近日，兰桂骐与荷兰瓦赫宁根大学联合培养博士闵心远在国际一区期刊《Agricultural Systems》（影响因子6.6）上发表了题为《多利益相关者视角下的温室设计多目标优化》的研究论文。

温室设计优化是一项复杂的挑战，涉及庞大的组合解空间以及设施设备、室外气候和作物之间的相互作用。传统的温室设计优化文献通常只考虑一到两个设计因素，而非系统性地进行设计优化。此外，在碳中和的背景下，评估温室性能需要考虑经济效益和环保两个维度，以及不同利益相关者的优先目标。

为了解决这一问题，本文创新地将运筹学方法与生物经济建模相结合，并结合各地区的气候及市场条件，为中国四个不同地区（上海金山、山东潍坊、甘肃平凉、河北廊坊）的番茄温室设计（温室结构、覆盖材料、加温系统、降温系统、保温幕布、遮阳幕布、补光系统、二氧化碳补充系统、和涂白）进行了系统性优化。具体而言，本文：

1）采用温室作物和环控模型Intkam-Kaspro，模拟了不同温室设计的产量、能耗、经济效益和环保性能。

2）采用遗传算法，本文探索大量的解空间以减少计算量。

3）通过采用方向距离函数方法，纳入了利益相关者对经济和环境性能的优先考虑，对温室设计的整体表现进行评估。

图：多目标优化的温室设计流程图

研究结果确定了在三种不同价格情景下，在经济和环保性能方面均表现出色的温室设计。对温室的经营收益影响最大的设计因素包括：补光、温室结构、保温幕布和CO2补充速率的选择。

在补光方面，LED照明在经济效益和环境性能方面均优于HPS照明。相较无补光的情况，采用LED补光强度为200 μmol m−2s−1的设计，可增加年经营收入97.3至200.2 ¥ m−2。相反，相较无补光的情况，使用低光照强度（100 μmol m−2s−1）会显著降低温室的经济效益和环保表现。补光和CO2补充之间具有正向的协同关系，因此在进行补光时应同时进行CO2补充。

在环保方面，补光是温室生产过程中温室气体排放的主要贡献者。采用补光强度为200 μmol m−2s−1的LED补光设计将使二氧化碳当量排放从151.7增加到211.0 kg m−2。使用保温幕布可以增加经济效益，并有效减少温室气体排放。

研究结果强调了在金山、潍坊、平凉、和廊坊等四个不同地区，最优温室设计各有不同，凸显了温室设计需因地制宜，结合当地的气候和市场条件的重要性。这项研究对于温室系统的优化具有重要意义，为中国温室行业提供了实际的政策建议。

表：金山、潍坊、平凉、廊坊鉴定的最优温室设计（按经济效益排序）

表：金山、潍坊、平凉、廊坊鉴定的最优温室设计（按环保表现排序）

论文链接：https://authors.elsevier.com/c/1iSg5,70zHv3yq