劉立新

（烏拉特后旗海力素氣象站，內(nèi)蒙古 烏拉特后旗 015400）

農(nóng)業(yè)是我國(guó)的基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)，為了提高農(nóng)作物產(chǎn)量，農(nóng)業(yè)部門(mén)需建立氣象觀測(cè)網(wǎng)絡(luò)，利用專(zhuān)業(yè)觀測(cè)技術(shù)、資料傳輸方法，促進(jìn)農(nóng)業(yè)氣象觀測(cè)自動(dòng)化發(fā)展，為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)提供氣象服務(wù)支撐［1］。在現(xiàn)代化技術(shù)的支持下，農(nóng)業(yè)發(fā)展速度加快，對(duì)農(nóng)業(yè)氣象觀測(cè)提出了更高的要求。農(nóng)業(yè)氣象部門(mén)應(yīng)立足農(nóng)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀，開(kāi)發(fā)針對(duì)性的氣象服務(wù)產(chǎn)品，為農(nóng)戶(hù)提供準(zhǔn)確的氣象信息，全面確保農(nóng)業(yè)生產(chǎn)與發(fā)展的實(shí)效性。

1 我國(guó)農(nóng)業(yè)氣象的自動(dòng)化觀測(cè)現(xiàn)狀

農(nóng)業(yè)氣象觀測(cè)對(duì)農(nóng)業(yè)發(fā)展的影響極大，氣象觀測(cè)部門(mén)應(yīng)提供準(zhǔn)確的氣象服務(wù)，以增加糧食產(chǎn)量。對(duì)于地面氣象觀測(cè)來(lái)說(shuō)，重點(diǎn)內(nèi)容為農(nóng)業(yè)氣象觀測(cè)。為了確保農(nóng)業(yè)氣象觀測(cè)的準(zhǔn)確性，氣象局應(yīng)緊抓業(yè)務(wù)發(fā)展，制定科學(xué)的發(fā)展目標(biāo)，同時(shí)對(duì)觀測(cè)項(xiàng)目進(jìn)行調(diào)整，引入現(xiàn)代化觀測(cè)儀器，以此提升氣象觀測(cè)水平。為實(shí)現(xiàn)氣象觀測(cè)技術(shù)自動(dòng)化效果，應(yīng)建立氣象觀測(cè)網(wǎng)平臺(tái)，密切觀測(cè)土壤水分、農(nóng)田氣候與農(nóng)作物生長(zhǎng)狀況，并將觀測(cè)數(shù)據(jù)傳輸?shù)骄W(wǎng)絡(luò)平臺(tái)，為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)提供依據(jù)。

1.1 土壤水分自動(dòng)化觀測(cè)

土壤水分對(duì)農(nóng)作物的生長(zhǎng)影響較大，不同季節(jié)時(shí)間，農(nóng)田土壤性質(zhì)變化明顯。為了提升農(nóng)作物生長(zhǎng)效果，農(nóng)業(yè)人員需依照土壤觀測(cè)結(jié)果，做好優(yōu)化調(diào)整，以此確保土壤含水量滿(mǎn)足農(nóng)作物生長(zhǎng)需求。因此，農(nóng)業(yè)氣象觀測(cè)應(yīng)確保檢測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確性，以此提升農(nóng)田水分管理水平。在檢測(cè)土壤含水量時(shí)，所應(yīng)用的技術(shù)方法較多，氣象部門(mén)常用方法包括頻域反射法、時(shí)域反射法、土鉆法及中子儀法。土鉆法便于操作，可獲得準(zhǔn)確的測(cè)量結(jié)果，但此種測(cè)量方法會(huì)加大任務(wù)量，測(cè)量人員需要取土測(cè)試，時(shí)間與精力耗費(fèi)較大，因此應(yīng)用土鉆法不能對(duì)土壤水分進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。時(shí)域反射法、頻域反射法技術(shù)含量高，對(duì)土壤含水量進(jìn)行測(cè)量時(shí)，需應(yīng)用電磁波，通過(guò)觀察頻率的變化，可以對(duì)土壤含水量進(jìn)行計(jì)算。此種檢測(cè)方法不會(huì)破壞土壤土層結(jié)構(gòu)，儀器安裝難度小。中子儀法測(cè)量土壤含水量時(shí)會(huì)揮發(fā)出放射性物質(zhì)，因此該技術(shù)方法的推廣應(yīng)用限制較大。關(guān)于土壤水分的自動(dòng)化觀測(cè)網(wǎng)絡(luò)，其采用計(jì)算機(jī)、水分傳感器、數(shù)據(jù)采集器、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等，可將檢測(cè)信息及時(shí)反饋到觀測(cè)網(wǎng)站點(diǎn)內(nèi)。

1.2 農(nóng)田小氣候觀測(cè)

農(nóng)田小氣候是農(nóng)田大氣、植物、土壤共同組成的連續(xù)體，可實(shí)現(xiàn)物質(zhì)輸送與能量轉(zhuǎn)換，真實(shí)反映出農(nóng)田內(nèi)部氣象環(huán)境。通過(guò)農(nóng)田小氣候觀測(cè)，可以有效評(píng)價(jià)農(nóng)作物生長(zhǎng)氣候、農(nóng)業(yè)氣象災(zāi)害、農(nóng)作物病蟲(chóng)害等情況，為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)提供參考依據(jù)。采用農(nóng)田小氣候觀測(cè)時(shí)，可以將高稈與矮稈兩類(lèi)農(nóng)作物作為觀測(cè)對(duì)象，觀測(cè)要素基本相同，共計(jì)設(shè)置3層數(shù)量，根據(jù)實(shí)際應(yīng)用需求，可適當(dāng)增加層數(shù)，可參考農(nóng)作物生長(zhǎng)特性、農(nóng)業(yè)氣象業(yè)務(wù)、服務(wù)需求，對(duì)農(nóng)田溫度、光合有效輻射、冠層溫度、冠層總輻射、地溫和濕度等進(jìn)行測(cè)量［2］。利用農(nóng)田小氣候觀測(cè)、土壤水分資料，聯(lián)合氣象指標(biāo)，可動(dòng)態(tài)化監(jiān)測(cè)凍害、大風(fēng)、高溫等氣象災(zāi)害。

2 農(nóng)業(yè)氣象自動(dòng)化觀測(cè)存在的問(wèn)題

2.1 可觀測(cè)農(nóng)業(yè)氣象項(xiàng)目少

通過(guò)農(nóng)業(yè)氣象觀測(cè)，既可以對(duì)農(nóng)作物生長(zhǎng)、田間生長(zhǎng)環(huán)境進(jìn)行觀測(cè)，還可以對(duì)農(nóng)作物產(chǎn)量、果樹(shù)、自然物候與構(gòu)成要素等內(nèi)容進(jìn)行觀測(cè)。但可以進(jìn)行自動(dòng)化觀測(cè)的指標(biāo)僅有農(nóng)田小氣候、作物發(fā)育期、土壤水分，且農(nóng)田小氣候、作物生長(zhǎng)觀測(cè)的相關(guān)資料只能應(yīng)用于田間對(duì)比觀測(cè)、科研試驗(yàn)時(shí)期。

2.2 健全的自動(dòng)化觀測(cè)技術(shù)缺乏

與地面氣象要素相比，農(nóng)業(yè)氣象觀察主體的類(lèi)型較為復(fù)雜，且自動(dòng)化觀測(cè)技術(shù)、觀測(cè)方式存在較多漏洞和問(wèn)題，需人工觀測(cè)與修訂。例如，研發(fā)土壤水分自動(dòng)化觀測(cè)設(shè)施，已創(chuàng)建的自動(dòng)化土壤水分觀測(cè)站并未開(kāi)展業(yè)務(wù)化檢驗(yàn)。在應(yīng)用業(yè)務(wù)運(yùn)作自動(dòng)化儀器時(shí)，極易受現(xiàn)實(shí)維護(hù)漏洞影響，加大數(shù)據(jù)誤差。對(duì)于便攜式土壤水分測(cè)定儀器來(lái)說(shuō)，由于未定型，因此觀測(cè)精度不能滿(mǎn)足實(shí)際需求。另外，圖像識(shí)別技術(shù)應(yīng)用所面臨的問(wèn)題較多，需進(jìn)行優(yōu)化完善。

3 農(nóng)業(yè)氣象自動(dòng)化觀測(cè)的發(fā)展目標(biāo)

①擴(kuò)展農(nóng)用天氣預(yù)報(bào)、土壤墑情和灌溉預(yù)測(cè)、作物產(chǎn)量預(yù)測(cè)、物候期預(yù)報(bào)與病蟲(chóng)害發(fā)生發(fā)展預(yù)測(cè)等，提升農(nóng)業(yè)氣象預(yù)報(bào)業(yè)務(wù)產(chǎn)品的多元化水平，以此增強(qiáng)預(yù)報(bào)產(chǎn)品的時(shí)效性與精準(zhǔn)性，確保作物總產(chǎn)預(yù)報(bào)準(zhǔn)確率高于95%。②分析和評(píng)價(jià)主要農(nóng)作物生產(chǎn)前、生產(chǎn)中與生產(chǎn)后的全過(guò)程農(nóng)業(yè)氣象情報(bào)信息，擴(kuò)展設(shè)施農(nóng)業(yè)、特色農(nóng)業(yè)、漁業(yè)、畜牧業(yè)等專(zhuān)題情報(bào)，優(yōu)化完善評(píng)價(jià)模型與指標(biāo)，全面提升農(nóng)業(yè)氣象情報(bào)產(chǎn)品的針對(duì)性與時(shí)效性。③注重分析和預(yù)警評(píng)估災(zāi)前風(fēng)險(xiǎn)，做好災(zāi)中跟蹤監(jiān)測(cè)與診斷，注重災(zāi)后評(píng)估與分析，以此確保災(zāi)害監(jiān)測(cè)與預(yù)警準(zhǔn)確率高于80%；擴(kuò)展災(zāi)害評(píng)估范圍與種類(lèi)，確保業(yè)務(wù)產(chǎn)品規(guī)范化，提升定量化程度與實(shí)效性，全面滿(mǎn)足農(nóng)業(yè)防災(zāi)減災(zāi)、糧食安全及農(nóng)業(yè)保險(xiǎn)需求，以此獲得綜合化業(yè)務(wù)服務(wù)效應(yīng)。④農(nóng)業(yè)氣候資源評(píng)價(jià)的動(dòng)態(tài)化、定量化與客觀化，精細(xì)劃分農(nóng)業(yè)氣候區(qū)。了解氣候變化對(duì)農(nóng)業(yè)的影響［3］，加強(qiáng)農(nóng)業(yè)應(yīng)對(duì)氣候變化的能力，優(yōu)化調(diào)整農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，確保其滿(mǎn)足生產(chǎn)布局與農(nóng)業(yè)長(zhǎng)久發(fā)展需求。⑤優(yōu)化農(nóng)業(yè)氣象觀測(cè)站網(wǎng)布局，調(diào)整試驗(yàn)站任務(wù)，確保觀察項(xiàng)目與試驗(yàn)項(xiàng)目?jī)?nèi)容均滿(mǎn)足現(xiàn)代農(nóng)業(yè)氣象業(yè)務(wù)服務(wù)需求。改進(jìn)觀測(cè)手段和方法，以形成現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)氣象立體化觀測(cè)體系。充分發(fā)揮農(nóng)業(yè)氣象試驗(yàn)站觀測(cè)與試驗(yàn)示范功能，以此提升管理規(guī)范化、資料信息化與觀測(cè)自動(dòng)化，確保質(zhì)量控制與裝備保障體系的完善性。

4 農(nóng)業(yè)氣象自動(dòng)化觀測(cè)發(fā)展展望

4.1 持續(xù)加強(qiáng)自動(dòng)化觀測(cè)數(shù)據(jù)分析與應(yīng)用

農(nóng)業(yè)氣象自動(dòng)化觀測(cè)主要分析內(nèi)容涉及水稻、小麥、棉花、玉米等農(nóng)作物的發(fā)育期誤差，土壤水分觀測(cè)數(shù)據(jù)、人工觀測(cè)資料誤差，土壤裸溫、通風(fēng)防輻射罩內(nèi)溫差，作物覆蓋度、葉面積系數(shù)關(guān)系等。在監(jiān)測(cè)和評(píng)估農(nóng)業(yè)氣象災(zāi)害、定量農(nóng)田小氣候與農(nóng)作物發(fā)育關(guān)系時(shí)，需全面展現(xiàn)田間小氣候資料的應(yīng)用價(jià)值，分析和應(yīng)用覆蓋度資料。

4.2 加強(qiáng)農(nóng)業(yè)氣象移動(dòng)觀測(cè)

目前，農(nóng)業(yè)氣象觀測(cè)數(shù)據(jù)的獲取主要包括定點(diǎn)作物、生長(zhǎng)環(huán)境、區(qū)域代表性交叉等。特別是糧食產(chǎn)量預(yù)測(cè)、作物收獲期預(yù)報(bào)等，應(yīng)注重?cái)U(kuò)大調(diào)查范圍，同時(shí)將移動(dòng)調(diào)查資料作為補(bǔ)充資料。此外，對(duì)于災(zāi)害事件來(lái)說(shuō)，移動(dòng)調(diào)查資料能夠有效作用于抗災(zāi)救災(zāi)，降低災(zāi)害損失。現(xiàn)階段，農(nóng)業(yè)氣象移動(dòng)觀測(cè)效果仍不理想，未充分發(fā)揮移動(dòng)調(diào)查資料的作用。因此，現(xiàn)代農(nóng)業(yè)氣象觀測(cè)應(yīng)用期間，需聯(lián)合點(diǎn)、線(xiàn)、面，通過(guò)業(yè)務(wù)化觀測(cè)工作，編寫(xiě)固定觀測(cè)點(diǎn)的自動(dòng)化觀測(cè)數(shù)據(jù)與內(nèi)容。此外，應(yīng)聯(lián)合衛(wèi)星遙感定量反演資料，同化綜合觀測(cè)數(shù)據(jù)，從而實(shí)現(xiàn)時(shí)空耦合，全面監(jiān)測(cè)區(qū)域內(nèi)作物生長(zhǎng)態(tài)勢(shì)［4］。

5 結(jié)語(yǔ)

分析農(nóng)業(yè)氣象觀測(cè)現(xiàn)狀可知，自動(dòng)化觀測(cè)項(xiàng)目較少，觀測(cè)內(nèi)容復(fù)雜度較高，既要對(duì)土壤水分進(jìn)行測(cè)量，還要觀察分析農(nóng)作物生長(zhǎng)態(tài)勢(shì)及氣象。我國(guó)對(duì)土壤水分、農(nóng)作物發(fā)育期的檢測(cè)技術(shù)較為成熟，全面促進(jìn)了自動(dòng)化觀測(cè)技術(shù)的發(fā)展。