溫室內(nèi)空氣溫度模擬研究

符 特，宋福杰

(羅定職業(yè)技術(shù)學(xué)院，廣東 羅定 527200)

羅新蘭

(沈陽農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)院，遼寧 沈陽 110161)

溫室內(nèi)空氣溫度模擬研究

符 特，宋福杰

(羅定職業(yè)技術(shù)學(xué)院，廣東 羅定 527200)

羅新蘭

(沈陽農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)院，遼寧 沈陽 110161)

我國在大田作物生長模型和管理決策系統(tǒng)方面的研究于20世紀(jì)80年代中后期才開始起步，但發(fā)展很快，特別是在大田作物模式化栽培方面處于世界領(lǐng)先水平，而有關(guān)蔬菜作物生長模型和蔬菜無公害模式化栽培的研究近年來才剛剛起步。就溫室內(nèi)空氣溫度進行了模擬研究。

蔬菜作物；生長模型；模擬工藝

作物生產(chǎn)模擬系統(tǒng)是一個包括作物、環(huán)境、管理技術(shù)措施等諸多因子及其相互作用的復(fù)雜系統(tǒng)。由于作物生長模擬模型具有機理性強的特點及量化關(guān)系、測驗假說和定量預(yù)測的功能，在作物生長調(diào)控和優(yōu)化管理決策方面具有傳統(tǒng)經(jīng)驗方法不可替代的作用。設(shè)施農(nóng)業(yè)將在今后解決農(nóng)業(yè)發(fā)展的三個重大問題中發(fā)揮重要作用，一是將突破農(nóng)業(yè)發(fā)展的“瓶頸”——資源環(huán)境等空間約束；二是保障農(nóng)產(chǎn)品供應(yīng)，即“菜籃子”問題，以及食品安全問題；三是提高農(nóng)民收入。設(shè)施農(nóng)業(yè)是在人為可控環(huán)境保護設(shè)施下的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)。設(shè)施農(nóng)業(yè)就是利用農(nóng)業(yè)工程手段，通過現(xiàn)代設(shè)施實現(xiàn)的部分人工控制環(huán)境的種植業(yè)和養(yǎng)殖業(yè)，因此筆者就溫室內(nèi)空氣溫度的模擬進行研究，以期為以后的模擬實驗提供依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 溫度數(shù)據(jù)獲取

溫室內(nèi)實測溫度數(shù)據(jù)采用周記式自記溫度計記錄3個月內(nèi)的溫度，根據(jù)記錄值找出每日溫室內(nèi)的最高、最低溫度并計算出實測溫度的每日平均值。室外數(shù)據(jù)采用氣象臺提供的3個月的室外溫度、空氣平均溫度、日最高氣溫、日最低氣溫及太陽輻射日總量；日較差由每日最高、最低氣溫計算而得。

1.2 模擬方法

分別以日光溫室內(nèi)不同季節(jié)實測的日最高氣溫、日最低氣溫及日氣溫平均值作為因變量，以氣象臺觀測的日最高氣溫、日最低氣溫、日平均氣溫、日較差及太陽總輻射日總量作為自變量，采用逐步回歸分析法進行回歸分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 溫室內(nèi)日平均溫度的模擬

溫室內(nèi)平均溫度的實測值與模擬值測定結(jié)果如圖1所示。從圖1可以看出，模擬值與實測值隨時間的變化趨勢是一致的。對溫室內(nèi)日最高溫度的模擬值與實測值用1∶1作圖法進行檢驗(圖2)，回歸方程為y=0.666x+7.8184，模擬值與實測值的相關(guān)系數(shù)為0.7872，標(biāo)準(zhǔn)差為1.26℃，模擬結(jié)果的F值達到了0.05的顯著水平。

圖1 不同時間的日平均溫度的模擬值與實測值

圖2 日平均氣溫模擬值與實測值的相關(guān)性

圖3 不同時間的日最高溫度的模擬值與實測值

圖4 日最高溫度的模擬值與實測值的相關(guān)性

圖5 不同時間的日最低溫度的模擬值與實測值

圖6 日最低溫度的模擬值與實測值的相關(guān)性

2.2 溫室內(nèi)日最高溫度的模擬

溫室內(nèi)日最高溫度的實測值與模擬值測定結(jié)果如圖3所示。從圖3可以看出，模擬值與實測值隨時間的變化趨勢是一致的。對溫室內(nèi)日最高溫度的模擬值與實測值用1∶1作圖法進行檢驗(圖4)，回歸方程為y=0.6266x+9.4633，模擬值與實測值的相關(guān)系數(shù)為0.7551，標(biāo)準(zhǔn)差為2.03℃，模擬結(jié)果的F值達到了0.05的顯著水平。

2.3 溫室內(nèi)日最低溫度的模擬

溫室內(nèi)日最低溫度的實測值與模擬值測定結(jié)果如圖5所示。從圖5可以看出，模擬值與實測值隨時間的變化趨勢是一致的。對溫室內(nèi)日最低溫度的模擬值與實測值用1∶1作圖法進行檢驗(圖6)，回歸方程為y=0.7849x+4.6404，模擬值與實測值的相關(guān)系數(shù)為0.9375，標(biāo)準(zhǔn)差為0.83℃，模擬結(jié)果的F值達到了0.05的顯著水平。

3 討論與小結(jié)

由于試驗條件所限，溫室內(nèi)的實測溫度數(shù)據(jù)不全，因此采用室外大氣實測溫度數(shù)據(jù)來模擬溫室內(nèi)的溫度，應(yīng)用本試驗中的實測值與采用文獻中模擬方法的模擬結(jié)果進行對比，進一步驗證該模擬方法的可靠性。

太陽輻射量是表示地表獲得太陽輻射能的多少。一個地區(qū)太陽輻射量的多少，取決于該地區(qū)太陽輻射強度的大小和日照時數(shù)的長短。太陽輻射強度是表示單位時間內(nèi)地表獲得太陽輻射能量的多少，日照時數(shù)則是地表接受太陽光照的時間長短。太陽輻射強度越大，單位時間內(nèi)地表獲得的太陽輻射能越多，地表獲得太陽輻射能就越多；日照時數(shù)越長，地表獲得太陽輻射能的時間就越長，從而獲得的太陽輻射能就越多。影響太陽輻射強度的因素包括太陽高度和地勢高低及天氣狀況。影響日照時數(shù)的因素包括晝夜長短和天氣狀況。根據(jù)DOE-2程序的要求，計算空調(diào)負荷用的逐時氣象參數(shù)有濕球溫度、干球溫度、大氣壓力、云量、雪、雨、風(fēng)向、空氣絕對含濕量、空氣密度、空氣焓值、水平面太陽總輻射量、法線方向太陽直射輻射量、云的類型與風(fēng)速等14項。在太陽輻射的計算公式早在幾十年前就已經(jīng)可以查閱到，這些公式包括有經(jīng)驗公式法、多因子綜合法和Prescoff公式法等[1]。計算時要采用誤差相對較小、易于計算的方法，作為其他無太陽輻射觀測臺站進行太陽總輻射計算的方法。

本試驗對溫室內(nèi)的日平均氣溫、日最高氣溫和日最低氣溫進行模擬，模擬效果最為理想的是溫室內(nèi)的日最低溫度，實測值與模擬值的相關(guān)系數(shù)達到了0.9375，標(biāo)準(zhǔn)差為0.83℃；其次為溫室內(nèi)的日平均氣溫，實測值與模擬值得相關(guān)系數(shù)為0.7872，標(biāo)準(zhǔn)差為1.26℃；而溫室內(nèi)的日最高溫度的模擬效果不太理想，多數(shù)模擬值要比實測值大一些，實測值與模擬值的相關(guān)系數(shù)達到了0.7551，標(biāo)準(zhǔn)差為2.03℃。但是不論溫室內(nèi)的日最高溫度、日最低溫度還是日平均溫度的模擬結(jié)果都達到了F值為0.05的顯著水平。

[1]Harrison S R.Validation of agricultural expert systems [J].Agricultural systems,1991,35: 265-285.

2012-10-12

符 特(1981-)，男，遼寧撫順人，碩士，講師，主要從事機械工程研究與推廣。

[作者簡介]宋福杰，E-mail:songfujie2000@163.com。

10.3969/j.issn.1673-1409(S).2012.11.001

S214.3

A

1673-1409(2012)11-S001-03