設施農業氣象小氣候理想化設計

張福斌，袁玥

摘要：設施農業是在特定的不適宜農業生產自然環境下，通過一些科學的現代化手段，對自然環境條件的科學控制和改變，從而達到農作物生長所需要素的范圍標準。使農作物縮短了生長周期，產量高、質量好。大大提高了經濟、社會和生態綜合效益。設施農業可以為當地的市場提供，安全的、健康的，新、奇、特的農副產品，使得農業資源得到充分的、高效的、優化配置利用。設施農業的小氣候決定著設施農作物的生長發育狀況。能夠滿足農作物生長的氣象條件，決定了設施農業中的作物的直接經濟效益。若設施農業氣象小氣候條件理想，既可滿足作物生長的需要，也能為社會提供了充分的物資資源，為農作物的生產者帶了最大化的經濟效益。

關鍵詞：設施農業；氣象小氣候；理想化設計

中圖分類號： S162 文獻標識碼： A DOI編號： 10.14025/j.cnki.jlny.2018.14.069

設施農業從種類上分，主要包括設施養殖和設施種植兩大部分。設施農業的種植采用科學化、現代化的管理技術。通過一定的介質改善特定的設施農業的局部小氣候環境。改變當時的氣候自然環境，創造出適宜的光照、溫度、水等環境條件，來促進農作物的生長發育。

1 農作物生長需要的氣象因素

影響農作物生長發育的氣象條件主要有太陽輻射、溫度、降水、濕度、風、二氧化碳濃度等。最關鍵的農作物生長所需的水、熱、光的三要素，決定了某個區域自然環境的特性，也決定了區域內農作物生長情況的變化特征。設施農業的理想化，農業生產不再被動，“靠天吃飯”的歷史已成為過去。

農作物種類和品種繁多復雜。每個種類的生長發育過程不近相同，每個品種的生長也存在不同之處。作物的生長發育的氣象氣候因子和環境因子也不盡相同。作物的遺傳特性和生物學特性及其對各個環境因子的要求，都是由作物本身的農業氣象指標來控制。

2 小氣候建立的農業氣象指標

農業氣象指標是農業生產對象和農業生產過程中，對氣象條件的要求，適用于農業氣候分析和農業氣候區劃的指標，又稱為農業氣候指標。利用農業氣象指標，建立一個管理平臺，采集農業氣象小氣候的數據。然后利用監測數據，反饋到管理平臺，按照氣象要素的每個指標進行科學的調整，以達到最佳氣象氣候要素值。

3 設施農業氣象小氣候平臺的建立和應用

設施農業小氣候理想化管理平臺，由氣象小氣候儀監測設備，電腦及所需的軟件，遮陽網、風扇，補光燈等組成。電腦負責接收和發布指令，每個設備的運轉都由管理平臺控制，也可以利用GPS網絡連接手機，進行實時監控操作。利用平臺設定的閥值，控制所有設備的啟停。這樣就能控制棚內的光、溫、水等氣象要素的數值。這些設備的電力資源，最好來自太陽能采電方式，也可以利用市電進行電源的備份。

3.1農業小氣候設計所需要的指標

以蔬菜作物黃瓜為例。黃瓜是典型的喜溫植物。正常生長發育的最低溫度是10℃～12℃，相對濕度60%～90%。白天適宜溫度較高，約為25℃～32℃。夜間適宜溫度為15℃～18℃。在10℃以下時，光合作用，呼吸作用光合產物運轉及授粉等生理活動會受到一定的影響，甚至停止。溫度在32℃以上時呼吸量增加，消耗量高于生長量。光合作用急劇衰退，代謝機能受阻。葉色變淡雄花落蕾或者不能開花，花粉發芽能力低下，導致果實畸形，呼吸完全停止等狀況。

黃瓜植株組織嬌嫩，一般5℃～10℃時出現凍害，-2℃～0℃時會被凍死，所有這些需要看溫度出現的時間來決定。

黃瓜各發育期的指標。播種及出苗期：白天25℃～32℃，夜間15℃～18℃，土壤相對濕度60%～70%。嫁接幼苗期：白天28℃～30℃，夜間18℃～20℃，土壤相對濕度70%～90%。定植期：白天22℃～30℃，夜間20℃。甩條發棵期：白天24℃～28℃，夜間14℃～18℃，土壤相對濕度70%～80%。結果期：白天22℃～30℃，夜間12℃～15℃，晝夜溫差10℃～15℃。

3.2設施農業小氣候的運作的設計

溫度是決定作物生長的必要因素，當監測設備監測到了溫度高低時，所有數據反饋到設定了氣候指標的管理平臺（圖1）。由管理平臺發出指令，進行放風降溫或者增加補足光照，增加溫度等調整。當作物指標對光照有要求時，可以利用設備監測結果，對光照進行遮光或者進行補光。濕度對棚內的作物影響也很大，可以利用安裝的風扇或者增加水汽噴霧量等手段來進行調整，也可以用滴灌方式對濕度進行調節。在這樣的管理情況下，黃瓜的生長周期會縮短，產量和質量較突出，提稿了經濟收益。

合理的利用設施農業小氣候理想化農業氣象因素，會為設施農業生產者的農業生產帶來最多的效益。缺點是投入大，農業產品單一。這也是農業生產者的運作不利的主要原因。

4結語

設施農業生產是未來農業現代化發展的趨勢，適時的改善人們生活和生活習慣的必然發展。能夠充分利用有效的空間，獲得利益最大化。不僅推動了節水、節地、節藥、節肥、節能、節種等節約型農業，而且也為國家和社會未來的發展作出重要貢獻。

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作者簡介：張福斌，高級工程師，研究方向：農業推廣。