周彥鵬

（呼倫貝爾市氣象局，內(nèi)蒙古呼倫貝爾 021000）

目前，中國大中拱棚以上的設(shè)施農(nóng)業(yè)面積和連棟溫室面積持續(xù)增長[1]，高科技設(shè)施逐漸成為發(fā)展趨勢。與傳統(tǒng)露天種植相比，設(shè)施農(nóng)業(yè)具有控制氣候、減少災(zāi)害、提高產(chǎn)量、擴(kuò)大農(nóng)產(chǎn)品供給和改善勞動(dòng)條件等諸多優(yōu)勢。然而，在設(shè)施農(nóng)業(yè)發(fā)展的過程中，還存在著溫室氣象災(zāi)害等影響設(shè)施農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的問題。

1 溫室氣象災(zāi)害及預(yù)警

溫室災(zāi)害與氣象災(zāi)害之間有著千絲萬縷的聯(lián)系。氣象災(zāi)害是指由自然氣象現(xiàn)象引起的災(zāi)害事件，這些現(xiàn)象包括了大風(fēng)、暴雨、冰雹等極端天氣現(xiàn)象。當(dāng)這些氣象災(zāi)害影響到溫室設(shè)施時(shí)，就會(huì)造成溫室氣象災(zāi)害。極端天氣（如風(fēng)暴、冰雹、大雪等）會(huì)對溫室設(shè)施造成破壞，進(jìn)而影響到設(shè)施內(nèi)的作物。對于南方地區(qū)來說，存在強(qiáng)降溫、連陰天、久陰驟晴和高溫等氣象現(xiàn)象，也影響室溫農(nóng)作物的生長。目前，現(xiàn)有的溫室作物氣象災(zāi)害預(yù)警方法，包括實(shí)時(shí)觀測數(shù)據(jù)對比判斷標(biāo)準(zhǔn)，結(jié)合氣象臺(tái)預(yù)報(bào)結(jié)果進(jìn)行預(yù)警；還可用數(shù)值預(yù)報(bào)產(chǎn)品結(jié)合溫室內(nèi)外氣象要素，建立預(yù)報(bào)模型，進(jìn)行農(nóng)用天氣預(yù)報(bào)。

2 溫室內(nèi)環(huán)境監(jiān)測設(shè)施及氣象調(diào)控

在對氣象災(zāi)害標(biāo)準(zhǔn)和農(nóng)用天氣預(yù)報(bào)進(jìn)行研究時(shí)，需要對溫室中的氣候變化過程和垂直分布規(guī)律等進(jìn)行詳盡分析。針對氣候變化所帶來的影響，可以通過合理調(diào)節(jié)溫室內(nèi)的溫濕度、增加植物的光照時(shí)間和二氧化碳濃度等來優(yōu)化環(huán)境。

2.1 溫度控制

不同的植物需要不同的溫度條件，因此應(yīng)根據(jù)不同類型的作物進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)控。當(dāng)溫度過低時(shí)，可以適當(dāng)增加供暖設(shè)備，或者在陽光強(qiáng)度較大的時(shí)候打開溫室大門進(jìn)行通風(fēng)換氣，以提高溫度[2]。此外，還應(yīng)量化所使用的溫室材料的熱傳遞系數(shù)及其對光線的吸收率，以制定更科學(xué)的調(diào)控方案。

2.2 濕度調(diào)節(jié)

濕度可以通過減少灌溉量、增加通風(fēng)次數(shù)或時(shí)間等方式進(jìn)行調(diào)控。在調(diào)節(jié)濕度時(shí)也需要關(guān)注保濕措施，如使用潤濕劑防止土壤水分蒸發(fā)等。

2.3 光照控制

充足的光照是植物正常生長的必要條件，可通過延長光照時(shí)間來促進(jìn)植物的生長。同時(shí)，應(yīng)根據(jù)不同季節(jié)、不同作物的特性，合理設(shè)置溫室內(nèi)的光照時(shí)間，并根據(jù)需要增加補(bǔ)光設(shè)施。

2.4 大棚膜選擇

不同的大棚膜對光、熱的透過程度及耐用性等存在差異，應(yīng)根據(jù)具體的種植需求選用合適的大棚膜。

3 不同領(lǐng)域的設(shè)施農(nóng)業(yè)氣象裝備技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀

目前設(shè)施農(nóng)業(yè)裝備的主要應(yīng)用是在不同的種植、養(yǎng)殖方式下利用技術(shù)手段來提高產(chǎn)量和質(zhì)量，并改善生產(chǎn)環(huán)境。其中主要包括設(shè)施園藝、設(shè)施養(yǎng)殖、食用菌生產(chǎn)以及水產(chǎn)養(yǎng)殖等。

3.1 設(shè)施園藝

設(shè)施園藝?yán)棉r(nóng)業(yè)氣象裝備包括物理增產(chǎn)技術(shù)裝備、物理植保技術(shù)裝備、耕耙、灌溉類機(jī)械裝置等。氣象裝備可以通過控制溫度、濕度等環(huán)境因素，來促進(jìn)植物的生長、發(fā)育和果實(shí)的產(chǎn)生；物理植保技術(shù)裝備則通過灰霉病菌的生長機(jī)理來實(shí)現(xiàn)防治，對于其他常見的病蟲害，也存在各種綜合防治方法。

3.2 設(shè)施養(yǎng)殖

利用新型的農(nóng)業(yè)氣象設(shè)施裝備有助于提高養(yǎng)殖效益和質(zhì)量，同時(shí)降低生產(chǎn)成本[3]。設(shè)施養(yǎng)殖農(nóng)業(yè)氣象裝備主要包括防疫裝備和生產(chǎn)輔助設(shè)備。常見的防疫裝備包括殺菌設(shè)備、消毒設(shè)備，能夠有效地預(yù)防和控制疾病的傳播。生產(chǎn)輔助設(shè)備包括喂養(yǎng)、測量等機(jī)械裝置，能有效地提高飼養(yǎng)效益和質(zhì)量。

3.3 食用菌生產(chǎn)

設(shè)施農(nóng)業(yè)氣象裝備在食用菌生產(chǎn)方面的運(yùn)用，主要包括建設(shè)環(huán)境安全型菇房、配備空間電場滅菌防病技術(shù)裝備和促進(jìn)食用菌生長。這些裝備包括空氣凈化設(shè)備、溫度控制設(shè)備、濕度控制設(shè)備等。這些設(shè)備不僅可以保證菌房內(nèi)環(huán)境優(yōu)良，而且還能夠減少傳染病的發(fā)生，并促進(jìn)食用菌的健康生長。

3.4 水產(chǎn)養(yǎng)殖

水產(chǎn)養(yǎng)殖現(xiàn)在常用的是聚乙烯網(wǎng)片制作的網(wǎng)箱，主要涉及的設(shè)施農(nóng)業(yè)氣象裝備為增氧機(jī)。網(wǎng)箱的作用是能夠有效地防止魚苗走失和損失，而增氧設(shè)備可以為水中的動(dòng)物提供足夠的氧氣，以便其正常的生活和生長。

此外，還有4種新型溫室設(shè)施裝備技術(shù)系統(tǒng)，即溫室移栽系統(tǒng)、溫室控制系統(tǒng)、溫室灌溉系統(tǒng)和溫室通風(fēng)系統(tǒng)。這些氣象技術(shù)裝備可以有效地控制農(nóng)業(yè)生產(chǎn)環(huán)境，確保植物的正常生長和養(yǎng)殖動(dòng)物的健康成長。

4 設(shè)施農(nóng)業(yè)氣象觀測數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性的提升對策

4.1 應(yīng)用溫度觀測裝備，提升溫度精度

設(shè)施農(nóng)業(yè)氣象觀測是現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中不可或缺的一部分，而溫度是重要的觀測指標(biāo)之一。在設(shè)施農(nóng)業(yè)氣象觀測中，常用的溫度傳感器類型有熱電耦式、鉑電阻式和電容式等。

熱電偶式傳感器原理，是利用2 種不同金屬間接觸的端子產(chǎn)生熱電勢差，通過測量熱電勢差來計(jì)算溫度值。鉑電阻式傳感器則利用鉑電阻體的電阻值隨溫度變化而發(fā)生改變的特性進(jìn)行測量，由于其穩(wěn)定性較好而被廣泛使用。不過，在設(shè)施農(nóng)業(yè)氣象觀測中，最常用的還是電容式溫度傳感器。

電容式溫度傳感器的濕敏元件具有良好的感濕能力，這也是其在農(nóng)業(yè)氣象觀測中被廣泛應(yīng)用的原因之一。不過，在評(píng)定電容式溫度傳感器性能時(shí)，需要重點(diǎn)考慮線性度、響應(yīng)時(shí)間和濕潤帶等特性。線性度是指傳感器輸出信號(hào)與被測量之間的線性關(guān)系程度。響應(yīng)時(shí)間則是指傳感器響應(yīng)信號(hào)的速度，而濕潤帶則是指在高濕度環(huán)境下，傳感器輸出的數(shù)據(jù)偏離真實(shí)值的程度。

除此之外，濕敏元件技術(shù)主要包括濕滯和動(dòng)態(tài)響應(yīng)特性、水蒸氣傳質(zhì)機(jī)理等方面。其中，濕滯和動(dòng)態(tài)響應(yīng)特性是指濕敏元件對于濕度變化的響應(yīng)速度和穩(wěn)定性；而水蒸氣傳質(zhì)機(jī)理則是指在不同溫度和濕度條件下，濕敏元件吸收和釋放水分的過程。

在設(shè)施農(nóng)業(yè)氣象觀測中，溫室大棚這種密閉的環(huán)境下，若無法選擇合適的濕敏元件，將會(huì)對濕度觀測數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性產(chǎn)生很大影響。因此，在選購溫度傳感器時(shí)，需要根據(jù)實(shí)際情況綜合考慮多方面因素，選擇性能穩(wěn)定、線性度高、響應(yīng)時(shí)間快、適應(yīng)高濕度環(huán)境的電容式溫度傳感器，從而保證測量數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和可靠性。

4.2 應(yīng)用土壤水分觀測裝備，實(shí)現(xiàn)生長精控

土壤水分監(jiān)測是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的一項(xiàng)重要工作，能夠幫助農(nóng)民更好地管理作物種植，提高作物的產(chǎn)量和質(zhì)量。而土壤容積含水率是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中比較關(guān)鍵的一個(gè)指標(biāo)，它反映了土壤中存儲(chǔ)的水的多少。因此，在進(jìn)行土壤水分監(jiān)測時(shí)，測量土壤容積含水率非常重要。

目前，使用土壤水分監(jiān)測儀器來進(jìn)行土壤容積含水率的測量已經(jīng)成為常規(guī)做法。在長期實(shí)踐中，人們發(fā)現(xiàn)自動(dòng)監(jiān)測儀器的觀測結(jié)果與人工觀測烘干稱重法得到的數(shù)據(jù)存在一定差異。這是由于自動(dòng)監(jiān)測儀器的準(zhǔn)確性，受到土層的土壤常數(shù)值和修正值的影響[4]，為了保證數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性，需要在線比對自動(dòng)監(jiān)測儀器和人工觀測獲得的數(shù)據(jù)，定期修正。自動(dòng)監(jiān)測儀器是根據(jù)土壤電容或者土壤導(dǎo)電度等特性來測量土壤水分含量，而人工觀測烘干稱重法則是通過將一定質(zhì)量的土壤樣品放入高溫烘箱中烘干，并根據(jù)烘前和烘后的質(zhì)量差異計(jì)算土壤水分含量。

在進(jìn)行土壤水分監(jiān)測時(shí)，還需要考慮土層的土壤常數(shù)值和修正值對監(jiān)測結(jié)果的影響。土壤常數(shù)值是指土壤的相對介電常數(shù)，在某一頻率下的測量值，通常用于描述土壤中水分的含量；而修正值是指由各種因素引起的影響需要進(jìn)行修正的值。這些因素包括土壤類型、土壤結(jié)構(gòu)、季節(jié)變化、氣候條件等。不同土壤類型對應(yīng)的土壤常數(shù)值和修正值是不同的，因此在進(jìn)行數(shù)據(jù)處理時(shí)要進(jìn)行精細(xì)地校準(zhǔn)，以確保監(jiān)測結(jié)果的準(zhǔn)確性。

為了減小兩者之間的差異，相關(guān)人員需要進(jìn)行設(shè)施農(nóng)業(yè)氣象觀測數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性檢驗(yàn)，對不準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)進(jìn)行修正。在進(jìn)行比對時(shí)，應(yīng)選擇相同的土壤層位、土壤類型、采樣時(shí)期等條件下進(jìn)行比對。相關(guān)人員考慮采用多種方法共同進(jìn)行監(jiān)測和校驗(yàn)，包括自動(dòng)土壤水分監(jiān)測儀器、人工觀測烘干稱重法、駐波比法、電容感應(yīng)法等方法。另外，利用土壤水分監(jiān)測儀器進(jìn)行土壤容積含水率的測量也是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中非常重要的工作。雖然自動(dòng)監(jiān)測儀器的觀測結(jié)果與人工觀測烘干稱重法得到的數(shù)據(jù)存在一定差異，但通過在線比對和定期修正，可以最大限度地縮小這種差異，保證設(shè)施農(nóng)業(yè)氣象觀測數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。同時(shí)，也需要注重裝備的維護(hù)和更新，提高監(jiān)測數(shù)據(jù)的可靠性和精確度，為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)提供更加科學(xué)、準(zhǔn)確的決策支持。

5 設(shè)施農(nóng)業(yè)氣象裝備的發(fā)展方向

近年來，隨著全球氣候變化和人口增長的影響，設(shè)施農(nóng)業(yè)成為解決食品安全和糧食供應(yīng)的重要手段之一。而氣象裝備作為設(shè)施農(nóng)業(yè)中至關(guān)重要的組成部分，其發(fā)展情況和研究方向也成為當(dāng)前需要深入關(guān)注的問題。

在當(dāng)前階段，我國設(shè)施農(nóng)業(yè)氣象裝備的應(yīng)用在不斷發(fā)展與逐步完善，但還面臨著一些挑戰(zhàn)。一方面，受自然環(huán)境波動(dòng)的影響，農(nóng)作物的產(chǎn)量和質(zhì)量仍然受到一定的影響。另一方面，氣象觀測手段以及設(shè)備的精度、準(zhǔn)確性等方面仍有較大的提升空間。為進(jìn)一步把握設(shè)施農(nóng)業(yè)氣象裝備的發(fā)展方向，可以從以下幾個(gè)方面入手。

首先，要將自然災(zāi)害的防災(zāi)減災(zāi)作為設(shè)施農(nóng)業(yè)氣象裝備發(fā)展的主要方向，有效預(yù)防洪水、干旱、溫度異常等氣象災(zāi)害對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的影響。其次，需要確保觀測裝備使用的觀測手段在不同層次和觀測要素中均有所調(diào)整，以適用不同的地域和氣候，可將航空、軍事及其他領(lǐng)域的新型氣象技術(shù)與農(nóng)業(yè)氣象裝備融合。最后，相關(guān)人員要加強(qiáng)植保部門的溝通，實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)氣象和植保設(shè)備的有機(jī)結(jié)合，提高觀測數(shù)據(jù)精度[5]。

通過深入研究太陽光譜、二氧化碳濃度與作物生長、病蟲害之間的理論關(guān)系，可以更好地掌握農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的環(huán)境因素變化對作物生長的影響規(guī)律，并進(jìn)行有效調(diào)控。先進(jìn)的氣象設(shè)施和數(shù)值預(yù)報(bào)裝置，實(shí)現(xiàn)對溫室大棚天氣的準(zhǔn)確預(yù)測，以保證溫室農(nóng)作物品質(zhì)和促進(jìn)設(shè)施農(nóng)業(yè)的發(fā)展。

在加強(qiáng)關(guān)鍵技術(shù)裝備研制方面，需要注重已成熟觀測裝備技術(shù)研究的同時(shí)，也需要加大對空氣和土壤濕度傳感器等新興技術(shù)研發(fā)的力度，并加強(qiáng)對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)環(huán)境中各因素間關(guān)系的深入研究。同時(shí)，在氣象設(shè)施和數(shù)值預(yù)報(bào)產(chǎn)品的日益完善趨勢下，加強(qiáng)溫室大棚農(nóng)用天氣預(yù)報(bào)研究與監(jiān)測工作，不斷提高設(shè)施農(nóng)業(yè)發(fā)展的水平。

6 結(jié)語

設(shè)施農(nóng)業(yè)氣象裝備技術(shù)是現(xiàn)代化設(shè)施農(nóng)業(yè)的重要支撐，對于實(shí)現(xiàn)設(shè)施農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的現(xiàn)代化、智能化、精準(zhǔn)化具有重要意義。借助應(yīng)用溫度觀測裝備的關(guān)鍵技術(shù)、土壤水分觀測的關(guān)鍵技術(shù)，可以為人們提供更多健康、安全、高品質(zhì)的農(nóng)產(chǎn)品。