盤錦地區(qū)冬季日光溫室小氣候預(yù)報(bào)模型研究

張美玲 陳龍 辛明月

摘要：利用2012年冬季日光溫室內(nèi)小氣候和附近氣象站觀測資料，采用相關(guān)統(tǒng)計(jì)和逐步回歸分析方法建立了冬季不同天氣類型日光溫室中小氣候預(yù)報(bào)模型并對其進(jìn)行了擬合檢驗(yàn)。結(jié)果表明，不同天氣狀況下日光溫室內(nèi)小氣候與外界氣象條件的相關(guān)程度不同，影響室內(nèi)小氣候的因子也不相同。利用逐步回歸和統(tǒng)計(jì)方法建立了冬季不同天氣條件下日光溫室小氣候預(yù)報(bào)模型并進(jìn)行了擬合檢驗(yàn)，日光溫室內(nèi)日最高氣溫?cái)M合平均絕對誤差為1.5～2.8 ℃；日最低氣溫?cái)M合平均絕對誤差在0.5～1.3 ℃。兩者的誤差范圍在±2 ℃左右，在預(yù)報(bào)范圍內(nèi)，預(yù)報(bào)效果較好。日最小相對濕度擬合平均絕對誤差為1.2%～3.7%，預(yù)報(bào)效果較好。日最大總輻射擬合平均絕對誤差為31.5～39.8 W/m2。日最大總輻射擬合的平均相對誤差較大，效果較差。

關(guān)鍵詞：盤錦；日光溫室；小氣候；天氣條件；模型

中圖分類號：P49 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

文章編號：0439-8114（2018）17-0096-03

DOI：10.14088/j.cnki.issn0439-8114.2018.17.025 開放科學(xué)（資源服務(wù)）標(biāo)識碼（OSID）：

Abstract： Based on the observed data of sunlight greenhouse microclimate and nearby weather station during winter in 2012， the methods of correlation analysis and stepwise regression analysis are adopted to set up forecast models of microclimate in sunlight greenhouse under different weather types during winter， and a fitting test is carried on the forecast model of microclimate in sunlight greenhouse. Based on the research work above， the conclusions are as follows： When the degree of correlation between the sunlight greenhouse microclimate and the outside weather conditions are different， the factors affecting the inside microclimate are also different. The methods of stepwise regression analysis and correlation analysis are adopted to set up forecast model of microclimate in sunlight greenhouse under different weather types during winter， and a fitting test is carried out. The fitting average absolute error of maximum daily temperature in sunlight greenhouse is 1.5～2.8 ℃；the fitting relative error of minimum daily temperature in sunlight greenhouse is 0.5～1.3 ℃； when the error range of the two is within ±2 ℃，the forecast effect is better in the forecast range. When the fitting average absolute error of minimum daily relative humidity in sunlight greenhouse is 1.2%～3.7%， the forecast effect is better； When the fitting average absolute error of daily minimum global radiation in sunlight greenhouse is 31.5～39.8 W/m2，the fitting average relative error of daily minimum global radiation in sunlight greenhouse is bigger， and the forecast effect is poor.

Key words： Panjin； sunlight greenhouse； microclimate； weather conditions； model

日光溫室是中國北方特有的農(nóng)業(yè)設(shè)施形式，其造價(jià)和運(yùn)行費(fèi)用低廉、保溫性好、效益較高，因此在中國北方地區(qū)得到大面積的推廣應(yīng)用。實(shí)踐證明，絕大部分日光溫室通過其增溫、保溫效果， 可實(shí)現(xiàn)蔬菜等的周年生產(chǎn)[1]。日光溫室反季節(jié)生產(chǎn)的影響因素除了取決于溫室本身的結(jié)構(gòu)和建造標(biāo)準(zhǔn)外[2]， 還主要決定于當(dāng)?shù)氐拇髿猸h(huán)境和人為控制等方面[3]。目前，國內(nèi)許多學(xué)者和技術(shù)人員對溫室內(nèi)小氣候環(huán)境[4，5]、溫度變化規(guī)律、室外氣候及其變化（如極端最低氣溫、日平均氣溫、大霧、連陰天的變化）對冬季設(shè)施農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的影響[6-8]以及室內(nèi)光溫濕條件的改善[9，10]等問題進(jìn)行了研究， 認(rèn)為溫室內(nèi)有很好的增溫效應(yīng)， 同時(shí)通過結(jié)構(gòu)改進(jìn)、調(diào)控措施等使得日光溫室蔬菜、果樹等生產(chǎn)具有良好的經(jīng)濟(jì)效益和推廣價(jià)值。本研究通過多年連續(xù)性研究，利用預(yù)報(bào)小氣候要素，以期為盤錦地區(qū)冬季日光溫室調(diào)控提供參考依據(jù)，深化為農(nóng)服務(wù)，探索為農(nóng)服務(wù)新途徑。

1 材料與方法

1.1 數(shù)據(jù)來源

小氣候觀測資料來源于遼寧省盤錦市大洼縣氣象局農(nóng)業(yè)氣象科研基地的番茄日光溫室。觀測儀器是錦州陽光氣象科技有限公司生產(chǎn)的TRM-Z3型小氣候自動(dòng)觀測站，觀測要素有氣溫、濕度、地溫、土濕、風(fēng)向、風(fēng)速、總輻射、光合有效輻射，設(shè)在日光溫室內(nèi)的中間位置。室內(nèi)空氣溫度、濕度觀測為1.0 m，室外為1.5 m。太陽光合有效輻射觀測儀器型號是TBQ-5，觀測光譜范圍400～700 nm，靈敏度為7～45 μV/（W/m2），響應(yīng)時(shí)間小于30 s。太陽總輻射表觀測儀器型號是TBQ-2，觀測光譜范圍280～3 000 nm，靈敏度為7～14 μV/（W/m2），響應(yīng)時(shí)間小于30 s。每10 min采集1次數(shù)據(jù)，傳輸方式為本地存儲和無線存儲。觀測時(shí)間為2012年12月至2013年2月。

1.2 日光溫室

日光溫室坐北朝南，東西長100 m，南北寬10 m，脊高3.5 m，后墻高2.8 m。后墻材料是2層草簾、2層紙被、1層棉被和2層薄膜，厚度為50 cm；左右墻為磚墻，厚度為24 cm。棚膜厚度為0.08 mm的聚乙烯塑料薄膜，薄膜外面有草簾及保溫被。溫室設(shè)有上通風(fēng)口，冬季晴天開啟時(shí)間為9：00-15：00，陰天開啟時(shí)間11：00-14：00。日光溫室內(nèi)種植蔬菜品種為番茄。

1.3 數(shù)據(jù)分析

按照日照時(shí)數(shù)劃分天氣型，即S≥6、3

2 結(jié)果與分析

2.1 冬季日光溫室小氣候預(yù)報(bào)模型

對日光溫室內(nèi)的日最高氣溫、日最低氣溫、空氣最小相對濕度、總輻射分別與外界當(dāng)天和前一天的日最低氣溫、日最高氣溫、平均氣溫、最小相對濕度、平均相對濕度、日照時(shí)數(shù)以及前一天溫室內(nèi)最高氣溫的相關(guān)統(tǒng)計(jì)分析，得出其相關(guān)程度是不同的，相關(guān)系數(shù)見表1。

以通過0.05顯著性水平檢驗(yàn)的因子為自變量，分別建立日光溫室內(nèi)日最高氣溫、日最低氣溫、空氣最小相對濕度、日最大總輻射與外界氣象要素的相關(guān)模型，模型均通過了0.01的顯著性水平檢驗(yàn)（表2）。

晴天時(shí)，日光溫室內(nèi)日最高氣溫只與室外最低氣溫有關(guān)；室內(nèi)日最低氣溫與室外最低氣溫、前一天日照時(shí)數(shù)和前一天室外最低氣溫有關(guān)；室內(nèi)日最小相對濕度與當(dāng)天日照時(shí)數(shù)、室外最高氣溫及室外最低相對濕度有關(guān)；室內(nèi)日最大總輻射與日照時(shí)數(shù)、室外日平均氣溫有關(guān)。

多云時(shí)，日光溫室內(nèi)日最高氣溫與任何要素都無關(guān)；室內(nèi)日最低氣溫與室外日最低氣溫有關(guān)；日最小相對濕度與前一天室外日最高氣溫有關(guān)；室內(nèi)日最大總輻射與日照時(shí)數(shù)有關(guān)。

陰天時(shí)，日光溫室內(nèi)日最高氣溫與日照時(shí)數(shù)有關(guān)；室內(nèi)最低氣溫與室外日平均氣溫有關(guān)；室內(nèi)日最低相對濕度及日最大總輻射均與日照時(shí)數(shù)有關(guān)。

雨或雪天時(shí)，日光溫室內(nèi)日最高氣溫、日最低氣溫、日最小相對濕度、日最大總輻射均與日照時(shí)數(shù)有關(guān)。

2.2 冬季日光溫室小氣候預(yù)報(bào)模型檢驗(yàn)

利用表2中的模型分別對2012年12月至2013年2月不同天氣類型下日光溫室內(nèi)日最高氣溫、日最低氣溫、日最低相對濕度、日最大總輻射4個(gè)要素進(jìn)行了擬合檢驗(yàn)（表3）。從表3可以看出，日光溫室內(nèi)日高氣溫?cái)M合平均絕對誤差為1.5～2.8 ℃，平均相對誤差為7%～17%；日最低氣溫?cái)M合平均絕對誤差在0.5～1.3 ℃，平均相對誤差為8%～19%；日最小相對濕度擬合平均絕對誤差為1.2%～3.7%，平均相對誤差為0%～5%；日最大總輻射擬合平均絕對誤差為31.5～39.8 W/m2，平均相對誤差為8%～28%。日最大總輻射擬合的平均相對誤差較大。

3 小結(jié)

研究結(jié)果表明，不同天氣狀況下日光溫室內(nèi)小氣候與外界氣象條件的相關(guān)程度不同，影響室內(nèi)小氣候的因子也不相同。晴天小氣候要素受多種因素影響，多云、陰天、雨雪天因子比較單一。

利用逐步回歸方法建立了日光溫室小氣候預(yù)報(bào)模型，模型均通過了顯著性檢驗(yàn)。

利用統(tǒng)計(jì)方法對日光溫室小氣候預(yù)報(bào)模型進(jìn)行了擬合檢驗(yàn)，日光溫室內(nèi)日高氣溫?cái)M合平均絕對誤差為1.5～2.8 ℃；日最低氣溫?cái)M合平均絕對誤差在0.5～1.3 ℃。兩者的誤差范圍在±2 ℃左右，在預(yù)報(bào)范圍內(nèi)，預(yù)報(bào)效果較好。日最小相對濕度擬合平均絕對誤差為1.2%～3.7%，預(yù)報(bào)效果較好。日最大總輻射擬合平均絕對誤差為31.5～39.8 W/m2。日最大總輻射擬合的平均相對誤差較大，效果較差。

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