我國農業氣象自動化觀測現狀與展望

劉立新

（烏拉特后旗海力素氣象站，內蒙古 烏拉特后旗 015400）

農業是我國的基礎產業，為了提高農作物產量，農業部門需建立氣象觀測網絡，利用專業觀測技術、資料傳輸方法，促進農業氣象觀測自動化發展，為農業生產提供氣象服務支撐［1］。在現代化技術的支持下，農業發展速度加快，對農業氣象觀測提出了更高的要求。農業氣象部門應立足農業發展現狀，開發針對性的氣象服務產品，為農戶提供準確的氣象信息，全面確保農業生產與發展的實效性。

1 我國農業氣象的自動化觀測現狀

農業氣象觀測對農業發展的影響極大，氣象觀測部門應提供準確的氣象服務，以增加糧食產量。對于地面氣象觀測來說，重點內容為農業氣象觀測。為了確保農業氣象觀測的準確性，氣象局應緊抓業務發展，制定科學的發展目標，同時對觀測項目進行調整，引入現代化觀測儀器，以此提升氣象觀測水平。為實現氣象觀測技術自動化效果，應建立氣象觀測網平臺，密切觀測土壤水分、農田氣候與農作物生長狀況，并將觀測數據傳輸到網絡平臺，為農業生產提供依據。

1.1 土壤水分自動化觀測

土壤水分對農作物的生長影響較大，不同季節時間，農田土壤性質變化明顯。為了提升農作物生長效果，農業人員需依照土壤觀測結果，做好優化調整，以此確保土壤含水量滿足農作物生長需求。因此，農業氣象觀測應確保檢測結果的準確性，以此提升農田水分管理水平。在檢測土壤含水量時，所應用的技術方法較多，氣象部門常用方法包括頻域反射法、時域反射法、土鉆法及中子儀法。土鉆法便于操作，可獲得準確的測量結果，但此種測量方法會加大任務量，測量人員需要取土測試，時間與精力耗費較大，因此應用土鉆法不能對土壤水分進行實時監測。時域反射法、頻域反射法技術含量高，對土壤含水量進行測量時，需應用電磁波，通過觀察頻率的變化，可以對土壤含水量進行計算。此種檢測方法不會破壞土壤土層結構，儀器安裝難度小。中子儀法測量土壤含水量時會揮發出放射性物質，因此該技術方法的推廣應用限制較大。關于土壤水分的自動化觀測網絡，其采用計算機、水分傳感器、數據采集器、網絡技術等，可將檢測信息及時反饋到觀測網站點內。

1.2 農田小氣候觀測

農田小氣候是農田大氣、植物、土壤共同組成的連續體，可實現物質輸送與能量轉換，真實反映出農田內部氣象環境。通過農田小氣候觀測，可以有效評價農作物生長氣候、農業氣象災害、農作物病蟲害等情況，為農業生產提供參考依據。采用農田小氣候觀測時，可以將高稈與矮稈兩類農作物作為觀測對象，觀測要素基本相同，共計設置3層數量，根據實際應用需求，可適當增加層數，可參考農作物生長特性、農業氣象業務、服務需求，對農田溫度、光合有效輻射、冠層溫度、冠層總輻射、地溫和濕度等進行測量［2］。利用農田小氣候觀測、土壤水分資料，聯合氣象指標，可動態化監測凍害、大風、高溫等氣象災害。

2 農業氣象自動化觀測存在的問題

2.1 可觀測農業氣象項目少

通過農業氣象觀測，既可以對農作物生長、田間生長環境進行觀測，還可以對農作物產量、果樹、自然物候與構成要素等內容進行觀測。但可以進行自動化觀測的指標僅有農田小氣候、作物發育期、土壤水分，且農田小氣候、作物生長觀測的相關資料只能應用于田間對比觀測、科研試驗時期。

2.2 健全的自動化觀測技術缺乏

與地面氣象要素相比，農業氣象觀察主體的類型較為復雜，且自動化觀測技術、觀測方式存在較多漏洞和問題，需人工觀測與修訂。例如，研發土壤水分自動化觀測設施，已創建的自動化土壤水分觀測站并未開展業務化檢驗。在應用業務運作自動化儀器時，極易受現實維護漏洞影響，加大數據誤差。對于便攜式土壤水分測定儀器來說，由于未定型，因此觀測精度不能滿足實際需求。另外，圖像識別技術應用所面臨的問題較多，需進行優化完善。

3 農業氣象自動化觀測的發展目標

①擴展農用天氣預報、土壤墑情和灌溉預測、作物產量預測、物候期預報與病蟲害發生發展預測等，提升農業氣象預報業務產品的多元化水平，以此增強預報產品的時效性與精準性，確保作物總產預報準確率高于95%。②分析和評價主要農作物生產前、生產中與生產后的全過程農業氣象情報信息，擴展設施農業、特色農業、漁業、畜牧業等專題情報，優化完善評價模型與指標，全面提升農業氣象情報產品的針對性與時效性。③注重分析和預警評估災前風險，做好災中跟蹤監測與診斷，注重災后評估與分析，以此確保災害監測與預警準確率高于80%；擴展災害評估范圍與種類，確保業務產品規范化，提升定量化程度與實效性，全面滿足農業防災減災、糧食安全及農業保險需求，以此獲得綜合化業務服務效應。④農業氣候資源評價的動態化、定量化與客觀化，精細劃分農業氣候區。了解氣候變化對農業的影響［3］，加強農業應對氣候變化的能力，優化調整農業產業結構，確保其滿足生產布局與農業長久發展需求。⑤優化農業氣象觀測站網布局，調整試驗站任務，確保觀察項目與試驗項目內容均滿足現代農業氣象業務服務需求。改進觀測手段和方法，以形成現代化農業氣象立體化觀測體系。充分發揮農業氣象試驗站觀測與試驗示范功能，以此提升管理規范化、資料信息化與觀測自動化，確保質量控制與裝備保障體系的完善性。

4 農業氣象自動化觀測發展展望

4.1 持續加強自動化觀測數據分析與應用

農業氣象自動化觀測主要分析內容涉及水稻、小麥、棉花、玉米等農作物的發育期誤差，土壤水分觀測數據、人工觀測資料誤差，土壤裸溫、通風防輻射罩內溫差，作物覆蓋度、葉面積系數關系等。在監測和評估農業氣象災害、定量農田小氣候與農作物發育關系時，需全面展現田間小氣候資料的應用價值，分析和應用覆蓋度資料。

4.2 加強農業氣象移動觀測

目前，農業氣象觀測數據的獲取主要包括定點作物、生長環境、區域代表性交叉等。特別是糧食產量預測、作物收獲期預報等，應注重擴大調查范圍，同時將移動調查資料作為補充資料。此外，對于災害事件來說，移動調查資料能夠有效作用于抗災救災，降低災害損失。現階段，農業氣象移動觀測效果仍不理想，未充分發揮移動調查資料的作用。因此，現代農業氣象觀測應用期間，需聯合點、線、面，通過業務化觀測工作，編寫固定觀測點的自動化觀測數據與內容。此外，應聯合衛星遙感定量反演資料，同化綜合觀測數據，從而實現時空耦合，全面監測區域內作物生長態勢［4］。

5 結語

分析農業氣象觀測現狀可知，自動化觀測項目較少，觀測內容復雜度較高，既要對土壤水分進行測量，還要觀察分析農作物生長態勢及氣象。我國對土壤水分、農作物發育期的檢測技術較為成熟，全面促進了自動化觀測技術的發展。