農(nóng)業(yè)生產(chǎn)密切相關(guān)的氣象要素分析

摘 要：農(nóng)業(yè)生產(chǎn)受溫度、濕度、降水、風(fēng)速等氣象條件的影響，這些因素決定了農(nóng)作物的生長狀況和實(shí)際產(chǎn)量。傳統(tǒng)的氣象觀測主要依靠人工進(jìn)行，其準(zhǔn)確性和實(shí)時性均存在一定的問題。隨著技術(shù)的發(fā)展，現(xiàn)代地面氣象觀測系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)自動、連續(xù)監(jiān)測，大大提高了觀測的準(zhǔn)確性和時效性，有助于農(nóng)民及時了解氣象變化，提前做出應(yīng)對措施，減少因氣象災(zāi)害造成的損失。鑒于此，通過探討地面氣象觀測在現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用，為相關(guān)專業(yè)人士提供有價值的參考信息。

關(guān)鍵詞：地面氣象觀測；氣象要素；現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生產(chǎn)；可持續(xù)發(fā)展

中圖分類號：S165 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：B 文章編號：2095–3305（2024）10–0-03

在全球氣候變暖的背景下，如洪澇、干旱、高溫等極端天氣事件頻發(fā)，是農(nóng)作物減產(chǎn)、品質(zhì)下降甚至絕收的重要誘因。同時，工業(yè)化、城市化進(jìn)程加快引發(fā)土地資源減少、土壤污染、水資源短缺等現(xiàn)象，這些環(huán)境問題不僅影響了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的可持續(xù)性，還對農(nóng)產(chǎn)品的質(zhì)量造成較大影響。作為預(yù)測氣候變化的重要手段，地面氣象觀測能夠提供實(shí)時、精準(zhǔn)的氣象數(shù)據(jù)，幫助農(nóng)民了解土壤質(zhì)量、水源狀況等信息，指導(dǎo)其合理利用資源、保護(hù)生態(tài)環(huán)境，對保障國家糧食安全、促進(jìn)農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化發(fā)展具有重要意義。

1 地面氣象觀測的主要內(nèi)容

1.1 溫度

在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，溫度是一個十分重要的氣象因子，作物生長與溫度之間有著密切關(guān)系。在適宜的溫度范圍內(nèi)，作物生長速度隨著溫度的升高而加快，比如：在春季，隨著氣溫逐漸升高，冬小麥開始進(jìn)入拔節(jié)、抽穗、灌漿等關(guān)鍵生長期，此時，溫度對小麥產(chǎn)量產(chǎn)生較大影響。如果溫度過高或過低，作物生長會受到抑制，甚至死亡。

溫度對作物的發(fā)育也有很大影響，作物的發(fā)育期是指作物從播種到收獲所需的總時間，在適宜的溫度范圍內(nèi)，作物發(fā)育期隨著溫度的升高而縮短，例如，高溫地區(qū)的作物生長速度較快，發(fā)育期較短；而低溫地區(qū)的作物生長速度較慢，發(fā)育期較長。作物的發(fā)育期長短會影響到作物的產(chǎn)量和品質(zhì)。

溫度還會影響作物的病蟲害發(fā)生和傳播。在溫度適宜的條件下，容易滋生各種病蟲害且易于傳播，而在低溫或高溫等極端條件下，病蟲害會受到一定程度的抑制。因此，要根據(jù)當(dāng)?shù)氐臍夂驐l件和作物生長特點(diǎn)，合理安排農(nóng)事活動。

1.2 濕度

濕度是空氣中水蒸氣的含量，濕度的高低直接決定著空氣的濕潤程度，進(jìn)而影響植物的蒸騰作用和光合作用。水是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的命脈，適宜的濕度可以幫助植物正常生長，抵御干旱和洪澇災(zāi)害。在濕度適中的環(huán)境下，植物會充分吸收水分，保持健康生長。但與溫度相同，過高或過低的濕度都對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)極為不利。

例如，濕度過高時，作物病害頻繁發(fā)生，這是因?yàn)楦邼穸葹椴≡纳L和繁殖提供了有利條件，使得作物容易受到感染，作物的抗逆性不斷下降，且難以抵御不良環(huán)境；而當(dāng)濕度過低時，則會導(dǎo)致作物缺水，影響正常生長，尤其是在干旱季節(jié)，濕度過低會使土壤水分蒸發(fā)加快，作物難以吸收足夠的水分，導(dǎo)致生長受限甚至枯萎。

因此，掌握濕度的變化規(guī)律，采取相應(yīng)的措施調(diào)節(jié)濕度，對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)至關(guān)重要。根據(jù)作物對濕度的需求，合理安排灌溉和排水，保持土壤濕度適中，注意防范土壤因濕度過高而引發(fā)的作物病害和蟲害問題等[1]。

1.3 降水

從宏觀層面來看，降水指的是雨、雪、露、霜、霧等從天空降落至地面的水汽凝結(jié)物，是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)不可或缺的水分來源。雨水能滋潤土壤，幫助植物吸收養(yǎng)分，促進(jìn)生長。尤其是在干旱地區(qū)，有限的降水往往決定了農(nóng)作物的生長和產(chǎn)量，而適量的降水可以避免病害的發(fā)生。但過多的降水會導(dǎo)致作物根部浸泡在水中，影響植物吸收養(yǎng)分，甚至導(dǎo)致作物死亡，這種情況在洪澇災(zāi)害時尤為嚴(yán)重，會導(dǎo)致農(nóng)作物的大規(guī)模減產(chǎn)或絕收。過少的降水則可能導(dǎo)致土壤干燥，影響作物的正常生長，甚至引發(fā)旱災(zāi)。

此外，降水的分布和持續(xù)時間也會影響農(nóng)作物的生長周期，比如，在某些季節(jié)，連續(xù)的陰雨天氣致使作物生長緩慢，而在作物關(guān)鍵生長期的一次強(qiáng)降水則有助于產(chǎn)量增收。由此可見，降水對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的影響是多方面的，既有可能帶來豐收，又有可能造成損失，只有通過科學(xué)的氣象觀測和合理的農(nóng)業(yè)管理，才能最大限度地利用有利條件，減少不利影響。

1.4 風(fēng)速與風(fēng)向

在氣象學(xué)中，風(fēng)速和風(fēng)向是2個核心要素，風(fēng)速是風(fēng)的速度，通常用m/s或者km/h表示。風(fēng)向則是風(fēng)吹來的方向，通常用東南、西北等方位名詞表示。對許多農(nóng)作物而言，風(fēng)可以幫助花粉傳播，從而實(shí)現(xiàn)授粉。尤其是一些自花授粉作物，如小麥、豌豆等，借助風(fēng)力完成授粉，從而結(jié)出果實(shí)。針對某些果樹，由于風(fēng)的存在，會使果實(shí)趨于成熟、水分更足。作物成熟時期，風(fēng)的吹拂有助于干物質(zhì)的積累，使谷物易于脫粒，幫助作物快速干燥，縮短晾曬時間，提高收割效率。

但是，受風(fēng)向或風(fēng)速的影響，容易加速病蟲害的傳播。比如，害蟲會隨著風(fēng)遷徙至新的區(qū)域，造成農(nóng)作物受害；強(qiáng)風(fēng)可能導(dǎo)致土壤侵蝕問題，尤其是在缺乏植被保護(hù)的土地上，長期的風(fēng)蝕作用致使土壤肥力的流失和土地退化。鑒于此，選擇適合的農(nóng)作物種植方式和合理的管理措施對抵抗風(fēng)蝕至關(guān)重要。

1.5 光照強(qiáng)度

光照強(qiáng)度通常指太陽光照射到地面的能量大小，可以理解為植物的能量來源，沒有足夠的光照，植物不能進(jìn)行光合作用，也無法健康生長。此外，在光照充足的條件下，作物生長旺盛，葉片厚實(shí)，光合作用效率高，有助于提高作物的實(shí)際產(chǎn)量，對其生長周期、株高、葉面積等有顯著影響。這是因?yàn)楣庹粘渥銜r，作物光合作用增強(qiáng)，生長速度加快，反之，光照不足會導(dǎo)致作物生長受阻，甚至出現(xiàn)徒長現(xiàn)象。

充足的光照使植物葉片中的葉綠素含量增加，光合作用增強(qiáng)，合成植物生長所需的有機(jī)物質(zhì)。例如，水果和蔬菜在充足的光照下會更加鮮艷，口感也會更好，這得益于光照強(qiáng)度的適中；如果光照不足，某些作物的抗病性就會降低，增加病蟲害發(fā)生的可能性[2]。

2 地面氣象觀測在現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用

2.1 結(jié)合氣象數(shù)據(jù)調(diào)整種植計(jì)劃

獲取氣象數(shù)據(jù)的方式有很多，最直接的方法是使用氣象儀器進(jìn)行測量，這類儀器通常安裝在農(nóng)田附近，通過傳感器監(jiān)測氣象要素，并將數(shù)據(jù)傳輸至計(jì)算機(jī)或其他設(shè)備，實(shí)時監(jiān)測天氣的變化。同時，地方政府和相關(guān)機(jī)構(gòu)也會發(fā)布?xì)庀笮畔ⅲ┕姴殚啠柚鷼庀缶W(wǎng)站、手機(jī)應(yīng)用程序等途徑獲取氣象信息；根據(jù)數(shù)據(jù)調(diào)整種植計(jì)劃，比如，近期的降水量較少，增加灌溉次數(shù)，以保證土壤濕度足夠，若溫度較低，則有必要推遲播種時間，以免影響種子的發(fā)芽率。

依照氣象數(shù)據(jù)選擇合適的農(nóng)作物品種，如某個季節(jié)的降水量較多，選擇耐澇性較強(qiáng)的農(nóng)作物品種予以應(yīng)對，如果溫度過高，則選擇耐熱性較強(qiáng)的品種；除了調(diào)整種植計(jì)劃，氣象數(shù)據(jù)還可以幫助農(nóng)民預(yù)測農(nóng)作物的生長情況，比如某個季節(jié)的溫度適宜、降水量適中，即可預(yù)測該季度的農(nóng)作物生長情況較好。一旦氣候條件惡劣，則需采取相應(yīng)的措施減少損失。

2.2 預(yù)防農(nóng)業(yè)氣象災(zāi)害

暴雨、干旱、冰雹等氣象災(zāi)害時有發(fā)生，常常給農(nóng)業(yè)生產(chǎn)帶來巨大損失。如何有效預(yù)防氣象災(zāi)害，確保農(nóng)業(yè)的穩(wěn)定生產(chǎn)，是擺在人們面前的重要問題。地面氣象觀測的核心在于實(shí)時、精準(zhǔn)地監(jiān)測氣象變化，利用氣象站實(shí)時收集溫度、濕度、風(fēng)速、風(fēng)向、降雨量等數(shù)據(jù)，一旦發(fā)現(xiàn)異常氣象變化，如暴雨、大風(fēng)等，系統(tǒng)會立即發(fā)出預(yù)警，為農(nóng)民爭取寶貴的應(yīng)對時間。

除了農(nóng)田現(xiàn)場的數(shù)據(jù)監(jiān)測，地面氣象觀測網(wǎng)絡(luò)還可將收集到的數(shù)據(jù)實(shí)時上傳至云平臺，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享，農(nóng)業(yè)部門、氣象機(jī)構(gòu)和農(nóng)民均可通過手機(jī)App或電腦終端查看這些數(shù)據(jù)，促使多方迅速聯(lián)動。有了實(shí)時的氣象數(shù)據(jù)和預(yù)警信息，農(nóng)民在面對氣象災(zāi)害時不再盲目，如為了抵御強(qiáng)降水，提前疏通排水渠道，避免農(nóng)田積水。為了避免干旱問題，提前儲備水源，合理灌溉[3]。當(dāng)災(zāi)害發(fā)生后，地面氣象觀測系統(tǒng)開始全面評估災(zāi)情，對災(zāi)前、災(zāi)中、災(zāi)后的數(shù)據(jù)對比分析，明確災(zāi)害的影響范圍和實(shí)際程度，政府及有關(guān)部門以此制定合理的救災(zāi)重建計(jì)劃，為災(zāi)后恢復(fù)工作提供科學(xué)依據(jù)。隨著農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的持續(xù)發(fā)展，氣候區(qū)劃需要依托現(xiàn)代氣候?qū)W的研究成果，利用地面氣象觀測獲取所需的氣候要素和實(shí)時數(shù)據(jù)。同時，這一過程還需緊密結(jié)合農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的實(shí)際情況，不斷進(jìn)行完善和補(bǔ)充，以適應(yīng)不斷變化的環(huán)境需求。

2.3 農(nóng)業(yè)氣候區(qū)劃與可持續(xù)發(fā)展

農(nóng)業(yè)氣候區(qū)劃是通過研究農(nóng)作物的生理生態(tài)過程及農(nóng)業(yè)技術(shù)措施對小氣候的影響，合理規(guī)劃農(nóng)業(yè)布局和結(jié)構(gòu)的一種方法。

農(nóng)業(yè)氣候區(qū)劃包括農(nóng)業(yè)自然條件區(qū)劃、農(nóng)業(yè)氣候區(qū)劃、農(nóng)業(yè)種植區(qū)劃，其中，農(nóng)業(yè)氣候區(qū)劃是基礎(chǔ)，其為農(nóng)業(yè)自然條件區(qū)劃提供氣候方面的依據(jù)，也為農(nóng)業(yè)種植區(qū)劃提供氣候適宜性指標(biāo)。農(nóng)業(yè)氣候區(qū)劃的指標(biāo)體系包括光能、熱量、水分、風(fēng)等氣候要素，任何一個或幾個氣候要素都可作為單獨(dú)的指標(biāo)進(jìn)行區(qū)劃，充分考慮當(dāng)?shù)剞r(nóng)業(yè)生產(chǎn)特點(diǎn)、作物布局、耕作制度、地形和土壤條件等，注意分析相似區(qū)域的差異，避免區(qū)劃結(jié)果的雷同或片面追求指標(biāo)數(shù)值的統(tǒng)一性，以便更好地反映農(nóng)業(yè)氣候資源和災(zāi)害狀況。

在區(qū)劃過程中，相關(guān)部門可充分利用遙感技術(shù)、地理信息系統(tǒng)和全球定位系統(tǒng)等現(xiàn)代科技手段，提高區(qū)劃成果的科學(xué)性和準(zhǔn)確性。對一些關(guān)鍵區(qū)域和關(guān)鍵問題，要進(jìn)行專題研究和綜合分析，避免以偏概全。此外還要加強(qiáng)與其他部門的交流合作，不斷豐富完善區(qū)劃成果。

從前景來看，農(nóng)業(yè)氣候區(qū)劃為各級領(lǐng)導(dǎo)機(jī)關(guān)制定農(nóng)業(yè)政策和規(guī)劃提供科學(xué)依據(jù)，為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)部門調(diào)整作物布局、改革耕作制度、改善農(nóng)業(yè)生產(chǎn)條件提供重要參考，是促進(jìn)農(nóng)村經(jīng)濟(jì)發(fā)展、推動我國氣候?qū)W研究水平日益提升的有力舉措。

2.4 精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)與智能農(nóng)業(yè)結(jié)合

在傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)模式下，農(nóng)民往往依賴經(jīng)驗(yàn)和直覺進(jìn)行種植管理，但隨著科技的進(jìn)步，新型的農(nóng)業(yè)模式——精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)與智能農(nóng)業(yè)逐漸嶄露頭角，兩者的結(jié)合不僅提高了農(nóng)作物的產(chǎn)量，還大大節(jié)省了資源，為現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生產(chǎn)帶來了革命性的變化。

在前期準(zhǔn)備階段，農(nóng)民對農(nóng)田進(jìn)行詳細(xì)的調(diào)查與評估，了解土壤的成分、肥沃度、pH值等，以及農(nóng)田周邊的環(huán)境。利用無人機(jī)和遙感技術(shù)航拍農(nóng)田，獲取高清晰度的圖片，以便進(jìn)一步分析；在部署智能農(nóng)業(yè)設(shè)備方面，安裝土壤濕度和溫度傳感器、氣象站、攝像頭等，實(shí)時監(jiān)測土壤濕度、溫度、光照強(qiáng)度、風(fēng)速等環(huán)境參數(shù)，利用大數(shù)據(jù)和人工智能技術(shù)全面分析，掌握農(nóng)田的實(shí)際情況與預(yù)測情況是否一致，如果存在偏差，分析是何種原因?qū)е碌模⒅贫ㄏ鄳?yīng)的調(diào)整措施[4]；根據(jù)數(shù)據(jù)分析結(jié)論，精準(zhǔn)開展施肥、灌溉、噴藥等作業(yè)，有針對性地對某些區(qū)域進(jìn)行補(bǔ)充，既避免了資源的浪費(fèi)，又確保了農(nóng)作物的健康生長；定期更新農(nóng)田數(shù)據(jù)，并對智能農(nóng)業(yè)設(shè)備進(jìn)行維護(hù)升級，重點(diǎn)關(guān)注農(nóng)業(yè)技術(shù)的最新發(fā)展，及時引進(jìn)先進(jìn)的技術(shù)設(shè)備和理念方法。

3 地面氣象觀測在現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中存在的問題及對策

3.1 數(shù)據(jù)精度有待提升

農(nóng)業(yè)是“看天吃飯”的行業(yè)，無論是種植、灌溉還是收割，農(nóng)民都需要及時、準(zhǔn)確的氣象信息做出決策，如果氣象數(shù)據(jù)不準(zhǔn)確，農(nóng)民錯誤判斷氣候動態(tài)，就會影響農(nóng)作物的生長和收成。而之所以地面氣象觀測的數(shù)據(jù)精度出現(xiàn)問題，一是設(shè)備老化或維護(hù)不當(dāng)，觀測設(shè)備是獲取準(zhǔn)確數(shù)據(jù)的基石，如果設(shè)備出了問題，數(shù)據(jù)自然會受到影響；二是技術(shù)落后或更新不及時，老舊的技術(shù)或未及時更新的設(shè)備可能會限制數(shù)據(jù)精度的提升；三是觀測人員的操作技能或?qū)I(yè)水平不足，如果觀測人員沒有受過專業(yè)培訓(xùn)或在實(shí)際操作中有誤差，也會降低數(shù)據(jù)的精準(zhǔn)性[5]。

鑒于此，相關(guān)部門需要定期檢查和維護(hù)觀測設(shè)備，

確保其處于良好的工作狀態(tài)，及時更換老舊或損壞的設(shè)備。在技術(shù)方面，積極引進(jìn)應(yīng)用最新的氣象觀測技術(shù)，以提高數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和可靠性。同時，加強(qiáng)對觀測人員的培訓(xùn)教育，只有觀測員的專業(yè)水平符合相關(guān)要求，才能在實(shí)際工作中減少誤差，提高數(shù)據(jù)質(zhì)量。

3.2 缺乏統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范

缺乏統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，意味著各個地區(qū)在進(jìn)行氣象觀測時可能采用不同的方法、技術(shù)和設(shè)備，大大降低了氣象數(shù)據(jù)的利用價值。比如，南方和北方的農(nóng)業(yè)種植結(jié)構(gòu)、氣候條件存在較大差異，如果采用不同的觀測標(biāo)準(zhǔn)，則得出的數(shù)據(jù)難以適用于另一地區(qū)的農(nóng)業(yè)活動；缺乏規(guī)范的氣象觀測流程。例如，部分地區(qū)氣象觀測流程不規(guī)范，使得觀測質(zhì)量低，數(shù)據(jù)偏差較大，最終影響農(nóng)業(yè)生產(chǎn)。此外，不同的觀測系統(tǒng)之間可能存在數(shù)據(jù)格式不兼容、傳輸協(xié)議不一致等問題，這不僅增加了數(shù)據(jù)處理的難度，也使得各地在數(shù)據(jù)共享方面的合作變得困難，致使可用資源浪費(fèi)。

為了更好地服務(wù)于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，相關(guān)部門需要制定一套適用于全國范圍內(nèi)的氣象觀測標(biāo)準(zhǔn)，并確保各地的觀測活動嚴(yán)格遵循，使地面氣象觀測才能真正發(fā)揮其在現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的作用。

4 未來的發(fā)展方向

現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生產(chǎn)需要更加及時的氣象信息，以便農(nóng)民第一時間采取應(yīng)對措施。未來，地面氣象觀測將借助更加先進(jìn)的傳感器和通信技術(shù)，實(shí)現(xiàn)更實(shí)時、更精準(zhǔn)的數(shù)據(jù)采集，便于農(nóng)戶及時了解氣象變化情況，提前做好防范應(yīng)對，提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的安全性和效益值。同時，地面氣象觀測將更加多元化，單從目前來看，氣象觀測主要關(guān)注氣象要素的測量，但未來將更加注重與其他領(lǐng)域的結(jié)合。比如將地面氣象觀測與土壤、植被、生態(tài)等領(lǐng)域的數(shù)據(jù)進(jìn)行整合，為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)提供更加全面的決策支持，這有助于農(nóng)民全面了解農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的環(huán)境和條件，制定更加科學(xué)合理的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)計(jì)劃[6]。

5 結(jié)束語

地面氣象觀測不僅為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)提供了及時、準(zhǔn)確的氣象信息，還為農(nóng)業(yè)決策提供了科學(xué)依據(jù)，促使農(nóng)民更好地了解天氣變化，合理安排農(nóng)業(yè)生產(chǎn)活動，提高效益產(chǎn)值。鑒于此，應(yīng)充分挖掘氣象數(shù)據(jù)價值，提高數(shù)據(jù)分析和應(yīng)用能力，做好相關(guān)技術(shù)研發(fā)和推廣工作，加強(qiáng)與農(nóng)業(yè)部門的合作，推動氣象與農(nóng)業(yè)的深度融合，為加速農(nóng)業(yè)轉(zhuǎn)型升級提供助力。

參考文獻(xiàn)

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收稿日期：2024-07-10

作者簡介：申定雁（1989—），男，廣東陽江人，工程師，研究方向?yàn)榈孛婢C合氣象觀測。