带有斜坡式南墙的下沉式日光温室及应用的制作方法

本发明涉及日光温室技术，具体涉及带有斜坡式南墙的下沉式日光温室及应用。

背景技术：

有研究表明，中国大多数日光温室以土质墙体为围护结构，建造时地面进行下挖，利用下挖的土壤构筑较厚的土质墙体，形成一种下沉式日光温室。这种温室由于就地取材，造价较低，且充分利用土壤温度的稳定性，成为中国北方地区应用较多的一种温室热和蓄热能力。目前，国内外对于日光温室围护结构，边际区域温度环境以及温室热性能的研究较多，许多学者还对温室的温度环境建立数学模型进行分析。但是，下沉式日光温室具有区别于一般温室的地面下陷，温室内形成一个南立面，使得温室南侧的温度及光照等均与一般温室产生较大差异，且这种具有原创性结构形式的温室大多以经验型建设，下挖深度在50～180cm不等。由于南立墙的原因，造成温室内的环境改变，特别是南部明显影响了南部作物的生长和产量。

技术实现要素：

为了解决现有技术的不足，本发明提供了带有斜坡式南墙的下沉式日光温室及应用。

本发明的技术方案是：带有斜坡式南墙的下沉式日光温室，南立墙与为斜坡式结构。

本发明的进一步改进包括：

所述斜坡的坡面与水平面成40-45°角。

带有斜坡式南墙的下沉式日光温室在改善温室内温光中的应用。

带有斜坡式南墙的下沉式日光温室在提高黄瓜产量中的应用。

带有斜坡式南墙的下沉式日光温室在改提高作物光合效率中的应用。

带有斜坡式南墙的下沉式日光温室在提高黄瓜株高中的应用。

带有斜坡式南墙的下沉式日光温室在提高黄瓜结果条数中的应用。

本发明结构简单，本发明温室比对照温室气温提高，特别是晴天要比阴天增温效果明显。在晴天条件下，本发明温室内日平均气温和最高气温比对照温室分别提高1.63℃和2.58℃，而在阴天条件下，本发明温室内日平均气温和最高气温分别比对照温室只提高了0.27℃和0.15℃。

本发明温室比对照温室地温提高，在晴天条件下，处理温室内0、5、10cm深处最高地温比对照温室分别高3.59℃、2.90℃和1.33℃，平均地温比对照温室分别高1.71℃、1.8℃和1.34℃。

本发明温室可以有效减小南墙在地面的太阳阴影长度，增强温室内特别是南部区域的光 照强度。本发明温室光照强度比对照温室大大增强，在晴天测量时段内，平均光照强度比对照温室增加达126.12％。

本发明温室温光性能的提高，促进了黄瓜前期的生长发育。黄瓜株高、茎粗、叶片数、结果数均高于对照温室，其中黄瓜株高比对照增加达40.3％，茎粗增粗9.18％，叶片数平均增加达33.51％，结果量平均提高达40.00％。

本发明温室内黄瓜的净光合速率、气孔导度、胞间CO2的浓度、蒸腾速率均高于对照温室，其中净光合速率最大值比对照增高13.88％，气孔导度平均高达34.75％，胞间CO2浓度平均高6.63％，蒸腾速率最大值比对照高14.02％。

说明斜坡式南墙日光温室南部区域温光条件的改善，弥补了下沉式日光温室南立墙遮荫造成的缺陷，更有利于越冬茬黄瓜的生长发育。试验结果可以为南墙斜坡式下沉式日光温室未来在农业上的推广与应用以及指导日光温室内作物生产提供重要的指导作用。

附图说明

图1a是实施例1中阴天时处理温室和对照温室气温变化情况，其中1月9号阴天，11:30揭开保温被，16:00盖上保温被。

图1b是实施例1晴天时，处理温室和对照温室内气温变化情况，其中1月14号晴，8:00揭开保温被，16:30盖上保温被，11:30到14:00之间通风。

图2a是实施例1中1月9号处理温室内不同区位点气温变化，其中1月9号阴天，11:30揭开保温被，16:00盖上保温被。

图2b是实施例1中1月9号对照温室内不同区位点气温变化，其中1月9号阴天，11:30揭开保温被，16:00盖上保温被。

图3a是实施例1中1月14号处理温室内不同区位点气温变化。

图3b是实施例1中1月14号对照温室内不同区位点气温变化。

图4a是实施例1中1月9号阴天处理温室内地温变化。

图4b是实施例1中1月14号晴天处理温室内地温变化。

图4c是实施例1中1月14号晴天对照温室内地温变化。

图5a是实施例1中1月9号阴天温室内光照变化情况。

图5b是实施例1中1月14号晴天时温室内光照变化情况。

图6a是实施例1中阴天对照温室不同区位点光照的变化。

图6b是实施例1中阴天处理温室不同区位点光照的变化。

图6c是实施例1中晴天处理温室不同区位点光强的变化。

图6d是实施例1中晴天对照温室不同区位点光强的变化。

图7是实施例1中1月14号处理温室和对照温室内南墙阴影长度的变化。

图8是实施例1中处理棚与对照棚的黄瓜株高对比。

图9是实施例1中处理棚与对照棚的黄瓜茎粗对比。

图10是实施例1中处理棚与对照棚的黄瓜单株叶片数对比。

图11是实施例1中处理棚与对照棚的黄瓜单株结果条数对比。

图12是实施例1中处理棚与对照棚的黄瓜叶片净光合速率对比。

图13是实施例1中处理棚与对照棚的黄瓜叶片胞间CO2浓度对比。

图14是实施例1中处理棚与对照棚的黄瓜叶片气孔导度对比。

图15是实施例1中处理棚与对照棚的黄瓜叶片蒸腾速率对比。

图16是本发明下沉式日光温室的结构示意图。

图中：1、斜坡结构。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做详细说明。

实施例1

试验于2015年10月至2016年1月在河南省新乡市卫辉市唐庄镇西代村卫辉市通达果蔬有限公司园区进行。

试验选取同排相邻两栋规格大小完全一致的下沉式日光温室，土压墙体，属钢竹混合式结构。东西走向，温室长70m，跨度11m，脊高5.5m，高跨比1:2，下沉深度1.5m。前屋面为琴弦式结构，拱圆型，覆盖0.08mm厚的PE膜。后屋面为水泥板加柴草泥土保温层，仰角为40°，水平投影为0.8m。后墙为机打梯形土墙，后墙高3.8m，后墙基部宽5m，上部宽2.5m。山墙基部宽1.5m，上部宽1m。棉毛毡保温被厚2cm，采用电动卷帘机覆盖。人行道位于温室后墙处。前后排日光温室间距为6m。

越冬茬黄瓜(Cucumis sativus L.)品种为“津优10号”，2015年10月4日育苗，11月9日定植。南北畦向，高畦(垄)栽培，膜下暗沟灌水。黄瓜栽培大行距为80cm，小行距为40cm，株距30cm。两试验温室均同样进行常规管理。

1.1.2下沉式日光温室南立墙改造为斜坡式南墙

处理日光温室是对前排的1个常规下沉式日光温室南立墙进行改造。具体方法是将温室前屋面向前延伸了1.2m，即把原每间的钢管拱杆(每间1根)和每条垫杆(竹竿)加长，增加6-8道东西琴弦钢拉丝，并将原来垂直的南立墙削为40°的斜坡形式，东西山墙也稍做相应的延伸，其他温室结构参数基本不变。改造后，日光温室内使用面积也不变。对照日光温室不作任何结构处理，即为非斜坡式下沉日光温室。

1.1.3测试仪器与设备

ZDS-10型数字式照度计、WH33-WQG-16型曲管地温表、气温表、Li-6400便携式光合作用测定仪(美国产)、游标卡尺(精度0.01mm)、钢卷尺(精度0.5mm)等。

1.2测定方法

在黄瓜生长期，分别在2种日光温室东西方向中心、东山墙以西20m和西山墙以东20m处南北纵向的横截面内选取南、中、北3个位点，3个位点分别为南部距南墙1.5m处，北部距北墙2.0m处，中部选择温室中心点处。然后在各位点分别安装0cm、5cm、10cm曲管地温表各1套。同时在各位点距离地面1.5m处安装气温表(计)1支。另外，白天在同位点距地面1.5m处测量各点的光照强度。

人工每1h同时测量、记录1次两种温室内各位点的气温和地温，24h连续观测，并于白天测量不同时刻的光照及南墙阴影长度的变化。

选取2016年1月9日(典型阴天)和1月14日(典型晴天)，在当天正常揭盖保温被和开启通风口的管理状态下，观察测、记录温室内温、光基本数据。

1月9日、1月14日和1月24日分别用钢卷尺测定黄瓜株高，用游标卡尺测定茎粗(第四节节间)，统计植株叶片数和结果情况，1月24日(典型晴天)用Li-6400便携式光合作用测定仪测定处理和对照温室内黄瓜植株的光合性能参数。在9个测点周围取样10株，定株挂牌测定。

特别说明的是，2015年11月至2016年2月，当地持续多日的雾霾阴(雪)天气对日光温室瓜类蔬菜生产影响较大。此段管理，阴天低温时10:00～11:00揭棚，16:00盖棚；晴天9:30揭棚，16:00盖棚。遇到阴天可推迟揭棚，提早盖棚。一般中午13:30左右室内气温超过30℃时开启通风口，时间约1h，阴天时缩短通风时间或者不通风。

1.3数据统计与分析

对原始数据进行标准化或归一化处理，采用Microsoft excel和Sigma Plot软件处理数据和作图。

2结果与分析

2.1斜坡式南墙对温室内温度的影响

2.1.1处理温室和对照温室内气温的日变化

从图1a可以看出，在冬季阴天条件下，处理温室和对照温室内气温从9：00继续上升，至15:00才分别达到最大值13.5℃和13.35℃，此后气温逐渐下降。可见，处理温室和对照温室的温度差异不大，处理温室比对照温室最高气温只提高了0.15℃，冬季阴天温室总体温度偏低。

从图1b中可以看出，在冬季晴天条件下，处理温室和对照温室内气温从9：00继续上升，至13：00分别达到最大值32℃和29.42℃，此后温室气温开始缓慢下降。可见，晴天处理温室和对照温室温度差异加大，处理温室比对照温室最高气温提高2.58℃，冬季晴天温室总体 温度较高。

比较阴、晴天条件下处理温室和对照温室的升温变化，可见晴天比阴天较早达到最高气温(13：00)，变化幅度较大。晴天与阴天比较，处理温室和对照温室最高气温分别提高了18.5℃和16.07℃。说明晴天更有利于日光温室内气温的提高。

另外，由数据统计可知，在冬季阴天条件下，处理温室内日平均气温为11.22℃，而对照温室内日平均气温为10.96℃，处理温室内日平均气温比对照温室提高0.27℃。而在冬季晴天条件下，处理温室内日平均气温为18.18℃，对照温室内日平均气温为16.55℃，处理温室内平均日气温比对照温室提高1.63℃。可见，在晴天条件下，测定日处理温室比对照温室增温达1℃以上。

2.1.2冬季阴天条件下日光温室内不同区位点的气温日变化

在阴天条件下，处理温室和对照温室南、中、北部不同区位点气温日变化如图2a和图2b。测定日，处理温室南部区位点平均气温为11.17℃，北部区位点为11.33℃；而对照温室南部区位点平均气温为10.9℃，北部区位点为11.05℃。处理温室北部区位点平均气温比南部高0.16℃，对照温室北部区位点比南部高0.15℃。可见，两种温室内南、北部区位点日平均气温都相差不大。

如果把处理温室与对照温室的同位点比较，处理温室北部区位点平均气温比对照提高0.28℃，南部区位点平均气温比对照提高0.27℃。说明阴天条件下，处理温室使温室南、北部区位点平均气温比对照稍有提高。

从图2可以看出，测定日处理温室(图2a)和对照温室(图2b)内北部区位点与南部区位点的气温均在15：00达到最高值，处理温室北部区位点和南部区位点最高气温分别为13.85℃和13.30℃，而对照温室内北部区位点和南部区位点分别为13.45℃和13.25℃；处理温室北部区位点最高气温比对照温室提高了0.40℃，南部区位点只提高了0.05℃。说明阴天条件下，最高气温在两种温室内南、北部区位点相差不大。

2.1.3冬季晴天条件下日光温室内不同区位点的气温日变化

冬季晴天条件下，处理温室与对照温室不同区位点气温日变化如图3。测定日，处理温室(图3a)南部区位点平均气温为17.85℃，北部区位点为18.5℃，北部区位点比南部区位点高0.65℃。而对照温室(图3b)南部区位点平均气温为15.95℃，北部区位点为17.05℃，北部区位点比南部区位点高1.1℃。可见，处理温室内南、北部温差比对照要小，也说明处理温室内南北温度分布比较均匀。

如果把处理温室与对照温室同位点再进行比较处理温室，北部区位点平均气温比对照提 高1.45℃，南部区位点比对照提高1.90℃。说明处理温室在晴天条件下，增温效果比阴天更加明显。

从图3可以看出，测定日，处理温室内北部和南部区位点气温在15：00达到最高值(受通风影响而推后)，而对照温室内北部和南部区位点气温最高值在13:00达到最高值。处理温室北部和南部区位点最高气温分别为32.6℃和30.2℃，北部区位点比南部高2.4℃。对照温室内北部和南部区位点最高气温分别为30.5℃和28.8℃，北部区位点比南部高1.7℃。

如果把处理温室与对照温室同位点比较，处理温室北部区位点最高温度比对照温室提高2.1℃，南部区位点比对照温室提高1.4℃。由此说明，在晴天条件下，处理温室比对照温室增温效果大大提高。

2.1.4冬季阴、晴天条件下处理温室和对照温室内地温的日变化

从图4可以看出，在阴天条件下，处理温室和对照温室的地温变化(图4a、图4b)白天都呈现先上升后下降的趋势。从9:00继续缓慢升高，达到各自最大值后又开始缓慢下降。同时，0cm深处地温随时间的推移变化幅度较大，而5cm和10cm深处地温则随时间的推移变化幅度不大，到达地温最高值的时间随着土壤深度的增加而向后推移。总体上是由地表至土壤深处，地温逐渐降低。

根据测定计算，把两种温室最高地温作比较，处理温室内0、5、10cm深处最高地温比对照温室分别提高0.75℃、0.95℃和1.2℃，平均地温比对照温室分别高0.61℃、0.95℃和1.06℃。可见，处理温室的最高温度和平均地温也都高于对照温室。

从图5可以看出，在晴天条件下，处理温室和对照温室内地温的变化趋势(图5a、图5b)与阴天条件下地温日变化趋势(图4a、图4b)大致相同。但晴天条件下，温室内地温日变化幅度更加明显。

根据测定计算，处理温室(图4c)内0、5、10cm深处最高地温比对照温室(图4d)分别高3.59℃、2.90℃和1.33℃，平均地温比对照温室分别高1.71℃、1.8℃和1.34℃。

综上述阴天和晴天的分析可见，在晴天条件下，处理温室比对照温室更有利于温室内地温的提高。

2.2斜坡式南墙对温室内光照的影响

2.2.1处理温室和对照温室内的光照比较

从图5可以看出，无论是晴天还是阴天，处理温室内的光照强度均高于对照温室内的光照强度。在阴天12：00至16:00，处理温室内平均光照比对照温室增高836.00lx，增加率为20.43％。在晴天12：00至16：00，处理温室内平均光照强度比对照温室增高30074.15lx，增加率为126.12％。可见，处理温室可以有效增加室内的光照强度，特别是晴天增光效果更 明显。

2.2.2阴、晴天条件下温室内不同区位点的光照变化

由图6a、6b可见，在阴天条件下，处理温室和对照温室内光照强度总体呈现从南部向北部逐渐增强的趋势。根据测定计算，把处理温室和对照温室比较，从12:00至16:00，处理温室南部区位点光照强度比对照增高530.40lx，增高率达53.80％；北部区位点比对照增高187.35lx，增高率11.87％。说明阴天条件下处理温室南部区位点比对照南部区位点光照大为改善。

如图6c、6d可见，在晴天条件下，处理温室和对照温室内南部、中部和北部区位点光照变化趋势与阴天(图6a、6b)时光照变化趋势大致相同，即都是从南部向北部光照逐渐增强。根据测定计算，把处理温室和对照温室比较，从12:00至16:00，处理温室内南部区位点光照强度比对照温室增高22110.16lx，增高率114.81％，北部区位点比对照增高28484.12lx，增高率133.07％。由此可见，处理温室晴天比阴天增光率更高。

2.2.4处理温室和对照温室内南墙阴影长度的变化

从图7可以看出，在冬季晴天9:00(农户刚揭开保温被)，无论是处理温室还是对照温室，南墙太阳阴影长度都较小。随着太阳升起和时间的推移，处理温室内太阳阴影长度总体变化不大，而对照温室内太阳阴影长度除12:00(正午)稍缩短外，一直呈增加趋势，变化幅度也较大。可见，斜坡式南墙日光温室可以减小南墙在地面的太阳阴影，增强了日光温室内特别是南部区域的光照强度。

2.3斜坡式南墙日光温室对室内黄瓜生长发育的影响

2.3.1斜坡式南墙日光温室对室内黄瓜株高的影响

如图8所示，处理温室黄瓜株高均比对照温室植株增加，且两种温室北部区位点黄瓜植株要高于南部。随着时间的推移，黄瓜植株不断增高，至1月24日，处理温室黄瓜株高比对照温室平均增加达40.3％。说明由于温光条件的改善，黄瓜植株生长速度加快。

2.3.2斜坡式南墙日光温室对室内黄瓜茎粗的影响

如图9可以看出，随着时间的推移，黄瓜植株茎粗不断增加。处理温室黄瓜茎粗均大于对照温室，至1月24日，平均比对照增粗9.18％。

2.3.3斜坡式南墙日光温室对室内黄瓜叶片数的影响

由图10可以看出，处理温室黄瓜叶片数均比对照有所增加。同时，同一温室内北部区位点黄瓜叶片数也比南部增多。至1月24日，处理温室比对照温室黄瓜叶片数平均增加达33.51％。

2.3.4斜坡式南墙日光温室对室内黄瓜结果数的影响

由图11可以看出，处理温室黄瓜的结果数均多于对照温室，至1月24日，平均提高结果量达40.00％。

2.4斜坡式南墙日光温室对室内黄瓜光合效率的影响

2.4.1斜坡式南墙日光温室对室内黄瓜净光合速率的影响

由图12可以看出，处理温室内黄瓜的净光合速率高于对照温室。9：00揭棚以后，随着光照的增强，光合速率也随之增强，11：30净光合速率达最大值，处理温室黄瓜植株净光合速率最大值比对照增高13.88％。

2.4.2斜坡式南墙日光温室对室内黄瓜气孔导度的影响

由图13可以看出，在测量日4次测定中，温室黄瓜叶片气孔导度9：30最低，11：30达到最大值。处理温室黄瓜叶片气孔导度均高于对照温室，平均高达34.75％。

2.4.3斜坡式南墙日光温室对室内黄瓜叶片胞间CO₂浓度的影响

由图14可以看出，随着日出和揭棚，从9：30:至11：30，黄瓜叶片胞间CO₂浓度逐渐下降到最低值，下午叶片胞间CO₂浓度又有所上升。

测定结果显示，处理温室内黄瓜叶片胞间CO₂浓度比对照温室略高，平均高出6.63％。在同日的不同测定时间点，9：30最大，处理温室黄瓜叶片胞间CO₂浓度最高值比对照温室高6.53％。

11：30黄瓜叶片胞间CO₂浓度逐渐下降到最低值，与净光合速率达最大值相吻合(图12)。

2.4.4斜坡式南墙日光温室对室内黄瓜叶片蒸腾速率的影响

由图15可以看出，在同日的不同测定时间点，处理温室的黄瓜叶片蒸腾速率均高于对照温室。在4个测定时间段，13:30蒸腾速率达到最大值，处理温室蒸腾速率最大值比对照温室高14.02％。

3结论与讨论

3.1斜坡式南墙对日光温室内温度的影响

本试验表明，在冬季阴、晴天两种天气条件下，两种日光温室的增温效应不同。处理温室比对照温室气温提高，特别是晴天更有利于处理温室内气温的提高，要比阴天增温效果明显。在晴天条件下，处理温室内日平均气温和最高气温比对照温室分别提高1.63℃和2.58℃，而在阴天条件下，处理温室内日平均气温和最高气温分别比对照温室只提高了0.27℃和0.15℃。另外，晴天条件下，提高了温室南部区域的温度，使处理温室内南、北部区位点的 温差比对照温室缩小。温差的缩小说明处理温室内温度南北分布变得较为均匀，这也有利于整个温室黄瓜生长均匀。

本试验表明，处理温室比对照温室地温提高，特别是晴天比阴天地温的日变化幅度大，地温升高明显。在晴天条件下，处理温室内0、5、10cm深处最高地温比对照温室分别高3.59℃、2.90℃和1.33℃，平均地温比对照温室分别高1.71℃、1.8℃和1.34℃。阴天和晴天的对比分析可见，在晴天条件下，处理温室比对照温室更有利于温室内地温的提高。

3.2斜坡式南墙对日光温室内光照的影响

试验结果表明，斜坡式南墙温室可以有效减小南墙在地面的太阳阴影长度，增强温室内特别是南部区域的光照强度。

处理温室光照强度比对照温室大大增强，特别是晴天比阴天增光效果更显著。在晴天测量时段内，处理温室平均光照强度比对照温室增加达126.12％。

3.3斜坡式南墙日光温室对室内黄瓜生长发育的影响

斜坡式南墙日光温室温光性能提高，促进黄瓜前期的生长发育。本试验表明，斜坡式南墙日光温室更有利于黄瓜生长，处理温室黄瓜株高、茎粗、叶片数、结果数均高于对照温室。其中黄瓜株高比对照增加达40.3％，茎粗增粗9.18％，叶片数平均增加达33.51％，结果量平均提高达40.00％。说明由于斜坡式南墙日光温室温光条件的改善，促进了黄瓜的生长发育。

3.4斜坡式南墙日光温室对室内黄瓜光合效率的影响

试验结果表明，斜坡式南墙日光温室黄瓜植株的净光合速率、气孔导度、胞间CO₂的浓度和蒸腾速率均高于对照温室。其中净光合速率最大值比对照增高13.88％，气孔导度平均高达34.75％，胞间CO₂浓度平均高6.63％，蒸腾速率最大值比对照高14.02％。

黄瓜的净光合速率、气孔导度、蒸腾速率都是随着光强度的增大而增大。本试验处理温室内的温度、光照均优于对照温室，说明处理温室温光条件比对照温室较为适宜，有利于光合作用的进行，从而促进黄瓜的生长发育。

综上所述，日光温室斜坡式南墙能更好的提供黄瓜生长所需要的环境条件，更有利于黄瓜的生长。

3.5斜坡式南墙日光温室的投资

目前生产上应用的下沉式日光温室南墙均为直立式，冬季南墙的遮荫面比较大，温度偏低，使得靠近南墙区域的蔬菜长势大大减弱。把直立式南墙改为40°斜坡式南墙，大大改善了近南墙区域的温光条件，可促进蔬菜的良好生长。

直立式南墙改为斜坡式南墙，原来下沉式温室的基本结构不变，在温室前端空间允许的 情况下，只是将南屋面向前延伸1.2m，南立墙削为40°的斜坡。实质上前屋面延长是把原来日光温室南部低温区前移到斜坡区域，减少了对靠近温室南区黄瓜生长发育的不利影响。

温室改造除人工外，每667m²日光温室面积材料投资成本几百元，总体切实可行。

以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。