劉建榮，溫祥珍，李亞靈，白佳藝

（山西農(nóng)業(yè)大學(xué)園藝學(xué)院，山西太谷 030801）

日光溫室內(nèi)缺乏環(huán)境調(diào)控設(shè)備[1]，室內(nèi)氣溫經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)35～45℃的高溫；空氣濕度較低，有時(shí)甚至低于30%[2]，高溫、干燥結(jié)合成為溫室生產(chǎn)中經(jīng)常會(huì)遇到的問題[3]。因此，需要調(diào)控溫室環(huán)境來適合作物的生長，而經(jīng)濟(jì)有效的降溫方式主要是通風(fēng)，即通風(fēng)控制是控制栽培環(huán)境的一個(gè)關(guān)鍵性問題[4]。目前，日光溫室的春夏季降溫措施包括自然通風(fēng)降溫和機(jī)械強(qiáng)制通風(fēng)降溫。其中，自然通風(fēng)降溫一般通過溫室頂部天窗通風(fēng)和四周卷膜或開窗通風(fēng)[5]，但影響其通風(fēng)率的因素很多，尚不能做到精確控制[6]，所以，在實(shí)際使用中自然通風(fēng)很難達(dá)到理想的降溫效果。而機(jī)械通風(fēng)具有通風(fēng)風(fēng)速的可控性[7]、降溫效果明顯[8]、可靠性高等優(yōu)點(diǎn)[9]，且利于自動(dòng)控制，因而在環(huán)境控制要求比較高的溫室中通常采用機(jī)械強(qiáng)制通風(fēng)。在眾多的溫室中大部分的強(qiáng)制通風(fēng)都采用的是濕簾風(fēng)機(jī)通風(fēng)降溫系統(tǒng)[8]。國內(nèi)外許多專家主要利用CFD（計(jì)算流體力學(xué)）對溫室內(nèi)利用濕簾風(fēng)機(jī)系統(tǒng)的氣流運(yùn)動(dòng)[10]、風(fēng)速分布情況[11]和溫室內(nèi)溫度場進(jìn)行了數(shù)值模擬[12]的初步研究，但是采用濕簾風(fēng)機(jī)降溫系統(tǒng)雖然降溫效果比較好，但是運(yùn)行能耗高，而且降溫效果受風(fēng)機(jī)和濕簾之間距離的影響，對溫室的尺寸也有一定的限制[13]。

春夏季節(jié)通過自然通風(fēng)很難將熱量快速散出[14]，多數(shù)采用揭除農(nóng)膜的措施進(jìn)行降溫[15]，進(jìn)入夏季，日光溫室?guī)缀蹙筒簧a(chǎn)。夏季是光熱資源最為豐富的季節(jié)，不生產(chǎn)意味著光熱資源的浪費(fèi)，成為影響產(chǎn)量提升的重要因素[16]。增加環(huán)境控制設(shè)備、提高環(huán)境控制能力[17]，是提高日光溫室單產(chǎn)水平、產(chǎn)品質(zhì)量，提高光能利用率最有效的手段[18]。

本試驗(yàn)在日光溫室后墻上安裝強(qiáng)制通風(fēng)設(shè)備，測定了不同通風(fēng)狀態(tài)下的不同通風(fēng)效果，以期為日光溫室春夏季通風(fēng)降溫研究提供理論依據(jù)。

1 材料和方法

1.1 試驗(yàn)地概況

試驗(yàn)于2017年在山西省太谷縣（北緯37°35′，東經(jīng)112°35′）山西農(nóng)業(yè)大學(xué)園藝站的日光溫室內(nèi)進(jìn)行。日光溫室坐北朝南，東西方向延伸，整體為紅磚鋼筋骨架結(jié)構(gòu)。溫室東西延長43 m，跨度9.75 m，脊高4.5 m，北墻高3 m，后屋頂投影1.3 m（圖1），溫度頂部留有0.5 m寬頂通風(fēng)口，在距地面0.4 m高處留有1.8 m寬底通風(fēng)口，覆蓋PO農(nóng)膜。

1.2 試驗(yàn)材料

1.2.1 材料 供試品種為無限生長型番茄品種齊達(dá)利，購于市場。

1.2.2 儀器與設(shè)備 鑄鐵交流鼓風(fēng)機(jī)（型號(hào)為CZR220V，功率為550 W，腳底厚度0.4 cm，整機(jī)高度44 cm，風(fēng)口外徑 12.3 cm，轉(zhuǎn)速為 2 800 r/min），溫濕度測定儀（型號(hào)為HOBORH/Temp/2xExternal H80-007-02）。

1.3 試驗(yàn)方法

番茄幼苗于2017年2月24日定植，行距1.5m，株距0.4 m，栽培密度為3.3株/m2。番茄采用高線落蔓法管理。試驗(yàn)時(shí)將日光溫室從上至下用農(nóng)膜隔離成4間，每間長9 m，面積為81 m2。試驗(yàn)設(shè)T和CK共2個(gè)處理，其中，T處理是在溫室北墻外側(cè)1.5 m高處安裝2個(gè)鼓風(fēng)機(jī)，定時(shí)由外向內(nèi)鼓自然風(fēng)；CK是自然通風(fēng)。

試驗(yàn)在春夏季進(jìn)行，墻體上的鼓風(fēng)機(jī)于10：00—17：00工作，每次鼓風(fēng)30 min，中間停5 min；在以下4種情況進(jìn)行試驗(yàn)：A.在溫室頂部通風(fēng)口（利用卷簾機(jī)帶動(dòng)把保溫被向后墻卷起，使得風(fēng)口打開約20 cm）打開情況下；B.在溫室底部通風(fēng)口（底部風(fēng)口在溫室前面位置，通過使用手搖式卷簾機(jī)將風(fēng)口打開約110 cm）打開情況下，8：30打開底通風(fēng)口，18：00關(guān)閉風(fēng)口；C.在溫室全封閉（不打開任何通風(fēng)口）情況下；D.在溫室頂部和底部通風(fēng)口（打開方式同上部頂、底部打開方式）開啟情況下。

試驗(yàn)在溫室各個(gè)小區(qū)內(nèi)前部（南）、中部、后部（北）方向距地面150 cm高處設(shè)3個(gè)觀測點(diǎn)（圖1），即前部測點(diǎn)（距溫室最南部1.95 m），中部測點(diǎn)（距溫室最南部5.85 m），北部測點(diǎn)（距北墻0.1 m左右）。自動(dòng)記錄數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)記錄頻率為每30 min記錄一次。

1.4 數(shù)據(jù)處理

數(shù)據(jù)采用Excel軟件進(jìn)行處理。

2 結(jié)果與分析

2.1 在溫室全封閉情況下的鼓風(fēng)效果

圖2，3分別為在全封閉狀態(tài)下溫室內(nèi)不同部位2日（5月15—16日）內(nèi)的溫、濕度動(dòng)態(tài)變化情況。從圖2可以看出，在10：00開始鼓風(fēng)處理時(shí)，處理間的溫度一樣，鼓風(fēng)0.5 h后差異逐漸出現(xiàn)；在11：30—14：30的高溫期間，鼓風(fēng)T處理溫室前部位置的溫度約45℃、中部位置的溫度約44℃，對照（CK）處理溫室的溫度約49℃，鼓風(fēng)T處理降溫幅度 4～5 ℃，全天從 10：00 到 17：00，平均降溫4℃；鼓風(fēng)結(jié)束時(shí)2個(gè)處理溫度趨于一致，之后氣溫開始大幅度下降，氣溫最低值出現(xiàn)在第2天5：00，約為14～15℃。

就相對濕度來說，在全封閉狀態(tài)下，上午太陽出來之后溫室前部相對濕度下降明顯，中部位置相對較慢；10：00開始鼓風(fēng)，鼓風(fēng)處理約0.5 h后，中部位置濕度下降比較明顯；在14：30—15：00出現(xiàn)相對濕度最低值，鼓風(fēng)T處理中部位置約為67%，CK處理約78%，全天從10：00到17：00的處理期間，中部位置相對濕度平均為80%，鼓風(fēng)T處理平均降濕10%，即為70%左右；溫室前部白天高溫時(shí)段相對濕度平均在30%以下，所以受到鼓風(fēng)的效果較明顯（圖 3）。

2.2 在頂部通風(fēng)情況下的鼓風(fēng)效果

圖4，5分別為在頂部通風(fēng)狀態(tài)下連續(xù)3日（5月9—11日）內(nèi)的溫濕度動(dòng)態(tài)變化。從圖4可以看出，在10：00開始鼓風(fēng)，約1.5 h后差異逐漸出現(xiàn)；在12：00—15：00的高溫期間，鼓風(fēng)T處理溫室前部位置的溫度約為37℃、中部位置的溫度約為35℃、后部位置的溫度約為32℃，與對照（31℃）相比，前部位置、中部位置、后部位置的溫度分別提高了6，4，1 ℃。

在頂部通風(fēng)狀態(tài)下，上午太陽出來之后溫室前部相對濕度下降明顯，后部則由于頂部通風(fēng)口的存在濕度下降也較明顯，為26%；10：00開始鼓風(fēng)處理，1 h后溫室中部的相對濕度與對照（CK）溫室基本一樣，變化不明顯，全天從10：00到17：00鼓風(fēng)處理期間，溫室中部相對濕度51%，對照溫室濕度為44%（圖 5）。

2.3 在底部通風(fēng)情況下的鼓風(fēng)效果

圖6，7分別為在底通風(fēng)狀態(tài)下連續(xù)3 d（10月4—6日）內(nèi)的溫濕度動(dòng)態(tài)變化。從圖6可以看出，在10：00開始鼓風(fēng)時(shí)，不同處理間的溫度變化沒有顯著的差異，鼓風(fēng)處理1 h后鼓風(fēng)T處理后面位置溫度明顯降低；在12：00—14：00的高溫期間，鼓風(fēng)T處理溫室前部位置的溫度約24℃、中部位置的溫度約25℃、后部位置的溫度約23℃，對照（CK）處理溫室的溫度約26℃，降溫幅度為2～3℃；全天從10：00到17：00處理期間平均降溫2℃；鼓風(fēng)結(jié)束時(shí)2個(gè)處理溫度一致，之后，2個(gè)處理氣溫開始大幅度下降，氣溫最低值出現(xiàn)在第2天5：00—6：00，為9～13℃。

對于相對濕度來說，在底通風(fēng)狀態(tài)下，上午太陽出來之后溫室前部和后部相對濕度下降明顯，中部位置相對較慢；在10：00開始鼓風(fēng)處理時(shí)，鼓風(fēng)T處理中部位置的相對濕度與對照（CK）處理溫室沒有顯著差異，而鼓風(fēng)T處理前部位置、后部位置的相對濕度較低，保持在25%左右；全天在10：00—17：00鼓風(fēng)處理期間T處理中部位置濕度與對照（CK）變化趨勢一致；鼓風(fēng)結(jié)束后T處理前部和后部位置相對濕度變化趨勢一致，均比較低，約50%～60%，鼓風(fēng)T處理中部位置與對照（CK）相對濕度變化趨勢一致，均保持在90%左右（圖7）。

2.4 在頂部通風(fēng)＋底部通風(fēng)情況下的鼓風(fēng)效果

圖8，9分別為在頂部+底部通風(fēng)狀態(tài)下連續(xù)3日（4月1—3日）內(nèi)的溫濕度動(dòng)態(tài)變化。由圖8可知，從10：00開始鼓風(fēng)處理時(shí)2個(gè)處理間有一定的差異；在13：30—14：30的高溫期間，鼓風(fēng)T處理溫室前部位置的溫度約為37℃、中部位置的溫度約為38℃、后部位置的溫度約為37℃、對照（CK）處理溫室的溫度約46℃，降溫幅度約7～9℃；全天從10：00到17：00，處理期間平均降溫約7～8℃；鼓風(fēng)結(jié)束時(shí)2個(gè)處理溫度一致，之后，2個(gè)處理氣溫開始大幅度下降，氣溫最低值出現(xiàn)在第2天7：30，為15～18℃。

而對于相對濕度來說，在頂部＋底部通風(fēng)狀態(tài)下，上午太陽出來之后溫室前部位置由于底部通風(fēng)口打開相對濕度下降明顯，后部位置由于溫室頂通風(fēng)口打開相對濕度也下降得較明顯；在10：00開始鼓風(fēng)處理時(shí)溫室中部位置的相對濕度與對照（CK）處理溫室相比較降低得比較慢；全天從10：00到17：00鼓風(fēng)處理期間，鼓風(fēng)T處理溫室前部、中部、后部位置相對濕度分別為27%，37%，27%，對照（CK）溫室相對濕度為28%，說明頂部+底部的通風(fēng)狀態(tài)對溫室前部和后部位置的濕度影響不是很明顯。鼓風(fēng)結(jié)束之后，鼓風(fēng)T處理溫室前部和后部變化一致，中部位置與對照（CK）處理溫室變化一致（圖 9）。

3 討論與結(jié)論

強(qiáng)制通風(fēng)是調(diào)控溫室內(nèi)氣候的重要手段和方法，許多研究已經(jīng)證明了這一效果[19]。本試驗(yàn)利用鼓風(fēng)機(jī)在墻體上強(qiáng)制通風(fēng)研究了在不同通風(fēng)方式（頂部通風(fēng)、底部通風(fēng)、全封閉、頂部通風(fēng)＋底部通風(fēng)）下鼓風(fēng)對溫室內(nèi)溫度和濕度的影響結(jié)果表明，在溫室頂部和底部通風(fēng)口全部開啟情況下，鼓風(fēng)可以分別使溫室內(nèi)前部和后部位置的溫度降低9℃，中部位置降低5℃，使其相對濕度從28%提高到37%；在只有底部通風(fēng)狀態(tài)下，鼓風(fēng)使中部位置溫度降低3℃，而中部位置的相對濕度與對照（CK）處理變化趨勢一致，保持在90%左右；在全封閉狀態(tài)下，墻體鼓風(fēng)使溫室前部和中部位置溫度降低4～5℃，中部位置相對濕度降低10%并保持在80%左右。這些都表明墻體鼓風(fēng)效果顯著，鼓風(fēng)加速了室內(nèi)空氣的流動(dòng)[20]，使得溫度降低[21]、相對濕度下降得較快[22]；盡管關(guān)于墻體鼓風(fēng)效果的報(bào)道較少，但在實(shí)際生產(chǎn)中種植者這方面的應(yīng)用還比較多，這也證明了強(qiáng)制通風(fēng)對溫室環(huán)境的調(diào)節(jié)作用。本試驗(yàn)測定中，發(fā)現(xiàn)在頂部通風(fēng)的情況下，墻體鼓風(fēng)不僅不能使溫室的溫度降低，反而提高，這可能是因?yàn)榈撞客L(fēng)口未打開，熱空氣上升后集聚于溫室上層，再加上后墻強(qiáng)制通風(fēng)，加速了熱空氣在溫室中部位置的集聚，使得中部位置的溫度較高。

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