不同通風(fēng)方式下日光溫室微環(huán)境和番茄產(chǎn)量品質(zhì)差異分析及氣流場(chǎng)模擬

關(guān)鍵詞：日光溫室；通風(fēng)方式；微環(huán)境;CFD模擬；開張度；番茄；產(chǎn)量；品質(zhì)；氣流場(chǎng)模擬中圖分類號(hào)： S625.5⁺3 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1002-1302（2025）10-0239-09

通風(fēng)作為日光溫室調(diào)節(jié)室內(nèi)環(huán)境的主要手段之一，能有效調(diào)節(jié)日光溫室室內(nèi)空氣溫度和濕度，提高 CO₂ 濃度，促進(jìn)作物良好生長(zhǎng)[1-3]。目前，常見的通風(fēng)方式主要有頂部通風(fēng)、底部通風(fēng)和后墻通風(fēng)等，通過不同的通風(fēng)方式能有效改變室內(nèi)環(huán)境?？茖W(xué)合理的通風(fēng)能夠提高作物產(chǎn)量和經(jīng)濟(jì)效益[4-6]。萬敏等研究不同通風(fēng)方式對(duì)室內(nèi)環(huán)境及作物蒸騰的影響，在原有的上、下通風(fēng)口基礎(chǔ)上，增設(shè)后墻通風(fēng)，并對(duì)室內(nèi)環(huán)境進(jìn)行模擬[7]。劉建榮等為了增強(qiáng)日光溫室的環(huán)境調(diào)控能力，在日光溫室后墻墻體上設(shè)置鼓風(fēng)機(jī)進(jìn)行強(qiáng)制通風(fēng)[8]。嚴(yán)露露等認(rèn)為，采用后坡整體開窗式通風(fēng)，日光溫室內(nèi)溫度、光照度、風(fēng)速等環(huán)境更加適宜番茄生長(zhǎng)[9]。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，使用計(jì)算流體力學(xué)（CFD）仿真技術(shù)對(duì)日光溫室內(nèi)部環(huán)境進(jìn)行模擬可以降低地域和時(shí)間對(duì)日光溫室的影響，減少溫室作物環(huán)境監(jiān)測(cè)、通風(fēng)測(cè)試、設(shè)備布點(diǎn)、數(shù)據(jù)采集等工作量，該技術(shù)已成為研究溫室微氣候的實(shí)用性工具[10]，主要應(yīng)用于不同地區(qū)、不同通風(fēng)方式、室內(nèi)環(huán)境模擬等，且室內(nèi)外環(huán)境條件的CFD數(shù)值模擬研究與試驗(yàn)結(jié)果均吻合良好[1-16]。薄國(guó)魁利用CFD 模擬不同通風(fēng)模式下番茄不同生育期的室內(nèi)環(huán)境[17]。丁瑩瑩通過實(shí)測(cè)值與模擬值對(duì)比分析得到了風(fēng)機(jī)盤管供熱的最佳送風(fēng)方案，提出了一種基于虛擬介質(zhì)的大型溫室相似模擬方法[18]。薛曉萍等模擬自然通風(fēng)條件下日光溫室內(nèi)空氣相對(duì)濕度分布，得出風(fēng)向?yàn)闇厥易匀煌L(fēng)降濕的主要?jiǎng)恿σ蛩豙19]。上述研究從不同角度闡述了多因素通風(fēng)對(duì)溫室環(huán)境的影響，但關(guān)于翻蓋式通風(fēng)方式及開張度的研究較少。為進(jìn)一步研究不同通風(fēng)方式及開張度對(duì)日光溫室內(nèi)部環(huán)境的影響，本研究根據(jù)國(guó)內(nèi)日光溫室通風(fēng)發(fā)展現(xiàn)狀，結(jié)合課題組前人研究進(jìn)展[20-24]，對(duì)頂部下翻蓋式通風(fēng)口設(shè)計(jì)2種開張度方式與傳統(tǒng)卷膜式通風(fēng)做對(duì)比，對(duì)溫室內(nèi)環(huán)境因子展開分析，旨在為日光溫室通風(fēng)方式的進(jìn)一步設(shè)計(jì)提供參考。

1材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

1.1.1供試溫室試驗(yàn)地點(diǎn)位于寧夏銀川市賀蘭縣金貴鎮(zhèn)新起點(diǎn)現(xiàn)代農(nóng)業(yè)設(shè)備有限公司（ 38.50^°N 106.42^°E ）。3座供試溫室均為寧夏第3代新型裝配式節(jié)能日光溫室，溫室坐北朝南，東西走向。東西長(zhǎng)為 20m ，南北跨度 10m ，后墻為厚度 0.5m 高3.6m 異質(zhì)復(fù)合保溫蓄熱墻體，脊高 5.3m ，種植區(qū)寬為 8.5m ，溫室覆蓋棚膜為單層PO膜，外覆蓋保溫被。采用頂部通風(fēng)，試驗(yàn)溫室上通風(fēng)口均勻分布7個(gè)下翻蓋通風(fēng)口，形狀為矩形，長(zhǎng) 1.1m ，寬0.6m ，面積為 0.66m² ，相鄰下翻蓋通風(fēng)口間距為1.1m ，開啟方式為安裝鏈條式開窗機(jī)推動(dòng)（電流1.2A，推拉力 400N ，行程 800mm ）。在距地高度0.5m 處，設(shè)置寬 0.6m 長(zhǎng) 60m 的前屋面底部卷膜式通風(fēng)口，所有通風(fēng)口處均有52目防蟲網(wǎng)。對(duì)照溫室除上通風(fēng)口為卷膜式通風(fēng)外，其余參數(shù)與試驗(yàn)溫室一致。日光溫室南北方向剖面圖和側(cè)面東西方向三維簡(jiǎn)圖如圖1和圖2所示。

以2023年10月28日13：00的日光溫室室內(nèi)外實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)作為邊界條件，當(dāng)天的風(fēng)向?yàn)闁|偏北10^° ，風(fēng)速為 0.1m/s 。建立日光溫室CFD模型，采用標(biāo)準(zhǔn) κ-ε 湍流模型、DO湍流模型進(jìn)行計(jì)算[25]網(wǎng)格生成及邊界條件設(shè)置采用ANSYS

Workbench2022R1的Spaceclaim軟件進(jìn)行幾何建模。網(wǎng)格采用ANSYSWorkbench2022R1中的Mesh軟件進(jìn)行網(wǎng)格劃分，并對(duì)進(jìn)出風(fēng)口進(jìn)行加密處理。1.1.2室內(nèi)作物寧夏天緣種業(yè)提供品種為伊亞的粉色中熟球型番茄，南北縱向種植，株距 0.25m ，行距 0.3m 。每壟種植2行，壟寬 0.7m ，溝寬 0.6m 。定植日期為2023年9月20日，緩苗期 15d3 座溫室管理模式統(tǒng)一，每座溫室的基肥為高濃度通用復(fù)合肥 10kg 、鋅腐酸磷酸二銨 10kg 微生物菌劑30kg ，追肥采用滴灌水溶肥，水肥一體機(jī)進(jìn)行滴灌。該茬試驗(yàn)時(shí)間為2023年10月5日至2024年2月16日。

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1室內(nèi)外環(huán)境測(cè)點(diǎn)溫室內(nèi)部共設(shè)14個(gè)采集點(diǎn)，均勻分布，主要集中于作物生長(zhǎng)區(qū)，監(jiān)測(cè)點(diǎn)布置如圖3所示。監(jiān)測(cè)點(diǎn) A₁～A₉ 為兆泰盛電子科技的溫濕度傳感器，距地面 1.8m ，數(shù)據(jù)每 10min 自動(dòng)上傳1次。監(jiān)測(cè)點(diǎn) B₁～B₃ 通過浙江托普云農(nóng)科技的土壤溫度傳感器監(jiān)測(cè)土壤溫度、水分，位于地下

20cm ，每 10min 上傳1次數(shù)據(jù)。監(jiān)測(cè)點(diǎn) C₁，C₂ 位于風(fēng)口正下方，距地面 4.5m ，可監(jiān)測(cè)風(fēng)速和風(fēng)向。M_r 為紫藤氣象站采集系統(tǒng)，位于溫室中部距地面1.7m ，通過收集室內(nèi)其他監(jiān)測(cè)點(diǎn)位傳感器上傳的數(shù)據(jù)并提供數(shù)據(jù)下載，同時(shí)可監(jiān)測(cè)該點(diǎn)位的空氣溫度、濕度、光照度和二氧化碳濃度。 M₂ 為戴維斯氣象站，可用于測(cè)定室外空氣溫度、濕度，光照度。規(guī)定溫室正西方向?yàn)?x 軸正向，豎直向上方向?yàn)?z 軸正向，正南方向?yàn)?y 軸正向，以溫室后墻和東墻的交點(diǎn)為原點(diǎn)。溫濕度測(cè)點(diǎn)坐標(biāo)分別為： A₁ （5，2.5，1.8）， ?A₂（5，5，1.8） ！ A₃ （5，7.5，1.8）， A₄ （10，2.5，1.8）， A₅（10，5，1.8） .A₆ （10，7.5，1.8）， A₇ （15，2.5，1.8）， A₈（10，5，1.8） ， A₉ （15，7.5，1.8）。各監(jiān)測(cè)點(diǎn)儀器詳細(xì)參數(shù)如表1所示。

1.2.2生理指標(biāo)測(cè)定盛果期測(cè)定番茄果實(shí)的品質(zhì)，可溶性固形物含量用手持式數(shù)顯糖度計(jì)測(cè)定（TD-45）；可溶性總糖含量用 H₂SO₄ -蒽酮比色法測(cè)定；有機(jī)酸含量用酸堿滴定法；維生素C含量用鉬藍(lán)比色法測(cè)定；硝酸鹽用硫酸-水楊酸法測(cè)定[26]，同時(shí)記錄采收重量、單株總果數(shù)、單株產(chǎn)量，并計(jì)算平均單果重和平均單株產(chǎn)量，最后折合成總產(chǎn)量。

1.3 數(shù)據(jù)處理

試驗(yàn)數(shù)據(jù)采用Excel2019進(jìn)行整理，Origin2022繪圖，SPSS27.0進(jìn)行分析，ANSYS2022R1對(duì)日光溫室進(jìn)行環(huán)境模擬。

2 結(jié)果與分析

2.1典型天氣條件下不同通風(fēng)方式室內(nèi)外空氣溫度差異

選取2023年10月23日（圖4-a）典型晴天和2023年10月26日（圖4-b）典型陰天的室內(nèi)空氣溫度對(duì)比分析，在相同天氣條件下，各溫室溫度變化趨勢(shì)一致，呈單峰曲線，在14：00溫度達(dá)到最高。在典型晴天白天（07：00—19：00），T1、T2、CK溫室增溫迅速，最高溫分別為 30.31，32.34，33.82‰ ，CK最高氣溫比T1、T2高 3.51，1.48^°C 。T1、T2、CK與室外的白天平均空氣溫度分別為22.28、24.28、25.21.10.15°C 。晴天夜間（19：00—23：00）與凌晨（00：00-07：00）3座溫室平均空氣溫度分別為16. 78、17.59、17.91 C 和12.55、13.84、14.23 ℃，均為 T19C 。T1、T2、CK 溫室與室外白天的平均氣溫分別為 15.10，15.86，16.68，0.04^°C 。夜間（19：00—23：00）與凌晨 （00：00-07：00）3 座溫室平均空氣溫度分別為 14.00，14.35，14.26‰ 和10.01、10.23、10.05^°C 均為 T1°C ，差異不顯著。綜上分析，無論白天還是陰天，頂部下翻蓋式通風(fēng)方式的T1和T2溫室通風(fēng)效果均優(yōu)于卷膜式通風(fēng)方式的CK溫室。選取2023年10月28—30日3d典型晴天下溫度（圖4-c）數(shù)據(jù)進(jìn)行分析可知，連續(xù)3d日光溫室中最高溫均出現(xiàn)在14：00，T1、T2、CK溫室與室外連續(xù)3d中最高溫度依次是35、35.6、36.2，24.79° ，CK溫室每天的最高溫度與試驗(yàn)溫室對(duì)比是最高的，連續(xù)3d為 35.96、36、36.2‰ ，比每天溫室外最高空氣溫度多10.99、14、12.58。3d內(nèi)T1、T2、CK溫室室內(nèi)平均溫度19.24、20.73、21.5^qC ，CK溫室室內(nèi)氣溫明顯高于T1溫室。

2.2典型天氣條件下不同通風(fēng)方式室內(nèi)外相對(duì)濕度差異

選取典型晴天2023年10月23日（圖5-a）和典型陰天2023年10月26日（圖5-b）的室內(nèi)相對(duì)濕度數(shù)據(jù)對(duì)比分析。在相同天氣條件下，各溫室相對(duì)濕度的變化趨勢(shì)基本一致，總體呈“U”形曲線，無論晴天還是陰天，室外相對(duì)濕度總是高于室內(nèi)。典型晴天在保溫被揭開后室內(nèi)相對(duì)濕度達(dá)到最大并開始下降，T1、T2、CK溫室與室外的相對(duì)濕度最大值分別為 71.25%.71.37%.73%.75% ，全天T1、T2和CK溫室室內(nèi)平均相對(duì)濕度為 49.63%.51.01% ！53.08% ，CK溫室的平均相對(duì)濕度最高，分別比 ΔT1 ！T2高 3.45% .2.07% 。晴天夜間（19：00—23：00）與凌晨（00：00—07：00）3座溫室平均相對(duì)濕度分別為 54.21%.57.10%.58.59% 和 67.17% 65.68% 、68.76% ，CK溫室的平均相對(duì)濕度最大，最高相差

4.39% 。典型陰天全天T1、T2和CK溫室與室外平均相對(duì)濕度分別為 66.65%.68.90%.70.15% 。晴天夜間（19：00—23：00）與凌晨（00：00—07：00）3座溫室平均相對(duì)濕度分別為 72.11%.73.92% 、77.19% 和 86.57%.86.65%.87.23% ，整體CK溫室濕度偏高。選取2023年10月28—30日3天典型晴天下濕度（圖5-c）數(shù)據(jù)進(jìn)行分析可知，室內(nèi)外相對(duì)濕度變化在14：00左右達(dá)到最小，在連續(xù)3d的典型晴天白天（07：00—19：00），T1、T2和CK溫室的平均相對(duì)濕度為 51.46%.53.16%.52.7% ，T1溫室分別比T2和CK溫室的平均相對(duì)濕度低1.7%.1.24% 。結(jié)合10月溫度變化綜合分析可以看出，T1溫室白天室內(nèi)降溫除濕效果優(yōu)于T2。

2.3典型天氣條件下不同通風(fēng)方式室內(nèi) CO₂ 濃度差異

選取典型晴天2023年10月23日（圖6-a）、典型陰天2023年10月26日（圖6-b）數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。各溫室 CO₂ 濃度變化趨勢(shì)基本一致，呈“U”形曲線，白天揭被前達(dá)到最大值，后隨著番茄進(jìn)行光合作用 CO₂ 濃度逐漸減少至最小值，在通風(fēng)口關(guān)閉后開始遞增。在典型晴天， ^T1，T2 和CK溫室最大CO₂ 濃度分別為 1 385.1 273.1 235μmol/mol ；平均CO₂ 濃度分別為 1 012，933.2，858.5μmol/mol ；最小 CO₂ 濃度分別為 450、415、394ppm 。在典型陰天，T1、T2、CK溫室平均 CO₂ 濃度分別為970、936、900.6μmol/mol ，最大值分別為1680、1605、1584μmol/mol ；最小值分別為460、410、 。綜上分析， CO₂ 濃度總體 T1gt;T2gt; CK，說明采用頂部下翻蓋式通風(fēng)方式的溫室可以更好地補(bǔ)充 CO₂ ，使番茄更好地生長(zhǎng)。

2.4典型天氣條件下不同通風(fēng)方式室內(nèi)外光照度差異

選取典型晴天2023年10月23日（圖7-a）和典型陰天2023年10月26日（圖7-b）溫室內(nèi)環(huán)境數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。在相同的天氣條件下，各溫室光照度變化趨勢(shì)與室外保持一致，在典型晴天，光照度不斷增強(qiáng)，在14：00時(shí)達(dá)最大值，T1、T2、CK、室外最大光照度依次為 60015.47000.45630.65124lx， 室外光照度在14：00分別比T1、T2、CK高5109、18124、19494。T1、T2、CK溫室室內(nèi)及室外平均光照度為 35885、27452、24417、41755 。在典型陰天，T1、T2、CK溫室和室外光照度最大為24516、22345，21843，36485k，T1 溫室光照度最大值分別僅比T2、CK溫室高 2171.2673lx 。T1、T2、CK溫室室內(nèi)及室外平均光照度為10839、9337、9151、19502lx，T1溫室平均光照度分別比T2、CK溫室平均光照度高 ¹502，1688lx ，光照度差異較小?？傮w來說，T1和T2溫室的光照度優(yōu)于CK溫室，通過以上數(shù)據(jù)分析，不同典型天氣3棟溫室光照度的差異可能是由不同通風(fēng)方式帶來的影響，也有可能是方位角和PO 薄膜老化的原因[27]

2.5不同通風(fēng)方式下室內(nèi)外土壤溫度的差異

由圖8可知，T1、T2、CK溫室土壤溫度隨室外溫度升降而同步變化，3座溫室內(nèi)土壤溫度均高于12.7°C ，滿足番茄生長(zhǎng)發(fā)育的要求，T1、T2、CK溫室平均土壤溫度最高值分別是14.15、14.35、14.55℃，差距不大。溫室外的平均土壤溫度最高值為4.56C，2 座試驗(yàn)溫室的平均土壤溫度最高值比室外分別高 9.59，9.79^°C ，CK溫室的平均土壤溫度最高值比室外高 9.99C，3 座日光溫室平均土壤溫度最高值溫差相差 0.2°C～0.4°C ，說明下翻蓋通風(fēng)口開張度的不同對(duì)日光溫室平均土壤溫度的影響相對(duì)較小，沒有顯著性差異。

2.6不同通風(fēng)方式對(duì)溫室內(nèi)番茄品質(zhì)和產(chǎn)量的影響

由表2可知，T2溫室番茄的可溶性固形物含量為 6.61% ，顯著高于其他溫室，與T1和CK溫室相比分別增加了 20.6% （204 ，23.8% 。T2溫室番茄的維生素C含量最高，CK溫室番茄維生素C含量最低，分別為 17.35，15.94mg/100g，T1.T2 和CK溫室的硝酸鹽、可溶性糖和有機(jī)酸含量沒有顯著性差異。由表3可知，T1和T2處理的平均單果重與CK有顯著差異，橫縱徑與單株總果數(shù)無顯著性差異，各處理番茄產(chǎn)量表現(xiàn)為 T2gt;T1gt;CK 。

2.7日光溫室室內(nèi)氣流場(chǎng)模擬結(jié)果分析試驗(yàn)日光溫室的CFD數(shù)值模擬選取2023年10月28日（典型晴天）13：00的實(shí)測(cè)室內(nèi)外環(huán)境數(shù)據(jù)，圖9為試驗(yàn)溫室和對(duì)照溫室室內(nèi)實(shí)測(cè)值和模擬值的驗(yàn)證，模擬值與實(shí)測(cè)值變化趨勢(shì)基本一致。各測(cè)點(diǎn)氣溫的模擬值與實(shí)測(cè)值的最大偏差為 1.2°C ，平均相對(duì)誤差為 1.4% ，相對(duì)濕度的最大偏差為 2.5% ，平均相對(duì)誤差為 2.3% ，這說明日光溫室內(nèi)的模擬值和實(shí)測(cè)值之間差異小。模擬結(jié)果是有效的，該計(jì)算模型能夠用于本試驗(yàn)。

規(guī)定 x 軸為正西方向， y 軸為正南方向， z 軸為日光溫室高度，圖10是日光溫室模型沿 x 軸截面的氣流場(chǎng)分布云圖， 和CK這3座溫室日光溫室東西方向各截面為 x=3，6，9m 。T1溫室從東西方向的3個(gè)截面分析，溫室底部、中部、頂部存在明顯的氣流風(fēng)速梯度差，中部風(fēng)速最低，中心位置的氣流速度為 0.04ms 。溫室氣流在沿溫室防護(hù)結(jié)構(gòu)流動(dòng)過程中由于速度相對(duì)較大，所以使周圍的溫度降低，如果日光溫室內(nèi)種植的是葉菜，可能會(huì)造成一定的凍害。T2溫室中心位置的氣流速度為0.02m/s ，中部截面空氣氣流運(yùn)動(dòng)較平緩，其余2個(gè)截面氣流運(yùn)動(dòng)相對(duì)活躍。CK溫室氣流速度大小呈現(xiàn)梯度分布。在垂直地面 2.5m 處的平面上氣流速度較小，而且在東西方向上氣流速度整體分布較為對(duì)稱。穩(wěn)定的氣流速度能夠讓室內(nèi)溫度變化較為平穩(wěn)，能讓室內(nèi)作物不因溫度的差異對(duì)整個(gè)溫室內(nèi)作物品質(zhì)產(chǎn)生差異，但這種溫室通風(fēng)方式降溫除濕效果不明顯，可以通過加大風(fēng)口面積來進(jìn)一步降溫除濕。由于風(fēng)口垂直于作物冠層，為避免冷空氣直吹，冬季開口很小或不開，冬季的除濕效果進(jìn)一步降低。

圖11是日光溫室模型沿 y 軸截面的氣流場(chǎng)分布云圖，T1 ?^T2 和CK3個(gè)溫室日光溫室東西方向各截面為 y=5，10，15m 。T1溫室頂部通風(fēng)口附近氣流速度最大，速度為 0.06ms ，溫室氣流沿著后墻至土壤的途徑中速度范圍在 0.026～0.06m/s ，日光溫室在室外冷空氣進(jìn)人后，產(chǎn)生了多個(gè)大小不一的循環(huán)氣流。雖然中部土壤部分氣流速度較大，但是其余2個(gè)截面有多個(gè)循環(huán)氣流，氣流運(yùn)動(dòng)更加活躍，能夠讓日光溫室內(nèi)部的空氣得到混合，有利于日光溫室降溫除濕。T2溫室頂部通風(fēng)口附近渦流數(shù)量較少，并且產(chǎn)生了氣流停滯區(qū)域，不過氣流速度依舊為整個(gè)溫室內(nèi)部最大，速度為 0.05m/s 。溫室氣流沿著后墻至土壤的途徑中速度范圍在 0.015～ 0.059m/s ，與T1溫室底通風(fēng)口位置處相比，T2溫室在室外冷空氣進(jìn)人后在溫室產(chǎn)生的循環(huán)氣流較少，循環(huán)氣流數(shù)量少意味著該溫室區(qū)域氣流不能得到很好混合；氣流速度較T1溫室氣流速度運(yùn)行速度過低，而且氣流運(yùn)動(dòng)方式單一。CK溫室中氣流的最大值在通風(fēng)口處可以達(dá)到最高點(diǎn)為 0.2m/s ，試驗(yàn)時(shí)風(fēng)向?yàn)檎保展鉁厥覛饬髟谕L(fēng)口處產(chǎn)生多個(gè)渦流，氣流沿著溫室后墻運(yùn)動(dòng)至地面土壤處，且氣流速度呈現(xiàn)的規(guī)律為逐漸降低。在日光溫室中心位置內(nèi)的氣流速度最小值為 0.02m/s 。

3討論

針對(duì)傳統(tǒng)通風(fēng)方式在不同季節(jié)和氣候條件下對(duì)作物需求的局限性，日光溫室通風(fēng)方式的研究日益受到關(guān)注，并出現(xiàn)了多種有效提高作物品質(zhì)和產(chǎn)量的通風(fēng)方式[7，9，28]。然而，尚未發(fā)現(xiàn)對(duì)頂部下翻蓋式通風(fēng)方式的研究。本研究旨在探究頂部下翻蓋式通風(fēng)對(duì)溫室內(nèi)環(huán)境的調(diào)控效果，解決作物生長(zhǎng)過程中的諸多問題，進(jìn)而推動(dòng)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的現(xiàn)代化和可持續(xù)發(fā)展，具有理論和實(shí)際意義。為了探究自然通風(fēng)模式下不同通風(fēng)方式對(duì)室內(nèi)環(huán)境數(shù)值的差異，采用頂部下翻蓋通風(fēng)口開張度為 75^° 的T1溫室和頂部通風(fēng)口開張度為 45^° 的T2溫室，同時(shí)以日光溫室頂部卷膜通風(fēng)為CK溫室，根據(jù)實(shí)測(cè)值發(fā)現(xiàn)不同的通風(fēng)方式可以影響室內(nèi)環(huán)境因子，同一通風(fēng)方式下的不同開張度也會(huì)對(duì)室內(nèi)環(huán)境產(chǎn)生較大的差異，這與胡萬玲等的研究結(jié)果[28]一致。頂部下翻蓋式通風(fēng)相對(duì)于傳統(tǒng)的卷膜式通風(fēng)，在室內(nèi)微環(huán)境調(diào)節(jié)和番茄生長(zhǎng)方面表現(xiàn)更優(yōu)異。利用CFD數(shù)值模擬技術(shù)對(duì)日光溫室內(nèi)氣流場(chǎng)進(jìn)行分析，模擬結(jié)果具有較好的擬合性，證明與對(duì)照溫室相比，試驗(yàn)溫室頂部下翻蓋式通風(fēng)開張度 75^° 和 45^° 是合理的?？傮w而言，頂部下翻蓋式通風(fēng)方式為溫室種植提供了一種更有效的選擇，尤其是在提高番茄產(chǎn)量和品質(zhì)方面具有顯著優(yōu)勢(shì)。本試驗(yàn)未對(duì)風(fēng)口進(jìn)行精細(xì)化調(diào)控，依賴于傳統(tǒng)經(jīng)驗(yàn)對(duì)于風(fēng)口的開合，只設(shè)計(jì)了2種開張度方式，在實(shí)際應(yīng)用中，溫室內(nèi)的微環(huán)境變化受到多種因素的影響，如上下風(fēng)口不同開張度的組合、開合時(shí)間、棉被的揭放時(shí)間、后墻的蓄熱性能以及人工管理模式等。因此，為了進(jìn)一步提高溫室環(huán)境的調(diào)控效果，未來的研究可以進(jìn)一步優(yōu)化通風(fēng)方式和參數(shù)，并結(jié)合傳統(tǒng)管理經(jīng)驗(yàn)，同時(shí)加入下風(fēng)口和棉被的調(diào)控策略，以實(shí)現(xiàn)更精準(zhǔn)的環(huán)境控制，更好地滿足不同季節(jié)和氣候條件下番茄生長(zhǎng)的需求。

4結(jié)論

典型晴天白天T1、T2、CK的平均空氣溫度分別為22.28、24.28、25.21 C ，全天平均濕度分別為

49.63% 51. 01% 、53. 08% ，平均 CO₂ 濃度T1、T2相較于CK分別提高了 17.88% 和 8.7% ，平均光照度為 10839、9337、9151lx ，土壤溫度無顯著差異，綜合來看，T1和T2的光照度、降溫除濕 CO₂ 的補(bǔ)充要優(yōu)于CK，可以為植物提供更加適宜的生長(zhǎng)環(huán)境，番茄果實(shí)品質(zhì)和產(chǎn)量綜合表現(xiàn) T2gt;T1gt;CK 。

通過CFD仿真技術(shù)對(duì)2種通風(fēng)方式室內(nèi)氣流場(chǎng)分布的模擬結(jié)果可知，采用頂部下翻蓋通風(fēng)口的T1和T2溫室氣流運(yùn)動(dòng)相較于CK溫室來說更加活躍，外部空氣從頂部下翻蓋式風(fēng)口進(jìn)人室內(nèi)，氣流經(jīng)后墻至土壤進(jìn)行運(yùn)動(dòng)，一定程度上會(huì)減少傳統(tǒng)卷膜式通風(fēng)在冬季因頂部冷空氣直吹作物冠層所帶來的負(fù)面影響，溫室內(nèi)降溫除濕與補(bǔ)充 CO₂ 效果優(yōu)異，能保證番茄在生長(zhǎng)的過程中不會(huì)因?yàn)闇囟葐栴}產(chǎn)生影響，這與實(shí)測(cè)值基本保持一致。從不同開張度來對(duì)比，頂部下翻蓋通風(fēng)口開張度為 75^° 的T1降溫效果最佳，適用于夏季的高溫天氣；開張度為 45^° 的T2更適合秋冬茬番茄，能夠滿足西北地區(qū)冬季和極端天氣下的通風(fēng)換氣需求。

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