新型大跨度非对称塑料大棚温光环境性能评价研究

发布时间：2020-05-23 16:19

【摘要】：传统塑料拱棚结构简易、造价低廉、透光性能好,广泛应用于我国南北各地区,但也存在保温性能差、跨度和操作空间较小,不利于机械化作业等问题。为此,本课题组团队前期根据设施采光和保温原理设计了大跨度非对称塑料大棚。为研究该类型塑料大棚的温光环境特点,并筛选出适合设施作物周年生产的大跨度塑料大棚类型,本研究选取5种大跨度非对称塑料大棚:17 m跨度单层(FG-17-1)、双层(FG-17-2),18 m跨度单层(FG-18-1)、双层(FG-18-2),20 m跨度单层(FG-20-1)非对称塑料大棚,并以传统塑料拱棚(G-8-1)和日光温室(CSG)为对照,对典型季节的棚内温度和光照环境进行监测和分析。研究结果表明:1.在气温方面,秋、冬季不同类型棚体内最低气温由高到低依次为CSGFG-18-2FG-18-1FG-17-2FG-20-1FG-17-1G-8-1;春季,CSG和FG-18-2最低气温较高,且两者夜间平均气温和最低气温均没有差异,FG-17-1、FG-17-2、FG-18-1和FG-20-1棚内夜间气温较低,彼此差异较小,且高于G-8-1。可见,大跨度非对称塑料大棚可以显著提高棚内夜间平均气温和最低温度,但并非跨度越大越好;FG-17-2大棚的保温效果优于FG-20-1和FG-17-1,说明多层覆盖对温室大棚保温性能的影响大于跨度对其保温性能的影响。5种大跨度非对称塑料大棚中,FG-18-2棚内最低气温值最高,秋、冬和春季晴、阴天天气下,最低气温分别在9.0、5.4、14.0℃以上,较G-8-1分别高4.7、11.7、3.3℃以上,冬季雪天棚内日均温为6.0℃,较G-8-1高6.2℃;冬季典型天气下南北跨度方向气温分布差异在0.6℃,水平方向气温分布相对均匀。因此,FG-18-2大棚保温性能较好,气温变化相对平稳,能为设施作物提供相对较好的温度环境。2.在土壤温度方面,秋、冬季5种大跨度非对称塑料大棚内的土壤日平均温度由高到低依次为FG-18-2FG-18-1FG-17-2FG-17-1FG-20-1G-8-1,春季则表现为FG-18-2和FG-17-2高于G-8-1,FG-17-1、FG-18-1、FG-20-1低于G-8-1。FG-18-2秋、冬和春季土壤日平均温度分别为14.9~19.1、10.9~12.7、18.5~22.8℃,较G-8-1分别4.8~8.3、5.5~6.3、0.1~1.2℃。可见,白天FG-18-2棚内土壤可以蓄积更多的太阳辐射热量,为设施作物提供较好的根际温度。3.在光照方面,FG-18-1棚内光照强度最大,南北光照分布更均匀,采光性能较好;秋、冬和春季棚内南、中和北部最大光照强度值分别为34 400、32 520、29 100 lx,34 400、32 520、29 100 lx和43 848、42 984、39 655 lx;FG-18-2略低,秋、冬和春季棚内南、中和北部最大光照强度值分别为32 150、31 203、27 442 lx,33 620、31 190、26 970 lx和41 184、39 120、35 352 lx;FG-20-1和FG-17-1光照强度较低,FG-17-2最低。这说明增加跨度和采用非对称结构可以显著提高棚内的光照强度,大幅度提高北部光照,使得南北方向光照分布更均匀,但跨度的增加应保持在适宜区间内,并不是越大越好。4.在周年气温日变化方面,5种大跨度非对称塑料大棚中,FG-18-2全年的最低温度均较高,春、秋季比CSG低0.5℃左右,较G-8-1高4.0℃左右;冬季为4.2℃,较G-8-1高16.3℃,较CSG低2.1℃,无极端低温,保温性能较好;同时FG-18-2棚内最高气温值相对较低,没有极端高温情况,气温日变化幅度相对较小。综合以上温光环境结果表明,18 m跨度双层非对称塑料大棚能够显著提高气温和土壤温度,保温性能较好,且光照强度较高,南北分布相对均匀,采光性能较好,能为设施作物提供适宜的温度和光照环境,更适合在设施周年生产中推广和应用。
【图文】：

表 2-1 不同跨度温室的结构参数Table 2-1 Structural parameters of greenhouse with different spans m温室Greenhouse总跨度Total span内跨Inner span脊高Ridgeheight内高Inner ridgeheight南跨Southernspan北跨Northernspan长度LengthFG-17-1 17 5.6 10 7 50FG-17-2 17 15.52 5.6 3.8 10 7 50FG-18-1 18 6.0 12 6 85FG-18-2 18 16.61 6.0 5.2 12 6 85FG-20-1 20 6.0 12 8 50G-8-1 8 3.6 50CSG 12 5.5 63注：FG-17-1、FG-17-2 分别表示跨度为 17 m 的单、双层膜覆盖的非对称塑料大棚；FG-18-1、FG-18-2 分别表示跨度为 18 m 的单、双层膜覆盖的非对称塑料大棚；FG-20-1 表示跨度为 20 m 的单层膜覆盖的非对称塑料大棚；G-8-1 表示跨度为 8 m 单层膜覆盖的对称塑料大棚；CSG 表示跨度为 12 m 的日光温室。
【学位授予单位】：西北农林科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：S625

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本文编号：2677623