基于蒸散平衡的封闭式温室节水效果分析.pdf

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1、第26卷2010钲第12期12月农业工程学报TransactionsoftheCSAE、，01．26No．12Dec．2010259基于蒸散平衡的封闭式温室节水效果分析张诚1，贺超兴2GuillermoZaragoza3，严登华1，DoloresBuendia3，赵志轩1，4(1．中国水利水电科学研究院水资源研究所，北京100038：2．中国农业科学院蔬菜花卉研究所，北京100081：3．卡雅玛尔基金会科学研究院，西班牙阿尔梅利亚；4．天津大学建筑工程学院，天津300072)摘要：为了更好地提高温室的节水潜力，以西班牙的封闭式温室(

2、Watergy项目)为研究对象，系统介绍了温室的闭路结构、节水节能与水处理等特点；以蒸散为基本原理设计2套水平衡公式，评估了温室的内外2套水平衡系统，论证了温室提高纯净水的可能性。结合试验期内的农作物产量，综合评价了封闭式温窜的节水与农业生产能力。以2个月为试验周期，计算出总输入水量与总输出水量之差为244L，节水效果明显。农作物产量方面，同一时期种植的四季豆的水分乍产效率要比同期在开放温室中生长的类似作物高出5倍(51kg／m3)。最后提出了提高纯净水产量的几点建议并分析了封闭式温室的应用前景与问题。关键词：温室，蒸散，效率，水分

3、生产，节水节能，Watergy项目doi：10．3969(i．issn．1002—6819．2010．12．044中图分类号：$625．1文献标志码：A文章编号：1002—6819(2010)-12-0259-06张诚，贺超兴，GuillermoZaragoza，等．基于蒸散平衡的封闭式温室节水效果分析[J】．农业工程学报，2010，26(12)：259—264．ZhangCheng，HeChaoxing，GuillermoZaragoza，eta1．Watersavingefficiencyofclosedgreenhouseba

4、sed0nevapotranspirationequilibrium[J]．TransactionsoftheCSAE，2010，26(12)：259--264．(inChinesewithEnglishabstract)0引言1材料与方法当今世界，很多地区的水资源匮乏，农业用水量约占总用水量的70％；在发展中国家，这一数字甚至达到80％；为减少农业用水量，必须大幅度提高用水效率，设施农业是实现这一目标的有效途径之一【¨J。近年来，世界设施农业，尤其是温室农业界始终将“能源和水资源”作为关注的焦点，特别是能源价格的持续上涨为种植者带

5、来了巨大的经济压力，使节能与拓宽可利用能源范围成为温室能源研究的主题L3．-4]。在这一需求背景下，由欧洲共同体第5个框架计划下属的能源、环境和可持续发展规划署资金支持的Watergy项目孕育而生。该项目旨在通过建立两个物理原型(西班牙封闭式温室与德国高效节能建筑)将水资源、能源与食物有机整合，达到食物供给、节能减排与水资源循环利用的综合目的。第一个物理原型是建在西班牙阿尔梅罩亚市的封闭式温室，旨在进行热量控制、水生产与农业生产pJ。本文将在系统介绍第一个物理原型Watergy封闭温室结构的基础上，通过试验系统评估该温室的水平衡与水

6、分生产效率状况，以期为温室农业的发展提供参考与借鉴。收稿日期：2010-06-02修订日期：2010-08-23基金项目：国家自然科学基金创新研究群体基金项目(50721006)；国家重点基础研究发展计划(2006CB403402-3)；国家科技支撑计划(2009BADA4804)作者简介：张诚(1981一)．男，安徽霍山人，博士生。主要从事水文水资源研究。北京中国水利水电科学研究院水资源研究所，100038。Email：zhchl61981@126．coin1．1温室结构Watergy封闭式温室由德国柏林科技大学与荷兰瓦赫宁根大学

7、共同设计完成，主要依赖太阳能运行。该温室位于西班牙南部的阿尔梅里亚省埃尔埃希多市的卡雅玛尔基金会科学研究院，属半干旱区，占地200m2，由镀锌铁框架和聚乙烯塑料顶棚组成，机理土壤层深20--一30cm，每平方米土壤表面约有5kg有机物。第一轮作物为四季豆，第二轮为秋葵。温室包括4个区域：种植区(plantarea)、内顶棚区(innerroof)、热交换器(冷却及加热导管，cooling／heatingduct)和土壤层(soillayer)。每个区域都有各自的水、热平衡系统。冷却管中的热交换器由聚丙烯软管制成，内顶棚为种植区上方的

8、透明塑料层，带有喷灌系统。棚外置有3个水箱和1个收集排水的容器，3个水箱与冷却／加热导管相连。此外，温室的水、热、二氧化碳过程均由温室外的2个控制室控制，1个用于监控气温、二氧化碳浓度和辐射；另一个负责监控灌溉情况。温室充分利用太阳能