不同設施光照度日變化及透光率的研究

摘要：為了全面了解各種設施的透光率，探究設施內部光照度的變化規律，研究了不同時期不同設施內部光照度的日變化。研究結果表明，試驗所用的5種設施均呈拋物線變化，從3月到5月各設施內部光照度逐漸增加；各設施透光率日變化較小，但隨時間推移，玻璃溫室的平均透光率略有增加，其他設施的平均透光率變化不大，各設施內部光照度大小順序為：小拱棚>單膜棚>雙膜棚、連棟溫室>玻璃溫室。

關鍵詞：不同設施：光照度；透光率

近年來設施園藝發展迅速，了解各種設施的性能指標已成為設施園藝發展中的重要課題。光照度是影響溫室內溫度、濕度等環境的主導因子，也直接影響著作物的光合作用和產量高低。所以，研究各種設施的透光率以及內部光照度的變化規律很有必要。過去，對于設施內部關于光照度的研究已有一些，但主要集中在設施內部溫度及植物生理生化研究。為此，筆者在不同時期對室外、小拱棚、單膜棚、雙膜棚、連棟溫室、玻璃溫室進行了光照度日變化的測量，從而進一步了解各種設施的透光率，探究設施內部光照度的變化規律，以便為設施園藝高效栽培提供科學依據。

1 材料與方法

1.1 試驗地概況及試驗處理

試驗在上海市農業科學院莊行試驗基地進行。選擇地理位置相近的小拱棚、單膜棚、雙膜棚、連棟溫室、玻璃溫室進行試驗。各設施均為南北走向，薄膜均為3層共擠的PE膜。薄膜厚度：連棟溫室為O.15mm，單膜棚、雙膜棚、小拱棚均為O.10mm，使用期均不到1年。玻璃溫室剛建成不到1年。小拱棚：棚高1m，寬1m，長20m。單膜棚：即塑料單棟大棚，鋼骨架結構，棚高2-3m，寬6m，長40m。雙膜棚：即在塑料單棟大棚中又增加1層薄膜覆蓋，鋼骨架結構，外膜棚高2.3m，寬6m，長40m；內膜高2m，寬4.9m，長37m。連棟溫室：為8430型塑料五連棟，鋼骨架結構，頂高4.5m，長寬均40m，內置1層保溫層，在溫室2.5m處，收縮時寬0.3～0-4m(測量時為收縮狀態).共10個。玻璃溫室：為標準1hm2文洛型玻璃溫室，內置2層保溫膜。外置1層遮陽網，測量時保溫膜(寬0.3-0.4m)、遮陽網(寬約0.5m)均為收縮狀態；分為4個栽培區，選擇在其中1個栽培區內測量。對照為室外，室外選擇在各設施附近，無遮擋物遮掩。

1.2 試驗方法

光照計為美國H-COR公司生產的LI-250.可以顯示瞬時光照度或15 s內光照度的平均值。分別在3月中下旬、4月中下旬、5月中下旬(以下簡稱3月、4月、5月)選擇其中一晴朗天氣進行各處理光照度日變化測量，測量時間點分別為7：00、9：00、11：00、13：00、15：00、17：00。各處理進行輪回測量，每個時間點從整點開始測量，在20rain內測完，每個處理測量不低于4次，最后取平均值。為盡量得到各測量時間點各設施內的平均光照度.選擇LI-250程序為15s內測得光照度的平均值：連棟溫室和玻璃溫室進行對角線勻速正常行走，手持探頭，垂直離地1.2m左右；單膜棚和雙膜棚采用勻速由南朝北正常行走，手持探頭，垂直離地1.2m左右：小拱棚在棚內垂直離地約0.5m處小范圍均勻移動測量；室外測量時，探頭垂直離地約1.2 m。所有設施在測量時無生長植物遮掩，并保證早晚測量時設施內無霧氣產生。

透光率(％)=設施內光照度／室外光照度×100

2 結果與分析

2.1 不同設施光照度日變化

測量結果顯示，3、4、5月室外和各設施內光照度呈拋物線變化。3個月每個處理的變化趨勢基本相同。各處理光照度大小：室外>小拱棚>單膜棚>雙膜棚、連棟溫室>玻璃溫室。9：00以前，雙膜棚和連棟溫室光照度差異不大，9：00-13：00連棟溫室的光照度要略大于雙膜棚，13：00-15：00二者差異逐漸縮小，而到15：00以后，連棟溫室的光照度又明顯下降，低于雙膜棚的光照度(圖1)。

這應該和連棟溫室自身結構有關，連續的弧形拱面相互遮掩以及內部保溫層、自身骨架的遮掩，是導致其9：00以前和雙膜棚內光照度差異不大，15：00以后其光照度又明顯低于雙膜棚的主要原因。

測量結果顯示，從3月到5月各處理光照度在逐漸增大，如3、4、5月室外7：00光照度分別為134、357、414 μmol·m^-2·s^-1，11：OO光照度分別為924、1 076、1 139 μmol·m^-2·s^-1，17：00光照度分別為85、147、244 μmol·m^-2·s^-1(圖2)。各處理光照度最高點出現的時間，室外總是在11：00，略高于13：00，這可能和測量時間有關，測量從整點開始，20min內測完取平均值。各設施在前期也是11：00光照度最大，高于13：00的光照度，而5月各設施11：00和13：OO的光照度差異不明顯，雙膜棚和玻璃溫室13：00的光照度甚至略高于11：00的光照度，這和隨時間推移，白天光照時間變長，并且強光照持續時間變長有關。各處理15：00的光照度略小于或者基本與9：00的光照度一致，而17：00的光照度明顯小于7：00的光照度，這種情況在4、5月表現得最為明顯(圖2)，

也是白天光照時間逐漸增加的表現，5月9：00各處理光照度只略高于4月，這可能和5月測量當天的天氣情況有關。

2.2 不同設施透光率比較

表1顯示的是各設施在3、4、5月各測量點透光率的日變化。可以看出，各設施透光率日變化比較平穩，小拱棚3個月的平均透光率為77.28％，單膜棚為68.96％，雙膜棚和連棟溫室分別為58.51％和56.98％.玻璃溫室3月的平均透光率為43.13％.4月為49.61％，5月為50.89％。說明隨著光照度的增加，玻璃溫室的平均透光率也在增加，這應該和伴隨太陽直射角的增加，遮陽網、保溫層及自身骨架等形成的遮陰區減小有關。在4、5月，連棟溫室和玻璃溫室在17：00的平均透光率下降較快，這和此時其本身結構等造成較大的遮掩面積有關，連棟溫室透光率在9：00-13：00要大于雙膜棚，其他時段差異不明顯或低于雙膜棚。總的來說，各設施的平均透光率和其內部光照度相對應，亦為小拱棚>單膜棚>雙膜棚、連棟溫室>玻璃溫室。

3 討論

設施的光照度與薄膜的透光率、太陽高度、天氣情況、設施方位及結構等有關。本試驗中，各設施均為新建不久。覆蓋材料使用期均不超過1年.且試驗地地處遠郊，所以覆蓋材料上的灰塵等雜物對各設施透光率影響相對較小。試驗結果表明。在同等條件下，小拱棚透光率最大，這應該與小拱棚的結構簡單有關。3個月測得單膜棚的平均透光率為68.96％.透光率較好。雙膜棚因為多層覆蓋，同時增加了2層膜的骨架遮掩，使其透光率明顯降低，3個月的平均透光率為58.51％，較單膜棚下降了10.45％，說明多層覆蓋雖然可以提高低溫天氣時棚室內的溫度，但也使棚室內的光照度明顯降低。所以，如果低溫時節已經過去，最好將第2層覆蓋拆除。

連棟溫室和玻璃溫室是近年來得到較快發展的溫室形式。試驗中發現它們的透光率要明顯低于小拱棚和單膜棚，朱育強等舊研究表明，連棟溫室的光照分布均勻性比單膜棚好，但是總體透光效果不如單膜棚，究其原因，主要還是因為其自身骨架結構和保溫設備等對光照的遮掩。有研究表明，在連棟溫室中，多云天氣下的光照度比晴天低，但整體透光率水平比晴天高㈣，陰天條件下，室內溫度和光照分布均勻性優于晴天條件，這都是其自身遮陰率高的表現。玻璃溫室被譽為智能溫室，生產中即可以加溫，也可以降溫，但是這也使其結構過于復雜，外遮陽、內保溫、天溝、檐溝及骨架等都嚴重影響了溫室透光率，本試驗玻璃溫室3個月的平均透光率只有47.87％，在所有設施中最小。所以，如何提高玻璃溫室的透光率，將是保證溫室中植物良好生長的關鍵。

4 結論

對不同時期不同設施內光照度的日變化研究結果表明，從3月到5月各設施內部光照度逐漸增加，但各設施透光率日變化較小，只是玻璃溫室的平均透光率隨時間推移略有增加，各設施內部光照度和平均透光率大小順序均為：小拱棚>單膜棚>雙膜棚、連棟溫室>玻璃溫室。

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