遼寧省大風天氣對設施農業的影響

陳宇等

摘要：通過分析遼寧省設施農業遭受風災情況與遼寧省大風天氣間的關系，確定農業設施受大風影響的致災指標，為設施農業大風天氣的預報預警提供依據，做好設施農業氣象保障服務。統計分析表明，遼寧省設施農業主要分布于該省西部、中部地區，而此區域均為大風頻發地區。風災的發生與大風的氣候特征存在一定相關性，春季大風日數增多，風災發生頻次隨之增多，且風災的發生與瞬時極大風速有較好的對應關系。風災主要發生于每年4—8月，以偏南風居多，8級風是設施農業致災的風速指標，9級風則可能導致棚架、后墻坍塌，發生嚴重災害。

關鍵詞：設施農業；大風；災情；指標

中圖分類號：S424；S165+.25 文獻標志碼： A文章編號：1002-1302（2015）09-0407-03

遼寧省是我國設施蔬菜的發源地，截至2011年，遼寧省設施農業規模突破67萬hm2，占遼寧省耕地面積的1/6，居全國前列。遼寧省日光溫室面積居全國首位，蔬菜播種面積超過0.7萬hm2的縣、市多達41個，其中34個縣被納入《全國蔬菜產業發展規劃（2011—2020年）》蔬菜產業重點縣，設施農業收入是農民經濟收入的重要來源之一[1]。

遼寧省屬溫帶濕潤、半濕潤大陸性季風氣候，冬季寒冷干燥，多大風雪天氣，春秋季節平原地區經常出現6級以上西南大風。近年來氣象災害時有發生[2-5]，大風災害經濟損失嚴重。2010年4月8日，遼寧省部分地區出現6～7級大風，瞬時風力達26.7 m/s，沈陽市28處大棚起火，棚膜損壞780棟、草簾子損壞1 074棟、棚架倒塌266棟、山墻倒塌34棟；阜新市蔬菜保護地共損壞棚室12 745棟，總面積為425 hm2。

設施農業的迅速發展、氣象科技的不斷進步催生了設施農業氣象服務這一新領域[6]。盡管如此，設施農業仍受到自然氣候資源的約束，不利氣象條件對設施農業有著巨大影響。主要體現在設施農業的工程設計、區劃布局、環境控制、節能等方面。北緯40°以上的寒冷地區[7]依靠簡易的設施，寒冷季節不另加溫也能生產出黃瓜、番茄等喜溫果菜，但其設施水平低，抗御自然災害的能力差。由鋼管裝配成的塑料大棚、玻璃溫室中，依國家標準生產或工廠化生產的系列產品僅占設施栽培面積的10%。絕大部分是結構簡單的塑料大棚、日光溫室，只能起到一定保溫作用，部分溫室無法承受大風雪，塌棚等質量事故時有發生，造成重大經濟損失。以往學者對設施農業設備材料、滴灌技術、種植技術、養殖品種的開發和培育、溫室內小氣候的調控技術等方面研究較多，而關于氣象災害對設施的影響研究非常少。通過分析遼寧省設施農業遭受風災情況與遼寧省大風天氣之間的關系，確定農業設施受大風影響的致災指標，為設施農業大風天氣的預報預警提供依據，做好設施農業氣象保障服務。

1資料與方法

遼寧省設施農業的種植面積及分布資料來源于遼寧省農委，數據更新至2011年。設施農業大風災情資料來源于遼寧省氣象檔案館、遼寧省氣象災情庫，資料時間為2000—2012年。遼寧省大風天氣的統計資料采用1981—2010年遼寧省56個氣象觀測站的地面氣象記錄數據，為10 min平均最大風速與對應風向。致災時的風向、風速資料采用當地觀測員即時觀測資料，為瞬時極大風速與對應風向。若1日內遼寧省10個以上觀測站出現6級以上大風，將其定義為大風日。利用統計分析等相關方法研究大風風向、風速與設施農業受災的相關關系。

2遼寧省設施農業布局

目前，遼寧省設施農業布局已經形成，基本確立了東部山區特色型、沿海地區外向型、遼西北地區高效型、中部地區規模效益型設施農業4個區域（圖1），種植作物由過去單一的蔬菜拓展為蔬菜、水果、食用菌、中藥材、山野菜、小漿果、西甜瓜等適宜設施栽培的作物。遼寧省設施農業主要為日光溫室

和冷棚。日光溫室一般為鋼架結構，后墻分為磚墻和土墻2種，主要使用天津、山東、錦州等地生產的塑料膜。土墻結構日光溫室一般建設規模為長120.0 m以上、寬8.0～10.0 m、高6.0～6.5 m；磚墻結構日光溫室一般建設規模為長 100.0 m 以上、寬6.0～7.0 m、高3.5～4.0 m；冷棚一般建設規模為長60～80 m、寬約10 m、中間高2 m。日光溫室種植期為9月至翌年6月，冷棚種植期為4—9月。

遼寧省設施農業種植面積已超過667萬hm2，日光溫室面積52.7萬hm2、冷棚面積18萬hm2，主要集中在沈陽、鞍山、大連、錦州、朝陽、葫蘆島地區。

3遼寧省大風天氣特點

遼寧省平均每年出現50.3個大風日，其中4月份出現大風次數最多，達12.2次，占全年總次數的24.3%，而6—9月出現大風次數最少（圖2）。

從大風日出現的日變化規律來看，遼寧省陸地大風24 h均可能發生，一般于08：00—10：00開始增多，15：00前后最多，并于21：00左右減少，夜間發生大風的概率較小。

遼寧省大風出現的地域分布特點見圖3，沈陽、大連、鞍山、錦州、營口、阜新、葫蘆島、盤錦地區出現大風的日數最多，與設施農業的種植面積分布有一定相似性。同時，沈陽、大連、鞍山、錦州、朝陽、葫蘆島、盤錦地區的最大風速也相對較大（圖4）。在不同季節，遼寧省大風的風向也存在一定差異。在春、夏季以西南大風為主，西南大風的出現頻率以平原地區、沿海地區居多，且風速較大，而東部地區幾乎沒有；到了秋季，暖空氣勢力日益減弱，冷空氣開始增強，南北大風交替的特點顯著，偏北大風的頻數逐漸加大；進入冬季后，冷空氣活動頻繁，開始盛行偏北大風，冬季大風常與寒潮、大風雪天氣同時出現。

4遼寧省大風天氣與設施農業災情的關系

設施農業可在一定程度上擺脫對自然環境的依賴而進行有效生產[8]，但仍受到自然氣候資源（光、氣溫、水）的約束，且氣象災害直接影響到設施農業的產量。大風危害是遼寧省主要災害性天氣之一，其對設施農業的直接危害是刮飛、刮破棚膜、損壞大棚設施、降低或破壞大棚的保溫性能。在秋、冬季大風期間，塑棚普遍嚴重受損，其中部分棚架或農膜報廢，棚中作物受強風、低溫危害嚴重，對生產影響極大。endprint

4.1設施農業大風災情統計

2000—2012年遼寧省因大風導致設施農業大范圍受災的記錄共16次，受災總面積達3 548 hm2，其中暖棚面積1 882 hm2，占53%，冷棚面積1 666 hm2。主要災害為大棚塑料膜被大風掀開或刮壞、棚架損壞、后墻倒塌、起火。

2001—2003、2006—2010年大風導致的設施農業災害較為嚴重，其中最嚴重的2003年受災面積高達1 300 hm2。2003年5月1日06：00至5月2日02：00，沈陽市新民縣風力均在7級以上，持續近20 h，且14：00—18：00風力多次達到11級，僅拱棚西瓜遭災面積就有1 050 hm2。2004、2009、2012年沒有大風致災記錄（圖5）。

4.2大風天氣與災情的對應關系

從設施農業災情發生的地點、月份、瞬時風速（圖6）來看，災情發生頻次為沈陽5次，葫蘆島3次，錦州、朝陽、大連、阜新各2次，鞍山1次。37.5%的風災出現于2—5月；75.0%的風災出現于4—8月；11月至翌年1月沒有風災記錄。風災一般發生于大棚放風期間，部分塑料膜打開使大風容易進入，從而增大放風口處塑料膜的扇動幅度，易出現破損。瞬時風速為8～11級的災情占災情總次數的85%。與當日的10 min平均最大風速（氣象記錄中的日最大風速）相比，瞬時風速具有更好的對應性。瞬時風速一般比10 min平均最大風速偏大約2個量級，具有突發性強、局地性強、風速極大、更易致災的特點。風災發生時的風向有69%為偏南風，因為大棚塑料膜在南面，偏南風更易掀開塑料膜。

從遼寧省大風氣候特征與設施農業大風災情的對應關系來看，4月大風最多，4—8月多為偏南風，同時4—8月是大棚受風災的主要時段，春季大風增多，暖棚開始放風，致使風災增多；進入7—8月，暖棚多數曬棚，但冷棚塑料膜基本掀開一半，且冷棚搭建簡單，設備本身抗風能力差，因此風災較多。多數風災發生于下午，14：00—17：00發生的風災占71%，由于大風本身具有日變化，午后氣溫升高、風速增大，并于

15：00 達到最大，導致此時段易發生風災。風災發生時的風向以南風偏多，因為南風更易侵入放風的塑料大棚內并將棚膜鼓壞，但棚頂刮壞、棚架破損、后墻坍塌時的風向并無規律，南風、北風均可能出現，若損壞嚴重則風速一般為9級以上。

經分析初步得出，遼寧省設施農業大風致災的風速指標為8級，每年4—8月的午后風災尤為嚴重，應注意偏南風增大的現象，及時關閉放風口并做好固定措施；一旦大棚受損，棚內氣溫快速下降，應做好大棚的保溫預防，準備草簾、棉被、草繩等物品。

5結論

遼寧省設施農業主要分布于該省西部、中部地區，沈陽、大連、鞍山、錦州、朝陽、葫蘆島地區出現大風的日數最多，風速極大值大，與設施農業種植面積的分布有一定相似性。風災的發生與大風的氣候特征存在一定相關性，春季大風日數增多，風災發生頻次隨之增多，大風存在午后增強等日變化特征，而風災主要發生于午后。風災主要發生于每年4—8月，以偏南大風導致的風災居多，8級風是設施農業致災的風速指標，9級風則可能引起棚架、后墻坍塌的嚴重風災，且多為瞬時極大風速。每年4—8月的午后，偏南風增大至8級前，應及時關閉放風口并做好大棚固定措施，以預防風災的發生。

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