蘇北沿海地區(qū)大棚西瓜風(fēng)災(zāi)防范技術(shù)對策

蘇生平+周桂官+丁同華

導(dǎo)讀：蘇北沿海地區(qū)在早春西瓜生產(chǎn)季節(jié)常遭受風(fēng)災(zāi)為害，經(jīng)研究該地區(qū)春季可能出現(xiàn)的風(fēng)災(zāi)有2類，一類是偏北方向大風(fēng)或寒流，為本地主要為害風(fēng)向，多在4月前發(fā)生；一類是南風(fēng)或西南風(fēng)，多在5月后發(fā)生，發(fā)生相對較少。發(fā)現(xiàn)大棚選址不正確和棚型結(jié)構(gòu)不合理也是因風(fēng)致災(zāi)重要原因，依據(jù)大棚風(fēng)災(zāi)致災(zāi)規(guī)律并針對本地生產(chǎn)特點提出應(yīng)變對策。

風(fēng)災(zāi)是沿海地區(qū)塑料大棚生產(chǎn)中經(jīng)常發(fā)生的嚴(yán)重災(zāi)害，一旦發(fā)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(jù)估計，近10年西瓜因風(fēng)災(zāi)導(dǎo)致的損失約在1 333.3 hm2以上，直接經(jīng)濟(jì)損失在1 500萬元以上，間接損失達(dá)數(shù)億元。由于大風(fēng)是突發(fā)性天氣，出現(xiàn)的次數(shù)不是特別多，且極不均勻，風(fēng)力不大的年份，可能無影響，所以初入行的瓜農(nóng)在建棚時忽視了不良?xì)夂虻挠绊懀词估瞎限r(nóng)也是遇到風(fēng)災(zāi)后，才意識到氣候條件對建棚的影響。為此， 從物理農(nóng)業(yè)角度，依據(jù)氣象學(xué)原理，分析沿海地區(qū)的成災(zāi)大風(fēng)方向、風(fēng)力規(guī)律，研究合理設(shè)計大棚，提高大棚抗風(fēng)能力，尋求大棚西瓜防災(zāi)減災(zāi)途徑很有必要。

1 地理位置與氣候特點

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

①春季偏北大風(fēng)的成因及環(huán)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(jīng)西西伯利亞冷空氣團(tuán)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(shù)最多的一條路線，強(qiáng)冷空氣自北極出發(fā)，經(jīng)西伯利亞西部南下，進(jìn)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(qū)。第二條是中路。強(qiáng)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(jīng)過中國的內(nèi)蒙古自治區(qū)，進(jìn)入華北直到東南沿海地區(qū)。第三條是東路。冷空氣從西伯利亞東北部南下，有時經(jīng)過中國東北，有時經(jīng)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(qiáng)，次數(shù)也不算多，其分為3大類。

a.小槽發(fā)展型，實質(zhì)是通過不穩(wěn)定小槽、小脊發(fā)展，把從大西洋到東西伯利亞的大倒“Ω”流型演變?yōu)闁|亞倒“Ω”流型的過程，引導(dǎo)新地島以西冷空氣南下，取西北路徑經(jīng)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(fā)展，導(dǎo)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(zhuǎn)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(fēng)（340°～20°）與偏西風(fēng)（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(xiàn)6～8級及以上大風(fēng)。

②春季偏南大風(fēng)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(tǒng)的發(fā)展、地面氣壓梯度的加大，加上東北地形的狹管效應(yīng)，在蘇北沿海容易產(chǎn)生偏南大風(fēng)。按高壓環(huán)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(jīng)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(qū)內(nèi)新生低壓移入東北地區(qū)。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(xiàn)偏南大風(fēng)。

b.平直西風(fēng)型。500 hPa高空，烏拉爾山以東、55°N以南環(huán)流比較平直、峰區(qū)位于40°～45°N一帶，在峰區(qū)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(jīng)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(gòu)成南高北低的氣壓形勢，產(chǎn)生連續(xù)幾日的西南大風(fēng)。

c.低槽后生低型。500 hPa東亞為大槽控制，烏拉爾山為較穩(wěn)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(jìn)入東北區(qū)，但槽后沒有高壓脊出現(xiàn)。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(qū)有副氣旋或低槽發(fā)展，向偏東方向移動并入東北大低壓中，形成西南大風(fēng)。

2 蘇北春季大棚風(fēng)災(zāi)特點及大棚風(fēng)災(zāi)成災(zāi)機(jī)理

2.1 蘇北春季大棚風(fēng)災(zāi)特點

調(diào)查結(jié)果表明，蘇北春季大棚風(fēng)災(zāi)主要特點有3個。

①發(fā)生時間相對集中 東臺及沿海地區(qū)大棚西瓜生產(chǎn)季節(jié)前期2～4月以東北風(fēng)即寒潮為主，大棚受風(fēng)災(zāi)也以2～4月為多，平均年發(fā)生2～3起，約占全年發(fā)生幾率的55%，但近期5月出現(xiàn)率有所上升，達(dá)33%左右，可能與此時大棚管理不當(dāng)有關(guān)。其大風(fēng)高強(qiáng)度年最大風(fēng)速（高于平均值1.5 倍標(biāo)準(zhǔn)差）的重現(xiàn)期，一般每3～5年一遇；其中北風(fēng)出現(xiàn)幾率較高，在80%左右，東南風(fēng)出現(xiàn)幾率在10%左右；且4～6月多南風(fēng)，其間海陸或陣風(fēng)因受局部地形，雖只出現(xiàn)平均4級左右偏北或偏南風(fēng)，但是在高樓林立或河灣地方，“狹管效應(yīng)”將風(fēng)力“放大”，形成7～8級甚至以上“穿堂（巷）風(fēng)”氣旋造成風(fēng)災(zāi)。

②發(fā)生地域相對集中 有高大建筑群的城郊發(fā)生幾率高于空曠遠(yuǎn)郊；主要河流沿線高于其他區(qū)域；沿海雖有成年林地帶，但高層建筑物密集地區(qū)比空曠地區(qū)平均風(fēng)速要明顯偏小，但也容易形成狹長氣旋風(fēng)洞管道；由于沿海農(nóng)田林網(wǎng)結(jié)構(gòu)、樹種及配置不一，地域河流走向及地勢有差異，其防風(fēng)樹木有效防護(hù)距離不等，因風(fēng)成災(zāi)的幾率也有差異。

③棚架物理學(xué)結(jié)構(gòu)對因風(fēng)成災(zāi)影響較大 研究表明，鋼架大棚受災(zāi)損失明顯少于竹架大棚，棚寬小于6 m的受災(zāi)損失明顯少于棚寬大于6 m的大棚；安裝有卡槽的受災(zāi)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(zāi)好于長寬比值小、周徑短的大棚，如五烈鎮(zhèn)一園藝場，2013年因縱向拉桿突出棚室外，13個大棚棚膜受風(fēng)災(zāi)影響而完全撕裂；因棚區(qū)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(xù)2年遇風(fēng)災(zāi)，其中2015年同一群大棚先后3次受災(zāi)。

2.2 大棚風(fēng)災(zāi)成災(zāi)機(jī)理

據(jù)研究，本地棚外有6級風(fēng)，即風(fēng)速達(dá)14.5 m/s，就有可能受災(zāi)，7級風(fēng)成災(zāi)可能達(dá)67%，出現(xiàn)8級大風(fēng)，即風(fēng)速≥20 m/s，蘇北沿海地區(qū)大棚有災(zāi)率近 80%，主要造成大棚棚架倒塌；當(dāng)極大風(fēng)速≥26 m/s，大棚西瓜 100%受災(zāi)。

由于蘇北沿海地區(qū)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(fēng)面積較大，當(dāng)較大的風(fēng)刮過棚面時，棚面上部空氣壓力較低，棚內(nèi)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(fēng)不停地吹，且時強(qiáng)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(fù)，使棚面薄膜不斷地起落摔打， 其中裙膜與頂膜結(jié)合部（極有可能重疊不嚴(yán)）、棚北面頂端與地面交界處（壓土不嚴(yán)）、棚膜與棚結(jié)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(nèi)部塑料中小棚，將瓜苗莖蔓撕斷，導(dǎo)致作物受害。

棚內(nèi)作物因風(fēng)成災(zāi)的機(jī)理：由于塑料棚內(nèi)的人工小氣候環(huán)境存在于棚外大氣候環(huán)境之中，故棚外大氣候要素的變化，必然引發(fā)棚內(nèi)小氣候要素的變化，而風(fēng)力在這方面起關(guān)鍵作用；因風(fēng)使大棚覆蓋嚴(yán)密度徹底破壞，必然影響到棚內(nèi)的溫度、濕度等各氣象要素的量值和日變化，以至在風(fēng)揭棚后，棚內(nèi)作物受凍、失水、葉莖蔓及根系機(jī)械組織受傷甚至折斷，最終造成嚴(yán)重減產(chǎn)或絕產(chǎn)。

3 蘇北沿海地區(qū)大棚西瓜防風(fēng)技術(shù)思考

①優(yōu)化大棚西瓜生產(chǎn)區(qū)域布局 就東臺及沿海地區(qū)而言，盡管本地區(qū)一馬平川，但由于民居建筑物及防護(hù)林網(wǎng)建設(shè)水平不同，加之近幾年東臺及附近沿海風(fēng)力發(fā)電場的建設(shè)，其各區(qū)域大棚西瓜發(fā)生風(fēng)災(zāi)幾率發(fā)生一定分化，有的地方發(fā)生幾率較高，如東臺城郊近10年共發(fā)生4起，有的地方相對安全。

一是要參照上海大棚氣象防風(fēng)做法，編制好防風(fēng)區(qū)劃。即爭取科技立項，借助科學(xué)儀器和多點多年測試資料，通過測試、模型推演及技術(shù)論證，盡快編制發(fā)布東臺地區(qū)大棚風(fēng)災(zāi)風(fēng)險區(qū)劃圖。引導(dǎo)瓜農(nóng)選擇在風(fēng)災(zāi)發(fā)生幾率相對較小的遠(yuǎn)郊和綠化較好的基本農(nóng)田區(qū)域種植大棚西瓜。

二是要更新編制大棚西瓜生產(chǎn)技術(shù)規(guī)范。補(bǔ)充充實大棚生產(chǎn)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，指導(dǎo)瓜農(nóng)選擇恰當(dāng)棚址，規(guī)范其生產(chǎn)區(qū)域選擇，除地勢高燥、平坦、土質(zhì)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(fēng)口地帶，如河道旁、自然地勢形成的風(fēng)口地帶等。

三是要結(jié)合科技入戶普及科學(xué)防風(fēng)技術(shù)，指導(dǎo)瓜農(nóng)選擇正確的大棚方位，即大棚區(qū)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(fēng)速，可有效保護(hù)棚體；盡量減少大棚的迎風(fēng)面積，可將傳統(tǒng)的南北向或東西向大棚，改為東北—西南走向，以減小大風(fēng)對棚膜的壓力。

②大力加強(qiáng)農(nóng)田綠化林網(wǎng)建設(shè)，建設(shè)好區(qū)域防風(fēng)帶 重點打造沿海灘涂防風(fēng)林，和骨干公路、河道沿線500 m范圍內(nèi)防風(fēng)林，補(bǔ)實農(nóng)村現(xiàn)有綠化林網(wǎng)，支持建設(shè)好生態(tài)友好型大棚西瓜生產(chǎn)示范園區(qū)，科學(xué)支持建設(shè)好公益性綠化林園。

③推廣應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)鋼架大棚等先進(jìn)設(shè)施栽培技術(shù) 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(biāo)準(zhǔn)鋼架大棚取代自建鋼竹混用等不規(guī)則鋼架大棚。

二是優(yōu)化大棚結(jié)構(gòu)。最好實施大規(guī)模統(tǒng)一布局，建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)大棚園地，科學(xué)安排大棚走向、棚間距、棚間走道及防風(fēng)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(biāo)準(zhǔn)鋼架大棚要求設(shè)計安裝大棚棚體，選擇流線型棚面，其穩(wěn)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(fēng)能力差，其防風(fēng)工作一定要加強(qiáng)；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(fēng)面大易遭風(fēng)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(cè)壓膜卡槽，并進(jìn)行抗雪壓測試，有條件的優(yōu)先選用連棟大棚。

三是利用三角形穩(wěn)定原理，在大棚骨架與骨架、骨架與地面之間增設(shè)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(qiáng)、耐候性好的長壽無滴膜，以增強(qiáng)抗撕扯能力，提高大棚的抗風(fēng)能力；大棚生產(chǎn)結(jié)束后，要將薄膜洗干凈、晾干、卷好，放在通風(fēng)、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(yán)防曝曬、煙熏、火烤，舊薄膜的張力太小，大風(fēng)一吹易扯爛，建議不要用作天膜，但可用作小拱棚膜。

④加強(qiáng)科學(xué)管理，綜合提升防范風(fēng)災(zāi)能力 一是做好4件事。即首先檢查修補(bǔ)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(bǔ)棚膜破損部位，防止強(qiáng)風(fēng)吹入棚內(nèi)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(diào)節(jié)壓膜線的松緊，必要時應(yīng)增加壓膜線。其三關(guān)閉風(fēng)口。將草簾放下蓋住2～3 m即可，不能全部放下，應(yīng)呈半放下狀。其四加設(shè)防風(fēng)膜。在大棚后坡處再設(shè)一塊與棚膜同長、約1.5 m寬的薄膜，以東西方向設(shè)置在大棚頂部，然后把這塊棚膜的一邊（寬約20 cm）用土蓋嚴(yán)、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(fēng)吹入防寒膜內(nèi)，避免將其鼓破，防風(fēng)效果很好。

二是采取特別措施。第一，針對特殊地段多設(shè)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(fēng)力發(fā)電機(jī)組等，大風(fēng)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(cè)縫隙將會有較多的進(jìn)出口進(jìn)入棚內(nèi)，造成棚內(nèi)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(yīng)加裝卡槽；同時增加壓膜繩的數(shù)量或改用扁平壓膜帶和地錨，把拱棚出入口封堵嚴(yán)密，阻止氣流進(jìn)入；第二加強(qiáng)對特殊大棚迎風(fēng)面的護(hù)理。帶肩型大棚的北端為受風(fēng)侵襲的主要部位，應(yīng)進(jìn)一步固定薄膜，可用竹竿或細(xì)繩箍著，緊貼立柱， 也可在棚北頭東邊再護(hù) 1 層舊薄膜（裙膜）， 或在棚頭封閉1層草簾、漁網(wǎng)或遮陽網(wǎng)以保護(hù)風(fēng)口薄膜。經(jīng)常刮大風(fēng)的地方， 可在迎風(fēng)面設(shè)立簡易風(fēng)障，以減輕風(fēng)害。此外，杜絕在棚北頭開門，以免大風(fēng)灌入扯膜毀棚，加重護(hù)膜負(fù)擔(dān)。第三加裝防風(fēng)網(wǎng)膜。可采用壓膜塑料網(wǎng)（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(fēng)網(wǎng)，用鑰匙環(huán)把每個防風(fēng)網(wǎng)連接成整體，最后用鐵樁將上下網(wǎng)固定。

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

其次對于定植在大棚內(nèi)的小苗，緩苗前實施完全封閉不通風(fēng)；醒棵后晴暖天氣要進(jìn)行必要的抗寒鍛煉，如在溫暖天氣加大放風(fēng)量，適當(dāng)早放風(fēng)、晚閉通風(fēng)口等，增強(qiáng)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(fā)生風(fēng)災(zāi)迅速采取應(yīng)變措施。即事先準(zhǔn)備好備用棚膜等物資和搶險人員，在大風(fēng)來臨之前，及時檢查棚室并修復(fù)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(fēng)風(fēng)障，加固迎風(fēng)面棚膜與裙膜結(jié)合部，加固大棚迎風(fēng)面裙膜與地面結(jié)合部，加固大棚迎風(fēng)面封門膜與頂端壓土結(jié)合部，并及時關(guān)閉通風(fēng)窗口。對于已遭受風(fēng)災(zāi)的西瓜大棚，一是搶補(bǔ)膜、換膜、加固棚膜。毀壞嚴(yán)重的舊棚膜要全部換成新膜，新棚膜出現(xiàn)的裂口或缺口要進(jìn)行縫補(bǔ)或粘貼，保證棚膜的密閉性；檢修并恢復(fù)傾斜或折斷的拱桿、支架，更新恢復(fù)原有壓膜繩及地錨和擋風(fēng)屏障。二是加強(qiáng)田間管理。對于遭災(zāi)嚴(yán)重的地塊，可考慮毀茬改種其他的作物；對于遭災(zāi)較輕的瓜田，扶苗培土，適當(dāng)提高棚室內(nèi)溫度，噴施磷酸二氫鉀等葉面肥，促進(jìn)瓜苗快速恢復(fù)生長。