強降溫對設施農業影響風險研究

葛徽衍，張永紅，韓蓓蓓，張麗娟，達 勇

(渭南市氣象局，陜西渭南 714000)

強降溫是冷空氣活動的一種表現，對設施農業有明顯的影響和危害。強降溫往往伴隨大風和雨雪天氣過程，降溫幅度大，最低氣溫低，若設施農業覆蓋不嚴或保護措施不到位，會給設施農業帶來較重危害。輕則棚內作物發育遲緩，重則棚膜損壞造成凍害，影響設施農業的生產和效益。2008年12月20—22日，渭南出現一次較強降溫天氣過程，過程最低氣溫達-15～-12 ℃，風力7級，蔬菜大棚上覆蓋的草簾被刮走或損毀，有的大棚棚體支架塌陷，據渭南市民政局統計渭南市受損蔬菜大棚8 322座，直接經濟損失7 637.6萬元。

國內關于強降溫天氣形勢及成因做過許多研究，主要集中在強降溫形成的天氣形勢和預報上[1-6]。王瓊等[7-8]分析了影響大棚蔬菜的氣象災害變化特點及對策，張永紅等[9-11]對大風、連陰天、暴雪對設施農業的影響風險進行了研究。專門針對強降溫對設施農業影響風險研究未見報道。為了進一步降低強降溫對設施農業的風險，從設施農業生產的需求出發，研究關中東部強降溫對設施農業的危害風險，以提高設施農業應對強降溫天氣的處置和應對能力，減少和避免損失。

1 資料及來源

采用關中東部11個氣象站1961—2015年設施農業生長季(當年11月—次年4月)逐日平均氣溫、最低氣溫資料和設施農業因降溫造成影響的災情資料，氣象資料來源于陜西省氣象局資料檔案館，災情資料來源于渭南市民政局。

2 分析方法

根據關中東部設施農業生產調查結果和歷史上設施農業大棚強降溫致災情況，將強降溫定義為兩個等級，分別為24 h內日平均氣溫下降幅度≥8 ℃，且日最低氣溫下降到2 ℃以下；以及24 h內日平均氣溫下降幅度≥10 ℃，且日最低氣溫下降到2 ℃以下。本文以此作為強降溫的統計標準。基于ARCGIS平臺，分析強降溫對設施農業影響的危險性、易損性和敏感性指數。危險性分析分為2個等級，強降溫主要考慮出現的頻率、最多次數；易損性影響因子主要考慮設施農業的面積；敏感性主要考慮高程和地形標準差。分別對危險性、易損性和敏感性賦以影響權重，3個因子綜合，形成強降溫天氣對設施農業影響風險區劃圖，為設施農業規避強降溫影響提供科學依據。

F(x)=∑(XiAi) (i=1,2,3 ) ，

(1)

F(x)為綜合影響因子，Xi為危險性、易損性和敏感性指數,Ai為危險性、易損性和敏感性影響權重。[12]

3 結果與分析

3.1 設施農業生長季強降溫危險性分析

按照本文中強降溫的標準，分別統計關中東部各縣(市、區)在蔬菜大棚生長季節出現強降溫過程的次數和頻率，發現11月—次年4月24 h降溫幅度≥10 ℃的強降溫過程每年最多有2次，其中合陽出現頻率最大為27%，其次為白水、澄城為21%，潼關為15%。24 h日平均氣溫下降幅度≥8 ℃的強降溫出現的頻率最多在潼關為87%，其次為合陽76%，澄城、白水分別為69%和63%。其每年最多出現3次，主要分布在北部白水、澄城、韓城、合陽四縣和南部的潼關(表1)。

表1 1961—2015年關中東部蔬菜大棚生長季節強降溫過程統計

分別對強降溫頻率和出現最多次數按照0.75、0.25權重，進行加權平均得到關中東部設施農業24 h降溫≥10 ℃危險性指數分布圖(圖1a)、設施農業24 h降溫≥8 ℃危險性指數分布圖(圖1b)。可以看出，關中東部設施農業24 h強降溫≥10 ℃高危險區在渭北的白水、澄城和合陽縣， 24 h強降溫≥8 ℃的高危險區在北部的澄城、合陽縣和南部的潼關。強降溫對設施農業的影響，除了合陽、白水、澄城外，對潼關的影響要引起高度重視。

圖1 關中東部設施農業24 h降溫≥10 ℃(a)、8 ℃(b)危險性指數

3.2 設施農業生長季強降溫易損性分析

設施農業生長季強降溫易損性因子主要為設施農業的種植面積。關中東部設施農業生長季強降溫高易損區位于華州、富平、蒲城。中等易損區包括臨渭區、華州區、富平、蒲城大荔縣(圖2)。

圖2 關中東部設施農業生長季強降溫易損性區劃

3.3 設施農業生長季強降溫敏感性分析

設施農業生長季強降溫敏感性因子包括高程和地形標準差，對高程和地形標準差指數歸一化處理后，基于GIS 平臺分別給予0.4和0.6權重進行加權平均，得到設施農業生長季強降溫敏感性分布圖。設施農業生長季強降溫高敏感性區域位于沿渭河的華州、華陰和潼關的南部地區(圖3)。

3.4 設施農業生長季強降溫風險性分析

按照專家打分法，將強降溫對設施農業大棚的危險性、易損性和敏感性分析指數，分別按0.6、0.2、0.2權重進行加權平均，在ARCGIS 平臺上，按照高風險區、中等風險區和低風險區劃分，得到設施農業24 h降溫≥10 ℃風險區劃圖和設施農業24 h降溫≥8 ℃風險區劃圖(圖4)。可以看出，設施農業24 h降溫≥10 ℃的高風險區在白水、澄城和合陽縣；設施農業24 h降溫≥8 ℃的高風險區在白水、澄城、合陽、蒲城和潼關。從強降溫風險看，潼關遭遇強降溫的風險性高，不適宜大面積種植設施農業。蒲城遭遇設施農業≥8 ℃降溫的風險高，應采取措施加以應對。

圖3 關中東部設施農業生長季強降溫敏感性區劃

4 強降溫典型過程與應對措施

4.1 設施農業生長季各月防御重點

設施農業生產上尤其應重視11月、3—4月的降溫過程。1—2月氣溫低，人們對設施蔬菜大棚的管理有防護意識，大棚內保護措施比較到位，對設施蔬菜大棚的影響相對較小。3—4月份，由于棚內高溫高濕，大部分設施農業揭膜通風，沒有任何加溫或保護設施，一旦遇到強降溫，損失就很大。11—12月要考慮強降溫伴隨的大風、降雪的綜合影響。

4.2 歷史上典型降溫致災過程分析

分析關中東部2007—2015年的5次典型強降溫災害過程，發現由于強降溫造成的設施農業災害過程，往往伴隨大風、降雪，對設施農業造成的危害更大。如：2008年12月21—22日強降溫天氣過程，最低氣溫普遍低于-10 ℃，白水、澄城北部低于-18.0 ℃，最大陣風達到7～8級，對設施農業造成一定的危害，原因是前期12月上中旬氣溫偏高，棚內溫濕度高，大部分棚膜揭開，12月21日突然降溫，24 h降溫幅度5～10.8 ℃，北部和潼關降溫達到8 ℃，12月22日48 h降溫幅度10～14 ℃，過程極端最低氣溫-17.1～-10.4 ℃。2009年11月10—12日暴雪降溫過程，降雪量24.9～45.7 mm，積雪深度達13～23 cm，11月10日24 h降溫幅度5.5(華縣)～8.8 ℃(澄城)，11月11日48 h降溫幅度9.7(臨渭)～13.7 ℃(澄城)，過程極端最低氣溫-3.7～-1 ℃。

圖4 關中東部設施農業24 h降溫≥10 ℃(a)、8 ℃(b)風險區劃

4.3 設施農業防御強降溫應對措施

強降溫天氣的特點是，降溫強度大、風力大，大風可能刮飛、刮破棚膜，損壞大棚設施，進而導致棚內蔬菜受到凍害。因此設施農業種植戶一定要高度關注氣象部門發布的寒潮預警信號和大風降溫消息。在氣象部門發布寒潮預警信號或大風降溫消息時，設施農業種植戶一要及時加固棚膜，加蓋保溫棉被或草簾，注意防風保暖；二要及時檢查棚膜，防止風鼓毀膜的發生。三是如果強降溫伴隨中雪以上過程，要及時清掃大棚積雪，以防積雪壓塌大棚，造成重大損失。另外應高度關注連陰天后的強降溫。在晴天時遇強降溫，大棚內溫度下降慢，但是連陰天后遭遇強降溫，就容易造成低溫凍害。有兩種情況容易毀膜，一是棚膜有破損未經修補，遇有大風導致破口加大；二是通風口、進出口未及時關閉，持續大風造成棚膜不停鼓起、落下，出現破口而毀壞破棚。

5 結論與討論

(1)關中東部設施農業降溫10 ℃以上的高風險區在白水、澄城和合陽，降溫8 ℃的高風險區在白水、澄城、合陽、蒲城和潼關。從強降溫風險看，強降溫對設施農業的影響，除了合陽、白水、澄城外，潼關種植設施農業的風險高，不適宜大面積種植設施農業。蒲城設施農業降溫8 ℃的風險高，應采取措施加以應對。

(2)關中東部設施農業生長季(11月—次年4月)在10 ℃以上的強降溫每年最多出現2次，8 ℃以上強降溫每年最多次數為3次。設施農業生長季連續3 d降溫最明顯的過程日數，前10位中11月占15.3%。對設施農業來說，要高度重視11月、3—4月的降溫過程,1—2月重視持續低溫造成的影響，11—12月要考慮強降溫伴隨的大風、降雪的綜合影響。

(3) 強降溫對設施農業的影響往往伴隨大風、降雪，因此相關管理部門和設施農業種植戶一定要高度關注氣象部門發布的寒潮預警信號和大風降溫消息，在收到寒潮藍色預警信號后，一定要及時采取應對措施。

(4) 加強技術培訓。強降溫伴隨的大風和降雪過程，對設施農業影響較大，因此要加大強降溫、大風、降雪天氣應對措施和技能培訓力度。從實際分析來看，強降溫對設施農業的影響主要在48 h以后，因此設施農業管理上一定要注意觀察強降溫過程前后3 d以內棚內作物的變化情況，以便及時采取措施。

(5)氣象部門要加強技術攻關，精細化預報預警強降溫天氣，特別是對強降溫伴隨大風的風力等級、降雪強度和積雪厚度能夠精細化準確預報，以便及時采取相應的防風保暖和大棚掃雪措施，這樣才能最大限度地減少損失。