在农业现代化进程加速的当下,温室大棚作为设施农业的关键组成部分,其发展动态备受瞩目。其中,日光温室凭借独特优势与创新应用,在农业生产中发挥着日益重要的作用,逐渐成为行业发展的焦点。
在我国设施农业领域,日光温室和温室大棚有着各自不同的定位与特性。《2025-2030年中国温室大棚产业运行态势及投资规划深度研究报告》指出,日光温室是节能型温室,即便在寒冷冬季,也能仅依靠日照维持室内一定温度,满足植物生长需求,在我国西北干燥地区较为常见,还具备淡化苦咸水的功能,对解决北方冬季蔬菜供应、增加农民收入等意义重大。而温室大棚即塑料大棚,自身保温性能欠佳,更适合南方温暖潮湿气候,由于北方冬季加温能耗高,不适用于北方越冬生产,主要用于蔬菜、水果种植及养殖等产业。
从性能方面来看,日光温室的太阳辐射不仅维持室内温度、保持热量平衡,还保障植物光合作用的进行,其保温由围护结构和保温材料共同组成,保温蓄热是设计与生产的关键。温室大棚敷设塑料薄膜后,室内外温度随季节变化明显,新薄膜透射率可达 90%,但在使用过程中,受粉尘污染、吸附水滴和老化等因素影响,透射率会大幅下降。而且,塑料薄膜良好的气密性易使棚内形成高湿环境。
在苦咸水淡化应用方面,众多研究致力于提升日光温室的淡水生产效率。以阿曼海水温室为例,其工艺流程为:经过滤的海水先进入冷海水箱,在冷凝器中与饱和热空气换热后升温,接着通过一级蒸发器对室外高温干燥空气加湿降温,随后进入热海水箱。经过一级蒸发器处理后的室外高温干燥空气变为低温湿空气,在通风机作用下经过种植区,带走植物蒸腾产生的余热余湿后变成高温不饱和空气,该空气再经过二级蒸发器被热海水(由太阳辐射加热)进一步加湿,使进入冷凝器的空气达到饱和状态。饱和热空气在冷凝器中受冷海水冷却,产生的凝结水被收集到淡水箱用于灌溉作物,减湿减温后的空气则被排至室外。
在此基础上,有研究对其冷凝器进行模拟和改进。例如,新型的填料式直接接触式冷凝器,相比传统冷凝器,淡水产量达到了传统的 75.9 倍,且具有体积小、易维护、成本低、换热阻力小等优点,极大提高了苦咸水淡化的效率和产水量。
当日光温室作为植物种植大棚时,室内环境因素对作物生长影响重大。通风设计对于全封闭日光温室的自然通风效果起着决定性作用。研究表明,不同屋顶出风口设计下,日光温室内外空气温差在 3.2 - 9.6℃之间,换气次数变化范围为 0.33 - 0.49 min⁻¹,增加换气次数能够有效降低因高入射太阳辐射引起的温升。此外,特定结构参数下,如烟囱高度 1.5m、通道宽度 0.5m、北墙通风口高度间隔 1.0m 时,间隔式太阳能烟囱的通风效果最佳。
夏季高温对作物生长不利,日光温室外屋面喷淋是降低室内温度的有效方式。相关研究和实践显示,外屋面喷淋可使日光温室内空气温度降低 1 - 2℃,对屋顶的冷却效果更为显著,温度降幅可达 10 - 12℃ 。实际测量数据也表明,当室外空气温度为 31.6℃时,采用外屋面喷淋装置的日光温室内空气温度能维持在 25 - 28℃,在调节室内空气相对湿度和光照强度方面,效果也优于采用遮阳网的方式。
当前,日光温室的主体支撑骨架已实现标准化生产,从加工、运输到安装,成本低且操作便捷。随着科技的不断进步,智能农业温室成为发展热点。通过在土壤和生长环境中安装各类传感器以及控制终端,能够实时监测日光温室内空气温度、空气相对湿度等参数,并实现灌溉、喷淋、打药等操作的自动化,有效提高农业生产效率和管理水平。
综上所述,日光温室与温室大棚在功能和性能上存在明显差异,日光温室凭借其节能、多功能等特点,在设施农业中占据重要地位。在研究现状方面,苦咸水淡化应用不断取得突破,温室内环境影响因素的研究也日益深入,为优化日光温室性能提供了有力支持。展望未来,智能化发展将是日光温室的主要方向,这将进一步推动设施农业向高质量、高效益转变,有助于解决现代农业发展过程中面临的资源和环境问题,对保障农产品供应、增加农民收入具有重要意义。