《农业生物环境工程》课程教学课件（PPT讲稿）第4章 温室设施环境调节与控制 第二节 温室温度环境的调节与控制

业生物 第二节温室温度环境的调节与控制 温度是影响植物生长发育的最重要环境因素， 境 植物在整个生命周期中的一切生物、化学过程， 程 都必须在一定的温度条件下进行。其它环境因子 大多直接或间接通过与温度条件相结合从而影响 四 植物生长。 施 而温室最首要的基本功能则是可以突破自然 条件的限制，可靠地提供满足植物生长的、优于 调节与控 自然界温度环境的条件

第 四 章 温 室 设 施 环 境 调 节 与 控 制 温度是影响植物生长发育的最重要环境因素， 植物在整个生命周期中的一切生物、化学过程， 都必须在一定的温度条件下进行。其它环境因子 大多直接或间接通过与温度条件相结合从而影响 植物生长。 而温室最首要的基本功能则是可以突破自然 条件的限制，可靠地提供满足植物生长的、优于 自然界温度环境的条件。 第二节 温室温度环境的调节与控制

15 农业 作物对温度的要求 生 (一)温度对作物生育的影响 环 境 温室内的气温、地温对作物的光合作用、呼吸 程 作用、光合产物的输送、根系的生长和水分、养分 的吸收均有着显著的影响，为了使这些生长和生理 作用过程能够正常进行，必须为其提供必要的温度 温 条件。 施 这样的温度条件可采用最低温度、最适温度和 境 最高温度三个指标来表述，称为“温度三基点”。 产 温度三基点根据作物种类、品种、生育阶段和生理 活动的昼夜变化以及光照等条件而有不同。 制

第 四 章 温 室 设 施 环 境 调 节 与 控 制 一、作物对温度的要求 （一）温度对作物生育的影响 温室内的气温、地温对作物的光合作用、呼吸 作用、光合产物的输送、根系的生长和水分、养分 的吸收均有着显著的影响，为了使这些生长和生理 作用过程能够正常进行，必须为其提供必要的温度 条件。 这样的温度条件可采用最低温度、最适温度和 最高温度三个指标来表述，称为“温度三基点” 。 温度三基点根据作物种类、品种、生育阶段和生理 活动的昼夜变化以及光照等条件而有不同

30 真正光合作用 农业生物环境工程 25 20 表观光合作用 15 10 呼吸作用 第四章温室设施环境调节与控制 5 气温/℃ 0 10 20 30 40 50 图 温度对植物光合强度及呼吸强度的影响

第 四 章 温 室 设 施 环 境 调 节 与 控 制 图 温度对植物光合强度及呼吸强度的影响 0 5 10 15 20 25 30 0 10 20 30 40 50 气温/℃ 光合作用或呼吸作用强度 /mg(CO2)h-1 真正光合作用 表观光合作用 呼吸作用 图1 温度对植物光合强度及呼吸强度的影响

蔬菜的温度指标 对温度的要求（℃） 农业生物 蔬菜种类 生长时期 最高温度 适宜温度 最低温度 白昼 夜间 苗期 19~25 28 22 15 黄瓜 苗期到开始结瓜 20~28 33 22 15 工程 结瓜期 22~30 38 24 15 苗期 1521 26 18 10 番茄、辣椒 苗期到开始结果 19~25 28 20 10 第 结果期 18~26 30 22 6 章 苗期 16~24 28 20 15 温 茄子 苗期到开始结果 18~26 30 20 15 室设 结果期 22~30 34 24 12 施 结荚前 17~23 25 20 15 菜豆 结荚后 18~26 30 22 12 境调节与控 菠菜 12~20 25 14 2 白菜、芹菜、窝 苣、茴香、蒿子秆 12~24 30 15 2

第 四 章 温 室 设 施 环 境 调 节 与 控 制 蔬 菜 种 类 生 长 时 期 对 温 度 的 要 求 （℃） 适宜温度 最 高 温 度 最低温度 白 昼 夜 间 黄 瓜 苗 期 19～25 28 22 15 苗期到开始结瓜 20～28 33 22 15 结 瓜 期 22～30 38 24 15 番茄、辣椒 苗 期 15～21 26 18 10 苗期到开始结果 19～25 28 20 10 结 果 期 18～26 30 22 6 茄 子 苗 期 16～24 28 20 15 苗期到开始结果 18～26 30 20 15 结 果 期 22～30 34 24 12 菜 豆 结 荚 前 17～23 25 20 15 结 荚 后 18～26 30 22 12 菠 菜 12～20 25 14 2 白菜、芹菜、窝 苣、茴香、蒿子秆 12～24 30 15 2 蔬菜的温度指标

(二)温室的温度调控指标与变温管理 农业生物 研究结果表明，作物在一日内对温度的要求是变化的。昼 夜不变的温度管理方式，作物生长率比昼高夜低的管理方式 环 低。进一步的研究表明，作物的物质生产总量，是由每天生 境 产的物质生产量累积起来的，而温度对物质生产的影响，是 工 温度对一日间光合作用、产物输送与呼吸消耗的综合影响。 一日间温度管理的目标，是要增加光合作用产物及促进产物 的输送、贮藏和有效分配，抑制不必要的呼吸消耗。因此， 章 应根据作物在一日内不同时间的主要生育活动，采取不同的 室设施 温度水平，这样的温度管理方式称为变温管理。 变温管理依赖于良好的计算机控制系统才能达到效果。 境调节与控制

第 四 章 温 室 设 施 环 境 调 节 与 控 制 （二）温室的温度调控指标与变温管理 研究结果表明，作物在一日内对温度的要求是变化的。昼 夜不变的温度管理方式，作物生长率比昼高夜低的管理方式 低。进一步的研究表明，作物的物质生产总量，是由每天生 产的物质生产量累积起来的，而温度对物质生产的影响，是 温度对一日间光合作用、产物输送与呼吸消耗的综合影响。 一日间温度管理的目标，是要增加光合作用产物及促进产物 的输送、贮藏和有效分配，抑制不必要的呼吸消耗。因此， 应根据作物在一日内不同时间的主要生育活动，采取不同的 温度水平，这样的温度管理方式称为变温管理。 变温管理依赖于良好的计算机控制系统才能达到效果

15 高温界限 换气晴天 农业生物环境工程 光合适温 早晨加温 输送适温 阴两天 抑制呼吸 低温界限 第四章温室设施环境调节与 抑制呼吸 促进光合作用 促输送 抑制呼吸 日出 正午 日落 午夜 图2变温管理模式 制

第 四 章 温 室 设 施 环 境 调 节 与 控 制 低温界限 早晨加温 阴雨天 输送适温 日出 时间 正午 抑制呼吸 日落 午夜 抑制呼吸 促进光合作用 促输送 抑制呼吸 高温界限 气 温 光合适温 换气 晴天 图2 变温管理模式

农业生 二、温室内的能量传递与温度特性 〔一)温室内的热量来源与温室效应 境 温室内的热量来源主要是太阳辐射与加温热 源。一般采暖系统的加温热量约为100 300W/m2。 章 温 室设施环境调节与控

第 四 章 温 室 设 施 环 境 调 节 与 控 制 二、温室内的能量传递与温度特性 （一）温室内的热量来源与温室效应 温室内的热量来源主要是太阳辐射与加温热 源。一般采暖系统的加温热量约为100～ 300W/m2

15 温室内白昼在太阳辐射的作用下，可以达到远高于室 业 外的气温条件。首先，玻璃、塑料薄膜或板材等温室透 明覆盖材料具有对不同波长光热辐射的选择透过的特性 物 环 ,可以较好地透过大部分太阳辐射（波长3003000nm 境 )，使太阳辐射热量大量进入温室内，而同时在不同程 工程 度上阻止室内地面和植物等发出的长波辐射（波长3000 ~80000nm)透过传出室外，部分阻止了温室内向室外 长波辐射形式的热量损失。 四 另一方面原因是因为温室对空气封闭的作用，室内地 面、植物等吸收太阳辐射热量后，温度升高，通过对流 温 室设 等方式将热量传递给室内空气，使室内气温升高，而由 环 于温室的相对封闭性，内外空气交换量很小，使温度升 高了的空气得以聚集室内，不会因空气流动将热量散失 调节与控 到室外。上述作用即是所谓“温室效应

第 四 章 温 室 设 施 环 境 调 节 与 控 制 温室内白昼在太阳辐射的作用下，可以达到远高于室 外的气温条件。首先，玻璃、塑料薄膜或板材等温室透 明覆盖材料具有对不同波长光热辐射的选择透过的特性 ，可以较好地透过大部分太阳辐射（波长300～3000nm ），使太阳辐射热量大量进入温室内，而同时在不同程 度上阻止室内地面和植物等发出的长波辐射（波长3000 ～80000nm）透过传出室外，部分阻止了温室内向室外 长波辐射形式的热量损失。 另一方面原因是因为温室对空气封闭的作用，室内地 面、植物等吸收太阳辐射热量后，温度升高，通过对流 等方式将热量传递给室内空气，使室内气温升高，而由 于温室的相对封闭性，内外空气交换量很小，使温度升 高了的空气得以聚集室内，不会因空气流动将热量散失 到室外。上述作用即是所谓“温室效应”

农业生物 (二)温室的传热与能量平衡 境 温室是一个半封闭的系统，它在不停地与外界进 行着物质与能量的交换。在获得太阳辐射热和加温 热量的同时，通过覆盖材料的传热、通风和地面传 热等途径，向外界不断传出热量。 室设施环境调节与控

第 四 章 温 室 设 施 环 境 调 节 与 控 制 温室是一个半封闭的系统，它在不停地与外界进 行着物质与能量的交换。在获得太阳辐射热和加温 热量的同时，通过覆盖材料的传热、通风和地面传 热等途径，向外界不断传出热量。 （二）温室的传热与能量平衡

根据能量守恒的原理，温室内的能量平衡关系可表达为下式所示。 农 Om+Os+Oh+Or+Ovi=Ovo+0w+Of+De+Op W 式中Qm一设备发热量（电机、照明.)，W; 物 Qs一温室内吸收的太阳辐射热量，W; 环 Qh—一加温热量，W; Qr一一作物、土壤等呼吸放热量，W; 工程 Qvi一通风气流带入的显热量，W; 2yo一通风气流带出的显热量，W; w一经过覆盖材料的传热量（对流、辐射），W; Qf一一地中传热量，W; 四章 Qe一温室内水份蒸发吸收的潜热，由通风排出室外，W; 温 Op- 温室内植物光合作用耗热量，W。 室设 环 在一般温室中，设备发热量Qm、作物、土壤等呼吸放热量Qr、植物 光合作用耗热量Qp与其他能量收支项相比很小，可忽略不计。故温室 调节与控 的能量平衡关系可简化为： Os+Oh=(Ovo-Ovi)+Ow+Of+Oe W

第 四 章 温 室 设 施 环 境 调 节 与 控 制 根据能量守恒的原理，温室内的能量平衡关系可表达为下式所示。 Qm+Qs+Qh+Qr+Qvi = Qvo+Qw+Qf+Qe+Qp W 式中Qm——设备发热量（电机、照明.），W； Qs——温室内吸收的太阳辐射热量，W； Qh——加温热量，W； Qr——作物、土壤等呼吸放热量，W； Qvi——通风气流带入的显热量，W； Qvo——通风气流带出的显热量，W； Qw——经过覆盖材料的传热量（对流、辐射），W； Qf——地中传热量，W； Qe——温室内水份蒸发吸收的潜热，由通风排出室外，W； Qp——温室内植物光合作用耗热量，W。 在一般温室中，设备发热量Qm、作物、土壤等呼吸放热量Qr、植物 光合作用耗热量Qp与其他能量收支项相比很小，可忽略不计。故温室 的能量平衡关系可简化为： Qs+Qh= (Qvo－Qvi)+Qw+Qf+Qe W