設施農業氣象裝備技術問題與對策分析

王斌飛

摘要 設施農業有著良好的光照條件、保溫性能，在農業種植中有著十分廣泛的應用，有助于提升農業產量。對于設施農業來說，最重要的是建立安全型的環境溫室，同時擁有設施農業氣象服務，確保及時掌握設施農業氣象預報。基于此，明確掌握設施農業氣象裝備技術要點與提高設施農業氣象觀測數據準確性的策略尤為關鍵。簡要介紹了設施農業氣象裝備技術作用，提出了保證和提升設施農業氣象觀測數據準確性的策略，包括應用溫度觀測裝備的關鍵技術、應用土壤水分觀測的關鍵技術，分析及論述了設施農業氣象裝備的發展方向。

關鍵詞 設施農業;氣象裝備;現代農業

中圖分類號：S163 文獻標識碼：A 文章編號：2095–3305（2021）05–0082–02

設施農業是現代農業的顯著代表，是指利用人工技術手段改變自然光溫條件，創造動植物生長所需要的最佳環境因子。目前來看，設施農業主要分為兩類，即設施園藝和設施養殖，其中設施養殖又可以分為水產養殖和畜牧養殖，均有著良好的發展[1]。此外，基于設施園藝和設施養殖發展起來的設施農業裝備也得到了廣泛的應用，比如水產養殖中使用聚乙烯網片制作的網箱有非常好的應用效果，對推動集約化水產品養殖業健康發展意義重大。但在設施農業氣象裝備技術發展方面還存在一些問題，對設施農業的健康發展有一定的影響。基于此，必須進一步發展設施農業氣象裝備技術，重點分析、探討設施農業氣象裝備技術問題與對策。

1 設施農業氣象裝備技術

從當前設施農業裝備應用情況來看，集中體現在設施園藝、設施養殖、食用菌生產、水產養殖等方面。

在設施園藝方面，覆蓋材料發揮著十分重要的作用，以聚烯烴溫室大棚膜的應用最為廣泛，其有著良好的耐老化、消霧、防塵抗污功能。溫室設施內使用的設備主要包括物理增產技術裝備、物理植保技術裝備、噴霧植保機械、耕耙與灌溉類機械裝置。以物理植保技術為例，使用的設施裝備有土壤連作障礙電處理機、溫室電除霧防病促生系統、臭氧病蟲害防治、防蟲網。以耕耙機械裝置為例，使用的設施裝備有微滴灌裝置和微耕機裝置。在設施養殖方面，包括防疫裝備和生產輔助設備，防疫裝備有空間電場防疫系統、等離子體滅菌除臭系統，生產輔助設備包括風機、冷水簾、糞便處理設備、喂料機、噴淋設備。在食用菌生產方面，目前建設重點是環境安全型菇房，配備的設備有空間電場滅菌防病技術裝備和促進食用菌生長生長的技術裝備。水產養殖方面，當前最常用的是用聚乙烯網片制作的網箱，這種網箱設備主要是增氧機，具有非常好的應用效果。

目前來看，新型溫室設施裝備技術系統主要有4種，即溫室移栽系統、溫室控制系統、溫室灌溉系統和溫室通風系統。要高質量地實現農業氣象環境觀測，必須充分做好溫度、濕度、太陽輻射量、光照等觀測工作，將獲得的數據作為設施農業技術調控的參考數據。目前廣泛應用的自動農業氣象觀測系統有環境監控、作物生長監控、農田氣象要素監控，在觀測土壤水分、作物生長和氣候等方面發揮著重要的作用。當前，農業氣象自動觀測裝備技術取得了良好的發展，借助自動觀測數據可以動態評估農作物的生長情況，但也存在一些技術問題。以北方地區為例，北方農業設施以日光溫室為主，使用的傳統溫室結構只能起到一定的保溫作用，但因為北方冬天棚內外的溫差很大，導致自動氣象站觀測數據的準確性會受到影響。比如當溫度傳感器長時間處于高溫變溫的環境中時，會發生遲滯現象，測量數據的準確性會受到影響。又如當百葉箱的通風效果不佳時，會導致自動傳感器的測量值與比對用水銀溫度計觀測值存在較大差異。因此，仍然需要加大對設施農業氣象裝備技術的研究力度，以此彌補裝備技術的缺陷。

2 提升設施農業氣象觀測數據準確性的策略

2.1 應用溫度觀測裝備的關鍵技術

目前來看，廣泛應用于設施農業氣象觀測中的溫度觀測裝備是溫度傳感器，主要有3種類型，即熱電偶式、電容式、電阻式，氣象觀測領域最常用的溫度傳感器是電容式。電容式溫度傳感器的濕敏元件具有良好的感濕能力，濕敏材料的特征參量可以隨著內部水分子含量濃度發生線性變化，在評定濕敏元件性能時，需要重點考量線性度、響應時間、濕潤帶。在技術應用方面，目前濕敏元件技術主要有濕滯和動態響應特性、水蒸氣傳質機理。從長時間研究過程中發現，濕敏材料對水分子有效滲透系數和有效擴散系數均有較大的影響，主要影響因素是濕敏材料感濕膜的厚度與濃度[2]。需要注意的是，因為溫室大棚是密閉空間，所以會出現低溫高濕、高溫高濕的情況，若是無法根據實際情況選擇濕敏元件，則濕度觀測數據的準確性會受到很大的影響。

2.2 應用土壤水分觀測的關鍵技術

從長期實踐過程中發現，借助土壤水分監測儀器的駐波比法雖然可以得到土壤容積含水率，但與人工觀測烘干稱重法得到的數據有一定的差異。分析原因主要有兩點，一方面，自動監測儀器的相對濕度觀測結果的準確性與土層的土壤常數值存在較大的關系，導致自動監測儀器的觀測結果一定程度上會受人工測量的土壤常數的影響;另一方面，技術人員在正式使用自動檢測儀器前會選擇使用傳感器輸出值與人工的比對結果計算修正值，將修正后的終值直接作為觀測結果，因此修正值對觀測質量的影響較大。

基于土壤水分與土壤特性等相關參數之間十分密切的關系，要想充分保證觀測數據的準確性，必須在線比對自動監測儀器和人工觀測獲得的數據，并定期修正，以此確保人工對比可以與裝備穩定特性相結合，最大限度縮小自動土壤水分的人工烘干法與駐波比法之間的差異，數據對比后將偏差始終控制在允許范圍內。只有這樣，才可以充分保證設施農業氣象觀測數據的準確性，促使數據實現業務化，發揮出土塘水分自動化觀測儀器的優勢，以此為氣象預報和科研領域提供參考性意見[3]。

3 設施農業氣象裝備的發展方向

基于當前階段設施農業氣象裝備的應用發展情況，需要進一步加大對設施農業氣象裝備的研究力度，正確把握設施農業氣象裝備的發展方向，有針對性地發展設施農業氣象裝備。對于設施農業氣象裝備來說，一方面，要正確認識和把握設施農業裝備的發展方向;另一方面，要加大對關鍵技術裝備的研制與探索的力度。

在把握設施農業裝備的發展方向上，考慮當前階段我國日光溫室發展還處于初期階段，設施農業并未完全擺脫自然環境的影響，導致農作物的產量和質量均受到一定的影響。為此，今后要將自然災害的防災減災作為設施農業氣象裝備發展的主要方向。此外，為了確保可以很好地適用不同的地域和氣候，要確保觀測裝備使用的觀測手段在不同層次和觀測要素均有所調整。比如在北方地區，氣象觀測裝備要具備防掀棚大風、低溫寡照、暴雪垮棚、病蟲害、高溫熱害等災害預防的能力。在環境調節方面，使用的基礎數據非常依賴于溫室內部的氣象觀測數據，當前階段我國在航空、軍事預報和天氣等領域使用的氣象新型裝備技術已經取得了良好的發展，可以考慮將這些技術與農業氣象裝備聯系起來，促使技術上有很好的融合。此外，農業部門要積極與植保部門加強溝通，將農業氣象裝備與植保設備有機結合，以此保證和提升觀測數據的準確性。

在加強對關鍵技術裝備的研制與探索上，要進一步加大對已經成熟的觀測裝備技術的研究力度，比如要加大對空氣和土壤濕度傳感器研究力度，重點從傳感器的元件材料、特性和觀測介質著手，深入地研究太陽光譜、CO2濃度與作物生長、病蟲害關系的理論。除此之外，要利用先進的氣象設施，并結合數值預報產品，積極做好溫室大棚農用天氣預報研究與監測的工作，最大程度地保證和提升溫室農作物的品質，推動設施農業發展。

4 結語

設施農業是一種新型的農業生產方式，有著良好的發展前景，值得進一步推廣應用。基于設施農業的特性，要重點加強對設施農業氣象觀測力度，多使用一些有效的氣象裝備技術，加強對關鍵技術裝備的研制與探索的力度，并嘗試使用農業氣象信息技術，以此獲取設施農業氣象預報，不斷增強防災減災的能力，推動設施農業可持續發展。

參考文獻

[1] 勾衛東，魏娟娟，楊春芽.論發展現代農業氣象服務中裝備保障的重要性[J].農村經濟與科技， 2020， 31（24）： 10-11.

[2] 程琳，王東育，徐馳.設施農業氣象預報的必要性及要點分析[J].農業與技術， 2020， 40（8）： 115-116.

[3] 吳景艷.農業氣象信息技術在設施農業中應用研究[J].農村經濟與科技， 2020， 31（6）： 23-24.

責任編輯：黃艷飛

Analysis of Technical Problems and Counterme-

asures of Meteorological Equipment in Facility Agriculture

WANG Bin-fei （Panjin Meteorological Bureau， Panjin， Liaoning 124010）

Abstract Facility agriculture has a good lighting conditions， thermal insulation performance， has a very wide range of applications in agricultural planting， help to improve agricultural output. For the facility agriculture， the most important thing is to establish a safe environmental greenhouse， and at the same time to have the facility agriculture meteorological service， to ensure the timely grasp of the facility agriculture meteorological forecast. Therefore， it is crucial to clarify and master the key technical points of facility agricultural meteorological equipment and the strategy to improve the accuracy of facility agricultural meteorological observation data. In this paper， the equipment technology of facility agriculture is briefly introduced， and then the strategies to ensure and improve the accuracy of the observation data of facility agriculture are put forward， including the key technology of temperature observation equipment and the key technology of soil moisture observation. Finally， the development direction of facility agricultural meteorological equipment is analyzed and discussed.

Key words Facility agriculture; Meteor-ological equipment; Modern agriculture