基于“智慧氣象”的設施農業氣象監測服務體系研究
——以四川天府新區為例

張凈雯，楊豐愷

(成都市氣象局，四川 成都 611130)

1 引言

設施農業，是指在環境相對可控條件下，采用工程技術手段，利用人工建造設施，使傳統農業逐漸擺脫自然環境的束縛，向環境安全型、無毒農業和現代化農業發展[1-2]，是進行動植物高效生產的現代農業方式。設施農業建立了一種封閉式農業生態系統，形成了一個相對穩定的環境條件，從而發揮氣候、植物、土地、資金、勞動力的效力[3]，實現農產品的反季節上市，進一步滿足了多元化、多層次消費需求，有利于促進農業產業化、現代化、集約化和標準化發展。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、無土栽培為主題的設施農業[3]，從狹義上講主要包括塑料大棚、溫室、植物工廠三種不同層次[4]。設施農業在我國已被廣泛應用于大田作物、水產養殖、畜禽飼養、蔬菜、林果、花卉等諸多農業領域，栽培作物的品種不斷拓展，促進了作物增產和農民增收。

設施農業雖然在一定程度上能夠擺脫對自然環境的依賴，但其產量、品質和種植結構等依然會受到自然氣候資源的制約[3]，尤其是臺風、暴雪、大風、強降雨等災害性天氣的影響[2]。隨著“互聯網+”和“智慧氣象”的提出，設施農業對于氣象服務提出了更高的要求。

2 設施農業現狀分析

2.1 氣候概況

四川天府新區位于四川盆地中西部，成都平原東南緣，土地面積564km2，境內地形復雜，包含平壩、丘陵、山區，呈三級階梯狀，西北高東南低分布。屬中亞熱帶濕潤季風氣候區，年平均氣溫16.3℃，極端最高氣溫37.5℃，極端最低氣溫-4.6℃；年平均降雨量855.8mm，最高年降水量1275.9mm，最低年降水量640.6mm；主要氣象災害包括暴雨、高溫、雷暴、大風、寒潮、低溫、干旱、冰雹等。

2.2 農業概況

四川天府新區農業農村區域約300km2，形成了以枇杷、草莓、蔬菜、桃、梨等產業為特色的產業發展格局，其中耕地面積1.71萬hm2，園地0.89萬hm2，林地0.68萬hm2。設施農業用地0.16萬hm2，約占農業用地的5%，主要種植作物為草莓、蔬菜及少量的枇杷等特色水果。

2.3 設施農業現狀

目前，四川天府新區的設施農業發展水平較低，存在規模小、附屬設施配套差等諸多問題，產業化程度相對落后。本地設施大棚主要包含兩大類：一是技術含量較低的簡易大棚，多由普通農戶及農業合作社自行搭建，具有投入低、建造隨意性大、載荷小、抗風防暴雨能力差等特點，主要用于草莓及冬季反季節蔬菜的種植；二是鋼構標準大棚，多由政府或重點龍頭公司出資搭建，經濟效益不是其主要追求目標，主要用于新技術試驗推廣及農商文旅多產業融合發展的示范帶動。經調研，四川天府新區大棚內設施普遍落后，絕大多數無溫控、輔助照明及濕度控制系統，少量鋼構標準大棚配有滴灌或噴灌等供水系統。近年來，隨著設施農業氣象業務服務的蓬勃發展，越來越多的設施大棚內開始配備有農業小氣候監測設備。

3 設施農業氣象服務需求分析

按照作物的生長發育階段可將設施農業氣象服務分為產前、產中、產后服務，產前服務對象主要是政府決策者，旨在指導農業規劃布局，實現輔助決策功能；產中服務對象主要是農業生產者，旨在指導農業實際生產及氣象災害防御，實現設施作物增產增收；產后服務對象主要是科學研究者，旨在通過氣象及農業數據相關分析，開展農業氣象指數研究及拓展業務發展。

3.1 產前設施農業氣象服務

產前設施農業氣象服務主要包括兩方面的內容，一是設施農業精細化氣候區劃及主要氣象災害風險區劃[5]，為地方政府農業規劃設計提供氣象數據支撐；二是基于環境氣象因子的設施農業工程建設需求分析[6]，包括大棚朝向、仰角、覆蓋物透光性、所需配備農技設施等建設建議。

3.2 產中設施農業氣象服務

產中設施農業氣象服務主要包括兩個方面的內容，一是針對性的專項氣象服務，包括大棚內外的氣象要素監測及實時信息[7]、大棚內環境調控的精細化氣象預報(如灌溉、通風、揭膜、補光等)[8]、農商文旅相結合的觀光旅游預報服務等；二是設施農業防災減災氣象服務，包括設施農業防災減災氣象預報預警[9]及設施內病蟲害發生發展趨勢預報[10]等。

3.3 產后設施農業氣象服務

產后設施農業氣象服務主要是指設施相關的科學研究，包括大棚內氣象要素變化預測模型搭建[11]、設施作物農業氣象指標研究以及氣象指數保險業務拓展等。

由于不同的設施之間，如拱棚、塑料大棚、日光溫室、現代智能溫室，其結構、規模、技術水平存在很大差異，因此設施農業氣象服務需要做到針對性強、精細化程度高、準確度高。

為做好設施農業氣象服務，首先需要構建專業的設施農業觀測網，按照設施和作物的特點，選擇代表性的點位合理布設觀測設備、確定觀測內容。其次是要構建各類專業的預報預警模型，基于各項災害指標，開展具有準確指導意義的影響預報，其中特別要關注模型因子選擇。最后要做好業務系統的建設，確保產品制作過程和信息發布渠道的暢通，利用各種各樣的形式將內容及時高效的傳播。

4 設施農業氣象服務現狀

隨著設施農業逐漸由零星分散向集中連片種植發展，設施農業的規模不斷擴大、效益不斷提高，針對設施農業提供專業的專項服務已成為氣象部門為農服務的重點工作任務。天府新區氣象分局針對當地設施農業開展多方調研，為更好地服務本地需求，采取了以下幾個方面的措施。

4.1 建構設施農業氣象監測網

選取本地產業化、規模化及種植水平較高的農業產業園區，針對其不同氣象需求建設設施農業氣象監測試驗站，形成設施農業氣象監測網，為本地都市現代農業氣象示范服務和試驗研究提供基礎數據。

4.2 開展針對性特色設施農業氣象服務

4.2.1 開展直通式服務 將信息化與氣象服務深度融合，為設施農業用戶提供作物氣象農事建議和綜合性農業服務信息，實現信息直通式惠農服務。根據農作物生長發育期各項氣象指標，結合本地農作物生長實際，進行產前、產中、產后及農事管理的可視化精準農技氣象服務指導，促進農業增值增收。在出現寒潮、暴雨、大風等各類災害性天氣過程中，通過互聯網+農業氣象的直通式服務，適時發布重大農業氣象災害監測預警信息，提出防御措施，及時開展災情調查、精準農技服務，有效降低或避免低溫凍害等氣象災害造成農業經濟損失。

4.2.2 建立示范點帶動產業發展 天府新區氣象分局同新興街道聯手打造了新興智慧農業氣象云平臺，成為全市推動特色農業互聯網+農業轉型建設的亮點成果。該平臺由政府搭臺(天府新區新興街道搭建)、氣象護航(天府新區氣象分局提供直通式農業氣象精細化服務)、專業團隊運營(專業技術公司提供技術及服務支撐)、專家指導(四川農業大學提供專家團隊入駐)，在各級展會上備受參展商及觀眾的關注，得到高度評價。

4.2.3 創新開展氣候溯源 在枇杷智慧農業氣象信息示范點建設基礎上，收集枇杷全生育期種植、管理、收獲圖片文字資料形成可視化素材，形成特色農產品氣候信息溯源依據，生成專一二維碼，提高農產品溢價能力，助力白沙“hi枇杷”品牌的打造。

5 設施農業氣象服務存在的問題

在設施農業等現代農業快速發展的新形勢下，傳統農業氣象業務服務已無法滿足產業發展需求，主要表現如下。

5.1 設施農業氣象觀測體系不能滿足現代農業氣象業務服務需求

設施農業觀測網不完善，觀測手段、觀測儀器設備落后，觀測要素缺乏，觀測布局不合理，針對性差。

5.2 農業氣象服務信息化程度低

面向現代農業的農業氣象數據采集、標準化處理與共享平臺和機制有待建立。基于現代技術的農業氣象信息服務發布系統沿未建立。

5.3 農業氣象業務系統缺乏

未建立規范、定量、可擴展的適應現代農業發展需要的業務平臺，農業氣象業務技術落后，農業氣象業務服務產品有限，分析評估產品定性多、定量少。農業業務規范管理不適應現代農業新需求。

5.4 農業氣象新技術、新成果推廣應用的試驗和研究嚴重不足

農業氣象試驗研究條件有限，關鍵技術研究嚴重不足，研究成果轉化技術平臺缺乏，轉化能力不夠，不能形成業務化。農業氣象新技術、新方法在業務服務中推廣應用不夠。

5.5 現行農業氣象服務內容單一、針對性不強、時效性不夠、覆蓋面不寬

針對當地特色農業生產的專業化、個性化服務產品較少，產品深化加工、滿足新型農業經營主體的個性化需求的技術和手段缺乏，能力不足。氣象信息傳播的技術支撐能力不強。調動社會資源參與面向新型農業經營主體的服務，多元主體參與、部門提供服務為主的新型氣象為農服務體系仍未形成。

6 設施農業氣象服務發展對策

6.1 加強部門聯動，建立服務機制

想要將設施農業氣象服務做優做精，單靠氣象部門一己之力是不可能獲得成功的，這就需要我們加強與地方政府及農口相關部門交流合作，加強與農業產業大戶及農業龍頭企業信息溝通，充分利用各方優勢，建立“眾創、共建”合作機制。氣象部門提供氣象監測及預報數據，農業部門提供設施農業數據，地方政府提供基本經費支持，農民及大戶提供需求及信息反饋。同時，還須引入本地農業高校及科研院所，建立預測模型及指標體系，從而進一步指導優化設施農業氣象服務。通過政府搭臺、氣象及農業部門主導、科研院所技術支持，最終服務農民，并建立反饋機制，形成閉合的自適應服務機制。

圖1 服務機制示意圖

6.2 健全監測站網，開展科學研究

根據服務需求進一步健全設施農業監測站網，增設不同高度、不同層次、不同方位、大棚內外的環境氣象要素監測設備，收集設施作物全生育期環境氣象要素數據；安裝高清攝像頭，發揮實時高清圖片和視頻獲取能力，將高清攝像設備轉換為作物長勢監控設備，形成流媒體信息的進一步數據挖掘和充分產品化利用。充分利用“四川e農”“成都智慧農業”APP、“天府氣象”微信公眾號等本地新媒體平臺，收集設施作物生長發育、農氣災害以及病蟲害等農業數據。充分利用監測數據，開展設施內外氣象要素變化關系的研究，建立設施作物不同生育期與環境關系的指標體系及預測模型，開展耐受性研究及病蟲害與氣象條件關系研究。

6.3 疏通傳播渠道，細化服務產品

開展基于作物的設施農業氣象服務，針對不同作物不同生育期環境氣象閾值，定制特定作物的全生育期氣象服務產品。開展基于模型的設施內氣象要素變化預測，開展基于氣象指標的作物生育期預測及病蟲害發生等級預報服務。充分利用高清攝像設備及數據挖掘成果開展設施作物的產量預估及產期預測分布，形成對產后采摘、電商預售、物流排期的數據支撐。建立集監測、預報、服務為一體的農業氣象服務平臺，充分鏈接氣象部門、農業部門、地方官方宣傳部門的微信、微博、網站、APP等新型多媒體信息發布平臺結合短信、顯示屏等傳統信息發布渠道，實現設施農業氣象服務產品的一鍵式發布，將設施農業氣象服務產品直接送達農戶手中。