李 暉

山西省氣象服務中心，山西太原 030002

設施農(nóng)業(yè)是以應用設施為基礎，通過人工技術來調(diào)控或創(chuàng)造作物全部或部分生長階段所需的光、溫、水、肥、氣等環(huán)境條件，提高作物光能利用率，進而提升作物產(chǎn)量和品質(zhì)、延長作物生長發(fā)育期，并確保作物在不能生長的露天季節(jié)或環(huán)境中可正常生長發(fā)育的新型農(nóng)業(yè)生產(chǎn)模式。隨著科學技術的進步和人們生活水平的提高，因設施農(nóng)業(yè)的投入、產(chǎn)出和技術特征較高，在我國農(nóng)業(yè)種植中得到了廣泛推廣，在提升作物產(chǎn)量和品質(zhì)的同時，還推動了農(nóng)業(yè)朝著現(xiàn)代化方向發(fā)展[1-2]。近年來，國家出臺了一系列法規(guī)政策，促進了傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)朝著現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)結構進行調(diào)整，山西省積極響應國家號召，使得設施農(nóng)業(yè)規(guī)模和經(jīng)濟效益取得了顯著成績，有效推動了當?shù)亟?jīng)濟轉(zhuǎn)型，現(xiàn)已成為當?shù)刈罹甙l(fā)展?jié)摿π碌慕?jīng)濟增長點。由于設施農(nóng)業(yè)生長過程中與氣象和氣候條件密切相關，氣象條件對設施農(nóng)業(yè)生產(chǎn)模式的影響較大，尤其是災害性天氣的出現(xiàn)會提高病蟲害蔓延速率，降低了農(nóng)民經(jīng)濟收入水平。因此，氣象部門需全面分析氣象災害發(fā)生情況及其對設施農(nóng)業(yè)的影響，進而找出科學、有效的防御措施，為設施農(nóng)業(yè)持續(xù)健康發(fā)展提供氣象服務保障。

1 山西省設施農(nóng)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀

“十三五”以來，山西省嚴格貫徹落實省委、省政府的決策部署，將設施農(nóng)業(yè)發(fā)展作為實施“特”“優(yōu)”戰(zhàn)略和促進農(nóng)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展的重要抓手，通過實施相關的惠農(nóng)政策，如設施蔬菜百萬棚行動計劃、設施農(nóng)業(yè)綜合開發(fā)等，進一步提高了山西省設施農(nóng)業(yè)綜合生產(chǎn)水平，冬春季節(jié)的蔬菜自給率顯著提高，食用菌集約化快速增長，水果供給的產(chǎn)業(yè)化和多元化特征顯著，設施園藝產(chǎn)業(yè)發(fā)展質(zhì)量大幅度提高。截至“十三五”末，山西省設施農(nóng)業(yè)總面積超過了5.33萬hm2，其中設施蔬菜(包含食用菌)約3.87萬hm2，設施水果約1.47萬hm2，冬春季節(jié)的蔬菜自給率高達45%左右。

2 山西省災害性天氣特征

2.1 降雪

降雪是指大量白色不透明的冰晶(雪晶)及其聚合物(雪團)組成的降水，主要有小雪、中雪、大雪和暴雪天氣。山西降雪天氣大都出現(xiàn)在10月至翌年4月，集中降雪期則在11月至翌年3月，以夜間降雪為主。山西降雪日數(shù)整體呈現(xiàn)出東南和西北部偏多、中部和南部偏少、山區(qū)多盆地少的特點。其中，朔州東部丘陵區(qū)、五臺山區(qū)、忻州西高寒區(qū)、長治南部、晉中中東部山區(qū)和晉城東部年平均降雪日數(shù)偏多，為25.0～29.3 d；而運城、臨汾中部、太原、忻州中部、呂梁東部偏少，年平均降雪日數(shù)為8.5～10.0 d，而山西西北部是降雪風險最大區(qū)。

若降雪天氣持續(xù)較長時間，會造成積雪過厚，對棚內(nèi)溫度和透光性產(chǎn)生影響，營造出低溫寡照的弱光環(huán)境，對作物光合作用的影響較大，進而導致作物葉片黃化，延緩了生長發(fā)育速度，提高了落花落果率，對蔬菜產(chǎn)量和效益的影響較大[3]。此外，溫室大棚設施有一定的負載強度，若不能及時清除棚頂、棉被和草苫上的積雪，會導致草苫和棉被受潮，增加棚架壓力，一旦超過大棚自身的負載，很容易壓塌溫棚設施，進而引發(fā)雪災。與此同時，還會削弱受潮草苫和棉被的保暖性，提高了棚內(nèi)作物受凍概率，影響設施作物產(chǎn)量和品質(zhì)。持續(xù)低溫和缺乏光照會造成蔬菜大棚內(nèi)出現(xiàn)嚴重低溫、高濕和弱光小氣候環(huán)境，因凍害會造成大棚進口處、走道邊的植株葉片發(fā)黃，深處受凍相對較輕。

2.2 冰雹

冰雹主要出現(xiàn)在中小尺度天氣系統(tǒng)中，空間尺度小、持續(xù)時間短且突發(fā)性強。由于冰雹天氣具有較強的破壞性，出現(xiàn)時常伴隨著雷暴、大風、短時強降水等天氣，造成的危害極為嚴重。山西成災冰雹主要出現(xiàn)在每年的6—8月，尤以下午至傍晚居多，具有影響范圍廣、雹期時間長、雹粒大、出現(xiàn)頻率高且成災嚴重等方面的特點。若冰雹出現(xiàn)在颮線上大都伴隨著強降水或瞬時大風天氣，而伴有強降水或暴雨天氣現(xiàn)象的占總冰雹日數(shù)的34%，伴隨著瞬間大風天氣現(xiàn)象的占總冰雹日數(shù)的28%。山西年平均冰雹日數(shù)呈現(xiàn)出階梯狀分布，且地域性特點顯著。隨著的緯度和海拔的升高，年平均冰雹日數(shù)不斷增加，同時還呈現(xiàn)出山區(qū)高于盆地、北部高于南部、東部高于東部的特征。其中，大同南部、朔州北部、忻州中西部年平均冰雹日數(shù)較多，為1.95～2.60 d；運城、臨汾、晉中西部和呂梁東部的年平均冰雹日數(shù)較少，為0～0.95 d。

由于冰雹從天而降，對設施農(nóng)業(yè)的危害較大。冰雹出現(xiàn)時大都伴隨著龍卷風天氣，將會破壞設施農(nóng)業(yè)基礎，還會刮起或掀翻草簾和棉氈，進而損壞棚膜[4]。冰雹會破壞作物枝葉、莖稈和果實，會影響設施作物產(chǎn)量和品質(zhì)；若設施作物開花坐果期內(nèi)遇到冰雹災害，則會提高落花落果率，使得果實大幅度減產(chǎn)；若冰雹砸傷幼果，發(fā)育成熟后期極易出現(xiàn)雹傷，不利于日后儲存，產(chǎn)生的經(jīng)濟損失較大。

2.3 大風

在氣象學中，將瞬時風速超過17.2 m/s或風力在8級以上的風稱為大風。山西大風以冬春季寒潮大風、夏季雷雨大風和強冷空氣入侵引發(fā)的大風天氣為主，尤其6級以上大風的出現(xiàn)對山西農(nóng)作物造成的危害最嚴重。地形因素也在很大程度上影響大風風速和風力，五臺山、恒山北部的年平均大風日數(shù)要比兩山以南高；高海拔地區(qū)的年平均大風日數(shù)多于低海拔地區(qū)。山西省年平均大風日數(shù)呈現(xiàn)出北多、南少，山區(qū)高于盆地的特征。大部分地區(qū)的年平均大風日數(shù)為10～15 d；西北部到呂梁山區(qū)、中東部地區(qū)的年平均大風日數(shù)為20～25 d；長治和臨汾年平均大風日數(shù)最少，為2～5 d。

若設施農(nóng)業(yè)生長中遇到大風天氣現(xiàn)象，設施農(nóng)業(yè)極易出現(xiàn)機械性損壞。大風會刮起或掀翻溫室大棚外覆蓋的草簾或棉氈，損壞棚膜，大風形成的高速氣流會導致熱量傳輸速率進一步提高，使得氣溫驟降，不利于棚內(nèi)蔬菜的正常發(fā)育，降低了設施作物產(chǎn)量和品質(zhì)。

2.4 干旱

通常情況下，因淡水總量較少，很難滿足人們?nèi)粘Ｉ嫔罴敖?jīng)濟發(fā)展的氣候現(xiàn)象稱之為干旱。氣象干旱主要包括4個不同的等級，分別為輕旱、中旱、重旱和特旱。若相較于往年降水偏少，地表空氣較為干燥，土壤出現(xiàn)輕度缺水則稱之為輕旱；降水持續(xù)較往年偏少，土壤表面干燥，土壤水分不足，白天地表葉片出現(xiàn)萎蔫的現(xiàn)象則稱之為中旱；土壤水分持續(xù)嚴重不足，土壤中的干土層較厚，葉片干枯、植物萎蔫、果實脫落稱之為重旱，對生態(tài)環(huán)境和農(nóng)作物的影響極為嚴重；土壤水分長期嚴重不足，地表植被干枯或死亡的現(xiàn)象則稱之為特旱，嚴重影響作物生長和生態(tài)環(huán)境。山西省輕旱在大同、太原和臨汾盆地較為常見，年平均輕旱日數(shù)為140～170 d，而忻州西部、呂梁西部、長治和晉城年平均輕旱日數(shù)較少，為120～140 d。山西省干旱災害分布受地形因素的影響較大，呂梁山和太行山對太平洋東南氣流的屏障作用明顯，直接造成山體以西的降水偏少，再加上地形阻擋與動力抬升，使得山西旱情從山區(qū)盆地不斷蔓延加重。山西省重旱及以上災害在太原盆地、南部臨汾和運城較為集中，重旱及以上的年平均日數(shù)為27～53 d。

山西省春季氣溫回升速度較快，此時的降水量較少，空氣濕度偏低，再加上頻繁出現(xiàn)的大風天氣，會提高作物蒸騰和土壤蒸發(fā)速率，進一步加重旱情。盡管設施農(nóng)業(yè)生長發(fā)育中無需依靠自然降水，只需做好日常灌溉即可。若是有效降水不足，會降低徑流量，對日常灌溉工作的開展極為不利，還會影響后期設施蔬菜的正常生長[5]；伏旱大都伴隨著高溫天氣，溫室大棚內(nèi)與露地的溫差較大，尤其是午后棚內(nèi)溫度很容易超過40 ℃。高溫天氣會導致設施作物葉片出現(xiàn)卷曲、邊緣焦枯，使得葉片失水速率上升，整片葉子會出現(xiàn)萎蔫、葉片發(fā)黃等，嚴重危害著設施作物的正常生長，甚至伴隨著死棵、坐果不佳等情況。

2.5 霜凍

霜凍是指空氣溫度驟降，使得地表溫度不足0 ℃，農(nóng)作物因此而受損，甚至是死亡的天氣現(xiàn)象。除了夏季外，每年秋季、冬季和春季均有可能出現(xiàn)霜凍災害。山西省霜凍天氣主要在北部和中部地區(qū)最集中，從北部到南部霜凍日數(shù)逐漸遞減。其中，大同、朔州、忻州年平均霜凍日數(shù)最多，為220～240 d；南部年平均霜凍日數(shù)最少，為170～200 d。

由于霜凍出現(xiàn)的主要特征是強降溫天氣，因溫度下降幅度較大，嚴重危害著棚內(nèi)對溫度穩(wěn)定性有較高要求的農(nóng)作物。由于棚內(nèi)溫度驟降，輕則會導致設施作物生長發(fā)育過程停滯，重則會出現(xiàn)凍傷凍死設施作物的情況，將會導致作物存活率、品質(zhì)及生產(chǎn)效益大打折扣。另外，霜凍出現(xiàn)時還有可能出現(xiàn)大風天氣，在刮破棚膜的同時，還會損壞草簾、棚被等，進而造成棚內(nèi)有關設施受損，會對大棚的保溫效果產(chǎn)生影響。因低溫和大風的共同作用，對設施農(nóng)業(yè)的危害更加嚴重。霜凍除了強降溫天氣，還會出現(xiàn)連陰雨天氣，陽光照射減少，俗稱低溫寡照天氣[6]。太陽輻射除了為棚內(nèi)作物提供一定的熱量，還能提供足夠的光照條件，以確保植物光合作用的開展。若陰雨天氣持續(xù)數(shù)日，會削弱光照強度，因棚內(nèi)光照和溫度不足，會導致作物變黃直至枯死，甚至會直接凍死，進而造成農(nóng)作物嚴重減產(chǎn)。低溫霜凍的出現(xiàn)對山西設施農(nóng)業(yè)的威脅最大。此外，長期的低溫寡照天氣很容易滋生作物病害，使得棚內(nèi)細菌量驟增，阻礙了作物整體生長，進而出現(xiàn)減產(chǎn)減收的現(xiàn)象。

3 氣象服務措施

3.1 提高氣象預報預警的精細化水平

山西省各級氣象部門應加大短期和中長期天氣預報的研究力度，不斷提高當?shù)貧庀箢A報預測的精細化水平，時刻關注當?shù)貧夂蜃兓?，并以現(xiàn)代化技術，如衛(wèi)星、雷達、區(qū)域自動氣象站為依托，全面利用數(shù)值天氣預報資料，盡快構建起具有現(xiàn)代化水平的氣象預報預警服務系統(tǒng)，并第一時間發(fā)布災害性天氣預警信息。同時，還要加大資金投入，確保移動信息機、電子顯示屏在山西省各個地區(qū)實現(xiàn)全面覆蓋，加快“移動信息機和農(nóng)村大喇叭”氣象信息發(fā)布模式的順利實施，以拓寬氣象信息覆蓋范圍。由于設施農(nóng)業(yè)生長發(fā)育關鍵期對氣象和氣候條件的反應較為敏感，需要氣象部門及時發(fā)布氣象預警信息，確保農(nóng)戶有充足的時間做好準備工作，減少災害性天氣對設施農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的影響。

3.2 采取針對性強的防御措施

對大風、冰雹等災害性天氣來說，需要做好拱棚設施的加固保護工作，還要綁扎鐵絲，將膜邊進行壓土，并將通風口壓嚴壓實，將大風、冰雹等災害性天氣對設施農(nóng)業(yè)的危害降至最低；全面關注山西省各地的天氣變化狀況，熟練掌握冰雹天氣發(fā)生機制，積極布設人工影響天氣作業(yè)點，并選擇有利天氣時機開展人工防雹作業(yè)，減少冰雹災害對設施農(nóng)業(yè)的危害；對低溫霜凍天氣，則可以將噴水灌水、棚外熏煙、加蓋草簾等方式進行有機結合，防止設施農(nóng)業(yè)遭受凍害。凍害出現(xiàn)后需要第一時間灌水，以增加土壤溫度，防止溫度繼續(xù)下降，還要保證設施作物在恒定溫度下持續(xù)上升，降低凍害強度。對連續(xù)降雪天氣，可選擇在天氣晴朗時揭開溫室草簾，保證設施作物可以適應低溫光照，并在蔬菜、瓜果等農(nóng)作物表面噴灑適量的營養(yǎng)液和清水，對設施農(nóng)業(yè)進行中耕松土，增加地面溫度和提升土壤透氣性，確保設施作物正常生長發(fā)育。

3.3 做好氣象服務工作

對災害性天氣對設施農(nóng)業(yè)可能產(chǎn)生的危害，氣象部門需要第一時間做好氣象服務工作，同時派遣農(nóng)業(yè)氣象技術人員深入各地設施農(nóng)業(yè)生產(chǎn)基地查看溫室內(nèi)各個氣象要素數(shù)據(jù)，以對設施作物生長狀況有一定的了解，并指導農(nóng)戶及時采取有針對性的措施；氣象部門還可以借助溫室內(nèi)外的實景監(jiān)測設備對溫室內(nèi)作物長勢變化和外界氣象災害實況進行了解，并將新媒體和傳統(tǒng)媒體進行結合，以多種渠道快速發(fā)布預報、預警和設施農(nóng)業(yè)生產(chǎn)建議信息[7-10]。此外，氣象部門還要將設施農(nóng)業(yè)氣象服務資料發(fā)送至農(nóng)業(yè)生產(chǎn)管理部門，并詳細闡述天氣實況、溫室內(nèi)氣候條件變化及未來天氣預報等，針對設施農(nóng)業(yè)防災減災給予建議。做好溫室大棚內(nèi)局地小氣候觀測站的安裝，完成對溫室智能化環(huán)境的監(jiān)測，并通過手機端直觀觀測氣象數(shù)據(jù)信息，用戶通過下載APP或在小程序、電腦云平臺上檢查實時數(shù)據(jù)信息，為科學指導農(nóng)業(yè)提供數(shù)據(jù)支撐。

3.4 增加氣象服務產(chǎn)品的科技含量

通過加強對山西省農(nóng)業(yè)氣象監(jiān)測網(wǎng)建設，可有效確保設施農(nóng)業(yè)氣候要素觀測數(shù)據(jù)的完整性、時效性和準確性，進而增加設施農(nóng)業(yè)氣象服務產(chǎn)品的技術含量，并開發(fā)適用性、專業(yè)性強的農(nóng)業(yè)服務產(chǎn)品，為特色農(nóng)業(yè)發(fā)展提供強有力的指導。在設立和使用設施農(nóng)業(yè)局地觀測站的過程中，可為不同設施作物生長發(fā)育同氣候要素之間的關系提供實時持續(xù)的觀測數(shù)據(jù)，對完善山西省設施農(nóng)業(yè)氣象指標體系和增加氣象服務產(chǎn)品科技含量具有促進作用。

3.5 增強全民的防災減災意識

山西省氣象部門應該聯(lián)合各區(qū)的職能部門做好防災減災宣傳工作，使廣大群眾認識到氣象服務的重要性，并充分了解氣象災害的成因、主要表現(xiàn)形式及防御措施，當氣象災害發(fā)生時，能夠及時發(fā)現(xiàn)并有效應對，最大限度地減少氣象災害造成的損失。對獲取信息渠道受限的地區(qū)，氣象部門可聯(lián)系當?shù)卮逦瘯龋ㄟ^廣播和宣講的方式將防災減災的措施灌輸給農(nóng)業(yè)生產(chǎn)者，提升農(nóng)業(yè)生產(chǎn)者對氣象災害的警惕性，采取加強災害的防御措施。

4 結束語

氣候變化影響農(nóng)業(yè)的生產(chǎn)發(fā)展，而我國是一個自然災害頻發(fā)的國家，氣象災害的破壞性降低了農(nóng)作物的產(chǎn)量，影響了農(nóng)業(yè)經(jīng)濟效益。因此，山西相關部門要掌握本地區(qū)氣候特點和氣象災害的發(fā)生規(guī)律，借助先進的氣象技術，采取有效的防災減災措施，降低氣象災害對農(nóng)業(yè)的損失，為農(nóng)業(yè)的生產(chǎn)提供安全的環(huán)境。