥平面和基質(zhì)表面的熱量向空間、基質(zhì)、水體的傳導(dǎo)或逆向傳導(dǎo)；系統(tǒng)與外界熱量傳導(dǎo)主要包括棚膜和大棚地面與外界熱傳導(dǎo)以及系統(tǒng)對(duì)外的熱輻射。

根據(jù)湖南省瀏陽(yáng)市秧田育苗工場(chǎng)不同部位溫度最高變幅的記錄顯示，整個(gè)育苗期大棚苗池水溫都在10℃以上（表2），因而推測(cè)湖南省瀏陽(yáng)市烤煙漂烰育苗系統(tǒng)整個(gè)育苗期池底與地下部分熱傳導(dǎo)主要為熱量流出。但根據(jù)歷史水溫記載，2008年冰災(zāi)期該市中型育苗大棚的最低水溫為5℃左右，表明連續(xù)低溫條件下水體熱量散失仍然很大，水溫下降較大。

2.3 烤煙漂浮育設(shè)施系統(tǒng)熱量來(lái)源和熱量平衡

烤煙漂烰育苗系統(tǒng)熱量主要來(lái)源為太陽(yáng)光輻射，其次為井水和土壤熱量傳導(dǎo)，另外基質(zhì)中有機(jī)質(zhì)分解也有少量熱量釋放[7]。由于水的熱容量較大，湖南省瀏陽(yáng)市井水溫度在整個(gè)苗床期都在19℃左右。由此可知，井水是設(shè)施系統(tǒng)的主要熱量來(lái)源之一。井水抽入大棚后，溫度經(jīng)歷短時(shí)快速下降，下降到一定程度后，單日和整個(gè)苗床期變幅都較為平緩。而在池水和水泥結(jié)構(gòu)溫度低于土壤溫度時(shí)，土壤能成為烤煙漂烰設(shè)施育苗系統(tǒng)源源不斷的熱量來(lái)源，并在某些情況下成為設(shè)施系統(tǒng)的主要熱量來(lái)源。

烤煙漂烰育苗設(shè)施系統(tǒng)熱量散失途徑主要有大棚膜傳導(dǎo)和敞棚后空氣對(duì)流傳導(dǎo)，部分熱量向地表深層或通過(guò)大棚外圍地面向空間擴(kuò)散，晴日夜晚通過(guò)輻射散發(fā)的熱量是大棚熱量損失的主要途徑，系統(tǒng)白天儲(chǔ)存在水體和水泥結(jié)構(gòu)的熱量大部分通過(guò)輻射散發(fā)出去。但在連續(xù)睛日天氣下，一定時(shí)期內(nèi)，烤煙漂烰育苗系統(tǒng)熱量仍有增加，大棚內(nèi)各部位的溫度有所上升；在連續(xù)低溫陰雨天氣下，一定時(shí)期內(nèi)，烤煙漂烰育苗系統(tǒng)熱量減少，大棚內(nèi)各部位的溫度有所下降。

光照為烤煙漂浮育苗設(shè)施系統(tǒng)苗期絕最主要的熱量來(lái)源，表現(xiàn)為同樣氣溫條件下，晴日大棚內(nèi)升溫速度極顯著高于同一溫度下陰雨天氣的溫度。晴日天氣9:00～16:00這段時(shí)間光照最強(qiáng)、熱量最充足，由于熱量向水體和水泥結(jié)構(gòu)內(nèi)部的傳導(dǎo)受限，大棚空間、水泥結(jié)構(gòu)表面和基質(zhì)層面溫度很快上升。水泥結(jié)構(gòu)表面和基質(zhì)層面溫度變化迅速，表明溫度變化可能主要在很淺的表層，系統(tǒng)整體實(shí)際熱量增加非常有限。

在大棚空間、水泥結(jié)構(gòu)表面和基質(zhì)層面溫度上升過(guò)快時(shí)，大棚必須敞棚，水泥結(jié)構(gòu)表面和基質(zhì)層面吸收的熱量大部分通過(guò)空氣對(duì)流擴(kuò)散到棚外，因而設(shè)施系統(tǒng)在光熱充足階段的利用率并不高。但遇陰冷天氣時(shí)，由于池底土壤的保溫作用和水體的調(diào)溫作用，系統(tǒng)熱量損失也較緩慢。盡管烤煙漂浮育苗設(shè)施系統(tǒng)對(duì)日光熱能利用率不高，但由于基質(zhì)表層和水泥結(jié)構(gòu)表層向下層熱量傳導(dǎo)受限，以及系統(tǒng)熱能向土壤傳導(dǎo)被顯著削弱，所以日光熱能首先在設(shè)施系統(tǒng)內(nèi)傳導(dǎo)，且更多地分布在大棚空間和基質(zhì)表層，因此烤煙漂浮育苗煙苗獲得的有效積溫仍顯著高于土床育苗[8]。

3 烤煙漂浮育設(shè)施系統(tǒng)內(nèi)不同部位溫?zé)嶙兓瘜?duì)煙苗生長(zhǎng)的影響

3.1 基質(zhì)溫度和水溫

基質(zhì)是煙苗根系生長(zhǎng)以及水分和養(yǎng)分吸收的主要場(chǎng)所，基質(zhì)溫度對(duì)根系生長(zhǎng)速度以及對(duì)水分和養(yǎng)分吸收強(qiáng)度的影響顯著。水溫直接影響?zhàn)B分的溶解度和擴(kuò)散程度，同時(shí)煙苗部分根系伸入水中直接與水體接觸?？緹熎∮缭O(shè)施系統(tǒng)中，水溫和基質(zhì)溫度的變化特點(diǎn)及其與大棚空間溫度變化的相互作用使漂浮育苗的煙苗生長(zhǎng)特點(diǎn)明顯區(qū)別于傳統(tǒng)土床育苗的煙苗[4]。在漂浮育苗煙苗的不同生長(zhǎng)階段，由于苗床前期大棚空間溫度較低，水溫和基質(zhì)溫度較高且較穩(wěn)定，煙苗前期根系生長(zhǎng)較快，莖、葉生長(zhǎng)較慢，根冠比較大；苗床后期大棚空間溫度升高，水溫和基質(zhì)溫度上升緩慢，而且根系生長(zhǎng)受空間限制，煙苗后期莖、葉生長(zhǎng)較快，根系生長(zhǎng)相對(duì)較慢，根冠比下降。不同氣候條件下，當(dāng)晴日氣溫迅速升高時(shí)，水溫上升相對(duì)滯后，煙苗地上部分生長(zhǎng)迅速，根系生長(zhǎng)滯后，根冠比減??；而在陰冷多雨的氣候下，水溫相對(duì)較高，煙苗地上部分生長(zhǎng)緩慢，根系生長(zhǎng)相對(duì)增強(qiáng)，根冠比增加。根冠比的增加又為下一輪晴日地上部分快速生長(zhǎng)打下基礎(chǔ)。這樣，煙苗經(jīng)過(guò)一段低溫后，在隨后的晴日溫度上升時(shí)快速生長(zhǎng)。而在連續(xù)晴日高溫天氣下，煙苗在首輪快速生長(zhǎng)后，由于根冠比降低，生長(zhǎng)速度略有下降[9]。

3.2 基質(zhì)表層溫度

出苗期基質(zhì)表層溫度也能代表種子或煙苗所處的實(shí)際溫度，因而基質(zhì)表層溫度過(guò)高容易降低出苗率或出苗整齊度，對(duì)大棚溫度調(diào)控時(shí)也應(yīng)以基質(zhì)表層溫度為標(biāo)準(zhǔn)。對(duì)瀏陽(yáng)市部分烤煙出苗率較低的漂浮育苗大棚進(jìn)行調(diào)查分析，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，這些大棚對(duì)溫度的管理主要依據(jù)大棚空間溫度來(lái)揭膜控溫。然而，基質(zhì)表層的實(shí)際溫度在光照強(qiáng)烈時(shí)要高于大棚空間溫度，并且溫差較大；當(dāng)基質(zhì)表層溫度過(guò)高時(shí)，正在發(fā)芽的種子可能因?yàn)楦邷負(fù)p傷或高溫引起失水而死亡，部分已經(jīng)開(kāi)裂的包衣種子可能因?yàn)槭匦履Y(jié)停止發(fā)芽。

3.3 大棚空間溫度

苗床后期大棚空間溫度代表了煙苗地上部分所處的實(shí)際溫度，由于漂浮育苗設(shè)施系統(tǒng)與傳統(tǒng)土床在材料與結(jié)構(gòu)方面的差異，導(dǎo)致設(shè)施系統(tǒng)的空間溫度變化明顯區(qū)別于傳統(tǒng)土床，同時(shí)不同類(lèi)型的大棚其抗寒表現(xiàn)也各不相同。土床育苗空間小，升溫快，但由于與地面熱交換強(qiáng)烈，升溫幅度較?。欢矣捎诘孛鏌崃砍掷m(xù)迅速上升，對(duì)長(zhǎng)期中、低度冰凍抵抗能力較強(qiáng)。連棟大棚由于棚體高，空間大，溫度上升速度比中型大棚和土床慢，降溫也慢，而且系統(tǒng)整體熱量?jī)?chǔ)存較大，抗中、短期較強(qiáng)冰凍能力較強(qiáng)。但由于棚體高，地面熱量擴(kuò)散快；大棚內(nèi)水泥平面與外界相連，與外界熱傳導(dǎo)作用較強(qiáng)，大棚內(nèi)靠近邊緣的煙苗抵寒能力較差。中型大棚由于水泥平面都被大棚膜覆蓋，棚體熱儲(chǔ)量較大，對(duì)中、短期輕度冰凍抵抗能力較強(qiáng)；但由于平面和空間小于連棟大棚，且地溫影響較小，對(duì)短期較強(qiáng)冰凍抵抗能力較弱。例如2010年3月10日在最低溫度-4℃的寒風(fēng)冰凍中，幾乎所有未蓋小棚膜的中型大棚的煙苗都受到嚴(yán)重的凍傷，而所有未蓋小棚膜的連棟大棚都只有大棚苗池邊緣煙苗受到輕度凍傷。但是，最近發(fā)現(xiàn)即使在-2 ～ -1℃的輕度冰凍天氣下，中型大棚極少有煙苗凍傷情況發(fā)生下，大部分未蓋小棚膜或小棚膜覆蓋不嚴(yán)的連棟大棚的周邊部分煙苗都受到輕度凍傷；而在瀏陽(yáng)烤煙生產(chǎn)史上從未出現(xiàn)過(guò)土床育苗被嚴(yán)重凍傷的記錄，這一現(xiàn)象值得思考。

4 烤煙漂浮育設(shè)施系統(tǒng)的溫?zé)嵴{(diào)控

依靠人為措施來(lái)增加烤煙漂浮育苗設(shè)施系統(tǒng)內(nèi)溫度的成本是非常高昂的，以4 000 m2，可供133.3 hm2煙苗移栽的中型大棚為例，按大棚空間80%利用率、水深0.08 m、1 kW·h電可使1 m3水溫增加1.16℃計(jì)算，如果一次使大棚水溫增加5℃，理論上需要耗電為：4 000×80%×0.08×5÷1.16≈1 103 （kW·h）?？紤]加熱效率和加熱過(guò)程中的熱量損失，實(shí)際耗電量可能遠(yuǎn)遠(yuǎn)不止這一理論數(shù)值。加熱大棚空氣雖然理論上所需的耗電量顯著低于加熱水體，但加熱過(guò)程及加熱后熱量損失的速度極快，成本依舊高昂。而太陽(yáng)光熱量按50%的效率計(jì)算，一天就可以使0.1 m深水升溫21.3℃。因而增加烤煙漂浮育苗設(shè)施系統(tǒng)內(nèi)溫度只能立足在提高大棚光熱能利用率和熱效率以及增加大棚保溫性能減少熱量散失上。提高大棚光熱能利用率的途徑包括使用高透光防滴大棚膜材料、在大棚外安放反光材料等。提高大棚熱效率的措施包括建造可升降式大棚，育苗前期降低大棚高度，以利于大棚空間快速升溫，育苗后期升高大棚高度，以利控溫保溫；控制苗池水位，日常將苗池水位控制在較低高度，以利水溫上升，溫度過(guò)低時(shí)，提高水位，以增加大棚熱量。而增加大棚保溫性可以考慮在池底和大棚水泥結(jié)構(gòu)與外界連接處放入隔熱材料或大棚內(nèi)套小棚等。

5 結(jié) 語(yǔ)

研究主要對(duì)漂浮育苗設(shè)施系統(tǒng)不同部位的溫?zé)嶙兓?guī)律進(jìn)行了定性分析，但對(duì)漂浮育苗設(shè)施系統(tǒng)不同部位的溫?zé)嶙兓?guī)律及相關(guān)因子建立相應(yīng)的數(shù)據(jù)模型還需要大量的試驗(yàn)觀測(cè)。同時(shí)，漂浮育苗系統(tǒng)內(nèi)溫?zé)嶙兓€與大棚周?chē)h(huán)境和氣象因子等多個(gè)因素密切相關(guān)[10]，如大棚地勢(shì)、水位、土壤性質(zhì)、大棚周?chē)饩€(xiàn)反射以及風(fēng)、雨等天氣的影響。如果將所有因素納入，建立漂浮育苗大棚溫?zé)嶙兓到y(tǒng)理論，則不僅在漂浮育苗方面，對(duì)整個(gè)設(shè)施栽培溫?zé)峥刂贫紝⒂兄匾饬x。

[1] 劉國(guó)順. 煙草栽培學(xué)[M]. 北京：中國(guó)農(nóng)業(yè)出版社， 2003. 127-129.

[2] 常思敏，韋鳳杰. 煙草集約化育苗理論與技術(shù)[M]. 北京：中國(guó)農(nóng)業(yè)出版社，2010. 27-28.

[3] 朱銀峰，馬 聰. 烤煙漂浮育苗溫度與煙苗生長(zhǎng)相關(guān)性研究[J]. 煙草科技，2000，（12）：37-39.

[4] 崔建云，董晨娥，左迎之，等. 外部環(huán)境氣象條件對(duì)日光溫室氣象條件的影響[J]. 氣象，2006，（3）：101-106.

[5] 丁小明，周長(zhǎng)吉. 溫室透光覆蓋材料透光特性的測(cè)試[J]. 農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào)，2008，（8）：210-213.

[6 丁潤(rùn)鎖，寧書(shū)臣，張景岐，等. 溫室大棚清潔裝置研究[J]. 天津農(nóng)業(yè)科學(xué)，2011，17（4）：66-67.

[7] 李志洪，趙蘭坡，竇 森. 土壤學(xué)[M]. 北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2005. 122-125.

[8] 潘文杰，姜超英，李繼新. 漂浮系統(tǒng)熱量狀況及對(duì)煙苗素質(zhì)的影響[J]. 中國(guó)農(nóng)業(yè)氣象，2003，24（4）：58-60.

[9] 劉良教，李 帆，曹煊昊，等. 烤煙生長(zhǎng)機(jī)理研究[J]. 江西農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2012，34（Z）：27-31.

[10] 倪玉紅，趙秋榮，趙小軍，等. 不同天氣條件下溫室大棚內(nèi)外溫度的關(guān)系分析[J]. 江蘇農(nóng)業(yè)科學(xué)，2013，（Z）：261-262.

（責(zé)任編輯：成 平）

Heating Characteristics and Their Influence on Tobacco Seedlings Growth within Flue-Cured Tobacco Floating Seedling Facility System

ZHU Kai-ling1，DUAN Shu-hui1，Li Liang-yong2，LI Li1, LIU Liang-jiao1，LI Jian-Yong1

（1. Tobacco Monopoly Bureau of Liuyang, Liuyang 410300, PRC; 2. Hunan Tobacco Corporation, Changsha 410004, PRC）

This study analyzes the heat nature, heat distribution, heat flowing and temperature changing characteristics at different positions in tobacco foating seedling facility system; investigates the thermal features’ infuence on tobacco seedling growth and cold resistance; and then sums up simple methods of regulating and controlling temperature and heat in the tobacco floating seedling for reference.

fue-cured tobacco; foating seedling; facility system; temperature and heat change; tobacco seedling growth

S572.043

A

1006-060X（2015）08-0122-05

10.16498/j.cnki.hnnykx.2015.08.037

2015-06-19

長(zhǎng)沙市煙草專(zhuān)賣(mài)局（公司）資助項(xiàng)目（2014）

朱開(kāi)玲（1964-），男，湖南瀏陽(yáng)市人，主要從事烤煙生產(chǎn)技術(shù)管理與研究工作。