南方地区圆拱形和锯齿形大棚内温度四季差别探究

农业工程技术（温室园艺）
A 棚
B 棚
C 棚
南方地区圆拱形和锯齿形大棚内温度
四季差别探究
*
DOI: 10.16815/ki.11-5436/s.2021.25.007
利
用温室大棚进行蔬菜生产，保障蔬菜的不间断供应。

在南方地区，特别是在炎热的夏季，
除了考虑抗风、遮雨的性能外，通过高效节能的方式降低大棚内的温度是大棚在设计和建造时必须考虑的问题[1]。

锯齿形大棚因其顶部的结构样式呈锯齿状而得名。

降低大棚内温度的方式有遮阳降温、水帘蒸发降温、空调降温和自然通风降温等
[2]。

水帘
蒸发降温和空调降温的运行成本高昂，普及程度低，较为常用的是自然通风降温和遮阳降温。

在炎热的夏季，当大棚内的空气受热后，热空气上升到棚顶，圆拱形大棚由于棚顶是封闭的，所以棚内热空气不能及时排出，从而导致棚内温度较高。

锯齿形大棚内的热空气上升到棚顶后，在锯齿口沿着棚顶瓦面与棚外温度相对较低的空气进行热交换，从而促进棚内空气流动，使棚内达到自然降温的目的
[3]。

在炎热的夏季，当大棚内的热空气不能及时地排出棚外时，棚内的温度会急剧上升，当棚内的温度高于蔬菜正常生长的最高温度时，就会对蔬菜生长产生不利的影响。

为了解大棚结构对大棚内温度的影响，选择三种结构的塑料大棚，从2019年5月11日~2020年5月16日，利用温湿度自动记录器监测、记录并保存棚内的温度。

监测地点和供监测塑料大棚结构
监测地点位于北纬113°78′，东经23°43′，在广州市增城区小楼镇约场村广州绿垠农业科技发展有限公司无公害水培蔬菜生产基地内。

选择用于监测的三个大棚的编号、外观以及参数分别如图1和表1所示：
张应超，罗 健，伏广农，刘士哲**（华南农业大学无土栽培技术研究室，广州510642）
图1 被监测塑料大棚的外形结构示意图
|摘要|为了探究大棚结构对棚内温度的影响，在广州市增城区小楼镇约场村的无公害水培蔬菜生产基地内，利用温、湿度自动记录器每隔30 min 记录和保存圆拱形大棚和锯齿形大棚内的温度，探究棚室结构对棚内温度的影响。

结果表明：圆拱形大棚内的日均温度和月均温度比锯齿形大棚内的日均温度和月均温度高，圆拱形大棚内的月均温度比锯齿形大棚的月均温度高0.2~1.6℃。

圆拱形大棚内的最高温要比锯齿形大棚内的最高温高
7.8℃。

表1 被监测塑料大棚的建造参数
/m
监测时间和方法
监测时间为2019年5月11日~2020年5月16日。

在选定的三个连栋大棚内，分别利用温湿度自动记录器在大棚中心，离地2.5 m 处中间位置每隔半小时读一次棚内的温度，并
Greenhouse & Equipment
图2 三种棚内2019年5月每天的日平均温度图4 三种棚内2019年7月每天的日平均温度
图5 三种棚内2019年8月每天的日平均温度
图6 三种棚内2019年9月每天的日平均温度
图3 三种棚内2019年6月每天的日平均温度图7 三种棚内2019年10月每天的日平均温度
记录。

在试验过程中大棚内均种植了各种叶菜类蔬菜。

塑料大棚结构对大棚内平均温度的影响
“平均气温”作为指示空气温度的重要指标之一，被广泛应用。

在农学领域，许多关于植物生长过程中的水土资源模型、土壤侵蚀模型都利用到了日平均温度
[4]。

日平均温度的计算方法
有多种，有极值平均法，四次平均法（北京时间2:00，8:00，14:00和20:00）和8次平均法等。

不同计算方法得到的平均值的数值是不同的，唐国利
[5]
的研究表明，极值平均温度和四时平均
温度的数值无显著差异。

日平均气温准确的数值是将温度曲线积分后获得的
[6]。

塑料大棚结构对大棚内日平均温度的影响
在本次监测中，日平均气温的计算方法为48次平均值。

在监测期间内，三种大棚内每天的日平均温度分别如图2~图14所示。

日平均温度/℃
日平均温度/℃
日平均温度/℃
日平均温度/℃
日平均温度/℃
日平均温度/℃
日期
日期
日期
日期
日期
日期
农业工程技术（温室园艺）
监测期间内，三种类型塑料大棚内日平均温度的差值如表2所示。

从表2可以得知，除了在
10月份，B 棚内日平均温度有2天低于A 棚的日平均温度、有3天低于C 棚的日平均温度外，在监测的其他时间内，B 棚内的日平均温度均高于A 棚和C 棚内的日平均温度，这是因为棚内的空气吸收热量后，形成大量密度降低的热空气，B 棚棚顶的圆拱形结构导致棚内大量的热空气无
法排出，从而使B 棚内的温度升高；A 棚和C 棚
图8 三种棚内2019年11月每天的日平均温度
图12 三种棚内2020年3月每天的日平均温度
图9 三种棚内2019年12月每天的日平均温度
图13 三种棚内2020年4月每天的日平均温度
图10 三种棚内2020年1月每天的日平均温度
图14 三种棚内2020年5月每天的日平均温度
图11 三种棚内2020年2月每天的日平均温度
日平均温度/℃
日平均温度/℃
日平均温度/℃
日平均温度/℃
日平均温度/℃
日平均温度/℃
日平均温度/℃
日期
日期
日期
日期
日期
日期
日期
中的热空气上升到锯齿口时会与棚外温度较低的冷空气进行气体交换，所以，A 棚和C 棚内的整体日平均温度比B 棚内的整体日平均温度低。

塑料大棚结构对大棚内月平均温度的影响
在本次监测中，月平均温度为日平均温度的算术平均值。

三个大棚内每月的月平均温度如图15所示；从图15可知，在监测期间内，A 棚（锯齿形大棚）和C 棚（锯齿形大棚）的月平均温度均比B 棚（圆拱形大棚）的月平均温度低。

其中，A 棚比B 棚月平均温度低0.2~1.5℃，C 棚比B 棚月平均温度低0.6~1.6℃。

图16 三种类型大棚内每月最高温与气温月最高温表2 监测期间三种类型大棚内日平均温度的差值
表3监测期间三种类型大棚内每月的最低温度
/℃
的月最高温度均高于A 棚和C 棚的月最高温度。

其中B 棚的月最高温度比A 棚的月最高温度高0.5~7.8℃，比C 棚的月最高温度高1.7~7.3℃。

三个大棚内的月最高温度都高于气象台发布的月最高温度。

A 棚、B 棚和C 棚的月最高温度分别比气象台发布的月最高温度高6~11.3℃、8.3~16.6℃和4.8~10.6℃。

结论
圆拱形大棚内的最高温要高于锯齿形大棚内
的最高温，B 棚的最高温比A 棚、C 棚的最高温分别高7.8℃、7.3℃。

圆拱形大棚内的月平均温度比锯齿形大棚内的月平均温度高，B 棚内月平均温度比A 棚和C 棚内月平均温度高0.2~1.5℃和0.6~1.6℃。

在监测的371天内，B 棚内日平
图
15 三种类型大棚监测期间内每月棚内的月平均温度
日平均温度/℃
日
平均温度/℃
塑料大棚结构对大棚内月最高温度的影响
在监测期间内，三个大棚内的月最高温度如图16所示，从图16可知，三个大棚中，B 棚
（下转第62页）
月份
室外空气温度-13.7~40.5℃，温室内空气温度为3.5~45.6℃；结合温室果菜、草莓、育苗等种植最低温度需求，对试验温室6个种植区不同月份的极值温度分析，6个种植区中的A1、A2、A3、B1、B3区的最低温度值基本达到室内设计温度值，而B2区作为育苗区，温度目标值较高，目前暂未达到设计要求，需要进一步提高该区的温室冬季保温性能，如采用多层保温幕等；对于夏季降温，可适时采用内外遮阳、风机湿帘和喷雾降温系统降低室内温度。

参考文献
[1] 农业农村部农业机械化管理司.2018年全国农业机械化统计
年报[M].北京,2019.
[2] 韩鹏,狄政敏,郄东翔,等.河北省蔬菜设施类型及分布情况
调查[J].中国瓜菜,2017,30(4):36-39.
[3] 菜篮子,保供增收门道多[EB/OL].http://www.ceweekly.
cn/2019/0118/247354.shtmL.[2021-10-19].
[4] 王树忠,陈殿奎,李新旭,等.北京现代化大型连栋温室发展
的回顾、现状与展望[J].中国蔬菜,2016(9):1-4.
*项目支持：国家重点研发计划（2017YFE0102000）；国家重点研发计划（2017YFD0201503-02）。

作者简介：何芬（1980-），女，江西宜春人，高级工程师，主要从事设施园艺环境工程研究工作。

[引用信息]何芬，丁小明，尹义蕾，等.河北永清连栋温室周年环境测试及分析[J].农业工程技术,2021,41(25):58-62.
表4
极端天气条件下室内温度范围
均温度高于A棚和C棚内日平均温度的天数为369天和368天。

在南方夏季高温季节，传统的圆拱形塑料大棚的温度要比锯齿形大棚的温度更高，且通风透气性差，给水培蔬菜生产带来了极为不利的影响，通过大棚结构的改进，由传统的圆拱形改为锯齿形结构，并适当提供大棚肩高，可加大幅度地降低棚内温度，同时也有利于夏季通风换气，为水培蔬菜的生长提供一个相对较好的生长条件，这是目前为什么在南方地区广为使用锯齿形大棚的根本原因，今后在南方夏季高温季节的大棚结构
设计上建议在这方面进行适当的改进。

参考文献
[1]李苇,李惠玲,刘霓红.华南型双弧面锯齿型屋顶薄膜温室的
结构设计[J].现代农业装备,2017(1):52-56.
[2]许楚荣.华南地区主要温室类型及夏季降温措施[J].农业工
程技术,2008(2):12-13.
[3]甘福丁,陆桂生,李勇江.锯齿型连栋式育苗大棚建造技术[J].
广西林业科学,2002(4):172-174.
[4]叶芝菡,谢云,刘宝元.日平均气温的两种计算方法比较[J].
北京师范大学学报(自然科学版),2002(3):421-426.
[5]唐国利,丁一汇.由最高最低气温求算的平均气温对中国年平
均气温序列影响[J].应用气象学报,2007(2):187-192.
[6]么枕生,丁裕国.气候统计[M].北京:气象出版社,1990.
*项目支持：广东省科学技术厅公益研究与能力建设项目“系列蔬菜无土栽培专用营养剂的研制及精准施肥技术研究”（2017B020202008）；“规模化环境友好型蔬菜水培高效生产技术体系集成与示范”（2017A020208051）
作者简介：张应超（1997-），男，重庆人，研究方向为植物营养学、设施园艺。

**通信作者：刘士哲（1964-），男，教授，福建南安人，研究方向为植物营养学、设施园艺。

[引用信息]张应超，罗健，伏广农，等.南方地区圆拱形和锯齿形大棚内温度四季差别探究[J].农业工程技术,2021,41(25):49-52.
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