農業氣象信息技術在設施農業中應用研究

內蒙古自治區赤峰市氣象局 王英琦

前言

氣候變化影響設施農業發展，一旦遇到突發性氣候變化，容易帶來嚴重損失。農業氣象信息技術利用其地理信息技術、遙感技術等，為設施農業的農戶提供快速、準確度高的氣候變化信息，讓農戶了解未來一段時間內的氣候變化情況，為農戶做好天氣變化的預防措施提供時間，保障設施農業大棚內的溫度、濕度恒定，為農戶的經濟收入以及設施農業可持續發展提供技術支持與保障。

1 農業氣象信息技術在設施農業中的應用

1.1 選擇合適的種植與管理時機，提高設施農業經濟效益

設施農業的發展有利于反季節農作物的種植，以蔬菜種植為例，反季節種植能夠讓蔬菜在節假日期間上市，與常規大批新鮮蔬菜的上市時間錯開，有利于搶占市場主體位置，為農民帶來可觀經濟收入。反季節農作物種植除了需要考慮到保溫膜質量等基礎設施是否滿足要求，氣候問題為重點考慮內容，原因在于，大棚內的溫度、濕度等因素的把控與調節需要根據外部氣候變化而采取相應措施，保障大棚內溫度、濕度穩定。設施農業已經具備相應的保溫、遮光等設施，為大棚內部的溫度、濕度調控提供支持，為了進一步控制大棚內溫度、濕度合理，提高農作物發芽率與成活率，利用雷達設施監測區域內氣象變化，利用農業氣象信息技術中的遙感技術與計算機技術等進行氣候變化預測與預報，如預報具體的傍晚日落時間、太陽下山前后的溫差等，為農戶的農作物種植、保溫與遮光設施的運行等提供更加科學的信息參考。

由于反季節農作物種植容易受到溫度變化的影響，且農作物生長期間的不同階段需要大棚內保持其各個階段不同的溫度與濕度需求，利用農業氣象信息技術向農戶提供區域內、接下來一段時間內的平均氣溫、最高與最低氣溫、風力、風向等，農戶可以根據以上信息合理把控大棚的通風時間以及通風時長，讓大棚內溫度滿足反季節農作物播種時期以及后期生長時期的氣候要求，保障其品質，提高反季節農作物種植的經濟效益[1]。

1.2 為農戶提供氣象災害預報服務，有效防御氣象災害問題

暴雨、大風等天氣嚴重影響設施農業的健康可持續發展，尤其是突發、猛烈的惡劣天氣，以夏季午間強降雨為例，這一期間內，大棚處于通風時期，塑料膜底部掀起，棚內外溫度、濕度差距不大，棚內不會出現大幅度的溫度下降，而午間強降雨的突然出現，室外溫度大幅下降，且伴隨具有一定強度的風，農戶并不能保障立即將塑料膜全部放下，因此，在這一時期內，棚內溫度大幅下滑，濕度、溫度均出現變化，棚內農作物在突然的氣候變化影響下，容易出現較為明顯的長勢不足現象，影響其果實品質[2]。

利用農業氣象信息技術向農戶預報未來一段期間內可能出現的氣候變化，讓農戶提前做好防護措施，農戶們注意觀察氣候變化這一期間內棚內溫度的變化，采取棚內增溫、覆蓋草簾等預防措施，降低室外氣候變化對棚內整體生態環境的影響，避免對設施農業正常生產的影響，為農戶的經濟收入，設施農業的穩定發展提供保障。例如，藍莓種植怕澇，江西省2023 年2、3 月份的連陰雨天氣導致藍莓基地嚴重積水，而在這之前，氣象部門建議農戶起壟達10cm 以上，并提供天氣預報和技術指導，農戶們及時排水，才避免造成損失。

利用農業氣象信息技術對出現的病蟲害問題進行分析與預測，建立減少病蟲害問題的環境控制過程以及病蟲害出現的預警系統。以大櫻桃栽植為例，該信息技術預測并分析未來一段時間內的氣候變化以及土壤墑情，農業技術人員利用監測到數據分析未來一段時間內的土壤環境變化等，制定詳細的病蟲害預防措施并要求農戶貫徹落實，這一方式有效降低了大櫻桃栽植過程中出現病蟲害問題的概率，保障該區域設施農業的安全。

1.3 降低設施農業能源消耗，保護當地生態環境

設施農業利用各類控溫、控濕等設施把控棚內溫度，如在大棚內安裝各類智能監測系統，如濕度監測等，將設備的操控與農戶手機連接，保障大棚內溫度、濕度穩定，這些設施保持長期運行狀態，因此，區域內設施農業的發展需要消耗大量能源。不僅如此，大棚內澆水施肥設施的運行也需要大量能源，為降低設施農業的能源消耗，利用農業氣象信息技術監測到的數據指導農戶把控各類設施的運行時間、時長，有利于降低設施農業的能源消耗。

農業氣象信息技術利用傳感器技術監測設施農業區域內的氣候溫度、濕度等，利用人工觀測與調查、儀器自動觀測、衛星遙感等技術監測設施農業生產對象的生育期、長勢及其所處的環境氣象要素、土壤墑情等信息，準確的獲得需要進行澆灌的區域，避免設施農業區域大規模的設施運行。此外，農業氣象信息技術的應用能夠了解到該區域具有的新能源資源，如該地日照時間較長，可以發展并利用太陽能為設施農業的發展提供動力支持，利用光伏能源與監測系統改善設施農業種植區域的土壤與氣候條件，利用物聯網技術與人工智能技術統一控制設施農業內的灌溉、施肥等設施，有效降低設施農業的能源消耗[3]。如圖1 所示，利用該地的氣候條件發展新能源，為設施農業發展提供支持，實現設施農業、氣象與能源的融合，降低設施農業能源消耗。

圖1 設施農業、氣象與能源的融合

總而言之，將設施農業的灌溉、施肥等設施與氣象信息、地理信息等相融合，利用計算機統一進行管理與控制，根據監測到的氣候變化信息判斷該階段是否需要灌溉，把控灌溉時間與時長，既降低水資源的消耗，又降低該區域的能源消耗，促進該地設施農業向更加清潔、智能方向發展，達到保護當地生態環境的目的。

1.4 合理進行設施農業農作物種植品種的劃分，完善農業保險氣象服務內容

農業氣象信息技術的利用為農業相關部門提供豐富農業信息參考，包括氣候變化、土壤墑情等，農業相關部門數據分析、指標判斷、模型運算等工作，為農戶提供農用天氣預報、農作物產量預報、農業氣候資源評價、農業氣候區劃、農業氣象災害風險區劃等服務。農用天氣預報是利用衛星與雷達圖片分析未來一段時間內，該區域的氣候變化情況，如計算未來3 小時內，區域內的云層厚度、太陽被擋住的時長以及這一期間內的溫差等，為農戶做好棚內控溫工作提供幫助，避免棚內溫度變化較大；農作物產量預報是根據農作物播種前及其全生育期內的氣候與氣象條件，尤其是農作物生長發育期間內的氣候與氣象條件利弊來預測農作物產量，建設設施農業氣象產量預報數據庫，數據庫內容包括地面氣象、作物產量、病蟲資料、災害數據、作物資料等，農業技術人員利用數據庫分析當年農作物趨勢產量預測值、產量災損量等，為當地設施農業發展規劃制定提供參考；農業氣候資源評價是分析該地氣候條件中可以被利用于設施農業生產產生經濟價值的物質與能量，包括區域內的降水、風力、熱量等，農業相關部門可以利用區域內物質與能量信息發展該地生態農業，豐富農作物種植品種，避免區域內種植同一類農作物，有效改善當地設施農業農作物種植結構，保障當地生態環境穩定；農業氣候區劃是根據區域內的氣候條件差異進行區域劃分，滿足不同農作物生長與農產品生產需求，有利于擴大該地設施農業規模的同時，促進該地設施農業可持續發展，保障農產品銷售價格穩定，避免不必要的惡性競爭；農業相關部門利用農業氣象信息技術監測的各項數據信息，分析農業生產的氣候指標，將設施農業區域劃分為若干農業氣候區域[4]，例如山西省新絳縣根據區域內氣候與土壤特點，打造設施蔬菜“一村一品”，促進當地設施蔬菜產業健康發展。

利用農業氣象信息技術進行區域內農業氣象災害風險區塊劃分，分析區域內各個村莊面臨的病蟲害風險程度以及病蟲害問題發生概率，有利于農業相關部門進行科學規劃農作物種植布局，有效開展科學引種與種植管理等工作，例如，江西省黎圩鎮在發展藍莓產業過程中，氣象部門參與到藍莓選址、起壟、種植以及管護工作中，區氣象局專門成立藍莓技術服務小組，在藍莓生長關鍵時期開展直通式氣象服務，指導生產，不僅如此，當地建立農氣服務微信群，及時發布氣候變化預警預報信息及管護措施，為藍莓生產提供支持與幫助。

農業保險氣象服務內容包括開展氣象災害風險評估，制定科學合理的保險產品方案，滿足不同農業氣象災害風險區塊農戶的需求；對農戶的損失進行災害損失評估，為農戶出具科學的災害損失數據報告，有利于提高對農戶的理賠效率；開展氣象災害的預測與預警，為設施農業減災、防災、減輕災害損失提供服務與支持，保障當地設施農業的安全，減少農戶經濟損失，保障設施農業生產的經濟效益。

2 農業氣象信息技術在設施農業中有效應用措施

2.1 提高對技術應用的重視

目前我國農業氣象信息技術的應用存在應用力度不夠、重視程度不夠等現象，且我國目前的農業服務體系逐漸不能滿足現今設施農業對高質量、便捷的農業氣象服務的需求，因此，當地相關部門需要提高對農業氣象信息技術應用的重視，增加對該技術研究的資金、人才投入，提高該技術應用過程中的氣候預報、預警的準確度，為設施農業進一步發展提供保障。針對目前氣象監測基礎設施差、設施陳舊，現代化程度較低等問題進行改善，完善氣象監測現代化設施，如利用新一代雷達監測設施，對氣象監測人員進行技術、知識方面的培訓，提高氣象觀測手法的科學性，提高農業氣象監測的準確度。

加強對農業氣象信息技術的研發投入，建設專業技術研發團隊，與國內各大科研機構進行合作，借鑒國內外先進科研成果，將農業氣象信息技術的應用進行本地化，為本地設施農業的農業氣象服務提供保障，提升農業氣象服務水平，促進本地設施農業的可持續發展。

2.2 構建設施農業氣象服務業務體系

農業氣象信息技術的有效應用需要當地農業相關部門充分利用當地氣候資源，優化設施農業的農作物種植結構，完善設施農業內部基礎設施并進行統一管理，逐步構建當地設施農業氣象服務業務體系。

建設當地氣象監測站，與氣象部門加強合作，利用遙感技術等對當地氣候變化進行實時監測，針對監測到的各項信息及時整理并保存，建設當地氣候變化信息的數據庫，為氣候變化預測等工作的展開提供參考。農業氣象監測內容包括風速、風向、土壤溫度、土壤水分、土壤EC、土壤pH、空氣溫度、空氣濕度等28 種氣象要素，氣象監測、數據整理與分析等工作的工作量較大，且該工作需要工作人員具備良好的職責責任感、耐心與細心，因此，利用農業氣象信息技術開展農業氣象服務過程中，農業相關部門需要大力引進農業氣象與涉農專業相關人才，完善人才的保障制度，確保人才的穩定性。積極與當地部門進行溝通與交流，獲得政府部門的重視與資金支持，吸引更多具有經驗、技術水平更高的氣象人才參與到農業氣象服務中，打造高水平農業氣象服務隊伍，提高當地設施農業的農業氣象服務水平[5]。

建設設施農業小氣候要素的預報服務系統，建設大棚內氣象要素預測模型，根據區域內1～3d 的氣候變化，對大棚內的溫度、濕度、土壤溫度等進行預測分析，制定各項具有針對性的治理措施，為大棚內農作物的生長提供科學合理的生長環境，指導農戶進行大棚內的溫度、濕度的把控，保障農作物的生長品質。

建設突發性惡劣天氣的臨近預報預警與防控服務系統，根據區域內設施農業的農作物生長需求，制定具有針對性的氣候預報方案，以藍莓種植為例，藍莓對水的要求較高，如果區域內存在旱情隱患，農業相關部門及時根據農業氣象服務內容指導農戶提前布置好澆灌設施，降低惡劣天氣對設施農業發展的影響。

3 結語

農業氣象信息技術在設施農業中應用為農戶提供更加精準的氣候變化預測服務，農戶可以提前做好各項防御措施，降低外部氣候環境變化對大棚內溫度、濕度的影響，保障棚內生態環境穩定，保障農作物品質。農業氣象信息技術的有效應用需要當地農業相關部門提高對該技術的重視，完善氣象監測設施，加強氣象與農業相關人才引進，提高農業氣象監測數據的準確度，為當地設施農業發展提供技術支持與保障。