中國設施農業氣象服務現狀與前景分析

李明財 黎貞發 李 春

摘要設施農業是實現中國農業現代化的重要舉措，是農業增產、農民增收的主要手段。在氣候變化的大背景下，極端氣候事件頻發，設施農業對氣象服務提出了新的要求。然而，我國目前氣象服務水平還十分薄弱，遠不能滿足設施農業快速發展的需求。綜述了我國設施農業面臨的主要氣象災害，重點分析了設施農業為氣象需求、氣象服務現狀及未來發展方向，以期為設施農業開展更有效的精細化服務。進而為提高氣象保障能力提供思路。

關鍵詞設施農業；氣象災害；氣象服務；現狀；中國

中圖分類號S165

文獻標識碼A

文章編號1007－5739(2009)16－0214－02

面臨世界農業發展的嚴峻形勢，為了滿足更多人口的生存需要，有效的利用土地、氣候資源及保護環境。各種高新技術迅速應用于農業生產，設施農業便應運而生Ⅲ。設施農業作為我國現代化農業的重要組成部分，已經實現了由簡單到復雜、功能單一到綜合、管理粗放到集約的轉變。最終將促使中國農業實現由傳統農業向現代化農業的飛躍。然而，在近年來氣候變化的大背景下。氣溫、降水變化的頻率及強度明顯增強陽，極端天氣氣候事件(如臺風、暴雨雪、低溫凍害、大風等)呈增加趨勢，給農業生產帶來巨大損失。對我國設施農業來說，由于存在科技含量低、設施水平低下、機械化程度低及管理水平較低等問題日。抵御各種氣象災害的能力還十分薄弱。另外，氣象服務水平也十分有限，尤其缺少針對設施農業的專項氣象服務，沒有建立系統的氣象災害監測、預警及評估體系。在當前極端氣象災害頻發的背景下如何為設施農業開展高水平氣象服務，提高防災、減災能力，已成為當前農業氣象領域亟待解決的重要理論和實際問題。基于此，分析了設施農業氣象需求。重點評述了氣象服務現狀及未來發展方向。以期為提高氣象部門的設施農業氣象服務水平提供思路，更好地為我國設施農業發展、農業增產及農民增收保駕護航。

1設施農業概念及類型

設施農業是利用現代化工程技術創建的設施和可控手段，為動植物生產提供可控制的適宜生長環境，充分利用土壤、氣候和生物潛能，在有限的土地上獲得速生、高產、優質和高效農畜產品的一種高效產業。Ho指出設施農業是一種封閉式農業生態系統，即由于玻璃、塑料薄膜或其他材料的密閉作用，阻礙了內外物質、能量、信息的交流，形成一個相對穩定的環境條件，免受不利自然天氣的影響。從而充分發揮氣候、植物、土地、資金、勞動力的效力。目前。已經形成了以溫室、大棚、人工氣候室、航天農業、植物工廠、無土栽培為主體的設施農業。廣義上的設施農業包括設施栽培。主要采用各類溫室、塑料棚、人工氣候室及其配套設施，對蔬菜、花卉及果類進行栽培；設施養殖，主要是采用各類保溫、遮蔭棚舍和現代化集約飼養畜舍及配套設備，對畜禽、水產品及特種動物進行養殖。設施農業從狹義上講主要包括塑料大棚、溫室、植物工廠3種不同層次。

廖允成、王立祥及何芬等總結了我國設施農業的主要類型，主要有以下4種模式：一是簡易覆蓋型。以地膜覆蓋為典型代表，適合于寒冷、干旱的北方大田生產。二是簡易設施型。主要是中小拱棚，以塑料薄膜低空(低于2m)覆蓋為主，多用于城郊的蔬菜保護地栽培；三是一般設施型。主要是塑料大棚、日光溫室、加溫溫室；四是復雜設施型。主要指工廠化育種育苗、工廠化生產及無土栽培等，通常包括加熱系統、降溫系統、通風系統、遮陽系統、微灌系統和中心控制系統。

2設施農業的氣象需求分析

設施農業采用現代化農業工程和機械技術，以應用設施及環境調節為手段，為動、植物生產提供相對可控制甚至最適宜的溫度、濕度、光照、水肥和氣等環境條件，在一定程度上可擺脫對自然環境的依賴而進行有效生產叫。但設施農業仍然受到對自然氣候資源(如光、溫、水)的約束，而且氣象災害直接影響到設施農業的產量。氣象災害主要包括：

(1)臺風。臺風是最主要的農業氣象災害之一，尤其是在沿海城市。臺風登陸時，常伴隨狂風暴雨和風暴潮，其影響嚴重程度居氣象災害之首，尤其是對設施農業破壞力極大，極易造成巨大損失。臺風對設施農業的破壞主要有：一是臺風風力強度大，造成大棚棚架扭曲變形、倒伏受損，棚膜被掀。設施被毀；二是設施農業棚膜被掀，造成棚內農畜產品受損；三是臺風形成的短時強降雨。造成農業設施內澇嚴重。

(2)暴雪。設施大棚可以支撐一定的負載，但如果暴雪發生時棚頂積雪不能及時清除。或負載過重則會導致大棚垮塌、棚內作物受凍，發生雪災。近年來，全國各地四季中冬季升溫最為明顯，發生暴雪的幾率降低，但對北方來說，氣候變暖導致極端暴雪出現的頻率及強度都有可能增加。即便是南方，長期不發生暴雪災害導致災害的防災、減災能力減弱。出現極端氣候事件時應對能力變弱，其造成的損失往往無法預計。2008年初，南方的冰凍天氣正說明了這一點。此外。1998年1月浙江全省遭遇的一場大范圍暴雪，降雪持續時間長，積雪厚，全省眾多大中小柵單體鋼架被壓塌，某農場花巨資從以色列引進的一個現代化大型連棟大棚一夜之間“轟然倒塌”。被雪壓癱而全部報廢，損失慘重舊。陜西省渭南市臨渭區。2000年1月一場大雪，伴隨較大的降溫天氣。臨渭區的一個設施農業蔬菜種植大村，壓塌日光溫室10余座。中間支撐骨架折斷，溫棚設施大部分垮塌，棚內蔬菜全部凍死。造成嚴重損失。

(3)冬季低溫、早春低溫陰雨、夏季高溫干旱。節能型日光溫室熱能主要來自太陽輻射，一旦連續陰天，則地溫及氣溫逐漸下降，特別是地溫太低導致出現寒根、漚根，然后將致使地上部遭受低溫冷害、凍害。南方地區，冬季低溫及早春陰雨是制約冬季蔬菜設施栽培的主要氣候障礙因子。早春常遇持續的低溫陰雨天氣。棚內溫度低、濕度大，光照不足，易發生病害，且植株徒長、瘦弱，坐果率下降，直接影響產量和品質。夏、秋季的高溫干旱天氣也易對大棚造成不利影響。如高溫使得設施大棚蔬菜通常不能正常生長越夏，大棚黃瓜、瓠瓜、番茄等喜溫蔬菜一般只能采收到6月底至7月上、中旬而拉秧落令。

(4)大風。大風的直接危害是刮飛、刮破棚膜，損壞大棚設施。降低或破壞大棚的保溫性能。一般秋、冬大風期間，大部分塑棚普遍嚴重受損，其中部分棚架或農膜報廢，棚中作物受強風、低溫危害嚴重，對生產影響極大。

(5)連陰天及驟晴天氣。近幾年，此氣象在設施農業生產中危害很大，人們經過多種努力戰勝了低溫連陰天氣，卻往往毀于隨之而來的驟晴天氣。連陰或雪、霧天氣，若遇突然轉晴，立即揭開草苫后經常會出現植株急速萎蔫凋枯死亡的現象。即群眾說的“閃死”苗。這主要是源于連續陰天導致的室內地溫很低，出現寒根現象，根系活動減弱，吸收土壤水分及肥力能力銳減，在天晴后，氣溫迅速回升，莖葉蒸騰大量失水，而根系吸收水分跟不上地上蒸騰的需要，導致莖葉萎蔫，嚴重時會成為永久性萎蔫失水死亡。

針對當前氣候變化大背景下極端氣候事件的頻發，以

及精細化現代設施農業的發展需要，設施農業氣象需求應主要包括以下幾個方面：一是及時、準確的每日滾動天氣預報；二是針對農業尤其是設施農業專項氣象服務，如實時滾動溫度、降水、日照、風速及風向等專項預報；三是及時提供各種農業氣象指數，如噴藥、灌溉及施肥等天氣指數；四是氣象信息的及時送達；五是氣象災害的防災、減災知識。

3設施農業氣象服務現狀及存在的問題

近年來受全球氣候變化的影響，自然災害頻發，農業生產受制于極端天氣氣候事件和病蟲害的威脅日趨嚴重。農業生態系統抵御自然災害的能力嚴重不足。與之相對應。設施農業對氣象需求不斷提升，以期更好地利用氣候資源以提高防災、減災能力。中國氣象局及各地氣象部門立足于現代農業，尤其是設施農業新需求，不斷更新氣象服務手段，努力提高氣象服務能力，開展了相關研究及業務工作。開展的氣象服務主要表現在：一是為設施農業增加針對性的專項天氣預報及專業氣象服務。在常規天氣預報的基礎上。增加了多種要素及多種氣象指數的預報，為設施農業提供了有利保障。而且增加了中長期預測服務產品，比如天津市氣侯中心為農業提供了月、季、年的長期滾動氣侯預測，通過新農網、氣象121及手機短信等多種形式發布到農業決策部門及農戶手中。二是建立了設施農業氣象預報服務系統。如陜西省渭南市氣象局基于Windows平臺，應用VB及VFoxpro等語言建立了農業氣象預報服務系統，系統能同時給出災害天氣預報，設施農業生產信息和超前對策措施，直接應用于指導設施農業生產，為設施農業提供良好氣象保障，取得了很好的經濟效益。三是加強了與農業相關部門的合作，加強農業氣象研究及信息溝通服務，通過研究項目合作、科技實用項目轉化、科技基地共建等多種方式使氣象服務更具針對性、實效性。四是加強了設施農業大棚氣象要素實時監測及氣象信息的發布傳輸。天津市氣候中心結合天津設施農業需求，對溫室大棚氣象進行實時監測，設計了不同的數據表結構，采用基于Browser／WebGl8 Server／Database Server的三層架構模式，以ArclMS為開發平臺，實現了網絡地圖發布、農業氣象要素查詢、分析、統計及動態變化等功能，已在天津設施農業得到了應用。取得了很好的經濟效益。

盡管氣象部門在為現代設施農業服務方面取得了可喜的成績，但與國外及現代農業的要求相比，還存在諸多不足和差距，具體表現為：一是短期天氣預報的準確率很高，但中長期，尤其是月以上氣候預測水平不高，大大削弱了設施農業的防災能力；二是多數氣象部門公開發布的氣象預報信息僅包含晴雨、空氣溫度及風3個要素，與越來越精細化的特色設施農業生產管理目標不適應；三是設施農業氣象預報服務系統僅是傳統方法的集成，缺少預報和監測技術上的創新。而農業氣象信息發布系統也沒有進行大范圍的推廣和應用；四是氣象與農業部門的合作僅限于項目研究及技術推廣的層面上，長期的監測、預測及評估合作還很欠缺。而且氣象部門對設施農業作物生長過程中的生理特性了解甚少，尤其是沒有涉及極端氣候條件下作物的耐受性及病害研究，就限制了農業氣象服務的水平和實效性。

4未來發展方向

(1)在全國尺度上，應用地理信息系統等先進手段，進行氣侯資源區劃，針對各地氣候特點，對設施農業建立進行氣候可行性論證，使氣候資源利用達到最佳。同時對設施大棚的建立進行前期氣候背景分析，比如建立氣溫、降水、輻射、風向風速及極端氣侯事件的詳細檔案數據庫。

(2)與農業部門聯合開展研究，開展大棚各種作物的光、溫、水需求及對各氣象要素極值的耐受性等生理生態學機理研究；開展作物病蟲害發生規律及與氣象條件的關系研究。

(3)開展設施農業大棚內外各氣象要素的實時監測及傳輸。利用各種先進技術將氣象監測信息第一時間傳輸到農戶及決策部門手中。縮短氣象信息傳遞時間，提高氣象服務時效。

(4)針對各地設施農業需求提供更為精細的專項天氣預報服務。尤其是在極端氣候天氣事件發生前后及農事關鍵時期做好氣象服務。

(5)加強氣候變化背景下極端氣候事件分析研究，建立氣象災情信息收集與評估系統，建立農業氣象災害監測預警評估一體化業務系統。同時向農戶推廣農業氣象適用技術和農業氣象災害防御技術。