設(shè)施農(nóng)業(yè)氣象裝備技術(shù)問(wèn)題與對(duì)策分析

王斌飛

摘要 設(shè)施農(nóng)業(yè)有著良好的光照條件、保溫性能，在農(nóng)業(yè)種植中有著十分廣泛的應(yīng)用，有助于提升農(nóng)業(yè)產(chǎn)量。對(duì)于設(shè)施農(nóng)業(yè)來(lái)說(shuō)，最重要的是建立安全型的環(huán)境溫室，同時(shí)擁有設(shè)施農(nóng)業(yè)氣象服務(wù)，確保及時(shí)掌握設(shè)施農(nóng)業(yè)氣象預(yù)報(bào)?；诖?，明確掌握設(shè)施農(nóng)業(yè)氣象裝備技術(shù)要點(diǎn)與提高設(shè)施農(nóng)業(yè)氣象觀測(cè)數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性的策略尤為關(guān)鍵。簡(jiǎn)要介紹了設(shè)施農(nóng)業(yè)氣象裝備技術(shù)作用，提出了保證和提升設(shè)施農(nóng)業(yè)氣象觀測(cè)數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性的策略，包括應(yīng)用溫度觀測(cè)裝備的關(guān)鍵技術(shù)、應(yīng)用土壤水分觀測(cè)的關(guān)鍵技術(shù)，分析及論述了設(shè)施農(nóng)業(yè)氣象裝備的發(fā)展方向。

關(guān)鍵詞 設(shè)施農(nóng)業(yè);氣象裝備;現(xiàn)代農(nóng)業(yè)

中圖分類(lèi)號(hào)：S163 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：2095–3305（2021）05–0082–02

設(shè)施農(nóng)業(yè)是現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的顯著代表，是指利用人工技術(shù)手段改變自然光溫條件，創(chuàng)造動(dòng)植物生長(zhǎng)所需要的最佳環(huán)境因子。目前來(lái)看，設(shè)施農(nóng)業(yè)主要分為兩類(lèi)，即設(shè)施園藝和設(shè)施養(yǎng)殖，其中設(shè)施養(yǎng)殖又可以分為水產(chǎn)養(yǎng)殖和畜牧養(yǎng)殖，均有著良好的發(fā)展[1]。此外，基于設(shè)施園藝和設(shè)施養(yǎng)殖發(fā)展起來(lái)的設(shè)施農(nóng)業(yè)裝備也得到了廣泛的應(yīng)用，比如水產(chǎn)養(yǎng)殖中使用聚乙烯網(wǎng)片制作的網(wǎng)箱有非常好的應(yīng)用效果，對(duì)推動(dòng)集約化水產(chǎn)品養(yǎng)殖業(yè)健康發(fā)展意義重大。但在設(shè)施農(nóng)業(yè)氣象裝備技術(shù)發(fā)展方面還存在一些問(wèn)題，對(duì)設(shè)施農(nóng)業(yè)的健康發(fā)展有一定的影響?；诖?，必須進(jìn)一步發(fā)展設(shè)施農(nóng)業(yè)氣象裝備技術(shù)，重點(diǎn)分析、探討設(shè)施農(nóng)業(yè)氣象裝備技術(shù)問(wèn)題與對(duì)策。

1 設(shè)施農(nóng)業(yè)氣象裝備技術(shù)

從當(dāng)前設(shè)施農(nóng)業(yè)裝備應(yīng)用情況來(lái)看，集中體現(xiàn)在設(shè)施園藝、設(shè)施養(yǎng)殖、食用菌生產(chǎn)、水產(chǎn)養(yǎng)殖等方面。

在設(shè)施園藝方面，覆蓋材料發(fā)揮著十分重要的作用，以聚烯烴溫室大棚膜的應(yīng)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(shè)施內(nèi)使用的設(shè)備主要包括物理增產(chǎn)技術(shù)裝備、物理植保技術(shù)裝備、噴霧植保機(jī)械、耕耙與灌溉類(lèi)機(jī)械裝置。以物理植保技術(shù)為例，使用的設(shè)施裝備有土壤連作障礙電處理機(jī)、溫室電除霧防病促生系統(tǒng)、臭氧病蟲(chóng)害防治、防蟲(chóng)網(wǎng)。以耕耙機(jī)械裝置為例，使用的設(shè)施裝備有微滴灌裝置和微耕機(jī)裝置。在設(shè)施養(yǎng)殖方面，包括防疫裝備和生產(chǎn)輔助設(shè)備，防疫裝備有空間電場(chǎng)防疫系統(tǒng)、等離子體滅菌除臭系統(tǒng)，生產(chǎn)輔助設(shè)備包括風(fēng)機(jī)、冷水簾、糞便處理設(shè)備、喂料機(jī)、噴淋設(shè)備。在食用菌生產(chǎn)方面，目前建設(shè)重點(diǎn)是環(huán)境安全型菇房，配備的設(shè)備有空間電場(chǎng)滅菌防病技術(shù)裝備和促進(jìn)食用菌生長(zhǎng)生長(zhǎng)的技術(shù)裝備。水產(chǎn)養(yǎng)殖方面，當(dāng)前最常用的是用聚乙烯網(wǎng)片制作的網(wǎng)箱，這種網(wǎng)箱設(shè)備主要是增氧機(jī)，具有非常好的應(yīng)用效果。

目前來(lái)看，新型溫室設(shè)施裝備技術(shù)系統(tǒng)主要有4種，即溫室移栽系統(tǒng)、溫室控制系統(tǒng)、溫室灌溉系統(tǒng)和溫室通風(fēng)系統(tǒng)。要高質(zhì)量地實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)氣象環(huán)境觀測(cè)，必須充分做好溫度、濕度、太陽(yáng)輻射量、光照等觀測(cè)工作，將獲得的數(shù)據(jù)作為設(shè)施農(nóng)業(yè)技術(shù)調(diào)控的參考數(shù)據(jù)。目前廣泛應(yīng)用的自動(dòng)農(nóng)業(yè)氣象觀測(cè)系統(tǒng)有環(huán)境監(jiān)控、作物生長(zhǎng)監(jiān)控、農(nóng)田氣象要素監(jiān)控，在觀測(cè)土壤水分、作物生長(zhǎng)和氣候等方面發(fā)揮著重要的作用。當(dāng)前，農(nóng)業(yè)氣象自動(dòng)觀測(cè)裝備技術(shù)取得了良好的發(fā)展，借助自動(dòng)觀測(cè)數(shù)據(jù)可以動(dòng)態(tài)評(píng)估農(nóng)作物的生長(zhǎng)情況，但也存在一些技術(shù)問(wèn)題。以北方地區(qū)為例，北方農(nóng)業(yè)設(shè)施以日光溫室為主，使用的傳統(tǒng)溫室結(jié)構(gòu)只能起到一定的保溫作用，但因?yàn)楸狈蕉炫飪?nèi)外的溫差很大，導(dǎo)致自動(dòng)氣象站觀測(cè)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性會(huì)受到影響。比如當(dāng)溫度傳感器長(zhǎng)時(shí)間處于高溫變溫的環(huán)境中時(shí)，會(huì)發(fā)生遲滯現(xiàn)象，測(cè)量數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性會(huì)受到影響。又如當(dāng)百葉箱的通風(fēng)效果不佳時(shí)，會(huì)導(dǎo)致自動(dòng)傳感器的測(cè)量值與比對(duì)用水銀溫度計(jì)觀測(cè)值存在較大差異。因此，仍然需要加大對(duì)設(shè)施農(nóng)業(yè)氣象裝備技術(shù)的研究力度，以此彌補(bǔ)裝備技術(shù)的缺陷。

2 提升設(shè)施農(nóng)業(yè)氣象觀測(cè)數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性的策略

2.1 應(yīng)用溫度觀測(cè)裝備的關(guān)鍵技術(shù)

目前來(lái)看，廣泛應(yīng)用于設(shè)施農(nóng)業(yè)氣象觀測(cè)中的溫度觀測(cè)裝備是溫度傳感器，主要有3種類(lèi)型，即熱電偶式、電容式、電阻式，氣象觀測(cè)領(lǐng)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(nèi)部水分子含量濃度發(fā)生線性變化，在評(píng)定濕敏元件性能時(shí)，需要重點(diǎn)考量線性度、響應(yīng)時(shí)間、濕潤(rùn)帶。在技術(shù)應(yīng)用方面，目前濕敏元件技術(shù)主要有濕滯和動(dòng)態(tài)響應(yīng)特性、水蒸氣傳質(zhì)機(jī)理。從長(zhǎng)時(shí)間研究過(guò)程中發(fā)現(xiàn)，濕敏材料對(duì)水分子有效滲透系數(shù)和有效擴(kuò)散系數(shù)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?yàn)闇厥掖笈锸敲荛]空間，所以會(huì)出現(xiàn)低溫高濕、高溫高濕的情況，若是無(wú)法根據(jù)實(shí)際情況選擇濕敏元件，則濕度觀測(cè)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性會(huì)受到很大的影響。

2.2 應(yīng)用土壤水分觀測(cè)的關(guān)鍵技術(shù)

從長(zhǎng)期實(shí)踐過(guò)程中發(fā)現(xiàn)，借助土壤水分監(jiān)測(cè)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(cè)烘干稱重法得到的數(shù)據(jù)有一定的差異。分析原因主要有兩點(diǎn)，一方面，自動(dòng)監(jiān)測(cè)儀器的相對(duì)濕度觀測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確性與土層的土壤常數(shù)值存在較大的關(guān)系，導(dǎo)致自動(dòng)監(jiān)測(cè)儀器的觀測(cè)結(jié)果一定程度上會(huì)受人工測(cè)量的土壤常數(shù)的影響;另一方面，技術(shù)人員在正式使用自動(dòng)檢測(cè)儀器前會(huì)選擇使用傳感器輸出值與人工的比對(duì)結(jié)果計(jì)算修正值，將修正后的終值直接作為觀測(cè)結(jié)果，因此修正值對(duì)觀測(cè)質(zhì)量的影響較大。

基于土壤水分與土壤特性等相關(guān)參數(shù)之間十分密切的關(guān)系，要想充分保證觀測(cè)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，必須在線比對(duì)自動(dòng)監(jiān)測(cè)儀器和人工觀測(cè)獲得的數(shù)據(jù)，并定期修正，以此確保人工對(duì)比可以與裝備穩(wěn)定特性相結(jié)合，最大限度縮小自動(dòng)土壤水分的人工烘干法與駐波比法之間的差異，數(shù)據(jù)對(duì)比后將偏差始終控制在允許范圍內(nèi)。只有這樣，才可以充分保證設(shè)施農(nóng)業(yè)氣象觀測(cè)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，促使數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)化，發(fā)揮出土塘水分自動(dòng)化觀測(cè)儀器的優(yōu)勢(shì)，以此為氣象預(yù)報(bào)和科研領(lǐng)域提供參考性意見(jiàn)[3]。

3 設(shè)施農(nóng)業(yè)氣象裝備的發(fā)展方向

基于當(dāng)前階段設(shè)施農(nóng)業(yè)氣象裝備的應(yīng)用發(fā)展情況，需要進(jìn)一步加大對(duì)設(shè)施農(nóng)業(yè)氣象裝備的研究力度，正確把握設(shè)施農(nóng)業(yè)氣象裝備的發(fā)展方向，有針對(duì)性地發(fā)展設(shè)施農(nóng)業(yè)氣象裝備。對(duì)于設(shè)施農(nóng)業(yè)氣象裝備來(lái)說(shuō)，一方面，要正確認(rèn)識(shí)和把握設(shè)施農(nóng)業(yè)裝備的發(fā)展方向;另一方面，要加大對(duì)關(guān)鍵技術(shù)裝備的研制與探索的力度。

在把握設(shè)施農(nóng)業(yè)裝備的發(fā)展方向上，考慮當(dāng)前階段我國(guó)日光溫室發(fā)展還處于初期階段，設(shè)施農(nóng)業(yè)并未完全擺脫自然環(huán)境的影響，導(dǎo)致農(nóng)作物的產(chǎn)量和質(zhì)量均受到一定的影響。為此，今后要將自然災(zāi)害的防災(zāi)減災(zāi)作為設(shè)施農(nóng)業(yè)氣象裝備發(fā)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(cè)裝備使用的觀測(cè)手段在不同層次和觀測(cè)要素均有所調(diào)整。比如在北方地區(qū)，氣象觀測(cè)裝備要具備防掀棚大風(fēng)、低溫寡照、暴雪垮棚、病蟲(chóng)害、高溫?zé)岷Φ葹?zāi)害預(yù)防的能力。在環(huán)境調(diào)節(jié)方面，使用的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)非常依賴于溫室內(nèi)部的氣象觀測(cè)數(shù)據(jù)，當(dāng)前階段我國(guó)在航空、軍事預(yù)報(bào)和天氣等領(lǐng)域使用的氣象新型裝備技術(shù)已經(jīng)取得了良好的發(fā)展，可以考慮將這些技術(shù)與農(nóng)業(yè)氣象裝備聯(lián)系起來(lái)，促使技術(shù)上有很好的融合。此外，農(nóng)業(yè)部門(mén)要積極與植保部門(mén)加強(qiáng)溝通，將農(nóng)業(yè)氣象裝備與植保設(shè)備有機(jī)結(jié)合，以此保證和提升觀測(cè)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。

在加強(qiáng)對(duì)關(guān)鍵技術(shù)裝備的研制與探索上，要進(jìn)一步加大對(duì)已經(jīng)成熟的觀測(cè)裝備技術(shù)的研究力度，比如要加大對(duì)空氣和土壤濕度傳感器研究力度，重點(diǎn)從傳感器的元件材料、特性和觀測(cè)介質(zhì)著手，深入地研究太陽(yáng)光譜、CO2濃度與作物生長(zhǎng)、病蟲(chóng)害關(guān)系的理論。除此之外，要利用先進(jìn)的氣象設(shè)施，并結(jié)合數(shù)值預(yù)報(bào)產(chǎn)品，積極做好溫室大棚農(nóng)用天氣預(yù)報(bào)研究與監(jiān)測(cè)的工作，最大程度地保證和提升溫室農(nóng)作物的品質(zhì)，推動(dòng)設(shè)施農(nóng)業(yè)發(fā)展。

4 結(jié)語(yǔ)

設(shè)施農(nóng)業(yè)是一種新型的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方式，有著良好的發(fā)展前景，值得進(jìn)一步推廣應(yīng)用?；谠O(shè)施農(nóng)業(yè)的特性，要重點(diǎn)加強(qiáng)對(duì)設(shè)施農(nóng)業(yè)氣象觀測(cè)力度，多使用一些有效的氣象裝備技術(shù)，加強(qiáng)對(duì)關(guān)鍵技術(shù)裝備的研制與探索的力度，并嘗試使用農(nóng)業(yè)氣象信息技術(shù)，以此獲取設(shè)施農(nóng)業(yè)氣象預(yù)報(bào)，不斷增強(qiáng)防災(zāi)減災(zāi)的能力，推動(dòng)設(shè)施農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展。

參考文獻(xiàn)

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責(zé)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