淺析設(shè)施農(nóng)業(yè)氣象裝備技術(shù)現(xiàn)狀與對策

吳景艷

（遼寧省凌源市職業(yè)教育中心，遼寧 凌源 122500）

設(shè)施農(nóng)業(yè)是指在采用各種材料建成的、具有環(huán)境因子調(diào)控設(shè)施的半封閉式空間里進(jìn)行農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的方法。設(shè)施農(nóng)業(yè)分為設(shè)施栽培和設(shè)施養(yǎng)殖兩大類。設(shè)施農(nóng)業(yè)進(jìn)行覆蓋材料，從而調(diào)節(jié)好溫室的溫度，進(jìn)行冷季節(jié)的保溫工作，也可以進(jìn)行炎熱的夏季的降暑工作。本文為提高設(shè)施農(nóng)業(yè)氣象裝備技術(shù)及水平等方面提供詳細(xì)的發(fā)展思路，以供讀者參考和借鑒。

1 設(shè)施農(nóng)業(yè)氣象災(zāi)害及預(yù)警

氣象災(zāi)害造成的溫室等設(shè)施農(nóng)業(yè)災(zāi)害主要是由于氣象災(zāi)害造成的對農(nóng)業(yè)設(shè)施的機(jī)械破壞，例如強(qiáng)風(fēng)，雨雪和冷空氣導(dǎo)致的冰雹導(dǎo)致對溫室等設(shè)施的損毀。其次強(qiáng)冷空氣引起的急劇降溫，持續(xù)長時間陰天，突然遭遇強(qiáng)烈日照，高溫及其他惡劣天氣現(xiàn)象都會破壞設(shè)施內(nèi)農(nóng)作物正常的生長發(fā)育。在我國北部，主要有四種類型的設(shè)施農(nóng)業(yè)天氣災(zāi)害：強(qiáng)風(fēng)，暴風(fēng)雪，低溫和低溫?fù)p害以及高熱和高熱損害。在研究氣象站大氣因子與溫室微氣候之間的定量關(guān)系以及溫室微氣候?qū)ψ魑餅?zāi)害影響指標(biāo)的基礎(chǔ)上，為設(shè)施農(nóng)業(yè)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，氣象災(zāi)害防御等提供了準(zhǔn)確的技術(shù)支撐。現(xiàn)在的設(shè)施作物氣象災(zāi)害預(yù)警方法主要是根據(jù)實時觀測數(shù)據(jù)比較災(zāi)害指標(biāo)，確定災(zāi)害標(biāo)準(zhǔn)等級，也可以利用氣象站的天氣預(yù)報或者利用災(zāi)害預(yù)警的數(shù)值預(yù)報產(chǎn)品。如果要合并未來1～2天溫室內(nèi)天氣因素的值，需要使用統(tǒng)計方法來建立預(yù)測模型，以預(yù)測關(guān)鍵天氣因素的農(nóng)業(yè)天氣預(yù)報，包括設(shè)施農(nóng)業(yè)內(nèi)的最高溫度，最低溫度，相對濕度，日照長短，日照強(qiáng)度等。

2 設(shè)施農(nóng)業(yè)氣象裝備技術(shù)應(yīng)用現(xiàn)狀及存在的問題

新的溫室設(shè)備技術(shù)系統(tǒng)包括溫室控制系統(tǒng)，溫室通風(fēng)系統(tǒng)，溫室灌溉系統(tǒng)和溫室移植系統(tǒng)。其中，溫度，濕度，太陽輻射等氣象環(huán)境因素的觀測數(shù)據(jù)不僅是設(shè)施農(nóng)業(yè)控制技術(shù)的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，而且是建立氣象災(zāi)害模型、天氣預(yù)報和預(yù)警的關(guān)鍵。觀測數(shù)據(jù)主要通過張學(xué)芬開發(fā)的農(nóng)業(yè)氣象自動觀測系統(tǒng)獲得。農(nóng)業(yè)自動氣象觀測系統(tǒng)具有對作物生長、田間微氣候和土壤水分的氣象觀測和環(huán)境監(jiān)測功能。也適合用于溫室這種小環(huán)境，袁光明設(shè)計的農(nóng)業(yè)氣象觀測自動數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)可以實現(xiàn)自動觀測數(shù)據(jù)處理，報表生成和歷史數(shù)據(jù)查詢。在目前的農(nóng)業(yè)氣象自動觀測設(shè)備技術(shù)中，在自動觀測數(shù)據(jù)收集方面，可以實現(xiàn)作物生長動態(tài)監(jiān)測，氣象要素的時空加密觀測以及大數(shù)據(jù)的處理能力。在中國北方，設(shè)施農(nóng)業(yè)以日光溫室為主導(dǎo)，因此大多數(shù)傳統(tǒng)的溫室結(jié)構(gòu)除了提供隔熱外別無選擇。冬季，溫室內(nèi)外溫差大，自動氣象站觀測數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性受環(huán)境的影響，誤差是由設(shè)備的性能影響引起的。例如，濕度傳感器位于濕度和溫度波動很大的環(huán)境中，由于較長的延遲，數(shù)據(jù)測量誤差可能很大；土壤水分觀測的分層而引起自動觀測值與經(jīng)驗值不匹配；由于百葉窗的通風(fēng)，測量值的自動傳感器與水銀溫度計的測量值有很大的偏差。由于儀器中的這些不足，自動觀測數(shù)據(jù)的結(jié)果與人工觀測的結(jié)果和經(jīng)驗值不一致[1]。

3 發(fā)展設(shè)施農(nóng)業(yè)氣象裝備技術(shù)策略

3.1 設(shè)施農(nóng)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀

設(shè)施農(nóng)業(yè)采用材料保溫的設(shè)施和環(huán)境調(diào)控措施來創(chuàng)造相對適合于農(nóng)作物生長的人工小氣候條件。然而，我國設(shè)施農(nóng)業(yè)（如大棚、溫室等）的發(fā)展仍處于起步階段。設(shè)施農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，尚未完全消除作物所需要生長影響因子的不利影響。發(fā)展設(shè)施農(nóng)業(yè)，農(nóng)業(yè)天氣以及自然災(zāi)害響應(yīng)，防災(zāi)減災(zāi)是主要方向。觀測設(shè)備和觀測方法是相同的，為了適應(yīng)地理、氣候及防災(zāi)減災(zāi)所需，必須在不同的空間水平和觀測因子下進(jìn)行調(diào)整。諸如北方的觀測設(shè)備配備有相適應(yīng)北方的觀測儀器及技術(shù)，以適應(yīng)暴風(fēng)雪，低溫和低溫?fù)p害，高溫和高溫?fù)p害等災(zāi)害天氣。基本數(shù)據(jù)來自溫室內(nèi)部的氣象觀測的數(shù)據(jù)，目前國內(nèi)可以將諸如氣象觀測設(shè)備技術(shù)與航空領(lǐng)域等先進(jìn)氣象設(shè)備的科學(xué)研究和技術(shù)成果結(jié)合起來，促進(jìn)設(shè)施農(nóng)業(yè)（溫室、大棚等）中農(nóng)業(yè)氣象裝備特殊環(huán)境的探索研究。另外，對設(shè)施生產(chǎn)領(lǐng)域的技術(shù)整合，加強(qiáng)其與植保等部門的科研合作，將氣象裝備和植保裝備結(jié)合起來，提高準(zhǔn)確性，數(shù)據(jù)量提高了設(shè)備的有效和綜合利用[2]。

3.2 加強(qiáng)關(guān)鍵技術(shù)裝備的研制與探索

為提高監(jiān)測設(shè)備的數(shù)據(jù)精度，加強(qiáng)對大氣和土壤溫濕度傳感器等觀測設(shè)備精度的深入研究，觀察傳感器傳感元件的材料和傳感器特性，研究傳感器的方法和特性方程式，加強(qiáng)關(guān)鍵技術(shù)裝備的研制與探索。深入研究和探索新型氣象要素觀測設(shè)備，包括太陽光譜，二氧化碳濃度，作物生長與病蟲害的關(guān)系。利用先進(jìn)的氣象設(shè)施與數(shù)值預(yù)報產(chǎn)品相結(jié)合，在農(nóng)業(yè)天氣預(yù)報方面效果很好，在綜合氣象控制技術(shù)的研發(fā)和推廣方面也有成效，并減少了農(nóng)藥用于害蟲防治的使用。

3.3 提高設(shè)施農(nóng)業(yè)氣象觀測數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性

農(nóng)業(yè)天氣自動觀測系統(tǒng)使用傳感器來檢測天氣要素的變化并將其轉(zhuǎn)換為電信號。信號轉(zhuǎn)換模塊通過數(shù)據(jù)采集設(shè)備和通信系統(tǒng)執(zhí)行自動天氣觀測功能。傳感器組件的特性是確保天氣觀測數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性的關(guān)鍵技術(shù)，新機(jī)制和高靈敏度傳感器是天氣觀測領(lǐng)域的先驅(qū)，也是未來研發(fā)與運(yùn)用的方向。

設(shè)施農(nóng)業(yè)利用先進(jìn)的農(nóng)業(yè)設(shè)施來提高太陽能利用率和生物能轉(zhuǎn)化率，體現(xiàn)了生產(chǎn)條件的現(xiàn)代化，從而提高了生物制品的產(chǎn)量和質(zhì)量。溫室環(huán)境中的日照、溫度、濕度、土壤溫濕度等至關(guān)重要，設(shè)施農(nóng)業(yè)的有效發(fā)展是種植業(yè)發(fā)展的結(jié)果，滿足了現(xiàn)代化的需要。目前，我國的設(shè)施農(nóng)業(yè)技術(shù)已經(jīng)高度發(fā)達(dá)，但仍有許多領(lǐng)域需要改進(jìn)。我們采用科學(xué)技術(shù)手段提高溫室作物的品質(zhì)，使人們能夠安全地食用它們，并提高作物的整體生產(chǎn)能力，實現(xiàn)行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展[3]。