設施農業氣象裝備技術問題與對策分析

王林海

（內蒙古自治區包頭市氣象局，內蒙古自治區 包頭 014030）

隨著科學技術的不斷發展，設施農業憑借著其灌溉設施、保溫等優點被廣泛地應用到我國種植業。設施農業是指人為改變溫室內的光照和溫度條件，利用覆蓋材料和相應的保溫、調溫設施創造適合農作物生長的溫室環境，提高農業產品產量和品質。設施農業不僅能夠提高種植戶的經濟效益，還可促進我國農業經濟發展。

1 溫室氣象災害與預警分析

氣象災害會對溫室中的氣候環境造成影響，從而產生溫室災害。溫室災害主要表現在2個方面，一是當出現大風、冰雹等氣象災害時，溫室中的設施遭到破壞，影響溫室中農作物的生長；二是當遇到強降溫、連雨天以及高溫等天氣時，溫室中的溫度和濕度受到影響，農作物會出現病蟲害情況[1]。目前最主要的氣象災害有大風、暴雪、暴雨、低溫、寡照等。其中大風和暴雪會損壞溫室內外的設施，比如大風會將溫室大棚膜吹壞，暴雪會覆蓋溫室大棚，降低溫室內的溫度，提高溫室內的濕度。而低溫和寡照則會導致溫室中的農產品減產的情況，也會對農產品的質量造成影響。因此，要對自然氣候和溫室內氣候之間的關系、溫室氣候對農作物災害的影響進行研究，制定相關的災害標準，并以此為農業基礎設施建設、預防和預警自然災害等提供依據。目前，已有的設施作物氣象災害預警技術是對氣象進行實時觀測，并且將觀測的數據與災害標準進行比較，結合天氣預報對自然災害進行預警。此外，還可以利用農用天氣預報對氣象進行判斷，農用天氣預報主要是對溫室內的氣象要素進行1～2 d 的觀察，再對溫室外的氣象因素值進行1～2 d 的觀察，利用統計學的方法建立預報模型，從而對氣象條件作出預測和判斷。

2 溫室內環境監測設施與氣象調控

對氣象災害標準和農用天氣預報進行研究，就需要對溫室中的氣候變化過程和垂直分布規律等進行分析。在溫室中安裝氣象監測儀，通過監測儀對溫室中的二氧化碳濃度、太陽光輻射強度、溫度以及濕度等進行監測，對農作物的生長情況以及對氣象要素的需求進行了解，有效地對日光溫室中的氣象進行調控，使農作物能夠更好地生長。對溫室內氣象進行調控應注意以下事項：第一，可以運用透光率較高的大棚膜對溫室進行覆蓋，提高溫室溫度的同時降低溫室內的濕度[2]；第二，合理調控溫室內的濕度。在對溫室內農作物進行灌溉時要采用合適的滴灌的方式，同時合理控制溫室內的濕度，實現對病蟲害的防治；第三，為了防止高溫天氣對溫室中的農作物造成損傷，可以在溫室外增加遮光網或者涂抹涂料等來降低紫外線的攝入；第四，提高溫室內的二氧化碳濃度，促進農作物的光合作用，提高農作物的產量和品質；第五，在溫室內安裝植物生長燈，增加植物的光照時間，同時對溫室內的溫度進行補充；第六，降解溫室中的秸稈，改善溫室土壤，提高土壤溫度和二氧化碳濃度；第七，定期對溫室進行通風透光；第八，為了能夠讓溫室防寒保溫，可以在溫室外覆蓋1 層草簾和1 層棉被，太陽光照充足時，將草簾和棉被掀開，使溫室能夠透光和通風；第九，在溫室內懸掛“防寒裙”，通過“防寒裙”解決溫室前沿溫度偏低的問題；第十，在溫室的墻壁上懸掛反光幕，反射進入溫室的太陽光，提高溫室內的溫度，降低溫室內的濕度；第十一，對溫室中的土壤進行消毒，改善土壤性狀，提高農作物的產量，并且提高農作物的抗病蟲害能力。由于不同地區的環境和土壤條件不同，要結合當地的特征來對溫室設施進行完善。溫室設施的建設本身就是一個探索的過程，因此，種植人員要不斷提高自身的知識水平，合理利用溫室設施。

3 設施農業氣象裝備技術

目前農業設施裝備技術主要有溫室控制技術、溫室通風技術、溫室灌溉技術、溫室移栽技術4 種[3]。通過觀測溫度、濕度等氣象要素數據，不僅能夠作為設施調控技術的數據，還能夠為氣象預報預警模型的建立提供依據。自動農業氣象觀測系統能夠對農作物生長所需要的氣象因素進行觀測，還能夠對氣象環境進行、土壤水分進行觀測。另外，利用設施農業氣象觀測數據自動化處理系統能夠自動地將觀測出來的信息進行處理，方便觀測人員查看。但受到環境和裝備性能的影響，自動氣象監測設備在觀測時無法保證數據的準確性。

4 設施農業氣象觀測數據準確性提升探討

想要提高農業氣象觀測數據的準確性，就要保證自動農業氣象觀測系統中傳感器的濕敏元件的性能[4]。自動農業氣象觀測系統利用傳感器對氣象的變化進行感應，并將感應的結果轉化成電信號，之后將電信號傳輸到數據采集裝置和通訊系統中，從而對氣象進行自動化觀測。因此，傳感器中的濕敏元件對氣象檢測系統來說是非常重要的。

4.1 濕度觀測裝備技術要點分析

現有的濕度傳感器主要分為電容式濕度傳感器、電阻式濕度傳感器、熱電偶式濕度傳感器。在氣象觀測領域最常用到的是電容式濕度傳感器。電容式濕度傳感器中的濕敏元件能夠對氣象環境中的濕度進行感應，并且濕敏元件的參量會隨著水分子的濃度而發生改變。因此，想要得到正確的氣象觀測結果，就需要對濕敏元件的響應時間、線性度等進行分析。此外，水分子的滲透系數和擴散系數會隨著濕敏元件中感濕膜厚度和濃度的變化而變化。與此同時，環境溫度會對水分子的滲透系數和吸附時間造成影響。溫室大棚中經常會出現高溫高濕等現象，如果沒有選擇合適的濕敏元件，就會對觀測的結果造成影響。

4.2 土壤水分觀測技術要點分析

在對土壤中的含水量進行計算時，通常會采用駐波比法、烘干稱質量法這2 種方法。這2 種計算方法之間存在著誤差，有實驗結果表明，利用土壤水分自動觀測儀對不同土壤層之間的水分含量進行觀測之后發現，不同土壤層中水分含量的差值在1.2%～18.1%，其中最大值和最小值都出現在中層的土壤中。而人工對土壤中的水分進行觀測后發現，土壤層中的水分含量在-0.6%～-5.4%。由此可以看出，觀測儀器和人工之間存在著很大的誤差[5]。產生這種誤差的主要原因有2 種，第1 種就是不同土壤層的土壤常數會影響到自動監測儀計算結果。第2 種是自動監測儀在使用之前，傳感器的輸出值與人工計算出來的數值會進行對比，從而對監測儀器進行修正，并將修正后的數據作為最終的觀測結果，因此修正值的準確性就會對觀測的質量造成影響。

在對土壤中的水分進行觀測時，自動監測儀器會被土壤的特性所影響。因此，為了保證數據的準確性，要與人工觀測的要素值進行在線對比，定期對監測儀器進行修正，將設備的穩定性和人工對比進行結合，這樣才能將誤差進一步減小，并將其保持在一定的范圍內，從而提高土壤中水分監測的準確性。

5 結語

綜上所述，想要提高監測設備監測數據的準確性，就要對觀測設備進行深入研究，將觀測設備所得數據進行修正。此外還要采用先進的農業設施氣象裝備技術，做好天氣預報工作，降低自然災害對溫室設施和農作物的影響。對溫室內的氣候進行合理調控，促進農作物更好地生長。在溫室內種植農作物時，要減少農藥的使用，提高農產品質量，利用科學技術來提高農作物的生產能力，促進農業產業的可持續發展。