魏月娥宋慧萍喇楠

(1.中国气象局旱区特色农业气象灾害监测预警与风险管理重点实验室，宁夏 银川 750002；2.宁夏回族自治区吴忠市气象局，宁夏 吴忠 751100)

引言

设施农业是采用人工技术手段，改变自然光、温条件，创造优化动植物生长的环境因子，使之能够全天候生长的设施工程。设施农业是个新的生产技术体系，关键技术是能够最大限度利用太阳能的覆盖材料，具有寒冷季节高透明、高保温，夏季降温、防苔，将太阳光无用光波转变为适应光合作用需要的光波等功能。其根据不同的种养品种需要，设计成不同设施类型。日光温室是设施农业的重要组成部分，日光温室生产与气象条件有着密切的关系，日光温室从设计建造到生产管理等一系列环节都离不开气象服务。准确、及时、专业的气象服务对提高温室生产的安全性、高效性有着十分重要的意义。宁夏回族自治区设施农业建设起步于20世纪80年代中期[1]，近年来，宁夏利用丰富的光照、引黄入灌水资源等优势，合理规避气温低、无霜期短的现象，大力发展设施农业，日光温室产业已然成为宁夏地区一部分农民增加收入的主要来源。

1 日光温室气象服务研究进展

虽然日光温室内的作物不直接受外界气象因素的影响，但棚内小气候与外界气象因子有着重要的联系，当室内温度不适时可通过外界环境进行调节。气象部门应利用部门优势着力研究出大气候与设施小气候之间的对应关系，制作出有针对性的设施农业气象预报，科学指导种植户趋利避害发展农业生产，并有效调节室内小气候，以提高设施园艺农业生产效益。陈友根、许彦平、赵子征等利用模糊数学方法、相似方法等对日光温室进行了气候区划研究[2-4]。魏瑞江、王鑫等在对不同结构的日光温室内外气象要素随时间变化的连续记录和分析研究的基础上，总结出了不同结构的日光温室内温度的变化规律，建立了不同结构日光温室内外气温与天空状况、室外环境温度相关性的拟合关系[5-8]。天津市气象局、陕西省气象局的研究人员在温室内气象条件模拟的基础上将数值预报产品带入模拟模型中，开发了日光温室气象环境监测系统、日光温室气象服务专家系统，建立了集分布式多点实时监测采集、无线远程传输、数据分析与处理以及预警预报为一体的业务化运行系统，实现了气象实时监测显示和产品发布，最终通过手机短信、网站等媒体发布专业服务产品，为我国北方大部分地区的日光温室气象服务提供技术支持和业务参考；通过发布即时的专业天气预报和灾害性天气预警信息，为设施农业生产各环节提供生产决策建议，达到了为设施农业生产减少气象灾害损失和提高日光温室防灾减灾的能力[9-11]。南京信息工程大学联合山东省气候中心、浙江省气候中心、成都市气象局、河海大学、台州市气象局系统地开展了设施农业气象保障技术研究，制定了设施小气候观测规范行业标准、创建和发展了设施农业精细化服务气象灾害指标体系，集成设施小气候预报模型，提出了设施农业环境的优化调控技术，研发了设施农业气象灾害监测预警与气象保障业务系统[12,13]。

日光温室所处的地理环境不同，室外气候状况各异，其对气象服务的需求也就各不相同。宁夏地区目前在日光温室集中区都安装了温室小气候自动站，但对本区域日光温室气象服务方面的研究多限于对温室小气候的监测，而对于温室小气候条件预报预测方面的研究较少较浅。宁夏气象局科研所张磊分别对宁夏山区和灌区的二代节能型日光温室内最低气温和最高气温变化规律做了分析；并在一系列观测数据的基础上，分别建立了山区和灌区二代节能型日光温室在阴天、非阴天两种情况下最低气温的预报模型，是目前宁夏日光温室气象服务的重要依据[14,15]。宁夏气象局科研所朱永宁对宁夏贺兰县二代节能型日光温室、提高型二代节能日光温室、塑料拱棚3类不同类型的温室内温度进行了试验观测，分析得到了不同类型温室内温度的时空变化规律[16]。

2 宁夏日光温室气象灾害

目前，宁夏日光温室建设以NXW-4、NXW-5型宁夏节能二代日光温室为主。新建日光温室采用全钢架结构，以高建设质量，保障冬季安全生产[17]。只有充分掌握了日光温室气象灾害发生的机理、发生时间、持续时间和灾害的强度及致损情况，才能为日光温室生产者提供及时、准确、有针对性的气象预报、预警信息。经过多次调研和实地考察，总结出在宁夏地区日光温室遭受的气象灾害主要有以下几类。

2.1 低温寡照

日光温室热能主要来自太阳辐射，光照是日光温室内植物制造养分和生命活动不可缺少的能源条件，是影响日光温室蔬菜产量和品质的主要因素。每年12月中下旬—次年2月上旬，是宁夏一年中气温最低的时候，也是宁夏地区日光温室越冬茬作物生产管理关键时期。持续低温会导致地温下降，进而出现寒根，致使地上部分遭受低温冷害。如果遇到连阴天，没有光照或者光照时间少，日光温室内作物光合作用减弱，温度也持续走低，这种情况会抑制植物生长从而造成低温寡照危害。如，2020年1月2—16日，宁夏全区阴天或多云天数近14d，此时正是越冬茬番茄果实成熟的关键时期，受低温寡照的影响，减产近50%，造成农户严重损失。由于加热和补光的成本高，宁夏地区日光温室都不具备加热设备，补光设备也是相对简易，低温寡照灾害是宁夏地区日光温室生产面临最严重的灾害性天气之一。

2.2 大风灾害

大风是指10min平均风速≥12m·s-1(6级以上)或瞬间风速≥17.2m·s-1(8级以上)的风。在宁夏，每年初春和11月份的时候，全区系统性大风天气频发，如果在起风前放毡不及时，大风直接刮坏棚膜，造成损失。另外，还有尘卷风形式的大风灾害。尘卷风是地表加热不均时，在近地面气层中产生的一种尺度很小的旋风，可以把尘土和一些细小的物体卷扬到空中。每年3—4月气温回升，尘卷风频发，刮破棚膜，造成农户损失。相对于系统性大风灾害来说，尘卷风造成灾害的范围较小，但尘卷风突发性强，瞬时风力更大，局地性强，难预测、难防御。如，2020年3—4月，吴忠市利通区金积镇、上桥镇、郭家桥乡等地就出现了5例尘卷风造成日光温室塑料膜损毁的灾情。

2.3 雪灾

大到暴雪一般指连续12h降雪量4.5mm以上，或者连续24h降雪量7.5mm以上的降雪。宁夏地区大到暴雪多发生在2月份和11月份。2月份偏南暖湿气流发展，此时雪的含水量大，称为湿雪。湿雪会导致日光温室保温毡增湿增重，加上雪本身重量，超过日光温室钢架的承载负荷时，会压垮日光温室；另外，伴随降雪过程外界气温降低，棚内气温也随之下降，影响作物生长发育。如，2017年2月20日下午—21日08∶00，吴忠全市普降暴雪，局地大暴雪；其中利通区、青铜峡、盐池累计降雪量均超过10mm，同心累计降雪量为7.3mm，最大累计降雪量出现在盐池，达21.1mm；这次暴雪过程造成吴忠市利通区郭家桥乡数座日光温室一夜之间被压垮。

2.4 暴雨

暴雨是降水强度很大的雨，一般指降雨量达16mm·h-1以上，或连续12h降雨量30mm以上，或连续24h降雨量50mm以上的降水。宁夏地区暴雨天气主要集中在每年的7—8月，素有强度强、雨势急、并伴有雷暴大风等强对流天气的特点。宁夏地区二代节能型日光温室大部分后墙是土墙，部分日光温室后墙堆有秸秆。强度大、持续时间长的降水过程，对墙体会造成冲刷，另外降水从秸秆渗透之后会压塌后墙；在宁夏地区，夏季日光温室处于生产空闲期，这一段时间日光温室一直处于揭毡、通风的状态，这时候强短时暴雨伴随雷雨大风，会损坏棚膜，造成损失。

2.5 雹灾

冰雹是一种直径大于5mm的固体降水物，是以雹胚为核心，在冰雹云中碰冻过冷水滴长大而形成的[18]。宁夏地区冰雹天气集中在4—9月，其中以6、7、8这3个月最多；这一时段日光温室基本处于空闲期，不盖毡，突发的冰雹天气会砸坏棚膜，造成损失。

2.6 霜冻

农业上把霜冻定义为在植物生长季节内，由于土壤表面、植物表面及近地气层的温度降到0℃以下，引起植物体冻害的现象。宁夏地区天气预报业务规定，4月15日(灌区4月10日)—10月15日期间，最低气温降至3℃以下、0℃以上为轻霜冻；最低气温降至0℃及其以下为霜冻。由温暖季节向寒冷季节过渡的时期发生的霜冻为早霜冻，由寒冷季节向温暖季节过渡的时期发生的霜冻为晚霜冻。每年4月10日—5月20日这段时间，宁夏地区往往会出现晚霜冻灾害，日光温室在通风后没有及时关闭通风口的情况下遇到严重霜冻时，棚内气温骤降，会造成日光温室内设施作物冻害。

2.7 雾霾

雾霾，顾名思义是雾和霾。空气中的灰尘、硫酸、硝酸等颗粒物组成的气溶胶系统造成的视觉障碍的为霾。雾是有大量悬浮在近地面空气中的微小水滴或冰晶组成的气溶胶系统。

冬季正是日光温室作物生长发育的关键时刻，在宁夏地区，冬季是雾霾天气的高发期。受雾霾的影响，光照不足，气温持续走低，大棚内植株坐果率下降，往往造成减产，进而影响农民收入。

3 宁夏日光温室气象服务面临的问题

从宁夏地区日光温室遭受的气象灾害和宁夏地区的气象服务现状分析，宁夏地区日光温室的气象服务主要面临的问题有如下几点。

3.1 针对性不强，精细化不够

目前气象部门发布的预报产品有常规的天气预报和灾害性天气预警信号。常规天气预报包括晴雨、空气温度和风3个要素；灾害性天气预警信号包括暴雨、暴雪、寒潮、大风、沙尘暴、高温、雷电、冰雹、霜冻、大雾、霾、道路积冰、干旱等13类；涉及到日光温室的气象服务产品有农用天气预报。但这些预报产品和服务产品都不是专门针对日光温室的，并不能满足日光温室生产者的个性化需求。

3.2 服务手段相对落后

由于各方面的原因，系统性信息服务产品的操作、加工、集成、分发等综合性工作服务效率低，目前日光温室生产者主要依靠电子显示屏、大喇叭、电视游动字幕和农村气象信息员接收天气预报、预警信息。但灾害性天气预警信号时效性强，转播、转发方式都会耗费一定的时间。由于气象服务手段落后，农户不能及时收到灾害性天气预报、预警信息，因而不能采取有效应对措施。

3.3 天气预报的准确率还不够高

虽然随着科技的发展，天气监测手段越来越先进，数值预报的准确率较以前明显提高，但对冰雹、雷雨大风、尘卷风等局地性和突发性较强的灾害性天气的落区和时间预报预警技术还不是很完善，预报预警的准确率和时间提前量都还不能满足日光温室种植户的需求。

3.4 气象服务指标没能发挥很好的作用

目前气象部门已有一部分人员从事研究设施农业气象服务指标工作，虽已制定出针对某种设施农业指标，但真正指导种植户生产的较少，只是停留在理论层面上，缺乏实际应用。

3.5 设施农业种植户对本地天气预报、预警重视程度不够

通过调研发现，农户日常会通过手机上自带的天气预报相关的软件了解天气情况，未能关注本地的官方天气预报、预警发布平台，对于突发性的灾害性天气做不到提前防御。

4 思考和建议

气象服务离不开天气预报，预报准确率是日光温室气象服务的关键，宁夏地区气象部门应该依靠科技进步和科技创新，加强订正预报技术研究，加强局地天气气候规律研究，提高中长期预报的准确率。提供冬季最低气温和天空状况的中长期预报预测，为日光温室农户提供可靠的预报预测信息，让农户有充足时间应对极端灾害性天气，减少气象灾害对日光温室生产造成的影响。

夯实气象服务能力，提高日光温室气象服务的针对性和精细化水平。制作针对日光温室生产的灾害性天气和转折性天气的专题气象服务产品和预报、预警服务，实时滚动温度、降水、日照、风速、风向等专项预报。增加日光温室建设前气候资源评估和气象灾害风险评估。

疏通日光温室生产者和气象部门之间的信息传播，让直通式气象预报、预警信息服务发挥重要的作用。对现有电子显示屏、大喇叭等设备进行更新和及时维修，增强灾害性天气预报、预警的准确性和及时性；充分利用微信公众号、微信群组、微博、抖音、快手等新媒体手段作为高效快捷的服务渠道，提高信息服务效率。同时拓宽服务对象，将辖区内的日光温室农业生产大户全部纳入乡镇气象信息员，建立信息库，充分利用其影响力，及时发布、传递气象信息，最大程度上减少灾害造成的影响和损失。

加强与种植户的沟通。在不同时期实地了解设施农业种植户对气象服务的需求，制作出针对性强的服务产品，将研究出的气象服务指标用在实际生产中，充分发挥指标的效应，为种植户日光温室生产趋利避害，发挥重要作用。同时加强对日光温室种植户的培训，增强其对天气预报、预警的认识，提高利用气象信息助力生产和防灾、减灾的能力。

加强气象与农业部门的合作，学习积累日光温室主栽果蔬品种的生长发育特性，开展极端气候条件下不同作物耐受性和病理研究，增强日光温室气象服务的专业性和时效性。