中国设施农业气象服务现状与前景分析

李明财 黎贞发 李 春

摘要设施农业是实现中国农业现代化的重要举措，是农业增产、农民增收的主要手段。在气候变化的大背景下，极端气候事件频发，设施农业对气象服务提出了新的要求。然而，我国目前气象服务水平还十分薄弱，远不能满足设施农业快速发展的需求。综述了我国设施农业面临的主要气象灾害，重点分析了设施农业为气象需求、气象服务现状及未来发展方向，以期为设施农业开展更有效的精细化服务。进而为提高气象保障能力提供思路。

关键词设施农业；气象灾害；气象服务；现状；中国

中图分类号S165

文献标识码A

文章编号1007－5739(2009)16－0214－02

面临世界农业发展的严峻形势，为了满足更多人口的生存需要，有效的利用土地、气候资源及保护环境。各种高新技术迅速应用于农业生产，设施农业便应运而生Ⅲ。设施农业作为我国现代化农业的重要组成部分，已经实现了由简单到复杂、功能单一到综合、管理粗放到集约的转变。最终将促使中国农业实现由传统农业向现代化农业的飞跃。然而，在近年来气候变化的大背景下。气温、降水变化的频率及强度明显增强阳，极端天气气候事件(如台风、暴雨雪、低温冻害、大风等)呈增加趋势，给农业生产带来巨大损失。对我国设施农业来说，由于存在科技含量低、设施水平低下、机械化程度低及管理水平较低等问题日。抵御各种气象灾害的能力还十分薄弱。另外，气象服务水平也十分有限，尤其缺少针对设施农业的专项气象服务，没有建立系统的气象灾害监测、预警及评估体系。在当前极端气象灾害频发的背景下如何为设施农业开展高水平气象服务，提高防灾、减灾能力，已成为当前农业气象领域亟待解决的重要理论和实际问题。基于此，分析了设施农业气象需求。重点评述了气象服务现状及未来发展方向。以期为提高气象部门的设施农业气象服务水平提供思路，更好地为我国设施农业发展、农业增产及农民增收保驾护航。

1设施农业概念及类型

设施农业是利用现代化工程技术创建的设施和可控手段，为动植物生产提供可控制的适宜生长环境，充分利用土壤、气候和生物潜能，在有限的土地上获得速生、高产、优质和高效农畜产品的一种高效产业。Ho指出设施农业是一种封闭式农业生态系统，即由于玻璃、塑料薄膜或其他材料的密闭作用，阻碍了内外物质、能量、信息的交流，形成一个相对稳定的环境条件，免受不利自然天气的影响。从而充分发挥气候、植物、土地、资金、劳动力的效力。目前。已经形成了以温室、大棚、人工气候室、航天农业、植物工厂、无土栽培为主体的设施农业。广义上的设施农业包括设施栽培。主要采用各类温室、塑料棚、人工气候室及其配套设施，对蔬菜、花卉及果类进行栽培；设施养殖，主要是采用各类保温、遮荫棚舍和现代化集约饲养畜舍及配套设备，对畜禽、水产品及特种动物进行养殖。设施农业从狭义上讲主要包括塑料大棚、温室、植物工厂3种不同层次。

廖允成、王立祥及何芬等总结了我国设施农业的主要类型，主要有以下4种模式：一是简易覆盖型。以地膜覆盖为典型代表，适合于寒冷、干旱的北方大田生产。二是简易设施型。主要是中小拱棚，以塑料薄膜低空(低于2m)覆盖为主，多用于城郊的蔬菜保护地栽培；三是一般设施型。主要是塑料大棚、日光温室、加温温室；四是复杂设施型。主要指工厂化育种育苗、工厂化生产及无土栽培等，通常包括加热系统、降温系统、通风系统、遮阳系统、微灌系统和中心控制系统。

2设施农业的气象需求分析

设施农业采用现代化农业工程和机械技术，以应用设施及环境调节为手段，为动、植物生产提供相对可控制甚至最适宜的温度、湿度、光照、水肥和气等环境条件，在一定程度上可摆脱对自然环境的依赖而进行有效生产叫。但设施农业仍然受到对自然气候资源(如光、温、水)的约束，而且气象灾害直接影响到设施农业的产量。气象灾害主要包括：

(1)台风。台风是最主要的农业气象灾害之一，尤其是在沿海城市。台风登陆时，常伴随狂风暴雨和风暴潮，其影响严重程度居气象灾害之首，尤其是对设施农业破坏力极大，极易造成巨大损失。台风对设施农业的破坏主要有：一是台风风力强度大，造成大棚棚架扭曲变形、倒伏受损，棚膜被掀。设施被毁；二是设施农业棚膜被掀，造成棚内农畜产品受损；三是台风形成的短时强降雨。造成农业设施内涝严重。

(2)暴雪。设施大棚可以支撑一定的负载，但如果暴雪发生时棚顶积雪不能及时清除。或负载过重则会导致大棚垮塌、棚内作物受冻，发生雪灾。近年来，全国各地四季中冬季升温最为明显，发生暴雪的几率降低，但对北方来说，气候变暖导致极端暴雪出现的频率及强度都有可能增加。即便是南方，长期不发生暴雪灾害导致灾害的防灾、减灾能力减弱。出现极端气候事件时应对能力变弱，其造成的损失往往无法预计。2008年初，南方的冰冻天气正说明了这一点。此外。1998年1月浙江全省遭遇的一场大范围暴雪，降雪持续时间长，积雪厚，全省众多大中小栅单体钢架被压塌，某农场花巨资从以色列引进的一个现代化大型连栋大棚一夜之间“轰然倒塌”。被雪压瘫而全部报废，损失惨重旧。陕西省渭南市临渭区。2000年1月一场大雪，伴随较大的降温天气。临渭区的一个设施农业蔬菜种植大村，压塌日光温室10余座。中间支撑骨架折断，温棚设施大部分垮塌，棚内蔬菜全部冻死。造成严重损失。

(3)冬季低温、早春低温阴雨、夏季高温干旱。节能型日光温室热能主要来自太阳辐射，一旦连续阴天，则地温及气温逐渐下降，特别是地温太低导致出现寒根、沤根，然后将致使地上部遭受低温冷害、冻害。南方地区，冬季低温及早春阴雨是制约冬季蔬菜设施栽培的主要气候障碍因子。早春常遇持续的低温阴雨天气。棚内温度低、湿度大，光照不足，易发生病害，且植株徒长、瘦弱，坐果率下降，直接影响产量和品质。夏、秋季的高温干旱天气也易对大棚造成不利影响。如高温使得设施大棚蔬菜通常不能正常生长越夏，大棚黄瓜、瓠瓜、番茄等喜温蔬菜一般只能采收到6月底至7月上、中旬而拉秧落令。

(4)大风。大风的直接危害是刮飞、刮破棚膜，损坏大棚设施。降低或破坏大棚的保温性能。一般秋、冬大风期间，大部分塑棚普遍严重受损，其中部分棚架或农膜报废，棚中作物受强风、低温危害严重，对生产影响极大。

(5)连阴天及骤晴天气。近几年，此气象在设施农业生产中危害很大，人们经过多种努力战胜了低温连阴天气，却往往毁于随之而来的骤晴天气。连阴或雪、雾天气，若遇突然转晴，立即揭开草苫后经常会出现植株急速萎蔫凋枯死亡的现象。即群众说的“闪死”苗。这主要是源于连续阴天导致的室内地温很低，出现寒根现象，根系活动减弱，吸收土壤水分及肥力能力锐减，在天晴后，气温迅速回升，茎叶蒸腾大量失水，而根系吸收水分跟不上地上蒸腾的需要，导致茎叶萎蔫，严重时会成为永久性萎蔫失水死亡。

针对当前气候变化大背景下极端气候事件的频发，以

及精细化现代设施农业的发展需要，设施农业气象需求应主要包括以下几个方面：一是及时、准确的每日滚动天气预报；二是针对农业尤其是设施农业专项气象服务，如实时滚动温度、降水、日照、风速及风向等专项预报；三是及时提供各种农业气象指数，如喷药、灌溉及施肥等天气指数；四是气象信息的及时送达；五是气象灾害的防灾、减灾知识。

3设施农业气象服务现状及存在的问题

近年来受全球气候变化的影响，自然灾害频发，农业生产受制于极端天气气候事件和病虫害的威胁日趋严重。农业生态系统抵御自然灾害的能力严重不足。与之相对应。设施农业对气象需求不断提升，以期更好地利用气候资源以提高防灾、减灾能力。中国气象局及各地气象部门立足于现代农业，尤其是设施农业新需求，不断更新气象服务手段，努力提高气象服务能力，开展了相关研究及业务工作。开展的气象服务主要表现在：一是为设施农业增加针对性的专项天气预报及专业气象服务。在常规天气预报的基础上。增加了多种要素及多种气象指数的预报，为设施农业提供了有利保障。而且增加了中长期预测服务产品，比如天津市气侯中心为农业提供了月、季、年的长期滚动气侯预测，通过新农网、气象121及手机短信等多种形式发布到农业决策部门及农户手中。二是建立了设施农业气象预报服务系统。如陕西省渭南市气象局基于Windows平台，应用VB及VFoxpro等语言建立了农业气象预报服务系统，系统能同时给出灾害天气预报，设施农业生产信息和超前对策措施，直接应用于指导设施农业生产，为设施农业提供良好气象保障，取得了很好的经济效益。三是加强了与农业相关部门的合作，加强农业气象研究及信息沟通服务，通过研究项目合作、科技实用项目转化、科技基地共建等多种方式使气象服务更具针对性、实效性。四是加强了设施农业大棚气象要素实时监测及气象信息的发布传输。天津市气候中心结合天津设施农业需求，对温室大棚气象进行实时监测，设计了不同的数据表结构，采用基于Browser／WebGl8 Server／Database Server的三层架构模式，以ArclMS为开发平台，实现了网络地图发布、农业气象要素查询、分析、统计及动态变化等功能，已在天津设施农业得到了应用。取得了很好的经济效益。

尽管气象部门在为现代设施农业服务方面取得了可喜的成绩，但与国外及现代农业的要求相比，还存在诸多不足和差距，具体表现为：一是短期天气预报的准确率很高，但中长期，尤其是月以上气候预测水平不高，大大削弱了设施农业的防灾能力；二是多数气象部门公开发布的气象预报信息仅包含晴雨、空气温度及风3个要素，与越来越精细化的特色设施农业生产管理目标不适应；三是设施农业气象预报服务系统仅是传统方法的集成，缺少预报和监测技术上的创新。而农业气象信息发布系统也没有进行大范围的推广和应用；四是气象与农业部门的合作仅限于项目研究及技术推广的层面上，长期的监测、预测及评估合作还很欠缺。而且气象部门对设施农业作物生长过程中的生理特性了解甚少，尤其是没有涉及极端气候条件下作物的耐受性及病害研究，就限制了农业气象服务的水平和实效性。

4未来发展方向

(1)在全国尺度上，应用地理信息系统等先进手段，进行气侯资源区划，针对各地气候特点，对设施农业建立进行气候可行性论证，使气候资源利用达到最佳。同时对设施大棚的建立进行前期气候背景分析，比如建立气温、降水、辐射、风向风速及极端气侯事件的详细档案数据库。

(2)与农业部门联合开展研究，开展大棚各种作物的光、温、水需求及对各气象要素极值的耐受性等生理生态学机理研究；开展作物病虫害发生规律及与气象条件的关系研究。

(3)开展设施农业大棚内外各气象要素的实时监测及传输。利用各种先进技术将气象监测信息第一时间传输到农户及决策部门手中。缩短气象信息传递时间，提高气象服务时效。

(4)针对各地设施农业需求提供更为精细的专项天气预报服务。尤其是在极端气候天气事件发生前后及农事关键时期做好气象服务。

(5)加强气候变化背景下极端气候事件分析研究，建立气象灾情信息收集与评估系统，建立农业气象灾害监测预警评估一体化业务系统。同时向农户推广农业气象适用技术和农业气象灾害防御技术。