中國設(shè)施農(nóng)業(yè)氣象服務(wù)現(xiàn)狀與前景分析

李明財 黎貞發(fā) 李 春

摘要設(shè)施農(nóng)業(yè)是實現(xiàn)中國農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化的重要舉措，是農(nóng)業(yè)增產(chǎn)、農(nóng)民增收的主要手段。在氣候變化的大背景下，極端氣候事件頻發(fā)，設(shè)施農(nóng)業(yè)對氣象服務(wù)提出了新的要求。然而，我國目前氣象服務(wù)水平還十分薄弱，遠不能滿足設(shè)施農(nóng)業(yè)快速發(fā)展的需求。綜述了我國設(shè)施農(nóng)業(yè)面臨的主要氣象災(zāi)害，重點分析了設(shè)施農(nóng)業(yè)為氣象需求、氣象服務(wù)現(xiàn)狀及未來發(fā)展方向，以期為設(shè)施農(nóng)業(yè)開展更有效的精細化服務(wù)。進而為提高氣象保障能力提供思路。

關(guān)鍵詞設(shè)施農(nóng)業(yè)；氣象災(zāi)害；氣象服務(wù)；現(xiàn)狀；中國

中圖分類號S165

文獻標(biāo)識碼A

文章編號1007－5739(2009)16－0214－02

面臨世界農(nóng)業(yè)發(fā)展的嚴(yán)峻形勢，為了滿足更多人口的生存需要，有效的利用土地、氣候資源及保護環(huán)境。各種高新技術(shù)迅速應(yīng)用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，設(shè)施農(nóng)業(yè)便應(yīng)運而生Ⅲ。設(shè)施農(nóng)業(yè)作為我國現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)的重要組成部分，已經(jīng)實現(xiàn)了由簡單到復(fù)雜、功能單一到綜合、管理粗放到集約的轉(zhuǎn)變。最終將促使中國農(nóng)業(yè)實現(xiàn)由傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)向現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)的飛躍。然而，在近年來氣候變化的大背景下。氣溫、降水變化的頻率及強度明顯增強陽，極端天氣氣候事件(如臺風(fēng)、暴雨雪、低溫凍害、大風(fēng)等)呈增加趨勢，給農(nóng)業(yè)生產(chǎn)帶來巨大損失。對我國設(shè)施農(nóng)業(yè)來說，由于存在科技含量低、設(shè)施水平低下、機械化程度低及管理水平較低等問題日。抵御各種氣象災(zāi)害的能力還十分薄弱。另外，氣象服務(wù)水平也十分有限，尤其缺少針對設(shè)施農(nóng)業(yè)的專項氣象服務(wù)，沒有建立系統(tǒng)的氣象災(zāi)害監(jiān)測、預(yù)警及評估體系。在當(dāng)前極端氣象災(zāi)害頻發(fā)的背景下如何為設(shè)施農(nóng)業(yè)開展高水平氣象服務(wù)，提高防災(zāi)、減災(zāi)能力，已成為當(dāng)前農(nóng)業(yè)氣象領(lǐng)域亟待解決的重要理論和實際問題?；诖耍治隽嗽O(shè)施農(nóng)業(yè)氣象需求。重點評述了氣象服務(wù)現(xiàn)狀及未來發(fā)展方向。以期為提高氣象部門的設(shè)施農(nóng)業(yè)氣象服務(wù)水平提供思路，更好地為我國設(shè)施農(nóng)業(yè)發(fā)展、農(nóng)業(yè)增產(chǎn)及農(nóng)民增收保駕護航。

1設(shè)施農(nóng)業(yè)概念及類型

設(shè)施農(nóng)業(yè)是利用現(xiàn)代化工程技術(shù)創(chuàng)建的設(shè)施和可控手段，為動植物生產(chǎn)提供可控制的適宜生長環(huán)境，充分利用土壤、氣候和生物潛能，在有限的土地上獲得速生、高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)和高效農(nóng)畜產(chǎn)品的一種高效產(chǎn)業(yè)。Ho指出設(shè)施農(nóng)業(yè)是一種封閉式農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)，即由于玻璃、塑料薄膜或其他材料的密閉作用，阻礙了內(nèi)外物質(zhì)、能量、信息的交流，形成一個相對穩(wěn)定的環(huán)境條件，免受不利自然天氣的影響。從而充分發(fā)揮氣候、植物、土地、資金、勞動力的效力。目前。已經(jīng)形成了以溫室、大棚、人工氣候室、航天農(nóng)業(yè)、植物工廠、無土栽培為主體的設(shè)施農(nóng)業(yè)。廣義上的設(shè)施農(nóng)業(yè)包括設(shè)施栽培。主要采用各類溫室、塑料棚、人工氣候室及其配套設(shè)施，對蔬菜、花卉及果類進行栽培；設(shè)施養(yǎng)殖，主要是采用各類保溫、遮蔭棚舍和現(xiàn)代化集約飼養(yǎng)畜舍及配套設(shè)備，對畜禽、水產(chǎn)品及特種動物進行養(yǎng)殖。設(shè)施農(nóng)業(yè)從狹義上講主要包括塑料大棚、溫室、植物工廠3種不同層次。

廖允成、王立祥及何芬等總結(jié)了我國設(shè)施農(nóng)業(yè)的主要類型，主要有以下4種模式：一是簡易覆蓋型。以地膜覆蓋為典型代表，適合于寒冷、干旱的北方大田生產(chǎn)。二是簡易設(shè)施型。主要是中小拱棚，以塑料薄膜低空(低于2m)覆蓋為主，多用于城郊的蔬菜保護地栽培；三是一般設(shè)施型。主要是塑料大棚、日光溫室、加溫溫室；四是復(fù)雜設(shè)施型。主要指工廠化育種育苗、工廠化生產(chǎn)及無土栽培等，通常包括加熱系統(tǒng)、降溫系統(tǒng)、通風(fēng)系統(tǒng)、遮陽系統(tǒng)、微灌系統(tǒng)和中心控制系統(tǒng)。

2設(shè)施農(nóng)業(yè)的氣象需求分析

設(shè)施農(nóng)業(yè)采用現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)工程和機械技術(shù)，以應(yīng)用設(shè)施及環(huán)境調(diào)節(jié)為手段，為動、植物生產(chǎn)提供相對可控制甚至最適宜的溫度、濕度、光照、水肥和氣等環(huán)境條件，在一定程度上可擺脫對自然環(huán)境的依賴而進行有效生產(chǎn)叫。但設(shè)施農(nóng)業(yè)仍然受到對自然氣候資源(如光、溫、水)的約束，而且氣象災(zāi)害直接影響到設(shè)施農(nóng)業(yè)的產(chǎn)量。氣象災(zāi)害主要包括：

(1)臺風(fēng)。臺風(fēng)是最主要的農(nóng)業(yè)氣象災(zāi)害之一，尤其是在沿海城市。臺風(fēng)登陸時，常伴隨狂風(fēng)暴雨和風(fēng)暴潮，其影響嚴(yán)重程度居氣象災(zāi)害之首，尤其是對設(shè)施農(nóng)業(yè)破壞力極大，極易造成巨大損失。臺風(fēng)對設(shè)施農(nóng)業(yè)的破壞主要有：一是臺風(fēng)風(fēng)力強度大，造成大棚棚架扭曲變形、倒伏受損，棚膜被掀。設(shè)施被毀；二是設(shè)施農(nóng)業(yè)棚膜被掀，造成棚內(nèi)農(nóng)畜產(chǎn)品受損；三是臺風(fēng)形成的短時強降雨。造成農(nóng)業(yè)設(shè)施內(nèi)澇嚴(yán)重。

(2)暴雪。設(shè)施大棚可以支撐一定的負(fù)載，但如果暴雪發(fā)生時棚頂積雪不能及時清除?；蜇?fù)載過重則會導(dǎo)致大棚垮塌、棚內(nèi)作物受凍，發(fā)生雪災(zāi)。近年來，全國各地四季中冬季升溫最為明顯，發(fā)生暴雪的幾率降低，但對北方來說，氣候變暖導(dǎo)致極端暴雪出現(xiàn)的頻率及強度都有可能增加。即便是南方，長期不發(fā)生暴雪災(zāi)害導(dǎo)致災(zāi)害的防災(zāi)、減災(zāi)能力減弱。出現(xiàn)極端氣候事件時應(yīng)對能力變?nèi)?，其造成的損失往往無法預(yù)計。2008年初，南方的冰凍天氣正說明了這一點。此外。1998年1月浙江全省遭遇的一場大范圍暴雪，降雪持續(xù)時間長，積雪厚，全省眾多大中小柵單體鋼架被壓塌，某農(nóng)場花巨資從以色列引進的一個現(xiàn)代化大型連棟大棚一夜之間“轟然倒塌”。被雪壓癱而全部報廢，損失慘重舊。陜西省渭南市臨渭區(qū)。2000年1月一場大雪，伴隨較大的降溫天氣。臨渭區(qū)的一個設(shè)施農(nóng)業(yè)蔬菜種植大村，壓塌日光溫室10余座。中間支撐骨架折斷，溫棚設(shè)施大部分垮塌，棚內(nèi)蔬菜全部凍死。造成嚴(yán)重?fù)p失。

(3)冬季低溫、早春低溫陰雨、夏季高溫干旱。節(jié)能型日光溫室熱能主要來自太陽輻射，一旦連續(xù)陰天，則地溫及氣溫逐漸下降，特別是地溫太低導(dǎo)致出現(xiàn)寒根、漚根，然后將致使地上部遭受低溫冷害、凍害。南方地區(qū)，冬季低溫及早春陰雨是制約冬季蔬菜設(shè)施栽培的主要氣候障礙因子。早春常遇持續(xù)的低溫陰雨天氣。棚內(nèi)溫度低、濕度大，光照不足，易發(fā)生病害，且植株徒長、瘦弱，坐果率下降，直接影響產(chǎn)量和品質(zhì)。夏、秋季的高溫干旱天氣也易對大棚造成不利影響。如高溫使得設(shè)施大棚蔬菜通常不能正常生長越夏，大棚黃瓜、瓠瓜、番茄等喜溫蔬菜一般只能采收到6月底至7月上、中旬而拉秧落令。

(4)大風(fēng)。大風(fēng)的直接危害是刮飛、刮破棚膜，損壞大棚設(shè)施。降低或破壞大棚的保溫性能。一般秋、冬大風(fēng)期間，大部分塑棚普遍嚴(yán)重受損，其中部分棚架或農(nóng)膜報廢，棚中作物受強風(fēng)、低溫危害嚴(yán)重，對生產(chǎn)影響極大。

(5)連陰天及驟晴天氣。近幾年，此氣象在設(shè)施農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中危害很大，人們經(jīng)過多種努力戰(zhàn)勝了低溫連陰天氣，卻往往毀于隨之而來的驟晴天氣。連陰或雪、霧天氣，若遇突然轉(zhuǎn)晴，立即揭開草苫后經(jīng)常會出現(xiàn)植株急速萎蔫凋枯死亡的現(xiàn)象。即群眾說的“閃死”苗。這主要是源于連續(xù)陰天導(dǎo)致的室內(nèi)地溫很低，出現(xiàn)寒根現(xiàn)象，根系活動減弱，吸收土壤水分及肥力能力銳減，在天晴后，氣溫迅速回升，莖葉蒸騰大量失水，而根系吸收水分跟不上地上蒸騰的需要，導(dǎo)致莖葉萎蔫，嚴(yán)重時會成為永久性萎蔫失水死亡。

針對當(dāng)前氣候變化大背景下極端氣候事件的頻發(fā)，以

及精細化現(xiàn)代設(shè)施農(nóng)業(yè)的發(fā)展需要，設(shè)施農(nóng)業(yè)氣象需求應(yīng)主要包括以下幾個方面：一是及時、準(zhǔn)確的每日滾動天氣預(yù)報；二是針對農(nóng)業(yè)尤其是設(shè)施農(nóng)業(yè)專項氣象服務(wù)，如實時滾動溫度、降水、日照、風(fēng)速及風(fēng)向等專項預(yù)報；三是及時提供各種農(nóng)業(yè)氣象指數(shù)，如噴藥、灌溉及施肥等天氣指數(shù)；四是氣象信息的及時送達；五是氣象災(zāi)害的防災(zāi)、減災(zāi)知識。

3設(shè)施農(nóng)業(yè)氣象服務(wù)現(xiàn)狀及存在的問題

近年來受全球氣候變化的影響，自然災(zāi)害頻發(fā)，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)受制于極端天氣氣候事件和病蟲害的威脅日趨嚴(yán)重。農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)抵御自然災(zāi)害的能力嚴(yán)重不足。與之相對應(yīng)。設(shè)施農(nóng)業(yè)對氣象需求不斷提升，以期更好地利用氣候資源以提高防災(zāi)、減災(zāi)能力。中國氣象局及各地氣象部門立足于現(xiàn)代農(nóng)業(yè)，尤其是設(shè)施農(nóng)業(yè)新需求，不斷更新氣象服務(wù)手段，努力提高氣象服務(wù)能力，開展了相關(guān)研究及業(yè)務(wù)工作。開展的氣象服務(wù)主要表現(xiàn)在：一是為設(shè)施農(nóng)業(yè)增加針對性的專項天氣預(yù)報及專業(yè)氣象服務(wù)。在常規(guī)天氣預(yù)報的基礎(chǔ)上。增加了多種要素及多種氣象指數(shù)的預(yù)報，為設(shè)施農(nóng)業(yè)提供了有利保障。而且增加了中長期預(yù)測服務(wù)產(chǎn)品，比如天津市氣侯中心為農(nóng)業(yè)提供了月、季、年的長期滾動氣侯預(yù)測，通過新農(nóng)網(wǎng)、氣象121及手機短信等多種形式發(fā)布到農(nóng)業(yè)決策部門及農(nóng)戶手中。二是建立了設(shè)施農(nóng)業(yè)氣象預(yù)報服務(wù)系統(tǒng)。如陜西省渭南市氣象局基于Windows平臺，應(yīng)用VB及VFoxpro等語言建立了農(nóng)業(yè)氣象預(yù)報服務(wù)系統(tǒng)，系統(tǒng)能同時給出災(zāi)害天氣預(yù)報，設(shè)施農(nóng)業(yè)生產(chǎn)信息和超前對策措施，直接應(yīng)用于指導(dǎo)設(shè)施農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，為設(shè)施農(nóng)業(yè)提供良好氣象保障，取得了很好的經(jīng)濟效益。三是加強了與農(nóng)業(yè)相關(guān)部門的合作，加強農(nóng)業(yè)氣象研究及信息溝通服務(wù)，通過研究項目合作、科技實用項目轉(zhuǎn)化、科技基地共建等多種方式使氣象服務(wù)更具針對性、實效性。四是加強了設(shè)施農(nóng)業(yè)大棚氣象要素實時監(jiān)測及氣象信息的發(fā)布傳輸。天津市氣候中心結(jié)合天津設(shè)施農(nóng)業(yè)需求，對溫室大棚氣象進行實時監(jiān)測，設(shè)計了不同的數(shù)據(jù)表結(jié)構(gòu)，采用基于Browser／WebGl8 Server／Database Server的三層架構(gòu)模式，以ArclMS為開發(fā)平臺，實現(xiàn)了網(wǎng)絡(luò)地圖發(fā)布、農(nóng)業(yè)氣象要素查詢、分析、統(tǒng)計及動態(tài)變化等功能，已在天津設(shè)施農(nóng)業(yè)得到了應(yīng)用。取得了很好的經(jīng)濟效益。

盡管氣象部門在為現(xiàn)代設(shè)施農(nóng)業(yè)服務(wù)方面取得了可喜的成績，但與國外及現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的要求相比，還存在諸多不足和差距，具體表現(xiàn)為：一是短期天氣預(yù)報的準(zhǔn)確率很高，但中長期，尤其是月以上氣候預(yù)測水平不高，大大削弱了設(shè)施農(nóng)業(yè)的防災(zāi)能力；二是多數(shù)氣象部門公開發(fā)布的氣象預(yù)報信息僅包含晴雨、空氣溫度及風(fēng)3個要素，與越來越精細化的特色設(shè)施農(nóng)業(yè)生產(chǎn)管理目標(biāo)不適應(yīng)；三是設(shè)施農(nóng)業(yè)氣象預(yù)報服務(wù)系統(tǒng)僅是傳統(tǒng)方法的集成，缺少預(yù)報和監(jiān)測技術(shù)上的創(chuàng)新。而農(nóng)業(yè)氣象信息發(fā)布系統(tǒng)也沒有進行大范圍的推廣和應(yīng)用；四是氣象與農(nóng)業(yè)部門的合作僅限于項目研究及技術(shù)推廣的層面上，長期的監(jiān)測、預(yù)測及評估合作還很欠缺。而且氣象部門對設(shè)施農(nóng)業(yè)作物生長過程中的生理特性了解甚少，尤其是沒有涉及極端氣候條件下作物的耐受性及病害研究，就限制了農(nóng)業(yè)氣象服務(wù)的水平和實效性。

4未來發(fā)展方向

(1)在全國尺度上，應(yīng)用地理信息系統(tǒng)等先進手段，進行氣侯資源區(qū)劃，針對各地氣候特點，對設(shè)施農(nóng)業(yè)建立進行氣候可行性論證，使氣候資源利用達到最佳。同時對設(shè)施大棚的建立進行前期氣候背景分析，比如建立氣溫、降水、輻射、風(fēng)向風(fēng)速及極端氣侯事件的詳細檔案數(shù)據(jù)庫。

(2)與農(nóng)業(yè)部門聯(lián)合開展研究，開展大棚各種作物的光、溫、水需求及對各氣象要素極值的耐受性等生理生態(tài)學(xué)機理研究；開展作物病蟲害發(fā)生規(guī)律及與氣象條件的關(guān)系研究。

(3)開展設(shè)施農(nóng)業(yè)大棚內(nèi)外各氣象要素的實時監(jiān)測及傳輸。利用各種先進技術(shù)將氣象監(jiān)測信息第一時間傳輸?shù)睫r(nóng)戶及決策部門手中?？s短氣象信息傳遞時間，提高氣象服務(wù)時效。

(4)針對各地設(shè)施農(nóng)業(yè)需求提供更為精細的專項天氣預(yù)報服務(wù)。尤其是在極端氣候天氣事件發(fā)生前后及農(nóng)事關(guān)鍵時期做好氣象服務(wù)。

(5)加強氣候變化背景下極端氣候事件分析研究，建立氣象災(zāi)情信息收集與評估系統(tǒng)，建立農(nóng)業(yè)氣象災(zāi)害監(jiān)測預(yù)警評估一體化業(yè)務(wù)系統(tǒng)。同時向農(nóng)戶推廣農(nóng)業(yè)氣象適用技術(shù)和農(nóng)業(yè)氣象災(zāi)害防御技術(shù)。