蘇生平 周桂官 丁同華

蘇北沿海地區(qū)大棚西瓜風災防范技術對策

蘇生平 周桂官 丁同華

特約欄目主持：李金堂

男，植物病理學博士，副教授，濰坊科技學院蔬菜病蟲害研究所所長，濰坊市優(yōu)秀青年知識分子，壽光市現(xiàn)代教育技術教學能手。主要從事蔬菜病蟲害診斷、防治、預測預報、植保軟件開發(fā)等方面研究。主講 《普通植物病理學》、《農(nóng)業(yè)植物病理學》、《蔬菜病蟲害識別及防治》等多門課程。主編出版《蔬菜病蟲害防治圖譜》系列叢書（共 9 冊）。研制成功“蔬菜病蟲害診斷防治實用專家系統(tǒng)（VDDS）”軟件（軟件包含千余種蔬菜病蟲害及萬余幅數(shù)碼圖片）。主持、參與國家及省部級課題多項，發(fā)表科研論文 30 余篇。

導讀：蘇北沿海地區(qū)在早春西瓜生產(chǎn)季節(jié)常遭受風災為害，經(jīng)研究該地區(qū)春季可能出現(xiàn)的風災有 2類，一類是偏北方向大風或寒流， 為本地主要為害風向，多在 4月前發(fā)生；一類是南風或西南風，多在 5 月后發(fā)生，發(fā)生相對較少。發(fā)現(xiàn)大棚選址不正確和棚型結(jié)構(gòu)不合理也是因風致災重要原因，依據(jù)大棚風災致災規(guī)律并針對本地生產(chǎn)特點提出應變對策。

風災是沿海地區(qū)塑料大棚生產(chǎn)中經(jīng)常發(fā)生的嚴重災害，一旦發(fā)生輕則傷害瓜苗，不得不重新花工費力重新搭建大棚，重則毀棚死苗甚至絕收，損失慘重。 以江蘇東臺為例，據(jù)估計，近 10 年西瓜因風災導致的損失約在 1 333.3 hm2以上，直接經(jīng)濟損失在 1 500 萬元以上，間接損失達數(shù)億元。 由于大風是突發(fā)性天氣，出現(xiàn)的次數(shù)不是特別多，且極不均勻，風力不大的年份，可能無影響，所以初入行的瓜農(nóng)在建棚時忽視了不良氣候的影響，即使老瓜農(nóng)也是遇到風災后，才意識到氣候條件對建棚的影響。 為此，從物理農(nóng)業(yè)角度，依據(jù)氣象學原理，分析沿海地區(qū)的成災大風方向、風力規(guī)律，研究合理設計大棚，提高大棚抗風能力，尋求大棚西瓜防災減災途徑很有必要。

1 地理位置與氣候特點

本地區(qū)東瀕黃海西襟湖蕩，氣候受海洋影響較大。 從氣象學角度分析，蘇北沿海春季是冬夏過渡季節(jié)，受海洋性氣候尤其是東北地面高低壓系統(tǒng)交替影響，冬春季沿海大風多由北方強冷空氣引發(fā)，并具有一定的間斷性、持續(xù)性、突發(fā)性和陣性，容易交替出現(xiàn)偏北、偏南大風，但也有偏東海風及冰雹等強對流天氣，其影響范圍多局限在沿海灘涂 30～50 km 范圍內(nèi)，風力最大一般不超過 4 級；春季大風主要成因如下。

①春季偏北大風的成因及環(huán)流背景 主要是形成于北冰洋的冷空氣寒潮侵襲，集中于 3、4 月，經(jīng)西西伯利亞冷空氣團南侵，大致有3條路線。第一條是西路。這是影響中國時間最早、次數(shù)最多的一條路線，強冷空氣自北極出發(fā)，經(jīng)西伯利亞西部南下，進入中國新疆，然后沿河西走廊，侵入華北、中原，直到華南甚至西南地區(qū)。 第二條是中路。強冷空氣從西伯利亞的貝加爾湖和蒙古人民共和國（以下簡稱蒙古）一帶，經(jīng)過中國的內(nèi)蒙古自治區(qū)，進入華北直到東南沿海地區(qū)。 第三條是東路。 冷空氣從西伯利亞東北部南下，有時經(jīng)過中國東北，有時經(jīng)過日本海、朝鮮半島，侵入中國東部沿海一帶，從這條路線南下的寒潮主力偏東，勢力一般都不是很強，次數(shù)也不算多，其分為 3 大類。

a.小槽發(fā)展型，實質(zhì)是通過不穩(wěn)定小槽、小脊發(fā)展，把從大西洋到東西伯利亞的大倒“Ω”流型演變?yōu)闁|亞倒“Ω”流型的過程，引導新地島以西冷空氣南下，取西北路徑經(jīng)西伯利亞、蒙古入侵中國。

b.低槽東移型，歐洲小槽東移過程中，有來自北方的新鮮冷空氣并入，使小槽發(fā)展，導致寒潮過程。低槽東移型寒潮要注意兩股冷空氣的合并。

c.橫槽（轉(zhuǎn)豎）型，東亞倒“Ω”流型建立時，極渦向西伸出一個東—西走向槽，槽前后是偏北風（340°～20°）與偏西風（300°～250°）的切變。 4～5 月受南北高低槽交替影響，尤其是冷空氣東移氣旋影響，常出現(xiàn) 6～8 級及以上大風。

②春季偏南大風的成因 我國東部大陸春季暖空氣日趨活躍，促使高低壓系統(tǒng)的發(fā)展、地面氣壓梯度的加大，加上東北地形的狹管效應，在蘇北沿海容易產(chǎn)生偏南大風。按高壓環(huán)流分型主要天氣形勢可歸納為以下3種。

a.槽脊移動型。 500 hPa 高空，亞洲有較大的槽脊，在低槽前有較明顯的輻散氣流，促使低槽加深，且以每天 20～30 個經(jīng)度的速度向東移動。 江蘇北部沿海處在槽前暖脊或暖平流十分明顯的形勢下。地面上， 有低槽自烏拉爾山東移到貝加爾湖以后，暖區(qū)內(nèi)新生低壓移入東北地區(qū)。此時，大陸高壓已向東南方向移動入海， 形成南高北低的氣壓形勢，出現(xiàn)偏南大風。

b.平直西風型。 500 hPa 高空，烏拉爾山以東、55°N 以南環(huán)流比較平直、 峰區(qū)位于 40°～45°N 一帶，在峰區(qū)上不斷有小槽自西向東移動，江蘇北部沿海處在高空槽前暖平流控制下，地面上大陸高壓自蒙古經(jīng)河套于長江口一帶入海，呈東北和西南走向。貝蒙氣旋接連東移，與海上高壓構(gòu)成南高北低的氣壓形勢，產(chǎn)生連續(xù)幾日的西南大風。

c.低槽后生低型。 500 hPa 東亞為大槽控制，烏拉爾山為較穩(wěn)定的高壓脊，脊前多呈明顯的輻散氣流，低槽沿脊前西北氣流迅速向東南方向滑下進入東北區(qū)，但槽后沒有高壓脊出現(xiàn)。 地面上，江蘇北部沿海處在深厚的大低氣壓槽后部，貝加爾湖或蒙古地區(qū)有副氣旋或低槽發(fā)展，向偏東方向移動并入東北大低壓中，形成西南大風。

2 蘇北春季大棚風災特點及大棚風災成災機理

2.1 蘇北春季大棚風災特點

調(diào)查結(jié)果表明，蘇北春季大棚風災主要特點有3個。

①發(fā)生時間相對集中 東臺及沿海地區(qū)大棚西瓜生產(chǎn)季節(jié)前期 2～4 月以東北風即寒潮為主，大棚受風災也以 2～4 月為多， 平均年發(fā)生 2～3 起，約占全年發(fā)生幾率的 55%，但近期 5 月出現(xiàn)率有所上升，達 33%左右，可能與此時大棚管理不當有關。 其大風高強度年最大風速 （高于平均值 1.5 倍標準差）的重現(xiàn)期，一般每 3～5 年一遇；其中北風出現(xiàn)幾率較高，在 80%左右，東南風出現(xiàn)幾率在 10%左右；且 4～6 月多南風， 其間海陸或陣風因受局部地形，雖只出現(xiàn)平均 4級左右偏北或偏南風，但是在高樓林立或河灣地方，“狹管效應”將風力“放大”，形成7～8 級甚至以上“穿堂（巷）風”氣旋造成風災。

②發(fā)生地域相對集中 有高大建筑群的城郊發(fā)生幾率高于空曠遠郊；主要河流沿線高于其他區(qū)域；沿海雖有成年林地帶，但高層建筑物密集地區(qū)比空曠地區(qū)平均風速要明顯偏小，但也容易形成狹長氣旋風洞管道；由于沿海農(nóng)田林網(wǎng)結(jié)構(gòu)、樹種及配置不一，地域河流走向及地勢有差異，其防風樹木有效防護距離不等，因風成災的幾率也有差異。

③棚架物理學結(jié)構(gòu)對因風成災影響較大 研究表明， 鋼架大棚受災損失明顯少于竹架大棚，棚寬 小 于 6 m 的 受 災 損 失 明 顯 少 于 棚 寬 大 于 6 m 的大棚；安裝有卡槽的受災損失明顯少于不用的大棚，長寬比值大、周徑長的大棚，地面固定部分也多，受災好于長寬比值小、周徑短的大棚，如五烈鎮(zhèn)一園藝場，2013 年因縱向拉桿突出棚室外，13 個大棚棚膜受風災影響而完全撕裂；因棚區(qū)處于輸水河道和小高層樓群間，且未安裝壓膜卡槽，東臺城郊一園藝場連續(xù) 2 年遇風災， 其中 2015 年同一群大棚先后3次受災。

2.2 大棚風災成災機理

據(jù)研究，本地棚外有 6 級風，即風速達 14.5 m/s，就有可能受災，7 級風成災可能達 67%， 出現(xiàn) 8 級大風，即風速≥20 m/s，蘇北沿海地區(qū)大棚有災率近80%，主要造成大棚棚架倒塌；當極大風速≥26 m/s，大棚西瓜 100%受災。

由于蘇北沿海地區(qū)西瓜大棚多為寬 5～6 m 的鋼架或竹架大棚， 且棚間距一般在 30 cm 左右，棚表面受風面積較大，當較大的風刮過棚面時，棚面上部空氣壓力較低，棚內(nèi)空氣壓力大于棚外，形成自下而上的“舉力”，鼓起棚面，而棚面上的壓膜線對塑料棚面形成壓力，風不停地吹，且時強時弱，“舉力”和“壓力”對棚膜形成一鼓一壓的雙向作用，多次往復，使棚面薄膜不斷地起落摔打，其中裙膜與頂膜結(jié)合部（極有可能重疊不嚴）、棚北面頂端與地面交界處（壓土不嚴）、棚膜與棚結(jié)合部重疊過?。ㄉ儆?50 cm）、棚膜如有破洞則率先被突破，直至鼓破薄膜，拉倒棚架，破壞內(nèi)部塑料中小棚，將瓜苗莖蔓撕斷，導致作物受害。

棚內(nèi)作物因風成災的機理：由于塑料棚內(nèi)的人工小氣候環(huán)境存在于棚外大氣候環(huán)境之中，故棚外大氣候要素的變化，必然引發(fā)棚內(nèi)小氣候要素的變化，而風力在這方面起關鍵作用；因風使大棚覆蓋嚴密度徹底破壞，必然影響到棚內(nèi)的溫度、濕度等各氣象要素的量值和日變化， 以至在風揭棚后，棚內(nèi)作物受凍、失水、葉莖蔓及根系機械組織受傷甚至折斷，最終造成嚴重減產(chǎn)或絕產(chǎn)。

3 蘇北沿海地區(qū)大棚西瓜防風技術思考

①優(yōu)化大棚西瓜生產(chǎn)區(qū)域布局 就東臺及沿海地區(qū)而言，盡管本地區(qū)一馬平川，但由于民居建筑物及防護林網(wǎng)建設水平不同，加之近幾年東臺及附近沿海風力發(fā)電場的建設，其各區(qū)域大棚西瓜發(fā)生風災幾率發(fā)生一定分化，有的地方發(fā)生幾率較高，如東臺城郊近 10 年共發(fā)生 4 起，有的地方相對安全。

一是要參照上海大棚氣象防風做法，編制好防風區(qū)劃。 即爭取科技立項，借助科學儀器和多點多年測試資料，通過測試、模型推演及技術論證，盡快編制發(fā)布東臺地區(qū)大棚風災風險區(qū)劃圖。引導瓜農(nóng)選擇在風災發(fā)生幾率相對較小的遠郊和綠化較好的基本農(nóng)田區(qū)域種植大棚西瓜。

二是要更新編制大棚西瓜生產(chǎn)技術規(guī)范。補充充實大棚生產(chǎn)技術標準，指導瓜農(nóng)選擇恰當棚址，規(guī)范其生產(chǎn)區(qū)域選擇，除地勢高燥、平坦、土質(zhì)好、交通便利、水源充足、南邊附近無高大建筑物外，注意避開風口地帶，如河道旁、自然地勢形成的風口地帶等。

三是要結(jié)合科技入戶普及科學防風技術，指導瓜農(nóng)選擇正確的大棚方位，即大棚區(qū)的北面尤其是東北面附近最好有高大的屏障如樹林、樓房，也可以建在村莊的西南邊附近，利用這些天然屏障降低風速，可有效保護棚體；盡量減少大棚的迎風面積，可將傳統(tǒng)的南北向或東西向大棚，改為東北—西南走向，以減小大風對棚膜的壓力。

②大力加強農(nóng)田綠化林網(wǎng)建設，建設好區(qū)域防風帶 重點打造沿海灘涂防風林， 和骨干公路、河道沿線 500 m 范圍內(nèi)防風林，補實農(nóng)村現(xiàn)有綠化林網(wǎng)，支持建設好生態(tài)友好型大棚西瓜生產(chǎn)示范園區(qū)，科學支持建設好公益性綠化林園。

③推廣應用標準鋼架大棚等先進設施栽培技術 一是選用合適的大棚材料。即以鋼架取代竹架，以鍍鋅不銹鋼管取代普通鋼管，以標準鋼架大棚取代自建鋼竹混用等不規(guī)則鋼架大棚。

二是優(yōu)化大棚結(jié)構(gòu)。最好實施大規(guī)模統(tǒng)一布局，建設標準大棚園地，科學安排大棚走向、棚間距、棚間走道及防風墻；要避免瓜糧夾作，避免建無斜撐無縱向拉桿的簡易棚、軟棚（橫向拉桿稀少，不用卡槽或無壓膜線）、長棚（即棚長在 100 m 以上）；按國家標準鋼架大棚要求設計安裝大棚棚體，選擇流線型棚面，其穩(wěn)定性好，壓桿（壓膜線）易壓牢，棚面薄膜不易破損；帶肩大棚棚面弧度小，抗風能力差，其防風工作一定要加強；大棚高度，一般控制在1.8～2.0 m，大棚 弧 度 以 15°～20°為 宜 ，過 大 ，如呈半圓形，迎風面大易遭風害，過小，影響膜的透光率和無滴膜水滴的下滑。 尤其是裝全兩側(cè)壓膜卡槽，并進行抗雪壓測試，有條件的優(yōu)先選用連棟大棚。

三是利用三角形穩(wěn)定原理，在大棚骨架與骨架、骨架與地面之間增設臨時或永久的拉線、支柱或骨架材料；采用耐低溫、耐老化、抗力強、耐候性好的長壽無滴膜，以增強抗撕扯能力，提高大棚的抗風能力； 大棚生產(chǎn)結(jié)束后，要將薄膜洗干凈、晾干、卷好，放在通風、干燥避光的地方，可延緩老化，延長使用壽命； 在薄膜收藏期間，要嚴防曝曬、煙熏、火烤，舊薄膜的張力太小，大風一吹易扯爛，建議不要用作天膜，但可用作小拱棚膜。

④加強科學管理，綜合提升防范風災能力 一是做好 4件事。 即首先檢查修補棚膜，及時檢查棚膜，用棚膜黏合劑、專用黏合膠帶或透明膠帶及時修補棚膜破損部位，防止強風吹入棚內(nèi)撕壞棚膜和造成溫度降低。其次加固或增加壓膜線。將壓膜線南端固定在地錨上，北端綁上石塊或沙袋墜在北墻外，隨時調(diào)節(jié)壓膜線的松緊，必要時應增加壓膜線。其三關閉風口。將草簾放下蓋住 2～3 m 即可，不能全部放下，應呈半放下狀。其四加設防風膜。在大棚后坡處再設一塊與棚 膜 同 長 、約 1.5 m 寬 的 薄 膜 ，以東西方向設置在大棚頂部，然后把這塊棚膜的一邊（寬約 20 cm）用土蓋嚴、壓實；放下草苫或保溫被，覆蓋防寒膜后，再用這塊薄膜把防寒膜蓋上，就能防止北風吹入防寒膜內(nèi)，避免將其鼓破，防風效果很好。

二是采取特別措施。第一，針對特殊地段多設置壓膜繩或改用扁平壓膜帶和地錨。如大棚附近存在較高的物體，如房屋、樹木、土坡、風力發(fā)電機組等，大風會因這些物體的阻擋而形成氣旋或亂流，特別是這些物體在大棚正南方向時，回旋的氣流被阻擋后下降，通過大棚南側(cè)縫隙將會有較多的進出口進入棚內(nèi)，造成棚內(nèi)氣壓不一致，可能會將棚膜鼓破，因而對附近有高大物體等特殊地段的大棚，未用壓膜卡槽的應加裝卡槽；同時增加壓膜繩的數(shù)量或改用扁平壓膜帶和地錨，把拱棚出入口封堵嚴密，阻止氣流進入；第二加強對特殊大棚迎風面的護理。帶肩型大棚的北端為受風侵襲的主要部位，應進一步固定薄膜，可用竹竿或細繩箍著，緊貼立柱， 也可在棚北頭東邊再護 1 層舊薄膜 （裙膜），或在棚頭封閉 1層草簾、漁網(wǎng)或遮陽網(wǎng)以保護風口薄膜。經(jīng)常刮大風的地方，可在迎風面設立簡易風障，以減輕風害。 此外，杜絕在棚北頭開門，以免大風灌入扯膜毀棚，加重護膜負擔。 第三加裝防風網(wǎng)膜。 可采用壓膜塑料網(wǎng)（最好用鉛絲），長度視大棚拱形架長度而定，在棚架上鋪上薄膜后，再壓上防風網(wǎng)，用鑰匙環(huán)把每個防風網(wǎng)連接成整體，最后用鐵樁將上下網(wǎng)固定。

⑤主動提升警備，積極精準救災減災 首先及時收看天氣預報，根據(jù)預報風力采取合理的應對措施，這是預防大風為害的基礎。 一般風力在 5級以上就必須考慮做好大棚的防風工作。要求管理人員做到 3 個“不放風”，即天氣不正常可能出險盡量不放風，大風天氣白天盡量不放風，大棚搶險人手不足盡量不放風； 如果棚內(nèi)氣溫過高需要放風時，可小心放頂風，但頂部放風口不能開大，并要固定好放風口，放風 20～30 min 即可；一旦大棚進風，則應迅速打開下風口排風，然后再封閉上風口，以避免造成過大損失。

其次對于定植在大棚內(nèi)的小苗，緩苗前實施完全封閉不通風；醒棵后晴暖天氣要進行必要的抗寒鍛煉，如在溫暖天氣加大放風量，適當早放風、晚閉通風口等，增強大棚西瓜抗寒性，在冷空氣來臨前，葉面噴灑磷酸二氫鉀液，以增加植株的抗寒性。

其三，一旦發(fā)生風災迅速采取應變措施。 即事先準備好備用棚膜等物資和搶險人員，在大風來臨之前，及時檢查棚室并修復棚膜破洞和實施6個“突擊加固”，即更新加固拉桿、壓膜繩及地錨，加固棚門斜撐及擋風風障，加固迎風面棚膜與裙膜結(jié)合部，加固大棚迎風面裙膜與地面結(jié)合部，加固大棚迎風面封門膜與頂端壓土結(jié)合部，并及時關閉通風窗口。 對于已遭受風災的西瓜大棚，一是搶補膜、換膜、加固棚膜。毀壞嚴重的舊棚膜要全部換成新膜，新棚膜出現(xiàn)的裂口或缺口要進行縫補或粘貼，保證棚膜的密閉性； 檢修并恢復傾斜或折斷的拱桿、支架，更新恢復原有壓膜繩及地錨和擋風屏障。 二是加強田間管理。 對于遭災嚴重的地塊，可考慮毀茬改種其他的作物；對于遭災較輕的瓜田，扶苗培土，適當提高棚室內(nèi)溫度，噴施磷酸二氫鉀等葉面肥，促進瓜苗快速恢復生長。

江蘇省“三新”工程——雙大棚西瓜提質(zhì)增效覆蓋新模式示范（SXGC [2015]205）

蘇生平，江蘇東臺市蔬菜研究所，224200，電話：0515-85213982，E-mail：dtssp1962@163.com

周桂官，東臺市蔬菜栽培技術指導站

丁同華，東臺市農(nóng)業(yè)委員會

2016-05-18