第4节 设施环境调控之温度特征在线视频

现在 我们一起来学习

温度环境及其调节控制

我们来看一下

温度对园艺作物生育的影响

对植物生长来讲

都有温度三基点

即最低温度

最适温度和最高温度

根据园艺作物对温度的要求

我们可以将园艺作物

分为耐寒性作物

其生育的适温是15~20℃

如菠菜 韭菜 大葱

三色堇 金鱼草等

这些作物耐热性差

高温生长不良

第二类是半耐寒性作物

生育适温是18~25℃

不耐长期0℃以下的低温

如白菜类 甘蓝类

紫罗兰 金盏菊等

第三类是不耐寒作物

生育适温为20~30℃

是一些喜温与耐热植物

如黄瓜 番茄 茄子以及西甜瓜等

我们再来看一下

花芽分化对温度的需求

这张表中

给出了一些园艺作物

花芽分化的适温范围

以番茄为例

其花芽分化的适温是15~20℃

如果低于或高于适宜的温度

花芽分化会受到影响

可能会产生畸形花

最后形成畸形果

影响商品性

而番茄 黄瓜等

果菜类蔬菜的花芽分化

都是在苗期进行的

因此苗期的温度管理

会影响花芽的分化质量

对设施果树栽培

花芽分化的低温需求量问题

是设施果树能否成功的关键

北方的落叶果树

必须经过一段时间的低温

满足花芽分化所需的

最低温需冷量以后

才能够进行花芽分化

因此设施果树早熟栽培

必须先创造一个低温的环境

满足其花芽分化的低温需求量

然后再升温

创造花芽分化的适宜温度条件

进入花芽分化阶段

因此对设施果树栽培品种选择

一般选择低温需求量比较低的品种

也就是早熟品种

比较容易获得成功

这张表给出了

一些果树解除休眠的低温需求量

从表中数据能够看出

草莓的低温需求量从40到1000℃

选择低温需求量低的草莓品种

可以使它的上市期提早到12月初

产品供应期可长达近6个月

因此草莓是设施栽培

比较成功的果树品种之一

栽培面积和效益总体都比较高

那么温度对园艺作物的生育

有哪些影响呢

温度影响作物生长的各个方面

包括光合作用

呼吸作用

同化产物的运输等等

同学们考虑一下

为什么在西北 东北地区的水果的品质

总体上比长江流域好吃

这主要受光强和温差的影响

积累的糖分和干物质量不同导致的

此外 我们要了解作物的致死温度

也就是引起作物死亡的温度

对设施栽培而言

更多的时候是低温致死温度的影响

还有就是地温的影响

地温主要影响根系的生长

影响根毛的发生

进而影响矿质营养和水分的吸收

同时地温还会影响

有机肥的分解与转化

影响土壤的肥力

早春栽培蔬菜定植期的确定

必须要考虑土壤温度

也就是我们说的地温

如喜温的黄瓜

番茄定植时要求

10cm土壤温度要稳定通过12℃以上

因为12℃是喜温蔬菜

根毛发生的最低温度

在这个温度以上根毛才能生长

才有新根发生

而西瓜 甜瓜

要求10cm土壤温度要达到14℃以上

而一些耐寒的蔬菜

土壤温度在5度就可以定植

因此我们说

不同蔬菜早春定植期的确定

是与10厘米土壤温度的高低

密切相关的

那么园艺设施内的温度

是怎么形成的呢

园艺设施内温度的形成

主要是温室效应

那什么是温室效应

同学们马上想到的可能是

由于大气中CO2浓度升高

导致全球气候变暖的问题

而在设施园艺这门课程中

我们所说的温室效应

是指在没有人工加温条件下

园艺设施内获得或积累太阳辐射能

使保护设施内的气温

高于外界气温的一种能力

叫温室效应

温室效应的形成

主要有以下两方面的原因

一是玻璃或薄膜等透明覆盖材料

可以让短波辐射投射进园艺设施内

又能阻止设施内长波辐射投射出去

二是园艺设施为半封闭空间

内外空气交换弱

从而使聚集的热量不易散失

前者对温室效应的贡献是28%

后者是72%

我们再来了解一下

园艺设施的日温差

顾名思义

日温差就是一天中

最高温度与最低温度之差

那么影响园艺设施

日温差的因素有哪些呢

首先与设施类型有关

前面我们介绍了不同园艺设施

同学们考虑一下

塑料大棚和单屋面日光温室相比

哪种设施的日温差更大

塑料大棚与小拱棚相比呢

大棚的日温差要高于单屋面日光温室

小拱棚的日温差要高于塑料大棚

具体原因同学们自己课下去思考

其次与保温比有关

什么是保温比

保温比指的是设施内的土壤面积

与覆盖物及围护结构表面积之比

保温比越小

相对覆盖面积就大

白天吸热和夜间放热面积也大

因此日温差就较大

小拱棚的日温差高于塑料大棚

主要与保温比有关

第三与覆盖材料有关

我们已经学习了

不同覆盖材料的透光特性

而不同覆盖材料的透光特性

与他的升温保温性是密切相关的

同学们考虑一下

同样结构的温室覆盖PVC膜和PE膜

哪个日温差更大

覆盖PE膜和PE漫反射膜呢

这个问题留给同学们课下思考

我们再来了解一下

园艺设施内的传热方式

园艺设施的传热方式主要有三种

一是传导传热

传导传热是由设施内

温度分布不均匀引起的热量交换

热量总是由温度高的地方

向温度低的地方传递

这就会引起传导传热

第二种传热方式是对流传热

是随着气体和液体的流动

而引起的热量交换

第三种是辐射传热

是由物体表面温度分布不均匀

引起的热量交换

这也是我们设施内

最主要的传热方式

主要是通过界面的传热

我们再来了解

园艺设施内的热量收支状况

园艺设施内热量的收入

主要是太阳辐射和加热器散热

对于不加温的园艺设施来讲

其热量来源只有太阳辐射

热量的支出包括地面 覆盖物

作物表面的有效辐射失热

以对流方式

设施内土壤表面与空气间

空气与覆盖物之间的热交换

设施内土壤表面蒸发

作物蒸腾的失热

这部分热量是潜热

是通过水变成水蒸气引起的热量损失

还有通风换气失热

以及土壤的横向传导失热

那么园艺设施内

主要的热量损失途径有哪些呢

主要是三个

一个是贯流放热

即透过覆盖材料或围护结构的热量

热量以辐射的方式散失

我们来看一下

贯流放热模式图和公式

从公式中我们可以看出

影响贯流放热量的因素

有保护设施的表面积

界面材料的热贯流率和内外温差

这张表给出了

不同物质的热贯流率

从这张表中我们能够看出

同样是玻璃

厚度越厚

其热贯流率就越低

那么它通过界面放热量就低

有利于保温

再看一下

聚氯乙烯单层和双层的热贯流率

相差将近一倍

PC板材的热贯流率也很低

利用PC板

做园艺设施覆盖材料的最大优势

就是它的保温性比较好

大家再看一下

50厘米厚土墙和钢管的热贯流率

这会对园艺设施的温度有什么影响

同学们可以课下思考一下

第二个热量损失途径

是通过通风换气的放热

主要是通过对流放热

这与温室的密闭性和外界的风速有关

我们来看一下对流放热的公式

对流放热量与温室的密闭性

温室的体积以及内外温差有关

我们再来看一下这个表

同样是玻璃作覆盖材料

单层覆盖的每小时换气次数是1.5

而双层覆盖只有1.0

说明同等条件下

双层的保温性要好于单层

还有土壤传导失热

同学们思考一下

设施内的土壤与露地土壤

有什么区别呢

在一定区域内的露地土壤

其温度基本相同

土壤传导失热可以忽略不计

但在设施栽培条件下

设施内的土壤温度

与设施外的土壤温度存在巨大差异

如在北方地区

冬季设施内能够栽培喜温蔬菜

土壤温度一定在12度以上

而外界都是冻土

土壤温度在零下十几度

土壤内外温差非常大

如果没有隔热措施

通过传导损失的热量非常的大

因此在园艺设施建造时

通常通过建造防寒沟

来减少土壤的传导失热

这两张图给出了

日光温室的热平衡示意图

对于不加温的日光温室

白天热量的来源主要是太阳辐射

热量的支出有贯流放热

通风换气的放热

植物蒸腾和土壤蒸发的失热

以及土壤的横向传导失热

夜间温室内的主要热量来源

来自于墙体和土壤放热

白天通过墙体和土壤蓄积的热量

夜间通过辐射释放出来

保证温室内的夜间的温度

因此日光温室墙体的材料和厚度

对于夜间温度的影响是非常大的

夜间温室内热量的损失途径

跟白天是一样的

但在夜间

没有植物蒸腾和土壤蒸发的热量损失

最后我们来看一下

园艺设施内的温度分布特点

任何一种园艺设施

其温度分布都是不均匀的

主要受以下因素的影响

一是太阳辐射能的影响

其次是设施结构的影响

第三是加温技术的影响

靠近散热器的地方

温度会比较高

相反温度会比较低

还受设施内气流运动的影响

通风设备和安装位置的影响

以及内外温差的影响等等

在这一小节

我们一起学习了

园艺作物生育对温度的基本要求

学习了园艺设施内的温度状况和特点

重点要掌握

园艺设施内的三个损热途径

以便于将来

在园艺设施温度调控时

采取相应措施

减少热量的损失

这节内容

就到这里