全 文 ：第 13卷 第 1期
2 0 0 5年 1月
中 国 生 态 农 业 学 报
Chinese Journal of Eco-Agriculture
Vo1．13 NO．1
Jan．， 2005
日光温室内反光膜补光的实践与理论探析*
崔庆法 曹春晖 胡小进 衣丽霞 王 静
(天津科技大学海洋科学与工程学院 天津 300450)(兰州大学干旱农业生态国家重点实验室 兰州 730000)
摘 要 试验结果表明，温室后墙悬挂反光膜进行补光后，对温室内测定点处最大光照度值无影响，但平均提高测
定点处水平光照度值 15．48％；温室内凌晨 时气温、地温、墙 温和被反光膜遮掩处墙温分别 比对照温室低 1．1℃、
1。5℃、0．9"C和 1．8℃，但正午时分别比对照温室高 1．6℃、1．4"C、0．3℃和低 11．4"C。温室经济产量增加7．4％，当
期经济效益增加2．1元 ／m 。
关键词 日光温室 反光膜 光照度 温度
Practice and theoretic analysis of supplementing illumination in the solar greenhouse with reflecting film．CUI Qing Fa，
CA0 Chun-Hui，HU Xiao-Jin，YI Li—Xia(College of Marine Science and Engineering，Tianjin University of Science and
Technology，Tianjin 300450)，WANG Jing(the State Key Laboratory of Arid Agroecology，Lanzhou University，Lanzhou
730000)，CJEA，2004，12(4)：82～84
Abstract For supplementing ilumination，the reflecting film is covered on the back wall of greenhouse．The re．suits show
that the maximum ilumination on the measuring point does not increase，but the plane ilumination on the measuring point
increases by 15．48％ ．Air temperature，earth temperature，wal temperature and the temperature of wal covered by re—
fleeting film in the greenhouse are respectively 1．1℃ ，1．5℃ ，0．9℃ and 1．8℃ lower than those of the control greenhouse
at 7 a．m．，air temperature，earth temperature and wall temperature in the greenhouse are respectively 1．6℃ ，1．4℃ and
0．3℃ higher than those of the control greenhouse，the temperature of wall covered by reflecting film is 11．4℃ lower than
that of the control gre即 】se at 12 a．m．The output of the grL~lhouse increases by 7．4％ ，the benefit increases 2．1 yuan／
during the experimental period．
Key words Solar greenhouse，Renecting film ，Illumination，Temperature
弱光限制温室的生产能力，通过改造温室结构和减少温室骨架改善温室内光环境的研究已多见报
道L1．2]。本试验研究在日光温室后墙上悬挂镀铝薄膜通过反射太阳光以改善温室内光环境，为提高温室生
产力提供理论依据。
1 试验材料与方法
试验于2001年 8月 ～2002年 3月在甘肃省酒泉市泉湖乡三八科技示范基地进行，该地位于东经
98。31 ，北纬 39。45 ，海拔高度 1520m，年均气温 7．3℃，年降水量 85．3ram，年蒸发量 2148．8mm，年日照时数
3033h，年无霜期 157d，属中温带干旱气候。试验在 2座圆一抛物面日光温室(I、Ⅱ)内进行，2温室内均种植
“新泰密刺”黄瓜，用黑籽南瓜嫁接，整个生长期间管理相同，并记录病虫害及用药、产量状况。2001年 10月
2日定植黄瓜，株距 0．4m，行距 0．33m。温室工程参数见图 1，温室长度均为49m，墙体由土坯(厚 lm)筑成 ，
前屋面以新聚氯乙烯无滴长寿膜覆盖。温室采光面方程为(根据建筑图纸得出)：
{(z一4·84) +( +1·36) =25 z∈(0，4．64) (1)
Y：0．323x+2．14 z∈(4．64，5．6)
式中，z为采光屋面水平坐标， 为采光屋面垂直坐标。温室 I于温室后墙上悬挂镀铝薄膜补光 ，根据试验
地秋分和春分时节太阳高度角及温室后屋面仰角分析，8：00～17：00温室后屋面在后墙无投影，为操作方便
将反光膜悬挂在离后坡脚0．1m处(见图 la)。用照度计(上海嘉定学联仪器厂生产)测量温室光照度，在温室
南北取向 3条线上(垄间)从南到北如图 1c取点，分别在 7点的垂直梯度上选定距地面高度分别为 0．5m、
* 国家重点基础研究(973)发展规划项目((；200018603)、天津市科技厅科技攻关项目(033122211)与甘肃省计划委员会项目[甘计投(2000)736号】共同资助
收稿日期：2003·l1—24 改回日期：2003—12—31
第 1期 崔庆法等：日光温室内反光膜补光的实践与理论探析 83
d
2
图 1 日光温室示 意图
Fig．1 The maps of solar greenhouse
*图中a为反光膜悬挂位置；b为光照度测定位置；c为光照度测定坐标；d为气温墙温测定位置。
1．0m、1．5m和2．0m(温室内空间高度不足 2．0m的取接近棚膜位置)处测定光照度最大值和当照度计探头
处于水平状态时的光照度值(见图 1b，c)，并分析 3条线上每个对应点光照度最大值的平均值和当照度计探
头处于水平状态时光照度的平均值。分别于温室内选定 6个点(见图 1d，距离地面高度 1．3m)监测温室 I、
Ⅱ内每日早 7：00和正午 12：00的空气温度(T)。在后墙上选点(见图 1d中黑点所示位置)测定墙体内 5cm
处温度，距地面高 1．2m处(反光膜遮掩部分中部)墙温为 Tl，距地面高 0．4m处墙温为 T2，0～5cm土层土
壤温度为 T 。
2 结果与分析
2．1 反光膜对日光温室内光照环境与温度的综合影响
1．0m、1．5m和2．0m 4个高 + + Iio． 。f： ===~Ⅱl_1o．-I；,i1．o．-4-1o
0一 一 一 。羹：
低。由图 3可知，温室中后部测
定点水平光照度值温室I高于温
室Ⅱ，其中0．5m和1．0墒 层次上
尤为 明显，测定点A(0．5，0．5)、
B(0．5，1．0)、C (0．5，1．5)、
8 一
0 0 一 n 寸
测点高度／m
图 2 温室 I与温室 Ⅱ最大光照度比较
Fig．2 The maxmum ilumination inside the grenhouses I and I1
0．5 0．9 1 9 2．9 3．9 4．9 5．9 0 5 0．9 1．9 2．9 3．9 4．9 5．9
测点高度／m 测点高度／m
2
．n u 、 u 、
0 0 H n
测点高度／m
图3 温室 I与温室Ⅱ平面光照度比较
．3 The plane dlIlrIli Dn inside the gl~nhouses I andⅡ
D(0．5，2．0)、E(0．9，0．5)和 F(0．9，
1．0)光照度值温室 I较温室 Ⅱ分别
提 高 69．0％、68．9％、37．3％、
34．4％、18．4％和 38．9％。温室 I
内28个测定点光照度平均值 比温
室Ⅱ提高 15．49％。由图4可知，温
室I各高度层测定点平均光照度回
归方程斜率小于温室 Ⅱ，反光膜降
低了温室 I内测定点水平光照度前
图4 温室I(a)与温室Ⅱ(b)光照梯度的变化 后部(南北)差异，改善了温室 I内
Fig．4 The ilumination changes inside the greenhouse I(a)andⅡ(b， 的光环境。
由图5可知，早 7：00时温室 I气温、地温、墙温 T】和 T2分别比温室 Ⅱ低1．1℃、1．5℃、1．8℃和0．9"C；
正午 12：00温室 I气温、地温、墙温 T2分别比温室Ⅱ高1．6℃、1．2℃和0．3℃，而被反光膜遮掩处墙温 T】却
较温室Ⅱ有大幅降低，下降11．4"C。悬挂反光膜明显增加温室 内光照度，且降低温室内光照南北分布差异，
改善了温室内光环境。但被反光膜遮掩部分后墙温度大幅下降，比对照温室同一位置后墙温度下降 10～
15℃。资料显示 日光温室白天后墙贮存的热量仅次于地面，悬挂反光膜使后墙温度大幅下降，即后墙贮热
量大幅下降，导致凌晨温室 I内气温低于温室 Ⅱ，表明镀铝反光膜在夜间虽有阻隔热辐射的保温作用 3，但
其保温效果仍低于后墙白天贮热、夜晚放热的保温效果 ，影响了温室内夜间温度，故反光膜应视外界温度状
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中 国 生 态 农 业 学 报
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第 13卷
口 温室I a 早7"00
口 温室Ⅱ
·
． ． ．
35
3o
p 25
赠 20
l5
10
空气温度 1．2m高墙温 O4m高墙温 5cm土层温度 空气温度 1．2m高墙温 O．4m高墙温 5cm土层温度
况 阶 段 性 使 用，冬
季最冷月份一般不
推荐使 用反光膜。
在外界温度较高情
况下，若能保持凌
晨温室内气温不致
过低，悬挂反光膜
后温室夜间温度下
降，昼夜温差加大，
图5 凌晨(a)及正午(b)温室内气温、墙温与地温比较 蔬菜夜间呼吸作用
Fig．5 The air，wal and earth temperature in early moming(a)and midday(b)inside the grenhouses 减慢，消耗减少，光
合产物积累相对增多，有利于提高蔬菜产量和品质-4 J。试验所用反光膜由当地市场购得，共花费 97．2元，
温室种植面积-330m2，投入 0．29元／m2。悬挂反光膜后温室I黄瓜产量比温室 Ⅱ提高 231kg，增长 7．4％，收
入比对照温室多2．1元／m2，产出／投入接近 10，经济效益可观。故合理控制反光膜使用时间和反光膜使用
面积，在避免作物受到寒害情况下可望提高经济效益。
2．2 反光膜悬挂位置对日光温室内光照的影响
为避免温室后屋面阴影落在反光膜上，由后屋面在后墙上投影的几何关系可知反光膜悬挂的最上端位
置(以正午时为例，且未考虑温室建造方位角)。当 ≤a时后屋面在后墙上无阴影，反光膜可悬挂的最上端
位置为后墙顶端( 为正午太阳高度角，a为后屋面仰角)，o当 ≥a时后屋面在后墙上阴影的高度为：
Y=L×(COSa×tgO—sina) (2)
式中，L为后屋面长度。此时反光膜悬挂最高点为：
P=H —L×(COSa×tgO—sina) (3)
式中，H为后墙高度。本试验温室后屋面仰角为 4r，当地冬至日正午太阳高度角为 23．91。，温室后屋面在
温室后墙上无阴影，反光膜理论上可悬挂至后墙顶部。由反光膜反射光线在温室内的几何关系可知，反射
光线在温室内所能达到的远点为(a+b— )ctgO，近点为(b—y)ctg0(b> )或 bctgO(b< )(a为反光膜宽
度，b为反光膜下缘距地面高度 ， 为距地面高度)。2001年 1月 4日正午太阳高度角 0=24．33。，温室 I反
光膜反射光在温室内的照射范围：当纵坐标水平为 0m、0．5m、1．0m和 1．5m时，横坐标范 围为 1．54～
3．76m、0．44-2．65m、0～1．54m和0～0．4423m(若反光膜在后墙上的悬挂位置上下移动 Ay，则影响光照
范围南北移动 Ayctg0)。理论上2．0m高度水平面上反光膜的反射光对温室 I内光照无影响，但试验中反
光膜不仅对 A(0．5，0．5)、B(0．5，1．0)、E(0．9，0．5)、F(0．9，1．0)点光照影响较大，且少量增加了其他测定点
的光照度。
3 小结与讨论
反光膜不仅通过直接反射太阳光提高温室内一定范围内光照，且这些反射光从温室后方照向前方，较
好地改善了温室内总体光环境。但反光膜减弱了后墙的蓄热能力，降低了温室内凌晨温度，故可尝试在温
室内应用位置能上下移动且面积可变的反光膜补光，既扩大反光膜直接反射光的影响范围，且使后墙受热
较均匀，增大后墙蓄热量而不致使温室内凌晨气温下降过大，以保证提高温室生产力。
参 考 文 献
1 孙忠富，吴毅明，曹永华等．日光温室中直射光的计算机模拟方法．农业工程学报，1993，9(3)：36-42
2 王 静。崔庆法．不同结构 日光温室内光环境及补光措施研究．农业工程学报，2002，18(4)：86～89
3 马鹏里。杨小利．日光温室悬挂反光银膜效应分析．甘肃农业，2000(5)：28
4 吴继盅．蔬菜温室悬挂反光膜增效显著．中国农业气象，1995，16(5)：36-37
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