大棚西瓜需水强度与环境因子的关系

・设施园艺・　北方园艺２０１３（０９）：４２～４６　大棚西瓜需水强度与环境因子的关系　任自力，张　显，朱盼盼，莫言玲，杨小振，张　（西北农林科技大学园艺学院，陕西杨凌７１２１００）　宁　摘要：在膜下滴灌栽培模式下，以“农科大５”西瓜为试材，研究了大棚西瓜需水强度与环境　因子的关系，以期为设施西瓜精准管理和科学灌溉提供参考。结果表明：在整个生育期内全天平　均温度、夜晚平均温度、白天平均温度、平均湿度、平均光强、平均蒸发量随时间呈波动变化；需水　强度的变化总体呈波动、缓慢上升的趋势，在第２Ｏ、５Ｏ、８Ｏ天出现需水强度高峰，全生育期平均需　水强度为４．４５　ｍｍ／ｄ。西瓜需水强度与各环境因子均具有较高的相关性，需水强度与全天平均　气温、平均光强、平均蒸发量呈极显著正相关，相关系数分别达０。９３５、０．８９４、０．８７８；与平均湿度呈　极显著负相关，相关系数一０．８４８。６个环境因子之间相互影响、相互制约，但全天平均气温和平　均光强是影响西瓜需水强度的主要因子。　关键词：大棚；西瓜；需水强度；环境因子　中图分类号：Ｓ　６５１．２７５　文献标识码：Ａ　文章编号：１００１－－０００９（２０１３）Ｏ９一Ｏ０４２一Ｏ５　长久以来，水资源匮乏一直着我国农业生产的　发展，尤其在西北地区，农业用水不足严重阻碍了各种　作物产量和品质的提高。西瓜是我国西北地区主要的　优势经济作物，农业用水不足以及用水效率低下的问题　尤为突出Ｌ１　。目前生产中缺乏量化的灌溉指标和成套　的管理技术，经验灌溉导致了农业用水的严重浪费ｌ２　］。　生理生态领域研究的热点之一口　”］，而设施西瓜生产环　境因子的相关研究鲜有报道。因此，研究大棚西瓜　的需水强度和环境因子的关系，对于指导设施西瓜生产　环境以及科学灌溉意义突出。　“农科大５”是在产量和品质上都具有普遍性和代表　性的西瓜品种，塑料大棚和膜下滴灌是当前西瓜设施栽　设施西瓜生产中水肥管理也基本处于经验阶段，大水大　肥导致的棚室内环境条件不适宜而引起病害发生是普　培中应用最普遍的生产设施和灌溉方式。另外，环境因　子数据采自生产设施环境下（非试验条件），数据可靠准　确，具有更强的实践指导意义。该试验以塑料大棚为设　遍现象　］。因此，根据作物的生理生态需求进行环境　参数优化进而指导科学灌溉十分必要。环境因子决定　着作物需水的潜势，西瓜的需水特性在很大程度上由所　处的环境条件决定［５＿６］。如何科学、合理、准确的调节设　施内环境因子进而指导科学灌溉具有重要的现实意义。　国外的科学家在根据作物生长的需求、环境控制的　成本来确定环境控制参数方面进行了大量研究，并已应　用到生产＿７。引。国内温室的环境管理大多是采用经验管　施，研究了“农科大５”西瓜在膜下滴灌条件下不同生育　时期需水强度与环境因子的关系，综合分析６个环境因　子对西瓜需水强度的影响及显著程度，并通过对６个环　境因子进行统计分析，以期确定“农科大５”西瓜生长适　宜的环境因子范围，建立“农科大５”西瓜需水强度与显　著环境变量的回归模型，为设施西瓜生产环境提供　技术支持。　理和单因子定性的方法，单一的、孤立的研究某一　个或多个环境因素，且往往是以节能为主要目标，对于　生产实践的指导意义不大。对于根据不同作物的生理　１材料与方法　１．１试验地概况　试验大棚的长度、跨度、高度分别为１５０、９、２．８　ｍ，　生态需求进行环境参数优化，通过环境自动控制系统进　行实时控制方面的研究才刚刚起步，也是当前园艺作物　第一作者简介：任自力（１９８６一）．男，甘肃平凉人，在读硕士，现主要　棚内土壤及环境条件均一，不同深度土壤容重见表１。　表１　Ｔａｂｌｅ　１　不同深度土壤容重　Ｂｕｌｋ　ｄｅｎｓｉｔｙ　ｏｆ　ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ　ｒａｉｌ　ｄｅｐｔｈｓ　从事蔬菜生理生态研究工作。Ｅ－ｍａｉｌ：ｒｅｎｚｌ＠ｎｗｓｕａｆ．ｅｄｕ．ＣＩＬ　责任作者：张显（１９６１一），男，陕西扶风人，博士，教授，博士生导师，　现主要从事蔬菜生理生态和种质资源研究工作。　基金项目：国家西甜瓜产业技术体系岗位科学家资助项目（ｃＡＲ　２６—１８）。　１．２试验材料　供试“农科大５”西瓜种子由杨凌千鼎种苗公司提　供。２月初育苗，西瓜幼苗约２叶ｌ心时定植，整蔓授粉　收稿日期：２Ｏ１３一Ｏｌ一２３　４２　北方园艺２０１３（０９）：４２～４６　均按生产方式进行。　１．３试验方法　试验在陕西杨凌揉谷镇西甜瓜试验基地进行，试验　采用膜下滴灌，１条支管控制１行作物，支管长度与小区　垄长相同，各支管处安装水表用以控制灌溉；种植垄宽　１００　ｃｍ，高１５　ｃｍ，长度为７．５　ｍ，垄顶做成平顶，行间　距２　ｍ，株距５０　ｃｍ，每垄种植西瓜１５棵。每个试验小区　为１个试验单元，重复３次。　１．４项目测定　１．４．１土壤含水率使用ＴＤＲ２００土壤水分测定仪测　定，利用探针传感器分层测定土壤容积含水量。每１０　ｅｍ　测得１个数据，自地表向下测定深度为１００　ｃｍ。灌水前　后进行测定。　１．４．２灌水量　每次灌溉时用水表测定容积灌溉量　（ｍ３），通过公式折算成深度灌溉量（ｒａｍ）。Ｉ　一Ｌ／Ｓ×　１　０００……（１），式中，Ｉ　，Ｉ　和Ｓ分别为深度灌溉量、容积　灌溉量和蒸发器横截面积（单位分别为ｍｍ、　和　）。　１．４．３需水量根据《灌溉试验规范））（ＳＬ１３—９０）规定，　作物实际需水量的计算公式为：　ｎ　ＥＴ１—２—１０＞　Ｈ　（百　　１一　２）＋　＋Ｐ＋Ｋ＋Ｃ……　（２），式中，ＥＴ１一　：需水量（ｒａｍ）；　：第ｉ层的土壤干容重　（ｇ／ｃ　）；Ｈｉ：第ｉ层的土壤厚度（ｃｍ）；０ｉ　、０　第ｉ层土壤　在计算时段始末的含水率；Ｉ　、Ｐ、Ｋ、Ｃ：分别为时段内灌　水量、降雨量、地下水补给量和排水量（ｍｍ）。试验在大　棚中进行，由于地下水埋很深，所以，地下水的补给量在　计算作物需水量时不予考虑，即Ｋ＝０；试验采用的是膜　下滴灌，滴灌灌水是定点、定时、定量的灌水，避免了深　层渗漏产生，所以在计算过程中不考虑地下水排水量，　即Ｃ＝０；由于该试验是在大棚中进行，避免了天然降雨　的影响，所以在计算过程中Ｐ＝０。故式（２）变为：　”　ＥＴ１—２—１０＞：　Ｈ　（　１一　２）＋Ｉｒ……（３）。　一１　１．４．４需水强度需水强度（Ｗａｔｅｒ　ｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔ　ｒａｔｅ）是　单位面积的植物群体在单位时间内的需水量（常用单位　ａｒｍ／ｄ）。ｗＲＲ—ＥＴ／Ｔ……（４），式中，Ｗ　、ＥＴ和Ｔ分　别为需水强度、需水量和时间（单位分别为ｍｍ／ｄ、１ＴＩ１ＴＩ　和ｄ）。　１．４．５大棚内环境因子利用ＪＬ－１８型空气温度一光照　强度一湿度自动记录仪采集大棚内环境数据，ＪＬ－１８型仪　器安装在大棚内的中心位置，每ｌ　ｈ自动记录数据１次。　另有，Ｅ６Ｏｌ—Ｂ型蒸发器安装在大棚内的中心位置用以记　录大棚内的水面蒸发量，每天记录１次。　１．５数据分析　以需水强度为因变量ｙ，定义环境因子Ｘ１～Ｋ为　自变量，Ｘ１、Ｘ２、Ｘ３、Ｘ４、Ｘｓ、Ｘ６分别为１０　ｄ内的全天平　均气温、白天平均气温、夜晚平均气温、平均湿度、平均　・设施园艺・　光照、平均蒸发量，用Ｅｘｃｅｌ　２００３和ＳＰＳＳ　１２．０　ｆｏｒ　ｗｉｎｄｏｗｓ分析软件进行数据统计分析。　２结果与分析　２．１大棚内各环境因子随时间的变化情况　由图１可以看出，在整个西瓜生长期内，全天平均　气温逐渐升高，呈波动、缓慢上升趋势。夜晚平均气温　白天平均气温与全天平均气温变化基本一致，但后者　各时期内数值均高于前者在各时期内的数值。平均蒸　发量与全天平均气温的变化趋势相似，但上升的幅度前　者显著大于后者。平均湿度在生育期２０￣５０、７０￣９０　ｄ　内变化趋势与光强相反，随光强的增加而下降，随光强　的减弱而增加；１０￣２０、５０￣７０　ｄ内变化无明显规律。整　个试验９０　ｄ左右，大棚内的全天平均气温、平均光强、平　均空气湿度、平均蒸发量分别为２５．０４℃、７．４　ｋｌｘ、５　８．２１　、　２８．７４　ＩＴＬＶｎ．　ｈＥ筘工全天平均气温Ｄａｉ。　莒　赠　ｌｙ　ｍｅａｎ　ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ　Ｉ｝　鲁ｐｌ口ＢＩ｛　赠　如　加　∞　如　ｍ　∞　如　∞　ｌ　９　８　７　６　５　４　如　∞　如　∞　ｍ　ｇ｛。一誊０ｄ　ｑＢｄ蛹　恒　一　ｇ焉ｕＩ口Ｉｎ　骥匿　图１大棚内环境因子随时间的变化　Ｆｉｇ．１　Ｃｈａｎｇｅｓ　ｏｆ　ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ　ｆａｃｔｏｒｓ　ｉｎ　ｐｌａｓｔｉｃ　ｓｈｅｄ　ａｌｏｎｇ　ｗｉｔｈ　ｔｉｍｅ　２．２西瓜需水强度随时间的变化情况　由图２可知，西瓜需水强度变化趋势呈波动缓慢上　升，全生育期出现３个需水强度高峰，分别处于第２Ｏ、　５Ｏ、８Ｏ天，其需水强度分别为４．７６、３．８１、８．１７　ｍｍ／ｄ。从　西瓜生长发育阶段来看，这３个需水强度高峰分别处于　幼苗生长旺盛期、开花坐果期和果实膨大期，这些阶段　是西瓜生长发育的需水盛期，这与前人的研究结果相　似［１。］。由此可见，不同生长发育阶段西瓜的需水强度　不同。该试验在西瓜的整个生长期内需水强度平均值　为４．４５　ｍｍ／ｄ。　４３　北方园艺２０１３（０９）：４２～４６　为高温高光强会使植物需水强度增高，这与该研究的结　论一致　Ｉ。但前人研究多集中在某个单一环境因　子，或将多环境因子分开研究，实际上各环境因子之间　是相互影响、相互制约的，关于多环境因子对西瓜需水　・设施园艺・　［８］Ｄａｖｉｄ　Ｆ，Ｓａｎｊａｙａｎ　Ｊ．Ｇｒｅｅｎ　ｈｏｕｓｅ　ｇａｓ　ｅｍｉｓｓｉｏｎｓ　ｄｕｅ　ｔｏ　ｃｏｎｃｒｅｔｅ　ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｅｒＪ－ｊ．Ｔｈｅ　Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｌｍｌ　Ｊｏｕｒｎａｌ　ｏｆ　Ｌｉｆｅ　Ｃｙｃｌｅ　Ａｓｓｅｓｓｍｅｎｔ。２００７，　１２（５）：２８２—２８８．　［９］Ｌａｎｄｅｒａｓ　Ｇ，Ｏｒｔｉｚ－Ｂａｒｒｅｄｏ　Ａ，Ｌｏｐｅｚ　ＪＪ．Ｃｏｍｐａｒｉｓｏｎ　ｏｆ　ａｒｔｉｆｉｃｉａｌ　ｎｅｕｒａｌ　ｎｅｔｗｏｒｋ　ｍｏｄｅｌｓ　ａｎｄ　ｅｍｐｉｒｉｃａｌ　ａｎｄ　ｓｅｍｉ—ｅｍｐｉｒｉｃａｌ　ｅｑｕａｔｉｏｎｓ　ｆｏｒ　ｄａｉｌｙ　ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ　强度的综合影响尚鲜见报道。该研究综合分析了６个　环境因子之间及其与西瓜需水强度的单相关系数，说明　了它们之间的高度依赖性；通过逐步回归分析挑选出了　对西瓜需水强度影响最为显著的环境因子，建立了可靠　的回归模型，但该回归模型中只包含了对西瓜需水强度　影响显著的环境因子，可用于不同时期西瓜需水量的分　析和预测，利于推广和使用。　大棚西瓜“农科大５”需水强度的变化总体呈波动、　ｅｖａｐｏｔｒａｎｓｐｉｒａｔｉｏｎ　ｅｓｔｉｍａｔｉｏｎ　ｉｎ　ｔｈｅ　Ｂａｓｑｕｅ　Ｃｏｕｎｔｒｙ（Ｎｏｒｔｈｅｒｎ　Ｓｐａｉｎ）［Ｊ：．　Ａｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌ　Ｗａｔｅｒ　Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ，２００８，９５（５）：５５３—５６５．　［ｉｏ３　Ｌｅｅ　Ｊ　Ｗ，Ｌｅｅ　Ｉ｛ｃ，Ｈｗａｎｇ　Ｊ　Ｈ，ｅｔ　ａ１．Ｄｅｓｉｇｎ　ａｎｄ　ｉｍｐｌｅｍｅｎｔａｔ　ｈ　、　ｗｉｒｅｌｅｓｓ　ｓｅｎｓｏｒ　ｎｅｔｗｏｒｋｓ　ｂａｓｅｄ　ｐａｐｒｉｋａ　ｇｒｅｅｎ　ｈｏｕｓｅ　ｓｙｓｔｅｍ　ｓｅｃｕｒｉｔｙ。ｃ：ｌｒｉｃｈ１　｛　［Ｊ］．Ｕｒｂａｎ　Ｃｏｍｐｕｔｉｎｇ　ａｎｄ　Ｓｍａｒｔ　Ｇｒｉｄ，２０１０，７８：６３８—６４６．　［¨］ｉ￣ｓｋｏｖａｒ　Ｄ　Ｉ，Ｂａｎｇ　ｌ｛．Ｋｉｍ　Ｓ　Ｌ，ｅｔ　ａｌ，Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ　ａｎｄ　ｇｅｎｅｔｉｃ　ｆａｃｔｏｒｓ　ｏｎ　ｃａｒｏｔｅｎｏｉｄｓ　ａｎｄ　ｑｕａｌｉｔｙ　ｉｎ　ｗａｔｅｒｍｅ］ＯＤ　ｆｒｕｉｔｓ，ｉｎ　Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ　ｏｆ　ｔｈｅ　１ｓｔ　Ｉｎ—　ｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ　Ｓｙｍｐｏｓｉｕｍ　ｏｎ　Ｈｕｍａｎ　Ｈｅａｌｔｈ　Ｅｆｆｅｃｔｓ　ｏｆ　Ｆｒｕｉｔｓ　ａｎｄ　Ｖｅｇｅｔａｂｌｅｓ　［ｃ］／／Ｄｅｓｊａｒｄｉｎｓ　Ｙ．Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ　Ｓｏｃｉｅｔｙ　Ｈｏｒｔｉｃｕｌｔｕｒａｌ　Ｓｃｉｅｎｃｅ：Ｌｅｕｖｅｎ，　２００７：２３３－２４１．　缓慢上升的趋势，在第２Ｏ、５ｏ、８Ｏ天出现需水强度高峰，　全生育期平均需水强度为４．４５　ｍｍ／ｄ。在大棚西瓜生　产管理中，可以结合该需水规律指导灌溉。西瓜需水强　度与各环境因子均具有较高的相关性。需水强度与平　均气温、平均光强、平均蒸发量极显著正相关，相关系数　［１２］Ｐｒｅｎｇｅｒ　Ｊ　ｊ，Ｆｙｎｎ　Ｒ　Ｐ，Ｈａｎｓｅｎ　Ｒ　ｃ　Ａ　ｃｏｍｐａｒｉｓｏｎ　ｏｆ　ｆｏｕｒ　ｅｖａｐｏｔｒａｎｓｐｉ—　ｒａｔｉｏｎ　ｍｏｄｅｌｓ　ｉｎ　ａ　ｇｒｅｅｎ　ｈｏｕｓｅ　ｅｎｖｉｒ。ｎｍｅｎｔ口］．Ｘ｝ａｎｓａｃｔｉｏｎｓ　ｏｆ　ｔｈｅ　Ａｓａｅ，　２００２，４５（６）：１７７９—１７８８．　［１３３　Ｓｔｕｔｚ　Ｈ，Ｈｏｃｅｖａｒ　Ｍ，Ｂｕｒｋａｒｔ　Ａ．Ｖｅｇｅｔａｔｉｖｅ　ｖｅｒｍｅｈｒｕｎｇ　ｄｅｒ　ｅｓｃｈｅ　ｍｉｔ　ｇｒｉｉｎｓｔｅｃｋｌｉｎｇｅｎ［Ｊ］．Ｆｏｒｓｔｗｉｓｓｅｎｓｃｈａｆｔｌｉｃｈｅｓ　Ｃｅｎｔｒａｌｂｌａｔｔ，１９８３，１０２（１）：　３３６－３４３．　分别达０．９３５、０．８９４、０．８７８；与平均湿度极显著负相关，　相关系数一０．８４８；与白天平均气温和夜晚平均气温显著　正相关。由此可见，控温、控光、控湿、调节温差是大棚　管理的关键，落实到生产上就是要注意大棚的通风和遮　阳。具体可参照该研究所获得的回归方程和适宜环境　因子范围进行操作。　参考文献　Ｅｌｌ庞秀明．干旱荒漠绿洲区西瓜耗水规律与调亏灌溉模式的研究　［１４］Ｗｏｊｃｉｅｅｈ　Ｔ，Ｌａｍ　Ｉ３．Ｍａｔｈｅｍａｔｉｅ￣ｍｏｄｅｌ　ｆｏｒ　ｔｈｅ　ｍｕｌｔｉ－ａｔｔｒｉｂｕｔｅ　ｃｏｎｔｒｏｌ　ｏｆ　ｔｈｅ　ａｉｒ－ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｉｎｇ　ｉｎ　ｇｒｅｅｎ　ｈｏｕｓｅｓ￣Ｊ］．Ｒｅｃｅｎｔ　Ａｄｖａｎｃｅｓ　ｉｎ　Ｍｅｃｈａｔｒｏｎｉｅｓ，　２００７：１ｌ１－１１５．　Ｄｓ］陈歆，李萍萍，王纪章．我国设施农业发展中存在的问题及需要研究　的技术＿Ｊ］．农业装备技术，２００５，３１（３）：１－３．　［１６］张玉娟，余扬，张乃明，等．设施环境因子技术研究进展［Ｊ］．农业　系统科学与综合研究，２００３，１９（３）：１８６—１９１．　［】７］程智慧，陈学进，赖琳玲，等．设施番茄果实生长与环境因子的关系　口］．生态学报，２０１１，３１（３）：７４２—７４８．　［】８］李建明，邹志荣．温度、光辐射及水分对温室甜瓜幼苗干物质积累与　分配的影响及其模拟模型［Ｊ］．应用生态学报，２００７，１８（１２）：２７ｔ５—２７２１．　［１９］刘晓英，林而达．气候变化对华北地区主要作物需水量的影响口］．水　利学报，２００４（２）：１０１—１０７．　［Ｄ］．杨凌：西北农林科技大学，２００５．　Ｅｚ３吴桂林，王克勤．不同水分供应对西瓜营养和果实生长及果实品质　的影响ＥＪ３．河北农业大学学报，２００８，３１（２）：５．　［３］叶澜涛．设施栽培蔬菜瓜果需水规律及其模拟研究［Ｄ］．南京：河海　大学，２００７．　［２ｏ３王聪聪，孙磊，郭凤台，等．土壤水分状况对温室滴灌番茄水分利用　效率及果实品质的影响［Ｊ］＿灌溉排水学报，２０１１，３０（２）：１７１５—１７２１．　［２１３张瑞美，彭世彰，叶澜涛．设施栽培番茄需水规律分析及其气象因子　响应模型［Ｊ］．灌溉排水学报，２００７，２６（２）：２５—２８．　［２２］郑福．基质含水量对不同甜瓜品种幼苗生理特性和品质形成的影响　［Ｄ］．石河子：石河子大学，２０１０．　［２３］范爱武，刘伟，王崇琦．环境因子对土壤水分蒸散的影响［ｊ］．太阳能　学报，２００４，２５（１）：１—５．　［４］朱金才，刘杰，朱育红，等．棚室蔬菜气候因子与需水规律分析口］．现　代农业科技，２０１０（１７）：１５７—１５８．　［５］康绍忠，胡笑涛，蔡焕杰，等．现代农业与生态节水的理论创新及研　究重点口］．水利学报，２００４（１２）：１－７．　［８３孙景生，康绍忠．我国水资源利用现状与节水灌溉发展对策［Ｊ］．农　业工程学报．２０００，１６（２）：１－５．　［７３　Ｌｏｕｒｄｕｒａｊ　Ａ　Ｃ，Ｒａｊａｇｏｐａｌ　Ｗａｔｅｒ　ｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔ，ｗａｔｅｒ　ｕｓｅ　ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ　ａｎｄ　ｓｏｉｌ　ｍｏｉｓｔｕｒｅ　ｄｅｐｌｅｔｉｏｎ　ｐａｔｔｅｒｎ　ｉｎ　ｇｒｏｕｎｄｎｕｔ（Ａｒａｃｈｉｓ　ｈｙｌ￣ｇａｅａ　Ｉ　）ａｓ　（该文作者还有刘晓辉、郑俊蔫、杨瑞平。工作单位均同　第一作者。）　ｉｎｆｌｕｅｎｃｅｄ　ｂｙ　ｉｒｒｉｇａｔｉｏｎ　ａｎｄ　ｍａｎｕｒｉａｌ　ｔｒｅａｔｍｅｎｔｓ￣Ｊ］．Ｌｅｇｕｍｅ　Ｒｅｓｅａｒｃｈ，１９９９，　２２（２）：１７２一】７８．　Ｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐ　Ｂｅｔｗｅｅｎ　Ｗａｔｅｒ　Ｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔ　Ｒａｔｅ　ａｎｄ　Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ　Ｆａｃｔｏｒｓ　ｏｆ　Ｗａｔｅｒｍｅｌｏｎ　ｉｎ　Ｐｌａｓｔｉｃ　Ｓｈｅｄ　ＲＥＮ　Ｚｉ－ｌｉ，ＺＨＡＮＧ　Ｘｉａｎ，ＺＨＵ　Ｐａｎ－ｐａｎ，ＭＯ　Ｙａｈ－ｌｉｎｇ，ＹＡＮＧ　Ｘｉａｏ－ｚｈｅｎ，ＺＨＡ２ＸＩＧ　Ｎｉｎｇ，ＬＩＵ　Ｘｉａｏ－ｈｕｉ，ＺＨＥＮＧ　Ｊｕｎ－ｘｉａｎ，ＹＡＮＧ　Ｒｕｉ－ｐｉｎｇ　（Ｃｏｌｌｅｇｅ　ｏｆ　Ｈｏｒｔｉｃｕｌｔｕｒｅ，Ｎｏｒｔｈｗｅｓｔ　Ａｇｉｒｉｅｕｌｔｕｒａｌ　ａｎｄ　Ｆｏｒｅｓｔｒｙ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｙａｎｇｌｉｎｇ，Ｓｈａａｎｘｉ　７１２１００）　Ａｌ￣ｔｒａｃｔ：Ｔａｋｉｎｇ‘Ｎｏｎｇｋｅｄａ　５’ｗａｔｅｒｍｅｌｏｎ　ａｓ　ｍａｔｅｒｉａｌ，ｔｈｅ　ｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐ　ｂｅｔｗｅｅｎ　ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ　ｆａｃｔｏｒｓ　ａｎｄ　ｗａｔｅｒｍｅｌｏｎ　ｗａｔｅｒ　ｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔ　ｒａｔｅ　ｗｅｒｅ　ｓｔｕｄｉｅｄ．Ｔｈｅ　ｒｅｓｕｌｔｓ　ｓｈｏｗｅｄ　ｔｈａｔ　ｔｈｅ　ｃｈａｎｇｅ　ｏｆ　ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ　ｆａｃｔｏｒｓ　ｏｖｅｒ　ｔｉｍｅ　ｉｎ　ｐｌａｓｔｉｃ　ｓｈｅｄｓ　ｗａｓ　ｆｌｕｃｔｕａｎｔ．Ｄａｉｌｙ　ｍｅａｎ　ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ，ｄａｙｔｉｍｅ　ｍｅａｎ　ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ，ｎｉｇｈｔｔｉｍｅ　ｍｅａｎ　ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ　ａｎｄ　ｄａｉｌｙ　ｍｅａｎ　ｐａｎ　ｅｖａｐｏｒａｔｉｏｎ　ｗｅｒｅ　ｓｌｏｗｌｙ　ｒｉｓｉｎｇ　ｗｉｔｈ　ｔｉｍｅ，ａｎｄ　ａ　ｎｅｇａｔｉｖｅ　ｃｏｒｒｅｌａｔｉｏｎ　ｗａｓ　ｓｈｏｗｎ　ｂｅｔｗｅｅｎ　ｄａｉｌｙ　ｍｅａｎ　ｈｕｍｉｄｉｔｙ　ａｎｄ　４５　・设施园艺・　北方园艺２０１３（０９）：４６叫８　有限元平衡迭代法在充气膜温室屋面的应用　田忠喜　（聊城大学建筑工程学院，Ｉ　东聊城２５２０５９）　摘要：结合工程实例，针对大跨度双层充气膜屋面覆盖出现的兜水、漏水和其它构造问题　进行了成因分析。通过基于有限元平衡迭代法的充气膜结构找形分析，计算了充气膜承载力，确　定最佳设计参数，并结合构造做法，建立了技术措施。　关键词：有限元；充气膜；兜水；温室　中图分类号：ＴＵ　２６２　文献标识码：Ｂ　文章编号：ｌＯ０１－－０００９（２０１３）０９－－００４６－－０３　随着我国温室建设的发展，双层充气膜温室以其良　好的透光和保温性能得到越来越广泛的应用，但我国多　是引进国外温室，自己适用的技术则刚刚发展，在充气　膜的工程应用中，也出现了充气膜由于承载力不足和构　造不合理等因素而引起的兜水、漏水、风力损毁的问题，　因此，在充气膜设计中引入充气膜找形理论，分析充气　膜承载力问题和相关构造，以确定和验证经验参数，建　立技术措施具有重要的意义。　ｌ工程概况　某北方温室建设项目，为满足高大植物培育要求，　温室最大跨度要求１４　ｍ，最大高度要求８　ｍ（檐口），温室　总建筑面积约３　２００　ｍ２，分为一、二、三、四区和１个展　厅，总平面布置见图１＿】］。　图１温室总平面和充气膜安装分区图　Ｆｉｇ．１　Ｇｒｅｅｎｈｏｕｓｅ　ｇｅｎｅｒａｌ　ｐｌａｎｅ　ａｎｄ　ｉｎｆｌａｔａｂｌｅ　ｍｅｍｂｒａｎｅ　ｍｏｕｎｔｅｄ　ｐａｒｔｉｔｉｏｎ　膜厚１．５　ｍｍ，上层为长寿膜，膜厚２　Ｉｉｌｍ，充气膜的使用　年限为５　ａ　９选用镀锌的卡槽和卡簧固定充气膜，在屋面　温室上部采用平行弦桁架，用于安装外遮阳，屋面　采用圆拱型桁架结构，弧形桁架梁上弦杆用于安装双　层充气膜，充气膜分区分别为２４　ｍＸ　９　ｍ、３２　ｍＸ　７　ｍ、　３３　ｍＸ７　ｍ。下弦杆安装内遮阳。其中一、三、四区门式　钢架跨度为１４　ｍ，二区跨度１８　ｍ（图２）。　的脊部和檐口，通过连接屋面镀锌檩条固定双层充气　膜，２层膜固定之后，安装充气泵，向２层膜之间充气，整　个项目的总平面图和各温室充气膜分区见图１。　工程项目竣工后，出现温室充气膜在充气状态下排　温室屋顶覆盖材料为双层充气膜，下层为无滴膜，　作者简介：田忠喜（１９７９一），男，硕士，副教授，研究方向为建筑结　构。Ｅ－ｍａｉｌ＝３９１８３８３４３＠ｑｑ．ｃｏｉｎ．　水不畅，在屋面檩条之间的充气膜出现雨水聚集现象，　在充气膜固定点部位出现渗漏，并随着降水量的增加所　兜雨水量增加（图３），檀条出现被压弯现象，形成一定的　结构破坏隐患。　工程项目中温室屋面在充气状态下强度不能满足　基金项目：聊城大学校基金资助项目（ｘ０８１００４４）。　收稿日期：２Ｏ１２—１２—１７　　、ｉｌｌｕｍｉｎａｔｉｏｎ．Ｗａｔｅｒ　ｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔ　ｒａｔｅ　ｏｖｅｒ　ｔｉｍｅ　ｗａｓ　ｆｌｕｃｔｕａｎｔ，ａｎｄ　ｔｈｅ　ｐｅａｋ　ａｐｐｅａｒｅｄ　ｉｎ　ｔｈｅ　２０ｔｈ，５０ｔｈ，８０ｔｈ　ｄａｙ．Ｔｈｅ　ｈｉｇｈ　ｃｏｒｒｅｌａｔｉｏｎ　ｗａｓ　ｆｏｕｎｄ　ｂｅｔｗｅｅｎ　ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａＩ　ｆａｃｔｏｒｓ　ａｎｄ　ｗａｔｅｒ　ｒｅｑｕｉｒｅｍｃｒｌｔ　ｒａｔｅ．Ａ　ｖｅｒｙ　ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔ　ｐｏｓｉｔｉｖｅ　ｃｏｒｒｅｌａｔｉｏｎ　ｂｅｔｗｅｅｎ　ｗａｔｅｒ　ｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔ　ｒａｔｅ　ａｎｄ　ｄａｉｌｙ　ｍｅａｎ　ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ，ｄａｉｌｙ　ｍｅａｎ　ｉｌ［ｕｍｉｎａｔｉｏｎ，ｄａｉｌｙ　ｍｅａｎ　ｐａｎ　ｅｖａｐｏｒａｔｉｏｎ　ｗａｓ　ｓｈｏｗｅｄ，ａｎｄ　ｔｈｅ　ｃｏｒｒｅｌａｔｉｏｎ　ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔｓ　ｔｈａｔ　ｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙ　ｗｅｒｅ　０．９３５，０．８９４　ａｎｄ　０．８７８．Ａ　ｖｅｒｙ　ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔ　ｎｅｇａｔｉｖｅ　ｃｏｒｒｅｌａｔｉｏｎ　ｂｅｔｗｅｅｎ　ｗａｔｅｒ　ｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔ　ｒａｔｅ　ａｎｄ　ｄａｉｌｙ　ｍｅａｎ　ｈｕｍｉｄｉｔｙ　ｗａｓ　ａｌｓｏ　ｂｅ　ｆｏｕｎｄ，ａｎｄ　ｔｈｅ　ｃｏｒｒｅｌａｔｉｏｎ　ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ　ｗａｓ　－０．８４８．Ｓｉｘ　ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｍａｌ　ｆａｃｔｏｒｓ　ｗｅｒｅ　ｉｎｆｌｕｅｎｃｅｄ　ａｎｄ　ｒｅｓｔｒｉｃｔｅｄ　ｅａｃｈ　ｏｔｈｅｒ，ｂｕｔ　ｄａｉｌｙ　ｍｅａｎ　ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ　ａｎｄ　ｄａｉｌｙ　ｍｅａｎ　ｉｌｌｕｍｉｎａｔｉｏｎ　ｗｅｒｅ　ｔｈｅ　ｋｅｙ　ｆａｃｔｏｒｓ　ｔｈａｔ　ｉｎｆｌｕｅｎｃｅｄ　ｗａｔｅｒｍｅｌｏｎ　ｗａｔｅｒ　ｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔ　ｒａｔｅ．　Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：ｐｌａｓｔｉｃ　ｓｈｅｄ；ｗａｔｅｒｍｅｌｏｎ（Ｃｉｔｒｕｌｌｕｓ￡ａｎａｔｕｓ）；ｗａｔｅｒ　ｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔ　ｒａｔｅ；ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａＩ　ｆａｃｔｏｒｓ　４６