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技术措施的农业气象学方法:玻璃和塑料掩蔽物

发布时间:2020-02-14

属于玻璃或塑料的加热建筑物的定位、设计和操作,气象方面的问题十分复杂,以致只就它们本身,就可写一本书。商业上的业务包括控制光照、温度、热量、湿度和二氧化碳,以设法造成对作物生长最有利的气候。为做到这些,对内部气候进行了测量,但未必认识到,必须特别注意去取得有代表性的数值。在玻璃房内的不同部分,物理条件有很显著的变化。在英国,温室—词只用以指业余园艺的小型玻璃房。对取样程序和仪器安装问题,必须予以注意。

在对玻璃掩盖物效应开始作任何试验之前,也要同时考虑所涉及的物理过程究竟是什么。关于玻璃效应的最普通解释是:它把短波辐射传进来,并减少长波辐射的出射。尽管这样的解释直到目前看来还是正确的,但是这对于增温效应是一种过于简单的解释,这里常常忘记有相当热量经由玻璃的传导,因此在寒冷之夜,玻璃内外温度差异不大。玻璃掩盖物对热损失有阻碍作用,但不能完全阻止热损失。而且, 没有哪一种玻璃结构物是绝对密闭和不透风的,因此热量的对流损失也是不可忽略的。然而,下述说法大概是正确的: 玻璃最塱要的独特效应是挡风,使风力明显地变小,因此到白天土壤温度增加量较大,于是到夜间,自土壤返回空气的热量相应增多。

透刚掩盖物完全能透过大部分入射辐射,但它必然使光线减弱,尤其是在玻璃材料或塑料材料表面不洁的吋候;在自然光强较弱的冬季月份,这种情况可能特别明显。玻璃及各种形式塑料的透射特性是不一样的,对各种类型的材料必需分别考虑并进行试验。

选择玻璃房的位置时,要考虑的因子包括外界辐射、光照、温度和风的状况。不是那么简单能作出答案的,几乎亳无例外地得把各个因子照顾到。例如,虽然海岸一般可能有相当多的机会提供适当的日照记录,但是那里也极易受大风的袭击,玻璃极易遭受海盐飞沫的污染。一个内陆地点,风的问题较少,但易受夜间低温之害。

考虑补充加热燃料的来源正在迅速减少,充分利用加热结构就变得越来越重要。根据严密的逻辑推理得知:使用的能量比以可食作物形式产生出来的能量多得多,以这种方式使用燃料很不经济,今后可能不会维持长久。另一方面,不加热的玻璃或塑料结构物可能有广阔的发展前途。

在巨大玻璃房里迸行气象条汴的试验工作,要费大量资金,要用大量材料。因此,在正常情况下,只是在人力和设备供应都很充足的专门研究站上,才有可能做这种工作。不过,通过研究以罩在幼嫩植物上的玻璃罩或框架形式出口的低矮玻璃或塑料掩盖物之下的状况,可完成小规模试验的大量有用工作。

例如,1960年在布里斯托尔作过一次试验,所用仪器为7只最低温度表,把它们放在罩在短草地上9个一排的中央那个玻璃罩里边。其中4只放在玻璃边上和倾斜顶盖里边,并同玻璃接触;另外3只放在玻璃罩中心的垂直线内。从这些仪器取得60个夜间的读数,并把它们与常规的露天放置的最低草温表所测温度作了比较。

在內一外温差最大的夜间,玻璃内表面的4只温度表显 出比外边最低草溫大约高1.1--1.7℃的数值。至于玻璃罩中心的数值,最下面的温度表显示出大约2.8℃的增温效益,而上面两只温度表大约为2.2℃。这些结果证实了下述论点:玻璃罩下夜间最低温度的增加,最大值在远离结构物和同白天已变暖的土壤最为接近的地方。在多云或有风的夜间,没有辐射冷却或辐射冷却很小时玻璃罩内外的最低温度差异则极小。

进一步的分折表明,在强辐射夜(其定义是:没有降水,风速小于6海里小时,天空中的云量在5成以下), 最低温度增高的程度取决于当天白天的日照量,也取决于近地面(2米以下)气层的逆温强度。后一因子可用百叶箱最低温度与最低草温之差直接得出,其值在这样的强辐射夜变化于-16.1℃到-12.2℃之间。

后来的一个类似试验是研究荷兰窗之下的夜间状况,这里所说的“荷兰窗”是使用一对大约2米见方的不加热的玻璃框做成双斜坡顶的结构物,脊高50厘米,四周边高8厘米,用木板或砖作围墙。被掩盖土壤全长通常为3米左右,无论何时,每当外边温度降至1℃以下, 就往这样的窗上浇水,自12月至翌年3月的观测序列表明: (a)在强辐射夜,荷兰窗下夜间地面最低温度增值平均为 5℃,有时超过7℃;(b)洒水产生的额外增值平均为2.5℃, 而在最寒冷的夜间,则接近这个数值的2倍。

在露天,有霜时间直到15个小时,而在洒过水的玻璃框里面,没有出现过冰点以下的温度。

次日的入射辐射,其中的一部分必然用于融化玻璃表面上的结冰,但即使如此,除非超过15℃,玻璃框里边的最高温度,并不见得受此影响而明显下降。这样,似乎不容怀疑,完好的玻璃掩盖物加上水的保护,对冬季严霜能起到很好的防御作用。

避免作物遭霜只是掩盖物效应的一个方面。更重要的一个方面是它使有效生长季延长。这种掩盖物之主要缺点是需要补偿收入降雨量的不足,因此就大多数作物而言,需要进行某种形式的灌溉。例外的情形只是象莴苣那样一些生长快的作物,这些作物只用土壤中贮存的水分即可完成其生长过程,但在这种情形下,在掩盖作物之前,使土壤水分达到田间持水量是很重要的。

在取璃掩盖物之下的需水问题可作为农业气象学中田间试验一套新的完整序列的课题。经验已表明,就户外作物制作的可能蒸腾计算值仍是很合适的,尽管里边的气候已经有

了显著变化。这样的计算起码可用作设计试验实施方案时的参考。