氣象災害對山西設施農業的影響及氣象服務探討

李 暉

山西省氣象服務中心，山西太原 030002

設施農業是以應用設施為基礎，通過人工技術來調控或創造作物全部或部分生長階段所需的光、溫、水、肥、氣等環境條件，提高作物光能利用率，進而提升作物產量和品質、延長作物生長發育期，并確保作物在不能生長的露天季節或環境中可正常生長發育的新型農業生產模式。隨著科學技術的進步和人們生活水平的提高，因設施農業的投入、產出和技術特征較高，在我國農業種植中得到了廣泛推廣，在提升作物產量和品質的同時，還推動了農業朝著現代化方向發展[1-2]。近年來，國家出臺了一系列法規政策，促進了傳統農業生產朝著現代化農業產業結構進行調整，山西省積極響應國家號召，使得設施農業規模和經濟效益取得了顯著成績，有效推動了當地經濟轉型，現已成為當地最具發展潛力新的經濟增長點。由于設施農業生長過程中與氣象和氣候條件密切相關，氣象條件對設施農業生產模式的影響較大，尤其是災害性天氣的出現會提高病蟲害蔓延速率，降低了農民經濟收入水平。因此，氣象部門需全面分析氣象災害發生情況及其對設施農業的影響，進而找出科學、有效的防御措施，為設施農業持續健康發展提供氣象服務保障。

1 山西省設施農業發展現狀

“十三五”以來，山西省嚴格貫徹落實省委、省政府的決策部署，將設施農業發展作為實施“特”“優”戰略和促進農業高質量發展的重要抓手，通過實施相關的惠農政策，如設施蔬菜百萬棚行動計劃、設施農業綜合開發等，進一步提高了山西省設施農業綜合生產水平，冬春季節的蔬菜自給率顯著提高，食用菌集約化快速增長，水果供給的產業化和多元化特征顯著，設施園藝產業發展質量大幅度提高。截至“十三五”末，山西省設施農業總面積超過了5.33萬hm2，其中設施蔬菜(包含食用菌)約3.87萬hm2，設施水果約1.47萬hm2，冬春季節的蔬菜自給率高達45%左右。

2 山西省災害性天氣特征

2.1 降雪

降雪是指大量白色不透明的冰晶(雪晶)及其聚合物(雪團)組成的降水，主要有小雪、中雪、大雪和暴雪天氣。山西降雪天氣大都出現在10月至翌年4月，集中降雪期則在11月至翌年3月，以夜間降雪為主。山西降雪日數整體呈現出東南和西北部偏多、中部和南部偏少、山區多盆地少的特點。其中，朔州東部丘陵區、五臺山區、忻州西高寒區、長治南部、晉中中東部山區和晉城東部年平均降雪日數偏多，為25.0～29.3 d；而運城、臨汾中部、太原、忻州中部、呂梁東部偏少，年平均降雪日數為8.5～10.0 d，而山西西北部是降雪風險最大區。

若降雪天氣持續較長時間，會造成積雪過厚，對棚內溫度和透光性產生影響，營造出低溫寡照的弱光環境，對作物光合作用的影響較大，進而導致作物葉片黃化，延緩了生長發育速度，提高了落花落果率，對蔬菜產量和效益的影響較大[3]。此外，溫室大棚設施有一定的負載強度，若不能及時清除棚頂、棉被和草苫上的積雪，會導致草苫和棉被受潮，增加棚架壓力，一旦超過大棚自身的負載，很容易壓塌溫棚設施，進而引發雪災。與此同時，還會削弱受潮草苫和棉被的保暖性，提高了棚內作物受凍概率，影響設施作物產量和品質。持續低溫和缺乏光照會造成蔬菜大棚內出現嚴重低溫、高濕和弱光小氣候環境，因凍害會造成大棚進口處、走道邊的植株葉片發黃，深處受凍相對較輕。

2.2 冰雹

冰雹主要出現在中小尺度天氣系統中，空間尺度小、持續時間短且突發性強。由于冰雹天氣具有較強的破壞性，出現時常伴隨著雷暴、大風、短時強降水等天氣，造成的危害極為嚴重。山西成災冰雹主要出現在每年的6—8月，尤以下午至傍晚居多，具有影響范圍廣、雹期時間長、雹粒大、出現頻率高且成災嚴重等方面的特點。若冰雹出現在颮線上大都伴隨著強降水或瞬時大風天氣，而伴有強降水或暴雨天氣現象的占總冰雹日數的34%，伴隨著瞬間大風天氣現象的占總冰雹日數的28%。山西年平均冰雹日數呈現出階梯狀分布，且地域性特點顯著。隨著的緯度和海拔的升高，年平均冰雹日數不斷增加，同時還呈現出山區高于盆地、北部高于南部、東部高于東部的特征。其中，大同南部、朔州北部、忻州中西部年平均冰雹日數較多，為1.95～2.60 d；運城、臨汾、晉中西部和呂梁東部的年平均冰雹日數較少，為0～0.95 d。

由于冰雹從天而降，對設施農業的危害較大。冰雹出現時大都伴隨著龍卷風天氣，將會破壞設施農業基礎，還會刮起或掀翻草簾和棉氈，進而損壞棚膜[4]。冰雹會破壞作物枝葉、莖稈和果實，會影響設施作物產量和品質；若設施作物開花坐果期內遇到冰雹災害，則會提高落花落果率，使得果實大幅度減產；若冰雹砸傷幼果，發育成熟后期極易出現雹傷，不利于日后儲存，產生的經濟損失較大。

2.3 大風

在氣象學中，將瞬時風速超過17.2 m/s或風力在8級以上的風稱為大風。山西大風以冬春季寒潮大風、夏季雷雨大風和強冷空氣入侵引發的大風天氣為主，尤其6級以上大風的出現對山西農作物造成的危害最嚴重。地形因素也在很大程度上影響大風風速和風力，五臺山、恒山北部的年平均大風日數要比兩山以南高；高海拔地區的年平均大風日數多于低海拔地區。山西省年平均大風日數呈現出北多、南少，山區高于盆地的特征。大部分地區的年平均大風日數為10～15 d；西北部到呂梁山區、中東部地區的年平均大風日數為20～25 d；長治和臨汾年平均大風日數最少，為2～5 d。

若設施農業生長中遇到大風天氣現象，設施農業極易出現機械性損壞。大風會刮起或掀翻溫室大棚外覆蓋的草簾或棉氈，損壞棚膜，大風形成的高速氣流會導致熱量傳輸速率進一步提高，使得氣溫驟降，不利于棚內蔬菜的正常發育，降低了設施作物產量和品質。

2.4 干旱

通常情況下，因淡水總量較少，很難滿足人們日常生存生活及經濟發展的氣候現象稱之為干旱。氣象干旱主要包括4個不同的等級，分別為輕旱、中旱、重旱和特旱。若相較于往年降水偏少，地表空氣較為干燥，土壤出現輕度缺水則稱之為輕旱；降水持續較往年偏少，土壤表面干燥，土壤水分不足，白天地表葉片出現萎蔫的現象則稱之為中旱；土壤水分持續嚴重不足，土壤中的干土層較厚，葉片干枯、植物萎蔫、果實脫落稱之為重旱，對生態環境和農作物的影響極為嚴重；土壤水分長期嚴重不足，地表植被干枯或死亡的現象則稱之為特旱，嚴重影響作物生長和生態環境。山西省輕旱在大同、太原和臨汾盆地較為常見，年平均輕旱日數為140～170 d，而忻州西部、呂梁西部、長治和晉城年平均輕旱日數較少，為120～140 d。山西省干旱災害分布受地形因素的影響較大，呂梁山和太行山對太平洋東南氣流的屏障作用明顯，直接造成山體以西的降水偏少，再加上地形阻擋與動力抬升，使得山西旱情從山區盆地不斷蔓延加重。山西省重旱及以上災害在太原盆地、南部臨汾和運城較為集中，重旱及以上的年平均日數為27～53 d。

山西省春季氣溫回升速度較快，此時的降水量較少，空氣濕度偏低，再加上頻繁出現的大風天氣，會提高作物蒸騰和土壤蒸發速率，進一步加重旱情。盡管設施農業生長發育中無需依靠自然降水，只需做好日常灌溉即可。若是有效降水不足，會降低徑流量，對日常灌溉工作的開展極為不利，還會影響后期設施蔬菜的正常生長[5]；伏旱大都伴隨著高溫天氣，溫室大棚內與露地的溫差較大，尤其是午后棚內溫度很容易超過40 ℃。高溫天氣會導致設施作物葉片出現卷曲、邊緣焦枯，使得葉片失水速率上升，整片葉子會出現萎蔫、葉片發黃等，嚴重危害著設施作物的正常生長，甚至伴隨著死棵、坐果不佳等情況。

2.5 霜凍

霜凍是指空氣溫度驟降，使得地表溫度不足0 ℃，農作物因此而受損，甚至是死亡的天氣現象。除了夏季外，每年秋季、冬季和春季均有可能出現霜凍災害。山西省霜凍天氣主要在北部和中部地區最集中，從北部到南部霜凍日數逐漸遞減。其中，大同、朔州、忻州年平均霜凍日數最多，為220～240 d；南部年平均霜凍日數最少，為170～200 d。

由于霜凍出現的主要特征是強降溫天氣，因溫度下降幅度較大，嚴重危害著棚內對溫度穩定性有較高要求的農作物。由于棚內溫度驟降，輕則會導致設施作物生長發育過程停滯，重則會出現凍傷凍死設施作物的情況，將會導致作物存活率、品質及生產效益大打折扣。另外，霜凍出現時還有可能出現大風天氣，在刮破棚膜的同時，還會損壞草簾、棚被等，進而造成棚內有關設施受損，會對大棚的保溫效果產生影響。因低溫和大風的共同作用，對設施農業的危害更加嚴重。霜凍除了強降溫天氣，還會出現連陰雨天氣，陽光照射減少，俗稱低溫寡照天氣[6]。太陽輻射除了為棚內作物提供一定的熱量，還能提供足夠的光照條件，以確保植物光合作用的開展。若陰雨天氣持續數日，會削弱光照強度，因棚內光照和溫度不足，會導致作物變黃直至枯死，甚至會直接凍死，進而造成農作物嚴重減產。低溫霜凍的出現對山西設施農業的威脅最大。此外，長期的低溫寡照天氣很容易滋生作物病害，使得棚內細菌量驟增，阻礙了作物整體生長，進而出現減產減收的現象。

3 氣象服務措施

3.1 提高氣象預報預警的精細化水平

山西省各級氣象部門應加大短期和中長期天氣預報的研究力度，不斷提高當地氣象預報預測的精細化水平，時刻關注當地氣候變化，并以現代化技術，如衛星、雷達、區域自動氣象站為依托，全面利用數值天氣預報資料，盡快構建起具有現代化水平的氣象預報預警服務系統，并第一時間發布災害性天氣預警信息。同時，還要加大資金投入，確保移動信息機、電子顯示屏在山西省各個地區實現全面覆蓋，加快“移動信息機和農村大喇叭”氣象信息發布模式的順利實施，以拓寬氣象信息覆蓋范圍。由于設施農業生長發育關鍵期對氣象和氣候條件的反應較為敏感，需要氣象部門及時發布氣象預警信息，確保農戶有充足的時間做好準備工作，減少災害性天氣對設施農業生產的影響。

3.2 采取針對性強的防御措施

對大風、冰雹等災害性天氣來說，需要做好拱棚設施的加固保護工作，還要綁扎鐵絲，將膜邊進行壓土，并將通風口壓嚴壓實，將大風、冰雹等災害性天氣對設施農業的危害降至最低；全面關注山西省各地的天氣變化狀況，熟練掌握冰雹天氣發生機制，積極布設人工影響天氣作業點，并選擇有利天氣時機開展人工防雹作業，減少冰雹災害對設施農業的危害；對低溫霜凍天氣，則可以將噴水灌水、棚外熏煙、加蓋草簾等方式進行有機結合，防止設施農業遭受凍害。凍害出現后需要第一時間灌水，以增加土壤溫度，防止溫度繼續下降，還要保證設施作物在恒定溫度下持續上升，降低凍害強度。對連續降雪天氣，可選擇在天氣晴朗時揭開溫室草簾，保證設施作物可以適應低溫光照，并在蔬菜、瓜果等農作物表面噴灑適量的營養液和清水，對設施農業進行中耕松土，增加地面溫度和提升土壤透氣性，確保設施作物正常生長發育。

3.3 做好氣象服務工作

對災害性天氣對設施農業可能產生的危害，氣象部門需要第一時間做好氣象服務工作，同時派遣農業氣象技術人員深入各地設施農業生產基地查看溫室內各個氣象要素數據，以對設施作物生長狀況有一定的了解，并指導農戶及時采取有針對性的措施；氣象部門還可以借助溫室內外的實景監測設備對溫室內作物長勢變化和外界氣象災害實況進行了解，并將新媒體和傳統媒體進行結合，以多種渠道快速發布預報、預警和設施農業生產建議信息[7-10]。此外，氣象部門還要將設施農業氣象服務資料發送至農業生產管理部門，并詳細闡述天氣實況、溫室內氣候條件變化及未來天氣預報等，針對設施農業防災減災給予建議。做好溫室大棚內局地小氣候觀測站的安裝，完成對溫室智能化環境的監測，并通過手機端直觀觀測氣象數據信息，用戶通過下載APP或在小程序、電腦云平臺上檢查實時數據信息，為科學指導農業提供數據支撐。

3.4 增加氣象服務產品的科技含量

通過加強對山西省農業氣象監測網建設，可有效確保設施農業氣候要素觀測數據的完整性、時效性和準確性，進而增加設施農業氣象服務產品的技術含量，并開發適用性、專業性強的農業服務產品，為特色農業發展提供強有力的指導。在設立和使用設施農業局地觀測站的過程中，可為不同設施作物生長發育同氣候要素之間的關系提供實時持續的觀測數據，對完善山西省設施農業氣象指標體系和增加氣象服務產品科技含量具有促進作用。

3.5 增強全民的防災減災意識

山西省氣象部門應該聯合各區的職能部門做好防災減災宣傳工作，使廣大群眾認識到氣象服務的重要性，并充分了解氣象災害的成因、主要表現形式及防御措施，當氣象災害發生時，能夠及時發現并有效應對，最大限度地減少氣象災害造成的損失。對獲取信息渠道受限的地區，氣象部門可聯系當地村委會等，通過廣播和宣講的方式將防災減災的措施灌輸給農業生產者，提升農業生產者對氣象災害的警惕性，采取加強災害的防御措施。

4 結束語

氣候變化影響農業的生產發展，而我國是一個自然災害頻發的國家，氣象災害的破壞性降低了農作物的產量，影響了農業經濟效益。因此，山西相關部門要掌握本地區氣候特點和氣象災害的發生規律，借助先進的氣象技術，采取有效的防災減災措施，降低氣象災害對農業的損失，為農業的生產提供安全的環境。