淺析設施農業(yè)氣象裝備技術現(xiàn)狀與對策

吳景艷

（遼寧省凌源市職業(yè)教育中心，遼寧 凌源 122500）

設施農業(yè)是指在采用各種材料建成的、具有環(huán)境因子調控設施的半封閉式空間里進行農業(yè)生產的方法。設施農業(yè)分為設施栽培和設施養(yǎng)殖兩大類。設施農業(yè)進行覆蓋材料，從而調節(jié)好溫室的溫度，進行冷季節(jié)的保溫工作，也可以進行炎熱的夏季的降暑工作。本文為提高設施農業(yè)氣象裝備技術及水平等方面提供詳細的發(fā)展思路，以供讀者參考和借鑒。

1 設施農業(yè)氣象災害及預警

氣象災害造成的溫室等設施農業(yè)災害主要是由于氣象災害造成的對農業(yè)設施的機械破壞，例如強風，雨雪和冷空氣導致的冰雹導致對溫室等設施的損毀。其次強冷空氣引起的急劇降溫，持續(xù)長時間陰天，突然遭遇強烈日照，高溫及其他惡劣天氣現(xiàn)象都會破壞設施內農作物正常的生長發(fā)育。在我國北部，主要有四種類型的設施農業(yè)天氣災害：強風，暴風雪，低溫和低溫損害以及高熱和高熱損害。在研究氣象站大氣因子與溫室微氣候之間的定量關系以及溫室微氣候對作物災害影響指標的基礎上，為設施農業(yè)基礎設施建設，氣象災害防御等提供了準確的技術支撐?，F(xiàn)在的設施作物氣象災害預警方法主要是根據實時觀測數(shù)據比較災害指標，確定災害標準等級，也可以利用氣象站的天氣預報或者利用災害預警的數(shù)值預報產品。如果要合并未來1～2天溫室內天氣因素的值，需要使用統(tǒng)計方法來建立預測模型，以預測關鍵天氣因素的農業(yè)天氣預報，包括設施農業(yè)內的最高溫度，最低溫度，相對濕度，日照長短，日照強度等。

2 設施農業(yè)氣象裝備技術應用現(xiàn)狀及存在的問題

新的溫室設備技術系統(tǒng)包括溫室控制系統(tǒng)，溫室通風系統(tǒng)，溫室灌溉系統(tǒng)和溫室移植系統(tǒng)。其中，溫度，濕度，太陽輻射等氣象環(huán)境因素的觀測數(shù)據不僅是設施農業(yè)控制技術的基礎數(shù)據，而且是建立氣象災害模型、天氣預報和預警的關鍵。觀測數(shù)據主要通過張學芬開發(fā)的農業(yè)氣象自動觀測系統(tǒng)獲得。農業(yè)自動氣象觀測系統(tǒng)具有對作物生長、田間微氣候和土壤水分的氣象觀測和環(huán)境監(jiān)測功能。也適合用于溫室這種小環(huán)境，袁光明設計的農業(yè)氣象觀測自動數(shù)據處理系統(tǒng)可以實現(xiàn)自動觀測數(shù)據處理，報表生成和歷史數(shù)據查詢。在目前的農業(yè)氣象自動觀測設備技術中，在自動觀測數(shù)據收集方面，可以實現(xiàn)作物生長動態(tài)監(jiān)測，氣象要素的時空加密觀測以及大數(shù)據的處理能力。在中國北方，設施農業(yè)以日光溫室為主導，因此大多數(shù)傳統(tǒng)的溫室結構除了提供隔熱外別無選擇。冬季，溫室內外溫差大，自動氣象站觀測數(shù)據的準確性受環(huán)境的影響，誤差是由設備的性能影響引起的。例如，濕度傳感器位于濕度和溫度波動很大的環(huán)境中，由于較長的延遲，數(shù)據測量誤差可能很大；土壤水分觀測的分層而引起自動觀測值與經驗值不匹配；由于百葉窗的通風，測量值的自動傳感器與水銀溫度計的測量值有很大的偏差。由于儀器中的這些不足，自動觀測數(shù)據的結果與人工觀測的結果和經驗值不一致[1]。

3 發(fā)展設施農業(yè)氣象裝備技術策略

3.1 設施農業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀

設施農業(yè)采用材料保溫的設施和環(huán)境調控措施來創(chuàng)造相對適合于農作物生長的人工小氣候條件。然而，我國設施農業(yè)（如大棚、溫室等）的發(fā)展仍處于起步階段。設施農業(yè)生產中，尚未完全消除作物所需要生長影響因子的不利影響。發(fā)展設施農業(yè)，農業(yè)天氣以及自然災害響應，防災減災是主要方向。觀測設備和觀測方法是相同的，為了適應地理、氣候及防災減災所需，必須在不同的空間水平和觀測因子下進行調整。諸如北方的觀測設備配備有相適應北方的觀測儀器及技術，以適應暴風雪，低溫和低溫損害，高溫和高溫損害等災害天氣?；緮?shù)據來自溫室內部的氣象觀測的數(shù)據，目前國內可以將諸如氣象觀測設備技術與航空領域等先進氣象設備的科學研究和技術成果結合起來，促進設施農業(yè)（溫室、大棚等）中農業(yè)氣象裝備特殊環(huán)境的探索研究。另外，對設施生產領域的技術整合，加強其與植保等部門的科研合作，將氣象裝備和植保裝備結合起來，提高準確性，數(shù)據量提高了設備的有效和綜合利用[2]。

3.2 加強關鍵技術裝備的研制與探索

為提高監(jiān)測設備的數(shù)據精度，加強對大氣和土壤溫濕度傳感器等觀測設備精度的深入研究，觀察傳感器傳感元件的材料和傳感器特性，研究傳感器的方法和特性方程式，加強關鍵技術裝備的研制與探索。深入研究和探索新型氣象要素觀測設備，包括太陽光譜，二氧化碳濃度，作物生長與病蟲害的關系。利用先進的氣象設施與數(shù)值預報產品相結合，在農業(yè)天氣預報方面效果很好，在綜合氣象控制技術的研發(fā)和推廣方面也有成效，并減少了農藥用于害蟲防治的使用。

3.3 提高設施農業(yè)氣象觀測數(shù)據的準確性

農業(yè)天氣自動觀測系統(tǒng)使用傳感器來檢測天氣要素的變化并將其轉換為電信號。信號轉換模塊通過數(shù)據采集設備和通信系統(tǒng)執(zhí)行自動天氣觀測功能。傳感器組件的特性是確保天氣觀測數(shù)據準確性的關鍵技術，新機制和高靈敏度傳感器是天氣觀測領域的先驅，也是未來研發(fā)與運用的方向。

設施農業(yè)利用先進的農業(yè)設施來提高太陽能利用率和生物能轉化率，體現(xiàn)了生產條件的現(xiàn)代化，從而提高了生物制品的產量和質量。溫室環(huán)境中的日照、溫度、濕度、土壤溫濕度等至關重要，設施農業(yè)的有效發(fā)展是種植業(yè)發(fā)展的結果，滿足了現(xiàn)代化的需要。目前，我國的設施農業(yè)技術已經高度發(fā)達，但仍有許多領域需要改進。我們采用科學技術手段提高溫室作物的品質，使人們能夠安全地食用它們，并提高作物的整體生產能力，實現(xiàn)行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展[3]。