可組裝式日光溫室溫度變化情況初探

趙智 魏德軍 劉立峰

摘? ?要? ?土木結(jié)構(gòu)日光溫室存在抗災(zāi)能力弱、操作不便、土地利用率低等問題，新型可組裝式日光溫室以稻草磚加無紡布、保溫板組成的復(fù)合材料替代土墻，經(jīng)試驗，溫室內(nèi)的溫度變化完全能夠滿足黃河三角洲地區(qū)喜溫類蔬菜生長需要，有推廣價值。

關(guān)鍵詞? ?稻草磚；可組裝式日光溫室；溫度

日光溫室是山東省濱州蔬菜產(chǎn)業(yè)廣泛采用的生產(chǎn)模式，所采用的溫室多為土木結(jié)構(gòu)，存在抗災(zāi)能力弱、操作不便、土地利用率低等問題，且由于常年連作造成病蟲害發(fā)生嚴(yán)重，土地生產(chǎn)力逐年下降。

自2014年開始，濱州市蔬菜技術(shù)推廣站與山東農(nóng)得利農(nóng)業(yè)科技有限公司借鑒外地新型 日光溫室技術(shù)，研創(chuàng)出新型可組裝式日光溫室。該溫室是由標(biāo)準(zhǔn)化支撐固件、保溫、透光等材料組成，通過標(biāo)準(zhǔn)化工藝流程結(jié)合在一起的可拆裝、移動的日光溫室（專利號ZL201420696217.4）。新型日光溫室采用帶鋼一次性加工成型的鋼管作為支撐骨架，各骨架之間通過拉桿、插銷件連接，用稻草磚作墻體，利用稻草磚白天吸熱、晚上放熱，再加上其他新型保溫材料的應(yīng)用以及墻體結(jié)構(gòu)處理，使溫室內(nèi)各項環(huán)境因子更加適于蔬菜生長，達(dá)到傳統(tǒng)日光溫室白天儲熱保溫、晚上散熱保溫的目的。

2021年10月至2022年2月對日光溫室內(nèi)溫度狀況進行了系統(tǒng)測試，旨在分析可移動式日光溫室內(nèi)溫度的變化狀況，為黃河三角洲地區(qū)可組裝式日光溫室的建造和推廣應(yīng)用提供理論依據(jù)。

1? ?材料與方法

1.1? ?試驗對象? ?供試溫室位于濱州市高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)開發(fā)區(qū)農(nóng)業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化示范園區(qū)，長度100 m，跨度10 m，脊高4.8 m，后屋面高3.6 m，后屋面角45°，骨架為由帶鋼加工成的前屋面和后墻一體的鋼架結(jié)構(gòu)，室內(nèi)無下沉。后墻和山墻為4層結(jié)構(gòu)，由內(nèi)到外分別為兩層6 cm厚稻草磚，塑料農(nóng)膜，無紡布兩層，6 cm厚復(fù)合板，后屋面和后墻為一體結(jié)構(gòu)。前屋面薄膜為0.12 mm厚PO膜，保溫被為0.75 kg/m2雙面防水噴漿棉。可移動式日光溫室結(jié)構(gòu)如圖1所示。

供試土墻溫室位置同上，后墻底寬5 m，頂寬1.5 m，平均厚度為3.25 m，無保溫層和填充材料，室內(nèi)下沉0.3 m，竹木結(jié)構(gòu)，3排立柱，跨度 10 m，脊高4 m，后墻高2.8 m，室內(nèi)種植番茄。

1.2? ?可組裝式日光溫室的建造? ?可組裝式日光溫室與土墻體溫室相比，除墻體材料和骨架不同外，其余材料相同?？山M裝式日光溫室后立柱、后坡、前骨架采用190 mm×1.5 mm鍍鋅板，經(jīng)機械加工成30 mm×78 mm橢圓形一體結(jié)構(gòu)作為鋼梁和后墻的支撐柱，采用6 cm厚稻草磚兩層作為后墻。圍繞棚體四周預(yù)先埋設(shè)地樁，鋼梁、支撐柱與水泥地樁中的預(yù)埋件相連，支撐柱起到固定稻草磚墻體和支撐后屋面、前屋面的作用。稻草磚塊的碼砌方式采用騎馬縫碼砌，以增加墻體的穩(wěn)固性和防風(fēng)作用，在稻草磚塊墻體日光溫室的山墻和北墻的外面包覆彩鋼瓦，彩鋼瓦、稻草磚通過船型螺絲與后支撐柱相連，以增加稻草磚塊墻體的穩(wěn)固性。稻草磚塊墻體日光溫室示意圖見圖1，實景圖見圖2。

1.3? ?試驗方法? ?本試驗主要測試可組裝式日光溫室的保溫性能和溫度變化，為其他環(huán)境因子的測定打下基礎(chǔ)，并與相同結(jié)構(gòu)的土墻溫室作對比。試驗采用山東省農(nóng)科院蔬菜所提供的自動溫度測試儀，可組裝式日光溫室和對照土墻溫室每棚設(shè)兩處測試點，測試點位置一致，位于棚室中央距離后墻5 m、由地面起1.8 m處，棚外設(shè)1處測試點，記錄外部環(huán)境溫度。室外溫度測定是在溫室附近空曠處，自地面以上1.8 m處懸掛測試儀。自動測試儀每隔15分鐘自動記錄數(shù)據(jù)，每天測得數(shù)值的平均值作為當(dāng)天的測定值，用于日平均溫度比較；不同天氣類型條件下溫度比較按照測試儀整點記錄的數(shù)據(jù)為準(zhǔn)進行分析。

試驗時間自2021年10月開始至2022年2月結(jié)束。

溫度變化按照測試期間外部環(huán)境平均溫度最低的月份2022年1月比較，并分別對不同天氣類型條件下（陰天24日和晴天30日）單日溫度變化進行觀測。

2? ?結(jié)果與分析

2.1? ?日平均溫度比較? ?不同墻體日光溫室中空氣溫度變化趨勢基本一致，如圖3。試驗發(fā)現(xiàn)，1月份可移動式日光溫室空氣平均溫度比土墻體日光溫室高5.6 ℃，兩種溫室內(nèi)空氣溫度都顯著高于室外溫度。兩種溫室最低溫度發(fā)生在1月23 日，當(dāng)天室外空氣溫度為-13 ℃，土墻體溫室空氣溫度為11.6 ℃，高于外部環(huán)境溫度24.6 ℃；組裝溫室空氣溫度為15.9 ℃，高于外部環(huán)境溫度28.9 ℃。

2.2? ?不同天氣類型下的溫度日變化? ?詳見圖4、圖5。

2.2.1? ?陰天溫度變化

2.2.2? ?晴天溫度變化比較

由圖4、圖5可知，不同天氣類型下的溫室內(nèi)氣溫在一天24小時內(nèi)均呈現(xiàn)單峰型，白天升高，夜晚下降，兩種類型天氣條件下的日氣溫變化曲線相對平緩；整個試驗期間，稻草磚塊溫室內(nèi)空氣溫度均在15 ℃以上，兩種類型天氣條件下平均氣溫稻草磚塊溫室均大于土墻溫室，兩者均顯著高于外界氣溫；陰天最高溫差達(dá)到? 12 ℃，晴天最高溫差達(dá)到11 ℃；陰天溫度于午后達(dá)到最大值，晴天接近正午溫度達(dá)到最大值。

3? ?小結(jié)與討論

根據(jù)試驗觀測，兩層6 cm厚稻草磚加無紡布、復(fù)合板組成的墻體在保溫方面能夠起到與土墻體日光溫室相同的效果，并且在溫室內(nèi)空氣溫度優(yōu)于土墻日光溫室，能夠完全適合喜溫類蔬菜的越冬生長；同時在試驗中發(fā)現(xiàn)，新型可拆裝式日光溫室以稻草磚為后墻，在高濕度條件下能吸附較多的水分，也起到降濕作用，使棚內(nèi)濕度較低，相對于土墻體日光溫室病蟲害發(fā)生率較小。該結(jié)構(gòu)日光溫室完全能夠滿足黃河三角洲地區(qū)以及相似氣候條件下的蔬菜越冬栽培。

另外，該新型可組裝日光溫室能夠使土地利用最大化，每個棚（100 m×10 m）比土墻日光溫室節(jié)約土地584 m2；同時該溫室采用一體結(jié)構(gòu)的鍍鋅鋼架建成，連接部件全部用插件連接，可實行標(biāo)準(zhǔn)化安裝，該溫室種植幾年后可以拆掉安裝到別的地方進行蔬菜生產(chǎn)，能夠解決重茬導(dǎo)致的病害。對于冬季溫度高的地區(qū)可以適當(dāng)降低草磚的厚度，冬季溫度更低的地區(qū)可以采用加厚稻草磚、開挖防寒溝等蓄熱保溫措施來滿足蔬菜生長的需要。

參考文獻(xiàn)

[1] 李天來.論我國日光溫室生產(chǎn)發(fā)展的制約因素與戰(zhàn)略性的調(diào)整[J].農(nóng)業(yè)工程學(xué)報 ，2003，19（21）：82-85.

[2] 付志前.不同密度的麥秸磚墻導(dǎo)熱系數(shù)試驗研究[J].建筑材料科學(xué)，2012，15（2）：289-292.

[3] 武國峰，黃紅英，孫恩惠，等.不同墻體結(jié)構(gòu)日光溫室保溫效果的研究[J].農(nóng)機化研究，2015（6）：164-168.

[4] 周玲玲，張黎杰，姜若勇，等.不同墻體材料的日光溫室環(huán)境變化及其對辣椒產(chǎn)量與品質(zhì)的影響[J].江蘇農(nóng)業(yè)科學(xué)，2014，42（02）：339-340.