日光温室边际土壤温度影响及内拱棚效应模拟

"该研究以内蒙古标准‘三立一坡’型日光温室为研究对象，探讨了日光温室边际土壤温度的影响因素及其变化规律。通过实测数据，对比分析了有内拱棚与无内拱棚情况下，不同深度(0-55cm)、不同位置(0-350cm)土壤温度的差异。研究表明，内拱棚能显著提高土壤温度，尤其是在5cm和25cm深度的土壤层，分别提升了1.7℃和1℃左右，但对55cm深处的土壤温度影响不大。此外，内拱棚的设置还能有效延缓边际界点的内移，当室外温度低于-18℃时，含内拱棚的日光温室边际界点比无内拱棚的情况可延迟60cm左右。研究人员利用Gambit软件构建了基于CFD（Computational Fluid Dynamics）的模型，该模型能够准确模拟日光温室南侧边际各层土壤的温度变化，为温室作物种植提供理论指导。该研究由国家自然科学基金资助完成。" 本研究主要涉及以下几个知识点： 1. **日光温室设计**：日光温室是一种利用太阳能加热室内空气，以创造适宜农作物生长的设施。"三立一坡"型日光温室是内蒙古地区常见的设计类型，具有良好的保温效果。 2. **内拱棚效应**：内拱棚是温室内部增设的覆盖结构，可以进一步增强温室的保温性能。实验发现，内拱棚能显著提升近地面土壤温度，有助于作物生长。 3. **土壤温度分布**：土壤温度受到温室内外环境、温室结构、内拱棚等因素的影响。在不同深度和位置，土壤温度存在明显差异，这影响到作物根系的发育和作物的生长周期。 4. **边际效应**：边际效应是指温室边缘地带由于受热条件变化导致的温度梯度，影响温室的有效利用面积。内拱棚能有效推迟边际界点的内移，扩大了温室的有效种植区域。 5. **CFD模拟**：计算流体力学（CFD）用于模拟日光温室内的气流和温度分布，是理解温室环境控制的关键工具。Gambit软件构建的模型可以精确预测不同土壤层的温度，为温室管理提供科学依据。 6. **农业工程与计算流体力学结合**：将工程原理与计算技术应用于农业生产，如使用CFD进行温室环境模拟，是现代农业技术发展的重要方向，有助于提高温室农业的效率和产量。 7. **环境适应性**：研究考虑了室外温度对温室土壤温度的影响，表明温室设计应考虑到极端气候条件，以保证作物在各种天气下的正常生长。 8. **科研方法**：本研究采用了实地测量、数据分析和数值模拟相结合的方法，为理解和改善日光温室的环境控制提供了系统性的研究范例。