2014 3第三章__第2节_温度环境特点及....pptx

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1、第二节第二节 园艺设施内的温度园艺设施内的温度条件及其调节条件及其调节（一）植物的生长发育：生理生命活动、（一）植物的生长发育：生理生命活动、养分吸收等养分吸收等（二）与其它因素等相关：设施内的湿（二）与其它因素等相关：设施内的湿度、病害发生等度、病害发生等一、设施温度的重要性一、设施温度的重要性 温度与其它环境因子相比较，是温度与其它环境因子相比较，是设施栽培中调控相对最容易的环境因设施栽培中调控相对最容易的环境因子。子。耐寒性作物耐寒性作物（包括耐寒多年生）：生育适温（包括耐寒多年生）：生育适温15-2015-20（如：韭菜、大葱、葡萄、（如：韭菜、大葱、葡萄、桃等）桃等）半耐寒性作物半耐

2、寒性作物（喜凉性）：生育适温（喜凉性）：生育适温18-25 18-25（如：白菜类、甘蓝类等）（如：白菜类、甘蓝类等）喜温作物喜温作物：生育适温为：生育适温为20-30 20-30（如：黄瓜、如：黄瓜、番茄、茄子和菜豆等）番茄、茄子和菜豆等）耐热作物耐热作物：生育适温为：生育适温为25-35 25-35（冬瓜、丝瓜、冬瓜、丝瓜、甜瓜、豇豆等）甜瓜、豇豆等）根据园艺作物对温度要求不同，可根据园艺作物对温度要求不同，可将园艺作物分为：将园艺作物分为：二、园艺设施的温度状况及特点二、园艺设施的温度状况及特点（一）园艺设施的热收支状况（一）园艺设施的热收支状况Qout Q=0Q=0Qin Qout Q

3、inQinQout室内蓄热室内蓄热 升温升温QinQout热量收支平衡热量收支平衡 恒温恒温QinQout室内失热室内失热 降降温温 QQ0 0QoutQin QQ0 01.1.热量平衡方程热量平衡方程蓄热量蓄热量 =收入热量收入热量 -支出热量支出热量地面、覆盖物、作物表面有效辐射失热地面、覆盖物、作物表面有效辐射失热土壤、空气、覆盖物以对流失热土壤、空气、覆盖物以对流失热设施内土壤表面蒸发、作物蒸腾等潜热失热设施内土壤表面蒸发、作物蒸腾等潜热失热通风、换气失热（显热通风、换气失热（显热+潜热）潜热）土壤传导失热土壤传导失热热量来源：太阳总辐射人工加热量热量来源：太阳总辐射人工加热量热热量量

4、支支出出白天白天夜间夜间2.2.园艺设施热支出途径园艺设施热支出途径(1)(1)贯流放热贯流放热 透过覆盖材料或围护结构材料表面散失透过覆盖材料或围护结构材料表面散失热称为热称为贯流放热贯流放热。放出的热量叫。放出的热量叫贯流放热量贯流放热量。它是园艺设施放热的最主要途径，占总它是园艺设施放热的最主要途径，占总散热量的散热量的6070%，高时可达，高时可达90%左右。左右。对 流辐 射内内表表面面外外表表面面辐 射对 流热传导热传导材料导热率、内外温差材料导热率、内外温差风风速速、表表面面积积贯流放热的过程贯流放热的过程Qt=Aw ht(tr-t0)Qt贯流传热量贯流传热量KJ/hAw保护设施

5、面积保护设施面积 m2ht_热贯流率热贯流率 KJ/m2h （与界（与界面材料有关，并受风速的影响）面材料有关，并受风速的影响）tr，to分别为设施内、外气温分别为设施内、外气温 贯流放热贯流放热是由室内外温差（贯流量主要受材料及是由室内外温差（贯流量主要受材料及外界风速的影响）引起的，是园艺设施放热的最主要外界风速的影响）引起的，是园艺设施放热的最主要途径，从室内流到室外的全部热量，占总散热量的途径，从室内流到室外的全部热量，占总散热量的60-70%。贯流传热量的计算：贯流传热量的计算：各种物质的热贯流率 KJ/(m2 h )种类种类 规格规格/mm 热贯流率热贯流率 种类种类 规格规格/c

6、m 热贯流率热贯流率玻璃玻璃 2.5 20.92 木条木条 厚厚5 4.60玻璃玻璃 33.5 20.08 木条木条 厚厚8 3.77玻璃玻璃 45 18.83 砖墙砖墙(面抹灰面抹灰)厚厚38 5.77聚氯乙烯聚氯乙烯 单层单层 23.01 钢管钢管 41.8453.97聚氯乙烯聚氯乙烯 双层双层 12.55 土墙土墙 厚厚50 4.18聚乙烯聚乙烯 单层单层 24.27 草苫草苫 4-5 12.55合成树脂板合成树脂板(FRP,FRA,MMA)5.0 钢筋混凝土钢筋混凝土 5 18.41合成树脂板合成树脂板 双层双层 14.64 钢筋混凝土钢筋混凝土 10 15.90（2 2）通风换气放热

7、）通风换气放热v由由于于设设施施内内外外空空气气交交换换导导致致的的热热量量损损失失称称通通风风换换气放热。气放热。与与设设施施缝缝隙隙大大小小有有关关。包包括括潜潜热热失失热热和和显显热热失热两部分。失热两部分。水汽蒸发而吸收的热量为水汽蒸发而吸收的热量为潜热潜热，经通风换气排出水，经通风换气排出水汽而散失的水的汽化热，叫汽而散失的水的汽化热，叫潜热放热潜热放热。放出的热量叫。放出的热量叫潜热放热量。潜热放热量。潜热放热量与潜热放热量与缝隙大小、内外温差、外层风力缝隙大小、内外温差、外层风力等因等因素有关。素有关。由于温差所引起的失热，叫显热失热由于温差所引起的失热，叫显热失热显热失热量：显

8、热失热量：Qv=R.V.F(tr-t0)Qv单位时间内换气失热量单位时间内换气失热量R每小时换气次数每小时换气次数 V保护设施体积保护设施体积 m3F空气比热空气比热(1.30KJ/m3 )tr，to分别为设施内、外气温分别为设施内、外气温温室密闭时每小时换气次数温室密闭时每小时换气次数保护设施类型保护设施类型 覆盖形式覆盖形式 R/(次次.h-1)玻璃温室玻璃温室 单层单层 1.5玻璃温室玻璃温室 双层双层 1.0塑料大棚塑料大棚 单层单层 2.0塑料大棚塑料大棚 双层双层 1.1 换气传热量还与室外风速有关。普通保护设施由于结构换气传热量还与室外风速有关。普通保护设施由于结构不严，由间隙逸

9、出热量为辐射放热不严，由间隙逸出热量为辐射放热的的1/5-1/10（3 3）土壤传热）土壤传热 热量在土壤中的垂直传导和水平传热量在土壤中的垂直传导和水平传导称土壤传热。放出的热量叫导称土壤传热。放出的热量叫土壤传土壤传热量。热量。土壤传热是设施栽培不容忽视的部分，包括热量在土壤传热是设施栽培不容忽视的部分，包括热量在土壤中的垂直传导和水平传导，受土壤质地、成分、土壤中的垂直传导和水平传导，受土壤质地、成分、松紧度和含水量影响很大。松紧度和含水量影响很大。Qs=-*T/Z 表示土壤导热率，表示土壤导热率，T T表示土壤温度，表示土壤温度，Z Z表示土壤表示土壤深度，深度，为微分符号，为微分符号

10、，T/Z表示某一时刻土壤温度的垂直表示某一时刻土壤温度的垂直变化。变化。横向传导失热横向传导失热是设施内的一个特殊问题，一般占温是设施内的一个特殊问题，一般占温室总失热的室总失热的5%-10%。（二）园艺设施内的热特性及其形成因素（二）园艺设施内的热特性及其形成因素 v（1）温室效应温室效应v（2）气温季节性、日变化明显，晴天）气温季节性、日变化明显，晴天昼夜温差明显大于外界。昼夜温差明显大于外界。（3）气温分布严重不均，土温较气）气温分布严重不均，土温较气温稳定。温稳定。v（4）有时会出现温度逆转现象）有时会出现温度逆转现象1.园艺设施温度特点园艺设施温度特点2.2.设施温度特点形成的原因设

11、施温度特点形成的原因(1)(1)透明覆盖物能让短波辐射（透明覆盖物能让短波辐射（320-470 nm）透射进设）透射进设施内，又阻止设施内长波辐射透射出去（施内，又阻止设施内长波辐射透射出去（28%贡献率）贡献率）设施本身是一个半封闭空间，内外空气交换弱，使蓄积设施本身是一个半封闭空间，内外空气交换弱，使蓄积热量不易散失。（热量不易散失。（72%贡献率）贡献率）温室效应与太阳辐射能强弱、保温比和覆盖材料温室效应与太阳辐射能强弱、保温比和覆盖材料有关，还与设施方位有关。有关，还与设施方位有关。温室效应成因温室效应成因温室效应的影响因素：温室效应的影响因素：太阳辐射量太阳辐射量 设设施施的的保保温

12、温比比设设施施内内的的土土壤壤面面积积（S）与与覆覆盖盖及及围围护护结结构构表表面面积积（W）之之比比，即即 =S/W 一般温室的保温比一般温室的保温比:单栋单栋0.5-0.6；连栋；连栋0.7-0.8 保温比过大、过小都不好。保温比过大、过小都不好。（为什么？）（为什么？）设施屋面角、方位设施屋面角、方位 覆盖材料覆盖材料(2)(2)日温差：日温差：1 1天中最高温度与最低温度之差。天中最高温度与最低温度之差。影响日温差因素影响日温差因素与保温比有关：保温比小，日温差大。与保温比有关：保温比小，日温差大。与覆盖材料有关：与覆盖材料有关：PE增温好，保温差，日温差增温好，保温差，日温差大于大于

13、PVC设施内最高温出现在午后，最低温出现在日出前，日温差比设施内最高温出现在午后，最低温出现在日出前，日温差比露地要大的多；露地要大的多；不加温条件下，日温差由不加温条件下，日温差由太阳辐射热和设施保温性太阳辐射热和设施保温性所决定。所决定。太阳辐射热随太阳高度、纬度、季节、天气而变。太阳辐射热随太阳高度、纬度、季节、天气而变。在一定纬度和季节里，日温差主要由在一定纬度和季节里，日温差主要由设施结构和保温性设施结构和保温性所决所决定。定。设施内气温分设施内气温分布不均匀，无论布不均匀，无论垂直方向和水平垂直方向和水平方向均存在温差。方向均存在温差。在保温条件下，在保温条件下，垂直温差可达垂直温

14、差可达4-4-66，水平温差较，水平温差较小。小。（3）园艺设施内的温度分布）园艺设施内的温度分布影响设施内温度分布不均匀的因素：影响设施内温度分布不均匀的因素：太阳入射量太阳入射量设施内气流运动设施内气流运动设施结构设施结构温度调节技术温度调节技术通风设备和安装位置通风设备和安装位置内外温差内外温差 太阳入射量：太阳入射量：直接原因：直接原因：太阳位置、屋面结构、倾斜太阳位置、屋面结构、倾斜 角度、方向、建材遮荫等影响角度、方向、建材遮荫等影响间接原因：作物潜热消耗降温，水泥台、间接原因：作物潜热消耗降温，水泥台、砖框反光增温等砖框反光增温等 设施内气流运设施内气流运动动不加温也不通风温室内

15、，气流运动决定于设不加温也不通风温室内，气流运动决定于设施内对流和外界风向的影响。施内对流和外界风向的影响。设施结构：设施结构：双屋面温室比单屋面温室分布均匀。双屋面温室比单屋面温室分布均匀。加温技术加温技术 加温设备的种类和安装位置影响设施内温度分布加温设备的种类和安装位置影响设施内温度分布A.面热源优于线热源和点热源。面热源优于线热源和点热源。B.单屋面温室加温，热源设在南侧墙，温度分布均匀。单屋面温室加温，热源设在南侧墙，温度分布均匀。C.双屋面双屋面温室加温管设在两侧墙比设在中间温度均匀。温室加温管设在两侧墙比设在中间温度均匀。通风技术通风技术窗口大小、位置、风力大小窗口大小、位置、风

16、力大小通风口附近温度较低。通风口附近温度较低。自然通风时应自然通风时应“先开天后开先开天后开地地”；强制通风高进低排比；强制通风高进低排比低进高排温度更均匀低进高排温度更均匀内外温差内外温差 内外温差大，会内外温差大，会增加各部位的温差增加各部位的温差(4)(4)温度逆转现象温度逆转现象 在有风的晴天夜间，无保温覆盖的温室、大在有风的晴天夜间，无保温覆盖的温室、大棚表面辐射散热很强，有时棚室内气温反而比外界棚表面辐射散热很强，有时棚室内气温反而比外界气温还低些，这种现象叫做气温还低些，这种现象叫做“温度逆转现象温度逆转现象”。一般出现在阴天后、有微风、晴朗的夜间。一般出现在阴天后、有微风、晴朗

17、的夜间。10月底至翌年月底至翌年3月容易发生，日出后逐渐消除。月容易发生，日出后逐渐消除。外覆盖和多层覆盖可有效防止逆温外覆盖和多层覆盖可有效防止逆温三、设施内的温度调节三、设施内的温度调节（一）保温（一）保温（二）加温（二）加温（三）降温（三）降温（四）变温管理（四）变温管理（一）保 温原理：原理：在不加温情况下，夜间设施内空气的热量来在不加温情况下，夜间设施内空气的热量来源为源为地中供热（墙体）地中供热（墙体），热量散失是，热量散失是贯流放贯流放热和换气放热。热和换气放热。地中供热（墙体）量的大小取决于地中供热（墙体）量的大小取决于地中吸热地中吸热量（太阳辐射能和土壤吸收率）和土壤量（太阳

18、辐射能和土壤吸收率）和土壤面积。面积。热量散失取决于热量散失取决于热贯流率和通风换气量。热贯流率和通风换气量。因此，保温的途径有三方面：因此，保温的途径有三方面：1.减少贯流放热和通风换气量减少贯流放热和通风换气量2.增大保温比增大保温比3.增大地表热流量（蓄热能力）增大地表热流量（蓄热能力）减少向设施内表面的对流传热和辐射传热减少向设施内表面的对流传热和辐射传热减少覆盖材料自身的热传导散热减少覆盖材料自身的热传导散热减少设施外表面向大气的对流传热和辐射传热减少设施外表面向大气的对流传热和辐射传热减少覆盖面的漏风而引起的换气传热减少覆盖面的漏风而引起的换气传热1、减少贯流放热和通风换气量、减少

19、贯流放热和通风换气量最有效的办法是最有效的办法是多层覆盖多层覆盖；采用采用隔热性能好的隔热性能好的材料，提高气密性。材料，提高气密性。室外覆盖：草苫、纸被或保温被等室外覆盖：草苫、纸被或保温被等二层固定覆盖二层固定覆盖（双层充气膜）（双层充气膜）间距间距10-20cm比比5cm保温好保温好室内覆盖：室内覆盖：活动保温幕（活动天幕，活动保温幕（活动天幕，2层足够）、小拱棚等层足够）、小拱棚等室内扣小拱棚室内扣小拱棚保温覆盖的热节省率保温方法保温方法 保温覆盖材料保温覆盖材料 热节省率热节省率/%玻璃温室玻璃温室 塑料大棚塑料大棚双层固定覆盖双层固定覆盖 玻璃或聚氯乙烯薄膜玻璃或聚氯乙烯薄膜 40

20、 45 聚乙烯薄膜聚乙烯薄膜 35 40室内单层保温幕室内单层保温幕 聚乙烯薄膜聚乙烯薄膜 30 35 聚氯乙烯薄膜聚氯乙烯薄膜 35 40 不织布不织布 40 30 混铝薄膜混铝薄膜 30 45 镀铝薄膜镀铝薄膜 45 55室内双层保温幕室内双层保温幕 两层聚乙烯薄膜两层聚乙烯薄膜 45 55 聚乙烯薄膜聚乙烯薄膜+镀铝薄膜镀铝薄膜 65 65外面覆盖外面覆盖 温室用草苫温室用草苫 60 65结构与墙体：结构与墙体：使用保温性能好的材料作墙体和后坡，并尽量加厚。使用保温性能好的材料作墙体和后坡，并尽量加厚。密封缝隙密封缝隙保温材料保温材料内墙为砖石结构，外培防寒土，总厚度应为当地冻土层厚度加

21、上50cm。砖石墙外培土砖石墙外培土相变材料墙体相变材料墙体减少换气放热减少换气放热尽可能减少园艺设施缝隙；尽可能减少园艺设施缝隙；及时修补破损的棚膜；及时修补破损的棚膜；在门外建造缓冲间，并随手关严房门。在门外建造缓冲间，并随手关严房门。2.2.增大保温比增大保温比适当降低高度，减少夜间散热面积。适当降低高度，减少夜间散热面积。使用透光率高的玻璃或薄膜，经常保持覆盖材使用透光率高的玻璃或薄膜，经常保持覆盖材料干洁，增加白天土壤贮存热量。料干洁，增加白天土壤贮存热量。3.3.增大地表热流量（蓄热能力）增大地表热流量（蓄热能力）提高设施的透光率提高设施的透光率减少土壤蒸发和作物蒸腾减少土壤蒸发和

22、作物蒸腾 全面地膜覆盖、膜下暗灌、滴灌，全面地膜覆盖、膜下暗灌、滴灌，阻止或减少潜热损失。阻止或减少潜热损失。减少土壤传热减少土壤传热 设设置置防防寒寒沟沟，减减少少温温室室南南面面底底角土壤热量散失。角土壤热量散失。深深40cm宽宽30cm（二）加（二）加 温温1.1.增加设施内进光量增加设施内进光量 提高透明覆盖物的透光率提高透明覆盖物的透光率加温目的：加温目的：靠保温不能维持作物生长温度时，需补充加靠保温不能维持作物生长温度时，需补充加温。现代温室加温成本占运营成本温。现代温室加温成本占运营成本50-60%。加温在设计上要求做到：加温在设计上要求做到：加温设备的容量应经常保持室内的设定温

23、度加温设备的容量应经常保持室内的设定温度设备和加温费要尽量少设备和加温费要尽量少保护设施内加温空间分布均匀，时间变化平稳保护设施内加温空间分布均匀，时间变化平稳遮荫少，占地少，便于栽培作业遮荫少，占地少，便于栽培作业2.2.人工加温人工加温火炉加温火炉加温热风加温热风加温水暖加温水暖加温气暖加温气暖加温电热加温电热加温辐射加温辐射加温加温方式：加温方式：遮光降温遮光降温屋面流水降温屋面流水降温蒸发冷却降温（喷雾、水帘降温蒸发冷却降温（喷雾、水帘降温）通风（自然通风、强制通风）通风（自然通风、强制通风）（三）降温措施（三）降温措施 减少入射量；增大潜热消耗；增大通风换气减少入射量；增大潜热消耗；

24、增大通风换气1.1.通风换气通风换气自然通风强制通风强制通风2.2.遮光、屋面流水遮光、屋面流水,减少减少进入设施内的热量。进入设施内的热量。外遮阳网外遮阳网内遮阳网屋面涂白外遮光外遮光20-30%，距顶部，距顶部40cm，降温降温4-6；内遮光内遮光30%，降温，降温2-3 ；流水降温流水降温3-4 3.3.蒸发冷却法增大潜热消耗：蒸发冷却法增大潜热消耗：喷雾、湿帘喷雾、湿帘-大量灌水之后强制通风排湿。大量灌水之后强制通风排湿。喷雾喷雾（四）变温管理（四）变温管理 （三段变温或四段变温）（三段变温或四段变温）依依据据作作物物在在一一天天中中生生理理活活性性中中心心的的变变化化将将1天天分分成

25、成若若干干时时段段，设设计计出出各各时时段段适适宜宜的的管管理理温温度度，以以促促进进同同化化产产物物的的制制造造、运运转转和和合合理理分分配配，同同时时降降低低呼呼吸吸消消耗耗，从从而而起起到到增增产产、节节能能的作用。这样的温度管理方法叫做变温管理。的作用。这样的温度管理方法叫做变温管理。1.1.变温管理的理论基础变温管理的理论基础时时 间间生理活性中心生理活性中心温度控制温度控制目目 的的上上 午午光光 合合生育适温上生育适温上限限促进光合促进光合下下 午午光合减弱光合减弱适当降温适当降温促进光合促进光合部分运转部分运转前半夜前半夜光合产物运转光合产物运转呼呼 吸吸继续降温继续降温加速运

26、转加速运转抑制呼吸抑制呼吸后半夜后半夜呼呼 吸吸保持生长下保持生长下限限抑制呼吸抑制呼吸2.2.果菜类蔬菜变温管理应注意的问题果菜类蔬菜变温管理应注意的问题（1）气温与地温互补关系）气温与地温互补关系（2）光照与变温管理的关系）光照与变温管理的关系黄瓜变温管理黄瓜变温管理西瓜结果期三段变温管理西瓜结果期三段变温管理1.设施热支出途径有哪些？设施热支出途径有哪些？2.何谓贯流放热、温室效应、保温比、何谓贯流放热、温室效应、保温比、温度逆转现象？温度逆转现象？3.试述提高设施保温性的主要措施。试述提高设施保温性的主要措施。4.何谓变温管理？温室黄瓜栽培如何进何谓变温管理？温室黄瓜栽培如何进行四段变温管理？行四段变温管理？思考题思考题