2. 温室环境参数与调控目标

智能温室控制系统要做的第一件事，不是选传感器、也不是写程序，而是把“作物需要什么样的环境”翻译成一组可测量、可比较、可调控的参数目标。温度、空气相对湿度、光照和CO₂浓度是四个最核心的环境因子，它们各自影响不同的生理过程，又彼此耦合。理解每个参数的适宜区间、昼夜差异以及相互之间的联动关系，是后续选型、布点和控制策略设计的直接依据。

温度：决定生长速度与物质分配

温度直接影响酶活性，从而决定光合速率、呼吸消耗和养分运输速度。对多数果菜类作物（如番茄、黄瓜）而言，白天适宜气温约22～28℃，夜间约15～18℃。昼夜温差保持在8～10℃有利于白天积累的光合产物向果实运输，减少夜间呼吸消耗。温度过高（持续超过32℃）会导致花粉活力下降、坐果不良；过低（低于10℃）则根系吸收能力明显减弱。

工程上需要区分三个温度对象：气温（决定冠层生理活动）、根区温度（影响水分与养分吸收，一般比气温更稳定，适宜20～24℃）和叶温（受辐射影响，可能高于气温2～5℃）。控制系统通常以气温为主控量，但布点时不能只放一个点：温室存在明显的垂直温差和水平温差，建议在作物冠层高度布置多个测点并取平均值，同时保留一个靠近通风口或外界的测点用于判断冷风侵入。

空气相对湿度：与病害风险直接挂钩

相对湿度反映空气距饱和的程度，它通过影响蒸腾和叶面结露来作用于作物。多数蔬菜适宜的相对湿度为60%～80%。湿度过高（夜间超过90%）时，叶面温度略低于气温便容易结露，为灰霉病、霜霉病等真菌病害提供侵染条件；湿度过低（低于50%）则蒸腾过强，气孔关闭，光合下降，还可能引起钙运输受阻导致的脐腐病。

需要特别注意的是，相对湿度是温度的函数：同样的绝对含水量，气温下降10℃，相对湿度可能从70%升到接近饱和。因此夜间降温阶段是结露高发期，控制策略上应在傍晚提前通风降湿，而不是等到湿度报警才动作。湿度调控通常与温度调控共用通风、加热、喷雾等执行机构，二者存在冲突——通风降湿会带走热量，加热升温又会降低相对湿度，这正是需要控制器统一协调的原因。

光照：能量的来源与信号

光照既是光合作用的能量来源，也是调控形态建成（节间长度、开花时间）的信号。参数上要区分光照强度（常用光合有效辐射PPFD，单位μmol/(m²·s)）和光照时长（光周期）。果菜类光饱和点较高，番茄在PPFD约700～900μmol/(m²·s)时接近饱和，冬季弱光地区往往只有200～400μmol/(m²·s)，成为产量限制因子。光周期方面，多数果菜要求12～16小时光照，过长或过短都会影响花芽分化。

温室光照管理有两个方向：弱光时补光，强光时遮阳。补光要关注补光时段（清晨、傍晚或全天补光效果不同）和补光量是否经济；遮阳则要避免“一遮了之”，外遮阳在夏季可降低冠层辐射和温度，内遮阳则更多用于保温与散射光利用。光照传感器应水平安装于冠层上方、避免被结构阴影遮挡，并定期清洁。

CO₂浓度：常被忽视的产量杠杆

CO₂是光合作用的原料。大气浓度约420μmol/mol，而在密闭温室内，日出后作物快速光合会使浓度降到200μmol/mol以下，成为限制因素。将CO₂浓度补充到700～1000μmol/mol，通常可使果菜增产10%～30%。但施放CO₂必须与通风协调：通风会迅速把CO₂排到室外，因此施放应在相对密闭、光照充足的时段进行，并配合浓度反馈控制，避免过量（一般不超过1200μmol/mol，过高对人员和作物均不利）。

CO₂浓度还与温度、光照共同决定光合速率：弱光下提高CO₂收益有限，高温强光下CO₂不足则光合“有光无料”。因此CO₂调控不能孤立设定，而应作为“光—温—气”协同策略的一部分。

从参数目标到可执行的控制设定

把上述区间落到控制系统里，需要做三件事。第一，为每个参数定义目标值、允许偏差和动作死区。例如温度目标25℃，偏差±1.5℃，死区0.5℃，即温度升到26.5℃才启动通风，降到24.5℃才停止，避免执行机构频繁启停。第二，定义昼夜分段：白天与夜间使用不同的温度、湿度目标，切换时刻由时间或光照阈值触发。第三，定义优先级与互锁：当降温与降湿冲突时，优先保证不结露；当室外CO₂施放与通风冲突时，暂停施放。

一个可直接参考的设定表如下（示例参数，需按实际作物校准）：

最后要强调，参数目标不是固定常数，而是随生育期变化的曲线：苗期温度略高、湿度略高；开花坐果期对高温和低湿更敏感；采收期则更关注品质与病害控制。控制系统的价值，正在于把这些“作物语言”稳定地翻译成传感器读数与执行机构动作，并在多参数冲突时做出合理取舍。