越冬期日光溫室灌溉水升溫與管理技術(shù)研究

胡婧娟，樊貴盛

(1.太原理工大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院，太原 030024；2.太原理工大學(xué)水利科學(xué)與工程學(xué)院，太原 030024)

在高海拔低溫地區(qū)，日光溫室在越冬期間內(nèi)正常運(yùn)作面臨的一大難題是灌溉水水溫偏低。由于水的比熱大，灌溉水溫度在一定程度上影響著灌溉后土壤溫度，進(jìn)而影響農(nóng)作物的根系環(huán)境溫度。根系環(huán)境溫度的改變，會影響農(nóng)作物根系對土壤礦物質(zhì)營養(yǎng)的積累、分解和轉(zhuǎn)化[1-3]，以及對土壤水分和養(yǎng)分的吸收[4]。如果灌溉水溫度較低，會降低灌溉水中溶解氧的含量，影響作物根系對土壤水分和礦物質(zhì)營養(yǎng)元素的吸收和利用，以致影響農(nóng)作物的莖葉、果實(shí)等正常生長。針對這一突出問題，在季節(jié)性凍土地區(qū)，如果灌溉水是地表水，在日光溫室內(nèi)部設(shè)計(jì)并修建升溫池來提高越冬期灌溉水水溫[5]。地面灌溉水從水源地到日光溫室作物的根系，需歷經(jīng)取水樞紐、輸配水管(渠)道、蓄水池、升溫池、作物根系土壤，最后到達(dá)作物根系。灌溉水由水源地到日光溫室內(nèi)部升溫池的輸送過程中，經(jīng)過不斷的熱量吸收或者散失，會有不同程度的升溫或降溫。然而在整個(gè)越冬期內(nèi)，日光溫室灌溉水水源地溫度、氣溫、輸配水網(wǎng)環(huán)境溫度、室內(nèi)氣溫、室內(nèi)地溫等都隨時(shí)間劇烈變化，所以，導(dǎo)致越冬期不同時(shí)期內(nèi)灌溉水進(jìn)棚溫度、最低的可灌溫度、所需的升溫時(shí)間、適宜的灌溉時(shí)間各不相同。但是，目前關(guān)于季節(jié)性凍土地區(qū)越冬期溫室大棚不同階段最低的可灌溫度、適宜的灌溉時(shí)間、所需的升溫池升溫時(shí)間等的研究還鮮有論述。

本文試圖以黃土高原區(qū)離石區(qū)設(shè)施蔬菜示范基地日光溫室群為載體，以試驗(yàn)實(shí)測數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，利用水土系統(tǒng)熱平衡和傳導(dǎo)理論，分析研究越冬期溫室大棚不同階段內(nèi)灌溉水最低的可灌溫度、適宜的灌溉時(shí)間，并借助CFD經(jīng)典軟件FLUENT工具，模擬分析日光溫室灌溉水升溫過程及預(yù)測不同時(shí)期內(nèi)灌溉水升溫時(shí)間。提出包括越冬期日光溫室可直接灌溉時(shí)間段、需升溫期的最低可灌溫度、需升溫期的最短升溫時(shí)間、適宜的灌溉時(shí)間在內(nèi)的日光溫室灌溉水升溫灌溉管理技術(shù)，為越冬期間日光溫室的正常運(yùn)行提供技術(shù)保障。

1 材料與方法

1.1 日光溫室與土壤

本試驗(yàn)日光溫室位于山西省呂梁市離石區(qū)信義鎮(zhèn)小神頭村。該地區(qū)屬典型的高海拔低溫山區(qū)，海拔在1 300 m以上，年平均氣溫為8.9 ℃，最高氣溫35 ℃，最低氣溫-18 ℃，冬季寒冷少雪，春季較濕潤且多風(fēng)，夏季炎熱，雨量集中，全區(qū)光能資源充足。設(shè)施蔬菜示范基地日光溫室為RWS-10-5型高效節(jié)能日光溫室。日光溫室坐北朝南，東西向長60 m，南北向長8 m，后墻高4.0 m。后墻及山墻為厚搗土墻，土體取自當(dāng)?shù)兀扇葜貫?.47 g/cm3，體積含水量為12.15%～45.00%。室內(nèi)種植的植物為番茄。日光溫室內(nèi)的灌溉方式為膜下滴灌。

日光溫室內(nèi)土壤質(zhì)地較輕，土壤的沙粒(0.05～1.00 mm)含量為55%～65.2%，粉粒(0.01～0.05 mm)含量為24.6%～33.9%，黏粒(<0.01 mm)含量為10.2%～17.5%。根據(jù)我國現(xiàn)行的土壤質(zhì)地分類系統(tǒng)[6]，從耕作層到犁底層土壤質(zhì)地均為沙質(zhì)壤土。試驗(yàn)區(qū)土壤容重為1.27～1.40 g/cm3，土壤含水率為16.13%～18.96%。試驗(yàn)區(qū)土壤有機(jī)質(zhì)含量較少，為1.82%～1.86%，pH值為7.5～7.7[7]，土壤總磷和總氮含量分別為7.93%～13.66%和0.46%。試驗(yàn)區(qū)土壤的全鹽量為1 881.2～2 383.7 mg/kg。

1.2 灌溉水升溫設(shè)施

試驗(yàn)區(qū)日光溫室升溫池為敞口地下長方形結(jié)構(gòu)，蓄水池長2.8 m，寬1.75 m，深1.2 m。升溫池儲水部分建造在地面以下，蓄水位與地面齊平，可同時(shí)接受日光溫室內(nèi)空氣熱量和地?zé)?。采用磚石結(jié)構(gòu)，池壁厚為0.12 m。M7.5水泥砂漿砌筑，池底及四周設(shè)土工膜防滲，為避免人誤跌入升溫池，升溫池壁頂高出地面0.1 m。敞口地下升溫池位于日光溫室的東北角，升溫池墻體距日光溫室后墻和側(cè)墻的距離分別為0.55 m和0.24 m。

1.3 灌溉水源與越冬期水溫

日光溫室試驗(yàn)園區(qū)灌溉水水源為三川河中的小東川河的淺層地表水。在河道灘地人工開鑿一口潛水井，河水經(jīng)地下河床砂卵石介質(zhì)進(jìn)入潛水井中，然后通過輸水管道自流到日光溫室東北高程為1 000 m的一座容量為300 m3的蓄水池中，再由已經(jīng)鋪設(shè)好的干管和支管將灌溉水輸送到每個(gè)溫室的升溫池中。越冬期間，地表河水溫度變化為-3.5～2.6 ℃，潛水井水溫度變化為6.1～7.2 ℃，進(jìn)棚水溫變化為5.20～8.10 ℃，最高溫度8.1 ℃出現(xiàn)在2013年11月9日，最低溫度5.20 ℃出現(xiàn)在2014年1月14日。日光溫室內(nèi)種植的作物為番茄，番茄正常生長所能耐受的最低溫度為10 ℃[8]。

1.4 試驗(yàn)方案

試驗(yàn)開始于2013年11月，2014年3月底結(jié)束。

監(jiān)測目標(biāo)：獲取整個(gè)越冬期內(nèi)灌溉水溫及其相關(guān)參數(shù)、指標(biāo)的變化過程。

監(jiān)測內(nèi)容：進(jìn)棚水溫、升溫池內(nèi)水溫、氣溫、室內(nèi)地溫在整個(gè)越冬期內(nèi)的變化過程。

監(jiān)測頻次：在歷時(shí)5個(gè)月的越冬期內(nèi)，每隔7～10 d測試一次；在每個(gè)監(jiān)測日，每2 h監(jiān)測一次，其測試時(shí)間點(diǎn)分別為0∶00、2∶00、4∶00、6∶00、8∶00、10∶00、12∶00、14∶00、16∶00、18∶00、20∶00、22∶00和24∶00。中午12∶00-14∶00由于氣溫變化幅度較大，增大觀測頻率，每小時(shí)觀測一次。

監(jiān)測方法與儀器設(shè)備：氣溫采用溫度計(jì)(WNY03，誤差±0.1 ℃)直接測定。地溫的測試點(diǎn)位于日光溫室中部，地溫采用熱敏電阻與直角五支組地溫計(jì)(誤差±0.1 ℃)相結(jié)合的方法，0～0.4 m范圍內(nèi)的土壤溫度用五支組地溫計(jì)測量，0.40～1.40 m范圍內(nèi)的土壤溫度用熱敏電阻測量。日光溫室升溫池灌溉水水溫的測量采用溫度計(jì)與熱敏電阻(電阻值誤差±0.5 Ω)相結(jié)合的測量方法。用UT-56型數(shù)字萬用表測量即時(shí)的熱敏電阻值后，利用公式換算成溫度值。UT-56型數(shù)字萬用表測量電阻時(shí)量程為200 Ω～20 MΩ，其測量精度為±(0.8%+5)。經(jīng)公式(1)將實(shí)測阻值轉(zhuǎn)換為溫度值，精確度達(dá)到0.02 ℃，完全能滿足本實(shí)驗(yàn)的研究要求。

(1)

式中：Rx，R25為實(shí)時(shí)實(shí)測電阻和溫度為25 ℃時(shí)的電阻值，Ω；x為實(shí)時(shí)溫度值，℃；B為常數(shù)，一般取3 000。

1.5 CFD模型簡介

CFD (Computational Fluid Dynamics)即計(jì)算流體力學(xué)，是建立在經(jīng)典流體動力學(xué)與數(shù)值計(jì)算方法基礎(chǔ)之上的一門新型獨(dú)立學(xué)科，在日光溫室內(nèi)的應(yīng)用較為廣泛。目前，CFD軟件集中用來模擬分析日光溫室內(nèi)不同類型、不同通風(fēng)形式下溫室內(nèi)的氣流狀況[9-12]，通風(fēng)條件下溫室內(nèi)的溫度場和濕度場[13-15]以及墻體材料對日光溫室的影響[16-18]。2017年，胡婧娟[19]等首次利用CFD軟件模擬預(yù)測了升溫池內(nèi)灌溉水的升溫過程，并取得了良好的模擬精度。

使用CFD建立的灌溉水升溫模型計(jì)算出的模擬值和試驗(yàn)的實(shí)測值相比，相關(guān)系數(shù)都在0.96以上，絕對誤差的最大值都小于1.64 ℃，相對誤差的均值都在5.46%以下，用CFD模擬灌溉水在升溫池中的升溫過程是切實(shí)可行的。所以，本文利用此模型計(jì)算越冬期不同時(shí)期內(nèi)升溫池灌溉水升溫到適宜植物正常生長溫度所需的時(shí)間。

2 結(jié)果與分析

越冬期間，日光溫室室內(nèi)地溫、灌溉水進(jìn)棚水溫都在不斷變化。灌溉水經(jīng)過滴灌系統(tǒng)進(jìn)入植物根部的過程中，由于灌溉水與土壤溫度存在溫差，會出現(xiàn)一個(gè)熱量傳遞的過程。熱量傳遞結(jié)束后逐漸達(dá)到平衡，這時(shí)灌溉水和土壤溫度基本一致和相對穩(wěn)定。只要平衡后的溫度大于植物正常生長所需的最低溫度，此時(shí)的灌溉水水溫就能達(dá)到要求，即灌溉水進(jìn)入日光溫室后不需要升溫即可進(jìn)行灌溉；另一種情況是灌溉后，根系周圍的溫度不能達(dá)到植物正常生長所需的最低溫度，即在這個(gè)時(shí)間段內(nèi)需要對灌溉水進(jìn)行升溫，由于越冬期的不同時(shí)期地溫不同，所需的灌溉水升溫后的最低溫度也不同，導(dǎo)致升溫時(shí)間也不同。本文就以整個(gè)越冬期的室內(nèi)地溫、進(jìn)棚水溫為依據(jù)，以半個(gè)月為單位，分析計(jì)算越冬期各旬可直接灌溉時(shí)間段、需升溫期各旬最低可灌溫度、需升溫期各旬升溫最短時(shí)間。

2.1 室內(nèi)地溫和進(jìn)棚水溫的變化特性

日光溫室種植的蔬菜根系大多分布在距地表0.5 m土壤層次之內(nèi)，蔬菜的計(jì)劃濕潤層厚度為0.4 m，分析以旬為跨度的室內(nèi)地溫變化規(guī)律時(shí)，采用0.6 m內(nèi)的土壤為研究層次。并且計(jì)算灌溉水與土壤熱量平衡時(shí)，為偏于安全考慮，土壤溫度應(yīng)選用各層次土壤溫度的最低值。0.6 m范圍內(nèi)的室內(nèi)地溫最低值和進(jìn)棚水溫變化過程見圖1。

圖1 越冬期氣溫、溫室內(nèi)地溫和進(jìn)棚水溫的季節(jié)變化過程圖Fig.1 Seasonal changes of air temperature, soil temperature and water temperature coming into the greenhouse in wintering period

由圖1可以看出：

(1)室內(nèi)地溫、進(jìn)棚水溫和氣溫具有相似的季節(jié)變化規(guī)律。在整個(gè)越冬期內(nèi)，氣溫、室內(nèi)地溫和進(jìn)棚水溫都呈現(xiàn)先降低后升高的趨勢，且峰值、谷值同期。其不同點(diǎn)表現(xiàn)在日平均氣溫的變化幅度遠(yuǎn)大于室內(nèi)地溫、進(jìn)棚水溫的變化幅度。變化趨勢的相似，說明室內(nèi)地溫和進(jìn)棚水溫受氣溫的影響和控制。

(2)越冬期間，無論地溫還是進(jìn)棚水溫都存在不滿足灌溉溫度要求期。室內(nèi)地溫在越冬期的大部分時(shí)間內(nèi)均大于10 ℃，但在1月10日至1月31日低于10 ℃；而進(jìn)棚水溫在整個(gè)越冬期間均小于10 ℃，變化范圍為5.20～8.10 ℃，都達(dá)不到灌溉所需的最低水溫要求。

(3)在整個(gè)越冬期內(nèi)，室內(nèi)地溫最低值均大于進(jìn)棚水溫。由圖1可以看出：室內(nèi)地溫最低值曲線始終位于進(jìn)棚水溫之上，表明室內(nèi)地溫最低值均大于進(jìn)棚水溫，也說明灌溉時(shí)溫度梯度的方向是土壤→灌溉水，也就是熱量傳遞的方向。也就是在灌溉過程中，室內(nèi)土地土壤向灌溉水傳導(dǎo)熱量，使灌溉水溫度上升，直到2者溫度相等，達(dá)到熱量平衡。

2.2 越冬期進(jìn)棚水可直接灌溉時(shí)間段的確定

番茄植株及其根系正常生長所需的最低溫度為10 ℃。越冬期各個(gè)時(shí)期室內(nèi)地溫不同，進(jìn)棚水溫也不同，只要灌溉水與土壤溫度達(dá)到平衡后大于10 ℃，認(rèn)為灌溉水水溫適宜灌溉，以此標(biāo)準(zhǔn)來劃定越冬期進(jìn)棚水可直接灌溉時(shí)間段。即以熱量平衡方程為基礎(chǔ)，計(jì)算越冬期各時(shí)期土壤與灌溉水平衡后的溫度，以此來確定越冬期可直接灌溉時(shí)間段。計(jì)算中假定：灌溉水從地表到作物根部的時(shí)間足夠長，在到達(dá)作物根部時(shí)可以與土壤達(dá)到熱量平衡。熱量平衡方程為：

c水m水(t平-t水)=c土m土(t土-t平)

(2)

式中：c水、c土分別為灌溉水與土壤的比熱容，J/(kg·℃)；m水、m土分別為灌溉水與土壤的質(zhì)量，根據(jù)土壤類型，灌溉后含水率按33%計(jì)算，灌溉前的土壤平均含水率為17.4%，適宜土壤含水率的上限為33%，根據(jù)土壤類型選擇，所以在公式中，m水/m土=0.156；t水、t土、t平分別為灌溉水初始溫度、土壤初始溫度、平衡溫度，℃。

根據(jù)式(2)計(jì)算得出灌溉后的土壤溫度見表1。從表1可以看出：

(1)進(jìn)棚地面灌溉水全天無需升溫可直接灌溉時(shí)期為11月整月；需在溫室升溫池升溫后方可進(jìn)行灌溉的時(shí)期為12月中旬到次年3月中旬，其中12月上旬、3月下旬，灌溉水在全天的部分時(shí)段內(nèi)需要進(jìn)行升溫后灌溉。

(2)越冬期內(nèi)，進(jìn)棚灌溉水溫度可直接灌溉與否遵循以下變化過程：灌溉水無需升溫可直接灌溉→全天部分時(shí)段可直接灌溉→全天不可直接灌溉→全天部分時(shí)段可直接灌溉。這種變化過程由越冬期的氣候所決定。在越冬期的初期和末期，氣溫、地溫、進(jìn)棚水溫都處在一個(gè)相對較高的水平，并且這個(gè)時(shí)期的土壤和灌溉水之間的溫度差也大于其他時(shí)期，在進(jìn)棚水溫和溫度差都較大的情況下，灌溉水進(jìn)入土壤進(jìn)行熱量平衡時(shí)，接受的熱量多，灌溉水溫度升高幅度大，平衡之后土壤和水的溫度可以達(dá)到農(nóng)作物正常生長所需的最低溫度。在越冬期的中期，氣溫、地溫、進(jìn)棚水溫都處于下降過程中，且土壤與灌溉水之間的溫度差也變小，在進(jìn)棚水溫和溫度差都較小的情況下，灌溉水進(jìn)入土壤進(jìn)行熱量平衡時(shí)，接受的熱量少，灌溉水溫度升高幅度小，平衡之后土壤和水的溫度難以達(dá)到或達(dá)不到農(nóng)作物正常生長所需的最低溫度要求。

表1 灌溉后土壤溫度 ℃

(3)一日內(nèi)部分不可直接灌溉時(shí)間段多出現(xiàn)在早上和上午。出現(xiàn)這種現(xiàn)象的原因是，受氣溫日變化規(guī)律的影響，進(jìn)棚水溫和地溫呈現(xiàn)以日為周期余弦變化規(guī)律[20]，進(jìn)棚水溫和表層土壤溫度在早上8∶00左右達(dá)到日最低值，在中午13∶00左右達(dá)到日最高值，所以在早晨和上午，地溫和進(jìn)棚水溫都較低的情況下，達(dá)到熱量平衡后，灌溉水水溫不能達(dá)到農(nóng)作物正常生長所需的最低溫度，不可直接灌溉。

2.3 灌溉水需升溫期最低可灌溫度的確定

根據(jù)以上分析，12月中旬到3月中旬，灌溉后土壤溫度不能達(dá)到作物需求的最低溫度，在不升溫的狀況下，全天均不可灌溉，需要對灌溉水進(jìn)行升溫后方可灌溉。據(jù)2.2節(jié)所述的能量守恒原理、假定和計(jì)算方法，計(jì)算得到灌溉水需升溫期各旬灌溉水最低可灌溫度見表2。

表2 灌溉水需升溫期最低可灌溫度表 ℃

由表2可知，越冬期內(nèi)每日內(nèi)每個(gè)時(shí)間段的地溫不同，得出的灌溉水各旬灌溉水最低可灌溫度也不相同。若進(jìn)棚水溫在升溫池進(jìn)行升溫后可以達(dá)到整日內(nèi)各個(gè)時(shí)間段的最低可灌溫度，則可以在一日內(nèi)的任何時(shí)間進(jìn)行灌溉。所以計(jì)算灌溉水需升溫期最低可灌溫度時(shí)，偏于安全考慮，以及保證升溫的效果以及灌溉能順利進(jìn)行，選取灌溉水每日所有時(shí)間段中要求最高溫度作為此日的最低可灌溫度。則12月16日至12月31日、1月1日至1月15日、1月16日至1月31日、2月1日至2月15日、2月15日至2月28日、3月1日至3月15日，灌溉水需升溫期最低可灌溫度分別為8.5、10.8、9.8、9.1、8.0、7.5 ℃。最低可灌溉的最高值出現(xiàn)在1月上旬和中旬，最低可灌溉的最低值出現(xiàn)在2月下旬和3月上旬。

2.4 灌溉水升溫時(shí)間的確定

灌溉水升溫時(shí)間，指的是灌溉水從進(jìn)入升溫池開始，在太陽輻射、氣溫、地溫?zé)醾鲗?dǎo)的作用下，升溫到最低可灌溫度所需的時(shí)間。本文利用筆者由CFD經(jīng)典軟件FLUENT建立的日光溫室升溫池內(nèi)灌溉水升溫模型對灌溉水升溫時(shí)間進(jìn)行模擬預(yù)測[19]，計(jì)算出灌溉水需升溫期的升溫時(shí)間見表3。

表3 灌溉水需升溫期升溫時(shí)間Tab.3 Warming up time of irrigation temperature in warming up period

由表3可見，在越冬期灌溉水需升溫期間，不同時(shí)間段需要不同的升溫時(shí)間，灌溉水升溫所需的時(shí)間變化為5～51 h。在越冬期的初期和末期(12月和次年3月中、下旬)升溫時(shí)間變化為5～8 h，在越冬期中期(1月上旬到2月下旬)升溫時(shí)間變化為24～51 h。其中，1月灌溉水需升溫時(shí)間最長，分別為51 h和47 h。升溫時(shí)間較長原因有2個(gè)：一是進(jìn)棚水溫低。與其他時(shí)期相比，將進(jìn)棚水溫提升至可灌溫度所需的熱量較多。二是灌溉水與補(bǔ)熱源間溫度差減小。灌溉水水溫能夠升高，主要靠接受來自太陽輻射、與之相接觸的土壤以及空氣的熱量，1月份室內(nèi)地溫以及氣溫均處于相對較低的狀況，溫度差也較小。根據(jù)傅里葉導(dǎo)熱定律[21]可知，單位面積單位時(shí)間內(nèi)傳遞熱量的多少主要取決于導(dǎo)熱系數(shù)和溫度梯度，所以在導(dǎo)熱系數(shù)一定的情況下，地溫、氣溫與水溫之間的溫度梯度小，單位面積單位時(shí)間內(nèi)傳遞的熱量少，導(dǎo)致所需的升溫時(shí)間長。

2.5 日光溫室灌溉水升溫管理技術(shù)

日光溫室灌溉水升溫管理技術(shù)包括灌溉制度、灌溉水需升溫期和非升溫期的劃定、需升溫期的最低可灌溫度、升溫時(shí)間以及灌溉時(shí)間。

2.5.1 灌溉制度

(1)設(shè)計(jì)灌水定額由下式進(jìn)行計(jì)算:

m設(shè)=0.1ZP(θmax-θmin)/η

(3)

式中：Z為計(jì)劃濕潤土層深度，蔬菜取0.4 m；P為設(shè)計(jì)土壤濕潤比，蔬菜取80%；θmax、θmin分別為適宜土壤含水率上、下限(占土壤體積的百分?jǐn)?shù))，根據(jù)土壤類型，取33%和26.4%；η為灌溉水有效利用系數(shù)，按0.95計(jì)。

由上式計(jì)算得設(shè)計(jì)灌水定額為22.2 mm，取22 mm。

(2)設(shè)計(jì)灌水周期由下式進(jìn)行計(jì)算：

T=(m設(shè)/E0)η

(4)

式中：E0為設(shè)計(jì)耗水強(qiáng)度，在越冬期間日耗水強(qiáng)度較低，按2.0 mm/d計(jì)。

由上式計(jì)算得設(shè)計(jì)灌水周期T=7.3 d，取7 d。

(3)一次灌水延續(xù)時(shí)間由下式進(jìn)行計(jì)算：

t=m設(shè)SeSc/q滴

(5)

式中：Se為滴頭間距，取30 cm；Sc為毛管間距，取平均值60 cm；q滴為滴頭設(shè)計(jì)流量，2 L/h。

由上式計(jì)算得：當(dāng)種植行播作物時(shí)一次灌水延續(xù)時(shí)間為1.98 h。

日光溫室內(nèi)的升溫水池容量約為5.88 m3，而整個(gè)日光溫室一次灌溉所需水量約為9.2 m3，所以1池水不夠同時(shí)灌溉整個(gè)日光溫室，需要分為2次來進(jìn)行輪灌，將日光溫室內(nèi)種植區(qū)平均分為2部分，東西向0～30 m為第1灌水區(qū)，30～60 m為第2灌水區(qū)，第1池水通過第1條支管來灌溉第1區(qū)，第2池水通過第2條支管來灌溉第2區(qū)。敞口地下長方形升溫池中的灌溉水水量均不能滿足所有作物的灌溉水量，需要分2次進(jìn)行輪灌。

2.5.2 可直接灌溉時(shí)間段、最低可灌溫度、升溫時(shí)間、灌溉時(shí)間

灌溉水需升溫期和非升溫期的劃定、需升溫期的最低可灌溫度、升溫時(shí)間以及灌溉時(shí)間匯總見表4。統(tǒng)一設(shè)定灌溉水進(jìn)入升溫池的時(shí)間為上午11∶00，此時(shí)段氣溫地溫都較高，有利于提升灌溉水的升溫速率。

表4 越冬期適宜灌溉時(shí)間匯總Tab.4 The comparison of suitable irrigation time in wintering period

在實(shí)際的種植、灌溉、生產(chǎn)過程中，要嚴(yán)格按照表4規(guī)定的時(shí)間進(jìn)行灌溉。在不需升溫可直接灌溉時(shí)段，要在可灌時(shí)段進(jìn)行灌溉；在灌溉水需升溫時(shí)段，灌溉水必須在升溫池按照表4中規(guī)定時(shí)間進(jìn)行升溫后，方可灌溉，實(shí)際升溫時(shí)間可大于等于表中規(guī)定升溫時(shí)間。

3 結(jié) 論

(1)以越冬期日光溫室內(nèi)地溫和進(jìn)棚水溫為基礎(chǔ)，利用熱量平衡方程，計(jì)算出灌溉水進(jìn)入根系時(shí)的溫度值，劃分了越冬期間灌溉水可直接灌溉時(shí)間段和需升溫時(shí)間段。河流地面灌溉水無需升溫可直接灌溉時(shí)期為11月整月，需在溫室升溫池升溫后方可進(jìn)行灌溉的時(shí)期為12月中旬到次年3月中旬。

(2)利用熱量平衡原理，計(jì)算出灌溉水需升溫期，進(jìn)棚水溫在通過與土壤進(jìn)行熱量交換后達(dá)到作物正常生長溫度所需的最低可灌溫度。灌溉水需升溫期間，可灌溉的最低溫度為7.5～10.8 ℃，最低可灌溉的最高值出現(xiàn)在1月上旬和中旬，最低可灌溉的最低值出現(xiàn)在2月下旬和3月上旬。

(3)利用CFD經(jīng)典軟件FLUENT灌溉水升溫模型，計(jì)算出了灌溉水在越冬期需升溫時(shí)間段的升溫時(shí)間。河流地面灌溉水需升溫期間，不同時(shí)間段需要不同的升溫時(shí)間，灌溉水升溫所需的時(shí)間變化為5～51 h，從1月上旬到2月下旬升溫時(shí)間變化為24～51 h，12月和次年3月中、下旬升溫時(shí)間變化為5～8 h。

(4)提出了日光溫室灌溉水升溫灌溉管理技術(shù)。升溫灌溉管理技術(shù)包括灌溉制度以及灌溉時(shí)間等技術(shù)。在越冬期，在對棚內(nèi)作物進(jìn)行灌溉時(shí)，要嚴(yán)格遵守灌溉水放水時(shí)間、灌溉制度、可直接灌溉時(shí)期、升溫時(shí)間以及灌溉時(shí)間的規(guī)定，以達(dá)到作物安全生產(chǎn)的目的。

計(jì)算結(jié)果可以推廣到高海拔低溫地區(qū)的設(shè)施農(nóng)業(yè)應(yīng)用中，具有重要的實(shí)踐意義，能為高海拔低溫地區(qū)設(shè)施農(nóng)業(yè)灌溉水管理提供理論依據(jù)和技術(shù)保障。

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