蘇北沿海地區大棚西瓜風災防范技術對策

蘇生平 周桂官 丁同華

蘇北沿海地區大棚西瓜風災防范技術對策

蘇生平 周桂官 丁同華

特約欄目主持：李金堂

男，植物病理學博士，副教授，濰坊科技學院蔬菜病蟲害研究所所長，濰坊市優秀青年知識分子，壽光市現代教育技術教學能手。主要從事蔬菜病蟲害診斷、防治、預測預報、植保軟件開發等方面研究。主講 《普通植物病理學》、《農業植物病理學》、《蔬菜病蟲害識別及防治》等多門課程。主編出版《蔬菜病蟲害防治圖譜》系列叢書（共 9 冊）。研制成功“蔬菜病蟲害診斷防治實用專家系統（VDDS）”軟件（軟件包含千余種蔬菜病蟲害及萬余幅數碼圖片）。主持、參與國家及省部級課題多項，發表科研論文 30 余篇。

導讀：蘇北沿海地區在早春西瓜生產季節常遭受風災為害，經研究該地區春季可能出現的風災有 2類，一類是偏北方向大風或寒流， 為本地主要為害風向，多在 4月前發生；一類是南風或西南風，多在 5 月后發生，發生相對較少。發現大棚選址不正確和棚型結構不合理也是因風致災重要原因，依據大棚風災致災規律并針對本地生產特點提出應變對策。

風災是沿海地區塑料大棚生產中經常發生的嚴重災害，一旦發生輕則傷害瓜苗，不得不重新花工費力重新搭建大棚，重則毀棚死苗甚至絕收，損失慘重。 以江蘇東臺為例，據估計，近 10 年西瓜因風災導致的損失約在 1 333.3 hm2以上，直接經濟損失在 1 500 萬元以上，間接損失達數億元。 由于大風是突發性天氣，出現的次數不是特別多，且極不均勻，風力不大的年份，可能無影響，所以初入行的瓜農在建棚時忽視了不良氣候的影響，即使老瓜農也是遇到風災后，才意識到氣候條件對建棚的影響。 為此，從物理農業角度，依據氣象學原理，分析沿海地區的成災大風方向、風力規律，研究合理設計大棚，提高大棚抗風能力，尋求大棚西瓜防災減災途徑很有必要。

1 地理位置與氣候特點

本地區東瀕黃海西襟湖蕩，氣候受海洋影響較大。 從氣象學角度分析，蘇北沿海春季是冬夏過渡季節，受海洋性氣候尤其是東北地面高低壓系統交替影響，冬春季沿海大風多由北方強冷空氣引發，并具有一定的間斷性、持續性、突發性和陣性，容易交替出現偏北、偏南大風，但也有偏東海風及冰雹等強對流天氣，其影響范圍多局限在沿海灘涂 30～50 km 范圍內，風力最大一般不超過 4 級；春季大風主要成因如下。

①春季偏北大風的成因及環流背景 主要是形成于北冰洋的冷空氣寒潮侵襲，集中于 3、4 月，經西西伯利亞冷空氣團南侵，大致有3條路線。第一條是西路。這是影響中國時間最早、次數最多的一條路線，強冷空氣自北極出發，經西伯利亞西部南下，進入中國新疆，然后沿河西走廊，侵入華北、中原，直到華南甚至西南地區。 第二條是中路。強冷空氣從西伯利亞的貝加爾湖和蒙古人民共和國（以下簡稱蒙古）一帶，經過中國的內蒙古自治區，進入華北直到東南沿海地區。 第三條是東路。 冷空氣從西伯利亞東北部南下，有時經過中國東北，有時經過日本海、朝鮮半島，侵入中國東部沿海一帶，從這條路線南下的寒潮主力偏東，勢力一般都不是很強，次數也不算多，其分為 3 大類。

a.小槽發展型，實質是通過不穩定小槽、小脊發展，把從大西洋到東西伯利亞的大倒“Ω”流型演變為東亞倒“Ω”流型的過程，引導新地島以西冷空氣南下，取西北路徑經西伯利亞、蒙古入侵中國。

b.低槽東移型，歐洲小槽東移過程中，有來自北方的新鮮冷空氣并入，使小槽發展，導致寒潮過程。低槽東移型寒潮要注意兩股冷空氣的合并。

c.橫槽（轉豎）型，東亞倒“Ω”流型建立時，極渦向西伸出一個東—西走向槽，槽前后是偏北風（340°～20°）與偏西風（300°～250°）的切變。 4～5 月受南北高低槽交替影響，尤其是冷空氣東移氣旋影響，常出現 6～8 級及以上大風。

②春季偏南大風的成因 我國東部大陸春季暖空氣日趨活躍，促使高低壓系統的發展、地面氣壓梯度的加大，加上東北地形的狹管效應，在蘇北沿海容易產生偏南大風。按高壓環流分型主要天氣形勢可歸納為以下3種。

a.槽脊移動型。 500 hPa 高空，亞洲有較大的槽脊，在低槽前有較明顯的輻散氣流，促使低槽加深，且以每天 20～30 個經度的速度向東移動。 江蘇北部沿海處在槽前暖脊或暖平流十分明顯的形勢下。地面上， 有低槽自烏拉爾山東移到貝加爾湖以后，暖區內新生低壓移入東北地區。此時，大陸高壓已向東南方向移動入海， 形成南高北低的氣壓形勢，出現偏南大風。

b.平直西風型。 500 hPa 高空，烏拉爾山以東、55°N 以南環流比較平直、 峰區位于 40°～45°N 一帶，在峰區上不斷有小槽自西向東移動，江蘇北部沿海處在高空槽前暖平流控制下，地面上大陸高壓自蒙古經河套于長江口一帶入海，呈東北和西南走向。貝蒙氣旋接連東移，與海上高壓構成南高北低的氣壓形勢，產生連續幾日的西南大風。

c.低槽后生低型。 500 hPa 東亞為大槽控制，烏拉爾山為較穩定的高壓脊，脊前多呈明顯的輻散氣流，低槽沿脊前西北氣流迅速向東南方向滑下進入東北區，但槽后沒有高壓脊出現。 地面上，江蘇北部沿海處在深厚的大低氣壓槽后部，貝加爾湖或蒙古地區有副氣旋或低槽發展，向偏東方向移動并入東北大低壓中，形成西南大風。

2 蘇北春季大棚風災特點及大棚風災成災機理

2.1 蘇北春季大棚風災特點

調查結果表明，蘇北春季大棚風災主要特點有3個。

①發生時間相對集中 東臺及沿海地區大棚西瓜生產季節前期 2～4 月以東北風即寒潮為主，大棚受風災也以 2～4 月為多， 平均年發生 2～3 起，約占全年發生幾率的 55%，但近期 5 月出現率有所上升，達 33%左右，可能與此時大棚管理不當有關。 其大風高強度年最大風速 （高于平均值 1.5 倍標準差）的重現期，一般每 3～5 年一遇；其中北風出現幾率較高，在 80%左右，東南風出現幾率在 10%左右；且 4～6 月多南風， 其間海陸或陣風因受局部地形，雖只出現平均 4級左右偏北或偏南風，但是在高樓林立或河灣地方，“狹管效應”將風力“放大”，形成7～8 級甚至以上“穿堂（巷）風”氣旋造成風災。

②發生地域相對集中 有高大建筑群的城郊發生幾率高于空曠遠郊；主要河流沿線高于其他區域；沿海雖有成年林地帶，但高層建筑物密集地區比空曠地區平均風速要明顯偏小，但也容易形成狹長氣旋風洞管道；由于沿海農田林網結構、樹種及配置不一，地域河流走向及地勢有差異，其防風樹木有效防護距離不等，因風成災的幾率也有差異。

③棚架物理學結構對因風成災影響較大 研究表明， 鋼架大棚受災損失明顯少于竹架大棚，棚寬 小 于 6 m 的 受 災 損 失 明 顯 少 于 棚 寬 大 于 6 m 的大棚；安裝有卡槽的受災損失明顯少于不用的大棚，長寬比值大、周徑長的大棚，地面固定部分也多，受災好于長寬比值小、周徑短的大棚，如五烈鎮一園藝場，2013 年因縱向拉桿突出棚室外，13 個大棚棚膜受風災影響而完全撕裂；因棚區處于輸水河道和小高層樓群間，且未安裝壓膜卡槽，東臺城郊一園藝場連續 2 年遇風災， 其中 2015 年同一群大棚先后3次受災。

2.2 大棚風災成災機理

據研究，本地棚外有 6 級風，即風速達 14.5 m/s，就有可能受災，7 級風成災可能達 67%， 出現 8 級大風，即風速≥20 m/s，蘇北沿海地區大棚有災率近80%，主要造成大棚棚架倒塌；當極大風速≥26 m/s，大棚西瓜 100%受災。

由于蘇北沿海地區西瓜大棚多為寬 5～6 m 的鋼架或竹架大棚， 且棚間距一般在 30 cm 左右，棚表面受風面積較大，當較大的風刮過棚面時，棚面上部空氣壓力較低，棚內空氣壓力大于棚外，形成自下而上的“舉力”，鼓起棚面，而棚面上的壓膜線對塑料棚面形成壓力，風不停地吹，且時強時弱，“舉力”和“壓力”對棚膜形成一鼓一壓的雙向作用，多次往復，使棚面薄膜不斷地起落摔打，其中裙膜與頂膜結合部（極有可能重疊不嚴）、棚北面頂端與地面交界處（壓土不嚴）、棚膜與棚結合部重疊過小（少于 50 cm）、棚膜如有破洞則率先被突破，直至鼓破薄膜，拉倒棚架，破壞內部塑料中小棚，將瓜苗莖蔓撕斷，導致作物受害。

棚內作物因風成災的機理：由于塑料棚內的人工小氣候環境存在于棚外大氣候環境之中，故棚外大氣候要素的變化，必然引發棚內小氣候要素的變化，而風力在這方面起關鍵作用；因風使大棚覆蓋嚴密度徹底破壞，必然影響到棚內的溫度、濕度等各氣象要素的量值和日變化， 以至在風揭棚后，棚內作物受凍、失水、葉莖蔓及根系機械組織受傷甚至折斷，最終造成嚴重減產或絕產。

3 蘇北沿海地區大棚西瓜防風技術思考

①優化大棚西瓜生產區域布局 就東臺及沿海地區而言，盡管本地區一馬平川，但由于民居建筑物及防護林網建設水平不同，加之近幾年東臺及附近沿海風力發電場的建設，其各區域大棚西瓜發生風災幾率發生一定分化，有的地方發生幾率較高，如東臺城郊近 10 年共發生 4 起，有的地方相對安全。

一是要參照上海大棚氣象防風做法，編制好防風區劃。 即爭取科技立項，借助科學儀器和多點多年測試資料，通過測試、模型推演及技術論證，盡快編制發布東臺地區大棚風災風險區劃圖。引導瓜農選擇在風災發生幾率相對較小的遠郊和綠化較好的基本農田區域種植大棚西瓜。

二是要更新編制大棚西瓜生產技術規范。補充充實大棚生產技術標準，指導瓜農選擇恰當棚址，規范其生產區域選擇，除地勢高燥、平坦、土質好、交通便利、水源充足、南邊附近無高大建筑物外，注意避開風口地帶，如河道旁、自然地勢形成的風口地帶等。

三是要結合科技入戶普及科學防風技術，指導瓜農選擇正確的大棚方位，即大棚區的北面尤其是東北面附近最好有高大的屏障如樹林、樓房，也可以建在村莊的西南邊附近，利用這些天然屏障降低風速，可有效保護棚體；盡量減少大棚的迎風面積，可將傳統的南北向或東西向大棚，改為東北—西南走向，以減小大風對棚膜的壓力。

②大力加強農田綠化林網建設，建設好區域防風帶 重點打造沿海灘涂防風林， 和骨干公路、河道沿線 500 m 范圍內防風林，補實農村現有綠化林網，支持建設好生態友好型大棚西瓜生產示范園區，科學支持建設好公益性綠化林園。

③推廣應用標準鋼架大棚等先進設施栽培技術 一是選用合適的大棚材料。即以鋼架取代竹架，以鍍鋅不銹鋼管取代普通鋼管，以標準鋼架大棚取代自建鋼竹混用等不規則鋼架大棚。

二是優化大棚結構。最好實施大規模統一布局，建設標準大棚園地，科學安排大棚走向、棚間距、棚間走道及防風墻；要避免瓜糧夾作，避免建無斜撐無縱向拉桿的簡易棚、軟棚（橫向拉桿稀少，不用卡槽或無壓膜線）、長棚（即棚長在 100 m 以上）；按國家標準鋼架大棚要求設計安裝大棚棚體，選擇流線型棚面，其穩定性好，壓桿（壓膜線）易壓牢，棚面薄膜不易破損；帶肩大棚棚面弧度小，抗風能力差，其防風工作一定要加強；大棚高度，一般控制在1.8～2.0 m，大棚 弧 度 以 15°～20°為 宜 ，過 大 ，如呈半圓形，迎風面大易遭風害，過小，影響膜的透光率和無滴膜水滴的下滑。 尤其是裝全兩側壓膜卡槽，并進行抗雪壓測試，有條件的優先選用連棟大棚。

三是利用三角形穩定原理，在大棚骨架與骨架、骨架與地面之間增設臨時或永久的拉線、支柱或骨架材料；采用耐低溫、耐老化、抗力強、耐候性好的長壽無滴膜，以增強抗撕扯能力，提高大棚的抗風能力； 大棚生產結束后，要將薄膜洗干凈、晾干、卷好，放在通風、干燥避光的地方，可延緩老化，延長使用壽命； 在薄膜收藏期間，要嚴防曝曬、煙熏、火烤，舊薄膜的張力太小，大風一吹易扯爛，建議不要用作天膜，但可用作小拱棚膜。

④加強科學管理，綜合提升防范風災能力 一是做好 4件事。 即首先檢查修補棚膜，及時檢查棚膜，用棚膜黏合劑、專用黏合膠帶或透明膠帶及時修補棚膜破損部位，防止強風吹入棚內撕壞棚膜和造成溫度降低。其次加固或增加壓膜線。將壓膜線南端固定在地錨上，北端綁上石塊或沙袋墜在北墻外，隨時調節壓膜線的松緊，必要時應增加壓膜線。其三關閉風口。將草簾放下蓋住 2～3 m 即可，不能全部放下，應呈半放下狀。其四加設防風膜。在大棚后坡處再設一塊與棚 膜 同 長 、約 1.5 m 寬 的 薄 膜 ，以東西方向設置在大棚頂部，然后把這塊棚膜的一邊（寬約 20 cm）用土蓋嚴、壓實；放下草苫或保溫被，覆蓋防寒膜后，再用這塊薄膜把防寒膜蓋上，就能防止北風吹入防寒膜內，避免將其鼓破，防風效果很好。

二是采取特別措施。第一，針對特殊地段多設置壓膜繩或改用扁平壓膜帶和地錨。如大棚附近存在較高的物體，如房屋、樹木、土坡、風力發電機組等，大風會因這些物體的阻擋而形成氣旋或亂流，特別是這些物體在大棚正南方向時，回旋的氣流被阻擋后下降，通過大棚南側縫隙將會有較多的進出口進入棚內，造成棚內氣壓不一致，可能會將棚膜鼓破，因而對附近有高大物體等特殊地段的大棚，未用壓膜卡槽的應加裝卡槽；同時增加壓膜繩的數量或改用扁平壓膜帶和地錨，把拱棚出入口封堵嚴密，阻止氣流進入；第二加強對特殊大棚迎風面的護理。帶肩型大棚的北端為受風侵襲的主要部位，應進一步固定薄膜，可用竹竿或細繩箍著，緊貼立柱， 也可在棚北頭東邊再護 1 層舊薄膜 （裙膜），或在棚頭封閉 1層草簾、漁網或遮陽網以保護風口薄膜。經常刮大風的地方，可在迎風面設立簡易風障，以減輕風害。 此外，杜絕在棚北頭開門，以免大風灌入扯膜毀棚，加重護膜負擔。 第三加裝防風網膜。 可采用壓膜塑料網（最好用鉛絲），長度視大棚拱形架長度而定，在棚架上鋪上薄膜后，再壓上防風網，用鑰匙環把每個防風網連接成整體，最后用鐵樁將上下網固定。

⑤主動提升警備，積極精準救災減災 首先及時收看天氣預報，根據預報風力采取合理的應對措施，這是預防大風為害的基礎。 一般風力在 5級以上就必須考慮做好大棚的防風工作。要求管理人員做到 3 個“不放風”，即天氣不正常可能出險盡量不放風，大風天氣白天盡量不放風，大棚搶險人手不足盡量不放風； 如果棚內氣溫過高需要放風時，可小心放頂風，但頂部放風口不能開大，并要固定好放風口，放風 20～30 min 即可；一旦大棚進風，則應迅速打開下風口排風，然后再封閉上風口，以避免造成過大損失。

其次對于定植在大棚內的小苗，緩苗前實施完全封閉不通風；醒棵后晴暖天氣要進行必要的抗寒鍛煉，如在溫暖天氣加大放風量，適當早放風、晚閉通風口等，增強大棚西瓜抗寒性，在冷空氣來臨前，葉面噴灑磷酸二氫鉀液，以增加植株的抗寒性。

其三，一旦發生風災迅速采取應變措施。 即事先準備好備用棚膜等物資和搶險人員，在大風來臨之前，及時檢查棚室并修復棚膜破洞和實施6個“突擊加固”，即更新加固拉桿、壓膜繩及地錨，加固棚門斜撐及擋風風障，加固迎風面棚膜與裙膜結合部，加固大棚迎風面裙膜與地面結合部，加固大棚迎風面封門膜與頂端壓土結合部，并及時關閉通風窗口。 對于已遭受風災的西瓜大棚，一是搶補膜、換膜、加固棚膜。毀壞嚴重的舊棚膜要全部換成新膜，新棚膜出現的裂口或缺口要進行縫補或粘貼，保證棚膜的密閉性； 檢修并恢復傾斜或折斷的拱桿、支架，更新恢復原有壓膜繩及地錨和擋風屏障。 二是加強田間管理。 對于遭災嚴重的地塊，可考慮毀茬改種其他的作物；對于遭災較輕的瓜田，扶苗培土，適當提高棚室內溫度，噴施磷酸二氫鉀等葉面肥，促進瓜苗快速恢復生長。

江蘇省“三新”工程——雙大棚西瓜提質增效覆蓋新模式示范（SXGC [2015]205）

蘇生平，江蘇東臺市蔬菜研究所，224200，電話：0515-85213982，E-mail：dtssp1962@163.com

周桂官，東臺市蔬菜栽培技術指導站

丁同華，東臺市農業委員會

2016-05-18