1. 课程导入与多区温室认知

多区温室并不是把几栋温室简单拼在一起,而是把一座(或一组)温室在空间上划分为若干相对独立、又共享部分设施的环境控制单元,每个单元称为一个“分区”。分区可以是一跨屋面、一个隔间、一条走道两侧的种植带,也可以是一栋独立的棚室。分区管理的核心在于:承认不同分区之间存在温度、湿度、光照、CO₂浓度和作物生育阶段的差异,并用可测量的手段把这些差异控制在允许范围内,而不是用一套统一的调控策略“一视同仁”地覆盖全场。

为什么必须分区?原因来自三个方面。其一是物理差异:连栋玻璃温室中,靠外墙面与靠中庭的位置、南侧与北侧、靠近热源与远离热源的位置,冬季夜间温差常见 2~5 ℃;夏季靠近天窗与远离天窗的位置,湿度和叶面结露风险也明显不同。其二是作物差异:同一座温室里可能同时存在育苗区、定植区、采收区,不同生育期对温度、昼夜温差和营养液浓度的要求并不一致。其三是设备差异:不同分区的风机、湿帘、遮阳、补光和灌溉支路往往独立配置,若按全场平均值调控,就会出现“有的区过冷、有的区过热”的典型问题。分区管理要做的,就是让调控粒度与差异的空间尺度相匹配。

连栋玻璃温室分区结构与典型环境差异 A区 · 育苗区 昼 24~26 ℃ / 夜 17~18 ℃ 补光 12 h · 高湿需求 靠近热源,夜间偏暖 B区 · 定植区 昼 22~25 ℃ / 夜 15~16 ℃ CO₂ 800~1000 μL/L 中部位置,环境较稳定 C区 · 采收区 昼 20~23 ℃ / 夜 14~15 ℃ 低湿防病 · 加大通风 近天窗,昼夜波动大 D区 · 试验区 独立控温控湿 多参数对比试验 靠外墙,冬季偏冷 中央作业走道(隔断与门帘分隔各分区,减少空气串流) 分区独立调控设备 A区:补光灯 + 加湿 B区:CO₂ 施肥阀 C区:天窗 + 环流风机 D区:独立空调机组 分区环境控制器 每区独立温湿度探头 + 分区设定值 关键认知:同一座温室内,位置差异 + 作物差异 + 设备差异 → 必须按分区设定值分别调控 若按全场平均温度调控,A区可能过热、D区可能偏冷,两端作物生长受抑

从工程类型看,常见的多区温室有三类,其分区逻辑差别很大。第一类是连栋玻璃温室,骨架连续、屋面连片,分区依靠内部隔断、门帘和独立的末端设备实现,环境耦合强,容易出现“隔而不断”的串流问题,分区设计时要特别关注气流组织和隔断密封。第二类是塑料大棚群,由多栋单棚并列组成,每栋天然就是一个分区,独立性强、投资低,但保温性能弱、昼夜温差大,分区管理重点在于按棚设定通风与保温被揭盖时间。第三类是日光温室群,以墙体蓄热和保温被为核心,各栋朝向、墙体厚度和后坡角度可能不同,冬季夜间温度差异显著,分区管理要结合墙体蓄热能力和揭盖时序来安排。

下面给出一份可用于现场踏勘的分区环境差异记录示例,帮助把“差异”变成可比较的数据。表中数值为教学示例,实际应以现场实测为准。

分区 位置特征 冬季夜温示例 夏季午后湿度示例 主要调控手段
A 育苗区 近热源、中部偏南 18.2 ℃ 78% 补光、加湿、局部加温
B 定植区 温室中部 16.5 ℃ 72% CO₂ 施肥、环流风机
C 采收区 近天窗、北侧 15.1 ℃ 68% 加大通风、控湿防病
D 试验区 靠外墙、西侧 14.3 ℃ 70% 独立空调、临时保温

这张表的价值不在于数字本身,而在于它揭示了一个判断依据:当同一时刻不同分区的夜温极差超过 3 ℃、湿度极差超过 8 个百分点时,就说明“全场统一设定值”已经不再适用,需要转入分区设定。实际踏勘时,建议在每个分区中部、距地面 1.5 m 处布置温湿度记录仪,连续记录 3~7 天,取夜间 22:00 至次日 6:00 的平均值作为分区夜温,取午后 13:00~15:00 的平均值作为分区湿度,这样得到的差异才具有可比性。

本课程的学习路径按“认知—测量—调控—优化”四层递进展开。先建立多区温室的空间与设备认知,弄清分区边界、传感器位置和执行器归属;再学习如何布点测量、如何判断差异是否超出允许范围;随后进入分区调控的具体方法,包括温度、湿度、光照、CO₂ 和水肥的分区策略;最后结合能耗、产量与病害数据做分区优化,形成可复盘的运行方案。学习过程中应始终把握一条主线:分区管理的目标不是让每个区“各自为政”,而是在总资源约束下,让每个区的环境尽量贴近其作物的需求。理解了这一点,后续的传感器布点、控制器设定和策略调优才有统一的判断标准。

初学建议:先选一座实际温室,画出分区平面草图,标注每个分区的作物、面积、传感器位置和独立执行器,再用一周记录数据填出上面的差异表。这张草图和数据表,就是后续所有分区调控工作的基础底图。