日光温室是我国设施农业的主体,日光温室的正常生产对推进我国“菜篮子”工程有着举足轻重的作用。地温是温室生产的关键要素之一,在温室冬季栽培中往往面临由土壤低温胁迫引起的低产出、低效益等一系列问题,给农民收入带来不利影响,因此提高地温成为温室研究的一个重要方向。由于温室加温中传统化石能源的使用始终无法摆脱能源消耗和环境污染的困扰,使得太阳能、地热能、生物质能等清洁能源的应用越来越受到人们的重视。太阳能是一种储量丰富、使用长久的清洁能源,但同时也具有不稳定、不连续的缺点,太阳能集热和土壤蓄热的互补应用可以弥补此不足,是一种节能减排的有效途径。本文采用试验测试和仿真模拟相结合的方法,研究太阳能土壤增温单循环和双循环系统对提升植物根系土壤温度的效果,主要研究内容如下:（1）以位于山东济南的两种不同结构的单坡薄膜温室大棚为研究对象,采用稳态方法计算了两温室的采暖季总耗热量;利用Sketchup软件建立了两温室的三维简化模型,并运用TRNSYS软件搭建了两温室逐时热负荷计算模型,模拟了两温室全年动态热负荷。（2）对太阳能土壤增温系统进行试验研究,为两种不同结构温室设计不同的土壤增温方案,其中,温室一采用双循环系统,温室二采用单循环系统;介绍了两种系统的结构及运行原理、设备选型、数据采集设置和系统自动控制策略,并分析了冬季晴日和阴雨日天气下的试验测试数据。（3）采用TRNSYS软件搭建了单循环和双循环两系统的仿真平台,通过计算模型模拟计算出两系统单位集热面积接收辐射量、单位集热面积的集热量、单位管长蓄热量、平均集热效率以及能耗等参数,分析过渡季土壤蓄热与采暖季土壤热利用一个周期（2019年9月25日～2020年3月8日）内系统的运行性能。（4）为了提高太阳能利用率,利用TRNSYS软件中优化程序GENOPT建立了集热器安装倾角和方位角的组合优化,并对优化前后两系统的单位集热面积的太阳辐射量和集热量进行对比分析。（5）为了研究温室土壤温度场的变化情况,采用ICEM建立了三维水平直管土壤物理模型,通过ANSYS/FLUENT软件建立计算模型,对2019年9月25日～2020年1月10日包含土壤蓄热和放热时段的土壤温度场进行数值模拟,根据模拟结果分析过渡季、冬季晴朗日和冬季雨雪日的土壤温度场变化情况,并利用实测数据验证了模型的可靠性。（6）综合实测数据和模拟结果评价了单循环系统的加温效果,肯定了单循环系统对于防止低地温对植物生长的抑制作用。分析了两系统的环境效益,指出系统对于节能减排和实现碳中和的意义。本文研究了两结构温室的热负荷,分析了太阳能土壤增温单循环、双循环两系统的运行性能,从加温效果和环境效益两方面分析了系统的适用性,可对实际工程具有指导意义,同时为寒冷地区温室土壤加温方式的选择提供参考依据。