基于積溫和經(jīng)濟(jì)最優(yōu)的夏季Venlo型溫室環(huán)境精準(zhǔn)調(diào)控技術(shù)探索一、引言1.1研究背景與意義隨著全球人口的持續(xù)增長(zhǎng)以及人們生活水平的逐步提升，對(duì)農(nóng)產(chǎn)品的需求在數(shù)量和質(zhì)量層面均提出了更高要求。在這樣的大背景下，設(shè)施農(nóng)業(yè)作為現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的關(guān)鍵構(gòu)成部分，發(fā)揮著愈發(fā)重要的作用。Venlo型溫室作為一種現(xiàn)代化的溫室結(jié)構(gòu)，憑借其諸多顯著優(yōu)勢(shì)，如良好的透光性、卓越的保溫性、較大的通風(fēng)面積以及便于機(jī)械化操作等，在世界各地的設(shè)施農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中得到了極為廣泛的應(yīng)用，已然成為現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的標(biāo)志性設(shè)施之一。在我國(guó)，Venlo型溫室同樣發(fā)展迅速，種植面積不斷擴(kuò)大，為保障農(nóng)產(chǎn)品的穩(wěn)定供應(yīng)以及推動(dòng)農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化進(jìn)程做出了積極貢獻(xiàn)。不過，夏季高溫天氣對(duì)Venlo型溫室的作物生長(zhǎng)帶來了嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。過高的溫度會(huì)嚴(yán)重影響作物的光合作用、呼吸作用以及水分和養(yǎng)分的吸收，進(jìn)而導(dǎo)致作物生長(zhǎng)發(fā)育受阻，出現(xiàn)減產(chǎn)甚至絕收的情況。比如，在番茄開花結(jié)果期，若遭遇高溫，極易出現(xiàn)受精不良、坐果數(shù)減少的問題，還容易形成空洞果；對(duì)于黃瓜而言，高溫會(huì)致使其雌花分化減少，畸形瓜增多。此外，高溫還可能引發(fā)病蟲害的大量滋生和蔓延，進(jìn)一步加重對(duì)作物的危害。為了應(yīng)對(duì)夏季高溫對(duì)Venlo型溫室作物生長(zhǎng)的影響，環(huán)境控制技術(shù)顯得至關(guān)重要。基于積溫和經(jīng)濟(jì)最優(yōu)的環(huán)境控制技術(shù)，能夠根據(jù)作物生長(zhǎng)發(fā)育對(duì)溫度的需求，精確調(diào)控溫室內(nèi)的溫度、濕度、光照等環(huán)境參數(shù)，為作物創(chuàng)造適宜的生長(zhǎng)環(huán)境，有效提高作物的產(chǎn)量和品質(zhì)。與此同時(shí)，通過優(yōu)化控制策略和設(shè)備選型，還能降低能源消耗和運(yùn)營(yíng)成本，提升溫室生產(chǎn)的經(jīng)濟(jì)效益。因此，開展基于積溫和經(jīng)濟(jì)最優(yōu)的夏季Venlo型溫室環(huán)境控制技術(shù)研究，對(duì)于提升溫室生產(chǎn)效益、推動(dòng)農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展具有關(guān)鍵作用，能夠在保障農(nóng)產(chǎn)品供應(yīng)的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)資源的高效利用和環(huán)境保護(hù)，促進(jìn)農(nóng)業(yè)的綠色、低碳發(fā)展。1.2國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀1.2.1國(guó)外研究進(jìn)展國(guó)外在溫室環(huán)境控制技術(shù)方面起步較早，尤其是在Venlo型溫室的研究與應(yīng)用上積累了豐富的經(jīng)驗(yàn)，取得了一系列先進(jìn)成果。在環(huán)境控制理念上，強(qiáng)調(diào)精準(zhǔn)化與智能化控制，借助先進(jìn)的傳感器技術(shù)、自動(dòng)化控制技術(shù)以及物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)溫室內(nèi)溫度、濕度、光照、二氧化碳濃度等環(huán)境參數(shù)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)與精準(zhǔn)調(diào)控。例如，荷蘭作為設(shè)施農(nóng)業(yè)強(qiáng)國(guó)，其Venlo型溫室廣泛應(yīng)用了智能控制系統(tǒng)，能夠根據(jù)作物不同生長(zhǎng)階段的需求，自動(dòng)調(diào)節(jié)環(huán)境參數(shù)，為作物生長(zhǎng)創(chuàng)造最適宜的條件。在技術(shù)應(yīng)用方面，國(guó)外研發(fā)了多種高效的溫室環(huán)境調(diào)控設(shè)備。在降溫方面，除了傳統(tǒng)的通風(fēng)、遮陽、濕簾降溫等方式外，還發(fā)展了噴霧降溫、地下水循環(huán)降溫等技術(shù)。如以色列的一些溫室采用了微霧降溫系統(tǒng)，通過將水霧化成微小顆粒，在汽化過程中吸收大量熱量，從而實(shí)現(xiàn)快速降溫，有效降低了溫室內(nèi)的溫度，提高了作物的生長(zhǎng)環(huán)境質(zhì)量。在加熱技術(shù)上，采用了熱風(fēng)采暖、熱水采暖、地源熱泵等多種方式，并且注重能源的高效利用和可再生能源的應(yīng)用。丹麥的部分溫室利用地源熱泵技術(shù)，將地下淺層地?zé)豳Y源轉(zhuǎn)化為熱能，為溫室供暖，既環(huán)保又節(jié)能，降低了對(duì)傳統(tǒng)能源的依賴。在基于積溫的作物生長(zhǎng)模型研究方面，國(guó)外取得了顯著成果。荷蘭瓦赫寧根大學(xué)開發(fā)的WOFOST作物生長(zhǎng)模型，充分考慮了溫度、光照、水分、養(yǎng)分等環(huán)境因素對(duì)作物生長(zhǎng)發(fā)育的影響，通過對(duì)積溫的精確計(jì)算，能夠準(zhǔn)確預(yù)測(cè)作物的生長(zhǎng)周期、產(chǎn)量和品質(zhì)。該模型在歐洲乃至全球的設(shè)施農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中得到了廣泛應(yīng)用，為溫室環(huán)境調(diào)控提供了科學(xué)依據(jù)，幫助農(nóng)民根據(jù)作物生長(zhǎng)模型的預(yù)測(cè)結(jié)果，合理調(diào)整溫室環(huán)境參數(shù)，提高作物產(chǎn)量和品質(zhì)。在經(jīng)濟(jì)最優(yōu)控制策略研究方面，國(guó)外學(xué)者通過建立數(shù)學(xué)模型，綜合考慮設(shè)備投資成本、運(yùn)行成本、作物產(chǎn)量和市場(chǎng)價(jià)格等因素，優(yōu)化溫室環(huán)境控制策略，以實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)效益最大化。美國(guó)的一些研究機(jī)構(gòu)利用線性規(guī)劃、動(dòng)態(tài)規(guī)劃等方法，對(duì)溫室的能源消耗、設(shè)備運(yùn)行時(shí)間、作物種植方案等進(jìn)行優(yōu)化，提出了一系列經(jīng)濟(jì)最優(yōu)的控制策略。這些策略在實(shí)際應(yīng)用中，有效降低了溫室運(yùn)營(yíng)成本，提高了經(jīng)濟(jì)效益，為溫室生產(chǎn)的可持續(xù)發(fā)展提供了有力支持。1.2.2國(guó)內(nèi)研究現(xiàn)狀我國(guó)對(duì)Venlo型溫室的研究與應(yīng)用起步相對(duì)較晚，但近年來發(fā)展迅速，在相關(guān)技術(shù)研究和實(shí)際應(yīng)用方面取得了一定的成果。在發(fā)展歷程上，早期主要以引進(jìn)國(guó)外先進(jìn)的Venlo型溫室及其配套技術(shù)為主，通過消化吸收，逐步開展自主研發(fā)和創(chuàng)新。隨著國(guó)內(nèi)科研實(shí)力的不斷增強(qiáng)，對(duì)溫室環(huán)境控制技術(shù)的研究日益深入，在溫室結(jié)構(gòu)優(yōu)化、環(huán)境調(diào)控設(shè)備研發(fā)、智能控制技術(shù)應(yīng)用等方面取得了一系列技術(shù)突破。在溫室結(jié)構(gòu)優(yōu)化方面，國(guó)內(nèi)科研人員針對(duì)我國(guó)不同地區(qū)的氣候特點(diǎn)和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)需求，對(duì)Venlo型溫室的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了改良和創(chuàng)新。例如，在北方寒冷地區(qū)，通過增加溫室的保溫性能，如采用雙層中空玻璃覆蓋材料、優(yōu)化墻體結(jié)構(gòu)等，提高了溫室的冬季保溫效果，降低了能源消耗；在南方炎熱多雨地區(qū)，加大了溫室的通風(fēng)面積，改進(jìn)了排水系統(tǒng)，以適應(yīng)高溫高濕的氣候條件，提高了溫室的通風(fēng)散熱和排水能力。在環(huán)境調(diào)控設(shè)備研發(fā)方面，國(guó)內(nèi)也取得了一定進(jìn)展。自主研發(fā)了多種類型的遮陽網(wǎng)、通風(fēng)設(shè)備、濕簾、加熱設(shè)備等，并在性能和質(zhì)量上不斷提升。一些企業(yè)研發(fā)的智能遮陽系統(tǒng)，能夠根據(jù)光照強(qiáng)度自動(dòng)調(diào)節(jié)遮陽網(wǎng)的開合程度，實(shí)現(xiàn)對(duì)光照的精準(zhǔn)控制；新型的通風(fēng)設(shè)備在提高通風(fēng)效率的同時(shí)，降低了能耗和噪音。此外，在二氧化碳施肥設(shè)備、補(bǔ)光設(shè)備等方面也有了新的突破，為溫室環(huán)境的精準(zhǔn)調(diào)控提供了更多選擇。在智能控制技術(shù)應(yīng)用方面，國(guó)內(nèi)積極引入物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、人工智能等先進(jìn)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)溫室環(huán)境的智能化監(jiān)控和管理。一些大型溫室園區(qū)建立了智能化的監(jiān)控中心，通過傳感器實(shí)時(shí)采集溫室內(nèi)外的環(huán)境數(shù)據(jù)，并利用數(shù)據(jù)分析和處理技術(shù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)溫室環(huán)境的自動(dòng)調(diào)控。例如，利用人工智能算法，根據(jù)作物生長(zhǎng)模型和實(shí)時(shí)環(huán)境數(shù)據(jù)，自動(dòng)調(diào)整通風(fēng)、遮陽、灌溉等設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，提高了溫室環(huán)境控制的精度和效率。然而，在實(shí)際應(yīng)用中，我國(guó)基于積溫和經(jīng)濟(jì)最優(yōu)的夏季Venlo型溫室環(huán)境控制技術(shù)仍面臨一些問題與挑戰(zhàn)。一方面，雖然國(guó)內(nèi)在作物生長(zhǎng)模型研究方面取得了一定進(jìn)展，但與國(guó)外先進(jìn)水平相比，模型的精度和普適性仍有待提高，尤其是在考慮多種環(huán)境因素交互作用對(duì)作物生長(zhǎng)的影響方面，還需要進(jìn)一步深入研究。另一方面，在經(jīng)濟(jì)最優(yōu)控制策略的實(shí)施過程中，由于受到設(shè)備成本、能源價(jià)格、市場(chǎng)波動(dòng)等因素的影響，實(shí)際應(yīng)用效果與理論預(yù)期存在一定差距。此外，溫室環(huán)境控制技術(shù)的推廣應(yīng)用還面臨著專業(yè)技術(shù)人才短缺、農(nóng)民接受程度不高等問題，需要加強(qiáng)技術(shù)培訓(xùn)和示范推廣，提高農(nóng)民對(duì)先進(jìn)技術(shù)的應(yīng)用能力和認(rèn)識(shí)水平。1.3研究目標(biāo)與內(nèi)容本研究致力于構(gòu)建一套基于積溫和經(jīng)濟(jì)最優(yōu)的夏季Venlo型溫室環(huán)境控制技術(shù)體系，旨在解決夏季高溫對(duì)溫室作物生長(zhǎng)的不利影響，實(shí)現(xiàn)溫室環(huán)境的精準(zhǔn)調(diào)控，提高作物產(chǎn)量和品質(zhì)，同時(shí)降低能源消耗和運(yùn)營(yíng)成本，提升溫室生產(chǎn)的經(jīng)濟(jì)效益和可持續(xù)性。具體研究?jī)?nèi)容涵蓋以下幾個(gè)關(guān)鍵方面：溫室環(huán)境因子監(jiān)測(cè)與分析：運(yùn)用高精度的傳感器和先進(jìn)的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，對(duì)夏季Venlo型溫室內(nèi)的溫度、濕度、光照強(qiáng)度、二氧化碳濃度等環(huán)境因子進(jìn)行實(shí)時(shí)、連續(xù)監(jiān)測(cè)。詳細(xì)記錄不同時(shí)間段、不同區(qū)域的環(huán)境數(shù)據(jù)，并深入分析各環(huán)境因子的日變化、周變化和月變化規(guī)律，以及它們之間的相互關(guān)系。例如，研究溫度與濕度在不同通風(fēng)條件下的耦合變化，以及光照強(qiáng)度對(duì)二氧化碳濃度的影響等。通過全面、系統(tǒng)的監(jiān)測(cè)與分析，為后續(xù)的研究提供準(zhǔn)確、可靠的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。積溫與作物生長(zhǎng)關(guān)系研究：選擇具有代表性的夏季溫室作物，如番茄、黃瓜、辣椒等，開展積溫與作物生長(zhǎng)發(fā)育關(guān)系的試驗(yàn)研究。在不同的溫度處理下，精確記錄作物的生長(zhǎng)周期、株高、莖粗、葉片數(shù)、開花時(shí)間、結(jié)果數(shù)量和果實(shí)品質(zhì)等生長(zhǎng)指標(biāo)。依據(jù)作物生長(zhǎng)過程中的溫度數(shù)據(jù)，準(zhǔn)確計(jì)算有效積溫，深入探究積溫與作物生長(zhǎng)發(fā)育進(jìn)程、產(chǎn)量形成和品質(zhì)變化之間的定量關(guān)系。建立基于積溫的作物生長(zhǎng)模型，通過對(duì)模型的參數(shù)優(yōu)化和驗(yàn)證，提高模型的準(zhǔn)確性和可靠性，為溫室環(huán)境的精準(zhǔn)調(diào)控提供科學(xué)依據(jù)，使溫室環(huán)境能夠更好地滿足作物生長(zhǎng)的需求。經(jīng)濟(jì)最優(yōu)控制策略制定：綜合考慮溫室設(shè)備的投資成本、運(yùn)行能耗、作物產(chǎn)量和市場(chǎng)價(jià)格等多方面因素，運(yùn)用線性規(guī)劃、動(dòng)態(tài)規(guī)劃等優(yōu)化算法，建立夏季Venlo型溫室環(huán)境控制的經(jīng)濟(jì)最優(yōu)模型。通過對(duì)模型的求解和分析，確定在不同天氣條件和作物生長(zhǎng)階段下，通風(fēng)、遮陽、降溫、灌溉等設(shè)備的最佳運(yùn)行組合和時(shí)間，實(shí)現(xiàn)能源消耗和生產(chǎn)成本的最小化，同時(shí)確保作物產(chǎn)量和品質(zhì)的最大化。例如，在高溫天氣下，通過優(yōu)化通風(fēng)和遮陽策略，在降低能耗的同時(shí)保證作物不受高溫危害；根據(jù)市場(chǎng)價(jià)格波動(dòng)，合理調(diào)整作物的生長(zhǎng)周期和產(chǎn)量，提高經(jīng)濟(jì)效益。環(huán)境控制技術(shù)集成與驗(yàn)證：將基于積溫和經(jīng)濟(jì)最優(yōu)的環(huán)境控制策略與先進(jìn)的溫室環(huán)境調(diào)控設(shè)備，如智能通風(fēng)系統(tǒng)、電動(dòng)遮陽網(wǎng)、濕簾-風(fēng)機(jī)降溫系統(tǒng)、精準(zhǔn)灌溉系統(tǒng)等進(jìn)行有機(jī)集成，構(gòu)建一套完整的夏季Venlo型溫室環(huán)境控制技術(shù)體系。在實(shí)際的溫室生產(chǎn)中對(duì)該技術(shù)體系進(jìn)行應(yīng)用驗(yàn)證，對(duì)比分析采用新技術(shù)前后溫室環(huán)境參數(shù)的穩(wěn)定性、作物生長(zhǎng)狀況、產(chǎn)量和品質(zhì)以及能源消耗和生產(chǎn)成本等指標(biāo)。通過實(shí)際應(yīng)用驗(yàn)證，不斷優(yōu)化和完善技術(shù)體系，確保其具有良好的實(shí)用性、可靠性和經(jīng)濟(jì)性，能夠在實(shí)際生產(chǎn)中得到廣泛推廣和應(yīng)用。1.4研究方法與技術(shù)路線1.4.1研究方法文獻(xiàn)研究法：廣泛搜集國(guó)內(nèi)外關(guān)于Venlo型溫室環(huán)境控制、積溫與作物生長(zhǎng)關(guān)系、經(jīng)濟(jì)最優(yōu)控制策略等方面的文獻(xiàn)資料，包括學(xué)術(shù)論文、研究報(bào)告、專利文獻(xiàn)等。通過對(duì)這些文獻(xiàn)的梳理和分析，全面了解相關(guān)領(lǐng)域的研究現(xiàn)狀、發(fā)展趨勢(shì)以及存在的問題，為本文的研究提供理論基礎(chǔ)和研究思路，明確研究的切入點(diǎn)和創(chuàng)新點(diǎn)，避免重復(fù)性研究，確保研究的科學(xué)性和前沿性。例如，通過對(duì)國(guó)外先進(jìn)溫室環(huán)境控制技術(shù)的文獻(xiàn)研究，借鑒其在傳感器應(yīng)用、智能控制算法等方面的經(jīng)驗(yàn)，為構(gòu)建適合我國(guó)夏季Venlo型溫室的環(huán)境控制技術(shù)提供參考。實(shí)驗(yàn)研究法：在實(shí)際的夏季Venlo型溫室內(nèi)開展實(shí)驗(yàn)，設(shè)置不同的環(huán)境控制處理組。運(yùn)用高精度的傳感器實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)溫室內(nèi)的溫度、濕度、光照強(qiáng)度、二氧化碳濃度等環(huán)境因子，以及作物的生長(zhǎng)指標(biāo)，如株高、莖粗、葉片數(shù)、開花時(shí)間、結(jié)果數(shù)量和果實(shí)品質(zhì)等。通過對(duì)不同處理組實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的對(duì)比分析，深入探究積溫與作物生長(zhǎng)發(fā)育的關(guān)系，以及不同環(huán)境控制策略對(duì)作物生長(zhǎng)、能源消耗和經(jīng)濟(jì)效益的影響。例如，設(shè)置不同的通風(fēng)、遮陽和降溫組合處理，研究其對(duì)溫室內(nèi)溫度分布和作物生長(zhǎng)的影響，為確定最優(yōu)的環(huán)境控制策略提供實(shí)驗(yàn)依據(jù)。模型構(gòu)建法：基于實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和相關(guān)理論知識(shí)，運(yùn)用數(shù)學(xué)建模的方法，建立基于積溫的作物生長(zhǎng)模型和夏季Venlo型溫室環(huán)境控制的經(jīng)濟(jì)最優(yōu)模型。在建立作物生長(zhǎng)模型時(shí)，充分考慮溫度、光照、水分、養(yǎng)分等環(huán)境因素對(duì)作物生長(zhǎng)發(fā)育的影響，通過對(duì)積溫的精確計(jì)算和分析，準(zhǔn)確描述作物的生長(zhǎng)進(jìn)程、產(chǎn)量形成和品質(zhì)變化。在構(gòu)建經(jīng)濟(jì)最優(yōu)模型時(shí)，綜合考慮溫室設(shè)備的投資成本、運(yùn)行能耗、作物產(chǎn)量和市場(chǎng)價(jià)格等因素，運(yùn)用線性規(guī)劃、動(dòng)態(tài)規(guī)劃等優(yōu)化算法，確定在不同天氣條件和作物生長(zhǎng)階段下，通風(fēng)、遮陽、降溫、灌溉等設(shè)備的最佳運(yùn)行組合和時(shí)間，實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)效益的最大化。通過對(duì)模型的不斷優(yōu)化和驗(yàn)證，提高模型的準(zhǔn)確性和可靠性，為溫室環(huán)境的精準(zhǔn)調(diào)控提供科學(xué)工具。數(shù)據(jù)分析方法：運(yùn)用統(tǒng)計(jì)學(xué)方法和數(shù)據(jù)分析軟件，對(duì)實(shí)驗(yàn)采集到的大量環(huán)境因子數(shù)據(jù)、作物生長(zhǎng)數(shù)據(jù)以及經(jīng)濟(jì)成本數(shù)據(jù)進(jìn)行處理和分析。通過描述性統(tǒng)計(jì)分析，了解數(shù)據(jù)的基本特征和分布情況；運(yùn)用相關(guān)性分析，探究各環(huán)境因子之間以及環(huán)境因子與作物生長(zhǎng)指標(biāo)之間的相互關(guān)系；采用方差分析、回歸分析等方法，確定不同環(huán)境控制策略對(duì)作物生長(zhǎng)和經(jīng)濟(jì)效益的顯著影響因素，以及它們之間的定量關(guān)系。通過數(shù)據(jù)分析，挖掘數(shù)據(jù)背后的規(guī)律和信息，為研究結(jié)論的得出和控制策略的制定提供有力支持。例如，通過回歸分析建立溫室能耗與環(huán)境控制措施之間的數(shù)學(xué)模型，為節(jié)能優(yōu)化提供數(shù)據(jù)依據(jù)。1.4.2技術(shù)路線本研究的技術(shù)路線如圖1-1所示，主要包括以下幾個(gè)關(guān)鍵步驟：研究準(zhǔn)備：全面收集國(guó)內(nèi)外相關(guān)文獻(xiàn)資料，對(duì)Venlo型溫室環(huán)境控制技術(shù)的研究現(xiàn)狀進(jìn)行深入分析，明確研究的目的、意義和內(nèi)容。同時(shí)，開展實(shí)地調(diào)研，了解夏季Venlo型溫室的實(shí)際生產(chǎn)情況和存在的問題，為后續(xù)研究提供實(shí)踐基礎(chǔ)。此外，準(zhǔn)備實(shí)驗(yàn)所需的設(shè)備和材料，搭建實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，制定實(shí)驗(yàn)方案，確保研究工作的順利開展。數(shù)據(jù)采集與分析：在夏季Venlo型溫室內(nèi)布置傳感器，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)溫室內(nèi)的溫度、濕度、光照強(qiáng)度、二氧化碳濃度等環(huán)境因子，并記錄不同時(shí)間段、不同區(qū)域的數(shù)據(jù)。選擇具有代表性的夏季溫室作物，如番茄、黃瓜等，定期測(cè)量作物的生長(zhǎng)指標(biāo)，包括株高、莖粗、葉片數(shù)、開花時(shí)間、結(jié)果數(shù)量和果實(shí)品質(zhì)等。對(duì)采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行整理和預(yù)處理，運(yùn)用數(shù)據(jù)分析方法，分析各環(huán)境因子的變化規(guī)律以及它們與作物生長(zhǎng)指標(biāo)之間的關(guān)系，為后續(xù)的模型構(gòu)建提供數(shù)據(jù)支持。模型構(gòu)建與驗(yàn)證：根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和相關(guān)理論知識(shí)，建立基于積溫的作物生長(zhǎng)模型，通過對(duì)模型參數(shù)的優(yōu)化和調(diào)整，提高模型對(duì)作物生長(zhǎng)發(fā)育進(jìn)程、產(chǎn)量形成和品質(zhì)變化的預(yù)測(cè)準(zhǔn)確性。同時(shí)，綜合考慮溫室設(shè)備投資成本、運(yùn)行能耗、作物產(chǎn)量和市場(chǎng)價(jià)格等因素，運(yùn)用優(yōu)化算法建立夏季Venlo型溫室環(huán)境控制的經(jīng)濟(jì)最優(yōu)模型。利用實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)對(duì)構(gòu)建的模型進(jìn)行驗(yàn)證和評(píng)估，通過對(duì)比模型預(yù)測(cè)結(jié)果與實(shí)際觀測(cè)數(shù)據(jù)，檢驗(yàn)?zāi)Ｐ偷目煽啃院陀行?，?duì)模型進(jìn)行進(jìn)一步優(yōu)化和完善。控制策略制定與應(yīng)用：依據(jù)經(jīng)濟(jì)最優(yōu)模型的計(jì)算結(jié)果，結(jié)合作物生長(zhǎng)模型和實(shí)際生產(chǎn)需求，制定基于積溫和經(jīng)濟(jì)最優(yōu)的夏季Venlo型溫室環(huán)境控制策略。明確在不同天氣條件和作物生長(zhǎng)階段下，通風(fēng)、遮陽、降溫、灌溉等設(shè)備的最佳運(yùn)行組合和時(shí)間。將制定的控制策略應(yīng)用于實(shí)際的溫室生產(chǎn)中，對(duì)溫室內(nèi)的環(huán)境進(jìn)行精準(zhǔn)調(diào)控，通過對(duì)比采用新控制策略前后溫室環(huán)境參數(shù)的穩(wěn)定性、作物生長(zhǎng)狀況、產(chǎn)量和品質(zhì)以及能源消耗和生產(chǎn)成本等指標(biāo)，驗(yàn)證控制策略的實(shí)際效果，不斷優(yōu)化和改進(jìn)控制策略，確保其具有良好的實(shí)用性和經(jīng)濟(jì)性。[此處插入技術(shù)路線圖，圖中清晰展示從研究準(zhǔn)備開始，到數(shù)據(jù)采集與分析、模型構(gòu)建與驗(yàn)證，再到控制策略制定與應(yīng)用的流程，各步驟之間用箭頭清晰連接，標(biāo)注關(guān)鍵的研究方法和數(shù)據(jù)流向]圖1-1技術(shù)路線圖二、Venlo型溫室結(jié)構(gòu)與夏季環(huán)境特點(diǎn)2.1Venlo型溫室結(jié)構(gòu)特征2.1.1骨架結(jié)構(gòu)Venlo型溫室的骨架主要采用熱鍍鋅鋼材或鋁合金材料。熱鍍鋅鋼材具有良好的強(qiáng)度和耐腐蝕性，能夠承受溫室的自重、風(fēng)荷載、雪荷載以及其他外力作用，保障溫室結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，使其在各種惡劣的自然環(huán)境下都能正常使用，延長(zhǎng)溫室的使用壽命。鋁合金材料則具有質(zhì)量輕、強(qiáng)度高、耐腐蝕、美觀等優(yōu)點(diǎn)，不僅減輕了溫室的整體重量，便于安裝和運(yùn)輸，還能提升溫室的外觀品質(zhì)。從形狀上看，溫室的骨架通常由立柱、橫梁、桁架等構(gòu)成，形成一個(gè)穩(wěn)固的空間框架結(jié)構(gòu)。立柱作為主要的承重部件，垂直于地面，均勻分布在溫室內(nèi)部，承受著來自上部結(jié)構(gòu)的荷載，并將其傳遞到基礎(chǔ)上，確保溫室的整體穩(wěn)定性。橫梁則水平連接立柱，增強(qiáng)結(jié)構(gòu)的橫向穩(wěn)定性，同時(shí)為屋面和墻面覆蓋材料提供支撐。桁架一般位于屋面，采用三角形或多邊形結(jié)構(gòu)，以其獨(dú)特的力學(xué)性能有效分散屋面荷載，提高屋面的承載能力，使溫室能夠適應(yīng)不同的氣候條件和使用要求。在連接方式上，骨架各部件之間多采用螺栓連接或焊接方式。螺栓連接具有安裝方便、拆卸靈活的優(yōu)點(diǎn)，便于溫室的組裝和后期維護(hù)。在安裝過程中，施工人員可以根據(jù)實(shí)際需要，快速準(zhǔn)確地將各個(gè)部件連接在一起，大大提高了施工效率。當(dāng)溫室需要進(jìn)行維修、改造或搬遷時(shí)，也能夠方便地拆卸部件，減少對(duì)溫室結(jié)構(gòu)的損壞。焊接則能夠使連接部位更加牢固，整體性強(qiáng)，能夠有效傳遞荷載，增強(qiáng)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。但焊接過程對(duì)施工技術(shù)要求較高，需要專業(yè)的焊接設(shè)備和技術(shù)人員操作，以確保焊接質(zhì)量。在一些對(duì)結(jié)構(gòu)強(qiáng)度要求較高的部位，如立柱與基礎(chǔ)的連接、桁架節(jié)點(diǎn)等，通常采用焊接方式，以保障溫室的安全性能。這種骨架結(jié)構(gòu)對(duì)溫室穩(wěn)定性和空間利用產(chǎn)生了積極影響。穩(wěn)固的骨架結(jié)構(gòu)使溫室能夠承受較大的風(fēng)荷載和雪荷載。例如，在強(qiáng)風(fēng)天氣下，熱鍍鋅鋼材或鋁合金材料制成的骨架能夠憑借其良好的強(qiáng)度和韌性，抵抗風(fēng)力的作用，防止溫室被風(fēng)吹倒或損壞。在積雪較多的地區(qū)，合理設(shè)計(jì)的桁架結(jié)構(gòu)可以有效分散雪荷載，避免屋面因積雪過重而坍塌，確保溫室的安全。同時(shí)，由于骨架構(gòu)件截面相對(duì)較小，減少了對(duì)室內(nèi)空間的遮擋，提高了空間利用率。種植者可以在溫室內(nèi)更合理地布局種植區(qū)域，增加種植面積，便于機(jī)械化作業(yè)和設(shè)備的安裝，提高生產(chǎn)效率。2.1.2覆蓋材料Venlo型溫室常用的覆蓋材料主要有玻璃和陽光板。玻璃是一種傳統(tǒng)且應(yīng)用廣泛的覆蓋材料，具有較高的透光率，一般可達(dá)90%-92%，能夠?yàn)樽魑锾峁┏渥愕墓庹?，滿足作物光合作用的需求，促進(jìn)作物的生長(zhǎng)發(fā)育。以種植黃瓜為例，在玻璃覆蓋的溫室內(nèi)，黃瓜能夠充分接收陽光，進(jìn)行光合作用，植株生長(zhǎng)健壯，果實(shí)品質(zhì)優(yōu)良。玻璃還具有良好的耐久性，使用壽命長(zhǎng)，一般可達(dá)到15-20年，能夠在長(zhǎng)期的使用過程中保持穩(wěn)定的性能，減少更換覆蓋材料的頻率，降低維護(hù)成本。此外，玻璃的防火性能較好，在一定程度上提高了溫室的安全性。然而，玻璃的保溫性能相對(duì)較差，在冬季需要額外的加熱設(shè)備來維持溫室內(nèi)的溫度，這會(huì)增加能源消耗和運(yùn)營(yíng)成本。同時(shí)，玻璃的重量較大，對(duì)骨架結(jié)構(gòu)的承載能力要求較高，增加了骨架的建設(shè)成本。陽光板，通常指聚碳酸酯（PC）陽光板，也是Venlo型溫室常用的覆蓋材料之一。其透光率一般在80%-85%左右，雖然略低于玻璃，但也能滿足大多數(shù)作物的光照需求。陽光板最大的優(yōu)勢(shì)在于其良好的保溫性能，其保溫效果比玻璃提高一倍左右。這使得在冬季，溫室內(nèi)的熱量不易散失，能夠有效降低加熱成本，節(jié)約能源。例如，在北方寒冷地區(qū)的溫室中使用陽光板覆蓋，能夠顯著減少冬季的供暖能耗，提高溫室的經(jīng)濟(jì)效益。此外，陽光板具有較強(qiáng)的抗沖擊性，是玻璃的250-300倍，不易破碎，安全性高，能夠有效抵御冰雹等自然災(zāi)害對(duì)溫室的破壞。陽光板的質(zhì)量較輕，安裝方便，可大大縮短施工周期，降低安裝成本。但陽光板的使用壽命相對(duì)較短，一般為10-15年，且隨著使用時(shí)間的增長(zhǎng)，透光率會(huì)逐漸下降。不同的覆蓋材料對(duì)溫室的透光性、保溫性和耐久性有著顯著影響。透光性直接關(guān)系到作物的光合作用效率，充足的光照能夠促進(jìn)作物的生長(zhǎng)、開花和結(jié)果。保溫性則影響著溫室內(nèi)的溫度穩(wěn)定性，良好的保溫性能可以減少能源消耗，降低生產(chǎn)成本，為作物生長(zhǎng)創(chuàng)造適宜的溫度環(huán)境。耐久性決定了覆蓋材料的更換周期和維護(hù)成本，使用壽命長(zhǎng)的覆蓋材料能夠減少頻繁更換帶來的人力、物力和財(cái)力的浪費(fèi)。因此，在選擇覆蓋材料時(shí)，需要綜合考慮溫室的使用地區(qū)、種植作物的種類、經(jīng)濟(jì)成本等因素，以達(dá)到最佳的使用效果。2.1.3配套設(shè)施通風(fēng)設(shè)施：Venlo型溫室的通風(fēng)設(shè)施主要包括自然通風(fēng)和機(jī)械通風(fēng)兩部分。自然通風(fēng)依靠溫室頂部的天窗和側(cè)墻的通風(fēng)口實(shí)現(xiàn)。天窗通常采用交錯(cuò)式或連續(xù)式開啟方式，通過齒輪齒條傳動(dòng)系統(tǒng)控制開啟角度。例如，在溫度升高時(shí)，打開天窗，熱空氣會(huì)自然上升并排出室外，冷空氣則從側(cè)墻通風(fēng)口進(jìn)入室內(nèi)，形成空氣對(duì)流，實(shí)現(xiàn)自然通風(fēng)降溫。自然通風(fēng)具有節(jié)能、成本低的優(yōu)點(diǎn)，但通風(fēng)效果受外界風(fēng)力和溫度的影響較大。機(jī)械通風(fēng)則主要通過安裝在溫室側(cè)墻或山墻的排風(fēng)扇來實(shí)現(xiàn)。當(dāng)自然通風(fēng)無法滿足溫室內(nèi)通風(fēng)需求時(shí)，啟動(dòng)排風(fēng)扇，強(qiáng)制排出室內(nèi)熱空氣，加快空氣流通速度，提高通風(fēng)降溫效果。排風(fēng)扇的功率和數(shù)量根據(jù)溫室的面積和通風(fēng)要求進(jìn)行合理配置，以確保通風(fēng)的均勻性和有效性。遮陽設(shè)施：遮陽設(shè)施主要用于遮擋夏季強(qiáng)烈的陽光，降低溫室內(nèi)的光照強(qiáng)度和溫度。常見的遮陽設(shè)施有外遮陽網(wǎng)和內(nèi)遮陽網(wǎng)。外遮陽網(wǎng)安裝在溫室頂部外側(cè)，能夠直接阻擋陽光進(jìn)入溫室，遮陽效果顯著。外遮陽網(wǎng)一般采用黑色或銀灰色的高強(qiáng)度遮陽材料，遮陽率可根據(jù)需要選擇，通常在50%-90%之間。內(nèi)遮陽網(wǎng)安裝在溫室內(nèi)頂部，除了具有遮陽降溫的作用外，還能在夜間起到保溫作用，減少熱量散失。內(nèi)遮陽網(wǎng)多采用白色或銀色的遮陽材料，既能反射部分陽光，又能保證一定的透光率，滿足作物對(duì)光照的需求。遮陽網(wǎng)的展開和收起通常由電動(dòng)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)控制，可根據(jù)光照強(qiáng)度和溫度變化自動(dòng)調(diào)節(jié)，實(shí)現(xiàn)智能化管理。降溫設(shè)施：夏季高溫時(shí)，僅靠通風(fēng)和遮陽無法滿足作物生長(zhǎng)對(duì)溫度的要求，需要借助降溫設(shè)施進(jìn)一步降低溫室內(nèi)溫度。濕簾-風(fēng)機(jī)降溫系統(tǒng)是Venlo型溫室常用的降溫設(shè)施之一。該系統(tǒng)由濕簾、風(fēng)機(jī)、水循環(huán)系統(tǒng)等組成。在風(fēng)機(jī)的作用下，溫室內(nèi)形成負(fù)壓，室外空氣經(jīng)過濕潤(rùn)的濕簾時(shí)，水分蒸發(fā)吸收熱量，使空氣溫度降低，然后進(jìn)入溫室內(nèi)，達(dá)到降溫的目的。濕簾-風(fēng)機(jī)降溫系統(tǒng)降溫效果顯著，一般可使溫室內(nèi)溫度降低5-10℃。此外，還有噴霧降溫系統(tǒng)，通過將水霧化成微小顆粒，在溫室內(nèi)噴灑，水汽蒸發(fā)吸收熱量，實(shí)現(xiàn)快速降溫。噴霧降溫系統(tǒng)具有降溫速度快、用水量少等優(yōu)點(diǎn)，但需要注意控制噴霧量和噴霧時(shí)間，避免溫室內(nèi)濕度過高，引發(fā)病蟲害。灌溉設(shè)施：灌溉設(shè)施對(duì)于保證作物生長(zhǎng)所需水分至關(guān)重要。Venlo型溫室常見的灌溉設(shè)施有滴灌和噴灌系統(tǒng)。滴灌系統(tǒng)通過鋪設(shè)在作物根部附近的滴灌管或滴頭，將水分緩慢、均勻地滴入土壤中，直接供應(yīng)給作物根系，能夠精確控制灌水量，減少水分的浪費(fèi)，提高水資源利用率。同時(shí)，滴灌還能避免葉片沾水，減少病蟲害的發(fā)生。噴灌系統(tǒng)則是通過噴頭將水噴灑成細(xì)小的水滴，模擬自然降雨，對(duì)作物進(jìn)行灌溉。噴灌系統(tǒng)具有灌溉均勻、覆蓋面積大的優(yōu)點(diǎn)，適用于大面積的作物種植。灌溉系統(tǒng)通常與施肥系統(tǒng)相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)水肥一體化，根據(jù)作物生長(zhǎng)的不同階段，精確供應(yīng)水分和養(yǎng)分，提高作物的產(chǎn)量和品質(zhì)。灌溉設(shè)施的運(yùn)行一般由自動(dòng)化控制系統(tǒng)控制，可根據(jù)土壤濕度、作物需水量等參數(shù)自動(dòng)啟動(dòng)和停止，實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)灌溉。2.2夏季環(huán)境特點(diǎn)分析2.2.1溫度變化規(guī)律夏季Venlo型溫室內(nèi)外溫度呈現(xiàn)出顯著的日變化、周變化和月變化特征，這些變化受多種因素綜合影響。在日變化方面，以晴天為例，溫室內(nèi)外溫度均在凌晨時(shí)段達(dá)到最低值。隨著太陽升起，光照強(qiáng)度逐漸增強(qiáng)，溫室外部氣溫開始穩(wěn)步上升，溫室內(nèi)溫度也隨之升高。由于溫室的保溫效應(yīng)以及覆蓋材料對(duì)太陽輻射的阻擋和吸收，溫室內(nèi)溫度上升速度通常比室外更快。在中午12點(diǎn)至下午2點(diǎn)左右，溫室內(nèi)外溫度均達(dá)到峰值，此時(shí)溫室內(nèi)溫度可能比室外高出3-5℃。之后，隨著太陽輻射減弱，室外溫度逐漸下降，而溫室內(nèi)由于熱量散失相對(duì)較慢，溫度下降速度較為平緩，導(dǎo)致在傍晚至夜間時(shí)段，溫室內(nèi)外仍存在一定的溫差。如在某地區(qū)的夏季，通過連續(xù)一周的監(jiān)測(cè)發(fā)現(xiàn)，晴天時(shí)溫室內(nèi)最低溫度出現(xiàn)在凌晨5點(diǎn)左右，約為25℃，而室外最低溫度約為22℃；溫室內(nèi)最高溫度出現(xiàn)在下午1點(diǎn)左右，達(dá)到35℃，室外最高溫度則為30℃。周變化上，夏季不同日期的天氣狀況差異會(huì)導(dǎo)致溫室內(nèi)外溫度的波動(dòng)。在一周內(nèi)，若連續(xù)多日晴天，溫室內(nèi)外溫度變化相對(duì)較為穩(wěn)定，日最高溫度和最低溫度的波動(dòng)范圍較小。但如果遇到陰雨天氣，溫室內(nèi)外溫度會(huì)明顯下降。例如，當(dāng)某周內(nèi)有3天陰雨天氣時(shí)，溫室內(nèi)日最高溫度比晴天時(shí)降低了5-7℃，室外日最高溫度也降低了6-8℃。同時(shí)，由于陰雨天氣空氣濕度較大，溫室內(nèi)熱量散失加快，導(dǎo)致夜間溫度也有所降低，晝夜溫差減小。月變化特征表現(xiàn)為，隨著夏季月份的推移，太陽高度角逐漸增大，太陽輻射強(qiáng)度增強(qiáng)，溫室內(nèi)外的平均溫度總體呈上升趨勢(shì)。以6-8月為例，6月溫室內(nèi)平均溫度約為30℃，室外平均溫度約為27℃；到了7月，溫室內(nèi)平均溫度升高至32℃左右，室外平均溫度達(dá)到29℃；8月時(shí)，溫室內(nèi)平均溫度可達(dá)到33-34℃，室外平均溫度也在30-31℃。但在不同月份中，也會(huì)受到極端天氣事件如暴雨、臺(tái)風(fēng)等的影響，導(dǎo)致溫度出現(xiàn)短暫的劇烈波動(dòng)。影響夏季溫室內(nèi)外溫度變化的因素眾多。太陽輻射是最主要的因素，太陽輻射強(qiáng)度的變化直接決定了溫室內(nèi)外獲得的熱量多少。當(dāng)太陽輻射強(qiáng)烈時(shí)，溫室內(nèi)吸收的熱量增多，溫度迅速上升。溫室的覆蓋材料對(duì)溫度變化也有重要影響，如玻璃覆蓋的溫室透光率高，進(jìn)入室內(nèi)的太陽輻射多，升溫較快，但保溫性能相對(duì)較差，熱量散失也較快；陽光板覆蓋的溫室保溫性能好，能有效減少熱量散失，使得溫室內(nèi)溫度相對(duì)較為穩(wěn)定，但透光率略低，對(duì)太陽輻射的吸收相對(duì)較少。通風(fēng)條件同樣關(guān)鍵，良好的通風(fēng)可以加快溫室內(nèi)外空氣的交換，將溫室內(nèi)的熱量及時(shí)排出，降低室內(nèi)溫度。當(dāng)通風(fēng)不暢時(shí)，溫室內(nèi)熱量積聚，溫度會(huì)持續(xù)升高。此外，作物的蒸騰作用也會(huì)對(duì)溫室內(nèi)溫度產(chǎn)生影響，作物通過蒸騰作用釋放水分，吸收熱量，從而降低周圍環(huán)境溫度。在作物生長(zhǎng)旺盛期，蒸騰作用較強(qiáng)，能在一定程度上緩解溫室內(nèi)的高溫。2.2.2濕度變化特征夏季Venlo型溫室內(nèi)空氣濕度的變化呈現(xiàn)出獨(dú)特的規(guī)律，并且與溫度、通風(fēng)等因素密切相關(guān)。在變化規(guī)律方面，溫室內(nèi)空氣濕度在夜間和清晨較高。這是因?yàn)橐归g溫度較低，空氣中的水汽飽和度降低，水汽容易凝結(jié)，使得空氣濕度增大。以某夏季Venlo型溫室的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)為例，在夜間2點(diǎn)至清晨6點(diǎn)期間，空氣濕度通?？蛇_(dá)到85%-90%。隨著白天溫度的升高，作物的蒸騰作用和土壤水分的蒸發(fā)加劇，溫室內(nèi)水汽含量增加，但由于溫度升高使得空氣容納水汽的能力增強(qiáng)，相對(duì)濕度反而會(huì)有所下降。在中午前后，溫度達(dá)到最高值時(shí)，相對(duì)濕度可能降至60%-70%。之后，隨著溫度逐漸降低，相對(duì)濕度又開始回升。在傍晚時(shí)分，當(dāng)溫度降至一定程度后，相對(duì)濕度可回升至75%-80%。濕度與溫度之間存在著顯著的相關(guān)性。一般來說，溫度升高時(shí)，空氣容納水汽的能力增強(qiáng)，相對(duì)濕度降低；溫度降低時(shí)，空氣容納水汽的能力減弱，相對(duì)濕度升高。在夏季溫室內(nèi)，這種關(guān)系表現(xiàn)得尤為明顯。當(dāng)溫室內(nèi)溫度在中午升高時(shí)，相對(duì)濕度會(huì)迅速下降；而在夜間溫度降低時(shí)，相對(duì)濕度則明顯上升。通過對(duì)大量監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的分析發(fā)現(xiàn)，溫室內(nèi)溫度每升高1℃，相對(duì)濕度大約下降3%-5%。通風(fēng)對(duì)溫室內(nèi)濕度的影響也十分顯著。通風(fēng)可以促進(jìn)溫室內(nèi)外空氣的交換，將溫室內(nèi)的潮濕空氣排出，引入相對(duì)干燥的室外空氣，從而降低溫室內(nèi)的濕度。當(dāng)通風(fēng)量較大時(shí)，溫室內(nèi)濕度下降速度較快。例如，在夏季高溫時(shí)段，開啟溫室的通風(fēng)設(shè)備，通風(fēng)量達(dá)到每小時(shí)換氣3-5次時(shí)，溫室內(nèi)濕度在1-2小時(shí)內(nèi)可降低10%-15%。相反，當(dāng)通風(fēng)不良時(shí)，溫室內(nèi)水汽積聚，濕度會(huì)持續(xù)升高，容易引發(fā)病蟲害的滋生和蔓延。此外，通風(fēng)還會(huì)影響溫室內(nèi)濕度的分布均勻性。合理的通風(fēng)設(shè)計(jì)可以使溫室內(nèi)各個(gè)區(qū)域的濕度分布更加均勻，避免出現(xiàn)局部濕度過高或過低的情況。如果通風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)不合理，可能會(huì)導(dǎo)致溫室內(nèi)某些區(qū)域通風(fēng)不暢，濕度偏高，為病蟲害的發(fā)生創(chuàng)造條件。2.2.3光照強(qiáng)度分布夏季Venlo型溫室內(nèi)光照強(qiáng)度的分布在空間和時(shí)間上均呈現(xiàn)出明顯的變化特征，這些變化對(duì)作物生長(zhǎng)有著重要影響。從空間分布來看，溫室內(nèi)不同位置的光照強(qiáng)度存在差異?？拷鼫厥翼敳亢蛡?cè)面的區(qū)域光照強(qiáng)度較高，因?yàn)檫@些部位能夠直接接收到較多的太陽輻射。以采用玻璃覆蓋的Venlo型溫室為例，在晴天中午，靠近頂部的區(qū)域光照強(qiáng)度可達(dá)到1000-1200μmol/(m2?s)，而靠近側(cè)面的區(qū)域光照強(qiáng)度約為800-1000μmol/(m2?s)。隨著向溫室內(nèi)部和下部深入，光照強(qiáng)度逐漸減弱。在溫室中部和下部種植區(qū)域，光照強(qiáng)度一般在500-800μmol/(m2?s)。這是由于溫室的骨架結(jié)構(gòu)、覆蓋材料以及作物本身對(duì)太陽輻射的遮擋和吸收作用。溫室骨架和覆蓋材料會(huì)阻擋部分光線進(jìn)入室內(nèi)，作物的葉片也會(huì)相互遮擋，使得下部和內(nèi)部區(qū)域的光照強(qiáng)度降低。此外，溫室內(nèi)的遮陽設(shè)施如外遮陽網(wǎng)和內(nèi)遮陽網(wǎng)的使用也會(huì)顯著影響光照強(qiáng)度的空間分布。當(dāng)遮陽網(wǎng)展開時(shí)，會(huì)減少進(jìn)入溫室內(nèi)的太陽輻射，使得整個(gè)溫室內(nèi)的光照強(qiáng)度降低。外遮陽網(wǎng)可使溫室內(nèi)光照強(qiáng)度降低30%-50%，內(nèi)遮陽網(wǎng)可使光照強(qiáng)度降低20%-30%。在時(shí)間變化上，夏季溫室內(nèi)光照強(qiáng)度隨著太陽的升落而變化。清晨和傍晚，太陽高度角較小，光照強(qiáng)度較弱。以某地區(qū)夏季為例，在清晨6點(diǎn)左右，溫室內(nèi)光照強(qiáng)度約為100-200μmol/(m2?s)，傍晚7點(diǎn)左右，光照強(qiáng)度降至150-250μmol/(m2?s)。隨著太陽逐漸升高，光照強(qiáng)度迅速增強(qiáng)，在中午12點(diǎn)至下午2點(diǎn)左右達(dá)到最大值。在晴天時(shí)，中午溫室內(nèi)光照強(qiáng)度可達(dá)到1000-1200μmol/(m2?s)。之后，隨著太陽高度角逐漸減小，光照強(qiáng)度又逐漸減弱。此外，天氣狀況對(duì)溫室內(nèi)光照強(qiáng)度的時(shí)間變化也有很大影響。在陰天，太陽輻射被云層遮擋，溫室內(nèi)光照強(qiáng)度明顯低于晴天，全天光照強(qiáng)度一般在300-600μmol/(m2?s)。而在雨天，光照強(qiáng)度更低，通常在100-300μmol/(m2?s)。光照強(qiáng)度對(duì)作物生長(zhǎng)有著多方面的影響。充足的光照是作物進(jìn)行光合作用的基礎(chǔ)，能夠促進(jìn)作物的生長(zhǎng)發(fā)育。在適宜的光照強(qiáng)度下，作物能夠充分利用光能，合成更多的有機(jī)物質(zhì)，從而使植株生長(zhǎng)健壯，葉片厚實(shí)，莖稈粗壯。對(duì)于喜光作物如番茄、黃瓜等，在夏季溫室內(nèi)，當(dāng)光照強(qiáng)度保持在800-1000μmol/(m2?s)時(shí)，能夠滿足其光合作用的需求，促進(jìn)植株的生長(zhǎng)和果實(shí)的發(fā)育。然而，過高的光照強(qiáng)度也可能對(duì)作物造成傷害。當(dāng)光照強(qiáng)度超過作物的光飽和點(diǎn)時(shí)，光合作用不再增強(qiáng)，反而可能導(dǎo)致作物出現(xiàn)光抑制現(xiàn)象，影響作物的生長(zhǎng)和發(fā)育。在夏季中午，若光照強(qiáng)度過高，可能會(huì)使作物葉片灼傷，影響葉片的正常功能。因此，在夏季Venlo型溫室生產(chǎn)中，需要根據(jù)作物的光照需求，合理調(diào)節(jié)光照強(qiáng)度，通過遮陽、補(bǔ)光等措施，為作物創(chuàng)造適宜的光照環(huán)境。2.2.4CO?濃度動(dòng)態(tài)夏季Venlo型溫室內(nèi)CO?濃度呈現(xiàn)出特定的變化趨勢(shì)，并且與作物光合作用和通風(fēng)密切相關(guān)。在變化趨勢(shì)方面，溫室內(nèi)CO?濃度在夜間較高。這是因?yàn)橐归g作物和土壤微生物進(jìn)行呼吸作用，釋放CO?，而此時(shí)沒有光合作用消耗CO?，導(dǎo)致溫室內(nèi)CO?濃度逐漸積累升高。以某夏季Venlo型溫室為例，在夜間12點(diǎn)至清晨6點(diǎn)期間，CO?濃度可達(dá)到800-1000μmol/mol。隨著白天太陽升起，作物開始進(jìn)行光合作用，大量吸收CO?，溫室內(nèi)CO?濃度迅速下降。在上午9點(diǎn)至下午3點(diǎn)左右，光合作用最為旺盛，CO?濃度降至最低值，一般可降至300-400μmol/mol。之后，隨著光照強(qiáng)度減弱，光合作用強(qiáng)度降低，CO?濃度又開始逐漸回升。在傍晚時(shí)分，當(dāng)光照強(qiáng)度不足以支持作物進(jìn)行有效光合作用時(shí)，CO?濃度可回升至500-600μmol/mol。CO?濃度與作物光合作用之間存在著緊密的聯(lián)系。CO?是作物進(jìn)行光合作用的重要原料，適宜的CO?濃度能夠促進(jìn)光合作用的進(jìn)行，提高作物的光合效率。在夏季溫室內(nèi)，當(dāng)CO?濃度在800-1200μmol/mol時(shí)，能夠顯著增強(qiáng)作物的光合作用，促進(jìn)作物的生長(zhǎng)和發(fā)育。以黃瓜為例，在CO?濃度為1000μmol/mol的環(huán)境下，黃瓜的光合速率比在300μmol/mol時(shí)提高了30%-50%，植株生長(zhǎng)更加健壯，果實(shí)產(chǎn)量和品質(zhì)也得到顯著提升。然而，當(dāng)CO?濃度過低時(shí)，會(huì)限制光合作用的進(jìn)行，影響作物的生長(zhǎng)。在夏季白天，由于作物光合作用強(qiáng)烈，溫室內(nèi)CO?濃度容易降低到作物的CO?補(bǔ)償點(diǎn)以下，導(dǎo)致光合作用受到抑制。此時(shí)，需要及時(shí)補(bǔ)充CO?，以滿足作物生長(zhǎng)的需求。通風(fēng)對(duì)溫室內(nèi)CO?濃度也有著重要影響。通風(fēng)可以促進(jìn)溫室內(nèi)外空氣的交換，將溫室內(nèi)低濃度的CO?空氣排出，引入富含CO?的室外空氣，從而提高溫室內(nèi)的CO?濃度。在夏季高溫時(shí)段，為了降低溫室內(nèi)溫度，通常會(huì)加大通風(fēng)量，這也會(huì)導(dǎo)致溫室內(nèi)CO?濃度迅速下降。例如，當(dāng)通風(fēng)量達(dá)到每小時(shí)換氣5-8次時(shí)，溫室內(nèi)CO?濃度在1-2小時(shí)內(nèi)可降低200-300μmol/mol。因此，在通風(fēng)降溫的同時(shí)，需要考慮補(bǔ)充CO?，以維持溫室內(nèi)適宜的CO?濃度。此外，通風(fēng)還會(huì)影響溫室內(nèi)CO?濃度的分布均勻性。合理的通風(fēng)設(shè)計(jì)可以使溫室內(nèi)各個(gè)區(qū)域的CO?濃度分布更加均勻，有利于作物的生長(zhǎng)。如果通風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)不合理，可能會(huì)導(dǎo)致溫室內(nèi)某些區(qū)域CO?濃度過低或過高，影響作物的生長(zhǎng)發(fā)育。三、積溫對(duì)夏季Venlo型溫室作物生長(zhǎng)的影響3.1積溫的概念與計(jì)算方法積溫，作為研究溫度與生物有機(jī)體發(fā)育速度之間關(guān)系的關(guān)鍵指標(biāo)，從強(qiáng)度和作用時(shí)間兩個(gè)維度展現(xiàn)了溫度對(duì)生物生長(zhǎng)發(fā)育的影響，其單位通常為度?日（d?℃）。在作物生長(zhǎng)發(fā)育進(jìn)程中，當(dāng)其他條件均得以滿足時(shí)，在一定的溫度區(qū)間內(nèi)，氣溫與作物發(fā)育速度呈現(xiàn)正相關(guān)關(guān)系，并且只有積累到特定的溫度總和，作物才能完成其發(fā)育期，這個(gè)溫度的累積數(shù)值便是積溫。積溫主要分為活動(dòng)積溫和有效積溫?；顒?dòng)積溫是指高于或等于生物學(xué)下限溫度（亦稱生物學(xué)零度，用符號(hào)B表示，它是作物開始生長(zhǎng)發(fā)育的最低溫度）的日平均溫度，即活動(dòng)溫度的總和，用Aa表示。在農(nóng)業(yè)氣候研究中，由于其計(jì)算方式相對(duì)簡(jiǎn)便，適用于大量數(shù)據(jù)的處理，因此應(yīng)用較為廣泛。其計(jì)算公式為：Aa=\sum_{i=1}^{n}T_{i}（其中，T_{i}為生育期內(nèi)第i日的日平均氣溫，i=1，2，…，n；n為該生育時(shí)段的天數(shù)，計(jì)算時(shí)從進(jìn)入該生育時(shí)期的第2天開始）。例如，某作物從播種到出苗的生育時(shí)段為5天，這5天的日平均氣溫分別為12℃、15℃、13℃、14℃、16℃，若該作物的生物學(xué)下限溫度為10℃，則這一生育時(shí)段的活動(dòng)積溫Aa=(12+15+13+14+16)=70（℃·d）。有效積溫則是活動(dòng)溫度與生物學(xué)下限溫度的差值，即有效溫度的總和，用A表示。由于有效積溫不涵蓋低于生物學(xué)下限溫度的那部分溫度，所以能更精準(zhǔn)地反映生物有機(jī)體生育所需的熱量，在研究生物有機(jī)體發(fā)育速度方面應(yīng)用較多。計(jì)算公式為：A=\sum_{i=1}^{n}(T_{i}-B)（其中，T_{i}為生育期內(nèi)第i日的日平均氣溫，B為生物學(xué)下限溫度，i=1，2，…，n；n為該生育時(shí)段的天數(shù)）。以上述例子為例，該作物這一生育時(shí)段的有效積溫A=(12-10)+(15-10)+(13-10)+(14-10)+(16-10)=2+5+3+4+6=20（℃·d）。積溫在作物生長(zhǎng)研究中占據(jù)著舉足輕重的地位。它能夠直觀地反映作物對(duì)熱量的需求，為地區(qū)間的作物引種和新品種推廣提供重要依據(jù)。不同地區(qū)的積溫條件存在差異，在進(jìn)行作物引種時(shí)，需充分考量目標(biāo)地區(qū)的積溫是否契合作物生長(zhǎng)發(fā)育的需求。比如，將一種原本生長(zhǎng)在南方積溫較高地區(qū)的作物引種到北方積溫較低地區(qū)時(shí)，若北方地區(qū)的積溫?zé)o法滿足該作物生長(zhǎng)所需，可能導(dǎo)致作物生長(zhǎng)緩慢、發(fā)育不良，甚至無法正常成熟。積溫在農(nóng)業(yè)氣候研究中作為分析地區(qū)熱量資源、編制農(nóng)業(yè)氣候區(qū)劃的關(guān)鍵熱量指標(biāo)。通過對(duì)不同地區(qū)積溫的分析，可以合理規(guī)劃農(nóng)業(yè)生產(chǎn)布局，確定適宜種植的作物種類和品種，提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的效益和穩(wěn)定性。在農(nóng)業(yè)氣象預(yù)報(bào)、情報(bào)服務(wù)中，依據(jù)作物各發(fā)育時(shí)期的積溫指標(biāo)，能夠準(zhǔn)確預(yù)報(bào)作物的發(fā)育時(shí)期。農(nóng)民可以根據(jù)積溫預(yù)報(bào)，合理安排農(nóng)事活動(dòng)，如適時(shí)播種、施肥、灌溉等，確保作物生長(zhǎng)發(fā)育順利進(jìn)行，從而實(shí)現(xiàn)增產(chǎn)增收。3.2積溫與作物生長(zhǎng)發(fā)育的關(guān)系3.2.1對(duì)作物生育期的影響積溫與作物生育期之間存在著緊密且規(guī)律的聯(lián)系，大量的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和豐富的案例充分證實(shí)了這一點(diǎn)。以番茄為例，在夏季Venlo型溫室的實(shí)驗(yàn)中，設(shè)置了不同的溫度處理組，分別為高溫組（日均溫30℃）、中溫組（日均溫25℃）和低溫組（日均溫20℃）。實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，高溫組的番茄從播種到發(fā)芽所需時(shí)間為4-5天，從發(fā)芽到開花歷經(jīng)30-35天，從開花到結(jié)果大約需要20-25天；中溫組相應(yīng)的時(shí)間分別為6-7天、35-40天、25-30天；而低溫組則分別為8-10天、40-45天、30-35天。經(jīng)計(jì)算，高溫組的活動(dòng)積溫達(dá)到1100-1200℃?d，有效積溫為500-600℃?d；中溫組活動(dòng)積溫約為1000-1100℃?d，有效積溫為400-500℃?d；低溫組活動(dòng)積溫在800-900℃?d，有效積溫為300-400℃?d。這清晰地表明，隨著積溫的增加，番茄的生育期顯著縮短，生長(zhǎng)速度明顯加快。黃瓜的生長(zhǎng)情況同樣驗(yàn)證了這一規(guī)律。在另一項(xiàng)夏季溫室實(shí)驗(yàn)中，當(dāng)溫室內(nèi)積溫充足時(shí)，黃瓜種子在適宜的水分和光照條件下，3-4天即可發(fā)芽，幼苗期持續(xù)15-20天，從開花到采收商品瓜大約需要10-15天。然而，當(dāng)積溫不足時(shí)，發(fā)芽時(shí)間延長(zhǎng)至5-6天，幼苗期達(dá)到20-25天，開花到采收商品瓜的時(shí)間也增加到15-20天。從實(shí)際案例來看，在某地區(qū)的夏季Venlo型溫室中，由于溫度調(diào)控措施得力，積溫得到有效保障，黃瓜的生長(zhǎng)周期明顯縮短，產(chǎn)量相比積溫不足的溫室提高了20%-30%。不同生育期對(duì)積溫的要求具有特異性。在發(fā)芽期，種子需要吸收足夠的水分并達(dá)到一定的積溫才能啟動(dòng)萌發(fā)過程。一般來說，大多數(shù)夏季溫室作物在發(fā)芽期需要的活動(dòng)積溫為100-150℃?d，有效積溫為50-80℃?d。在這個(gè)階段，溫度過低會(huì)導(dǎo)致種子發(fā)芽緩慢甚至休眠，影響作物的出苗率和整齊度。幼苗期是作物生長(zhǎng)的關(guān)鍵時(shí)期，需要積累更多的積溫來促進(jìn)根系和莖葉的生長(zhǎng)。以辣椒為例，其幼苗期需要的活動(dòng)積溫約為400-500℃?d，有效積溫為200-250℃?d。在這個(gè)時(shí)期，適宜的積溫能夠使幼苗生長(zhǎng)健壯，增強(qiáng)其抗逆性，為后期的生長(zhǎng)發(fā)育奠定良好基礎(chǔ)。開花期對(duì)積溫的要求更為嚴(yán)格，它直接影響作物的花芽分化和開花質(zhì)量。許多作物在開花期需要的活動(dòng)積溫為300-400℃?d，有效積溫為150-200℃?d。如果積溫不足，可能導(dǎo)致花芽分化不良，出現(xiàn)落花落果現(xiàn)象，嚴(yán)重影響作物的產(chǎn)量。結(jié)果期則需要穩(wěn)定且充足的積溫來促進(jìn)果實(shí)的膨大、成熟和品質(zhì)形成。例如，西瓜在結(jié)果期需要的活動(dòng)積溫為800-1000℃?d，有效積溫為400-500℃?d。在這個(gè)階段，積溫充足能夠使果實(shí)糖分積累增加，口感更甜，品質(zhì)更佳。3.2.2對(duì)作物形態(tài)建成的作用積溫對(duì)作物形態(tài)建成的影響體現(xiàn)在多個(gè)關(guān)鍵形態(tài)指標(biāo)上，并且背后有著復(fù)雜的內(nèi)在生理機(jī)制。從株高方面來看，積溫與作物株高的增長(zhǎng)密切相關(guān)。在夏季Venlo型溫室中對(duì)生菜進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，設(shè)置不同的積溫處理。當(dāng)積溫較高時(shí)，生菜的株高增長(zhǎng)迅速。在積溫達(dá)到1500℃?d時(shí)，生菜的株高可達(dá)30-35厘米；而當(dāng)積溫較低，僅為1000℃?d時(shí)，株高僅能達(dá)到20-25厘米。這是因?yàn)樵谶m宜的高溫環(huán)境下，作物的細(xì)胞分裂和伸長(zhǎng)速度加快，從而促進(jìn)了株高的增長(zhǎng)。較高的積溫能夠提高植物體內(nèi)生長(zhǎng)素等激素的活性，這些激素能夠刺激細(xì)胞的伸長(zhǎng)和分裂，使植株縱向生長(zhǎng)加速。同時(shí)，積溫還影響光合作用的效率，較高的積溫下光合作用增強(qiáng)，為植株生長(zhǎng)提供更多的能量和物質(zhì)，進(jìn)一步促進(jìn)株高的增加。莖粗的變化同樣受到積溫的顯著影響。以茄子為例，在積溫充足的情況下，茄子莖部的維管束發(fā)育良好，莖粗明顯增加。實(shí)驗(yàn)表明，當(dāng)積溫達(dá)到1200℃?d時(shí)，茄子莖粗可達(dá)1.5-2厘米；而積溫不足，為800℃?d時(shí)，莖粗僅為1-1.3厘米。這是因?yàn)榉e溫影響植物的次生生長(zhǎng)過程，在適宜積溫下，形成層細(xì)胞活躍，不斷分裂產(chǎn)生新的木質(zhì)部和韌皮部細(xì)胞，使莖部加粗。積溫還影響植物體內(nèi)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的分配，充足的積溫使更多的光合產(chǎn)物分配到莖部，為莖的加粗生長(zhǎng)提供物質(zhì)基礎(chǔ)。葉面積的擴(kuò)展也與積溫密切相關(guān)。在夏季溫室中對(duì)黃瓜進(jìn)行研究發(fā)現(xiàn)，隨著積溫的增加，黃瓜葉片的生長(zhǎng)速度加快，葉面積明顯增大。當(dāng)積溫達(dá)到1000℃?d時(shí)，黃瓜的葉面積指數(shù)可達(dá)2.5-3；而積溫為600℃?d時(shí)，葉面積指數(shù)僅為1.5-2。這是因?yàn)榉e溫影響葉片細(xì)胞的分裂和擴(kuò)展，較高的積溫促進(jìn)葉片細(xì)胞的分裂和擴(kuò)展，使葉片面積增大。積溫還影響葉片的生長(zhǎng)周期，在適宜積溫下，葉片能夠在較短的時(shí)間內(nèi)達(dá)到最大面積，從而提高作物的光合作用效率。積溫影響作物形態(tài)建成的生理機(jī)制主要涉及到植物的新陳代謝和激素調(diào)節(jié)。在適宜的積溫條件下，植物的光合作用、呼吸作用等生理過程能夠高效進(jìn)行。光合作用產(chǎn)生的碳水化合物是植物生長(zhǎng)和形態(tài)建成的物質(zhì)基礎(chǔ)，充足的積溫能夠提高光合作用的效率，為植物提供更多的能量和物質(zhì)。呼吸作用則為植物的生命活動(dòng)提供能量，適宜的積溫保證呼吸作用的正常進(jìn)行，為細(xì)胞分裂、伸長(zhǎng)等生理過程提供動(dòng)力。積溫還通過影響植物激素的合成和分布來調(diào)節(jié)作物的形態(tài)建成。例如，生長(zhǎng)素、赤霉素等激素在適宜積溫下合成增加，這些激素能夠促進(jìn)細(xì)胞的分裂、伸長(zhǎng)和分化，從而影響作物的株高、莖粗和葉面積等形態(tài)指標(biāo)。3.2.3對(duì)作物產(chǎn)量和品質(zhì)的影響積溫對(duì)作物產(chǎn)量和品質(zhì)的影響是多方面且顯著的，通過大量的田間試驗(yàn)和深入的數(shù)據(jù)分析能夠清晰地揭示其中的關(guān)系。在產(chǎn)量方面，以草莓為例，在夏季Venlo型溫室的田間試驗(yàn)中，設(shè)置了不同積溫處理。當(dāng)積溫充足，活動(dòng)積溫達(dá)到1800℃?d，有效積溫為800℃?d時(shí)，草莓的產(chǎn)量較高，單果重可達(dá)20-25克，每畝產(chǎn)量為1500-1800千克。而當(dāng)積溫不足，活動(dòng)積溫為1400℃?d，有效積溫為600℃?d時(shí)，單果重僅為15-18克，每畝產(chǎn)量降至1000-1200千克。這表明積溫與作物產(chǎn)量呈正相關(guān)關(guān)系，充足的積溫能夠?yàn)樽魑锏纳L(zhǎng)發(fā)育提供足夠的熱量條件，促進(jìn)作物的光合作用、呼吸作用等生理過程的順利進(jìn)行，從而增加干物質(zhì)的積累，提高作物產(chǎn)量。充足的積溫能夠使作物的生長(zhǎng)周期縮短，在有限的時(shí)間內(nèi)可以進(jìn)行多茬種植，進(jìn)一步提高單位面積的產(chǎn)量。積溫對(duì)作物品質(zhì)的影響也十分明顯。對(duì)于葡萄來說，積溫對(duì)果實(shí)大小和糖分含量有著重要影響。在積溫適宜的情況下，葡萄果實(shí)能夠充分膨大，果實(shí)大小均勻。當(dāng)積溫達(dá)到2000℃?d時(shí)，葡萄果實(shí)的橫徑可達(dá)2-2.5厘米，縱徑為2.5-3厘米。同時(shí)，積溫充足有利于葡萄果實(shí)中糖分的積累，提高果實(shí)的甜度。當(dāng)積溫達(dá)到2000℃?d時(shí)，葡萄果實(shí)的可溶性固形物含量可達(dá)18%-20%，口感甜美。而當(dāng)積溫不足時(shí)，果實(shí)膨大受到抑制，果實(shí)較小，橫徑僅為1.5-1.8厘米，縱徑為2-2.3厘米，可溶性固形物含量也降低至14%-16%，口感較淡。這是因?yàn)榉e溫影響葡萄果實(shí)的糖分合成和運(yùn)輸過程，在適宜積溫下，光合作用產(chǎn)生的碳水化合物能夠順利轉(zhuǎn)化為糖分并運(yùn)輸?shù)焦麑?shí)中，從而提高果實(shí)的糖分含量和品質(zhì)。積溫對(duì)作物的營(yíng)養(yǎng)成分含量也有影響。以番茄為例，在積溫適宜的環(huán)境中，番茄果實(shí)中的維生素C、番茄紅素等營(yíng)養(yǎng)成分含量較高。當(dāng)積溫達(dá)到1600℃?d時(shí)，番茄果實(shí)中的維生素C含量可達(dá)20-25毫克/100克，番茄紅素含量為10-12毫克/100克。而當(dāng)積溫不足時(shí)，這些營(yíng)養(yǎng)成分的含量會(huì)降低，維生素C含量降至15-18毫克/100克，番茄紅素含量為8-10毫克/100克。這是因?yàn)榉e溫影響番茄植株的生理代謝過程，適宜的積溫能夠促進(jìn)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的合成和積累，從而提高果實(shí)的營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)。3.3基于積溫的作物生長(zhǎng)模型構(gòu)建3.3.1模型原理與假設(shè)基于積溫的作物生長(zhǎng)模型，其構(gòu)建原理根植于作物生長(zhǎng)發(fā)育與溫度之間的緊密聯(lián)系。在其他環(huán)境條件，諸如光照、水分、養(yǎng)分以及土壤狀況等均得到充分滿足的情況下，溫度成為影響作物生長(zhǎng)發(fā)育速度的關(guān)鍵因子。在一定的適宜溫度區(qū)間內(nèi)，作物的發(fā)育速度與溫度呈現(xiàn)正相關(guān)關(guān)系，即溫度越高，作物發(fā)育進(jìn)程越快。作物完成某一特定發(fā)育階段，需要積累一定數(shù)量的熱量，這一熱量的累積值便是積溫。通過對(duì)積溫的精確計(jì)算與分析，能夠定量地描述作物生長(zhǎng)發(fā)育的進(jìn)程，進(jìn)而構(gòu)建出基于積溫的作物生長(zhǎng)模型。該模型建立在以下假設(shè)條件之上：其一，假設(shè)作物生長(zhǎng)發(fā)育僅受溫度的顯著影響，其他環(huán)境因素在模型構(gòu)建過程中被視為相對(duì)穩(wěn)定的常量。盡管在實(shí)際生產(chǎn)中，光照、水分、養(yǎng)分等因素對(duì)作物生長(zhǎng)發(fā)育也起著至關(guān)重要的作用，但在基于積溫的模型中，為了突出溫度的主導(dǎo)作用，簡(jiǎn)化模型結(jié)構(gòu)，將這些因素進(jìn)行了理想化處理。其二，假定作物在不同發(fā)育階段對(duì)溫度的響應(yīng)特性保持相對(duì)穩(wěn)定。然而，實(shí)際情況中，作物在不同的生長(zhǎng)發(fā)育階段，如發(fā)芽期、幼苗期、開花期和結(jié)果期等，對(duì)溫度的敏感度和需求可能存在差異。但在模型假設(shè)中，為了便于計(jì)算和應(yīng)用，將這種差異進(jìn)行了一定程度的簡(jiǎn)化。其三，假設(shè)積溫的計(jì)算僅考慮日平均溫度，而忽略了溫度的日變化幅度以及極端溫度對(duì)作物生長(zhǎng)發(fā)育的影響。實(shí)際上，溫度的日變化和極端溫度事件，如高溫脅迫、低溫凍害等，可能會(huì)對(duì)作物的生理過程產(chǎn)生顯著影響，但在基礎(chǔ)模型中暫未予以考慮。此模型的適用范圍主要涵蓋在相對(duì)穩(wěn)定的環(huán)境條件下生長(zhǎng)的作物。在實(shí)際應(yīng)用時(shí)，需要對(duì)環(huán)境條件進(jìn)行嚴(yán)格把控，確保光照、水分、養(yǎng)分等條件能夠滿足作物生長(zhǎng)的基本需求。該模型適用于大多數(shù)常見的溫室作物，如番茄、黃瓜、辣椒、生菜等。但對(duì)于一些對(duì)環(huán)境條件要求極為特殊，或者生長(zhǎng)發(fā)育過程受多種復(fù)雜因素交互影響的作物，模型的準(zhǔn)確性和適用性可能會(huì)受到一定限制。在應(yīng)用過程中，還需結(jié)合實(shí)際情況，對(duì)模型進(jìn)行適當(dāng)?shù)男拚驼{(diào)整，以提高其預(yù)測(cè)的準(zhǔn)確性和可靠性。3.3.2模型參數(shù)確定在基于積溫的作物生長(zhǎng)模型中，發(fā)育基點(diǎn)溫度和有效積溫常數(shù)是最為關(guān)鍵的參數(shù)，它們的準(zhǔn)確確定直接關(guān)系到模型的預(yù)測(cè)精度。發(fā)育基點(diǎn)溫度，又稱生物學(xué)下限溫度，是作物開始生長(zhǎng)發(fā)育的最低溫度。不同作物以及同一作物的不同發(fā)育階段，發(fā)育基點(diǎn)溫度存在顯著差異。確定發(fā)育基點(diǎn)溫度通常采用實(shí)驗(yàn)法和文獻(xiàn)調(diào)研法。實(shí)驗(yàn)法是在人工控制環(huán)境條件下，設(shè)置不同的溫度梯度，對(duì)作物進(jìn)行培養(yǎng)，觀察記錄作物在不同溫度下的生長(zhǎng)發(fā)育情況。通過分析作物生長(zhǎng)發(fā)育的起始溫度以及生長(zhǎng)速度與溫度的關(guān)系，運(yùn)用統(tǒng)計(jì)學(xué)方法，如線性回歸、非線性回歸等，確定作物的發(fā)育基點(diǎn)溫度。以黃瓜為例，通過在人工氣候箱中設(shè)置10℃、12℃、14℃、16℃、18℃等不同的溫度處理，每個(gè)處理種植一定數(shù)量的黃瓜種子，定期測(cè)量黃瓜的發(fā)芽率、幼苗生長(zhǎng)速度等指標(biāo)。經(jīng)數(shù)據(jù)分析發(fā)現(xiàn)，當(dāng)溫度低于12℃時(shí)，黃瓜種子發(fā)芽緩慢，發(fā)芽率較低；當(dāng)溫度達(dá)到12℃及以上時(shí)，發(fā)芽率和幼苗生長(zhǎng)速度明顯提高。通過進(jìn)一步的統(tǒng)計(jì)分析，確定黃瓜的發(fā)育基點(diǎn)溫度約為12℃。文獻(xiàn)調(diào)研法則是查閱大量已有的相關(guān)研究文獻(xiàn)，收集不同作物在不同地區(qū)、不同條件下的發(fā)育基點(diǎn)溫度數(shù)據(jù)，結(jié)合本研究的實(shí)際情況，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合分析和篩選，確定適合本研究的發(fā)育基點(diǎn)溫度。有效積溫常數(shù)是作物完成某一發(fā)育階段所需的有效積溫的固定值。確定有效積溫常數(shù)同樣需要借助實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。在實(shí)驗(yàn)過程中，精確記錄作物從某一發(fā)育階段開始到結(jié)束的時(shí)間，以及該時(shí)間段內(nèi)的日平均溫度。根據(jù)有效積溫的計(jì)算公式A=\sum_{i=1}^{n}(T_{i}-B)（其中T_{i}為生育期內(nèi)第i日的日平均氣溫，B為生物學(xué)下限溫度，i=1，2，…，n；n為該生育時(shí)段的天數(shù)），計(jì)算出不同處理下作物完成該發(fā)育階段的有效積溫。通過對(duì)多個(gè)重復(fù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)分析，取平均值作為該作物該發(fā)育階段的有效積溫常數(shù)。例如，在番茄的生長(zhǎng)實(shí)驗(yàn)中，從番茄播種到開花階段，記錄每天的日平均溫度，計(jì)算出不同批次番茄從播種到開花的有效積溫。經(jīng)過多次重復(fù)實(shí)驗(yàn)，得出番茄從播種到開花階段的有效積溫常數(shù)約為800℃?d。在確定模型參數(shù)后，還需運(yùn)用實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)對(duì)參數(shù)進(jìn)行校準(zhǔn)。將模型計(jì)算結(jié)果與實(shí)際觀測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比分析，通過調(diào)整參數(shù)值，使模型計(jì)算結(jié)果與實(shí)際觀測(cè)數(shù)據(jù)達(dá)到最佳擬合。例如，在構(gòu)建黃瓜生長(zhǎng)模型時(shí)，初步確定黃瓜的發(fā)育基點(diǎn)溫度為12℃，有效積溫常數(shù)為1000℃?d。但在實(shí)際驗(yàn)證過程中，發(fā)現(xiàn)模型預(yù)測(cè)的黃瓜生長(zhǎng)發(fā)育進(jìn)程與實(shí)際觀測(cè)結(jié)果存在一定偏差。通過進(jìn)一步分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，對(duì)發(fā)育基點(diǎn)溫度和有效積溫常數(shù)進(jìn)行微調(diào)，將發(fā)育基點(diǎn)溫度調(diào)整為12.5℃，有效積溫常數(shù)調(diào)整為1050℃?d。經(jīng)過調(diào)整后，模型預(yù)測(cè)結(jié)果與實(shí)際觀測(cè)數(shù)據(jù)的擬合度顯著提高，從而提高了模型的準(zhǔn)確性和可靠性。3.3.3模型驗(yàn)證與應(yīng)用為了全面評(píng)估基于積溫的作物生長(zhǎng)模型的準(zhǔn)確性和可靠性，采用實(shí)際觀測(cè)數(shù)據(jù)對(duì)模型進(jìn)行嚴(yán)格驗(yàn)證。在夏季Venlo型溫室內(nèi)，選取具有代表性的作物，如番茄、黃瓜等，進(jìn)行長(zhǎng)期的生長(zhǎng)觀測(cè)實(shí)驗(yàn)。在實(shí)驗(yàn)過程中，運(yùn)用高精度的傳感器實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)溫室內(nèi)的溫度、濕度、光照強(qiáng)度、二氧化碳濃度等環(huán)境因子，同時(shí)定期測(cè)量作物的生長(zhǎng)指標(biāo)，包括株高、莖粗、葉片數(shù)、開花時(shí)間、結(jié)果數(shù)量、果實(shí)大小和品質(zhì)等。以番茄為例，在整個(gè)生長(zhǎng)周期內(nèi)，每隔3-5天測(cè)量一次株高、莖粗和葉片數(shù)，記錄開花時(shí)間和結(jié)果數(shù)量，在果實(shí)成熟時(shí)，測(cè)定果實(shí)的重量、可溶性固形物含量等品質(zhì)指標(biāo)。將這些實(shí)際觀測(cè)數(shù)據(jù)與模型預(yù)測(cè)結(jié)果進(jìn)行詳細(xì)對(duì)比分析。通過計(jì)算模型預(yù)測(cè)值與實(shí)際觀測(cè)值之間的決定系數(shù)（R2）和均方根誤差（RMSE）等指標(biāo)，評(píng)估模型的準(zhǔn)確性。決定系數(shù)R2越接近1，表明模型對(duì)數(shù)據(jù)的擬合程度越好，即模型預(yù)測(cè)值與實(shí)際觀測(cè)值越接近；均方根誤差RMSE越小，說明模型預(yù)測(cè)值與實(shí)際觀測(cè)值之間的偏差越小，模型的準(zhǔn)確性越高。經(jīng)過對(duì)多個(gè)生長(zhǎng)周期的番茄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行驗(yàn)證，結(jié)果顯示，基于積溫的番茄生長(zhǎng)模型在預(yù)測(cè)株高、莖粗和葉片數(shù)等生長(zhǎng)指標(biāo)時(shí)，R2達(dá)到0.85以上，RMSE在合理范圍內(nèi)；在預(yù)測(cè)開花時(shí)間和結(jié)果數(shù)量時(shí)，R2也能達(dá)到0.8左右，表明該模型具有較高的準(zhǔn)確性和可靠性。在溫室作物生長(zhǎng)預(yù)測(cè)和管理中，基于積溫的作物生長(zhǎng)模型具有廣泛的應(yīng)用前景。在生長(zhǎng)預(yù)測(cè)方面，種植者可以根據(jù)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)的溫室內(nèi)溫度數(shù)據(jù)，結(jié)合模型計(jì)算出作物當(dāng)前的積溫值，進(jìn)而準(zhǔn)確預(yù)測(cè)作物的生長(zhǎng)發(fā)育進(jìn)程，如預(yù)測(cè)番茄的開花時(shí)間、結(jié)果時(shí)間以及果實(shí)成熟時(shí)間等。這有助于種植者提前做好農(nóng)事安排，合理規(guī)劃勞動(dòng)力和資源，提高生產(chǎn)效率。在溫室環(huán)境調(diào)控方面，模型可以為環(huán)境控制提供科學(xué)依據(jù)。根據(jù)作物不同生長(zhǎng)階段對(duì)積溫的需求，通過調(diào)控溫室內(nèi)的溫度、通風(fēng)、遮陽等設(shè)備，精準(zhǔn)控制積溫的積累速度，為作物生長(zhǎng)創(chuàng)造最適宜的溫度條件。當(dāng)模型預(yù)測(cè)作物在某一生長(zhǎng)階段積溫積累過快或過慢時(shí)，種植者可以及時(shí)調(diào)整溫室環(huán)境參數(shù)，如增加通風(fēng)量降低溫度，減緩積溫積累速度；或開啟遮陽網(wǎng)減少光照，降低溫度，使積溫積累符合作物生長(zhǎng)需求。在病蟲害防治方面，模型也能發(fā)揮重要作用。一些病蟲害的發(fā)生與作物的生長(zhǎng)發(fā)育階段和積溫密切相關(guān)。通過模型預(yù)測(cè)作物的生長(zhǎng)階段和積溫，種植者可以提前制定病蟲害防治計(jì)劃，在病蟲害易發(fā)生的關(guān)鍵時(shí)期，采取有效的防治措施，降低病蟲害的發(fā)生風(fēng)險(xiǎn)，減少損失。四、夏季Venlo型溫室環(huán)境控制技術(shù)現(xiàn)狀與問題4.1現(xiàn)有環(huán)境控制技術(shù)概述4.1.1通風(fēng)降溫技術(shù)通風(fēng)降溫技術(shù)在夏季Venlo型溫室中應(yīng)用廣泛，主要分為自然通風(fēng)和機(jī)械通風(fēng)兩種方式，二者在原理、方式、優(yōu)缺點(diǎn)以及系統(tǒng)設(shè)計(jì)與運(yùn)行管理等方面各具特點(diǎn)。自然通風(fēng)的原理基于熱壓和風(fēng)壓。熱壓通風(fēng)利用溫室內(nèi)外空氣的溫度差，導(dǎo)致空氣密度不同，熱空氣上升，冷空氣下降，從而形成空氣對(duì)流。例如，在白天，溫室內(nèi)溫度升高，熱空氣從溫室頂部的天窗排出，室外冷空氣從側(cè)墻通風(fēng)口進(jìn)入，實(shí)現(xiàn)自然通風(fēng)。風(fēng)壓通風(fēng)則是借助自然風(fēng)力，當(dāng)風(fēng)吹向溫室時(shí)，迎風(fēng)面形成正壓，背風(fēng)面形成負(fù)壓，空氣在壓力差的作用下從迎風(fēng)面進(jìn)入溫室，從背風(fēng)面排出。自然通風(fēng)的方式主要通過溫室頂部的天窗和側(cè)墻的通風(fēng)口實(shí)現(xiàn)。天窗通常采用交錯(cuò)式或連續(xù)式開啟方式，可根據(jù)需要調(diào)節(jié)開啟角度，以控制通風(fēng)量。側(cè)墻通風(fēng)口一般為卷簾式或翻板式，方便操作。自然通風(fēng)具有顯著的優(yōu)點(diǎn)，它無需額外的能源消耗，運(yùn)行成本低，是一種節(jié)能環(huán)保的通風(fēng)方式。同時(shí)，自然通風(fēng)能夠引入新鮮空氣，改善溫室內(nèi)的空氣質(zhì)量，有利于作物生長(zhǎng)。然而，自然通風(fēng)也存在一定的局限性，其通風(fēng)效果受外界風(fēng)力和溫度的影響較大。在無風(fēng)或微風(fēng)天氣，通風(fēng)量不足，難以有效降低溫室內(nèi)溫度；在高溫天氣，僅靠自然通風(fēng)可能無法滿足降溫需求。機(jī)械通風(fēng)則是利用風(fēng)機(jī)等機(jī)械設(shè)備強(qiáng)制空氣流動(dòng)，實(shí)現(xiàn)通風(fēng)降溫。其原理是通過風(fēng)機(jī)產(chǎn)生壓力差，將室內(nèi)熱空氣排出，引入室外冷空氣。機(jī)械通風(fēng)主要有負(fù)壓通風(fēng)和正壓通風(fēng)兩種方式。負(fù)壓通風(fēng)是在溫室一側(cè)安裝排風(fēng)扇，另一側(cè)設(shè)置進(jìn)風(fēng)口，排風(fēng)扇運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，將溫室內(nèi)空氣抽出，使室內(nèi)形成負(fù)壓，室外空氣在壓力差的作用下進(jìn)入溫室。正壓通風(fēng)則是通過風(fēng)機(jī)將室外空氣強(qiáng)制送入溫室內(nèi)，使室內(nèi)壓力高于室外，從而實(shí)現(xiàn)空氣的流動(dòng)和交換。機(jī)械通風(fēng)的優(yōu)點(diǎn)是通風(fēng)量大，能夠快速有效地降低溫室內(nèi)溫度，且不受外界自然條件的限制，可根據(jù)需要隨時(shí)開啟和關(guān)閉。它還能精確控制通風(fēng)量和通風(fēng)時(shí)間，滿足不同作物在不同生長(zhǎng)階段對(duì)通風(fēng)的需求。但機(jī)械通風(fēng)需要消耗電能，運(yùn)行成本相對(duì)較高，且風(fēng)機(jī)等設(shè)備的維護(hù)和管理較為復(fù)雜，需要專業(yè)人員進(jìn)行操作和維護(hù)。通風(fēng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)至關(guān)重要，需要綜合考慮溫室的面積、形狀、高度、作物種類和種植密度等因素。在設(shè)計(jì)通風(fēng)口面積時(shí)，應(yīng)根據(jù)溫室的熱負(fù)荷和通風(fēng)需求，通過計(jì)算確定合適的通風(fēng)口面積，以保證通風(fēng)效果。通風(fēng)口的位置和布局也會(huì)影響通風(fēng)的均勻性，應(yīng)合理分布通風(fēng)口，避免出現(xiàn)通風(fēng)死角。對(duì)于大型連棟Venlo型溫室，還需考慮通風(fēng)系統(tǒng)的分區(qū)控制，根據(jù)不同區(qū)域的溫度和通風(fēng)需求，分別控制通風(fēng)設(shè)備的運(yùn)行，提高通風(fēng)效率。在運(yùn)行管理方面，要定期檢查通風(fēng)設(shè)備的運(yùn)行狀況，確保風(fēng)機(jī)、通風(fēng)口等設(shè)備正常工作。根據(jù)天氣變化和作物生長(zhǎng)需求，及時(shí)調(diào)整通風(fēng)時(shí)間和通風(fēng)量。在高溫天氣，可適當(dāng)增加通風(fēng)時(shí)間和通風(fēng)量，以降低溫室內(nèi)溫度；在夜間或低溫天氣，可減少通風(fēng)量，避免熱量散失過多。同時(shí)，要注意通風(fēng)設(shè)備的維護(hù)和保養(yǎng)，定期清潔風(fēng)機(jī)葉片、潤(rùn)滑傳動(dòng)部件，延長(zhǎng)設(shè)備使用壽命。4.1.2遮陽技術(shù)遮陽技術(shù)是夏季Venlo型溫室環(huán)境控制的重要手段之一，主要包括外遮陽和內(nèi)遮陽，它們?cè)谧饔?、材料和控制方式等方面存在差異，?duì)溫室溫度和光照的調(diào)節(jié)效果也各不相同。外遮陽的主要作用是在夏季遮擋強(qiáng)烈的陽光，減少太陽輻射進(jìn)入溫室，從而降低溫室內(nèi)的光照強(qiáng)度和溫度。外遮陽材料通常安裝在溫室頂部外側(cè)，直接阻擋陽光。常見的外遮陽材料有遮陽網(wǎng)、遮陽布等。遮陽網(wǎng)一般采用高強(qiáng)度的聚酯纖維或聚丙烯纖維制成，具有良好的遮陽性能和耐久性。其遮陽率可根據(jù)需要選擇，通常在50%-90%之間。遮陽布則多采用鋁箔復(fù)合材料，不僅具有遮陽功能，還能反射部分熱量，進(jìn)一步降低溫室內(nèi)溫度。外遮陽的控制方式主要有手動(dòng)控制和自動(dòng)控制兩種。手動(dòng)控制通過人工操作繩索或手柄，實(shí)現(xiàn)遮陽網(wǎng)的展開和收起。自動(dòng)控制則借助傳感器和控制器，根據(jù)光照強(qiáng)度、溫度等環(huán)境參數(shù)自動(dòng)調(diào)節(jié)遮陽網(wǎng)的開合程度。當(dāng)光照強(qiáng)度超過設(shè)定閾值時(shí)，控制器自動(dòng)啟動(dòng)電機(jī)，將遮陽網(wǎng)展開；當(dāng)光照強(qiáng)度降低到一定程度時(shí)，遮陽網(wǎng)自動(dòng)收起。這種自動(dòng)控制方式能夠根據(jù)環(huán)境變化實(shí)時(shí)調(diào)整遮陽狀態(tài)，提高遮陽效果和管理效率。內(nèi)遮陽安裝在溫室內(nèi)頂部，除了具有遮陽降溫的作用外，還能在夜間起到保溫作用。在白天，內(nèi)遮陽通過反射和吸收部分陽光，降低溫室內(nèi)的光照強(qiáng)度和溫度。在夜間，內(nèi)遮陽能夠阻擋溫室內(nèi)熱量向外界散失，起到保溫作用，減少熱量損失。內(nèi)遮陽材料多采用白色或銀色的遮陽網(wǎng)、保溫幕等。白色遮陽網(wǎng)能反射部分陽光，降低光照強(qiáng)度；銀色保溫幕則具有良好的隔熱性能，既能遮陽又能保溫。內(nèi)遮陽的控制方式同樣包括手動(dòng)控制和自動(dòng)控制。自動(dòng)控制時(shí)，可根據(jù)光照強(qiáng)度、溫度和時(shí)間等參數(shù)進(jìn)行設(shè)定。例如，在白天光照強(qiáng)烈時(shí)，自動(dòng)展開內(nèi)遮陽；在夜間或光照較弱時(shí)，自動(dòng)收起內(nèi)遮陽。通過合理設(shè)置控制參數(shù)，能夠?qū)崿F(xiàn)內(nèi)遮陽的智能化管理，提高溫室環(huán)境的調(diào)控效果。遮陽系統(tǒng)對(duì)溫室溫度和光照的調(diào)節(jié)效果顯著。通過遮陽，可有效降低溫室內(nèi)的光照強(qiáng)度，避免作物受到強(qiáng)光灼傷。在夏季，遮陽可使溫室內(nèi)光照強(qiáng)度降低30%-60%，為作物創(chuàng)造適宜的光照環(huán)境。遮陽還能降低溫室內(nèi)溫度，減少熱量進(jìn)入溫室。研究表明，外遮陽可使溫室內(nèi)溫度降低3-5℃，內(nèi)遮陽可使溫室內(nèi)溫度降低2-3℃。在高溫天氣，遮陽系統(tǒng)的降溫作用尤為重要，能夠有效緩解溫室內(nèi)的高溫環(huán)境，促進(jìn)作物生長(zhǎng)。遮陽系統(tǒng)還能調(diào)節(jié)光照的分布，使溫室內(nèi)光照更加均勻，有利于作物的光合作用和生長(zhǎng)發(fā)育。4.1.3濕簾風(fēng)機(jī)降溫技術(shù)濕簾風(fēng)機(jī)降溫技術(shù)是夏季Venlo型溫室常用的降溫方式，其工作原理基于水的蒸發(fā)吸熱，系統(tǒng)組成涵蓋多個(gè)關(guān)鍵部分，在實(shí)際應(yīng)用中展現(xiàn)出特定的效果。濕簾風(fēng)機(jī)降溫系統(tǒng)的工作原理是利用水分蒸發(fā)吸收熱量來降低空氣溫度。該系統(tǒng)主要由濕簾、風(fēng)機(jī)、水循環(huán)系統(tǒng)和控制系統(tǒng)等組成。濕簾通常采用紙質(zhì)或高分子材料制成，具有較大的表面積和良好的吸水性。風(fēng)機(jī)安裝在溫室的一端，濕簾安裝在另一端。在風(fēng)機(jī)的作用下，溫室內(nèi)形成負(fù)壓，室外空氣經(jīng)過濕潤(rùn)的濕簾時(shí)，水分蒸發(fā)，吸收空氣中的熱量，使空氣溫度降低。冷卻后的空氣被風(fēng)機(jī)送入溫室內(nèi)，從而實(shí)現(xiàn)降溫的目的。水循環(huán)系統(tǒng)負(fù)責(zé)為濕簾提供持續(xù)的水分供應(yīng)，確保濕簾始終保持濕潤(rùn)狀態(tài)?？刂葡到y(tǒng)則根據(jù)溫室內(nèi)的溫度傳感器反饋的信號(hào)，自動(dòng)控制風(fēng)機(jī)和水循環(huán)系統(tǒng)的運(yùn)行，以維持溫室內(nèi)的溫度在適宜范圍內(nèi)。在系統(tǒng)組成方面，濕簾是核心部件之一，其質(zhì)量和性能直接影響降溫效果。優(yōu)質(zhì)的濕簾應(yīng)具有良好的吸水性、通風(fēng)性和耐久性。目前市場(chǎng)上常見的濕簾有波紋狀紙質(zhì)濕簾和高分子材料濕簾。波紋狀紙質(zhì)濕簾具有成本低、吸水性好等優(yōu)點(diǎn)，但耐久性相對(duì)較差；高分子材料濕簾則具有耐久性強(qiáng)、通風(fēng)阻力小等優(yōu)勢(shì)，但成本較高。風(fēng)機(jī)的選擇也至關(guān)重要，應(yīng)根據(jù)溫室的面積、高度和通風(fēng)要求等因素，合理選擇風(fēng)機(jī)的型號(hào)和數(shù)量，以確保足夠的通風(fēng)量和負(fù)壓。常見的風(fēng)機(jī)有軸流風(fēng)機(jī)和離心風(fēng)機(jī)，軸流風(fēng)機(jī)具有風(fēng)量大、風(fēng)壓小的特點(diǎn)，適用于大面積溫室；離心風(fēng)機(jī)則風(fēng)壓較大，適用于通風(fēng)阻力較大的溫室。水循環(huán)系統(tǒng)包括水泵、水管、噴頭等部件，水泵負(fù)責(zé)將水從水箱中抽出，通過水管輸送到濕簾上方的噴頭，噴頭將水均勻地噴灑在濕簾上?？刂葡到y(tǒng)通常采用智能控制器，能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測(cè)溫室內(nèi)的溫度，并根據(jù)設(shè)定的溫度值自動(dòng)控制風(fēng)機(jī)和水循環(huán)系統(tǒng)的啟動(dòng)和停止，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制。濕簾風(fēng)機(jī)降溫技術(shù)在夏季溫室降溫中具有顯著的應(yīng)用效果。一般情況下，該系統(tǒng)可使溫室內(nèi)溫度降低5-10℃，有效緩解夏季高溫對(duì)作物生長(zhǎng)的影響。在高溫干旱地區(qū)，由于空氣濕度較低，水分蒸發(fā)速度快，濕簾風(fēng)機(jī)降溫系統(tǒng)的降溫效果更為明顯。但在空氣濕度較高的地區(qū)，水分蒸發(fā)難度增大，降溫效果會(huì)受到一定影響。此外，濕簾風(fēng)機(jī)降溫系統(tǒng)的運(yùn)行還會(huì)增加溫室內(nèi)的濕度。在運(yùn)行過程中，應(yīng)注意合理控制濕度，避免濕度過高引發(fā)病蟲害?？赏ㄟ^加強(qiáng)通風(fēng)、控制濕簾的供水時(shí)間和供水量等措施，調(diào)節(jié)溫室內(nèi)的濕度。4.1.4其他環(huán)境調(diào)控技術(shù)除了通風(fēng)、遮陽和濕簾風(fēng)機(jī)降溫等主要技術(shù)外，夏季Venlo型溫室還應(yīng)用了CO?施肥、補(bǔ)光、加濕除濕等技術(shù)，這些技術(shù)在調(diào)節(jié)溫室環(huán)境、促進(jìn)作物生長(zhǎng)方面發(fā)揮著重要作用。CO?施肥技術(shù)是通過向溫室內(nèi)補(bǔ)充CO?氣體，提高溫室內(nèi)CO?濃度，以滿足作物光合作用的需求，促進(jìn)作物生長(zhǎng)。CO?是作物進(jìn)行光合作用的重要原料，在夏季，由于溫室通風(fēng)等原因，溫室內(nèi)CO?濃度容易降低，影響作物的光合作用效率。通過CO?施肥，可使溫室內(nèi)CO?濃度達(dá)到適宜水平，一般將CO?濃度控制在800-1200μmol/mol，能夠顯著增強(qiáng)作物的光合作用，提高作物的產(chǎn)量和品質(zhì)。常見的CO?施肥方法有化學(xué)反應(yīng)法、燃燒法和液態(tài)CO?釋放法?；瘜W(xué)反應(yīng)法是利用碳酸鹽與酸反應(yīng)產(chǎn)生CO?；燃燒法是通過燃燒天然氣、丙烷等燃料產(chǎn)生CO?；液態(tài)CO?釋放法則是將液態(tài)CO?直接釋放到溫室內(nèi)。在應(yīng)用CO?施肥技術(shù)時(shí)，需要注意施肥時(shí)間和施肥量的控制。一般在白天作物光合作用旺盛時(shí)進(jìn)行施肥，避免在夜間或陰天施肥，以免造成CO?浪費(fèi)和濃度過高對(duì)作物產(chǎn)生危害。同時(shí)，要根據(jù)溫室面積、作物種類和生長(zhǎng)階段等因素，合理確定施肥量，確保CO?濃度在適宜范圍內(nèi)。補(bǔ)光技術(shù)主要用于補(bǔ)充夏季光照不足或調(diào)節(jié)光照時(shí)間，以滿足作物生長(zhǎng)對(duì)光照的需求。在夏季，雖然光照時(shí)間較長(zhǎng)，但有時(shí)會(huì)遇到陰雨天氣，導(dǎo)致光照強(qiáng)度不足，影響作物的光合作用。對(duì)于一些對(duì)光照要求較高的作物，如番茄、黃瓜等，補(bǔ)光能夠促進(jìn)其生長(zhǎng)發(fā)育，提高產(chǎn)量和品質(zhì)。常見的補(bǔ)光光源有高壓鈉燈、金屬鹵化物燈和LED燈。高壓鈉燈和金屬鹵化物燈具有發(fā)光效率高、光通量穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)，但能耗較高；LED燈則具有能耗低、壽命長(zhǎng)、光譜可調(diào)節(jié)等優(yōu)勢(shì)，逐漸成為溫室補(bǔ)光的主流光源。在補(bǔ)光時(shí)，需要根據(jù)作物的種類和生長(zhǎng)階段，選擇合適的補(bǔ)光強(qiáng)度和補(bǔ)光時(shí)間。一般來說，補(bǔ)光強(qiáng)度應(yīng)根據(jù)作物的光飽和點(diǎn)和光補(bǔ)償點(diǎn)來確定，補(bǔ)光時(shí)間可在光照不足的時(shí)間段進(jìn)行，如早晨、傍晚或陰天。加濕除濕技術(shù)用于調(diào)節(jié)溫室內(nèi)的濕度，使其保持在適宜作物生長(zhǎng)的范圍內(nèi)。在夏季，由于氣溫較高，作物蒸騰作用和土壤水分蒸發(fā)加劇，溫室內(nèi)濕度容易過高，引發(fā)病蟲害。此時(shí)，需要采用除濕技術(shù)降低濕度。常見的除濕方法有通風(fēng)除濕、冷凝除濕和吸濕劑除濕。通風(fēng)除濕通過加強(qiáng)通風(fēng)，將溫室內(nèi)的潮濕空氣排出，引入相對(duì)干燥的室外空氣；冷凝除濕利用制冷設(shè)備使空氣冷卻，使其中的水汽凝結(jié)成水滴，從而降低空氣濕度；吸濕劑除濕則是利用吸濕劑吸收空氣中的水分，達(dá)到除濕的目的。相反，在一些干旱地區(qū)或特殊作物種植中，溫室內(nèi)濕度可能過低，需要進(jìn)行加濕。加濕的方法有噴霧加濕、濕簾加濕和超聲波加濕等。噴霧加濕通過噴頭將水霧化成微小顆粒，噴灑在溫室內(nèi)，增加空氣濕度；濕簾加濕利用濕簾表面的水分蒸發(fā)，使空氣濕度升高；超聲波加濕則是利用超聲波將水霧化成微米級(jí)的霧滴，擴(kuò)散到空氣中，實(shí)現(xiàn)加濕效果。在應(yīng)用加濕除濕技術(shù)時(shí)，要根據(jù)溫室內(nèi)濕度的實(shí)際情況，合理選擇加濕或除濕方式，并控制好濕度的調(diào)節(jié)幅度，避免濕度過高或過低對(duì)作物生長(zhǎng)造成不利影響。4.2環(huán)境控制技術(shù)存在的問題分析4.2.1能耗過高現(xiàn)有夏季Venlo型溫室環(huán)境控制技術(shù)能耗過高，主要?dú)w因于設(shè)備效率低下和運(yùn)行時(shí)間不合理等因素。從設(shè)備效率方面來看，部分通風(fēng)設(shè)備采用的風(fēng)機(jī)效率較低，如一些早期的軸流風(fēng)機(jī)，其能效比僅為3-4m3/(W?h)，相比新型高效風(fēng)機(jī)的能效比6-8m3/(W?h)，在提供相同通風(fēng)量的情況下，能耗明顯增加。濕簾-風(fēng)機(jī)降溫系統(tǒng)中，若濕簾的吸水性差或風(fēng)機(jī)與濕簾的匹配不合理，會(huì)導(dǎo)致降溫效果不佳，為達(dá)到所需溫度，設(shè)備需長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行，進(jìn)而增加能耗。遮陽設(shè)備若采用的遮陽材料隔熱性能差，如一些普通遮陽網(wǎng)，不能有效阻擋太陽輻射熱量，使得溫室內(nèi)溫度仍較高，需要通風(fēng)、降溫設(shè)備持續(xù)運(yùn)行來維持適宜溫度，導(dǎo)致能耗上升。運(yùn)行時(shí)間過長(zhǎng)也是能耗過高的重要原因。在溫度調(diào)控方面，由于缺乏精準(zhǔn)的溫度監(jiān)測(cè)和控制策略，一些溫室的通風(fēng)、降溫設(shè)備在不需要運(yùn)行時(shí)仍在工作。例如，當(dāng)溫室內(nèi)溫度接近設(shè)定的上限時(shí)，通風(fēng)設(shè)備未及時(shí)開啟，導(dǎo)致溫度持續(xù)上升，隨后設(shè)備為快速降溫而長(zhǎng)時(shí)間滿負(fù)荷運(yùn)行。在光照強(qiáng)度調(diào)控上，遮陽設(shè)備不能根據(jù)光照強(qiáng)度的實(shí)時(shí)變化及時(shí)調(diào)整，如在陰天或光照較弱時(shí)，遮陽網(wǎng)仍處于展開狀態(tài)，影響溫室內(nèi)光照，導(dǎo)致作物光合作用不足，同時(shí)為維持溫度，通風(fēng)、降溫設(shè)備需額外運(yùn)行，增加了能耗。為降低能耗，可采取一系列措施。在設(shè)備選型上，選用高效節(jié)能的設(shè)備，如新型高效風(fēng)機(jī)，其采用先進(jìn)的葉片設(shè)計(jì)和電機(jī)技術(shù)，能效比更高，可在相同通風(fēng)量下降低能耗20%-30%；選擇優(yōu)質(zhì)的濕簾，其吸水性好、蒸發(fā)效率高，能提高降溫效果，減少設(shè)備運(yùn)行時(shí)間。在運(yùn)行管理方面，建立精準(zhǔn)的環(huán)境監(jiān)測(cè)和控制系統(tǒng)，利用傳感器實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)溫室內(nèi)的溫度、光照強(qiáng)度等環(huán)境參數(shù)，通過智能控制器根據(jù)設(shè)定的閾值自動(dòng)控制設(shè)備的開啟和關(guān)閉，實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)調(diào)控。例如，當(dāng)溫室內(nèi)溫度達(dá)到設(shè)定的上限時(shí)，通風(fēng)設(shè)備自動(dòng)開啟，且根據(jù)溫度差自動(dòng)調(diào)節(jié)通風(fēng)量，避免設(shè)備長(zhǎng)時(shí)間滿負(fù)荷運(yùn)行；當(dāng)光照強(qiáng)度減弱到一定程度時(shí)，遮陽網(wǎng)自動(dòng)收起，以充分利用自然光照，減少通風(fēng)、降溫設(shè)備的運(yùn)行時(shí)間。還可以采用智能控制算法，根據(jù)不同天氣條件和作物生長(zhǎng)階段，優(yōu)化設(shè)備的運(yùn)行時(shí)間和運(yùn)行模式，進(jìn)一步降低能耗。4.2.2調(diào)控精度不足現(xiàn)有夏季Venlo型溫室環(huán)境控制技術(shù)在溫度、濕度、光照等環(huán)境因子調(diào)控精度方面存在明顯問題，這些問題嚴(yán)重影響作物生長(zhǎng)，其背后有著復(fù)雜的影響因素。在溫度調(diào)控精度上，部分溫室的溫度波動(dòng)較大。以某Venlo型溫室為例，在夏季高溫時(shí)段，即使采用了通風(fēng)和濕簾-風(fēng)機(jī)降溫系統(tǒng)，溫室內(nèi)溫度在一天內(nèi)仍可能出現(xiàn)5-8℃的波動(dòng)。這主要是因?yàn)闇囟葌鞲衅鞯木炔粔?，一些傳統(tǒng)的溫度傳感器精度僅為±0.5℃，無法準(zhǔn)確反映溫室內(nèi)微小的溫度變化。控制算法也不夠先進(jìn)，采用簡(jiǎn)單的開關(guān)控制方式，當(dāng)溫度達(dá)到設(shè)定的上下限時(shí)，通風(fēng)、降溫設(shè)備才啟動(dòng)或停止，導(dǎo)致溫度調(diào)控存在滯后性。此外，溫室的保溫性能和通風(fēng)均勻性也會(huì)影響溫度調(diào)控精度。若溫室的保溫材料性能不佳，熱量容易散失或進(jìn)入，使得溫室內(nèi)溫度難以穩(wěn)定；通風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)不合理，存在通風(fēng)死角，會(huì)導(dǎo)致溫室內(nèi)不同區(qū)域溫度差異較大，影響作物生長(zhǎng)的一