外部氣象條件對濟南市濟陽區櫻桃番茄溫室的溫濕度變化影響

張有菊，王鵬，張春，趙玉翠，王華，祝偉，張悅

（山東省濟陽區氣象局，山東 濟陽 251400）

目前我國是世界上設施農業面積最大的國家，山東省是我國設施農業大省，發展勢頭迅猛，是當地農民增收的重要來源，因此，加強研究該地區溫室氣象要素的變化規律，對建立溫室作物生長環境指標庫、科學指導實際生產具有重要的現實意義。我國學者對溫室內氣象要素進行了系統研究，薛曉萍等[1]對日光溫室小氣候預報技術進行了研究；符國槐等[2]對塑料大棚小氣候特征及預報模型進行了研究；李美榮等[3]對陜西省關中地區大棚蔬菜低溫凍害預報服務方法進行了研究；白青等[4]分析了極端低溫條件下日光溫室保溫的性能；孫智輝等[5]對延安日光溫室冬季低溫凍害天氣進行了分析與預測；魏瑞江等[6]分析了石家莊地區日光溫室冬季小氣候的特征與大氣候的關系；關福來等[7]對日光溫室低溫寡照災害監測預警系統進行了設計；袁靜等[8]對山東壽光冬季日光溫室內溫度變化特征及低溫預報進行了研究；王孝卿等[9]對壽光日光溫室小氣候變化規律進行了研究；楊再強等[10]對江蘇省設施農業寡照災害時空分布規律進行了研究；王瓊等[11]對影響大棚蔬菜的氣象災害變化進行了研究。但截至目前，對山東省蔬菜溫室內氣象要素的變化規律研究較少。山東濟陽區是大型番茄供應地之一，積極開展溫室氣候變化特征的相關研究，有利于促進溫室番茄的生長發育，提高番茄的品質，為指導農戶科學管理溫室大棚提供技術支撐。

1 數據來源與研究方法

1.1 數據來源

1.1.1 數據采集地點 山東省濟陽區垛石鎮櫻桃番茄基地的6 號溫室是溫室內數據采集地點，地處北緯37°04′02″、東經117°09′42″；濟陽區氣象站點是溫室外數據采集地點，該站點與溫室附近的氣象條件相近，距觀測實驗地約13 km。采集的數據指標包括溫度、濕度、總輻射輻照度等。

1.1.2 溫室大棚概況 溫室大棚為一坡一立式大棚，坐北朝南，東西長100 m、南北寬10 m，后柱高4.8 m、前柱高1.8 m，頂部覆蓋無滴膜，薄膜上面覆蓋暖被。

2018 年9 月23 日種植櫻桃番茄（品種為粉貝貝），2019 年5 月31 日收獲。日常管理包括揭簾、通風和閉棚。揭簾時間以揭開暖被后溫室內的溫度無明顯下降為宜，11 月上旬～12 月中旬早揭晚蓋，12 月下旬～翌年2 月上旬早揭早蓋，2 月中旬～4 月下旬早揭晚蓋；連續陰雨天氣須晚揭早蓋。當溫室內溫度上升到28 ℃時須通風，使溫室內溫度保持在櫻桃番茄生長的適宜范圍（白晝溫度保持在20～25 ℃，夜間溫度保持在13～17 ℃）。當溫室內的溫度降到20～22 ℃時須閉棚保溫，根據實際情況應盡可能晚蓋，延長光照時間。

1.2 研究方法

1.2.1 數據采集 采用上海氣象儀器廠有限公司研制生產的MAOS 型小氣候自動觀測儀整點采集溫室內氣象數據，采集頻次為1 次/h。觀測時間為櫻桃番茄全生育期（2018 年9 月23 日～2019 年5 月31 日）。溫室大棚外氣象數據由國家氣象觀測站提供。

1.2.2 數據分析 運用Excel 軟件對采集的數據進行統計與分析。對同一時間采集的數據取平均值，分析溫室每小時、每天的溫度、濕度和總照射輻射度的變化規律；利用日照比率（S） 劃分天氣類型（即S≥60%為晴天、20%＜S＜60%為多云、S≤20%為陰天）[12]，分析不同天氣類型對溫室內的溫濕度影響以及總輻射輻照度的變化規律。

2 外部氣象條件對溫室內溫度變化的影響

2.1 外部溫度對溫室內溫度的影響

2.1.1 不同時刻溫室內溫度變化規律分析 對21：00至次日20：00 溫室內外溫度作曲線圖（圖1） 可知，溫室內外溫度的變化趨勢相同，且溫室內溫度和溫度變化幅度均大于溫室外；溫室內最高溫度出現時間（13：00） 較溫室外最高溫度出現時間（15：00） 提前2h，而最低溫度出現時間與溫室外相同，均為6：00。溫室內外最大溫差（14.9 ℃） 出現在12：00，最小溫差（7.0 ℃） 出現在19：00。

圖1 不同時刻溫室內外的平均溫度變化Fig.1 Average temperature change inside and outside the greenhouse at different time

2.1.2 溫室內日均溫度變化規律分析 對溫室內外日均溫度作曲線圖（圖2） 可知，溫室內外溫度變化趨勢、波峰波谷出現時間相同，且溫室內日均溫度均大于溫室外。冬季溫室內外溫差較大，進入春季后溫差逐漸縮小。說明溫室內季節性不明顯，作物生長季內最大日均溫差為21.9 ℃（圖2）。

2.2 外部天氣類型對溫室內溫度變化影響

3 種天氣條件下，溫室內最高溫度依次為晴天＞多云＞陰天，最低溫度依次為多云＞陰天＞晴天，最高溫度出現時間（13：00） 和最低溫度出現時間（6：00）一致；不同時刻溫室內溫度變化幅度不同，其中8：00～13：00 溫室內溫度均持續升高，13：00 達到峰值，溫度上升幅度依次為晴天＞多云＞陰天；13：00～20：00溫室內溫度均持續降低，溫度下降幅度依次為晴天＞多云＞陰天；21：00～次日7：00 溫室內溫度均緩慢降低，且變化幅度均較小（圖3）。

2.3 外部相對濕度對溫室內相對濕度變化影響

圖2 溫室內外的日均溫度變化Fig.2 Average daily temperature changes inside and outside the greenhouse

圖3 不同天氣溫度室內不同時刻的溫度變化Fig.3 Average temperature change in greenhouse under different weather conditions

溫室內外相對濕度最大值出現時間（6：00） 與最小值出現時間（14：00） 一致；8：00 （或9：00）揭開暖被進行通風，溫室進入通風期〔8：00 （或9：00）～16：00 左右〕，溫室內相對濕度迅速下降，并于13：00出現最低值（53%），并且這個低值一直持續到通風結束（16：00 左右）。16：00 左右覆蓋暖被，溫室進入密閉期〔16：00 左右～次日8：00 （或9：00）〕，溫室內濕度迅速上升，并于21：00 達到穩定高值，并且這個高值一直持續到下次通風期（圖4）。進入冬季后通風時間逐漸縮短， 溫室內相對濕度均＞80%，變化幅度較小，溫室內外相對濕度差值逐漸增大；進入春季后通風時間逐漸延長，溫室內相對濕度變化幅度增大，溫室內外相對濕度差逐漸縮小（圖5）。

圖4 不用時刻溫室內外的相對濕度變化Fig.4 Relative humidity change inside and outside the greenhouse at different time

2.4 不同天氣對溫室內總輻射輻照度變化影響

3 種天氣條件下，19：00～次日6：00 的溫室內的總輻射輻照度均為0，6：00～17：00 溫室內總輻射輻照度迅速增多，且12：00～13：00 出現峰值后又迅速回落；其中晴天和多云的總輻射輻照度峰值分別為452、327 MJ/m2，出現在13：00，陰天總輻射輻照度峰值為149 MJ/m2，出現在12：00 （圖6）。

3 主要結論

圖5 溫室內外的日均相對濕度變化Fig.5 Average daily relative humidity change inside and outside the greenhouse

圖6 不同天氣溫室內不用時刻的總輻射輻照度變化Fig.6 Total radiation irradiance change in greenhouse at different time under different weather conditions

通過對2018 年9 月23 日～2019 年5 月31 日山東省濟陽區櫻桃番茄溫室內外溫度、濕度、總輻射輻照度的變化規律進行采集、匯總與分析，得到以下結論： （1） 溫室內各時間段溫度均高于溫室外溫度，且溫室內外溫度、溫差變化趨勢相同，冬季溫室內外溫差較大，進入春季后溫室內外溫差逐漸縮小。 （2）3 種天氣溫室內最高溫度出現時間（13：00） 和最低溫度出現時間（6：00） 一致，不同時刻溫室內溫度變化幅度不同，上升和下降幅度依次為晴天＞多云＞陰天。 （3） 溫室內外相對濕度極值出現時間相同；進入通風期溫室內相對濕度迅速下降，13：00出現最低值（53%）；進入密閉期溫室內相對濕度迅速上升，21：00 達到極值范圍，并且這個高值一直保持到下一個通風期。 （4） 3 種天氣條件下，19：00～次日6：00 總輻射輻照度均為0，6：00～17：00 溫室內總輻射輻照度迅速增多，且12：00～13：00 出現峰值后又迅速回落。