張卓，汪小旵,2，趙進(jìn)，劉景娜，Morice O.ODHIAMBO

(1南京農(nóng)業(yè)大學(xué)工學(xué)院，江蘇南京210031；2江蘇省智能化農(nóng)業(yè)裝備重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，江蘇南京210031)

長(zhǎng)江三角洲地區(qū)冬季生產(chǎn)設(shè)施作物面臨著持續(xù)低溫弱光的氣候問(wèn)題[1]，沒(méi)有加溫設(shè)備的溫室大棚只能依靠積蓄太陽(yáng)能來(lái)提高室內(nèi)溫度，受天氣影響很大，低溫季節(jié)的連續(xù)陰雨、雪天時(shí)，氣溫和地溫都持續(xù)很低，使得蔬菜作物，尤其是喜溫蔬菜生長(zhǎng)遲緩，甚至出現(xiàn)冷害，嚴(yán)重影響蔬菜的品質(zhì)和產(chǎn)量[2-3]。為了保證作物在低溫環(huán)境下安全過(guò)冬，一般采用燃煤或者焚燒作物秸稈進(jìn)行加溫，隨著環(huán)保壓力日漸增加，選用空氣源[4]或水源熱泵[5-8]進(jìn)行溫室加溫也是一種新型的加溫方式，但是溫室整體環(huán)境加熱仍然存在電能消耗高、價(jià)格昂貴等問(wèn)題，采取作物根區(qū)加溫是一種節(jié)能的替代方式[9]。采用電熱元件直接加熱作物根區(qū)，加溫效果明顯、熱效率高，且設(shè)計(jì)性強(qiáng)，可根據(jù)不同使用場(chǎng)所設(shè)計(jì)出更符合需求的加熱模式。何芬等[10]分別采用發(fā)熱電纜、自限溫發(fā)熱帶、碳晶電熱膜對(duì)育苗根區(qū)進(jìn)行加熱，分析了不同加溫材料對(duì)栽培基質(zhì)溫度的影響；張紅梅等[11]利用一種由金屬發(fā)熱絲嵌入聚丙烯保護(hù)膜構(gòu)成的農(nóng)用發(fā)熱膜進(jìn)行冬季茄果類育苗；周長(zhǎng)吉[12]將栽培盆直接放置在地面，加熱管道鋪在栽培盆底部，直接對(duì)其加熱；趙云龍等[13]將碳晶加熱板系統(tǒng)引入番茄栽培設(shè)施中，試驗(yàn)表明將加熱板全部掩埋在基質(zhì)里加溫處理番茄幼苗能顯著提高番茄的根系活力和光合速率。目前，大多數(shù)根區(qū)加熱主要適用于育苗環(huán)節(jié)的栽培，因此在長(zhǎng)江三角洲地區(qū)采用根區(qū)加熱的方式來(lái)驗(yàn)證茄果類作物能否安全過(guò)冬，具有非常重要的意義。

本文擬研制一種保溫性能良好的雙層嵌套式栽培盆，將硅橡膠加熱板放置于栽培基質(zhì)中，加熱板由STM 32微控制器進(jìn)行加熱功率控制，分析在不同根區(qū)溫度下作物地上部分溫度變化特性，以期為冬季溫室中對(duì)茄果類作物進(jìn)行根區(qū)加熱提供參考。

1 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)

該系統(tǒng)主要由栽培盆、硅橡膠加熱板、發(fā)泡劑、觸摸屏、繼電器、電源、SPI 通信模塊、STM 32微控制器及傳感器模塊等組成。溫度傳感器與變送電路組成采集模塊，完成設(shè)備初始化后，通信模塊將采集的溫度信號(hào)傳送至控制器，控制器計(jì)算采集到的狀態(tài)值與設(shè)定值，通過(guò)在線調(diào)整模糊PID算法并計(jì)算出控制量，從而控制多路加熱板加熱功率，具體工作原理如圖1所示。

1.1 節(jié)能型栽培盆設(shè)計(jì)

1.1.1 外形設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)一種雙層嵌套式栽培盆，外層栽培盆口徑尺寸40 cm×40 cm，底徑24 cm×24 cm，高35 cm；內(nèi)層栽培盆口徑尺寸30 cm×30 cm，底徑18 cm×18 cm，高26 cm。將小盆嵌套在大盆內(nèi)部，間隙使用發(fā)泡劑填充，間隙底部發(fā)泡劑厚度為8 cm，四周間隙厚度為5 cm，栽培盆內(nèi)壁兩側(cè)各放入硅橡膠電熱板，三維效果圖如圖2所示。發(fā)泡劑的主要成分為聚氨酯，聚氨酯廣泛用于建筑、化工、電子等領(lǐng)域的一種新興的有機(jī)高分子材料，該材料導(dǎo)熱系數(shù)極低，不易吸水，具有黏結(jié)、密封、隔熱等特點(diǎn)，是一種優(yōu)質(zhì)保溫材料，在系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)起到隔熱保溫進(jìn)而節(jié)能的作用。

圖1 溫度控制系統(tǒng)工作原理圖Fig.1 Schematic diagram of temperature control system

圖2 節(jié)能栽培盆結(jié)構(gòu)示意圖Fig.2 Structure of energy saving pot

1.1.2 硅橡膠加熱板的設(shè)計(jì)加熱板采用硅橡膠電熱板，它具有良好的柔韌性，可與被加熱物體緊密接觸，雙面散熱。電加溫線排布如圖3所示，外形呈長(zhǎng)方形，長(zhǎng)×寬×厚為150mm×120mm×1mm，電熱板發(fā)熱形式為面狀，相比電熱線以自身為輻散中心呈線性散熱，可避免栽培盆內(nèi)局部溫度過(guò)高、受熱不均勻等問(wèn)題，且相同功率下其表面溫度較低，可減少對(duì)植物根系的傷害[14-16]。

對(duì)于穩(wěn)態(tài)的一維平壁導(dǎo)熱問(wèn)題[17-18]，采用第一類邊界條件，可利用傅里葉定律求解加熱板所需的熱流量，其數(shù)學(xué)描寫為：

即熱流量和熱流密度為

圖3 硅橡膠電熱板結(jié)構(gòu)圖Fig.3 Schematic diagram of silicon rubber heating plate

式中，Φ為熱流量，W；q為熱流密度，W/m2；θ、θ′為不同平壁面的溫度，℃；δ/λA為平壁的導(dǎo)熱熱阻，K/W；δ/λ為平壁的面積熱阻，m2K/W。

以加溫栽培盆為模型，模擬出作物在極端寒冷天氣下所需的加溫能耗量，計(jì)算以單片加熱板加熱作物根區(qū)為例，其中栽培盆與硅橡膠加熱板厚度不計(jì)，模型示意圖見(jiàn)圖4。

圖4 栽培盆導(dǎo)熱示意圖Fig.4 Schematic diagram of heat conduction in pot

據(jù)文獻(xiàn)[19-21]可知辣椒喜溫不耐霜凍，生長(zhǎng)期間若長(zhǎng)期處于0～5℃以下低溫時(shí)，會(huì)出現(xiàn)葉綠素減少等冷害表現(xiàn)，即溫室氣溫(θf(wàn))的極端值范圍為0～5℃，計(jì)算時(shí)θf(wàn)取1 ℃，試驗(yàn)設(shè)定根區(qū)溫度范圍在15～25℃，栽培基質(zhì)層溫度(θ1)取最高值25℃，此時(shí)保溫層溫度(θ2)維持在40℃，將上述數(shù)據(jù)代入到公式(3)和(4)，得到2個(gè)方向的熱流密度：

加熱板的熱流為2個(gè)方向的熱流密度之和：

通過(guò)公式(3)～(5)算得加熱板所需熱流密度q為76.7W/m2，說(shuō)明在實(shí)際試驗(yàn)中采用80W/m2功率的加熱板是較為合理的。

1.2 系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì)

系統(tǒng)微控制器選用STM 32F407，其具有良好的瞬態(tài)反應(yīng)和抗噪聲能力，可保證系統(tǒng)的可靠運(yùn)行，溫度采集電路采用Ⅰ級(jí)K 型熱電偶加調(diào)理芯片MAX 6675，通過(guò)SPI 串口通訊方式將數(shù)據(jù)傳送至STM 32，每路熱電偶單獨(dú)連接一個(gè)溫度調(diào)理芯片，通過(guò)譯碼器譯碼來(lái)選擇讀取的熱電偶通道，輸入面板采用TFT 顯示屏，可通過(guò)控制面板設(shè)置溫度值，電路原理圖如圖5所示。

圖5 控制系統(tǒng)電路原理圖Fig.5 Schematic diagram of control system circuit

1.3 溫度控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

為了確保系統(tǒng)控制根區(qū)溫度的穩(wěn)定性，采用抗干擾能力強(qiáng)、響應(yīng)迅速的自整定模糊PID控制算法[22-24]。模糊PID控制結(jié)構(gòu)如圖6所示，采用二維模糊控制結(jié)構(gòu)，以溫度誤差e(k)和誤差變化率ec(k)作為輸入，PID 參數(shù)調(diào)整量?Kp、?Ki和?Kd作為輸出。

圖6 模糊PID控制結(jié)構(gòu)圖Fig.6 Structural diagram of the PID control block

本系統(tǒng)采用三角形隸屬度函數(shù)，設(shè)定輸入輸出量的詞集取7個(gè)模糊子集，即{NB(負(fù)大)，NM(負(fù)中)，NS(負(fù)小)，Z0(零)，PS(正小)，PM(正中)，PB(正大)}，其中“大、中、小”表示控制量的程度，“正、負(fù)”表示變量的變化趨勢(shì)方向(正變化或負(fù)變化)。設(shè)定初始溫度θs，開(kāi)始階段使用開(kāi)關(guān)控制使加熱板開(kāi)始加溫，待土壤溫度上升到一定溫度后采用模糊PID 來(lái)控制，PID調(diào)節(jié)實(shí)際溫度θc的范圍在[θs?θe，θs+θe]內(nèi)，誤差的變化率ec范圍在[?Us/T?θec，?Us/T+θec]內(nèi)，則E和EC 的基本論域?yàn)閇?θe，θe]和[?θec，θec]。根據(jù)工程經(jīng)驗(yàn)，本文將溫度信號(hào)誤差e和溫度信號(hào)誤差變化率ec的模糊論域設(shè)為[?6，6]，控制器輸出變量?Kp、?Ki和?Kd的論域分別為[?0.12，0.12]、[?0.30，0.30]和[?0.09，0.09]。溫度信號(hào)誤差的量化因子Ke=6/θe，溫度信號(hào)誤差變化率的量化因子Kec=6/θec，這將e和ec從基本論域范圍轉(zhuǎn)換為模糊論域范圍，比例因子分別是0.020、0.050和0.015，工作時(shí)，系統(tǒng)不斷讀取e、ec值，模糊控制器實(shí)時(shí)輸出?Kp、?Ki和?Kd的值，根據(jù)公式(6)得到PID算法的Kp、Ki和Kd，從而實(shí)現(xiàn)PID控制的參數(shù)自整定。

式中，Kp_s，Ki_s和Kd_s分別為PID參數(shù)基值。

2 材料與方法

2.1 材料

供試?yán)苯菲贩N為‘蘇椒5號(hào)’，該品種的辣椒株高最高可達(dá)50～60 cm，栽培基質(zhì)為椰殼(Galuku Group，澳大利亞)，辣椒栽培期間定期施用營(yíng)養(yǎng)液，試驗(yàn)期間外界氣溫較南京冬季平均氣溫偏低、風(fēng)速適中，是典型的南方冬季低溫弱光氣候。試驗(yàn)于2017年11月4日播種于孔穴盤中，12月6日“四葉一心”時(shí)選取長(zhǎng)勢(shì)一致的植株移植到栽培盆中，進(jìn)入加溫栽培期。

2.2 方法

采用TP-300手持式測(cè)溫儀對(duì)根區(qū)溫度進(jìn)行檢測(cè)，測(cè)量時(shí)溫室內(nèi)溫度8℃。由于栽培基質(zhì)質(zhì)地松軟，導(dǎo)熱系數(shù)較低[25]，屬于熱的不良導(dǎo)體，電熱板在基質(zhì)里放出的熱量到達(dá)植物根際有一定滯后性，測(cè)量時(shí)每個(gè)栽培盆設(shè)置5個(gè)測(cè)點(diǎn)，以植物根莖5 cm 為半徑，深度為10 cm 的5個(gè)點(diǎn)，測(cè)量點(diǎn)分布如圖7所示。設(shè)置3組根區(qū)溫度：15、20和25℃，每組溫度處理3株植株，對(duì)每株植物進(jìn)行4次重復(fù)觀測(cè)，取平均值作為測(cè)量值，每次測(cè)量相互獨(dú)立。

圖7 溫度采集點(diǎn)分布圖Fig.7 Distribution diagram of temperature collection points

作物地上部分(莖稈、葉片)溫度測(cè)量時(shí)，設(shè)置根區(qū)溫度為15、20和25℃，測(cè)量時(shí)間為每天05:00，試驗(yàn)采用的辣椒株高均在25～35 cm，且作物外形相似，對(duì)作物地上部分的溫度測(cè)量分為莖桿和葉片兩部分。莖稈上每隔2 cm 設(shè)置為一個(gè)測(cè)點(diǎn)，每一葉片沿著葉脈方向均勻選取3個(gè)測(cè)點(diǎn)，測(cè)點(diǎn)之間間隔相等，測(cè)點(diǎn)分布如圖8、圖9所示。使用TYS-4N 型植物營(yíng)養(yǎng)測(cè)定儀對(duì)整株作物溫度進(jìn)行測(cè)量，測(cè)量時(shí)按下測(cè)量壓頭，使測(cè)量位置夾住作物葉片停留約2～3 s，直到蜂鳴器發(fā)出提示音，松開(kāi)測(cè)量壓頭。

圖8 作物莖稈測(cè)點(diǎn)示意圖Fig.8 Schematic diagram of measuring points on crop stem

圖9 作物葉片測(cè)點(diǎn)示意圖Fig.9 Schematic diagram of measuring points on crop leaf

對(duì)作物地上部分溫度進(jìn)行連續(xù)測(cè)量，07:00—21:00每隔2 h 測(cè)量1次。觀測(cè)點(diǎn)選擇作物基底部、作物中部和冠層頂部3個(gè)高度，每個(gè)高度隨機(jī)選擇4個(gè)測(cè)點(diǎn)，測(cè)點(diǎn)分布如圖10所示。采用TYS-4N 型植物營(yíng)養(yǎng)測(cè)定儀測(cè)量各個(gè)測(cè)點(diǎn)的溫度，為避免環(huán)境溫度的波動(dòng)對(duì)測(cè)量結(jié)果產(chǎn)生影響，4次測(cè)量均在1m in 內(nèi)完成，觀測(cè)值為測(cè)點(diǎn)溫度的平均值。

為了驗(yàn)證保溫栽培盆的節(jié)能性，在相同外界條件下，比較保溫栽培盆與普通栽培盆的耗電量。普通栽培盆為內(nèi)層保溫栽培盆，即口徑尺寸30 cm×30 cm，底徑18 cm×18 cm，高26 cm，單層，不加保溫層，加熱板放置同保溫栽培盆。在不同根區(qū)溫度(15、20和25℃)下分別設(shè)置3組保溫盆與3組普通盆，采用電量檢測(cè)儀測(cè)量每盆作物的耗電量，每天5:00讀取電量檢測(cè)儀的讀數(shù)，為當(dāng)日該盆的能耗量，持續(xù)測(cè)量2周。最后對(duì)保溫栽培盆進(jìn)行實(shí)用性分析，與燃煤鍋爐進(jìn)行經(jīng)濟(jì)性比較。

圖10 作物地上部測(cè)點(diǎn)分布示意圖Fig.10 Schematic diagram of m easuring pointson p lant aboveground

3 結(jié)果與分析

3.1 根區(qū)溫度控制試驗(yàn)

驗(yàn)證系統(tǒng)溫度控制準(zhǔn)確性的采集結(jié)果如表1所示。計(jì)算溫度平均值時(shí)，20 ℃組2 的測(cè)量值與25℃組2的測(cè)量值為可信度較低的數(shù)值，計(jì)算時(shí)應(yīng)剔除，對(duì)剩余的數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算，保證得到最優(yōu)的平均值，由試驗(yàn)結(jié)果可知，實(shí)際測(cè)得的數(shù)據(jù)比設(shè)定溫度偏高，相對(duì)誤差保持在0～4.53%，該系統(tǒng)有較好的穩(wěn)定性與精確性。

表1 根區(qū)溫度控制試驗(yàn)結(jié)果Table 1 Experiment results of controlling root temperature℃

3.2 不同根區(qū)溫度作物地上部溫度的日變化特征

由表2可知，在前3個(gè)晴天試驗(yàn)日中，中午時(shí)段太陽(yáng)輻射較強(qiáng)，溫室室內(nèi)溫度迅速上升，在15、20和25℃3種根區(qū)處理溫度下作物日間平均溫度分別為11.0、12.1和13.2℃，CK 日間平均溫度為9.8℃，說(shuō)明該系統(tǒng)的加溫模式在有太陽(yáng)輻射的情況下對(duì)作物地上部分溫度提升效果明顯。試驗(yàn)期間溫室氣溫、對(duì)照組作物的平均溫度和不同根區(qū)溫度下作物地上部溫度的變化曲線如圖11所示。由圖11可知，作物地上部每日溫度變化呈“單峰”曲線變化，最高溫度出現(xiàn)在12:00—14:00區(qū)間，同時(shí)，12月16、17日為陰雨天，是典型的冬季低溫弱光天氣，溫室內(nèi)最高氣溫出現(xiàn)在16日13:00，溫度僅為11.2℃，作物地上部溫度變化不明顯，日間平均溫度為8.5℃，夜間平均溫度為6.4℃，3組根區(qū)加溫處理作物的地上部日間平均溫度分別為10.2、11.5和12.5 ℃，夜間平均溫度分別為8.8、9.7和11.4℃，盡管氣溫驟降，作物整體溫度略低于前3個(gè)試驗(yàn)日，但沒(méi)有出現(xiàn)大幅度的溫度波動(dòng)，作物的地上部仍處在一個(gè)有利于生長(zhǎng)的溫度環(huán)境。試驗(yàn)期間根區(qū)溫度為15、20和25℃時(shí),作物冠層溫度日間平均提高1.4、2.6和3.7℃，夜間平均提高2.1、2.9和4.0℃。

表2 不同根區(qū)溫度處理的作物地上部平均溫度Table 2 Average temperatureof aboveground partsof crop under treatment with different root temperature℃

圖11 不同根區(qū)溫度處理下作物溫度日變化及溫室氣溫變化Fig.11 Changes in crop temperature and greenhouse temperature under different root zone temperatures

3.3 不同根區(qū)溫度對(duì)作物地上部溫度的影響

圖12 不同根區(qū)溫度處理下作物溫度分布圖Fig.12 Crop temperature profiles under different root zone temperatures

為了使作物的溫度分布更為直觀，采用RGB相機(jī)采集作物圖像，基于Colourbar 繪制作物溫度分布圖，結(jié)果如圖12所示。由圖12可知，在沒(méi)有太陽(yáng)輻射的情況下，每組作物地上部分溫度從底部沿冠層頂部方向呈遞減趨勢(shì)，CK 組作物基部采集最高溫度為6.53℃，該組作物在低溫下已經(jīng)出現(xiàn)了葉片皺縮、葉片黃斑等冷害表現(xiàn)，當(dāng)給作物根區(qū)加熱時(shí)，由于栽培盆基質(zhì)上方?jīng)]有鋪設(shè)保溫隔熱材料，加熱板散發(fā)的熱量會(huì)垂直向上傳遞，直接加熱作物周圍的空氣。根區(qū)溫度為15、20、25℃時(shí)，3組作物測(cè)量到的最高溫度分別為7.57、8.61和10.56℃，且加溫組作物生長(zhǎng)狀態(tài)良好。可見(jiàn)，本研究提出的作物根區(qū)加熱的方法可有效地提高作物溫度，避免作物在夜間低溫環(huán)境下遭受冷害。

3.4 保溫栽培盆的能耗與實(shí)用性分析

圖13為保溫栽培盆與普通栽培盆的耗電量試驗(yàn)結(jié)果，溫室溫度對(duì)能耗量有著重要的影響，當(dāng)室內(nèi)溫度升高時(shí)，能耗明顯降低，12月22日至12月24日由于環(huán)境溫度高，根區(qū)溫度為15 ℃時(shí)不需要加熱板提供熱量，反之溫室溫度降低時(shí)，根區(qū)加熱所需能耗明顯提升。試驗(yàn)表明填充發(fā)泡劑的栽培盆比普通栽培盆節(jié)能效果顯著，根區(qū)溫度為15、20和25℃時(shí)，普通栽培盆耗能分別為5.19、7.51和9.61 kW·h，保溫栽培盆分別耗能4.18、5.99和7.76 kW·h，保溫栽培盆比普通栽培盆分別節(jié)省電量24.2%、25.3%和23.8%，節(jié)能效果明顯。

圖13 不同根區(qū)溫度處理下2種栽培盆的耗電量Fig.13 Power consumptions of two types of pots under different root zone temperatures

計(jì)算單位面積的耗電量，保溫栽培盆的口徑為40 cm×40 cm，每平方米可放置6.25個(gè)栽培盆，但實(shí)際種植時(shí)考慮盆與盆之間存在一定間隙，即按1m2放置4個(gè)保溫栽培盆來(lái)計(jì)算，一般地666.7m2可栽培辣椒約為2 600株，即采用保溫栽培盆種植辣椒可以達(dá)到實(shí)際生產(chǎn)中的種植要求。以加熱到15℃為例，加溫栽培2周，每平方米保溫栽培盆栽共耗電16.72 kW·h，以電費(fèi)0.5元/(kW·h)計(jì)算，前期投入為每平方米11元。采用燃煤鍋爐供暖，達(dá)到與保溫栽培盆提供相同的熱量時(shí)，燃煤量為2.4 kg/m2[26]，煤的價(jià)格每噸900 元，前期投入為每平方米27元[27]，人工費(fèi)用為每平方米2.12元，則保溫栽培盆電加熱與燃煤鍋爐的運(yùn)行總費(fèi)用分別為19.36和31.28元。

通過(guò)運(yùn)行費(fèi)用比較可知，電費(fèi)比煤的價(jià)格高，所以保溫栽培盆運(yùn)行的電費(fèi)會(huì)高于燃煤量的費(fèi)用，但燃煤鍋爐產(chǎn)生的熱量在能量傳遞過(guò)程中會(huì)有一定損耗，所以在實(shí)際過(guò)程中耗煤量會(huì)高于理論計(jì)算值，且燃煤鍋爐有著高昂的前期投入以及人工費(fèi)用，綜合比較認(rèn)為保溫栽培盆是一種更為經(jīng)濟(jì)的加溫方法。燃煤鍋爐還存在著環(huán)境污染問(wèn)題，保溫栽培盆可循環(huán)利用，節(jié)能效果良好，從長(zhǎng)遠(yuǎn)性考慮，保溫栽培盆更具經(jīng)濟(jì)效益和生態(tài)效益，有一定的實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。

4 結(jié)論與討論

本文設(shè)計(jì)的雙層嵌套栽培盆具有保溫、節(jié)能的特點(diǎn)，栽培盆內(nèi)置硅橡膠加熱板，加溫系統(tǒng)采用模糊PID控制，提高了溫度控制精度，將誤差控制在0～4.53%，有良好的穩(wěn)定性與精確性。試驗(yàn)結(jié)果表明，在沒(méi)有太陽(yáng)輻射的情況下，加熱作物根部會(huì)使作物地上部分溫度往冠層頂部方向遞減，當(dāng)根區(qū)溫度設(shè)置為15、20和25℃時(shí)，作物冠層溫度日間分別平均提高1.4、2.6和3.7 ℃，夜間分別平均提高2.1、2.9和4.0℃，保溫栽培盆比普通栽培盆分別節(jié)省電量24.2%、25.3%和23.8%，節(jié)能效果明顯，且相比燃煤鍋爐，保溫栽培盆有著更低的運(yùn)行費(fèi)用，具有實(shí)用性，且本系統(tǒng)所采用的聚氨酯發(fā)泡劑、硅橡膠加熱板、熱電偶傳感器等元件成本低廉，有助于該系統(tǒng)的后期推廣。

根區(qū)加溫模式不但耗能較低，而且對(duì)抵御冬季持續(xù)惡劣天氣，保證作物安全度過(guò)低溫冷害期有著重要意義。傳統(tǒng)溫室加溫是通過(guò)加熱整體環(huán)境，然后熱量傳遞到作物各個(gè)部分，而根部往往是溫度最低的部分；作物根區(qū)加熱系統(tǒng)往往是根區(qū)溫度最高，然后溫度分布往冠層頂部方向遞減，這種溫度分布趨勢(shì)對(duì)于抵抗短期的低溫冷害具有明顯優(yōu)勢(shì)，但是對(duì)于作物長(zhǎng)期的長(zhǎng)勢(shì)，尤其是產(chǎn)量的影響，還需要進(jìn)一步的試驗(yàn)觀測(cè)。