大跨薄膜温室夏季小气候研究开题报告

1. 研究目的与意义、国内外研究现状（文献综述）

1. 研究意义

设施农业是环境相对可控的情况下，采取工程技术手段，进行动植物高效生产的一种现代农业方式。根据地区环境的不同和植物生长所需条件的不同，产生了许多类型的温室。薄膜温室是我国常用的温室类型，这种温室结构简单，造价合理，并且温室内可操作范围大，土地利用率高，可以实现温室内机械化作业^[1]。

南京地区处于长江中下游，受中国东部海区经向热力差异^[2]和东亚大气环流^[3]等因素的影响，因此夏季持续时间较长，降雨多，温度较高且空气湿度大，不利于作物生长，因此该地区普遍存在温室夏季利用率不高的问题。为了解决这一问题，设计并建造了一栋大跨薄膜温室，通过研究该温室夏季小气候，探究温室内小气候分布规律，以期提高温室夏季利用率，提高作物产量。

2. 研究的基本内容和问题

1.研究目标

以连栋塑料温室为对照，研究夏季时期大跨薄膜温室内环境因子的分布情况，探究大跨薄膜温室在南京应用的可能性。

3. 研究的方法与方案

研究方法

对南京农业大学白马试验基地的两座温室——常见的连栋塑料温室和大跨薄膜温室在棚内无作物的情况下，对两种棚型采取相同的管理措施，进行对比实验。并进行了为期3个月的夏季小气候调查，利用温、湿度计、热通量传感器以及太阳辐射传感器，对棚内温度、湿度、热通量、太阳辐射四方面进行测量，从而得出温室内环境因子分布特点以及热量的流动情况。

(1)温室内空气温度和湿度的测定

温室前后跨与室外的温度及相对湿度。传感器采用HOBO UX100-003(USA)，其中温度：测量范围为-20℃至70℃，分辨力为0.024℃，准确度为±0.21℃(0℃到50℃时)，年漂移量小于0.1℃，响应时间为4分钟(气流1m/s时)；相对湿度：测量范围为15%至95%，分辨力为0.07%(25℃与30%RH时)，准确度为±3.5%，年漂移量小于1%，响应时间为43秒到90秒(气流1m/s时)。

(2)温室土壤温度和湿度的测定

温室前后跨的土壤温度与基质温度。传感器采用T型热电偶，测量范围为-200至350℃，分辨力小于0.1℃，年稳定性小于±3μV。

(3) 太阳辐射及光照强度测定

温室前后跨与室外的辐照度及曝辐量。传感器采用KIPPZONEN

CMP3(Netherlands)，测量范围为0至2000Wm-1，分辨力小于0.01，非线性误差小于1.5%，光谱波长为300至2800nm，响应时间为18s(95%响应)，灵敏度为5至20μVW-1m²，年变化小于1%。

除温湿度传感器以外，其余传感器均连接于数字采集仪CampbellsciCR3000(USA)以进行记录数据，测量间隔均为10min，采样速率均为1次min-1。为确保测量准确，试验中所有测量仪器均做好防太阳辐射处理。

技术路线

试验方案

1．查阅相关资料，学习有关技能

大量查阅相关资料，了解实验内容，了解并学习以往相关实验方法，从而拟定本次实验的实验方法，对实验所需要的技能进行学习。

2.数据采集

本实验是夏季实验在2019年6月开始，并于2019年8月结束，为期三个月，在试验期间保持两个温室内无作物，采用不同传感器对试验温室——大跨薄膜温室和对照温室——连栋塑料温室内的温度、湿度、热通量和热辐射、太阳辐射和光照强度进行采集。

试验温室的相关参数如下

大跨薄膜温室：该温室为南北走向温室，长48m，开间4m，宽20m，肩高1.8m、脊高6m，外遮阳系统1m，总占地面积960㎡，除温室门外，温室整体覆盖厚度为0.15mm的PEP利得膜。温室东西两侧对称配备底通风和顶通风，通风口宽度1 m ，夏季保持打开状态，顶通风为机械外推式，雨天可打开，通风面积192㎡。

连栋塑料温室：该温室总长度32m，单跨10m总跨度30m，顶高为5.5 m，肩高为3.5 m，占地面积为960 ㎡，除温室门外，温室整体覆盖厚度为0.15mm的PEP利得膜，沿着塑料温室长度方向具有两个侧通风口，三个顶通风口，其中侧通风口宽度为1m，顶通风宽度为0.8m.

实验布点

温室内温湿度传感器布点位置为南北方向上布3个截面，分布于温室南部、中部和北部，距南墙分别为12 m、24 m和36 m，在东西方向布3层点，第一层距地面高1.5 m布置5点，两侧端点距离温室东西方向1m，每点间距为4.5 m第，二层距地面高3.0m，在第一层布点的中点均匀布置4点，第三层在温室中央，距地面高4.5 m，布置一点，室外布点位置在距地面1.5 m空旷处；连栋塑料温室在温室中间截面每栋中间位置布置3点，每点间距为1.5 m，两温室测量间隔时间均为10min，采样速率为1次min^-。

所有数据采用MicrosoftExcel 软件进行处理分析，采用Origin 2017 绘制图表。

可能性分析

1、本实验在以往实验的基础上，设计了完善可靠的实验方案，其科学性、可行性高。

2、学校为学生提供了试验场地和充足的实验仪器，方便学生进行实验研究，实验仪器可以连续不间断记录，降低实验的繁琐性，提高了实验数据记录时的准确性和全面性。

3、实验基地虽远在校外，但上班期间每天早上都有班车接送。

4、实验人员学习、实践能力强，具有一定的科研能力。

王健副教授丰富的理论知识以及实践经验的指导为此项目的可能性奠定了坚实的基础。

4. 研究创新点

特色或创新之处

为保证实验结果真实可靠，本实验通过大量数据采集点，将整个温室立体化；以对比试验为实验方法，针对多种环境因素做比较系统全面的小气候分析；大跨薄膜温室是经过改良，优化而设计的新型节能温室，该温室充分考虑到南京地区夏季高温潮湿导致普通型温室无法周年使用等因素，以期设计一款可周年使用的节能型温室。

5. 研究计划与进展

研究计划及预期进展

2019.3—2019.5 查阅相关文献，确定研究内容，完成开题报告

2019.5—2019.6 制定实验方案，准备实验材料