纵观中国近两年来文洛式大型现代温室的快速发展，长期可持续运营已成为各大生产温室面临的挑战。在保持稳定增产的前提下，不断优化调控手段，实现利润最大化是各大型生产公司的努力方向。本文将围绕此话题进行思考，参考荷兰温室管理案例，从不同的角度来阐述温室管理思维，希望能够给国内种植者一些新的思索。
为了探寻是否可以通过温室设备的升级和配合使用，维持作物产量并能够有效地降低温室能耗，在荷兰答而丰的Improvement center进行了一项有趣的试验，参与者包括昕诺飞和斯文森等。首先实验中对温室补光产品进行升级，植株间补光灯的光效比原产品提高了18.7%，并将总补光从原来的215 μmol/(㎡·s)优化到了195 μmol/(㎡·s) ，配合更加优化的补光时间。其次在能耗方面，通过更长时间的使用双层幕布达到节能效果，并结合除湿机，将温室内的湿度差HD维持在5-6 g/m³左右。最终试验结果令人惊喜，在维持相同产量的同时，电能节省23%，热能节省25.6%。
以上试验不难看出，电能节省比较直观。随着产品更新换代，目前昕诺飞LED植株间照明模组的光电转换效率达到了3.3 μmol/J，顶光模组达到了3.2 μmol/J。而广泛使用的高压钠灯在1.8 μmol/J左右。同样的光强和使用时长前提下，LED补光灯较钠灯电耗能够节省45%左右。产品使用时长是该产品发挥效果的基础，补光对于产量的提高，需要一定小时数长期累计并影响作物生长（密度，坐果量等）。
如果在作物需要补光的时候，由于高昂电费而产生不敢用灯的担忧，那么原先预想的增产效果也会大打折扣。最终运营费用提高却没有带来收益。目前荷兰补光灯在番茄使用时间达到3500小时左右，增产达到30%以上。与此同时国内昕诺飞番茄项目补光小时数已达1900小时左右，增产20%。
很多种植者从使用钠灯向LED过渡，担心是否需要更多天然气来加热温室。其实影响热能最终消耗的因素繁多复杂，和温室设备如何使用息息相关。LED和钠灯直接影响了作物的供给光。加热管直接影响温室内温度，而幕布使用则会间接影响。现在的问题是，如何让设备之间同时使用发挥最大化功效，而不是相互限制使用。
根据观察，荷兰温室在寡照时期，幕布整天为闭合使用状态并开启补光灯。而中国温室日间为阴雨天气的情况下使用幕布的概率并不高，担忧牺牲掉自然光。荷兰冬季的光照大约在200J/c㎡，荷兰幕布策略是否和“1%的光1%的产量”的理念相违背？其实如果从温室能量平衡角度去看待这个问题，我们发现荷兰种植者考虑的是，如何配合使用各设备，从而实现效益最大化，而不是孤立看待单个因素。任何温度高于绝对零度的物体都会释放热辐射（详细参考斯特藩-玻尔兹曼定律）。所以，温室里面的作物接受来自太阳的辐射（为正），自身又要向周围环境辐射（为负）。最终，植物的净辐射为正还是为负，取决于作物与周围媒介的温度差：叶片温度与上层覆盖物温度差、与地面温度差、与管道温度差。
对于夜晚使用幕布，这比较好理解。因为夜晚温室内温度高于外界自然温度，温室会不停向天空辐射长波，损失能量。那么日间也需要使用幕布吗？当日间太阳辐射强度开始降低或维持较低水平，提供给温室内作物的辐射热量也会降低，为了维系作物温度不变，其他供暖方式例如轨道及植株间加热管的热量需求就会上升。此时使用一层高透光保温幕布，可以降低温室向外热量损失。那么满足作物光合作用使用LED是否会比使用钠灯消耗更多的天然气？我们则需要分析温室出现的是下列哪种具体运营状态：
以上操作都可以给作物提供需求的生长环境，但是能耗方面，使用钠灯情况下由高到低是情景四≥情景三≥情景二,并且补光灯的使用影响到幕布的使用。那么到底选择全钠灯、全LED还是混合补光方式？这具体需要了解温室设备长期处于以上哪种状态，来具体计算电耗和能耗的总和。简而言之，补光方式需要看外界温度低不低，补光灯使用有没有影响到其他设备的使用（例如保温幕布），以及钠灯用电加热是不是比用天然气加热更划算?
我们再用荷兰瓦赫宁恩大学（WUR）的温室能量模型来模拟一下上述情况，假设当外界光强在100W/㎡（阴天），温度-5度（华东地区冬季一般在零度左右），风速5米/s的情况下对单层玻璃温室里面进行番茄种植，LED补光强度为180 μmol/(㎡·s),室内要求达到20度，75%的相对湿度。
如果不使用任何幕布，这个时候作物顶端的光强为341 μmol/(㎡·s)，为了满足作物温度，热需求（天然气）还需要126W/㎡。如果现在使用一层斯文森的高透光型保温幕布Luxous 1347 FR（遮阳率13%，节能率47%），温室内部作物顶端光强为303μmol/(㎡·s)，加温需求（天然气）还需要46W/㎡。通过对比，我们看到使用幕布虽然使光照稍有损失（9%），但是节能的效果相当可观,天然气需求降低了80W/㎡。温度垂直温度差从1度降到0.3度。幕布使用完全没有影响LED补光灯的使用，两种设备的最优效果种植者都能享受到。
如果将LED换成钠灯，从计算中可以发现温室甚至不需要加热。不过这边需要注意的是高压钠灯不可完全取代温室加热管加热效果（根据热力学和各个加热管使用目的考虑）。轨道和植株间加热是优先考虑的。
▲图片由斯文森和豪根道联合提供，数据为WUR能量模型模拟结果.
总而言之，对于作物来说，光永远不嫌多，但是热能会。当热能不能从光里面剥离，种植者则会打开幕布和通风窗来排除多余的热量，这是对温室能量平衡（产生=消耗）管理的浪费。我们在调节温室满足作物光温水肥气需求的同时，一定需要从能源最优角度去考虑。所以回归温室最初设计，以种植者的角度去设计一套能耗友好，管理灵活且长期可持续运营下去的温室，才是中国现代农业未来的方向。
