温室气体与温室效应(6篇)

时间：2024-02-27

温室气体与温室效应篇1

关键词：温室栽培;温度;光照;湿度;气体;肥力;调控技术

温室包括各类玻璃温室、pc板温室、膜温室等。国内外温室栽培技术近年来得到迅猛发展,其中以荷兰、以色列、美国、英国、日本、法国、澳大利亚等国发展最快,我国温室栽培技术研究始于20世纪80年代后期,特别是近10多年来发展迅速,但由于许多栽培者在生产过程中对温室内环境因子调控技术掌握不到位[1-3],造成温室栽培没有发挥出应有效益,甚至亏本。因此,掌握温室内环境因子的调控技术是决定温室栽培成败的关键。

1温室内温度调控技术

温度与植物生长发育、花芽分化、光合作用、蒸腾作用、呼吸作用以及同化产物的运输等都有密切的关系,极端的高温与低温会影响植物的正常生长和发育,严重时甚至使植株死亡。土壤温度对作物生育也有很大影响,因为地温的高低直接影响作物根系吸收营养和水分,而且还影响土壤微生物的活动。采用温室的主要目的是在植物不适于露地栽培的季节进行栽培,因此温度就成为温室环境调控中的一个重要因子[4-6]。目前,对温度的控制主要有保温、加温和降温几个方面。

1.1保温技术

一是减少贯流放热和通风换气量。温室的散热有3种途径,即:经过覆盖材料的维护结构传热即贯流传热;通过缝隙露风的换气传热;与土壤热交换的地中传热。3种传热量分别占总散热量的70%~80%、10%~20%、10%以下。为了提高温室的保温能力,近年来主要采用外盖膜、内铺膜、起垄种植再加盖草席、草毡子、纸被或棉被以及建挡风墙等方法来保温。在选用覆盖物时,要注意尽量选用导热率低的材料。其保温原理为:减少向温室内表面的对流传热和辐射传热;减少覆盖材料自身的传导散热;减少温室外表面向大气的对流传热和辐射传热;减少覆盖面的露风而引起的对流传热。二是增大保温比。适当降低设施的高度,缩小夜间保护设施的散热面积,有利于提高设施内昼夜的气温和地温。三是增大地表热流量。通过增大保护设施的透光率、减少土壤蒸发以及设置防寒沟等,增加地表热流量。

1.2加温技术

加温的方法有酿热加温、电热加温、水暖加温、汽暖加温、暖风加温、太阳能储存系统加温等,根据作物种类和设施规模和类型选用。其中酿热加温利用的是酿热物(比如牲口粪便、稻草等)发酵过程中产生的热量。太阳能加温系统是将棚内上部日照时出现的高温空气所截获的热能储存于地下以提高地温,当夜间气温低于地温时,储存于土壤中的能量可散发到空气中。通过太阳能储存系统的运用,温室内地温可提高1~2℃。

1.3降温技术

当外界气温升高时,为缓和温室内气温的继续升高对作物生长产生不利影响,需采取降温措施,目前温室的降温主要有以下方式:一是换气降温。打开通风换气口或开启换气扇进行排气降温,在降低室温的同时,还可以排出湿气,补充二氧化碳。二是遮光降温。夏天光照太强时,可以用旧薄膜或旧薄膜加草帘、遮荫网等遮盖降温。三是屋面洒水降温。在设备顶部设有有孔管道,水分通过管道小孔喷于屋面,使得室内降温。四是屋内喷雾降温。一种是由温室侧底部向上喷雾,另一种是由大棚上部向下喷雾,应根据植物的种类来选用。

2温室内光照调控技术

植物的生命活动都与光照密不可分,因为人类赖以生存的物质基础是通过光合作用制造出来的。目前,温室内的光照仍以自然光照为主,但光照强度一般较弱,这是因为自然光要透过透明屋面覆盖材料才能进入温室内,这个过程中会由于覆盖材料吸收、反射、覆盖材料内表面结露的水珠折射、吸收等而降低透光率[7-9]。如果透明材料不清洁,使用时间长而染尘、老化等因素,其透光率甚至不足自然光的50%。因此,要尽量提高大棚内的光照,使之满足蔬菜花卉等设施栽培作物生长发育的要求。

2.1合理设计温室结构,提高透光率

一是合理设计。施工前选择好光照充足的建造场地;设计合理的建造方位和屋面坡(弧)度;尽量减少温室棚面龙骨的数量和表面积;选用透光率高的覆盖材料。二是保持覆盖材料表面干净。经常清扫覆盖物表面,减少灰尘污染,以增加透光率,提高棚内光照强度。三是减少覆盖物内表面结露。通过通风等措施减少覆盖膜内表面结露,防止光的折射,提高透光率。目前,我国已经研制出不易产生结露的无滴膜,生产时应作为首选材料。四是延长棚面光照时间。在保温前提下,尽可能早揭晚盖外保温和内保温覆盖物,增加光照时间。双层膜温室,可将内层改为能拉开的活动膜,以利光照。五是合理密植。合理安排种植行向,以减少作物间的遮荫,密度不可过大;否则,作物在设施内会因高温、弱光发生徒长。作物行向以南北行向为好,没有“死阴影”。若是东西行,则行距要加大。单屋面温室的高栽培床要南低北高,防止前后遮荫。六是选用耐弱光品种。温室栽培时应选用耐弱光品种,同时加强植株管理,对于高秧作物通过及时整枝、打杈、插架等措施以防止上下叶片互相遮荫。七是采用地膜覆盖或挂反光幕(板)。地膜覆盖有利地下反光以增加植株下层光照。在温室内悬挂反光幕可使反光幕前光照增加40%~50%,有效范围达3m。八是利用有色膜改变光质。在光照充足的前提下,采用有色薄膜,人为创造某种光质,例满足某种作物或某个发育时期对该光质的需求,获得高产优质。例如紫色薄膜对菠菜有提高产量、推迟抽薹、延长上市时间的作用;黄色薄膜对黄瓜有明显的增产作用;而蓝色薄膜能提高香莱的维生素丙的含量。

2.2遮光技术

温室遮光20%~40%能使室内温度下降2~4℃。初夏中午前后,光照过强,温度过高,超过作物光饱和点,对生育有影响时应进行遮光。遮光材料要求有一定的透光率、较高的反射率和较低的吸收率。一是覆盖各种遮荫物。覆盖物有遮阳网、苇帘、竹帘等。二是玻璃面涂白。将玻璃面涂成白色可遮光50%~55%,降低室温3.5~5.0℃。三是屋面流水。使屋面安装的管道保持有水流,可遮光25%,遮光对夏季炎热地区蔬菜及花卉栽培尤为重要。

2.3人工补光技术

补光有调节开花期的日长补光和栽培补光,日长补光是为了抑制和促进作物花芽分化,调节开花期。而栽培补光主要是促进作物光合作用,促进作物生长。据研究,当温室内床面上光照日总量小于100w/m2时,或光照时数不足4.5h/d时,就应进行人工补光。因此,在北方冬季很需要这种补光,但因成本高,国内主要用于育种、引种和育苗。人工补光的光源是电光源。对电光源有3点要求:一是要求有一定的强度。使墙面上光强在光补偿点以上和光饱和点以下。不同作物的光补偿点和光饱和点分别不同,所以应用时要因作物而定。二是要求光照强度具有一定的可调性。三是要求有一定的光谱能量分布和太阳光的连续光谱。可以模拟自然光照或采用类似作物生理辐射的光谱。

3温室内湿度调控技术

由于温室内土壤的蒸发和植株的蒸腾作用,使空气湿度明显高于露地。而湿度是影响温室栽培作物病害发生的

主要因素。湿度调控一是地膜覆盖。温室内覆地膜可使覆盖地面蒸发大大减少,从而达到保持土壤水分,降低空气湿度的目的。二是控制浇水。尤其在寒冷的季节,推行在地膜垄沟内暗灌,不仅有利于降低室内空气湿度、抑制病害发生,还能起到减少热能损耗、提高地温的作用。三是通风降湿。通过通风,可调节改善室内的湿度状况。但在通风降湿的同时,也降低了室内的温度,因此在寒冷的冬季,要以保温为主,尽量减少通风次数与时间;春季则要适当加大通风量,以协调温室内的温度与湿度,缓解温度与湿度矛盾。另外,大型设施在进行周年生产时,到了高温季节还会遇到高温干燥、空气湿度不够的问题,要注意加湿。加湿的方法有喷雾加湿、湿帘加湿和温室内顶部安装喷雾系统,降温的同时也可加湿。

4温室内气体调控技术

4.1温室内气体的种类

一是co2。对温室作物影响最大的气体是co2,它是作物光合作用的主要原料,其含量直接影响到设施栽培作物光合作用的进行。空气中co2的浓度一般为340~350mg/kg,远低于光合作用的适宜浓度(600~1200mg/kg)。而温室是一个相对封闭的空间,其中co2主要来自大气,植物和土壤微生物的呼吸活动、有机肥料的分解也可以释放一些co2,但由此而来的co2远远满足不了作物生长的需要,如果不及时补充co2,植物的光合作用减弱,光合产物数量少,供应养分不足,导致植株生长缓慢,产量低,品质差,畸形果多,落花落果严重。因此,对温室大棚设施补充co2,是提高作物产量与品质的主要途径之一。二是o2。土壤中的o2对作物影响较大,作物地上器官呼吸所需要的o2可以从空气中得到满足,根系需要的o2要从土壤中获得,缺氧时根系易腐烂,当土壤含氧量低于5%时,根系就不能进行正常的吸收活动,甚至会使根系窒息而死亡。三是有害气体。温室生产过程中往往会产生一些有毒气体对作物产生毒害。如温室中施入未经腐熟的鸡禽粪等有机肥,再发酵过程中会产生大量的nh3,另外大量使用碳酸氢铵、尿素等氮素化肥,也会放出nh3、no2。燃煤或燃烧沼气加温时会产生so2、乙烯等。质量不好的农膜还会产生cl2,这些气体如果不及时排出便会导致作物中毒。

4.2温室内气体调节技术

一是人工使用co2肥。利用强酸和碳酸盐进行化学反应产生碳酸,碳酸在常温下很快分解生成水和co2,目前在冬暖大棚广泛应用的是稀硫酸和碳酸氢铵的反应,产生co2。此法操作简单、安全,费用相对低,其反应速度随反应物浓度和外界温度的增高而加快,但要注意温度过高而引起碳酸氢铵的分解,产生氨中毒。或用燃烧沼气、天然气、液化石油气、无烟煤、丙烷、煤油等碳氢燃料的方法生成co2。此法生产co2气肥有2个较大的缺点,即虽经过滤但仍会放出co和h2s等有害气体及成本较高。或用干冰填埋法。在大棚内每1m2挖1个坑,坑内埋入少量干冰,使co2缓缓的释放到大棚里。这种方法释放量大、使用方便,但成本过高、劳动强度大,且因co2气体密度大,从地面向空气中释放比较困难,不利于作物吸收,无法做到定时定量,有降温效应。或用瓶装液态co2法。瓶装液态co2是化肥厂、酒精厂等企业的副产品,是比较理想的农用co2气源,且资源丰富、成本低廉、很容易控制、方便安全,具有其他co2气源所不具有的优点。还有生物法。在保护地内高架作物下堆放食用菌袋,既可生产食用菌,食用菌呼吸放出的二氧化碳又能被植物利用。二是通风换气。通过通风,在排出有害气体的同时,补充co2和o2,但这种方法只能使co2浓度最高达到大气水平。三是改善土壤o2供应。增施腐熟的有机肥,中耕松土,防止土壤板结;覆盖地膜,既能保墒又能保持土壤疏松透气,但地膜间垄沟要定期中耕。四是其他调节办法。选用含硫量低的煤作燃料,选用合格农用塑料膜,每次施肥后几天内要加大通风量,减少有毒气体对作物的危害。

5温室内肥力调控技术

5.1温室内施肥特点

一是禁用挥发性化肥;二是不能使用未腐熟的有机肥;三是多施有机肥。施有机肥不仅能提高土壤肥力,还能防止盐类积聚,并且有机物分解过程中产生的co2可供作物光合作用需要。少施容易被土壤吸附的硝酸钾、氯化钾、硫酸镁等化肥。

5.2施肥技术

一是有机肥。有机肥一般作基肥,多在耕前撒施。为提高肥效,种植行距较大的果蔬时最好集中沟施,注意分层施用并与土混匀。二是氮肥。氮肥是速效肥,一般用作追肥,分期施用,施用时埋在地下5~10cm为宜,尤其是在温室中不能施在地表,以免发生氨气危害。如果采取膜下暗灌技术可随水追施。三是磷肥。为了提高磷肥利用率,磷肥应集中深施,也可集中分层施用。颗粒磷肥比粉末磷肥效果好,有效磷含量高。四是钾肥。钾肥多作基肥和定植肥,可集中沟施,对于浅根性作物还可洒在地表,与表土掺匀。五是微量元素。多数土壤不缺乏微量元素,但温室内连作严重,常导致土壤中微量元素吸收障碍或缺乏。不同作物对微量元素缺乏的敏感性不同,生产上应根据作物种类的不同及生长发育表现,决定是否缺素。微量元素多进行叶面喷施,喷施浓度通常是0.2%~0.5%。钼、铜的实用浓度应适当降低,叶面喷施在傍晚进行最好,药液不容易风干,便于叶片吸收。用液量为375~750kg/hm2。

6参考文献

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温室气体与温室效应篇2

关键词：地板供冷置换通风气象参数露点竖直温度梯度

低温热水地板辐射供暖在欧洲已有多年的应用和发展历史，至1994年为止，法国约有20%的住宅建筑中装设了该系统，在德国为41%，奥地利为25%，瑞士为48%.近年来在我国，尤其是北方地区，使用量日益增加。北京、山东、黑龙江等还相继出台了相关的地方法规。与此同时政府有关部门、业主、厂家、设计单位等各方面对于同时使用地板供冷的兴趣也与日俱增，这意味着将减少供冷、暖的初投资和运行费，扩大使用地域，也将进一步推动地板供冷（暖）的发展。

一、地板供冷与置换通风结合的必要性

地板供冷系统只能承担室内显热负荷，当室内湿负荷较大，室内空气露点温度高于地板温度时，地板将会出现结露现象。

以地面温度与室温温差5℃计算，采用地板供冷时室内空气温度应低于30℃的保证率，北京为92%，济南为89%，南京为66%.应该说明，限于经费，北京、济南的气象参数取近3年的平均值，南京气象参数是201年的统计结果，而不是10年以上的统计值，但所获得的结果均具有参考价值。另外，要保证室温与地板温度之差为5℃左右，围护结构必须有较好的保温性能。采用地板供冷系统后，房间围护结构温度降低，人体辐射散热量增大，人体的实际感受温度会比室内实际空气温度降低2℃，所以室内空气温度30℃时相当于采用传统空调方案时房间温度为28℃。对于气候比较干燥的北方地区，地板供冷系统可以在不发生结露的情况下取得比较好的降温效果，如北京、济南；而对于长江中下游地区、沿海地区城市，由于空气湿度较大，不发生结露的保证率则较低，如南京。所以在这些地区，要在房间内取得比较好的空调效果，必须增加一套除湿系统，以降低房间内空气的湿度。

置换通风系统是一种舒适、节能的空调系统。如果将其与地板供冷系统配套使用，将会较好地弥补地板供冷系统的不足。干燥新风的送入，可以改善室内卫生条件，提高空调降温效果，同时降低室内空气露点温度；地板供冷的水温也可随之降低，满足负荷较大房间的需求；另一方面，置换通风系统可以在近地面处形成一层干燥的空气层，即空气湖，防止室外渗入的热湿空气直接与冷地板接触，从而防止出现结露现象。

单独的置换通风系统通常运用在高大建筑中，才能充分发挥其室内热力分层带来的节能效益，而在住宅建筑中，通常层高较低，排风与送风的温度差值不是很大，使得这一特点并不明显。而与地板供冷系统联合使用后，冷负荷的承担主要由后者实现，从而可减小置换通风系统送入的

风量，提高了排风与送风的温度差，继续发挥其室内热力分层带来的节能效益。

在地板供冷置换通风复合系统中，置换通风系统送入的新风量主要是根据湿负荷及人体所需新风量确定，仅承担很小的一部分室内冷负荷（一般不大于10%），设备体积和风管尺寸减小，所以在地板供冷系统的基础上，设备的初投资和运行费增加不大。地板供冷置换通风系统的优点还可体现以下在几个方面：

1.为冬季供暖、夏季供冷的居住建筑提供了又一种可能的末端系统形式，改变了住宅建筑内只能靠送风降温的情况。扩大了地板供冷（暖）系统的使用地域，使其可应用于长江中、下游等冬冷夏热地区，也使置换通风这一舒适、节能的系统可在住宅建筑中得到广泛推广；

2.不存在空调病的问题，地板供冷系统以辐射换热为主，更好地符合人体散热的特点；置换通风系统送风速度低于0.5m/s，送风量小，吹风风险值（draughtrisk）为零，避免了人在睡眠当中因吹风引起的种种不适；

3.提供稳定的房间温度，冷却地板可根据室内负荷在一定的范围内调节供水温度，从而使提供的制冷量在一定范围内可随着室内负荷的变化而变化，当房间负荷减小时，其提供的冷量也小，当房间负荷大时，其提供的冷量也相应地增大，冷却地板的这一特点使得房间的温度比较稳定。另外，地板供冷系统首先冷却房间围护结构，蓄冷量较大，短时间的开门或开窗对室内温度基本无影响；

4.全新风的空调系统风管截面积大、占用建筑空间大，有时还与建筑的梁相碰，难于布置，为此采用地板供冷可避免这一问题，而置换通风系统传送最小新风量，设备尺寸较小，同时置换通风器的布置比较灵活，可以设计为1／4圆柱靠墙角布置，也可以设计为1／2圆柱贴墙布置等方式；

5.由于地板供冷使用的水温高于常规空调系统，为蒸发冷却、深井水、地热（冷）等节能冷源的使用提供了条件，同时热泵／制冷机蒸发温度的提高增大了其制冷系数，提高了效率，为家用热泵／制冷机等设备的开发利用提供了潜在市场。

二、地板供冷置换通风复合系统的实验研究

1.实验室概况

实验室位于南京师范大学紫金校区内，共两层，一层层高2.75m，二层层高2.85m.每层由测试房间和补偿套间两部分组成。测试房间使用面积约为18m2，地埋管采用双回路布置方式以尽量均匀地面温度，冷源为国产的分体式风冷热泵冷水机组，额定制冷量5.8KW，机组配用进口全封闭涡旋式压缩机，功率为2.34KW，轴流风机功率为0.1KW.新风经除湿机降温减湿后由置换通风器送入，除湿机在名义工况下（干球温度27.0℃，湿球温度21.2℃），除湿量为3.2kg/h，置换通风器可使得送风均匀，送风速度低于0.5m/s.补偿套间用于模拟外界大气环境，套间内装有暖风机、加湿器各一台。暖风机加热功率可12KW，加湿器加湿量6kg/h.

2.实验结果

以一楼房间为实验对象，补偿套间温度34℃，相对湿度69%，此时对应露点温度27.6℃。据去年气象参数显示，室外露点温度高于27℃发生时数的百分比7月为4%，8月为0.8%.实验中，热泵自动运行、启停控制，出水温度高于17℃时压缩机启动，低于14时压缩机停转。除湿机也采用自动运行、启停控制，环境湿度大于55%时自动启动，小于45%时自动停止。置换通风系统送风量为546m3/h，送风温度24.6℃，排风温度26.3℃。

3.实验分析

（1）地板供冷系统可以有效降低房间内温度，而置换通风系统可进一步降低房间内温度，复合系统在房间内能取得比较好的空调效果，此实验中，工作区内的空气温度为24.6℃-26.4℃；

（2）实验中发现，房间内各处的露点温度并不是一致的，一般而言，房间下部的露点温度要低于房间上部的露点温度。而近地面处空气的冷却也不是等含湿量的过程，随着近地面处空气温度的降低，其相对湿度增加，随含湿量的降低，露点温度有所减小。据质量守恒定律分析，房间上部的含湿量将增大，实验过程中确实感觉无置换通风时房间内有点闷；

温室气体与温室效应篇3

近年来，随着国家“新一轮菜篮子工程”政策的出台和农业产业结构的深化调整，全国各级政府对设施，农业更加重视，投入不断加大，使全国设施面积逐年扩大，设施高效经济作物生产与传统大田粮食作物生产之间争地的问题日益突出。因此土地资源供应紧张的矛盾更加突出。为保证粮食作物的生产面积，2010年国土资源部和农业部联合发文，禁止在基本农田上进行设施农业建设。这给全国设施农业的进一步发展提出了严峻的挑战。设施农业向非耕地发展以及减少设施建设新增面积提高已有设施的周年利用率成为了当前和今后一段时间设施农业发展的必由之路。

日光温室具有节能、环保，能充分利用冬季休闲土地和劳动力的显著优点，但其土地利用率低，夏季休闲不能生产的缺点也严重制约着其进一步向现代化温室方向发展的中长期前景。对日光温室的技术升级已经成为了当前和今后一段时间我国设施农业科研和生产的重大研究课题。

随着近年来日光温室跨度、高度和空间尺寸的不断加大，一些环境控制装备也开始在日光温室中尝试使用。如通常在连栋温室中使用的湿帘风机降温系统在一些农业科技示范园、设施农业休闲园以及专业化生产企业中的花卉生产和育苗生产的日光温室中已经开始使用，这对提高日光温室的周年利用率起到了很大的作用。

湿帘风机降温系统是大型连栋温室中广泛使用的一种降温措施，不论设计方法和运行管理在大型连栋温室中都比较成熟，但应用在日光温室中，由于日光温室体型和空间的特殊性，湿帘风机降温系统的设计和管理尚有许多研究和探讨的地方。

湿帘风机系统降温原理

湿帘风机降温系统是利用水蒸发吸热的原理，将湿帘安装在温室的一侧，风机安装在温室湿帘的对面一侧，当需要降温时，风机启动，将温室内的高温空气强制抽出，造成温室内的负压；同时，水泵将水打在湿帘表面，室外热空气被风机形成的负压吸入室内时，以一定的速度从湿帘的孔隙中穿过，导致湿帘表面水分蒸发而吸收通过湿帘空气的热量，使之降温后进入温室，冷空气流经温室，再吸收室内热量后，经风机排出，从而达到温室降温目的。

湿帘风机系统的构成

由以上降温的原理可知，湿帘风机降温系统由湿帘加湿降温系统和风机排风系统两部分组成。湿帘加湿降温系统包括湿帘、支撑湿帘的湿帘箱体或支撑构件、加湿湿帘的配水和供回水管路、水泵、集水池(水箱)、过滤装置、水位调控装置及电动控制系统等，见图1。

湿帘风机系统在日光温室中的安装方式

湿帘风机系统设计安装中要求湿帘和风机分别安装在温室不同的位置，且相互之间的距离尽量保持在30～50m的范围内。结合日光温室的结构形式和空间尺寸，湿帘风机的安装方式有以下几种。山墙湿帘-山墙风机安装法

山墙湿帘-山墙风机安装法是日光温室安装湿帘风机最常见的方法，就是分别将湿帘和风机安装在日光温室的东、西两堵山墙上(图2)，温室一侧山墙进风、另一侧山墙排风，实现室内的纵向通风，排除室内热量。这种安装方法一般要求湿帘安装在温室的上风向，风机安装在温室的下风向，主要是为了减少风机阻力，提高湿帘风机降温的效率。需要注意的是，这里讲的风向为当地夏季的主导风向，因为温室湿帘风机系统主要在夏季运行，而非全年或冬季运行。如果由于其他原因不能按照上述风向要求布置湿帘风机时，在设计中需要将风机的风量加大20％。

由于日光温室长度一般都在60m以上，按照湿帘风机之间30～50m的合理设计距离，直接在日光温室的两堵山墙上分别安装湿帘和风机，由于距离超长，温室的降温效果将受到很大影响，甚至无法工作。为此，对于长度超过50m的温室，一般将温室分为两段，即在日光温室的中部增加两堵相距3～5m的山墙，将一栋温室分为两间，在中部两堵山墙上分别安装湿帘，在温室两端的山墙上分别安装风机，形成两间温室内不同方向的气流流场，如图3。湿帘风机运行期间，将中间两堵山墙之间的屋面打开，形成湿帘的进风口，可有效保证湿帘进风口气流的畅通。

这种方法虽然增加了两堵山墙，浪费了一定的种植面积，中间山墙在一定程度上也会影响其附近室内种植作物的采光，但这种方法从根本上解决了日光温室长度超出湿帘风机有效工作间距的问题，权衡利弊，还是利大于弊。冬季湿帘风机系统不工作期间，也可以将中部两堵山墙用塑料薄膜覆盖，如同日光温室一样进行生产或作为温室管理的操作间放置农具、农资或供管理人员休息之用。此外，一般将湿帘的供水水池放置在中部两堵山墙之间，也避免了设置在温室中占用种植空间。关于在后墙设置两个湿帘的做法，文中增加了一种安装方法，见“后墙湿帘-山墙风机安装法”。

室内湿帘-山墙风机安装法

室内湿帘-山墙风机安装法也称为活动湿帘安装法。其原理基本和上述山墙湿帘-山墙风机中将超长日光温室分为两间安装湿帘风机的方法相同，所不同的是该方法用可拆装式简易隔墙代替山墙湿帘-山墙风机中永久性建设的中间两堵山墙，如图4a，因而也减少了建设成本。在夏季降温季节将湿帘临时安装在可拆装式隔墙上，打开相邻两隔墙之间的屋面，形成湿帘进风口，风机仍然像山墙湿帘-山墙风机中一样永久性地安装在温室的两侧山墙。度过夏季降温季节后，拆除湿帘及温室内隔墙，如图4b，封闭相邻两隔墙之间的屋面，即形成一间整体温室。由于取消了温室中部两堵永久性山墙，一方面减少了温室的建设成本，另一方面也减少了冬季温室生产中由于中间山墙而产生的室内阴影，提高了光能利用率。

后墙湿帘一前墙风机安装法

顾名思义，后墙湿帘一前墙风机安装法就是将湿帘安装在日光温室的后墙上，将风机安装在目光温室的前墙上，形成温室内横向通风的一种湿帘风机安装方法。由于湿帘和风机分别安装在日光温室的后墙和前墙上，相比前述将湿帘风机安装在山墙上的纵向通风系统，湿帘的安装面积和风机的安装台数将大大增加，风机与湿帘之间的间距也大大减小，湿帘风机的降温效果将明显增强。当然，所用的湿帘和风机的设备和材料用量也相应增加，建设投资也随之提高。日光温室的后墙一般都是保温墙，墙体较厚，直接在后墙上安装湿帘，给温室冬季的保温带来很大影响。为此，在实际应用中将后墙做成中空墙体，将湿帘安装在温室内侧墙体中，在外侧墙体上局部开设进风口(图5)，由于两堵墙体之间为中空，阻力很小，所以，从进风口进入的空气能比较均匀地分布到湿帘的入口表面，不会影响温室

夏季的降温，而到了冬季，只要对进风口局部加强保温，即可保证温室的整体保温要求，不会过多地增加温室的运行管理成本。

日光温室的前墙，也就是日光温室的南墙，是与目光温室的后墙相对应而提出的。为了提高日光温室的采光量，传统的日光温室采光屋面都是直接连到地面，所以一般也没有前墙。近年来，为了增强目光温室的保温性能，半地下室或称为下沉式结构日光温室开始大面积推广，这样也就自然出现了日光温室的南墙。但由于这种温室南墙实际上是一堵挡土墙(这也是提高温室保温性能的缘由)，前面是无限深厚的土层，在其上直接安装风机显然是不可能的，所以，在日光温室的南墙上安装风机必须对温室的结构进行改造。

对于半地下室温室，南墙必须形成独立的墙体，也就是说要在南墙的南侧留出风机排风的通道，这需要在通道的南侧再增加一道挡土墙，并要使该挡土墙高出地面一定距离，以防止地面雨水排入通道。此外，通道内也必须设置排水设施，以便能够及时排除雨雪天降落到通道内的雨雪，或者通道的顶部设置防雨顶棚。通道的宽度应以不影响风机排风为原则设置，但往往是增大通道的宽度，相应也提高了温室的造价，所以在具体工程中还是以牺牲风机的风量来缩小通道的宽度，一般通道宽度在1～2m之间。

对于超大跨度日光温室(温室跨度在10m以上)，温室的高度也相应提高，这种情况下，采用半地下室结构对提高温室整体保温性能的作用将显著降低，为此，可直接将前墙砌出地面。这样，在南墙上安装风机将变得十分简单(如图6)。只要保证墙体高度满足风机的安装尺寸和排风要求即可。

温室中前墙结构如采用不透光砖墙结构，将在很大程度上影响室内地面的采光，所以，这类温室大部分用于栽培床栽培，主要种植盆花或进行工厂化育苗。但如采用透光结构(图6)，则地面栽培将不受影响。由于这种风机-湿帘安装方式造价较高，不适合于生产性温室，只在一些观光休闲性的日光温室中偶有应用。

山墙湿帘-前墙风机安装法

山墙湿帘-前墙风机安装法就是在温室的两端山墙上安装湿帘，在温室的前墙上安装风机。这种安装方法实际上温室中也形成纵向通风。需要注意的是这种安装方法风机的数量(或风量)要与安装湿帘的面积相匹配，不能像后墙湿帘-南墙风机-样在整个南墙上均匀布置风机，而应将排风风机均匀布置在靠近温室中部的南墙上，主要目的是避免风机与湿帘之间出现气流的短路。

相比后墙湿帘-前墙风机的安装方法，山墙湿帘-前墙风机安装法避免了对后墙的大规模改造，温室建设成本大幅度降低，但由于增长了冷空气的路径，降温的效果将有明显的下降，但与温室中部山墙安装湿帘、两端山墙安装风机的降温效果相当。只是由于要在前墙上安装风机，需要对传统的弧形日光温室前屋面进行改造，使其能适应风机竖直安装，相应地也增加了建设成本，对温室内安装风机的局部位置也造成一定的阴影，会影响作物的正常生长。

山墙湿帘-后墙风机安装法

山墙湿帘-后墙风机安装法就是在温室的两堵山墙上安装湿帘，在温室的后墙上安装风机(图7)。这种安装方法的通风降温效果与山墙湿帘-前墙风机安装法基本相同，惟一的差别是风机(排风口)与湿帘的安装位置进行了调换。但将风机安装在后墙上，相比安装在前墙上，避免了风机对室内的遮光，使温室内光照更加均匀。不过，由于日光温室的后墙为保温墙，在后墙上安装风机的工程量较前墙要大，而且冬季对风机口保温的处理难度也较前墙大。

前墙湿帘-山墙风机安装法

前墙湿帘-山墙风机安装法就是在日光温室的南墙上安装湿帘，在两端山墙上安装风机。相比山墙湿帘-前墙风机安装法，这种方法安装的湿帘面积将会增大，而且气流在温室中形成横向流场，因此冷气流的分布也更加均匀，降温的效果也更好。与在南墙上安装风机的方法相比较，温室南墙前面的排风通道变为了进风通道，因此，通道的宽度可大大减小，相应地温室的建设成本也将降低。对于不设通风道的南墙(南墙高出地面的情况)，也避免了风机排气的直吹，有利于两栋温室之间种植作物的生长。

后墙湿帘-山墙风机安装法

后墙湿帘-山墙风机安装法就是将湿帘安装在温室的后墙，将风机分别安装在温室两堵山墙上，形成温室内的纵向气流。相比后墙湿帘-前墙风机的安装方法，后墙湿帘-山墙风机系统由于排风风机数量少，所以总排风风量也小，因此。在确定湿帘面积时应与配套的风机流量相适应，不能整堵墙上都安装湿帘，这样会使流过湿帘的风速降低，影响湿帘的效率。此外，在与风机近处的湿帘通风量大，到温室中部的湿帘通风量减小，会形成气流短路，使温室中部空气的降温效果变差。同时，湿帘安装面积增大，相应也增加了温室的建设成本。所以，这种安装方法一般总是将湿帘集中安装在温室后墙的中部。湿帘风机系统运行管理注意事项

(1)湿帘、风机的布置一般应为湿帘在温室的上风向，风机在温室的下风向布置。

(2)湿帘进气口不一定要连续，但要求分布均匀，如进气口不连续应保证空气的过流风速在2.3m／s以上。

(3)湿帘进风口周边存在的缝隙需密封，以避免热风渗透影响湿帘降温效果。

(4)湿帘供水在使用中需进行调节，确保有细水流沿湿帘波纹向下流，以使整个湿帘均匀浸湿，并且不形成未被水流过的干带或内外表面的集中水流。

(5)保持水源清洁，水的酸碱度在6～9之间，电导率小于1000uΩ。水池须加盖密封，定期清洗水池及循环水系统，保证供水系统清洁。为阻止湿帘表面藻类或其他微生物的滋生，短时处理时可向水中投放3～5mg／m3的氯或溴，连续处理时可投放1mg／m3的氯或溴。

(6)湿帘风机系统在日常使用中应注意水泵停止30min后再关停风机，保证彻底晾干湿帘：湿帘停止运行后，检查湿帘下部汇水水槽中积水是否排空，避免湿帘底部长期浸泡在水中。

温室气体与温室效应篇4

温室内温度管理主要包括保温、增温和降温。在我国北方，保温设计是决定日光温室性能的重要因素之一，也是温室内气温管理的重要调控措施之一。保温主要是防止进入日光温室的热量散失到外部。根据热平衡方程，保温措施应从减少对流换热、换气放热和地中热传导三方面考虑。目前减少对流和换气放热主要通过采用热阻大的材料做覆盖材料、围护材料和结构材料，减小日光温室覆盖材料、围护材料和结构材料的缝隙的方式实现。为了提高日光温室的保温能力，通常采用多层保温覆盖方式，利用隔热性能好的保温覆盖材料来提高设施的气密性。其中多层保温覆盖主要采用室内保温幕、室内小拱棚和室外覆盖等措施。据测定，日光温室内加一层无纺布或聚氯乙烯PVC保温幕时，可分别降低热传导率27%和38%；加一层缀铝膜时，可降低热传导率42%～52%；而外部加一层草苫、苇帘或复合材料保温被时，可降低热传导率63%～67%。

日光温室保温效果的影响因素

影响日光温室温度变化的主要因素包括外界气象环境、日光温室的保温和蓄热性能、日光温室的采光性能及日光温室内加温措施与空气流动情况。日光温室保温与前屋面、后坡、后墙及地面的热学特性有关。日光温室的前屋面主要向外放热而不是向温室内放热，日光温室内的热量主要从前屋面散失。日光温室保温性能受保温比、不同围护材料热阻和温室缝隙大小的影响。

日光温室保温比影响温室内的温度，一般是指温室内土地面积与围护结构面积之比。单位土地面积的覆盖面积越大，散热越多；单位土地面积的覆盖面积越小，散热越少。即温室越低，保温比越大，保温性能越好；温室越高，保温比越小，保温性能越差。因此，从保温角度看，温室不能太高。另外，日光温室的后墙均采用加厚土墙或蓄热材料加保温材料制成，保温和蓄热能力不低于地面。日光温室的后坡均采用保温材料制成，保温能力不低于地面。因此后墙和后坡均可看作与地面具有相同的保温性能，所以如果温室加高后的保温比不变，保温性能就不会改变。如果日光温室后墙和后坡保温能力差，达不到土地保温能力，会导致散热较多，温室内温度会较低。从保温角度看，日光温室保温比和热阻越大、缝隙越小，保温性能就越好。保温比增大，需要加大等同于地面保温性能的围护结构面积，这样就会减少采光面积，影响采光，影响白天温室接收的太阳辐射。这样的话，即使温室保温，也会因白天热量吸收不足而不能保证室内温度；热阻增大，就需要使用热导率低的材料并加厚材料，增加成本；减小温室缝隙，就需要有高质量的材料、标准的构件和施工，这也会增加成本。因此，日光温室要确定合理的保温设计，应考虑3个方面：①合理的保温比设计；②不同围护材料合理的热阻设计；③最大换气放热界限的设计。

日光温室保温被与内保温技术

日光温室保温被技术

日光温室的传统保温覆盖材料包括草苫、蒲席、纸被和棉被等，其共同缺点是笨重、卷放费时费工。被雨雪浸湿后，重量增大，保温性能下降。而且这些保温覆盖材料对薄膜污染严重，容易降低温室的透光率。保温被是我国当前温室大棚采用最为广泛的保温装备。近几年，各地区陆续开发应用一些日光温室新型保温被，目前使用的保温被主要包括针刺毡保温被、复合型保温被、锦纶棉保温被、棉毡保温被、泡沫保温被等几种。从保温被的内芯材料、性能上可以将其分为：①原棉保温被：以原棉为内芯原料制作而成的，保温效果很好，可以进行卷放。但是原棉保温被具有吸潮性，容易发生霉变。②棉毡保温被：是将旧的纺织物进行加工，使其形成絮状、毡状，然后将其作为保温被的内芯。该保温被的保温效果好，可以进行卷放，而且价格低廉。但是棉毡保乇缓苋菀仔纬赏抛矗不透光，容易发霉沤烂。③涤纶保温被：内芯是由聚乙烯经过发泡处理后形成的涤纶短纤维，质量很轻，而且涤纶保温被半透光、不吸水、不沤烂。④稻草保温被（图1）：是将稻草麦秆等扎在一起，使用寿命短，还会对温室大棚上的薄膜造成污染，极易发生沤烂。涤纶保温被的质量很重，在新型保温不断出现的过程中逐渐被淘汰。

目前，日光温室生产中使用较多的自走式卷帘机有两种，分别是以山东为代表的电机、减速机分体式卷帘机和以上海申江牌减速机为代表的电机、减速机一体式卷帘机（图2）。与顶卷式卷帘机相比，自走式卷帘机的优点是：①适用范围广，适合跨度10m以内、长度100m以内的所有日光温室；②不受温室采光角度影响，正反转收卷自如；③安装简单，大大降低卷帘机及外保温材料安装的劳动强度；④操作安全，可停放在任何位置；⑤性能稳定，草帘或保温被等材料不偏移。缺点是：①一次性投资大于顶卷式卷帘机；②卷帘机下面的帘子需要手动卷放；③使用过程中会对温室骨架产生一定的压力，所以不适合竹木结构温室；④对外保温材料具有一定的拉扯力。虽然自走式卷帘机的一次性投入要大于顶卷式卷帘机，但因其安装方便，使用安全等特点，自走式卷帘机在设施农业效益不断提升的形势下已逐步被接受。

日光温室可开闭式内保温系统设计

作为一种便于安装，易于操作的保温节能装置，日光温室的内保温幕在温室生产中受到了广泛的关注[1]。针对日光温室特有的曲面结构和长季节生产植物茎秆悬吊在骨架上等问题，本课题组提出了在大跨度日光温室内设计可开闭式内保温系统，为优化日光温室保温设计，提高夜间保温能力提供了一种方便可行的方法[2-3]（图3、图4）。日光温室内保温系统的具体安装方法如下：

系统骨架的固定

设置门字形骨架支柱，通过焊接钢筋拉向前底角，水平方向的横梁钢管有数条钢丝斜拉，间距40～50cm，立柱在垂直方向不会因植株吊重而发生倾斜。托幕线与吊蔓线采用直径3mm的镀塑钢丝，托幕线上部固定在后坡中间的骨架上，在前水平钢管上绕一周向下拉至前底角焊好的钢筋上，两头用卡头固定，再用紧线器适度拉紧。托幕线及吊蔓线的密度与外骨架对应，每间两空设1根，高度要高出前水平骨架10～20cm，以适应吊蔓后钢丝形变下坠。吊幕线前部绕钢管下拉至前底角固定，后部固定在后墙钢筋上，最后用紧线器拉紧。

保温幕的安装

选用无纺布（40g/cm2）作保温幕，除保温外还具有吸湿作用，可以调节夜间室温。安装前先将驱动轴接好置于托幕线与外骨架之间的前底角，以备保温幕固定好后安装前驱动轴。安装时从温室的中间，将保温幕在托幕线与外骨架之间向两侧展开，再沿一个边将保温幕顺着托幕线向上拉到后坡，将保温幕用卡簧卡在事先焊好的卡槽内，最好将这个边多折两层，便于卡牢。后坡固定好后将保温幕的前边缘与驱动轴固定，固定时要将保温幕向下扯平，且前底角与钢管固定后距地面的高度要保持一定。

系统密封处理

系统密闭性不良是导致内保温效果差的主要原因，因此系y密封处理非常重要。前底角内侧加一层1m高的透明塑料膜以阻止前底角缝隙放热，上边用卡头水平固定在托幕线上，下边埋入土中。

传动系统

传动系统主要由传动轴和减速电机组成。传动轴由4分管（内径为12.7mm）组装而成，将保温幕用卡箍卡在4分管上，由温室西侧的电机带动4分管转动，卷起内保温幕实现幕的开闭。电机具有正反转开关，自锁功能。在设计上托幕线的角度应增大。因为坡度增大后，幕布会因重力原因而更加平整，上卷时更为紧实，避免了由于幕布松弛造成弯曲所带来不良影响。幕布缝合线最好是南北走向，在幕的东西两边做加厚处理，以防止幕布破裂。另外，为提高前底角的保温性能，可将前底裙可做成双层膜，或采取提高底裙的高度，增大重合面积。

结束语

随着我国社会对节能型农业发展需求的不断增强，日光温室的能耗问题受到越来越多的关注，尤其是高纬度地区日光温室保温与节能效果对冬季设施生产的实际意义。提高日光温室的保温性能是温室有效的节能措施之一。在实际操作中，不同材料的保温装备和不同方法的保温技术不断的被开发出来，但是最终实际生产中的保温效果仍然是日光温室工程界所关注的问题。

参考文献

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研究[c].2008中国设施园艺工程学术年会论文集，30-35.

[2]高原，须晖，马健.日光温室可开闭式内保温系统设计[J].新农

业，2009（5）：60-61.

[3]高原，须晖，马健，李天来，等.日光温室内保温承力桁架设计[J].

农业工程技术，2007（4）：13-15.

温室气体与温室效应篇5

关键词：日光温室；土壤；保温；加热

中图分类号S625.51文献标识码A文章编号1007-7731（2017）08-0063-06

1引言

日光温室的基本功能之一是提供作物冬季适宜生长的温度条件。温度是影响设施园艺作物生长的最为重要的环境因素之一[1]。虽然农业O施的应用在一定程度上解决了生产中的温度胁迫问题，但是高低温胁迫危害依然严重，一直以来是日光温室生产上的重要限制因素[2]。而对于中国北方的日光温室，最亟待解决的是提高过冬期间日光温室温度。

日光温室内温度调控分为空气温度调控和根系温度调控，它们都是作物的生长重要限制因子。在实际生产中，由于栽培介质的缓冲作用，根际温度变化与气温变化规律相近但时间上相应延缓[3-4]，对作物生长影响更大[5]；且当空气温度适宜时，影响更明显[6-7]。Yan[8]对黄瓜植株的研究表明，根系低温严重抑制了黄瓜的生理活动，当根系温度升高时，黄瓜植株逐渐恢复了正常的生长。适当的根际温度能够促进作物对干物质的吸收积累[9]，Walker的研究发现，在12～35℃范围内，根际温度每降低1℃就能引起玉米生长量下降约20%[10]。此外，陈t[11]的研究表明，根际加温比传统加温更节能，曲梅[12]通过局部根际加温调控比空气全范围加温节能28%左右。因此，根际温度加温在温室作物的温度调控中具有重要的研究意义和价值。

日光温室冬季要提高作物根际温度，最重要的是对土壤（或基质）进行保温及加热。为了解决日光温室冬季土壤温度低的问题，国内学者做了许多研究，提出了许多解决方案。其中大多从单一方面提高土壤温度，或注重温度的提高[13]，或注重节能[14]，或注重耐用性[15]等。本文总结了前人对土壤（或基质）进行保温及加热的研究现状，并进行了展望。

2日光温室冬季土壤保温方法研究

日光温室热量的主要来源是太阳辐射。而到达土壤表面或植物冠层的净辐射，一部分流入或流出土壤，形成土壤热通量，一部分用于加热土壤和空气（显热），另一部分用于土壤水分蒸发和作物蒸腾作用消耗（潜热），如公式所示：Rn=G+L×ET+H。式中：Rn为净辐射，G为土壤热通量，L为潜在汽化热，ET为蒸散量，L×ET为潜热通量，H为显热通量[16]。

所以室内土壤能量的得失主要有5个途径[17]，一是表层土壤与温室各部分的辐射传热，二是太阳辐射，三是表层土壤与空气的对流热传导，四是相邻土壤层间及各层间土壤的热传导，五是土壤表面冷凝水的潜热。土壤保温措施大都从这5个途径出发，提高土壤蓄热量，减少放热量。

2.1地面覆盖保温目前许多试验证明了覆盖透明塑膜、黑色塑膜、黑色砂砾、沥青乳液等[18]对土壤有较好的增温效果，其增温效应主要体现在提高地温平均值和最大值[19]。增温机制[20]为：隔绝了土壤与外界的水分交换，抑制了潜热交换；减弱了土壤与外界的显热交换；覆盖物（如地膜）及其表面附着的水层对长波反辐射有削弱作用而使夜间温度下降减缓。对于覆盖物来说，由于部分阻挡了太阳辐射及与温室各部分的辐射传热，故白天相对裸地获得的热量较少，但是在夜晚，土壤放热量却大大减少。所以良好的保温覆盖物可以较好地进行白天蓄热，又大大减少夜晚放热。覆盖物保温特别是薄膜保温使用方便，成本很低，增温幅度取决于地面覆盖材料的光谱透射率、土壤本身的物理热特性及其外界环境的条件[21]，比如透明薄膜塑料比黑色薄膜塑料的保温性更好。该方法一般可使地温增加1～3℃。但是由于许多覆盖物不可降解，故使用不当会产生污染。

2.2起垄保温起垄是一个简便常用的农艺操作，改变了微地形和作物生长的小气候，增大了适宜作物生长的土层，使土层更加松软，利于微生物活动，提高了有效养分，节水保墒，为作物生长创造了一个良好的生态环境[22-23]。垄作栽培的小气候效应主要表现在提高地温，降低周围空气相对湿度，加强作物近地面部通风透光，从而减轻病虫害发生程度，使植株发育良好。除此之外，垄作栽培也改变了土壤的物理性质。黄庆裕[22]等认为，垄作栽培可使土壤的通透性加强，还原性有毒物质减少，同时土壤的蓄热能力、导热能力都比平畦和淹田低，从而使土温、水温提高快，作物生长健壮[24-26]。

除了可以使土壤增温，有研究[27]表明土壤起垄后还可以降温，增温还是降温主要取决于太阳辐射在土垄上的分布状况。比如对于常见的南北向垄作，由于春季上午和下午的太阳高度角较低，阳光主要照射土垄的东、西面，辐射面积小，但是集中，垄温度增高的快；中午则相反。

对于增温土垄来说，其保温增温机制[28]主要有以下2点：一是由于起垄后土壤表面积发生了变化，改变了土壤接受太阳辐射能的面积、部位、角度，可以更充分地接受太阳能，达到增温的效果。二是起垄调节了导热性质等，改变了局部土壤的热物理性质。起垄后，受太阳辐射部分的土壤体积增大，而且由于垄作的土壤较为疏松，故土壤的含水量、空气含量也相应增大，土壤热容量随之增大[29]。综上，起垄后，土壤的孔隙度和容重变小，导热性降低，保温性能增加。

土垄原材料丰富，材料成本较低，但目前日光温室内主要仍是人工起垄，人工成本较大；增温土垄除了可以提高土壤温度，还可以有效地协调小范围的土、水、肥、气、热、光等关系。垄作的表面积相对平作更大，白天蓄热量大而夜晚的散热量也大，故土垄覆膜会减少夜间的散热量，对增加土温更加有效。土垄的蓄热散热量还受土垄含水率、孔隙度、土壤种类等影响，起垄时应综合考虑。

2.3防寒沟保温由于空气的传热性能比土壤要小40～100倍[16]，所以除了减少土壤热量向空气中散失，冬季更要减少室内土壤热量向相邻土壤层特别是向室外散失。防寒沟的作用正是阻止室内土壤热量的向外传递。防寒沟的保温效果由填埋深度和厚度、保温材料性能、填埋位置等决定。白义奎等[30]认为防寒沟埋深为0.8m是合理的（以超过当地冻土层深度为准）。对于绝热材料的选择，应考虑含水率、导热系数、整体性等能影响绝热材料的绝热性能的因素。故应该选择吸湿性小、导热系数小、整体性好的材料，比如聚苯板。填埋时温室两侧山墙和后墙也应设置防寒沟。防寒沟建造成本相对前两种较大，不过保温效果良好。对于防寒沟的科学设置、温度场分布、简化施工等方面，国内相关研究较少，但随着对日光温室围护结构研究的深入，如采取多层异质保温墙体、新型覆盖材料[31-33]，使得地面横向传热占总传热的比例及其对日光温室热环境的影响越来越大，其研究也会越来越完善。

2.4其他土壤保温措施除了以上保温作用较大且较为常用的方法外，还有几种措施也会对土壤温度有一定的保温作用。一是中耕保温。棚室内土壤因为高强度种植而板结，太阳辐射难以进入根系土层，土层蓄热能力小，致使土壤温度低，易使作物根系受冻。板结土壤团粒结构少，进行适度中耕可优化土壤结构[34]，既能抑制水分潜热失能，又能控温防冻，不足之处是这种方式保温效果有限且人力成本较高，需要不定期的进行整地翻地。二是增施有机肥，在土壤中增施有机肥可以提高土壤对辐射的吸收能力。从加热角度来说，由于一些有机肥分解后产生许多生物热，可以小幅度提高土温。三是掌握适宜的揭放帘时间与方法。赵清友[35]提出双层保温被不同步开闭以提高室内温度。冬季早晨天亮之后，首先揭开上层保温被，过1h左右太阳出来后，再揭下层帘，可有效防止日光温室膜内侧因温度骤降而结冰，同时预防了早晨因揭帘不当而造成的热量损失。下午放帘时间掌握在室温最高时，放下底层保温被保温，待日落前将上层帘全部放下。较高的空气温度会向土壤的辐射和传导更大热量，增加了土壤的蓄热量。土壤保温的优点首先是不需要额外的耗能，更加节能；其次，较少使用设施设备，成本低。缺点是不可控且升温效果不太明显。大部分时候，日光温室冬季需要的热量仅靠保温远远不够，需要对土壤加热。

3日光温室冬季土壤加热方法研究

由于土壤的热传导速度较慢，一般土壤表层的热量要经过3～4h才能传到20cm深处，有研究[36]表明气温对地温的影响只有2%，即当1m高处的气温为100℃时只能使地温提高2℃。且日光温室中土壤面积大，冬季加热时间长，消耗能源会很大。所以是否使用稳定而廉价的能源及节能、效果好、成本低的加温设备是衡量日光温室冬季土壤加热方法优劣的标准。根据加热所利用能源种类的不同，可分为化石燃料加热、电能加热、太阳能加热、地热能加热、生物质能源、混合能源等土壤加热方式。

3.1利用化石燃料加热土壤的方式温室供暖所采用的化石燃料热源设备有燃煤锅炉、燃油锅炉、燃油热风机等。其所采用的燃料是煤炭和柴油[37]，都是高污染的化石能源。使用燃煤锅炉时一般在日光温室采用单栋普通燃煤锅炉热水供暖的方式，需要人工夜间烧锅炉。徐刚毅[38]在温跨度7m，长度40m，热负荷为75w/m2的传统日光温室，经计算如采用燃煤锅炉供暖，一日要产生0.42GJ热量，则需燃煤0.03t（锅炉的燃烧效率按70%计）。该方法虽然可控性强且增温效果明显，但由于能耗大、成本高、环境污染严重，目前使用化石燃料作为加热土壤热源已经较少。

3.2利用电能加热土壤的方式电能加热土壤有以下几种能量利用形式：

3.2.1通过电热器加热冷水，再通过热水管道加热土壤徐刚毅[38]通过采用新型电锅炉供暖方式对日光温室土壤加温，将水加热至40℃，可以使日光温室的夜间最低的室内气温提高2～3℃，地埋管深度为30cm，据地面5cm处的地温最低，平均为12.6℃；15cm处地温最高，平均温度达到19.8℃。电锅炉采暖具有节能、环保、可控等优势，在技术上和经济上是可行的。该方法的不足之处在于能源转化过程中消耗较大，且当水温接近土温时，热传导速率大大减缓，将低温水加热到接近土温的这部分的能源无法使用，成本高、温度上升滞后。除了使用水管加热土壤外，刘明池[39]使用电加热棒加热冷水，再将热水通入多孔质陶瓷管负压栽培系统，通过多孔质陶瓷管加热土壤，该系统最大的优点就是能够利用负压自动调控土壤水分的同时，还能利用陶瓷管内循环温水调控土壤的温度。而由于这种新型的陶瓷管本身含有大量微细毛细孔，利于水管放热。试验结果显示，加温处理的15cm深度处土壤白天和夜间平均温度分别比对照高出2.7℃和1.2℃。

3.2.2通过电热元件直接加热土壤目前较为常见的是利用电加热线加热。肖日新[40]利用DV型电加温线对土壤进行三线加幔相较单线、双线加热，每消耗1W所提升的温度更高。该系统在功率密度为25W/m2的情况下，能使根际土温维持在20℃以上。张红梅[13]使用一种日本生产的具有一定宽度的农用发热膜，这种发热膜是由金属发热丝嵌入聚丙烯保护膜构成的。在温控相同的条件下，发热膜无论在育苗期还是植株生长期，耗电量都小于加温线。其缺点是调控方面欠缺，所以在种子萌发出土后要及时降低昼夜温度，防止作物徒长。除了线状或带状加热元件外，还有板状加热元件。碳纤维层压复合导电发热板[41]具有热效率高、发热均匀、耐腐蚀、便于自动化控制等优点[42]。赵云龙[15]等分析比较了电热线与碳晶电热板加热土壤的效果发现，电热线以自身为辐散中心呈线性散热；而碳晶电热板散热形式为面状，相同功率下其表面温度较低，降低了对植物根系的伤害[43]。对于用电能加热土壤的方法，技术成熟可行，加温效果明显且可控。但是由于成本较高，能耗较大，一般用于早熟促成栽培或是育苗等对温度敏感的生产环节。对土壤的加热总体较为均匀，且土壤升温速度较快，受天气因素影响小。电热加热土壤，能源利用率主要取决于电热元件电转化热的效率，故使用时应选用效率高的电热元件。

3.3利用太阳能加热土壤的方式太阳辐射能是一种廉价的清洁能源，但是太阳能直接加热土壤技术上较难实现，一般以太阳能为能源加热土壤需要借助介质，目前较为常见的方法是利用太阳能加热气相（如空气）或液相（如水）介质，再将介质的热能通过管道等设备传递给土壤。

早在20世纪80年代，国内就有一批科技工作者利用太阳能提高温室地温[44]。蒋锦标[45]和叶景学[46]都采用空气作为介质蓄放太阳能给地温加热。张海莲[47]在青海进行太阳能的热效果研究，设计了不同埋深的地热管。王顺生[48]将太阳能集热器和蓄热水箱置于日光温室内，白天集热，夜间散热。刘圣勇等[49]利用太阳能真空管集热器对太阳能集热，使用保温蓄热水箱蓄热，通过循环水泵和地下散热器向土壤传热，平均地温比对照煤炉加热系统的温室提高了4.4℃，产量提高比高达21%，甚至更高。于威[50]也用同样原理在深浅双层埋管方式的基础上，设计了分开深浅双层埋管为各自独立的加温系统，探讨了埋管深度对土壤增温效果的影响，结果表明地下0.8m深地埋管道较0.4m深在阴天将发挥更大效果。而在晴天日二者差别不大。马彦霞等[51]设置了3个埋管深度即地下20cm深处埋散热管、地下25cm深处埋散热管、地下30cm深处埋散热管，对日光温室土壤进行加热试验，结果表明散热管埋在地下25cm处时效果最好，对西瓜的生长和品质有很大提高。除了用太阳能直接加热液相，也可以从空气中提取太阳能，即使用空气源热泵热水器。即利用热泵技术将空气中低品位的热量转移到热水中，从而加热热水，再用热水加热土壤。

影响该方法效率的因素主要有太阳能吸收能力，对介质的保温能力以及散热能力等。该方法节能环保，晴天时效果良好，是当前日光温室长期对土壤加热的主要方法。但是其加热性能受环境影响很大，比如空气源热泵热水机组[52]的制热能力和产水量随着环境温度的降低而降低。当阴天或低温天气，该方法的效果将大打折扣，不稳定。加热效果方面虽然不如电加热加热幅度大，但是主要能源为太阳能，可大大减少成本。

3.4利用生物质能加热土壤的方式生物质能是一种通过有氧发酵及厌氧发酵来处理畜禽粪便、秸秆等农业废弃物的生态环保的可再生能源。在有氧条件下通过好氧微生物的作用可使有机固体废弃物达到稳定化（形成腐殖质）、减量化（有机物降解）、无害化（病原性生物失活），并转变为良好的土壤改良剂和有机肥。英国的G.Irvine等[53]研究表明Deerdykes堆肥装置在15d的堆肥周期内可产生7000～10000kJ/kg的可利用热，并对提取热的方法进行了全面研究，设计出一种气水换热器，得到43℃以上的热水，并从经济性角度分析了分解热回收利用是可行的。根据反应物含固率的不同分为湿式和干式，为厌氧消化两种方式。传统的发酵技术一般用湿式厌氧发酵技术即将稻秆等有机固体废弃物与人畜粪便等有机物混合，在厌氧微生物的作用下产生沼气。但湿式厌氧发酵技术的应用范围和地域因其耗能高、反应物预处理成本高而受到限制。沼气发酵时会产生大量的热能，韩成付[54]在平均温度31.6℃进风条件下对玉米秸秆好氧分解产热特性研究发现，出风温度峰值达57.9℃，平均产热速率为3.0W/kg（以湿重计），折合单位容积反应器产热速率为501.6W/m3，7d可回收总热量为342.7MJ。故在综合农业园区，日光温室利用发酵余热加热土壤。美国和英国等国家已有农场在利用稻秆和畜禽粪便进行好氧堆肥的同时，采用换热器或热粟等方式回收好氧堆肥反应过程中产生的生物热，进行供暖和供热的报道。

由于发酵本身也需要维持较高温度，甚至有时还需要加热，所以发酵过程中能提取的能量有限。除了利用发酵产生的热量，在我国东北地区还利用燃池进行日光温室土壤加热。燃池是一种利用以生物质为主的各种价格低廉废弃物的加温方法，可持续供热、且均匀稳定。研究表明[55]，燃池可以显著提高地温，在纵向距燃池中心0.5m、1.5m、3.5m、7.5m温度测点试验数据表明，分别提高了26.88℃、9.06℃、1.76℃、1.76℃；燃池对空气的提温效果也很显著，平均温度提高了3.6℃。不足的是传热过程中温度梯度很大，范围比较窄，影响加温效果。

使用生物质能源加热温室土壤的方法具有可持续性，最大的问题在于稳定性和持续性差，控制温度难度大。而对原材料要求较多，一是需要发酵、燃烧原料，二是发酵时的环境要求较严格，三是配套设施较多。

3.5利用地热能加热土壤的方式这里的地热能包括非地热井田区域的较深层次的土壤所拥有的低位热能以及地热井田的高位热能。张玉瑾等[56]利用温度采集系统测得青岛即墨市土壤初始温度分布，结果显示，0～20m浅层土壤随着深度的增加，温度逐渐上升，20～90m时土壤温度稳定在14℃左右，达到了恒温；90～103m，土壤温度又有一定幅度的上升，最高为16℃左右，其温度在冬季高于地表，可以用于加岜聿阃寥馈6温室由于其自身的蓄热效应被认为是利用浅层地能最有效的设施之一，冬季通过热泵技术和夏季蓄积的热量可以加热温室。方慧[57]等采用地面供暖方式，将加热管置于地表以下，然后以整个地面作为散热面加热温室。该试验主要目的是为了加热室内空气，但该方法也应用于加热表层土壤。除了利用深层土壤所拥有的低位热能，一些拥有丰富地热资源、地热井田的地区可以利用温度较高的地热能建设地热温室。亢树华[58]研究1985年于海城市东四方台西地郑家街建设的地热温室，发现进水口平均温度可达88.2℃，在放热量为250.92～292.74kJ/m2的情况下，试验温室气温可与室外造成32℃温差。而在进水温度为72℃时，加热土壤，10～30cm的土壤温度均在20℃以上，黄瓜增产58.3%。

天然的地热活动区只有在特定的区域才可以使用，不过加热效果特别好，加热效率高，成本低，稳定性好，唯一缺点就是对施工要求很高。一般地区只能利用较深层土壤自身的低位热能对冬季浅层土壤进行加热，由于两者温差不大，加热效果往往不尽人意，反而是加热室内空气效果较好。不过土壤的蓄放热能力较好，具有很大利用潜力。

3.6利用混合能源加热土壤的方式太阳能、生物质能、地热等新能源有来源不稳定，能量不足等缺点，而来源稳定的化石燃料及电能对环境污染较大且耗能严重，对于这一点，许多学者选择将两种或多种能源组合运用，取得了很好的加热效果。

首先，太阳能与地热能组合优缺互补。太阳能热泵在天气情况好的季节（夏季）供热量较大，但是需热量较小，天气情况差的季节（冬季）供热量较小，但是需热量较大，而地源热泵由于土壤温度常年稳定，其供需热量规律恰好相反；地源热泵可以弥补太阳热泵受天气影响的缺点，太阳能热泵可以弥补地源热泵供热不足的缺点，提高土壤源热泵的COP[59]。目前其在温室的应用主要集中在加热空气，土耳其太阳能协会的OnderOzgener[60]采用内径为32mm，埋深为50m的垂直U型地埋管太阳能辅助地源热泵用于温室供热系统的运行性能研究。这个系统设计安装在土耳其的伊兹密尔市法治大学太阳能协会，根据2004年1月20至3月31日的供暖测试发现，土壤热提取速率平均为57.78W/m，结果显示，单一的中央供能系统（不依赖其他供能系统）在环境温度很低的情况下不能满足温室的热损失。戴巧利[61]利用主动式太阳能集热/土壤蓄热系统对日光温室进行加温，与自然辐照温室相比地温平均升高2.3℃，蓄热量达228.9～319.1MJ，加热效果显著。王侃宏[62]设计了太阳能辅助加热土壤源热泵系统，试验显示热泵COP埋管出口水温变化成正比，太阳能加热之后COP提高到3，效果很好。

其次，太阳能空气集热-土壤蓄热组合也得到应用。戴巧利[63]设计的温室增温系统，是这两者组合的恰当应用。当太阳辐射能透过透明盖板后，其能量被镀有选择性涂层的吸热板吸收，加热工质（空气）然后送到地下管道，通过空气将热量传给地下土壤，最后将带有尾热的空气送入温室加温。加热效果显著：可将温室内气温提高3℃左右，提高土壤温度2.5℃左右。在夜间可进一步提高室内温度，平均提高4℃左右。混合能源可以互相弥补各自能源的不足，不过加热效果仍有待提高，合理控制设备成本会有较好的应用前景。

4总结与展望

在日光温室的能源利用方面，随着日光温室室内空气保温加热技术的发展与完善，土壤保温与加热的地位越来越高。目前常用的土壤保温技术如覆膜、起垄、设防寒沟等技术成熟、操作简单，成本低，但是需要一定的人力，所以适合日光温室生产的起垄覆膜机械有待研发与推广。为了将冬季日光温室土壤温度提升至适宜作物生长的范围，在土壤保温的基础上，发展合理、节能、稳定的土壤加热系统很有必要。除了化石燃料及电能等高耗能、高成本能源外，凡利于农业生产及推广的各种可再生的清洁能源都可以利用，不过其中低位能源较多。其中空气源主要碜蕴阳辐射能，因受自然天气的影响而致使运行不平稳均匀。正是因为受天气制约，致使棚室需热期与供热期的严重不匹配，这也是空气热泵亟需解决的问题；水源因区域、水质和蓄能量差别使其难以大面积推广应用；太阳能因随季节变难以保证均匀稳定；地源热因前期建造工程复杂、成本较大，换热器COP较低且随使用逐渐降低[64]，制约其大范围推广。因此，有必要开发利用混合能源的日光温室土壤加热系统。以可再生能源为主，在作物对温度需求敏感时期可补充使用化石燃料、电能等的模式具有很好的推广价值。

日光温室中，传统的土壤种植将逐渐被无土栽培取代。无土栽培具有以下优点[65]：提高水分、养分利用效率；良好的解决了传统土壤栽培中难以解决的水肥气热矛盾。无土栽培是解决设施土壤连作障碍最有效的方法。但基质的蓄热保温性能劣于土壤，冬季暴露在空气中的基质温度过低。傅国海[66]设计了一种起垄内嵌式基质栽培模式，土垄包被基质栽培槽，并通过塑料膜与基质隔离，利用土壤良好的蓄热保温性能来提高根际夜间温度。在此栽培基础上，利用主动蓄放热系统[67]等其他土壤加热系统，可能会有很好的增温效果。

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温室气体与温室效应篇6

关键词温室栽培;温度;光照;湿度;气体;肥力;调控技术