<p>第 卷第 期年 月西北農(nóng)林科技大學(xué)學(xué)報 （自然科 學(xué)版 ） （） 網(wǎng)絡(luò)出 版時間 ： ： ：網(wǎng)絡(luò)出 版地址 ：我國日光溫室小氣候研究進(jìn)展與展望收稿 日 期 基金 項 目 公益性行業(yè) （氣象 ）科研專項 “華北日光溫室小氣候資源高效利用技術(shù)研究 ”（）作者簡 介 魏瑞江 （），女 ，河北晉 州人 ，正研級高工 ，碩士 ，主要從事設(shè)施農(nóng)業(yè)氣象研究 。：魏瑞 江，孫忠 富（河北省氣象科學(xué)研究所，河北 石 家莊；河北省氣象與生態(tài)環(huán)境重點實驗室，河北 石 家莊；中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院 農(nóng)業(yè)環(huán)境與可持續(xù)發(fā)展研究所，北 京）摘要 簡要回顧了我國日光溫室的發(fā)展歷程 ，將日光溫室小氣候研究劃分為 個階 段 ：世紀(jì) 年代的起步階段 、年代的探索發(fā)展階段及 世紀(jì)的快速發(fā)展階段 。從日光溫室小氣候監(jiān)控 、小 氣候 變化規(guī)律 、小氣候模擬 、溫室內(nèi)小氣候與外界的關(guān)系 、小氣候預(yù)報 、小氣候?qū)κ卟松L發(fā)育的影響 、小氣候調(diào)控等 個方面 ，介紹了日光溫室小氣候研究的主要成果和進(jìn)展 ；從設(shè)施農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展及生產(chǎn)需求 、農(nóng)業(yè)氣象業(yè)務(wù)發(fā)展需求 、日光溫室小氣候研究存在的薄弱環(huán)節(jié)等方面 ，提出立足防災(zāi)減災(zāi)的日光溫室小氣候監(jiān)測預(yù)測技術(shù)研究 、立足氣候資源優(yōu)勢的小氣候高效利用技術(shù)研究 、立足農(nóng)業(yè)氣象業(yè)務(wù)發(fā)展的小氣候定量分析評估技術(shù)研究 、立足節(jié)能降耗和低碳生產(chǎn)的小氣候調(diào)控技術(shù)研究等 ，將是未來日光溫室小氣候研究的重點和熱點 。關(guān)鍵詞 日光溫室 ；小氣候 ；研究進(jìn)展中圖分類號 文獻(xiàn) 標(biāo) 志碼 文章編號 （） ， （ ， ，； ， ，； ， ，）： ： ， ， ： ， ， ， ， ， ， ， ， ， ， ， ： ； 我國日光溫室發(fā)展迅速 ，日光 溫室蔬菜生產(chǎn)給人們帶來了可觀的社會效益和經(jīng)濟(jì)效益 。由于日光溫室的相對封閉性 ，決定了其內(nèi)部的小氣候不同于外界環(huán)境的大氣候 ，但實際又受到外界大氣候的巨大影響 。同時 ，日光溫室內(nèi)的小氣候直接影響著溫室內(nèi)蔬菜的生長與發(fā)育 ，所以人們對日光溫室小氣候進(jìn)行了較多研究 。為了了解并借鑒前人的研究成果 ，以便于更好地開展相關(guān)研究和應(yīng)用 ，本研究簡要回顧了我國日光溫室的發(fā)展歷程 ，重點闡述了國內(nèi)在日光溫室小氣候方面的研究進(jìn)展 ，探討了未來我國日光溫室小氣候研究的重點和方向 ，以期為設(shè)施農(nóng)業(yè)防災(zāi)減災(zāi) 、農(nóng)業(yè)增產(chǎn)增收增效和農(nóng)村經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展奠定基礎(chǔ) 。 日光溫室發(fā)展歷程日光溫 室是以太陽能為主要能源 ，夜間采用活動保溫被對前屋面保溫 ，進(jìn)行越冬生產(chǎn)的單屋面塑料薄膜溫室。日光溫 室世紀(jì)年代初發(fā)源于遼寧海城 ，世紀(jì)年代末期經(jīng)瓦房店傳往山東 、河北等地 ，后在東北 、華北 、西北等地區(qū)廣泛應(yīng)用 。日光溫室的發(fā)展經(jīng)歷了個階段 ：一是初創(chuàng)時期 ，從世紀(jì)初開始 ，一直延續(xù)到世紀(jì)年代 ，主要是土木結(jié)構(gòu)的玻璃溫室 ；二是大規(guī)模發(fā)展初期 ，從世紀(jì)年代初期到末期 ，日光溫室前屋面覆蓋材料由玻璃改為塑料薄膜 ，實現(xiàn)了北緯°°地區(qū)在完 全不加溫的條件下 ，利用塑料日光溫室進(jìn)行越冬黃瓜的種植 ；三是全面提升與發(fā)展期 ，從世紀(jì)年代初期到世紀(jì)初期 ，日光溫室面積快速發(fā)展 ，結(jié)構(gòu)性能和配套技術(shù)也逐步優(yōu)化和跟進(jìn) ，實現(xiàn)在最低氣溫地區(qū) ，通過 對溫室進(jìn)行少量加溫而能夠生產(chǎn)喜溫果菜并獲得高產(chǎn) ；四是現(xiàn)代化發(fā)展期 ，從世紀(jì)初期開始至今 ，日光溫室朝著自動化 、機(jī)械化 、規(guī)范化 、無害化 、標(biāo)準(zhǔn)化方向發(fā)展。有關(guān)日光 溫室小氣候的研究也隨著日光溫室的興起而開始 。 日光溫室小氣候研究進(jìn)展日光溫 室小氣候包括溫度 、濕度 、接受到的太陽輻射 、二氧化碳等 。自世紀(jì)年代開始 ，針對日光溫室小氣候的研究就已經(jīng)展開 ，可以分為個階段 ：世紀(jì)年代的起步階段 、年代的探索發(fā)展階段 、世紀(jì)的快速發(fā)展階段 。 小 氣候自動監(jiān)控技術(shù)研究對 日光溫室內(nèi)小氣候的實時監(jiān)控 ，是日光溫室生產(chǎn)走向工業(yè)化 、自動化 、產(chǎn)業(yè)化的必由之路 ，是實現(xiàn)溫室生產(chǎn)高產(chǎn) 、優(yōu)質(zhì) 、高效的關(guān)鍵 ，也是做好氣象為設(shè)施農(nóng)業(yè)服務(wù)這一工作的基礎(chǔ) 。最初對溫室內(nèi)小氣候的監(jiān)控普遍采用人工方式 ，如用傳統(tǒng)的溫 、濕度計記錄溫室內(nèi)的溫度和濕度 ，甚至僅憑生產(chǎn)操作人員的感覺 ，采用人工扒縫通風(fēng)或多層覆蓋的方法 ，達(dá)到控制室內(nèi)溫 、濕度的目的 。我國溫室自動控制技術(shù)研究開始于世紀(jì)年代 ，在年代 ，中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院 、中國農(nóng)業(yè)大學(xué) 、吉林工業(yè)大學(xué) 、江蘇理工大學(xué)等單位從不同角度研究了溫室內(nèi)的計算機(jī)控制與管理技術(shù) ，這一階段我國溫室小氣候的監(jiān)控技術(shù)研究主要從消化吸收 、簡單應(yīng)用向?qū)嵱没?、綜合性研究應(yīng)用階段過渡和發(fā)展。進(jìn)入世紀(jì) ，一些 農(nóng)業(yè)科研院所和大學(xué)加大了對溫室內(nèi)小氣候自動監(jiān)控技術(shù)的研究 ，集傳感技術(shù) 、自動檢測技術(shù) 、通訊技術(shù)和微型計算機(jī)技術(shù)于一體 ，實現(xiàn)了對溫室內(nèi)小氣候的自動監(jiān)控 。如中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院研制了溫室小氣候自動監(jiān)控系統(tǒng) ，并在技術(shù)上不斷更新 ，先是基于和技術(shù) ，通過總 線與 數(shù)字傳感器連接 ，并與監(jiān)控計算機(jī)構(gòu)成溫室現(xiàn)場監(jiān)控系統(tǒng) ，再通過無線通 訊技術(shù)建立現(xiàn)場監(jiān)控系統(tǒng)與互聯(lián)網(wǎng)連接 ，將實時采集信息發(fā)送到數(shù) 據(jù)服 務(wù)器。針對總線 傳輸 距離相對較短 、無法實現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)測的問題 ，又研制了基于嵌入式和基于與的無線 遠(yuǎn)程通信技術(shù)，解決了 數(shù)據(jù)遠(yuǎn)程傳輸?shù)募夹g(shù)問題 。針對此方法需要安裝大量傳感器和終端設(shè)備 ，現(xiàn)場布線和設(shè)備安裝搬移困難的不足 ，又研制了基于網(wǎng)絡(luò)的 溫室環(huán)境遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)，但網(wǎng)絡(luò)系 統(tǒng)使用的是一種低功耗近距離的通信技術(shù) ，其信號相對較弱 ，抗干擾能力差 。為了解決此問題 ，又研制了基于和的溫室 遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)，采用更 為先進(jìn)的第三代移動通信技術(shù) ，并運用虛擬技術(shù)搭建安全可靠的虛擬專用網(wǎng)絡(luò) ，對溫室環(huán)境因子數(shù)據(jù)進(jìn)行自動采集 、遠(yuǎn)程傳輸 、存儲管理 、網(wǎng) 絡(luò) 發(fā) 布 、分 析 處 理 。近 年 來 ，物 聯(lián) 網(wǎng) 技術(shù)也被廣泛應(yīng)用到日光溫 室小氣候的監(jiān)控中 。西北農(nóng)林科技大學(xué)學(xué)報 （自 然科 學(xué)版 ） 第 卷 小 氣候 變化規(guī)律研究日光溫室的封閉性或半封閉性決定了溫室內(nèi)獨特的小氣候環(huán)境 ，掌握了溫室內(nèi)小氣候的變化規(guī)律 ，才能有目的地合理開發(fā)和利用 。由于日光溫室內(nèi)小氣候與溫室本身的結(jié)構(gòu) 、溫室內(nèi)種植作物的種類 、外界氣象條件和人為控制等有關(guān) ，所以人們多是針對不同結(jié)構(gòu) 、不同天氣狀況 、不同作物的溫室內(nèi)小氣候進(jìn)行研究 。在結(jié)構(gòu)上 ，有大跨度 、厚墻體 、磚墻體 、半地下式和地平式等不同結(jié)構(gòu)類型 ；在地域上 ，東起山東 ，西到新疆 ，南起江皖 ，北到黑龍江 ，適用不同地域的日光溫室都有涉及 ；天氣狀況涉及晴天 、多云 、寡照 、雨雪等天氣 ；涉及的作物多以黃瓜 、西葫蘆 、番茄 、青椒 、茄子等為代表的喜溫果菜為主 ，少量涉及芹菜等比較耐寒的蔬菜 ；研究內(nèi)容主要是針對溫室內(nèi)氣溫 、地溫 、空氣濕度 、太陽輻射 、二氧化碳?xì)怏w等因子 ，從日 、旬 、月 、生長季等角度研究其時間變化規(guī)律 ，從水平分布及垂直分布角度研究其空間變化規(guī)律 。有研究表明 ，晴天和多云天氣下溫室內(nèi)的氣溫 、地溫 、空氣相對濕度和接受到的太陽輻射存在明顯的日變化，溫室內(nèi) 最高氣溫一般能上升到以 上 ，中部氣溫升高幅度 大于南部和北部 ，白天南邊高于北邊 ，夜間則相反 ，溫度在垂直分布上的變化要比水平分布劇烈得多；溫室內(nèi) 空氣相對濕度白天下降 ，一 般 能 下 降 到，夜 間 則 又 升高；溫室內(nèi) 接受到的太陽輻射南部高于北部 ，中部略高于東 、西部 ，上層高于下層 ，上下層的差異比南北差異明顯 ，太陽輻射量分布與作物冠層高度 、累積葉 面 積 指 數(shù) 和 凈 光 合 速 率 均 有 一 定 的 相 關(guān)性。在陰 、雪 、霧等寡照天氣下 ，溫室 內(nèi)的氣溫 、地溫 、空氣相對濕度和接受到的太陽輻射日變化則不明顯或無日變化 ，在冬季如果遇到長時間連續(xù)陰 、雪 、霧等寡照天氣 ，溫室內(nèi)的氣溫則會降到以下 ，甚 至更 低 ，溫室內(nèi)空氣相對濕度基本處于飽和狀態(tài) ，接受到的太陽輻射值很低 ，甚至為。溫室內(nèi)不 同層次土壤溫度明顯不同 ，下層土壤溫度變化幅度較上層小 ，且最高溫出現(xiàn)的時間滯后于上層 ，地 溫在 一天中幾乎無變化。溫室內(nèi) 的土壤溫度存在邊際效應(yīng) ，土壤邊際溫度界點在不同時期并不相同 ，鄭州月下旬溫室土壤邊際溫度界點距離溫室南底腳，在最冷 的月距南底腳，在月下旬 距南底腳僅。日光溫 室內(nèi)濃度日 變化曲線通常呈不規(guī)則 “”形 ，有時呈不規(guī)則 “”形 ，表現(xiàn)為晝間下降夜間升高的變化趨勢 ；幼苗期群體光合較弱 ，土壤呼吸旺盛 ，溫室內(nèi)濃度較 高 ；結(jié)果期群體光合旺盛 ，土壤呼吸衰竭 ，虧缺嚴(yán) 重 ；虧缺最嚴(yán)重季節(jié)為低溫寡照的月至翌 年月。 小 氣候 模擬研究對日光溫室小氣候進(jìn)行模擬 ，可以更好地了解溫室小氣候形成的機(jī)理 ，也可為溫室小氣候的調(diào)控提供決策依據(jù) 。國內(nèi)對日光溫室小氣候的模擬起步于世紀(jì)年代 ，模擬方法主要有依據(jù)能量和物質(zhì)平衡的物理模型法 、計算流體力學(xué) （）模 型法 ，主 要涉及對溫室內(nèi)溫度 、濕度和輻射等因子的模擬 。利用能量和物質(zhì)平衡的物理模型法進(jìn)行模擬的比較多 ，如利用穩(wěn)態(tài)傳熱理論建立溫室內(nèi)氣溫數(shù)值模擬模型；在考慮 溫室內(nèi)作物對溫室內(nèi)熱環(huán)境影響的基礎(chǔ)上 ，建立了日光溫室內(nèi)的溫度預(yù)測數(shù)學(xué)模型；根據(jù)日光 溫室內(nèi)空氣和北墻 、東墻 、西墻 、后屋面 、前屋面覆蓋材料 、土壤的能量和物質(zhì)守恒原理 ，建立了日光溫室熱環(huán)境的動態(tài)數(shù)學(xué)模擬模型；在考慮 日光溫室內(nèi)的太陽輻射 、對流換熱 、輻射換熱 、熱傳導(dǎo) 、自然通風(fēng)和水分相變帶來的潛熱對日光溫室熱環(huán)境影響的基礎(chǔ)上 ，建立了日光溫室熱環(huán)境模擬模型；在考慮溫 室建筑參數(shù)改變對溫室內(nèi)各表面太陽輻射照度影響的基礎(chǔ)上 ，建立了溫室內(nèi)各表面太陽輻照度模擬模型；在考慮 溫室內(nèi)直接輻射 、散射輻射及作物生長對輻射的影響的基礎(chǔ)上 ，對溫室光環(huán)境進(jìn)行模擬和分析等 。這些模 型從不同角度對溫室內(nèi)的小氣候進(jìn)行了模擬 ，物理意義明確 ，但涉及的參數(shù)較多 ，而影響日光溫室內(nèi)小氣候的因子多且繁雜 ，如果參數(shù)設(shè)定不好 ，就會給模擬帶來誤差 。計算流體動力學(xué) （）技 術(shù)對 于模擬溫室內(nèi)的氣流場及溫度場的變化具有強(qiáng)大的功能及準(zhǔn)確性 ，在模擬過程中考慮了溫室各組成部分的溫度隨時間和空間變化的動態(tài)過程 。目前應(yīng)用流體動力學(xué)模型進(jìn)行的模擬研究尚比較少 ，僅見中國農(nóng)業(yè)大學(xué) 、吉林大學(xué)等單位利用中 非穩(wěn) 態(tài)方法求解控制方程 ，模擬晴天溫室內(nèi)溫度的動態(tài)變化過程和空氣 流動，并對日 光溫室土壤溫度分布的邊際效應(yīng)進(jìn)行了數(shù)值模擬。 溫 室內(nèi)小氣候與外界氣象 條件的關(guān)系研究日光溫室內(nèi)小氣候雖然受人為環(huán)境控制 ，但溫室內(nèi)的小氣候環(huán)境也受到溫室外氣象條件的很大影響 。影響溫室內(nèi)小氣候的主要氣象因子有溫室外的第 期 魏瑞 江 ，等 ：我國日光溫室小氣候研究進(jìn)展與展望日照時 數(shù) 、氣溫 、空氣濕度 、云量 、風(fēng)力及溫室內(nèi)的基礎(chǔ)溫度等。天空云 量越少 ，溫室在白天接受的太陽輻射就越多 ，溫室內(nèi)光照強(qiáng)度隨著天空云量的增加而減弱。在晴好 天氣條件下 ，溫室內(nèi)的小氣候條件能夠滿足蔬菜生長發(fā)育的需求 ，但當(dāng)溫室外氣象條件達(dá)到一定程度時 ，溫室內(nèi)的小氣候環(huán)境便不能滿足溫室內(nèi)植物生長發(fā)育的需求并受到一定的影響 ，如當(dāng)連續(xù)無日照時 ，蔬菜生長速度減緩 ，開始落花 、落果 ，無日照時間持續(xù)越長 ，蔬菜受影響越重；當(dāng)溫室 外最低氣溫降到并持續(xù)，或下持續(xù)，或下持續(xù)，或下持續(xù)，蔬菜就會受到低溫冷害 ，且低 溫持續(xù)時間越長冷害程度就越嚴(yán)重；當(dāng)溫室 外風(fēng)力達(dá)到以 上時 ，就 有可能對溫室造成風(fēng)災(zāi) ；日降雪量達(dá)到以上時就可能造成雪災(zāi)。由于各地 外界氣象條件不同 ，有的區(qū)域適宜發(fā)展日光溫室 ，有的區(qū)域則不適宜發(fā)展，不同區(qū) 域日光溫室遭受災(zāi)害的風(fēng)險也不同 ，如河北省石家莊中部 、邢臺中部 、邯鄲大部以及保定 、衡水兩市局部在冬季發(fā)生低溫寡照災(zāi)害的風(fēng)險較大；魯北 、魯西 北北部 、魯中北部以及半島內(nèi)陸地區(qū)遭受低溫冷害風(fēng)險較大 ，半島東部沿海 、魯西南 、魯南及魯東南沿海區(qū)域風(fēng)險 相 對 較 小 ，山 東 其 他 地 區(qū) 屬 于 中 度 風(fēng) 險區(qū)；天津市月至翌年月遭受低溫災(zāi)害的風(fēng)險最大。 溫 室小 氣候預(yù)報技術(shù)研究及時 、準(zhǔn)確地對溫室內(nèi)小氣候進(jìn)行預(yù)報 ，有助于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)部門及時采取有效措施 ，有目的地進(jìn)行溫室管理和調(diào)控 。日光溫室內(nèi)小氣候預(yù)報的主要內(nèi)容有溫度 （氣溫 、地溫 ）、濕度 、接受到的太陽輻射及空氣二氧化碳濃度的動態(tài)變化等 ，預(yù)報時效有日 、月 、季等不同時間尺度 。使用較多的方法為統(tǒng)計回歸 、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò) 、季節(jié)性時間序列以及利用能量平衡原理建立預(yù)報模型等 。應(yīng)用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)方法對溫室內(nèi)小氣候進(jìn)行預(yù)報 ，多是在對日光溫室小氣候?qū)崪y數(shù)據(jù)進(jìn)行分析的基礎(chǔ)上 ，建立以影響溫室內(nèi)小氣候的室外氣象要素及管理情況作為神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的輸入量 ，以溫室內(nèi)的溫度 、濕度等為輸出量的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型 ，對溫室內(nèi)的溫度 、濕度進(jìn)行預(yù)測。也有研究應(yīng)用季節(jié)性時間序列 模型的理論和方法 ，建立溫室內(nèi)日濕度（）模型 ，對日光溫室內(nèi)的空氣濕度進(jìn)行預(yù)報。應(yīng)用統(tǒng) 計回歸方法對溫室內(nèi)小氣候進(jìn)行預(yù)報則是采用相關(guān) 、聚類 、判別等方法 ，分析溫室內(nèi)溫度 、濕度等預(yù)報因子與溫室外的大氣環(huán)流特征等宏觀因子或與逐時 、逐日 、逐月的溫度 、濕度 、日照 、風(fēng)力 、云量等地面氣象要素的關(guān)系 ，建立預(yù)報模型，。近年來有 研究利用自回歸移動平均方法對多元回歸模型進(jìn)行修訂來預(yù)報溫室內(nèi)的氣溫 、空氣濕度和地溫。也有不 少研究應(yīng)用能量平衡法 ，考慮溫室內(nèi)作物的蒸騰 、土壤蒸發(fā) 、覆蓋層內(nèi)表面凝結(jié)和閉膜后的冷風(fēng)滲透以及太陽輻射 、熱交換 、熱傳導(dǎo) 、自然通風(fēng)和水分相變等對溫室小氣候的影響 ，建立溫室內(nèi)溫度 、濕度及太陽輻射等的預(yù)測模型；根據(jù)質(zhì) 量平衡原理 ，構(gòu)建適用于北方干旱 、寒冷地區(qū)的典型日光溫室內(nèi)二氧化碳濃度的動態(tài)預(yù)測模型。上述方法各具優(yōu)缺點 ，如基 于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò) 、季節(jié)性時間序列等構(gòu)建的預(yù)報模型 ，雖然預(yù)報精度較高 ，但由于溫室內(nèi)種植的植物生長特性差異較大 ，缺乏應(yīng)用的廣適性 ；通過能量平衡原理構(gòu)建的預(yù)報模型機(jī)理性強(qiáng) ，但相關(guān)參數(shù)繁雜或難以獲得 ，進(jìn)而影響其推廣應(yīng)用 ；采用統(tǒng)計回歸方法構(gòu)建的預(yù)報模型較前兩者具有比較優(yōu)勢 ，且預(yù)報時效較長 。在研究過程中 ，可以根據(jù)研究的側(cè)重點選擇不同的方法 。 小 氣候?qū)κ卟松L發(fā)育的 影響研究日光溫室內(nèi)蔬菜生長發(fā)育離不開其小氣候環(huán)境 。溫室小氣候?qū)κ卟松L發(fā)育的影響研究主要涉及對蔬菜根莖葉生長 、果實發(fā)育 、產(chǎn)量 、品質(zhì)的影響 ，對氮 、磷 、鉀礦物質(zhì)吸收 、光合作用 、生理功能等的影響以及對種植制度的影響等 。在適宜的小氣候范圍內(nèi) ，隨溫度和光照強(qiáng)度的增加 ，番茄的株高 、莖粗 、葉片生長 、地上部和根系鮮質(zhì)量 、干物質(zhì)積累量均相應(yīng)增加，影響春 茬番茄果實日增質(zhì)量的限制因子是溫差和光強(qiáng) ，秋茬番茄果實日增質(zhì)量的最大限制因子是平均氣溫，溫室蔬菜 干物質(zhì)生產(chǎn)和分配還與輻熱積有關(guān)，但如果溫 室內(nèi)小氣候處于高溫 、亞高溫 、低溫 、亞低溫 、弱光及其組合等條件下時 ，蔬菜生長發(fā)育則會受到影響 。亞適溫弱光處理的黃瓜單株葉面積和干物質(zhì)量均明顯減小。夜間低溫抑制了番茄幼苗 根系對氮 、磷 、鉀 、鈣 、鎂元素的吸收。當(dāng)進(jìn)入 到溫室內(nèi)的光照強(qiáng)度是自然光的（晴 天中 午光強(qiáng)（·）時 ，其對番茄植株生長和產(chǎn)量無顯著影 響 ，當(dāng)光照強(qiáng)度繼續(xù)下降至（·）以下時 ，產(chǎn) 生的弱光脅迫使番茄植株的生長量 、干物質(zhì)積累和產(chǎn)量顯著降低。弱光條件下使黃瓜 化西北農(nóng)林科技大學(xué)學(xué)報 （自 然科 學(xué)版 ） 第 卷瓜率明 顯增加 ，產(chǎn)量平均降低左 右 ，黃瓜 功能葉片光合產(chǎn)物輸出比率顯著降低。在最低 氣溫、透光率的低溫 寡照處理下 ，番茄凈光合速率 、氣孔導(dǎo)度 、葉綠素含量等指標(biāo)均有所下降 ，當(dāng)?shù)蜏毓颜仗幚砗?，各項指標(biāo)可迅速恢復(fù)至對照水平 ；低溫寡照處理，雖會對番茄產(chǎn)生一定影響 ，但各項指標(biāo)依然可以恢復(fù) ；但低溫寡照處理后 ，即使將番茄植株置于良好的環(huán)境中 ，各項指標(biāo)的恢復(fù)也不明顯。不同茬口溫室內(nèi)的溫光條件影 響蔬菜干物質(zhì)和氮 、磷 、鉀的累積量及其在植株各器官的分配比例 ，冬春茬較秋冬茬利于蔬菜根系發(fā)育和對氮 、磷 、鉀的吸收分配 。如秋冬茬番茄干物質(zhì)和氮 、磷 、鉀的累積吸收量分別為冬春茬番茄的，和。延長通風(fēng)時間與增施使黃瓜平均光合速率分別提高和（·），可促進(jìn) 光合產(chǎn)物的積累。對結(jié)瓜初 期和結(jié)瓜盛期的日光溫室黃瓜施用氣肥 ，產(chǎn)量分 別比對照增產(chǎn)和。日光溫 室內(nèi)的小氣候?qū)ΨN植制度也有影響 。日光溫室使冬 、秋 、春三季的積溫和的 活動積 溫顯著增加 ，尤其在冬季增加更明顯 ，充足的熱量可以增加溫室內(nèi)作物的復(fù)種潛力和復(fù)種指數(shù)。 溫 室小 氣候的調(diào)控技術(shù)研究因為日光溫室蔬菜生產(chǎn)是反季節(jié)生產(chǎn) ，為了給溫室內(nèi)創(chuàng)造一個良好的小氣候環(huán)境 ，需要對溫室內(nèi)的溫度 、濕度 、太陽輻射 、二氧化碳濃度等小氣候進(jìn)行調(diào)控 ，調(diào)控技術(shù)及應(yīng)用效果在很大程度上決定著溫室蔬菜生產(chǎn)的成敗和生產(chǎn)效益的高低 。目前 ，針對日光溫室內(nèi)小氣候進(jìn)行調(diào)控的方法很多 。對溫度的調(diào)控主要采用保溫 、增溫 、變溫等方式 ，如用草簾 、棉被 、無紡布等多層覆蓋 ，內(nèi)設(shè)保溫幕及用地面加熱系統(tǒng) 、地源熱泵系統(tǒng) 、地中熱交換系統(tǒng) 、太陽能蓄熱系統(tǒng)增溫等 。研究表明 ，草簾的保溫能力一般為，棉被為，雙 層草 簾為，保溫幕 使溫室內(nèi)氣溫在晴天夜間平均提高；地面加 熱系統(tǒng)可使溫室內(nèi)溫度水平分布均勻 ，南北方向上差異在左右；地源熱 泵系統(tǒng)可增溫左 右 ，平均相對濕度降低；地源熱 泵系統(tǒng)也可用于夏季溫室降溫；地中熱 交換系統(tǒng)可使土壤溫度提高左右 ，氣溫平均提高；太陽能 蓄熱系統(tǒng)可提高溫室內(nèi)夜間氣溫，提高地溫。還有研 究表明 ，采用秸稈生物反應(yīng)堆技術(shù)可提高地溫，并使蔬菜上市提早，蔬 菜增 產(chǎn)；利用水 的吸熱與放熱原理 ，建造水幕簾 ，可使日光溫室夜間溫度提高以上 ，作物 根際溫度提高以上 ，與電 加熱方式相比 ，該系統(tǒng)的節(jié)能率達(dá)以上；應(yīng)用基 于熱泵的日光溫室淺層土壤水媒蓄放熱方法 ，可使溫室內(nèi)氣溫 、土壤溫度分別較對照平均升高和；或者建造 溫室時選擇合適的材料作為溫室的墻體 ，也可以增加溫室的增溫 、保溫效果。對溫室 內(nèi)光照環(huán)境的調(diào)控多采取補光 、張掛反光膜等措施 。補光程度達(dá)到某一閾值 ，才會對甜瓜果實糖分積累和蔗糖酶活性的變化產(chǎn)生較大影響 ，如在陜西楊凌地區(qū) ，冬季補光（·）的效果并 不明顯 ，補光（·）即可獲 得較為明顯的效果。張掛反光膜可補充溫室內(nèi)后墻附近 的光照度 ，可以縮小溫室內(nèi)南北方向上光照度的差異 ，有效改善溫室內(nèi)整體的光環(huán)境 ，提高蔬菜產(chǎn)量。另外 ，采用 涂覆型無 滴消 霧棚膜 ，能消除或減輕溫室內(nèi)的霧氣 ，達(dá)到無霧或輕霧的防霧效果 ，增加棚膜的透光性。對溫室 內(nèi)濕度的調(diào)控主要是滴灌 、地膜或稻草覆蓋 、化學(xué)吸水除濕和熱交換除濕等技術(shù) 。地膜覆蓋能使空氣相對濕度降低，稻草覆 蓋能降低，覆膜滴灌則能降低。對溫室 內(nèi)濃度的調(diào)控主要是通過通風(fēng)或增施氣肥，或使用秸稈生物反應(yīng)堆等達(dá)到增 加溫室內(nèi)的目的 。前 人還注重對小氣候調(diào)控機(jī)理的研究 ，如沈陽農(nóng)業(yè)大學(xué)建立了溫室地基穩(wěn)態(tài)傳熱的數(shù)學(xué)模型 ，利用熱分析 軟件對未設(shè)防寒溝和設(shè)置防寒溝種情況進(jìn)行了有限元分析 ，得出在溫室前底腳沿地基深度方向設(shè)置防寒溝具有良好的保溫效果 ，可以提高溫室內(nèi)土壤的溫度，從理論 上論證了防寒溝的效果 。還有研究采用流體數(shù)值分析軟件，建立了 溫室空氣的傳熱及流動模型 ，發(fā)現(xiàn)溫室內(nèi)地面下沉?xí)r ，日光溫 室調(diào)節(jié)小氣候的性能最好。 日光溫室小氣候研究展望國內(nèi)目前在溫室小氣候方面有了 一定的研究基礎(chǔ) ，為設(shè)施農(nóng)業(yè)的發(fā)展做出了積極的貢獻(xiàn) 。根據(jù)設(shè)施農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展與生產(chǎn)需求及農(nóng)業(yè)氣象業(yè)務(wù)發(fā)展需求 ，針對日光溫室小氣候研究方面存在的薄弱環(huán)節(jié) ，本研究認(rèn)為日光溫室小氣候的研究應(yīng)在以下方面有所加強(qiáng) 。第 期 魏瑞 江 ，等 ：我國日光溫室小氣候研究進(jìn)展與展望 立足 防災(zāi)減災(zāi)的日光溫室 小氣候監(jiān)測預(yù)測技術(shù)日光溫室蔬菜生產(chǎn)受外界氣象條件的影響 ，制約蔬菜穩(wěn)定生產(chǎn)的主要因子就是氣象災(zāi)害 ，尤其在氣候變暖背景下 ，極端天氣事件的增加 ，使設(shè)施農(nóng)業(yè)生產(chǎn)面臨著更嚴(yán)重的威脅 。同時 ，日光溫室蔬菜生產(chǎn)存在一定的脆弱性 ，抗御氣象災(zāi)害的能力較差 ，所以防災(zāi)減災(zāi)尤為重要 。加強(qiáng)日光溫室小氣候監(jiān)測預(yù)報技術(shù)研究 ，建立多學(xué)科相融合的小氣候監(jiān)測體系 ，獲取穩(wěn)定 、準(zhǔn)確的高質(zhì)量 、高頻次的小氣候監(jiān)測數(shù)據(jù) ，并結(jié)合溫室內(nèi)作物生長發(fā)育和未來天氣預(yù)報 ，建立長 、中 、短期小氣候預(yù)報技術(shù) ，實時掌控小氣候的動態(tài)變化 ，對有目的地調(diào)控溫室小氣候 、合理開發(fā)利用溫室小氣候及溫室管理有非常重要的意義 。 立足 氣候資源優(yōu)勢的小氣候高效利用技術(shù)日 光溫室蔬菜生產(chǎn)涉及生物工程 、農(nóng)業(yè)工程 、環(huán)境工程等多個領(lǐng)域 ，在結(jié)構(gòu)相對穩(wěn)定的前提下 ，溫室內(nèi)蔬菜生長發(fā)育受溫室內(nèi)小氣候和溫室外大氣候的共同影響 。全國各地氣候資源不同 ，根據(jù)氣候資源的時空分布特點 ，從區(qū)域優(yōu)勢 、氣候資源優(yōu)勢角度出發(fā) ，在充分考慮溫室的氣候適宜性 、氣候生產(chǎn)潛力 、氣候災(zāi)害風(fēng)險的基礎(chǔ)上 ，研究小氣候高效利用技術(shù) ，解決在哪種 、種什么 、怎么種的問題 ，趨利避害 ，這是保障設(shè)施農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的基本前提 ，也是設(shè)施農(nóng)業(yè)發(fā)展的重要途徑之一 。 立足 農(nóng)業(yè)氣象業(yè)務(wù)發(fā)展的 小氣候分析評估技術(shù)目前我國針對大田作物的農(nóng)業(yè)氣象情報和預(yù)報服務(wù)業(yè)務(wù)已普遍展開 ，也已經(jīng)納入業(yè)務(wù)化 、常態(tài)化 ，定時制作農(nóng)業(yè)氣象旬報 、月報 、季報 、年報和產(chǎn)量趨勢預(yù)報 ，分析評價氣象條件對農(nóng)作物的影響 ，預(yù)測農(nóng)作物氣象產(chǎn)量 ，在農(nóng)事關(guān)鍵季節(jié)和氣象災(zāi)害發(fā)生的前中后期進(jìn)行跟蹤服務(wù) ，為政府部門 、生產(chǎn)部門進(jìn)行決策提供依據(jù) 。而對于設(shè)施農(nóng)業(yè)的氣象服務(wù)僅僅依賴于科研成果的轉(zhuǎn)化 ，還沒有形成成熟實用的定量化評估方法 ，也沒有達(dá)到規(guī)范化和業(yè)務(wù)化的程度 。隨著各地設(shè)施農(nóng)業(yè)的發(fā)展 ，針對設(shè)施農(nóng)業(yè)的氣象服務(wù)刻不容緩 ，設(shè)施內(nèi)小氣候是否適宜蔬菜生長發(fā)育和產(chǎn)量形成 ，影響程度如何 ，都需要定量化的分析評估技術(shù) ，并納入農(nóng)業(yè)氣象業(yè)務(wù) ，使農(nóng)業(yè)氣象業(yè)務(wù)向設(shè)施農(nóng)業(yè)邁進(jìn) 。 立 足節(jié) 能降耗 、低碳生產(chǎn)的小氣候調(diào)控技術(shù)一般瓜類 、茄果類蔬菜二氧化碳飽和點濃度為 左 右 ，而日 光溫室內(nèi)白天在日出后至上午放風(fēng)前二氧化碳濃度往往不足 ，遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足設(shè)施蔬菜光合作用對二氧化碳的需要 。所以研究利用二氧化碳施肥技術(shù)和開發(fā) “碳基肥料 ”不僅可以提高農(nóng)作物的產(chǎn)量 ，而且還可以大幅度減少二氧化碳來發(fā)展低碳農(nóng)業(yè) 。另外 ，沼氣是有機(jī)物在厭氧條件下經(jīng)微生物的發(fā)酵作用而生成的一種可燃性混合氣體 ，發(fā)展農(nóng)村沼氣 ，建設(shè)生態(tài)型溫室蔬菜生產(chǎn) ，既可為農(nóng)民提供高品質(zhì)的清潔能源 ，同時能夠減少農(nóng)藥化肥的污染 ，保護(hù)環(huán)境 ，促進(jìn)設(shè)施農(nóng)業(yè)增產(chǎn)增收和農(nóng)村經(jīng)濟(jì)持續(xù)發(fā)展 。 結(jié)語本研究 回顧了我國日光溫室的發(fā)展歷程 ，較系統(tǒng)地總結(jié)了我國日光溫室小氣候方面的主要研究成果 ，并闡述了我國日光溫室小氣候未來的研究重點和方向 。我國在日光溫室小氣候方面取得了豐碩的研究成果 ，這些成果已極大地促進(jìn)了設(shè)施農(nóng)業(yè)的發(fā)展 ，設(shè)施農(nóng)業(yè)已經(jīng)成為農(nóng)民增收 、農(nóng)業(yè)增產(chǎn)的支柱產(chǎn)業(yè) ，對蔬菜的周年供應(yīng)起到了重要的支撐作用 ，未來還有更多的配套研究需要探索 。參考文獻(xiàn) 周 長 吉 ，楊 振聲 準(zhǔn)確統(tǒng)一 “日光溫室 ”定義的商榷 農(nóng)業(yè)工程學(xué)報 ，（）： ， “ ” ，（）：（ ）李 天來 我 國日光溫室產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀與前景 沈陽農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報 ，（）： ，（）：（ ）應(yīng)向民 分布式網(wǎng)絡(luò)控 制系統(tǒng)在溫室工程中的應(yīng)用研究 北京 ：中國農(nóng)業(yè)大學(xué) ， ： ，（ ）孫忠富 ，曹 洪太 ，李洪亮 ，等 基于 和 的溫室 環(huán)境信息采集系統(tǒng)的實現(xiàn) 農(nóng)業(yè)工程學(xué)報 ，（）： ， ， ， ，（）：（ ）李秀紅 ，孫 忠富 ，肖春華 ，等 基于嵌入 式 技術(shù)的農(nóng)業(yè)環(huán)境遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)實現(xiàn) 農(nóng)業(yè)工程學(xué)報 ，（）： ， ， ， 西北農(nóng)林科技大學(xué)學(xué)報 （自 然科 學(xué)版 ） 第 卷 ，（）：（ ）段志超 ，杜 克明 ，孫忠富 ，等 基于 和 的農(nóng)業(yè)環(huán)境無線遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng) 農(nóng)業(yè) 網(wǎng)絡(luò)信息 ，（）： ， ， ， ，（）：（ ）韓華峰 ，杜 克明 ，孫忠富 ，等 基于 網(wǎng)絡(luò)的 溫室環(huán)境遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計與應(yīng)用 農(nóng)業(yè)工程學(xué)報 ，（）： ， ， ， ，（）：（ ）梁居寶 ，杜 克明 ，孫忠富 基于 和 的溫室遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn) 中 國農(nóng) 學(xué)通報 ，（）： ， ， ，（）：（ ）閻曉軍 ，王 維瑞 ，梁建平 北京市設(shè)施農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用模式構(gòu)建農(nóng)業(yè)工程學(xué)報，（）： ， ， （） ，（）：（ ）黎 貞發(fā) ，王鐵 ，宮 志宏 ，等 基于物聯(lián)網(wǎng)的日光溫室低溫災(zāi)害監(jiān)測預(yù)警技術(shù)及應(yīng)用 農(nóng)業(yè)工程學(xué)</p>