分類號(hào)：S482.2+99學(xué)校代碼：10712U D C：632研究生學(xué)號(hào)：2012054061密級(jí)：公開2017 屆 在 職 攻 讀 碩 士 學(xué) 位 研 究 生 學(xué) 位 （ 畢 業(yè) ） 論 文陜西楊凌溫室內(nèi)外太陽(yáng)輻射特性分析類型農(nóng)業(yè)推廣領(lǐng)域、方向設(shè)施園藝研究生張淑娟指導(dǎo)教師楊振超副教授完成時(shí)間2017年9月中國(guó)陜西楊凌研究生學(xué)位論文的獨(dú)創(chuàng)性聲明本 人 聲 明 ： 所 呈 交 的 職 教 碩 士 學(xué) 位 論 文 或 碩 士 專 業(yè) 學(xué) 位 論 文 是 我 個(gè) 人 在 導(dǎo) 師 指 導(dǎo) 下獨(dú) 立 進(jìn) 行 的 研 究 工 作 及 取 得 的 研 究 結(jié) 果 ； 論 文 中 的 研 究 數(shù) 據(jù) 及 結(jié) 果 的 獲 得 完 全 符 合 學(xué) 校 關(guān) 于 規(guī) 范 西 北 農(nóng) 林 科 技 大 學(xué) 研 究 生 學(xué) 術(shù) 道 德 的 暫 行 規(guī) 定 ,如 果 違 反 此 規(guī) 定 ， 一 切 后果 與 法 律 責(zé) 任 均 由 本 人 承 擔(dān) 。盡 我 所 知 ， 除 了 文 中 特 別 加 以 標(biāo) 注 和 致 謝 的 地 方 外 ， 論 文 中 不 包 含 其 他 人 已 經(jīng) 發(fā) 表或 撰 寫 過(guò) 的 研 究 結(jié) 果 ， 也 不 包 含 其 他 人 和 自 己 本 人 已 獲 得 西 北 農(nóng) 林 科 技 大 學(xué) 或 其 它 教 育機(jī) 構(gòu) 的 學(xué) 位 或 證 書 而 使 用 過(guò) 的 材 料 。 與 我 一 同 工 作 的 同 事 對(duì) 本 研 究 所 做 的 任 何 貢 獻(xiàn) 均 已在 論 文 的 致 謝 中 作 了 明 確 的 說(shuō) 明 并 表 示 了 謝 意 。研 究 生 簽 名 ： 時(shí) 間 ： 年 月 日導(dǎo)師指導(dǎo)研究生學(xué)位論文的承諾本 人 承 諾 ： 我 的 碩 士 專 業(yè) 學(xué) 位 研 究 生 張 淑 娟 所 呈 交 的 碩 士 學(xué) 位 論 文 是 在 我 指導(dǎo) 下 獨(dú) 立 開 展 研 究 工 作 及 取 得 的 研 究 結(jié) 果 ， 屬 于 我 現(xiàn) 崗 職 務(wù) 工 作 的 結(jié) 果 ， 并 嚴(yán) 格 按 照 學(xué)校 關(guān) 于 規(guī) 范 西 北 農(nóng) 林 科 技 大 學(xué) 研 究 生 學(xué) 術(shù) 道 德 的 暫 行 規(guī) 定 而 獲 得 的 研 究 結(jié) 果 。 如 果違 反 學(xué) 校 關(guān) 于 規(guī) 范 西 北 農(nóng) 林 科 技 大 學(xué) 研 究 生 學(xué) 術(shù) 道 德 的 暫 行 規(guī) 定 ， 我 愿 接 受 按 學(xué) 校有 關(guān) 規(guī) 定 的 處 罰 處 理 并 承 擔(dān) 相 應(yīng) 導(dǎo) 師 連 帶 責(zé) 任 。導(dǎo) 師 簽 名 ： 時(shí) 間 ： 年 月 日關(guān)于研究生學(xué)位論文使用授權(quán)的說(shuō)明本 學(xué) 位 論 文 的 知 識(shí) 產(chǎn) 權(quán) 歸 屬 西 北 農(nóng) 林 科 技 大 學(xué) 。 本 人 同 意 西 北 農(nóng) 林 科 技 大 學(xué) 保 存 或向 國(guó) 家 有 關(guān) 部 門 或 機(jī) 構(gòu) 送 交 論 文 的 紙 質(zhì) 版 和 電 子 版 ， 允 許 論 文 被 查 閱 和 借 閱 ； 同 意 西 北農(nóng) 林 科 技 大 學(xué) 將 本 學(xué) 位 論 文 的 全 部 或 部 分 內(nèi) 容 授 權(quán) 匯 編 錄 入 中 國(guó) 優(yōu) 秀 碩 士 學(xué) 位 論 文 全文 數(shù) 據(jù) 庫(kù) 和 中 國(guó) 學(xué) 位 論 文 全 文 數(shù) 據(jù) 庫(kù) 進(jìn) 行 出 版 ， 并 享 受 相 關(guān) 權(quán) 益 。本 人 保 證 ， 在 畢 業(yè) 離 開 （ 或 者 工 作 調(diào) 離 ） 西 北 農(nóng) 林 科 技 大 學(xué) 后 ， 發(fā) 表 或 者 使 用 本 學(xué)位 論 文 及 其 相 關(guān) 的 工 作 成 果 時(shí) ， 將 以 西 北 農(nóng) 林 科 技 大 學(xué) 為 第 一 署 名 單 位 ， 否 則 ， 愿 意 按 中 華 人 民 共 和 國(guó) 著 作 權(quán) 法 等 有 關(guān) 規(guī) 定 接 受 處 理 并 承 擔(dān) 法 律 責(zé) 任 。任 何 收 存 和 保 管 本 論 文 各 種 版 本 的 其 他 單 位 和 個(gè) 人 (包 括 研 究 生 本 人 )未 經(jīng) 本 論 文作 者 的 導(dǎo) 師 同 意 ， 不 得 有 對(duì) 本 論 文 進(jìn) 行 復(fù) 制 、 修 改 、 發(fā) 行 、 出 租 、 改 編 等 侵 犯 著 作 權(quán) 的行 為 ， 否 則 ， 按 違 背 中 華 人 民 共 和 國(guó) 著 作 權(quán) 法 等 有 關(guān) 規(guī) 定 處 理 并 追 究 法 律 責(zé) 任 。（ 保 密 的 學(xué) 位 論 文 在 保 密 期 限 內(nèi) ， 不 得 以 任 何 方 式 發(fā) 表 、 借 閱 、 復(fù) 印 、 縮 印 或 掃 描復(fù) 制 手 段 保 存 、 匯 編 論 文 ）研 究 生 簽 名 ： 時(shí) 間 ： 年 月 日導(dǎo) 師 簽 名 ： 時(shí) 間 ： 年 月 日陜西楊凌溫室內(nèi)外太陽(yáng)輻射特性分析摘要2015年3月至12月期間在陜西楊凌西北農(nóng)林科技大學(xué)南校區(qū)模型溫室使用光譜分析儀PS-300型測(cè)定春分、夏至、秋分、冬至?xí)r節(jié)陰晴天EVA塑料薄膜大棚、聚碳酸酯板模型溫室、浮法玻璃模型溫室及室外的全天太陽(yáng)輻射光譜，通過(guò)楊凌區(qū)不同季節(jié)和不同材料覆蓋下溫室內(nèi)外太陽(yáng)輻射光譜特性，分析探討了季節(jié)和使用材料不同時(shí)對(duì)于溫室內(nèi)不同波段光譜的影響與聯(lián)系。主要結(jié)論有：在春分和秋分時(shí)節(jié)，云層對(duì)于溫室內(nèi)光合有效輻射（PAR）及總輻射的影響較大，在典型陰天的情況下一般只為典型晴天的50%左右，在冬至?xí)r節(jié)，云層對(duì)于溫室內(nèi)PAR及總輻射的影響微小，典型晴天僅比典型陰天多；溫室內(nèi)不同波段光譜在秋分開始下降到冬至，之后呈上升趨勢(shì)至春分，其中冬至?xí)r總輻射為夏至?xí)r的15.51%；EVA塑料薄膜、聚碳酸酯板及浮法玻璃三種材料中，EVA塑料薄膜的PAR透光性能最為優(yōu)秀，其次是浮法玻璃，最后為聚碳酸酯板。紫外光透光性能與室外對(duì)照組相比比值結(jié)果為浮法玻璃EVA塑料薄膜聚碳酸酯板，影響因素中，遠(yuǎn)紅光透光性能聚碳酸酯板EVA塑料薄膜玻璃，差距較小。材料本身為核心影響源，結(jié)構(gòu)遮光等為次要影響源；全天PAR及總輻射波動(dòng)曲線，冬至最為平滑，整體呈正態(tài)分布圖案的形狀，早晚變化明顯，正午12時(shí)達(dá)到極值。秋分時(shí)曲線同樣平滑，極值為下午1時(shí)，同時(shí)在上午10時(shí)出現(xiàn)大幅上升，下午4時(shí)出現(xiàn)大幅下降趨勢(shì)直至。春分極值為下午2時(shí)，同秋分一樣在上午10時(shí)及下午4時(shí)產(chǎn)生大幅度變化，且能在上午10時(shí)至下午4時(shí)一直保持較高水準(zhǔn)，對(duì)于光合作用最有利；總體PAR變化來(lái)看，夏至最高，秋分略大于春分，三者均遠(yuǎn)大于冬至，晴天的日變化曲線呈單峰型極值較高且比較平滑，陰天的日變化曲線極值較低波動(dòng)比較大，多由于云層間斷遮擋所致。關(guān)鍵詞：陜西楊凌；溫室；光合有效輻射（PAR）；光譜分析ANALYSISONSOLARRADIATION'SCHARACTERISTICSINSIDEANDOUTSIDEOFTHEGREENHOUSEAROUNDTHESHAANXIYANGLINGAREAABSTRACTFrom March to December in 2015, the plastic film greenhouse, PC greenhouse, Floatglass greenhouse and outdoor of the South Campus of NorthwestAEVAplastic film PAR transmission performance was themost outstanding, followed by the float glass, and finally for the polycarbonate plate.Ultraviolet light transmittance compared with the outdoor control group The results for thefloat glass> EVA plastic film> polycarbonate, the impact of factors, far-red light translucentperformancepolycarbonatesheetEVAplasticfilm>glass,thegapissmall.Material itselfis the core of the impact of sources, such as structural shading is the secondary source ofinfluence;PARalldayandthetotalradiationwavecurve,themostsmoothwintersolstice,the overall shape was normal distribution pattern, sooner or later obvious changes, reachingnoonat 12o'clock.Theautumnequatorial curve isalsosmooth,withtheextremeat 1pm anda sharp rise at 10 a.m., with a sharp downward trend at 4 a.m. The vernal equinox value at2:00pm,withthesamefallscore,changedgreatlyat10a.m.and4:00p.m.,andremainedatahigh level between 10a.m. and4 p.m.for themost favorable photosynthesis.The overallPAR change From the point of view of summer solstice, the autumnal equinoxes were higherthan the equinoxes, all of them were much larger than that of the winter solstice. The dailyvariationcurvesofthesunnydayweresinglepeakedextremumandsmoother,andthediurnalexcursioncurveshadthelowerextremes,Duetointermittentcloudscausedbyobstruction.K ey words: Shaanxi Yangling; greenhouse; photosynthetically active radiation (PAR);spectralanalysis目錄第一章文獻(xiàn)綜述.11.1我國(guó)設(shè)施農(nóng)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀及問(wèn)題.11.2太陽(yáng)輻射光譜特性的研究與應(yīng)用.11.3國(guó)內(nèi)外研究概況.21.4本論文研究目的及意義.3第二章材料與方法.42.1試驗(yàn)材料.42.2試驗(yàn)方法.42.2.1試驗(yàn)設(shè)計(jì).42.2.2取樣方法與測(cè)定項(xiàng)目.42.2.3試驗(yàn)數(shù)據(jù)處理與分析.6第三章結(jié)果與分析.73.1不同材料覆蓋下溫室內(nèi)外太陽(yáng)輻射光譜特性.73.1.1室外太陽(yáng)輻射光譜特性.73.1.2EVA塑料薄膜覆蓋下大棚太陽(yáng)輻射光譜特性.93.1.3聚碳酸酯板溫室太陽(yáng)輻射光譜特性.113.1.4浮法玻璃溫室太陽(yáng)輻射光譜特性.133.1.5不同材料覆蓋下溫室內(nèi)外太陽(yáng)輻射光譜特性結(jié)論.143.2不同季節(jié)溫室外太陽(yáng)輻射光譜特性.153.2.1春分室外太陽(yáng)輻射光譜特性.153.2.2夏至室外太陽(yáng)輻射光譜特性.153.2.3秋分室外太陽(yáng)輻射光譜特性.163.2.4冬至室外太陽(yáng)輻射光譜特性.173.2.5不同季節(jié)溫室外太陽(yáng)輻射光譜特性結(jié)論.18第四章討論與結(jié)論.204.1討論.204.2結(jié)論.21參考文獻(xiàn).22致謝.26作者簡(jiǎn)介.27第一章文獻(xiàn)綜述1第一章文獻(xiàn)綜述1.1我國(guó)設(shè)施農(nóng)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀及問(wèn)題設(shè)施農(nóng)業(yè)是采用現(xiàn)代農(nóng)業(yè)工程技術(shù)，機(jī)械技術(shù)和管理技術(shù)來(lái)改善局部環(huán)境，達(dá)到調(diào)控目的（費(fèi)振國(guó)2010）。為動(dòng)植物生產(chǎn)提供相對(duì)而言最適宜的空氣、光照、溫度、濕度、水、肥等環(huán)境條件，從而充分利用土壤、氣候和動(dòng)植物的潛在能力，達(dá)到延長(zhǎng)生長(zhǎng)季節(jié)及反季節(jié)，提高資源的利用率，提高作物產(chǎn)量，改善作物品質(zhì)，增加收益（馬希榮2009），最終達(dá)到科技含量高，產(chǎn)品附加值高，土地生產(chǎn)率高和勞動(dòng)生產(chǎn)率高的現(xiàn)代農(nóng)業(yè)。設(shè)施農(nóng)業(yè)打破了傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)的一般局限性，擺脫了長(zhǎng)期存在于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的地區(qū)、區(qū)域和季節(jié)的限制，能夠根據(jù)生產(chǎn)、生活和市場(chǎng)需要人為調(diào)控農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方向，為現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的發(fā)展提供了一條多樣化的出路。設(shè)施農(nóng)業(yè)因其科技含量高、作用明顯而成為當(dāng)今世界各國(guó)大力發(fā)展的一項(xiàng)高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)，其發(fā)展程度高低與否成為衡量一個(gè)國(guó)家或地區(qū)的農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化水平的重要標(biāo)志（謝方田2008），為農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化的進(jìn)程帶來(lái)了強(qiáng)大的動(dòng)力和無(wú)比廣闊的發(fā)展前景，是解決農(nóng)業(yè)的發(fā)展、資源及環(huán)境三大基本問(wèn)題的協(xié)調(diào)手段和基本途徑。我國(guó)是設(shè)施農(nóng)業(yè)大國(guó)，自20世紀(jì)80年代起，設(shè)施農(nóng)業(yè)以前所未有的騰飛態(tài)勢(shì)發(fā)展起來(lái)。1982年為0.7萬(wàn)hm，1999年已達(dá)139.6萬(wàn)hm，2002年達(dá)到200萬(wàn)hm，2004年達(dá)到250hm，2010年更是超過(guò)330萬(wàn)hm。與1980年相比增長(zhǎng)了近400倍，總面積世界第一。據(jù)農(nóng)業(yè)部全國(guó)農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣服務(wù)中心的預(yù)測(cè)，到2030年，全國(guó)溫室面積將達(dá)到2010年總面積的兩倍，足以看出發(fā)展勢(shì)頭之強(qiáng)勁，市場(chǎng)之廣闊，潛力之巨大。我國(guó)設(shè)施蔬菜生產(chǎn)總量雖居世界首位，但設(shè)施環(huán)境綜合調(diào)控及自動(dòng)化水平還較落后（霍文娟2008）。目前，在我國(guó)普遍應(yīng)用的是塑料大棚、日光溫室及連棟溫室，以及少量技術(shù)先進(jìn)的智能溫室和大型溫室，其中塑料大棚占其中的絕大多數(shù)。大部分設(shè)施內(nèi)環(huán)境管理還主要是基于傳統(tǒng)生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)的、各環(huán)境因素單獨(dú)調(diào)控的方法。未能達(dá)到環(huán)境影響因子間的統(tǒng)籌調(diào)控，自動(dòng)化程度較低，主要依靠人工調(diào)控是設(shè)施農(nóng)業(yè)管理的普遍現(xiàn)象。1.2太陽(yáng)輻射光譜特性的研究與應(yīng)用光照強(qiáng)度是影響園藝植物光合作用的重要生態(tài)因子（種培芳2008），其對(duì)溫室環(huán)境中的作物產(chǎn)量及品質(zhì)有重要的影響。光是溫室作物進(jìn)行光合作用、形成溫室內(nèi)溫度、濕度環(huán)境條件的能源，要改變溫室內(nèi)的溫、濕度條件，首先要調(diào)節(jié)進(jìn)入其中的光量，雖然光合作用也和光譜有關(guān)，但在以自然光為主要光源的溫室，光量仍然是影響光合作用的第一因素（鄒志榮2008）。日光溫室內(nèi)的太陽(yáng)輻射量還受溫室結(jié)構(gòu)參數(shù)、溫室覆蓋物等的影響。因此，研究溫2陜西楊凌區(qū)溫室內(nèi)外太陽(yáng)輻射特性分析室內(nèi)外太陽(yáng)總輻射量變化規(guī)律及溫室太陽(yáng)輻射利用效率對(duì)于促進(jìn)提高溫室生產(chǎn)具有顯著意義，同時(shí)為如何改善作物生長(zhǎng)環(huán)境提供了理論依據(jù)。目前，關(guān)于溫室采光結(jié)構(gòu)、光照時(shí)空變化規(guī)律作物群體內(nèi)光照分布、光環(huán)境模擬等的研究較為深入，但對(duì)溫室內(nèi)太陽(yáng)輻射利用效率變化規(guī)律、凈輻射變化規(guī)律等的相關(guān)研究報(bào)道較少。光合有效輻射(Photo-syntheticallyActiveRadiation，PAR)是指波長(zhǎng)范圍為400700nm能為植被進(jìn)行光合作用的那部分太陽(yáng)輻射（張?jiān)屏?002）。PAR是形成生物量的基本能源，控制著陸地生物有效光合作用的速度，直接影響到植被的生長(zhǎng)、發(fā)育、產(chǎn)量與質(zhì)量；同時(shí)，PAR也是重要的氣候資源，影響著地表與大氣環(huán)境物質(zhì)、能量交換，也是反映全球氣候變化主要驅(qū)動(dòng)因子（董泰鋒蒙繼華等2011）。因此，PAR的估算，對(duì)于定量估算光合作用，有助于探索綠色植被的起源、生物利用太陽(yáng)能的機(jī)理等重大理論問(wèn)題，有助于提高全球生態(tài)系統(tǒng)的碳估算精度，維護(hù)國(guó)家利益，也直接關(guān)系到農(nóng)業(yè)產(chǎn)量的形成并是進(jìn)一步提高產(chǎn)量的依據(jù)，這對(duì)全球大氣CO2濃度升高、全球變暖、糧食安全等全球環(huán)境和人類生存問(wèn)題的研究及解決有著重要的實(shí)際應(yīng)用價(jià)值（董泰鋒蒙繼華等2011）。1.3國(guó)內(nèi)外研究概況光是植物生長(zhǎng)的能量來(lái)源，是首要條件，光合作用就是實(shí)現(xiàn)光能轉(zhuǎn)變?yōu)榛瘜W(xué)能這一變化的反應(yīng)。光合作用是植物之所以被稱為食物鏈的生產(chǎn)者的原因，它們能夠通過(guò)光合作用利用無(wú)機(jī)物生產(chǎn)有機(jī)物并且貯存能量。通過(guò)食用，食物鏈的消費(fèi)者可以吸收到植物及細(xì)菌所貯存的能量，效率為10%20%左右。對(duì)于生物界的幾乎所有生物來(lái)說(shuō)，這個(gè)過(guò)程是它們賴以生存的關(guān)鍵。而地球上的碳氧循環(huán)，光合作用是必不可少的。而光和有效輻射則是光合作用中能為植物進(jìn)行光合作用的那部分太陽(yáng)輻射，對(duì)于植物在光合作用上的影響是十分巨大的。Montheith在早期的研究中提出了著名的Montheith公式（MontheithJL1972），認(rèn)為在非脅迫條件下，凈初級(jí)生產(chǎn)力NPP(Net PrimaryProduction)與植被吸收的光合有效輻射(APAR)呈明顯的線性關(guān)系。在眾多的生態(tài)過(guò)程模型、作物生產(chǎn)模型中，植被凈初級(jí)生產(chǎn)量是PAR的函數(shù)，光合有效輻射是這些模型的重要數(shù)據(jù)源，并可為模型提供校正與驗(yàn)證數(shù)據(jù)(劉新安范遼生等2011)。國(guó)內(nèi)，董振國(guó)等（董振國(guó)1983）、王炳忠等（王炳忠1988）、周允華等（周允華1996）、張運(yùn)林等（張運(yùn)林2002）的研究表明PAR在時(shí)間、空間上均呈現(xiàn)明顯變化特征，且受到氣壓、海拔、云等因素的影響。作為影響植物生長(zhǎng)的主要生態(tài)因子，PAR是陸地生態(tài)系統(tǒng)碳循環(huán)模型、植被生產(chǎn)力計(jì)算模型與生態(tài)系統(tǒng)大氣間CO2交換模型等生態(tài)模型的關(guān)鍵變量。Monteith認(rèn)為，在非脅迫條件下NPP(植被與大氣間交換的生物量)與吸收的PAR(APAR)成線性關(guān)系，而APAR可以表示為PAR與吸收系數(shù)(fPAR)的乘積，因此PAR在時(shí)間與空間上的變化