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草莓种植技术|草莓栽培设施内的温度状况与特点

2020-06-05 15:4110毛氏部落

一、设施内温度的形成

草莓栽培设施内热量的来源主要是太阳辐射。除加温温室外,所有保护设施白天都依靠太阳辐射而增温。即使是加温温室,一般也主要在夜间或阴(雪)天太阳辐射热量不足时进行补充加温。白天太阳光线(波长300~3000纳米)通过玻璃、薄膜等透明覆盖物入射到地表面上,使地面获得太阳辐射热量,通过传导逐渐提高土壤温度。当气温低于地温时,地面也释放热量(即通过辐射、传导或对流、乱流等)提高地表面之上的气温。另外,由于玻璃或薄膜能阻止部分长波辐射,使热能留在保护设施内,提高气温。这种透明覆盖物的增温作用,被称为“温室效应”。温室效应表现在没有人工加温的条件下,园艺设施内获得或积累太阳辐射能,从而使保护设施内的气温高于外界气温的一种能力。

温室效应是由两个原因引起的,一个原因是玻璃或塑料薄膜等透明覆盖物,可让短波辐射(320~470纳米)透射进园艺设施内,又能阻止设施内长波辐射透射出去而失散于大气之中;另一原因是保护设施为半封闭空间,内外空气交换弱,从而使蓄积热量不易损失。根据荷兰布辛格的资料,第一个原因对温室效应的贡献为28%,第二个原因为72%。所以,设施内白天温度高的原因,除了与覆盖物的保温作用有关系外,还与被加热的空气不易被风吹走有关系。温室效应与太阳辐射能的强弱、保温比和覆盖材料有关,还与园艺设施的方位有关。

二、园艺设施内的日温差

园艺设施内的日温差是指1天内最高温度与最低温度之差。其最高温与最低温的出现时间大致与露地相似,最高温出现在午后(14时),最低温出现在日出前,所不同处就是设施内的日温差要比露地大得多。容积小的设施如小拱棚尤其显著,例如,当外界气温为10摄氏度,大棚内的日温差约为30摄氏度,而小拱棚的日温差可达40摄氏度左右。加温温室由于可以补充加温,温差较小,晴天10~15摄氏度,日光温室15~27摄氏度,适宜的日温差对园艺作物生长发育是有利的。园艺设施日温差的形成,是由于白天设施内的空气和地面受太阳辐射而温度逐渐升高,到13时左右达到最高点,之后随着太阳辐射量的逐渐减少,气温逐渐下降。夜间,当气温低于地温时,土壤中储存的热则向空间释放,并在夜间通过覆盖物以3000~30000纳米的长波(红外)辐射向周围放热,直至日出前。所以,设施内的温度在日出前最低,日出后因太阳辐射温度逐渐提高,从而形成了保护设施内的日温差。

园艺设施内还会产生“逆温”现象,一般出现在阴天后,有微风、晴朗的夜间。在有风的晴天夜间,温室大棚表面辐射散热很强,有时棚室内气温反比外界气温还低,这种现象叫做“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,在微风作用下,室外空气可以从大气反辐射补充热量,而温室大棚由于覆盖物的阻挡,室内空气却得不到这部分补充热量,造成室温比外温还低。10月份至翌年3月份易发生逆温,逆温一般出现在凌晨,日出后棚室迅速升温,逆温消除。有试验研究表明,逆温出现时,设施内的地温仍比外界高,所以作物不会立即发生冻害,但逆温时间长了,或温度过低就会出问题。影响日温差的主要因素有以下三方面。

1、 保温比。设施内的土壤面积S,与覆盖及维护结构表面积W之比,即S/W=β(保温比),最大值为1.0。保温比越小,说明覆盖物及维护结构的表面积越大,增加了同室外空气的热交换面积,降低了保温能力。一般单栋温室的保温比为0.5~0.6,连栋温室为0.7~0.8。

保温比越小,保护设施的窖积也越小,相对覆盖面积大,所以白天吸热面积大,容易升温;夜间散热面也大容易降温,所以日温差也大。例如,在棚外气温为10摄氏度时,大棚的日温差约为30摄氏度,小棚却能达40摄氏度;在密闭情况下,小拱棚春天最高温度能达50摄氏度,大棚可达40摄氏度。

2、覆盖材料。覆盖材料不同,设施内的日温差也不同。如聚乙烯透过太阳辐射能力优于聚氯乙烯。白天易增温,但聚乙烯透过红外线的能力也比聚氯乙烯强,故夜间易降温。所以,聚乙烯保温性能较差,棚内日温差大。聚氯乙烯增温性能虽不如聚乙烯,但保温性能好,故日温差小。

3、 园艺设施的热收支状况。园艺设施是一个半封闭系统,这个系统不断地与外界进行着能量与物质的交换。设进入温室的热量为Qin,传出的热量为Qou,根据能量守恒原理,蓄积于温室系统内的热量ΔQ=Qin-Oou。当Qin>Qou时,温室因得热而升温。但根据传热学理论,系统吸收或释放热量的多少与其本身的温度有关,温度高则吸热少而放热多。所以,当系统因吸热而增温后,系统本身得热逐渐减少,而失热逐渐增大,促使向着相反方向转化,直至Qin=Qou。温室或其他保护设施,便是通过上述方式调节自身温度,从而维持系统与外界环境的热平衡。由于系统本身与外界环境的热状况不断发生变化。因此,这种平衡是一种动态平衡。

根据上述热量平衡原理,只要增大传入的热量或减少传出的热量,就能使保护系统内维持较高的温度水平;反之,便会出现较低的温度水平。因此,对不同地区、不同季节以及不同用途的保护设施,可采取不同的措施,或保温或加温,或降温以调节、控制设施内的温度。

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