宋衛(wèi)堂，孫云博，王平智，鄭 亮

?農(nóng)業(yè)生物環(huán)境與能源工程?

日光溫室后坡漫反射幕應用方法及效果驗證

宋衛(wèi)堂1,2，孫云博1，王平智1,2，鄭 亮1,2※

（1. 中國農(nóng)業(yè)大學水利與土木工程學院，北京 100083；2. 農(nóng)業(yè)農(nóng)村部設施農(nóng)業(yè)工程重點實驗室，北京 100083）

日光溫室東西壟向栽培可有效提高機械作業(yè)效率，但冠層遮擋易造成光照不均，從而影響作物生長發(fā)育。針對該問題，該研究提出了適用于日光溫室后坡的漫反射幕應用方法，并于試驗溫室內(nèi)設置4個東西方向壟，依據(jù)理論方法在試驗區(qū)后坡張掛漫反射幕，以此驗證張掛漫反射幕對溫室番茄冠層光環(huán)境的影響。結(jié)果表明：冬季上午，外界光強相對較弱，漫反射幕對冠層光環(huán)境的影響較??；中午時，試驗區(qū)各壟北向來光在冠層1.0和1.4 m高度相比對照組均有顯著增強（<0.05），提升10.4%～68.8%，上方來光光強在冠層1.0 m高度相比對照組顯著增強（提升16.3%～30.4%，<0.05），在1.4 m高度除第三壟外，影響均不顯著（>0.05）；下午，與對照區(qū)相比，試驗區(qū)各壟在冠層1.0和1.4 m高度北向來光光強均有增強，最高提升102.0%；相對對照區(qū)，試驗區(qū)第二、三、四壟上方來光光強顯著增強（<0.05），提升范圍為19.7%～54.3%。因此，漫反射幕可將入射到日光溫室后坡的光照反射至各栽培壟北側(cè)，從而改善東西向栽培各壟番茄冠層光照環(huán)境。

溫室；光照；作物；番茄；漫反射幕

0 引 言

日光溫室的傳統(tǒng)主栽壟向為南北向，其距離短、行距小、栽培畦數(shù)多，造成生產(chǎn)中農(nóng)機需要頻繁更換作業(yè)壟行[1]，作業(yè)“路難走，門難進、邊難耕、頭難調(diào)、效難高”等問題顯著，限制了機械化生產(chǎn)效率的提升[2-3]。因此，將日光溫室栽培模式改為東西壟向，可方便農(nóng)機進出、減少轉(zhuǎn)向次數(shù)，成為一種有效提高機械作業(yè)效率的方法，國內(nèi)外相關研究表明東西壟向栽培模式可實現(xiàn)番茄產(chǎn)量不低于傳統(tǒng)南北壟向[4-7]。然而，采用東西壟向栽培時，由于冠層間遮擋，會造成壟內(nèi)及壟間光照分布不均：同壟植株南北側(cè)葉片光照不均勻，北側(cè)光強一般弱于南側(cè)[6]；不同壟間的光照分布不均勻，尤其北側(cè)壟的光強較弱[7]。

光對植物生長發(fā)育與形態(tài)建成、及作物產(chǎn)量和品質(zhì)具有決定性作用，在一定光強范圍內(nèi)，作物產(chǎn)量與受光量成正相關關系[8-11]，因而光環(huán)境是制約溫室作物生產(chǎn)潛力的重要因素[12-13]。通過人工光調(diào)控措施，如人工補光、設置反光膜、墻壁刷白等方式越來越多地應用在設施生產(chǎn)中[14]。其中，反光膜張掛簡便、成本較低、可控性強，是一種行之有效的溫室光環(huán)境調(diào)控手段[15-16]。設施果樹栽培中，采用樹下鋪設反光膜的措施可以提升葉背的光強，改善果樹冠層光環(huán)境，在增加產(chǎn)量的同時提升果實品質(zhì)[17-20]。在日光溫室后墻張掛反光膜，也可將照射至北墻的光照部分反射至作物冠層，實現(xiàn)提高冠層北側(cè)光強的目的[21-23]。

然而，由于日光溫室后墻兼具蓄熱保溫功能，尤其在高緯度地區(qū)或秋冬季節(jié)，若將反光膜張掛在后墻會在一定程度上影響后墻的蓄熱功能[21,24-25]，而且反光膜張掛在日光溫室后墻的可用角度、面積及反射光覆蓋區(qū)域也受限制。與此相比，日光溫室后坡相較后墻的蓄熱功能需求較弱，若反光膜安裝于后坡，可避免對后墻蓄熱功能的影響[25-27]，同時方便光反射角度與覆蓋范圍的調(diào)整，將更多太陽輻射反射到植物冠層和土壤，提高進入溫室的太陽輻射的利用率，是一種有效的溫室光環(huán)境調(diào)控手段。

此外，盡管傳統(tǒng)反射膜可通過反射光照實現(xiàn)光調(diào)控的目的，但其增光效果受離反光膜的距離、離地面的高度和作物冠層等因素的影響[25]，若使用具備散射光輻射能力的漫反射幕，預期可使反射光照在溫室中的覆蓋更為均勻[4,28-29]。因此，本文提出在日光溫室后坡張掛漫反射幕從而改善溫室內(nèi)光分布的主動采光理論，依據(jù)反射光覆蓋需求，基于不同緯度、不同時刻的太陽高度角對漫反射幕的張掛角度進行理論構(gòu)建，并在此基礎上進一步開展了漫反射幕設置對東西壟向栽培番茄冠層光環(huán)境影響的驗證試驗。

1 材料與方法

1.1 試驗溫室

現(xiàn)場試驗于2022年2月在北京市房山區(qū)弘科農(nóng)場試驗溫室（115.97°E，39.62°N）進行。試驗溫室坐北朝南，東西長75 m，南北跨度7.5 m，南屋面投影寬度6.1 m，后墻高2.9 m，脊高4.1 m，室內(nèi)北側(cè)硬化道路寬0.8 m；溫室后墻采用空心磚和聚苯板雙層材料，表面覆蓋水泥砂漿，前屋面為輕鋼衍架結(jié)構(gòu)，覆蓋材料透光率為88.9%、霧度為71.5%。

供試作物為番茄（品種：‘美味紅’），2021年9月20日定植，試驗期冠層高度為1.8 m。如圖1所示，栽培壟從南到北依次編號為第一至第四壟，壟高10 cm，作物采用雙行定植，行距分別為30、35、30、40 cm，株距為30 cm，各壟北側(cè)行植株距北墻分別為550、410、265、140 cm。溫室東西兩側(cè)各留有3.0 m工作緩沖區(qū)域。冬季日常管理期間08:30保溫被打開，16:00保溫被放下。試驗區(qū)及對照區(qū)東西長為各15 m，試驗區(qū)為溫室種植區(qū)西側(cè)起15 m，試驗區(qū)與對照區(qū)間設置5 m緩沖區(qū)，溫室中部15 m種植區(qū)域為本試驗對照區(qū)。試驗區(qū)后坡按照本文下述方法安裝漫反射幕，對照區(qū)不安裝漫反射幕，其他生產(chǎn)管理措施相同。

圖1 日光溫室作物栽培模式、漫反射幕安裝方式及光環(huán)境測點示意圖

1.2 冠層光環(huán)境測量方法

為檢驗漫反射幕對作物冠層光照分布的影響，現(xiàn)場試驗測量了各壟北側(cè)不同冠層高度的光強。測點布置如圖1所示，測點高度分別為壟上1.0和1.4 m，水平方向距各壟冠層北側(cè)10 cm（依據(jù)試驗溫室番茄平均冠幅，各測點距北墻分別為510、380、235、120 cm）?，F(xiàn)場試驗期間取典型晴天天氣條件進行測試，光強使用光照度計（tes-1339，泰仕電子工業(yè)有限公司，精確度：±3%）測量。光照測量分為測點的北側(cè)來光及上方來光兩方面，其中，北側(cè)來光光強：光照傳感器垂直向北放置，與后墻平行；上方來光光強：光照傳感器水平向上放置，與后墻垂直。

2 日光溫室后坡漫反射幕的應用方法

為合理設置反射光照的覆蓋范圍和目標中心位置，需依據(jù)日光溫室所在地理位置、應用季節(jié)及時間等參數(shù)對漫反射幕的張掛位置、角度、寬度等參數(shù)進行理論計算。

2.1 太陽高度角和太陽方位角計算

太陽高度角是某地太陽光線與通過該地與地心相連的地表切面的夾角，隨太陽赤緯角和太陽時角的變化而變化。太陽高度角以表示，太陽赤緯角（與太陽直射點緯度相等）以表示，觀測地緯度用表示（北緯為正，南緯為負），太陽時角（地方時）以表示，太陽高度角的計算見式（1）。

sin=sin·sin+cos·cos·cos（1）

太陽方位角用表示，其計算式為

cos=(sin·sin?sin)/(cos·cos) （2）

太陽赤緯角（）是太陽和地球中心連線與赤道平面的夾角，太陽赤緯角和太陽時角的計算精度直接影響太陽高度角的計算準確性，故分別采用Bourges太陽赤緯角算法[30]和Lamm的時角算法[31]。

太陽赤緯角（）計算方法如下：

式中為參考弧度系數(shù)（=2π/365.2422）；為等效計日序數(shù)（=?1?0），為一年內(nèi)實際的計日序數(shù)，表示年份，0為計日序數(shù)的修正參數(shù)。

0=78.801+[0.2422(?1969)]?int[0.25(?1969)]

太陽時角（）算法如下：

式中t為真太陽時；為所在地經(jīng)度，東經(jīng)為正；8為北京時間（東八區(qū)時間）；（equation of time）為真太陽時與平太陽時之間的差值，即時差。

計算方法如下：

式中為一個周期中的計日序數(shù)，以閏年開始進行以4 a為周期的循環(huán)；A和B為通過非等距傅里葉積分得到待定參數(shù)，為其特征標識，取值為0到5，A和B的具體取值見表1。

表1 時差（e）計算中的AK和BK系數(shù)[31]

注：A和B為待定參數(shù)，為A和B的特征標識（取值為0～5）。

Note: AandBare constant to be defined according to, whereare their identification (0-5).

2.2 漫反射幕張掛參數(shù)的計算方法

2.2.1 漫反射幕的張掛角度

漫反射幕張掛于日光溫室后坡，設此時上邊緣與后墻水平距離為1、高度為1、漫反射幕寬度為。當漫反射幕與水平面夾角為時，漫反射幕直射光反射光落點與后墻距離為1，反射點與壟面距離為1。根據(jù)空間位置，可得反射光落點、漫反射幕安裝位置與太陽位置間關系式如下：

此時，漫反射幕下邊緣與后墻距離2和高度2分別為

漫反射幕下邊緣反射光落點與后墻距離（2）與高度（2）之間的關系式如下：

在不同栽培條件和不同季節(jié)的日光溫室，可根據(jù)需求調(diào)節(jié)漫反射幕主要作用區(qū)域，選擇合適的漫反射幕張掛角度。同時根據(jù)作用區(qū)域的計算，可判斷漫反射幕是否充分利用進入溫室的太陽輻射，避免將太陽輻射反射至溫室外部、溫室走廊和后墻等無效輔助區(qū)域。

2.2.2 漫反射幕的寬度選擇

根據(jù)漫反射幕在后坡的安裝位置，可計算漫反射幕對后墻遮光的范圍，即計算漫反射幕在后墻形成的陰影區(qū)域，由此可選擇合適的漫反射幕寬度?？珊喕嬎闫湎逻吘壴诤髩ξ恢玫耐队案叨?。

投影高度1的最優(yōu)選擇為與后墻高度相同，此時即充分利用了后坡的太陽輻射，又對后墻的儲熱功能影響最小。

2.3 試驗日光溫室漫反射幕參數(shù)及其安裝方法

如圖2現(xiàn)場照片所示，本試驗所采用漫反射幕為定制珍珠棉鍍鋁薄膜，其鍍鋁層表面呈不規(guī)則豎條狀突起，可在保證反光效果的同時將入射光反射至多個角度，形成漫反射效果。試驗日光溫室所用漫反射幕采用框架固定，并依據(jù)安裝高度及安裝角度需求安裝在試驗區(qū)后坡。

根據(jù)試驗溫室所處緯度及試驗季節(jié)，時鐘時間（地方時）為12:00時，時差為?0.23 h，太陽高度角為38.02°，太陽方位角為0°。以日光溫室內(nèi)后墻與水平地面交點為原點，為水平坐標，為垂直坐標，本試驗所期待的中心反射點為第四壟上部（=?140 cm，=190 cm）。本試驗所用漫反射幕總長度15 m，寬度1.0 m，依據(jù)上述漫反射幕安裝理論方法及試驗溫室實際工況，其安裝要求為上邊緣距壟面高360 cm、距后墻92 cm，所得漫反射幕中心位置高度為305 cm、與后墻距離82 cm，計算得漫反射幕張掛理論角度為77°，為安裝便利，實際漫反射幕安裝角度為75°（圖1，圖2）。16:00時（即下午保溫被落下時間）太陽高度角為13.92°、太陽方位角為60.66°，計算此時漫反射幕上邊緣反射光落點距后墻3.8 m，在溫室內(nèi)部，且主要反射光落點區(qū)域仍為后兩壟，故可采用此張掛角度。

圖2 日光溫室后坡張掛漫反射幕

3 結(jié)果與分析

3.1 日光溫室內(nèi)太陽入射及反射區(qū)域

圖3a所示為上午08:30時試驗日光溫室內(nèi)太陽入射角度及反射光線位置的示意圖，此時太陽高度角為31°，漫反射幕所反射光照的直射光部分光線的理論覆蓋范圍為作物第三壟北側(cè)及第四壟冠層上部位置。圖3b所示為中午（12:00）時太陽光入射角度及反射光線的示意圖，此時，漫反射幕所散射光照的直射光部分光線的理論覆蓋范圍為作物第四壟。圖3c為下午（15:30）時入射光線與漫反射幕反射光線示意圖，同上午一樣，此時反射光線的直射光部分集中于第四壟冠層上部和第三壟冠層北側(cè)。

圖3 不同時間日光溫室內(nèi)太陽入射及反射光線位置示意圖

3.2 上午冠層不同位置的光照分布

圖4a、圖4b為上午08:30日光溫室內(nèi)不同栽培壟北側(cè)的北向來光光強對比。在冠層1.0 m高度（圖4a），第三壟試驗區(qū)與對照區(qū)無顯著性差異，其余壟試驗區(qū)壟北側(cè)光強顯著低于對照區(qū)（<0.05），但其光強差值僅為2.4～10.2 μmol/(m2×s)。在冠層1.4 m高度（圖4b），第一、四壟試驗區(qū)和對照區(qū)無顯著性差異，第二、三壟試驗區(qū)北側(cè)來光光強相對于對照區(qū)光強顯著增加（≤0.01）；相比對照區(qū)，第二壟光強提高了7.8 μmol/(m2×s)，光強提升12.0%；第三壟的北向來光光強相對于對照區(qū)提高了20.8 μmol/(m2×s)，提升52.9%。試驗區(qū)和對照區(qū)第二、三、四壟在冠層1.0和1.4 m高度的北向來光光強均低于第一壟。

圖4c、圖4d為上午08:30日光溫室內(nèi)不同栽培壟北側(cè)的上方來光光強對比。在冠層1.0 m高度（圖4c），第一壟的上方來光光強試驗區(qū)低于對照區(qū)11.8%，第二壟上方來光光強試驗區(qū)相比對照區(qū)提升22.4%，第三、四壟上方來光光強無顯著差異。在冠層1.4 m高度（圖4d），第二壟上方來光光強試驗區(qū)顯著高于對照區(qū)，提高了63.6 μmol/(m2×s)，相對對照區(qū)提升22.3%，其余各壟上方來光光強無顯著差異。整體來看，上方來光光強從南到北減弱，在冠層1.0和1.4 m高度上，均為第一壟光強最高，分別為272.4、378.0 μmol/(m2×s)。1.0 m高度對照區(qū)和試驗區(qū)第三壟的上方來光相較第一壟的對照區(qū)分別低44.0%、44.4%，第四壟的上方來光光強相較第一壟分別低61.2%和68.7%，光強降低范圍約120～180 μmol/(m2×s)；1.4 m高度的第三壟和第四壟光強相比于第一壟的降低分別45%和67%，降低量為170～255 μmol/(m2×s)。

注：不同字母代表同一壟上試驗區(qū)與對照區(qū)光強有顯著性異（P<0.05）. PPFD：光合光子通量密度，μmol·m-2·s-1。下同。

由于作物間遮擋及溫室結(jié)構(gòu)的反射作用，日光溫室內(nèi)各壟的光照水平存在一定差異[7,12]。本研究中，上午（08:30）對照區(qū)在冠層1.0和1.4 m高度的北向來光和上方來光的光強均呈現(xiàn)為由南到北降低的趨勢，該結(jié)果與前人的研究結(jié)果一致[7,16,21]。本研究所設置光照測點位于各栽培壟北側(cè)（圖1），測點光照來源主要為環(huán)境散射光和其北側(cè)壟植株及北側(cè)墻體（后坡及后墻）的反射光。由于上午太陽高度角較低條件下的冠層遮擋[32]，故溫室內(nèi)各栽培壟光照呈現(xiàn)出該趨勢。通過漫反射幕后，試驗區(qū)的測點光強變化主要發(fā)生在1.4 m高度的第二及第三壟，既漫反射幕的主要反光覆蓋區(qū)域，對于其他冠層高度及栽培壟的影響不大。其原因在于，漫反射幕與原后坡材料相比，其反射率更高，但漫反射率相對要小，布置漫反射幕后，讓上午溫室后坡區(qū)域的光照相對集中地反射到了其目標區(qū)域。

3.3 中午冠層不同位置的光照分布

圖5a、圖5b為中午（12:00）時各栽培壟的北向來光的光強對比。在冠層1.0及1.4 m高度，試驗區(qū)光強相比于對照區(qū)均有顯著提高（<0.05），提高范圍為10.4%～68.8%；在反射光的作用下，第三壟試驗區(qū)相較對照區(qū)光強增強最多，分別提升52.4%和68.8%。在無張掛漫反射幕的情況下（對照區(qū)），在1.0和1.4 m冠層高度第一、二、三壟的北向來光光強較低，第四壟的光強相比前三壟均顯著提高（<0.01），分別達到158.4和172.2 μmol/(m2×s)，相較第一壟分別提高44.3%和33.0%（圖5a～5b）。與對照區(qū)相比，在后坡增加漫反射幕處理（試驗區(qū)）后，試驗區(qū)1.0和1.4 m冠層高度北向來光從南到北逐漸增強，第三、四壟的光強顯著高于第一、二壟（<0.01），1.0 m高度光強分別為168.7、181.0 μmol/(m2×s)，相較對照區(qū)第一壟光強分別提高58.9%和71.3%；1.4 m高度光強分別為205.1和221.8 μmol/(m2×s)，相較對照區(qū)第一壟提高75.6%和92.3%。

圖5c、圖5d分別為中午（12:00）時各壟北側(cè)上方來光的光強。在冠層1.0 m高度，試驗區(qū)光強相對于對照區(qū)均顯著提高（提升16.3%～30.4%，<0.05），其中試驗區(qū)第三壟北側(cè)的北向來光光強達到525.0 μmol/(m2×s)，相比對照區(qū)提升最多，提升幅度達30.4%，試驗區(qū)第三、四壟上方來光光強相比對照區(qū)第一壟光強分別95和120 μmol/(m2×s)，提升幅度為29.1%和23.5%。在冠層1.4 m高度，相比于對照區(qū)，試驗區(qū)第三壟光強顯著提高（<0.01），光強提高27.1%（圖5d）第一、第二、第四壟試驗區(qū)與對照區(qū)無顯著差異（>0.05）。在1.0及1.4 m冠層高度，對照區(qū)、試驗區(qū)內(nèi)各壟間上方來光光強對比無顯著性差異。

漫反射幕的應用在中午時刻（12:00）對提高冠層光輻射強度、改善光分布有明顯效果。中午，冠層光透射量較高，第三、四壟靠近溫室后墻，后墻反射的部分光照提高了其北向來光光強[22]。漫反射幕的反射光照的理論覆蓋范圍落在第三、四壟，因而其上方來光光強與前兩壟差異不大，漫反射幕加強了溫室北側(cè)墻體（后墻和后坡）的反光效果，增加漫反射幕后，各壟北側(cè)冠層1.0 m高度的光環(huán)境改善最明顯，4個栽培壟的光強均有提高；1.4 m高度的壟北側(cè)各壟間冠層光強差別不大，但漫反射幕顯著提高了第三壟壟北側(cè)冠層的光強，改善了原來第三壟光環(huán)境較前兩壟差的問題。

圖5 中午（12:00）日光溫室內(nèi)不同栽培壟光強

3.4 下午冠層不同位置的光照分布

圖6a、圖6b為下午（15:30）時各壟冠層北側(cè)的北向來光光強對比。在冠層1.0和1.4 m高度，試驗區(qū)光強相比于對照區(qū)各壟均有顯著提高（<0.05）。對照區(qū)在1.0和1.4 m高度第一、第二、第三壟北向來光光強無顯著差異（>0.05），第四壟顯著高于其余三壟（<0.01），其光量子流密度達到88.7和101.2 μmol/(m2×s)，相較第一壟光強分別提高49.6%和41.4%。在后坡張掛漫反射幕后，試驗區(qū)在1.0和1.4 m冠層高度北向來光光強呈從南到北增強的趨勢，第三壟光強相對對照區(qū)提升最多，分別提升69.2%和102.0%；圖6c、圖6d為下午各壟北側(cè)的上方來光光強對比。在冠層1.0和1.4m高度，第一壟試驗區(qū)和對照區(qū)的光強無顯著差異，第二、三、四壟的試驗區(qū)光強相比于對照區(qū)均有顯著提高。1.0 m高度，對照區(qū)內(nèi)各壟間上方來光光強無顯著性差異；安裝漫反射幕后，試驗區(qū)光強第二、第三、第四壟試驗區(qū)光強均高于對照區(qū)，并呈現(xiàn)由南到北增強的趨勢，第四壟光強最高，達到289.4 μmol/(m2×s)，相較對照區(qū)提升46.0%。1.4 m高度，對照區(qū)第一壟的光強顯著高于其他三壟（=0.02），為318.5 μmol/(m2×s)，增加漫反射幕后，第二、三、四壟的光強均有顯著提升（提升19.7%～54.3%，<0.05），試驗區(qū)第四壟光強最高，為427.0 μmol/(m2×s)，相較對照區(qū)提升54.3%。

下午，室外光輻射強度也相對較高，對照區(qū)在各壟間光強差異不顯著，靠近后墻的第四壟，與中午的結(jié)果相似，由于溫室后墻的反射作用，北向來光光強較高。漫反射幕的應用顯著提升了各壟及各高度的北側(cè)來光光強，同時，由于漫反射幕的散射入射光照的作用，使得試驗區(qū)第二、三、四壟的上方來光光強得到相應的提高。

圖6 下午（15:30）日光溫室內(nèi)不同栽培壟光強

4 結(jié) 論

1）在日光溫室后坡布置漫反射幕，可充分利用進入溫室內(nèi)的太陽輻射，改善東西壟向栽培日光溫室的光環(huán)境。本研究所設置漫反射幕主要作用目標區(qū)域為第三及第四壟，試驗區(qū)第三壟北向來光和上方來光光強相比于對照區(qū)提升幅度最高，在1.0和1.4 m冠層高度，中午的光強提升幅度分別在52.4%和27.1%以上。漫反射幕的作用可使反射光照覆蓋至更廣的第一、第二壟，相比于對照區(qū)，試驗區(qū)各壟在中午和下午的北向來光光強在1.0和1.4 m冠層高度均顯著提高（<0.05），提升幅度在10.4%以上。

2）依據(jù)本研究所提出的日光溫室后坡漫反射幕應用方法，可實現(xiàn)根據(jù)日光溫室所處緯度和建筑參數(shù)、漫反射幕位置和時點計算漫反射幕的使用規(guī)格和張掛角度等參數(shù)，為利用漫反射幕改善日光溫室作物冠層光環(huán)境提供了參考。本研究所采用漫反射幕安裝角度相對固定，后期研究可應用本文方法開發(fā)動態(tài)調(diào)整裝置；漫反射幕相對于傳統(tǒng)反光膜的反射光覆蓋范圍更寬泛，后期可進一步對漫反射幕的反光率及漫反射比例進行理論分析，實現(xiàn)光照均勻性的進一步提升。

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Application and effect verification of diffuse reflective films on the backslope of solar greenhouses

Song Weitang1,2, Sun Yunbo1, Wang Pingzhi1,2, Zheng Liang1,2※

(1.,100083,; 2.,,100083,)

The east-west ridge cultivation technique can effectively improve the mechanical operation efficiency in the solar greenhouses. However, the generally dimmed canopy can be found in the north side of the solar greenhouse and the north side of each ridge, compared with the south side. This study aims to improve the light environment inner tomato canopy, particularly for the better growth and development of the cultivated crops. A theoretical method was proposed to hang the diffused reflective film on the back slope of the solar greenhouse, according to the geographical location and building parameters. The appropriate angle was also determined for the diffused reflective film on the light environment of the greenhouse. The field test was conducted in the solar greenhouse of Hongke Farm (115.97E, 39.62N) in Beijing of China in February of 2022. Four east-west ridges were set in the experimental greenhouse. The greenhouse was separated as an experimental and control section. Among them, a diffuse reflective film with an appropriate angle was hung on the back slope of the solar greenhouse. The tomato plants were managed in the experimental and control sections, according to the normal horticultural practice. The light sensors were placed horizontally upward to measure the light intensity from above at the 1.0 and 1.4 m height of the canopy on the north side of the ridge, respectively. By contrast, the sensors were placed vertically backward to record the light intensity from the north side at 1.0 and 1.4 m height of the canopy. The results showed that the effect of the diffuse reflective film on the canopy light intensity was relatively low in the morning, due to the relatively low light intensity and the greater sun azimuth. At noon, the application of diffuse reflective film was improved the light intensity from the north of each ridge, compared with the control, while the light intensity from the north at 1.0 and 1.4 m increased by 52.4% and 68.8% for the third ridge, respectively. The overall light intensity at the 1.0 m height of the canopy increased for all the ridges. At the height of 1.4 m, only the light intensity of the third ridge at the experimental section was significantly higher than that of the control, and the light intensity increased by 27.1%. In the afternoon, the light intensity from the north of each ridge also increased, and the third ridge increased the greatest, while the light intensity from the north direction increased by 69.2% and 102.0%, respectively, compared with the control. The light intensity of the incoming light from above of the second, the third and the fourth ridge were all significantly increased, and the fourth ridge was resulted in the greatest improvement, indicating both the optimal heights of 1.0, and 1.4 m (46.0% and 54.3%, respectively). Therefore, the diffused reflective film can be expected to increase the light intensity of the inner canopy, providing for the incoming light from the north side. As such, the illumination uniformity of the greenhouse can increase to improve the light environment in the greenhouse.

greenhouse; light; crops; tomato; diffuse reflective film

10.11975/j.issn.1002-6819.202208209

S214.9

A

1002-6819(2023)-01-0171-08

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SONG Weitang, SUN Yunbo, WANG Pingzhi, et al. Application and effect verification of diffuse reflective films on the backslope of solar greenhouses[J]. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering (Transactions of the CSAE), 2023, 39(1): 171-178. (in Chinese with English abstract) doi：10.11975/j.issn.1002-6819.202208209 http://www.tcsae.org

2022-08-20

2022-12-26

現(xiàn)代農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)技術體系建設專項資金項目（CARS-23-D02）；山東省自然科學基金資助項目（ZR2021QC099）

宋衛(wèi)堂，博士，教授，研究方向為設施園藝工程。Email：songchali@cau.edu.cn

鄭亮，博士，講師，研究方向為設施園藝工程。Email：zhengliang@cau.edu.cn