长沙市蔬菜大棚微气象探究
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作者:魏雯婷 李元波 章婉奇 申天瑶 彭梦霜
摘 要 对“西藏绿之源”蔬菜大棚2021年6月13―28日的微气象要素：棚内的温度、土壤温度、平均湿度、CO2浓度及光亮度资料进行分析。结果表明，蔬菜大棚内的这些气候要素有明显的昼夜变化特征，且日差值较大。同时，外界气候变化对蔬菜大棚内的温度有一定程度的影响。近50年来长沙市年降水量呈增加趋势，极端天气增多，因此建立蔬菜大棚，调节棚内微气候，并采用有效的措施，对农作物生产量的提高有重要的作用。
关键词 蔬菜大棚;微气候;变化特征;湖南省长沙市
中图分类号：S626;S126 文献标志码：A DOI：10.19415/j.cnki.1673-890x.2022.02.004
长沙市地处湖南省东北部之湘江下游，属亚热带季风性湿润区，气候温和、雨量充沛、热量充足、四季分明，无霜期长达270 d，喜凉蔬菜露地栽培可安全越冬。同时，长沙市占据华中腹地，扼南北要冲，交通便利，经济发达，是华中地区主要的中心城市及经济中心之一。蔬菜产业发展的资源和区位优势明显，一直以来都是湖南省蔬菜生产的优势区域。
蔬菜大棚的微气候环境是一个非常复杂的系统，受众多因素和条件的制约，大棚内物质与能量的传输、太阳辐射的透射与分布特征、作物生长过程中的能量交换及土壤热量传导等都会对大棚内环境造成一定的影响。大棚的生产效率除生物学本身的遗传因素外，主要取决于大棚的气候环境，因此研究蔬菜大棚的微气候环境有着重要的现实意义。张巍针对长期阴天、大雪天气进行了研究，找出了蔬菜大棚面对长期阴天、大雪天气相应的对策[1]。近10年来长沙6月平均总降水量最多，易出现暴雨、雷暴等灾害性天气。通过对6月内蔬菜大棚的气候环境、长沙市天气进行研究，分析蔬菜大棚内的气象变化规律。
1 材料与方法
1.1 时间地点
试验地点位于长沙市靖港镇众兴社区龙塘组的西藏绿之源大棚。选取2021年6月13―28日的微气象要素。
1.2 试验材料及数据来源
大棚属于玻璃温室且有控制室，总面积2 470 m2。
大棚内小气候数据采用的是北京奥托数据采集器，使用物联网温室环境控制系统，每10 min记录一个平均值，包括室内平均温度、平均湿度、光亮度、CO2浓度及土壤温度。气象数据来自长沙区域自动站数据库。
1.3 数据分析方法
采用常规数理统计方法，对蔬菜大棚内的微气象变化情况进行计算与分析。
1.4 试验设计及目的
6月为长沙市近10年来平均降水量最多的月份，且易出现短时暴雨，通过采集器每10 min记录一个平均值，算出各个要素每小时、每日的平均值，从而分析蔬菜大棚内的气象变化规律及大棚的气象效应，建设农业气象服务体系和农业气象灾害防御体系。
2 结果与分析
2.1 棚内微气候时间变化特征
2.1.1 棚内温度及土壤温度
对棚内温度、土壤温度进行日变化分析。如图1所示，棚内温度与土壤温度有着明显的昼夜变化，6：00―14：00逐渐增加，而14：00至次日5：00逐渐减小。其中在14：00，棚内温度与土壤温度皆达到最高，此时棚内温度及土壤温度分别为34.2 ℃、34.7 ℃;在5：00两者温度皆达到最低，此时的棚内温度和土壤温度分别为25.6 ℃、25.7 ℃，棚内温度、土壤温度最大日温差分别达8.6 ℃、9.0 ℃。整体上1 d内土壤温度比棚内温度略高一些，且两者成正相关，但值相差不大。POLLEY指出温度升高对农作物光合作用影响很大，处于高温条件下的农作物，光合作用受阻，甚至中断或终止作物的正常生育过程[2]。因此，通过蔬菜大棚内温度的分析，从而进行有效的控温对农作物的生产有很好的作用。
2.1.2 湿度与CO2浓度
对蔬菜大棚内湿度及CO2浓度进行日变化分析，如图2。可以看出棚内湿度和CO2同样有明显的昼夜变化，白天呈下降趋势，夜间呈正常增长趋势。其中棚内相对湿度在13：00达到最低，为60.3%;在
5：00时达到最高，达到91.7%。CO2浓度的最低值为308.1 mg・L-1，出现在14：00;而最高值为434.3 mg・L-1，
出现在6：00。从上可以看出蔬菜大棚内的平均湿度与棚内CO2浓度呈正相关，但同时这2者与棚内温度及土壤温度成负相关。PENG等指出CO2浓度升高可以促进光合作用，进而增加生物量的生产[3]。湿度影响农作物的蒸腾作用和光合作用，而且湿度的有效控制对病原微生物的繁殖也有抑制作用[4]。
温度会影响植物的蒸腾作用，进而影响植物的光合速率。且温度、CO2浓度、湿度3者相互相关、相互影响，因此对其进行有效调节，利于植物的生长发育。
2.1.3 光亮度
蔬菜大棚内的光亮度有明显的日变化，如图3所示。6：00起光亮度呈逐渐增加趋势，在13：00达到最高，
为10.7 cd・m-2;14：00―19：00光亮度逐步减小，且14：00―15：00降幅较大，下降了3.3 cd・m-2。而在20：00至次日5：00棚内光亮度为0 cd・m-2。其中11：00―14：00时，平均总光亮度为41.0 cd・m-2，占整体的51.4%，说明此时段棚内的光发光率最强。董春山指出光照时间对提高初级生产力有着显著的影响，且光照也是影响植物水分、氮素吸收及代谢的因素之一[5]。光照是植物进行光合作用的必要条件，针对植物的生长状况，对作物需求光的程度进行光亮度调节，可以促进农作物的光合作用。
2.2 各要素日变化特征
棚内的温度及土壤温度的日变化同样呈正相关，且2者差距不大，图4。在6月17日温度下降明显，在6月17―18日棚内温度及土壤温度的日平均温度分别相差7.4 ℃、7.1 ℃，6月24日后2者温度有明显升高，在6月25日棚内温度及土壤温度分别达到这段时间的最高值，分别为34.4 ℃、34.1 ℃。光亮度的日变化有一定波动幅度，这段时间在6月18日最低，为
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