摘要
目的:日光温室内小气候时空分布研究是掌握日光温室环境变化规律，探究日光温室空间分布差异性，为日光温室内作物在适应的环境内生长，为日光温室设计、建造、环境调控和作物管理提供理论依据。本文利用能量守恒原理模拟在雾霾条件下日光温室内黄瓜小气候时空分布规律，明确了日光温室内小气候空间的差异性，并构建了日光温室光，温度，湿度和通风时间预测模型，可为以后的日光温室室内作物管理服务，为日光温室受到雾霾灾害预警的防灾减灾提供理论依据。 方法:本试验以“京研迷你2号”黄瓜品种为试验材料，一套Davis Vantage Pro＆Plus气象站安放在日光温室室外，其观测温室室外的空气温度、空气湿度、土壤温度和土壤湿度。以北京地区一栋具有代表性的二代日光温室作为供试温室，在温室室内布署微气候监测传感器。日光温室跨度（Y）为7.01m，长度（X）为50.01 m。在Y=1.568m、Y=3.578m、Y=5.350m三个截面内，分别在X=5.070m、X=19.793m、X=45.533m的位置设置不同高度（Z=0.51m、Z=1.01m、Z=1.51m）的27个温度、湿度和辐射测量点。仪器采集空气温度和湿度传感器UX100-003(美国Onset Computer Corp)；来自北京华创维想科技开发有限责任公司的净辐射测量仪FNP-2、红外线温度仪SI-111(美国Apogee Instrument Corp)、太阳总辐射传感器S-LIB(美国Onset Computer Corp)，观测太阳总辐射值、光照净辐射值和叶片温度；温度传感器UX100-003布置在日光温室的中央位置，测量后墙和透明覆盖物材料内外表面温度；在土壤下表层2.01cm处放入一个热电偶TC6-K(荷兰Hukseflux Thermal Sensors Corp)，用于测量地下土壤的温度和湿度。记录数据的仪器时间间隔设置均为5min，每周数据需要转储1次。采用相关性分析对试验数据进行分析和评价。 结果: 1）考虑不同时刻、不同天气条件下的直接辐射与散射辐射的时间分布，以及透明覆盖材料的雾度、云量对直射与散射光辐射影响等问题，构建了一种简便的日光温室光辐射计算模型。在晴天和寡照天气下日光温室内太阳辐射照度自上而下依次降低，在水平梯度上呈现“M”型，北南向以北边高于南边。冬季寡照天气情况下的日光温室内的太阳辐射值在175W·m-2·s-1到255W·m-2·s-1之间，由于太阳辐射很弱无法保证黄瓜所需的光照，从而影响其正常生长。温室内太阳辐射照度的模拟值与实测值之间晴天的情况决定系数（R2=0.9945）比寡照的情况决定系数（R2=0.9717）高。 2）利用能量守恒原定律，构建了日光温室温度模型。在连续寡照天气下，前两天（12月25日和26日）温度的实测值和模拟值比较吻合，但从第三天（27日）的3:00时开始，温度实测值低于模拟值，并且低于黄瓜正常生长的温度。在寡照（1月16日）的情况下，日光温室室内水平方向上，不同冠层高度温度分布差异小于1℃。日光温室内温度最高位置为冠层上中部，南下部和北上部温度较低；日光温室内温度垂直方向上，寡照天的分布是以冠层上部和中部温度较高，最高处为温室中央偏东位置（约距东面山墙20m处），温室冠层下方温度最低。温度垂直方向温差约为2℃。 3）根据温室内湿度动态平衡，构建了日光温室空气相对湿度模型。不同天气条件下黄瓜日光温室湿度空间分布规律不同。寡照（1月16日）的情况下：日光温室内湿度水平方向分布，在东部不同冠层高度湿度分布差异小于10%，中部不同冠层高度湿度分布差异变化大，为50%，在冠层底部的空气相对湿度普遍较低。在冠层的中下间有一个高湿的区域，为86%；日光温室室内空气相对湿度垂直方向分布，温室冠层湿度最高位置为温室南部和北部位置，为80%。温室冠层下方湿度比温室中央和上部的高，湿度垂直梯度差为20%。 4）构建了冬季黄瓜日光温室白天室内通风时间估计模型。利用2015年12至2016年2月的日光温室外近地面的光照度和含湿量与温室内的含湿量作为驱动因子，进行日光温室内的通风率模拟。冬季最大通风量为冬季通风时通风量的最高限。为避免冬季通风造成室内气温过低，当室外湿度在-15℃到+15℃时，冬季最大通风率宜小于0.01 m2·m-3·s-1（NYT1451-2007温室通风设计规范）换气次数为每分钟1次以下为宜，来确定通风时间。在寡照天气时，在8日通风时间为48.12s；在14日通风时间为60.35s；在15日通风时间为1.75min。 结论:本论文基于日光温室受到寡照灾害预警的防灾减灾研究，可为以后的日光温室的栽培做好预防工作，并在外界灾害气象来临前做好相应的准备，使之对温室内的作物不影响或影响很小。利用能量守恒原理模拟日光温室内不同高度的光、温湿度分布情况，可以准确直观的了解日光温室内环境分布情况，还可以预测日光温室内通风时间，并及时预防室内高湿的发生。
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