新型太陽能吸熱涂料對日光溫室溫度的影響

李忠明，祝 寧

（北京市昌平區(qū)農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣站，北京 102200）

在北方設(shè)施蔬菜栽培中，日光溫室發(fā)展迅速，僅北京昌平區(qū)目前就已突破16 000棟；但是，隨著種植種類的不斷增多，對日光溫室增溫保溫性能的要求也越來越高，而日光溫室的短板就在于冷熱不均，在極寒天氣不能滿足喜溫蔬菜和草莓的階段溫度需求，溫室內(nèi)如果增加空氣源熱泵或暖氣等增溫設(shè)備就會投資過大；因此，如何在不加溫的情況下采用簡單的技術(shù)手段，利用太陽光能增加室內(nèi)溫度就值得去研究和探討。

本試驗通過在溫室后墻涂刷黑色環(huán)保吸熱涂料，利用黑色材料吸熱快、散熱也比其他顏色快的原理，同時利用黏土紅機磚蓄熱能力強的性質(zhì)，通過熱傳遞，大量熱能傳入磚體起到蓄能作用，提高紅磚墻的吸—蓄—放熱能力，達(dá)到快速提高溫室內(nèi)溫度的目的，滿足栽培作物生長需要，增加產(chǎn)量產(chǎn)值，提高農(nóng)民收入。

1 材料和方法

1.1 試驗材料

試驗用黑色環(huán)保吸熱涂料選擇北京榮力恒業(yè)科技有限公司RLHY-2337型涂料，涂料參數(shù)見表1。

1.2 試驗方法

選擇結(jié)構(gòu)、種植作物一致的溫室進(jìn)行對比試驗，在試驗棚（E3）的后墻上涂刷涂料，對照棚（E6）為常規(guī)管理棚室，未作任何處理，2棟日光溫室除涂料外，其他管理均一致，種植作物為寶塔菜花。

使用徐州法拉電子科技有限責(zé)任公司ZW720V4.0型溫濕度記錄儀對2棟溫室的溫度進(jìn)行監(jiān)測和記錄，涂料涂刷前（2020年1月6日）對2棟溫室同一天內(nèi)的溫度情況進(jìn)行測量；涂刷材料后，分別于晴天（2020年1月13日）和陰天（2020年1月16日）對2棟溫室的不同時間段的溫度進(jìn)行測量。采收時每個棚室選取10株菜花進(jìn)行單球質(zhì)量測定，并分析產(chǎn)量及經(jīng)濟效益。

2 結(jié)果與分析

2.1 涂料對溫室溫度的影響

在涂刷涂料前對2棟溫室的溫度進(jìn)行監(jiān)測和對比，如圖1所示，2棟日光溫室內(nèi)白天溫度基本一致。

如圖2 所示，在晴天天氣下，E3溫度在任何時段均高于E6。E3剛掀棉被（8：25）的溫度比E6高8.3 ℃；隨著太陽光照的增強，溫室內(nèi)溫度升高，E3在11：28時溫度達(dá)到29.1 ℃，比對照溫室（E6）高12.2 ℃；14：28時，E3溫度為31.2℃，E6的溫度上升到最高，為20.7 ℃，二者相差10.5 ℃；17：28時，E3溫度為13.5 ℃，高于對照（E6）7.8 ℃。

如圖3所示，在陰天天氣下，E3溫度在任何時段也均高于E6。E3剛掀棉被（8：09）的溫度比對照高出2.5 ℃。無光照情況下，在11：00左右，E3溫室內(nèi)溫度達(dá)到最高，為16.2 ℃，比對照E6（12.3 ℃）高3.9 ℃；之后隨著溫室風(fēng)口的打開，2棟溫室溫度均呈下降趨勢；下午關(guān)閉風(fēng)口（15：03）后，E3溫度為15.2 ℃，E6溫度比E3低3.0 ℃，之后，溫度變化趨于平緩。

除對比不同時段的溫度外，還對2個溫室內(nèi)的最高、最低、平均溫度以及20 ℃或15 ℃以上的時間段進(jìn)行了統(tǒng)計。由表2可知，在晴天情況下，E3最高溫比E6高11.3 ℃，最低溫比對照高8.3 ℃，平均溫度高9.8 ℃，且溫室內(nèi)持續(xù)20 ℃以上溫度可以達(dá)到6 h，這就為草莓或者喜溫蔬菜創(chuàng)造了良好的生長發(fā)育所需的環(huán)境，為北京地區(qū)極寒天氣下日光溫室的溫度短板起到了重要補充作用，而對照溫室只有27 min。在陰天時，E3最高溫比E6高3.0 ℃，最低溫比對照高1.8 ℃，平均溫度高1.9 ℃，溫室內(nèi)持續(xù)15 ℃以上溫度可以達(dá)到2 h 23 min，而對照無高于15 ℃的時段。

表1 RLHY-2337型涂料參數(shù)

2.2 涂料對溫室種植菜花產(chǎn)量的影響

對2棟溫室的菜花產(chǎn)量進(jìn)行測定，由表3可知，E3平均單球質(zhì)量為1.56 kg，E6為1.34 kg；折合每667 m2產(chǎn)量E3為 4 548.56 kg，E6為3 907.10 kg，E3的產(chǎn)量比E6增加16.4%。

2.3 經(jīng)濟效益分析

對2棟溫室的成本和經(jīng)濟效益進(jìn)行分析，由表4可知，使用涂料后增加了材料及人工涂刷的成本，每667 m2共1 170元，菜花價格按照2月平均價格8元/kg計算，減除成本外，涂刷涂料后的E3溫室667 m2收益增加1 395.84元，較E6提高8.9%。

3 結(jié)論與討論

在草莓和越冬蔬菜整個生育期中，12月—翌年2月的溫度至關(guān)重要，且此時正值元旦、春節(jié)期間，草莓、蔬菜價格較高，提升日光溫室的溫度，保證冬季蔬菜的正常生長對于增加經(jīng)濟效益有重要的意義。經(jīng)過田間試驗和綜合對比可以發(fā)現(xiàn)，新型環(huán)保太陽能吸熱涂料在日光溫室后墻的應(yīng)用，能夠明顯提高溫室內(nèi)溫度，一般平均可提高2～10 ℃。本試驗以種植菜花為例，冬季溫度提高后，可有效增加其產(chǎn)量，減去涂刷材料和人工成本后還可增加8.9%的經(jīng)濟效益，是值得推廣的冬季日光溫室增溫措施。隨后，該增溫措施還將在昌平區(qū)主要農(nóng)業(yè)經(jīng)濟產(chǎn)業(yè)——草莓上做進(jìn)一步試驗。

表2 不同處理的溫度極值及高溫時段

表3 不同處理菜花產(chǎn)量比較 kg

表4 不同處理667 m2成本及效益比較