摘要 设施蔬菜作为武汉市农业种植业发展的主要方向，对农民增收、农业增效具有重要意义。分析了武汉市设施蔬菜气象服务发展现状以及存在的问题，并提出对策，以为提高设施蔬菜气象服务能力提供借鉴。
关键词 设施蔬菜；气象服务；现状；问题；对策；湖北武汉
中图分类号 F324.3 文献标识码 A 文章编号 1007-5739（2013）08-0339-02
2011年武汉市农业种植业产值175亿元，蔬菜（含菜用瓜）110亿元，占种植业总产值的63%[1]。蔬菜产业作为武汉种植业中的主导产业，更是直接影响市民生活的“菜篮子”工程，历来受到政府重视。设施蔬菜由于采用工程技术调节局地小气候，实现反季节栽培、种植效益高，正成为武汉市现代都市农业发展的主要方向之一[2]。
设施蔬菜作为一种现代农业的生产模式，充分运用现代科学技术为蔬菜生产提供可控、适宜的温湿度、光照、水肥等环境条件，在一定程度上摆脱了农业生产对自然环境的依赖。尽管如此，设施蔬菜生产仍然受到自然气候资源的约束，而且不利气象条件仍对设施农业产生巨大的影响。在2008年的低温冰冻雨雪灾害中，雪灾对设施农业造成了很大危害，导致塑料大棚损毁、蔬菜受冻、经济损失严重。加强设施蔬菜气象服务体系建设，开展设施蔬菜小气候监测、预测、预警和专业服务，从产前、产中和产后等方面来精细化设施农业气象服务是设施蔬菜发展对气象保障提出的迫切要求。
1 设施蔬菜气象服务发展现状
1.1 蔬菜设施现状
设施蔬菜生产采用塑料大棚（竹架、钢架）、连栋温室、智能型温室。目前湖北设施农业体系主要由塑料大棚、温室大棚及配套技术，智能型温室大棚及工厂化3个技术层次构成[3]。武汉现有蔬菜设施主要以简易中等水平的钢架塑料大棚为主，配以智能温室育苗。塑料大棚结构简单，投资少，只能作为春提早、秋延晚栽培，抗御自然灾害能力差，只能起到一定的保温作用，不能对光、温、湿、气等环境因子实施有效的调控，一旦受到恶劣天气的影响，蔬菜产量和品质即受严重冲击。
智能温室配备了由计算机控制的可移动天窗、遮阳系统、保温、湿窗帘/风扇降温系统、喷滴灌系统或滴灌系统、移动苗床等综合环境控制系统，利用该系统可以直接调节室内温、光、水、肥、气等诸多因素，可用于蔬菜育苗、寒冬蔬菜种植，夏季遮光防雨。但智能化温室的造价太高，日常运行成本大，因此，截至目前，智能化温室大都是一些企业和单位用于蔬菜育苗、有机蔬菜、花卉和水果等高附加值产品的种植。
1.2 主要气象灾害
武汉市设施蔬菜种植主要以钢架塑料大棚为主，无法根据生产的实际需要调节大棚内小气候，易受气象灾害的影响。光照、温度、湿度是制约设施蔬菜生长的主要气象因子。统计1985—2005年12月至翌年4月武汉地区设施农业气象灾害发生情况，主要灾害包括以下几种。
1.2.1 低温。21年中低温冻害共发生12次，以2、3月发生频率最高。低温是制约设施蔬菜生产的首要因素，持续低温和极端低温则是低温灾害的2个主要表现形式。气温太低会导致作物出现冷害和冻害，地温太低导致出现寒根、沤根。
1.2.2 连阴雨。统计年份中，连阴雨共发生18次，主要发生在2、3、4月。持续的阴雨天气，会导致棚内光照不足，气温低、湿度大，植株易发生病害，影响蔬菜产量和品质。特别是在冬季育苗期间，长时间的连阴雨会导致幼苗生长缓慢，有时甚至会毁掉苗。
1.2.3 大风。瞬时大风达到6级，就导致设施蔬菜种植发生灾害。大风的直接危害是刮破棚膜，降低或破坏大棚的保温性能，严重时会造成大棚棚架扭曲变形、倒伏受损。另外，大风会导致棚中蔬菜受强风、低温危害，对生产影响极大。
1.2.4 大雪。设施大棚和塑料薄膜可以支撑一定的负载，但如果大雪发生时棚顶积雪不能及时清除，大棚和薄膜超过负载会导致大棚垮塌、棚内作物受冻。
1.2.5 高温。在设施蔬菜生长的3—4月，遇晴好天气大棚、双层膜高气温分别比棚外大气最高气温高20、24 ℃左右，棚内温度日较差在晴好天气下高达30～35 ℃[4]。番茄、黄瓜、辣椒、茄子等本地设施蔬菜生长的最高界限温度在35 ℃左右[5]，设施蔬菜生产中要做好晴好天气下的揭膜通风，避免高温灾害。
1.3 气象服务现状
1.3.1 设施蔬菜小气候监测。武汉市气象部门在20世纪80年代开展设施蔬菜大棚小气候人工观测。随着科技进步，自动化气象监测仪器逐步应用，2004年在科技部农业成果转化资金的支持下，武汉市气象部门开展了设施蔬菜大棚内气温、地温、湿度等小气候的自动监测。2011年武汉市气象部门依托物联网技术在塑料钢架大棚、连栋温室、智能型温室3种不同类型的大棚中，分作物建立10套设施蔬菜大棚中气温、地温、空气湿度、土壤湿度、光合有效辐射、CO2浓度等要素的自动监测系统，开展设施蔬菜精细化小气候监测。
1.3.2 设施蔬菜小气候预测和灾害预警。对设施蔬菜小气候监测数据进行分析，建立了基于统计模型的设施蔬菜内最高、最低气温和地温的预测模型，利用数值预报结论建立基MM5模式的蔬菜大棚气温预测[6-7]。通过预测模型相应开展设施蔬菜内气温、地温要素的预报；开展设施大棚适时揭膜、闭膜服务；联合农业、植保部门发布设施蔬菜病虫害气象指数。
开展设施蔬菜农业气象灾害指标试验，得出部分设施蔬菜的气象灾害指标[8]；分析大风、大雪等气象灾害对设施的影响，得出蔬菜设施气象灾害等级指标。利用设施蔬菜气象灾害指标结合设施蔬菜小气候预测模型，开展设施蔬菜气象灾害预警。
1.3.3 设施蔬菜气象服务系统。根据设施蔬菜气象服务需求，在设施蔬菜小气候观测试验、研究的基础上，利用Oracle数据库和C++Builder开发工具，建立设施蔬菜（大棚）气象数据库和设施蔬菜小气候预测、服务和发布系统（图1）。建成设施农业气象服务网站，实时显示小气候监测、及时发布预测和预警产品。联合农业局土肥站、植保站、蔬菜办等单位组成专家联盟，共同开展设施蔬菜技术服务。
2 设施蔬菜气象服务存在的问题
2.1 设施蔬菜生产对气象服务的需求
受全球气候变化的影响，武汉地区农业气象灾呈现新的特点，低温、大风等极端天气事件呈现增多的趋势[9]。近几年来，武汉市设施蔬菜生产迅速发展，有效利用光、温、水等气候资源以及提高防灾和减灾能力等方面对农业气象服务提出了新的要求。
设施蔬菜生产中要做到合理利用气候资源，避免气象灾害对生产的影响，对设施大棚内小气候的实时监测，实时预警，及时采取预防措施。设施大棚调控要提前采取措施，这有赖于设施农业气象预测、预警服务系统的建设。设施蔬菜新品种引进中要求对设施农业气候资源分布、变化特征以及农业气象灾害的分布和发生频率进行详细分析，结合作物气象指标对新品种引进开展气候论证。
2.2 设施蔬菜气象服务存在的问题
2.2.1 设施蔬菜监测要素不全，网络覆盖面不广。设施蔬菜监测要素还不够齐全，现阶段的监测要求仅有气温、湿度、地温、土壤湿度、光合有效辐射、CO2等要素，缺乏对土壤肥力、酸碱度等要素的监测。武汉地区设施蔬菜种植品种有几十种，现有的10套监测设备不能满足精细化的监测和服务需求。
2.2.2 设施蔬菜气象预测准确率有待提高。如果以设施蔬菜大棚模拟值与实测值在±2 ℃内即为正确，现有设施蔬菜小气候预测逐小时温度变化趋势预测基本正确，但小时预测的正确率仅为56.8%，设施蔬菜内日最高、最低气温预测准确率为68.0%。设施蔬菜小气候预测模型有待进一步完善。
2.2.3 设施蔬菜气象服务精细化程度不够。设施蔬菜种植品种多，以辣椒、番茄作物为监测对象建立的设施蔬菜小气候预测模型不能满足精细化气象服务的需求，需根据不同的种植对象建立相应的预测模型。不同设施蔬菜品种的气象指标尚未完全建立，同一品种设施蔬菜不同发育期气象灾害指标有待进一步的试验研究，现有的辣椒、番茄和莴苣气象灾害指标尚不能满足精细化的专项服务。
3 对策
3.1 加大科研投入
应加大对设施蔬菜农业科技研发的投入力度。加强设施蔬菜精细化的农业气象试验，明确影响设施蔬菜生长的关键气象因子；研究开发适合不同设施类型、不同种植作物的气象灾害指标和预报模型；研究不同设施内的气象调控配套技术。
3.2 加强设施蔬菜气象灾害监测、预警能力建设
要在现有设施蔬菜气象观测网络的基础上，不断加强设施蔬菜观测能力建设，增加观测要素、完善观测网络。要以现有监测网络体系为主体，结合农业、水利等部门的监测信息，提高设施蔬菜气象灾害监测预警能力，增强对重大气象灾害的气象应急保障能力。
3.3 加强部门协作，增强服务能力
气象部门应加强和农技部门联合，开展设施蔬菜各种作物的光、温、水需求及对各气象要素极值的耐受性等生理生态学机理研究：如开展作物病虫害发生规律与气象条件的关系研究，进一步提高服务的针对性和精细化水平。气象部门与农技部门在为设施蔬菜服务过程中，应发挥各自优势，进行紧密的合作，从气象要素预报到提出相应的农业技术措施，从单一分散的服务到联合服务。
总之，气象为设施蔬菜服务工作任重而道远，应针对设施蔬菜生产多样化的特点，分析需求，通过和农技部门的合作，开展针对性的农业气象监测、试验和研究，不断增强设施蔬菜气象服务的精细化水平，建立健全气象为设施蔬菜的综合业务与服务体系，为都市农业发展提供气象科技支撑。
4 参考文献
[1] 武汉统计年鉴2012[M].北京：中国统计出版社，2012.
[2] 武汉市发展和改革委员会.武汉市农业和农村经济发展十二五规划[EB/OL].（2012-04-18）[2013-03-02].http：///articde/20120418/01438980_01.html.
[3] 苏工兵，代志中，廖兴红.湖北省设施农业技术体系的发展思路[J].中国农机化，1999（3）：34-36.
[4] 刘可群，黎明锋，杨文刚.大棚小气候特征及其与大气候的关系[J].气象，2008，34（7）：101-107.
[5] 陈柏槐.农业灾害应急技术手册[M].武汉：湖北科技出版社，2009：189-191.
[6] 黎明锋，杨文刚，阮仕明.塑料大棚小气候变化特征及其与蔬菜种植的关系[J].湖北气象，2004（4）：27-29.
[7] 杨文刚，刘可群，黎明锋.基于MM5模式的蔬菜大棚气温预测技术研究[J].安徽农业科学，2008，36（11）：4489-4490.
[8] 杨文刚，胡幼林，刘敏，等.大棚冬莴苣低温冻害指标及预测[J].湖北农业科学，2010，49（11）：2833-2835.
[9] 冯明，陈正洪，刘可群，等.湖北省主要农业气象灾害变化分析[J].中国农业气象，2006，27（4）：343-348.
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