温室地下蓄热平地漫灌育苗系统研究

【摘要】： 温室加温能耗大、水资源利用率低是温室生产中的突出问题。为了降低温室加温能耗，提高设施农业灌水利用率，实现灌溉水净化与循环利用，基于植物生理，设计了温室地下蓄热平地漫灌育苗系统，提出了系统各组成部分的设计方法，并对系统的节水、节能效果进行了理论分析与试验研究。 (1)理论分析表明：平地漫灌系统灌溉水利用率为97.5％，输水利用率接近100％，降水利用率为67％；温室地下蓄热系统贮存的热能大于其消耗的电能，节能效果明显。 (2)测试了温室地下蓄热系统蓄热加温时进出口空气温度、湿度、土壤温度、换热管道出口处空气流速，并计算空气焓值变化、蓄热量与加温热量。结果表明：各换热管道内空气流量分配均匀，轴流式风机流量选配合理；白昼蓄热时温室内热空气流经换热管道而被冷却，温度下降5.4～12.8℃，焓值下降1.04～25.36kJ／kg_(干空气)，平均蓄热热流量23～81W／m~2，系统能够将白昼温室内多余的热能贮存于地下，蓄热量远大于系统消耗的电能，蓄热时轴流式风机的运行时间不大于4.5h；夜间加温时温室内冷空气流经换热管道而被加热，温度升高6.8～7.7℃，焓值增加10.7～18.2 kJ／kg_(干空气)，加温热流量为82～96W／m~2，能够将贮存于地下的热能释放出用以夜间加温，加温热量远大于轴流式风机消耗的电能，系统具有良好的换热特性与蓄热加温性能。 (3)温室地下蓄热系统用于冬季蓄热加温时，测试了温室内外空气温度、湿度、地温。结果表明：在晴天白昼蓄热时温室地下蓄热系统可使温室地温升高9℃，与室外保持了7～14℃的温度差，阴雨天蓄热潜力有限，轴流式风运行时间应适当调整；白昼为晴朗、阴雨时，系统夜间加温时温室内地温分别高于外界地温5.5～7.5℃、3～4℃，与外界分别保持了3.5～4.5℃、2～2.5℃的气温差，系统至少能够满足温室冬季加温能耗的35％；轴流式风机促进了温室内冷热空气的混合，蓄热加温时温室内气温、地温分布均匀。 (4)冬季双层覆盖温室地下蓄热系统蓄热与保温时，测试了温室内外空气温度、湿度、苗床温度。结果表明：在晴天、多云天、阴天白昼双层覆盖温室地下蓄热系统蓄热后苗床温度分别提高了12℃、9.2℃、5.3℃，夜间保温可分别使室内外气温保持6.9℃、5.4℃、5.3℃的平均温差，系统具有良好的蓄热保温效果，但由于夜间气温下降，夜间室内空气湿度较高，不利于作物生长与病虫害防治。 (5)对平地漫灌系统所培育番茄幼苗不同苗龄时的株高、茎粗、叶面积、鲜重、干重等指标进行测试，并计算了壮苗指数、根冠比、干鲜比。结果表明：番茄幼苗的单项生长指标、综合指标均达到了壮苗标准．平地漫灌育苗作为一种新型的育苗方式与灌溉方式是合理可行的。 (6)平地漫灌系统灌溉时，测试了苗床表面各待测含水率苗钵中泥炭的含水率与系统进水时间、排水时间、灌溉水在地坪表面的停滞时间。结果表明：当灌溉水在地坪表面深为15mm，停滞时间为10min时，苗钵中基质含水率满足番茄幼苗对水分要求，各苗钵基质含水量在地坪表面分布均匀，均匀度系数达95％；灌溉水利用率为88％。 浙江大学博士学位论文 摘要 (7)对平地漫灌系统灌溉前后灌溉水的水质指标总氮用碱性过硫酸钾消解紫外分光光 度法测定，总磷用铝酸按分光光度法测定，化学需氧量用重铬酸钾法测定，pH值用精密 pH计测定.结果表明:灌溉水多次利用过程中水质指标总氮、总磷、化学需氧量、pH值 在灌溉前后均可满足农田灌溉水质标准，灌溉水经净化后循环利用是合理可行的。 (8)对温室地下蓄热平地漫灌育苗系统与现有温室加温方式、灌溉方式的建造投资和 经济性进行对比分析可知，本系统地坪具有蓄热、苗床、灌溉平台多重功能，.降低了温室 的初期投资;系统以犬然降水作为灌溉的水源，并对灌溉水循环利川，对清洁的太阳能实 现地‘卜贮存并用于夜间加温，实现了对光热资源的同时富集，运行经济，系统具有明显的 节能、节水效果。