人工影響天氣在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)服務(wù)中的重要性及應(yīng)用

陳俊杰

1.中國氣象局 氣候資源經(jīng)濟轉(zhuǎn)化重點開放實驗室，重慶 408200；2.豐都縣氣象局，重慶豐都 408200

農(nóng)業(yè)是國民經(jīng)濟的基礎(chǔ)和農(nóng)民生活的重要來源，但天氣因素會對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)造成十分顯著的影響。自然災(zāi)害、氣候變化等天氣現(xiàn)象會給農(nóng)作物的生長和收成帶來不利影響，甚至可能造成糧食短缺，這不僅會威脅國家的糧食安全，也會影響國家的經(jīng)濟發(fā)展。因此，解決農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的天氣問題對保障國家糧食安全和促進經(jīng)濟高速發(fā)展具有重要的意義。

1 人工影響天氣技術(shù)的定義和原理

人工影響天氣技術(shù)是指通過人類的干預(yù)手段，改變大氣中的物理和化學過程，以達到調(diào)節(jié)和改變天氣現(xiàn)象的目的。人工影響天氣技術(shù)的原理是通過改變大氣中的氣溶膠、云霧、電離層等物理和化學過程，來調(diào)節(jié)和改變大氣中的溫度、濕度、降水等[1]。

人工影響天氣技術(shù)包括云種植、云霧增強、雨量增強、霧消散、冰雹抑制、閃電控制等。其中，云種植是指向云中投放人工催化劑，通過催化劑的作用，使云中的水汽凝結(jié)成水滴或冰晶，從而增加云的水汽含量，促進降水。而云霧增強則是通過向云霧中噴灑氣溶膠等物質(zhì)，使云霧顆粒增大，從而促進降水。雨量增強是指在云體中加入一定量的冷卻劑，使云體快速升高而降下更多的雨量。霧消散技術(shù)通過向霧中釋放化學物質(zhì)來促進霧滴的融合，使霧消散。冰雹抑制則是通過向云層中釋放化學物質(zhì)，使云中形成的冰晶變得不那么鋒利，從而減少冰雹的形成。閃電控制則是通過向閃電區(qū)域投放電離劑，改變局部的電離層狀況，從而減少或消除閃電的發(fā)生[2]。

人工影響天氣技術(shù)通過改變大氣中的物理和化學過程，可以影響天氣現(xiàn)象，從而在一定程度上實現(xiàn)人類的天氣調(diào)控和管理。然而，該技術(shù)在應(yīng)用中還存在一些未解決的技術(shù)問題和風險，如影響環(huán)境和氣候系統(tǒng)等。因此，在實應(yīng)用中應(yīng)謹慎使用，并需要不斷進行技術(shù)創(chuàng)新和監(jiān)管。

2 人工影響天氣技術(shù)在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的重要性

2.1 提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的效率和質(zhì)量

人工影響天氣技術(shù)在提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的效率和質(zhì)量方面發(fā)揮著重要作用。其中，最重要的一項是通過增加降雨量來緩解旱災(zāi)，為農(nóng)作物提供充足的水分，從而提高作物的產(chǎn)量和品質(zhì)。干旱是影響農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的重要因素之一，會導致作物生長緩慢、品質(zhì)下降，甚至完全死亡[3]。為了應(yīng)對此問題，人工影響天氣技術(shù)可以通過云種植、云霧增強等手段，增加降雨量，從而緩解干旱。

人工影響天氣技術(shù)還可以通過控制降水量和陽光照射量，來控制農(nóng)作物的成熟期和收獲時間，從而提高農(nóng)作物的品質(zhì)和市場競爭力。例如，在水果種植中，人工影響天氣技術(shù)可以通過控制溫度、濕度和光照等因素，改變果實的甜度、口感和顏色，從而提高水果的品質(zhì)。同樣，在葡萄種植中，通過控制降水量和光照時間，可以控制葡萄的成熟期和糖分含量，從而提高葡萄酒的品質(zhì)。

此外，人工影響天氣技術(shù)還可以通過調(diào)整溫度、濕度等氣象條件，優(yōu)化農(nóng)作物的生長環(huán)境，提高農(nóng)作物的生長速度和產(chǎn)量。例如，在蔬菜種植中，適宜的溫度和濕度可以促進蔬菜的生長，提高其產(chǎn)量和質(zhì)量[4]。在草原牧業(yè)中，人工影響天氣技術(shù)可以通過調(diào)整氣象條件，促進牧草生長，提高草原牧草產(chǎn)量，從而支持畜牧業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。

2.2 緩解氣候變化對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的影響

氣候變化是當前全球面臨的重大挑戰(zhàn)之一，會對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)產(chǎn)生深遠的影響。高溫、干旱、洪澇等極端天氣現(xiàn)象的增加，給農(nóng)作物生長帶來了很大的不確定性。而人工影響天氣技術(shù)在緩解氣候變化對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的影響方面具有重要的應(yīng)用價值。其可以通過調(diào)節(jié)天氣狀況，提高農(nóng)作物的適應(yīng)性和抗性，減少自然災(zāi)害對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的影響，從而為保障糧食安全和實現(xiàn)農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展作出貢獻。

首先，人工影響天氣技術(shù)可以通過調(diào)節(jié)天氣狀況來緩解氣候變化對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的影響。例如，人工影響天氣技術(shù)可以通過增加降水量來降低氣溫來緩解高溫天氣和干旱對農(nóng)作物的影響。

其次，人工影響天氣技術(shù)還可以幫助農(nóng)民在遭受自然災(zāi)害后迅速恢復(fù)生產(chǎn)。例如，在遭受洪水災(zāi)害后，通過調(diào)節(jié)天氣狀況，可以使降雨量適度增加，幫助農(nóng)民盡快重建耕地和農(nóng)作物種植。此外，在自然災(zāi)害頻發(fā)的區(qū)域，人工影響天氣技術(shù)也可以通過預(yù)測天氣狀況來提前制定應(yīng)對措施，從而降低自然災(zāi)害對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的損失[5]。

再次，氣候變化還對農(nóng)作物病蟲害的發(fā)生和流行產(chǎn)生了重大影響。由于氣候變化的影響，某些病蟲害的發(fā)生和傳播會變得更加頻繁、廣泛，從而威脅農(nóng)作物的生長和產(chǎn)量。而人工影響天氣技術(shù)可以通過調(diào)節(jié)天氣狀況減少病蟲害的發(fā)生和流行。例如，在干旱的情況下，通過增加降雨量，可以提高作物的生長強度和抗病蟲害的能力，從而降低病蟲害的發(fā)生率。

最后，人工影響天氣技術(shù)還可以通過控制空氣中的微粒和有害氣體濃度，減少農(nóng)作物的污染和受損情況。例如，控制大氣中二氧化硫、氮氧化物和臭氧等有害氣體的濃度，降低其對農(nóng)作物的危害，從而提高農(nóng)作物的品質(zhì)和產(chǎn)量。

2.3 促進農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的可持續(xù)發(fā)展

人工影響天氣技術(shù)在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)服務(wù)中的應(yīng)用具有廣闊的前景和深遠的意義。通過調(diào)節(jié)天氣狀況，提高農(nóng)作物的生長質(zhì)量和產(chǎn)量，緩解氣候變化對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的影響，促進農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的可持續(xù)發(fā)展，人工影響天氣技術(shù)為推進農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化和實現(xiàn)農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展提供了有力的支撐。同時，人工影響天氣技術(shù)的應(yīng)用也需要遵循科學、合法、安全和可控的原則，加強技術(shù)研發(fā)和監(jiān)管，保障人民生命財產(chǎn)安全和生態(tài)環(huán)境保護。

首先，人工影響天氣技術(shù)可以通過控制天氣狀況，提高農(nóng)作物的生長質(zhì)量和產(chǎn)量，從而實現(xiàn)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的可持續(xù)發(fā)展。例如，人工影響天氣技術(shù)可以通過增加降水量，改善土壤水分條件，降低農(nóng)作物的生產(chǎn)成本，同時也可以減少水資源的浪費。

其次，人工影響天氣技術(shù)可以減少農(nóng)業(yè)對化肥和農(nóng)藥的過度依賴，從而減少對環(huán)境的污染，實現(xiàn)農(nóng)業(yè)生態(tài)化和循環(huán)經(jīng)濟的發(fā)展。具體而言，人工影響天氣技術(shù)可以通過增加降水量、改善土壤水分和溫度等環(huán)境條件，提高農(nóng)作物的養(yǎng)分吸收能力，減少對化肥的需求[6]。同時，通過減少極端天氣對農(nóng)作物的影響，降低農(nóng)藥使用量，減少環(huán)境污染。

最后，人工影響天氣技術(shù)還可以推動農(nóng)業(yè)的生產(chǎn)方式和管理方式的創(chuàng)新，促進農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的可持續(xù)發(fā)展。例如，結(jié)合人工影響天氣技術(shù)和大數(shù)據(jù)分析，可以實現(xiàn)對氣象、土壤、植物和生態(tài)系統(tǒng)的監(jiān)測和預(yù)測，為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)提供科學的決策依據(jù)。同時，結(jié)合互聯(lián)網(wǎng)和物聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)，可以實現(xiàn)對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程的實時監(jiān)測和管理，從而實現(xiàn)對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程的可追溯性和質(zhì)量控制，為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的高效、安全和可持續(xù)發(fā)展提供有力的支撐。

3 人工影響天氣技術(shù)在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用現(xiàn)狀與措施

3.1 農(nóng)業(yè)干旱災(zāi)害防治

干旱是影響農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的主要自然災(zāi)害之一，嚴重影響農(nóng)作物的生長和產(chǎn)量。

首先，人工影響天氣技術(shù)可以通過增加降水量緩解干旱，改善土壤水分條件，促進農(nóng)作物的生長和發(fā)育。例如，中國西北地區(qū)在干旱季節(jié)使用云霧增強技術(shù)，可以增加降水量，緩解干旱情況，提高小麥、玉米等作物的產(chǎn)量。

其次，人工影響天氣技術(shù)還采用了其他措施和技術(shù)防治農(nóng)業(yè)干旱災(zāi)害。例如，在新疆、內(nèi)蒙古等干旱地區(qū)，使用云種植、增加降水云吹、云催化、夜間增溫等技術(shù)手段有效增加降水量。云種植是指通過噴灑云霧劑等物質(zhì)，促使云團內(nèi)部的水汽凝結(jié)成水滴，增加降水量，從而緩解干旱情況。

同時，在干旱災(zāi)害防治中，除了增加降水量，還需要采取措施提高土壤水分條件，以支持農(nóng)作物的生長和發(fā)育。人工影響天氣技術(shù)可以通過調(diào)節(jié)氣溫和濕度，控制土壤水分蒸發(fā)速率，從而減少土壤水分的損失。例如，可以利用夜間增溫技術(shù)來提高土壤溫度，促進土壤水分的蒸發(fā)，同時也可以降低空氣濕度，減少土壤水分的散失。

最后，人工影響天氣技術(shù)還可以通過節(jié)水灌溉、作物品種選擇、土壤改良等措施，提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的適應(yīng)性和韌性，為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的可持續(xù)發(fā)展提供有力的支撐。例如，可以利用節(jié)水灌溉技術(shù)減少水資源的浪費，提高水資源的利用效率。同時，也可以通過選擇適應(yīng)性強的作物品種、改善土壤質(zhì)量等措施提高農(nóng)作物的適應(yīng)性和抗旱能力。

3.2 農(nóng)業(yè)霜凍災(zāi)害防治

當氣溫驟降到冰點以下時，農(nóng)作物的嫩葉、花朵、果實等極易受到凍害，對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)帶來嚴重的影響，因此需考慮綜合采用人工影響天氣技術(shù)應(yīng)對霜凍災(zāi)害。

首先，人工影響天氣技術(shù)可以通過增加云層厚度和降水量，形成保溫層，緩解霜凍對農(nóng)作物的影響。例如，美國佛羅里達州的柑橘種植業(yè)使用人工影響天氣技術(shù)以防止霜凍對柑橘產(chǎn)生的損害。在寒冷天氣到來前，通過增加云層厚度和降水量，形成保溫層，降低空氣溫度，避免柑橘遭受霜凍損害，保證柑橘的產(chǎn)量和品質(zhì)。

其次，人工影響天氣技術(shù)可以通過增加太陽輻射量預(yù)防霜凍。在一些北方農(nóng)業(yè)區(qū)域，利用人工影響天氣技術(shù)提高太陽輻射量，加速農(nóng)作物生長進程，使其盡早進入成熟期，從而減少霜凍對農(nóng)作物的影響。

最后，人工影響天氣技術(shù)可以通過增加大氣濕度緩解霜凍對農(nóng)作物的影響。例如，在中國南方，農(nóng)民使用“煙囪式防凍器”抵御霜凍。這種防凍器的原理是將濕度較高的空氣引入田間，形成保溫層，緩解霜凍對農(nóng)作物的影響。

除了上述措施，還有一些其他技術(shù)也被廣泛應(yīng)用于農(nóng)業(yè)霜凍災(zāi)害防治。例如，噴灑水霧、加熱設(shè)備等。在北美洲，噴灑水霧可以形成一層薄冰保護農(nóng)作物，從而防止霜凍的危害。加熱設(shè)備則可以通過加熱地表和空氣，形成保溫層，減輕霜凍的危害。

3.3 農(nóng)業(yè)干旱旱地水利灌溉

農(nóng)業(yè)干旱是對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)影響最為嚴重的氣象災(zāi)害。其是指在作物生育期內(nèi)，由于土壤水分持續(xù)不足而造成的作物體內(nèi)水分虧缺，影響作物正常生長發(fā)育的現(xiàn)象。這通常帶來水資源短缺、土壤貧瘠以及農(nóng)作物產(chǎn)量低下的問題，可以針對此類地區(qū)應(yīng)用人工影響天氣技術(shù)，從而增加降水量、改善土壤水分狀況，為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)提供有效支持。

首先，人工影響天氣技術(shù)可以通過制造云層和增加云層的厚度實現(xiàn)旱地水利灌溉。具體而言，科學家可以使用云種植技術(shù)制造云層，通過增加云層的厚度增加降水量。在實際應(yīng)用中，工作人員可以根據(jù)當?shù)氐臍庀髼l件和需求，有針對性地使用云種植技術(shù)，使得干旱地區(qū)的降水更加均勻，從而滿足農(nóng)作物的生長需求。這種方法已經(jīng)在中國的新疆、內(nèi)蒙古等干旱地區(qū)得到了廣泛應(yīng)用，取得了顯著的效果。

其次，人工影響天氣技術(shù)還可以采用地下水利灌溉技術(shù)解決干旱地區(qū)的水資源短缺問題。地下水利灌溉是指將地下水引入灌溉系統(tǒng)中，用于農(nóng)作物的生長和發(fā)展。人工影響天氣技術(shù)可以通過制造云層和增加降水量，增加地下水的蓄積和含水量，從而為水利灌溉提供充足的水源。此外，相關(guān)部門還可以結(jié)合使用太陽能泵、風能泵等新興技術(shù)，將地下水抽取到地面，為農(nóng)作物提供水源，進一步解決干旱地區(qū)農(nóng)業(yè)水資源不足的困境。

最后，人工影響天氣技術(shù)可以采用覆蓋、護根等技術(shù)提高土壤保水能力。例如，覆蓋技術(shù)可以通過覆蓋地面，防止水分蒸發(fā)，從而提高土壤的保水能力；護根技術(shù)可以通過在作物根系周圍建立一定的保護措施，防止水分流失，提高土壤保水能力。這些技術(shù)的應(yīng)用可以有效地改善干旱地區(qū)的土壤水分條件，從而提高農(nóng)作物產(chǎn)量和品質(zhì)。

3.4 農(nóng)業(yè)作物種植結(jié)構(gòu)優(yōu)化

農(nóng)業(yè)作物種植結(jié)構(gòu)的優(yōu)化可以提高土地的利用效率以及農(nóng)作物的產(chǎn)量和品質(zhì)。人工影響天氣技術(shù)在這一過程中發(fā)揮著重要的作用，可以通過調(diào)控氣象條件，為作物的種植提供更加適宜的環(huán)境。

以往農(nóng)業(yè)作物種植往往受到地域環(huán)境的限制，只能根據(jù)當?shù)貧夂虻南忍鞐l件選擇作物，如在高溫干旱的地區(qū)適宜種植玉米、高粱等抗旱性強的作物，而在潮濕多雨的地區(qū)適合種植水稻、甘蔗等耐水性好的作物。而人工影響天氣技術(shù)可以通過調(diào)節(jié)降水量、氣溫等氣象條件，為不同作物的種植提供最適宜的生長環(huán)境，實現(xiàn)作物種植結(jié)構(gòu)的優(yōu)化，形成多種作物共生的局面。

此外，人工影響天氣技術(shù)還可以通過調(diào)控氣象條件，促進不同作物的生長和發(fā)育。適當提高氣溫可以促進棉花、花生等作物的生長；調(diào)節(jié)降水量可以控制稻米的開花期，從而提高其產(chǎn)量和品質(zhì)。通過局部的人工影響天氣調(diào)節(jié)，還可以改善土壤環(huán)境，優(yōu)化作物的生長環(huán)境，為農(nóng)作物的生長提供更好的條件。在此基礎(chǔ)上，人工影響天氣技術(shù)的應(yīng)用還能夠滿足周邊城市多元化糧食需求，提高土地的利用效率。通過技術(shù)手段調(diào)節(jié)氣候和降水量，農(nóng)民可以在不同季節(jié)和環(huán)境下種植適宜的作物，從而增加農(nóng)產(chǎn)品的供應(yīng)量，增強品種的多樣性。需要注意的是，在優(yōu)化農(nóng)業(yè)作物種植結(jié)構(gòu)時，人工影響天氣技術(shù)的應(yīng)用不能只考慮氣象因素，還需要考慮土壤條件、作物的生長特性、市場需求等多方面因素。

4 結(jié)束語

人工影響天氣技術(shù)在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用已經(jīng)成為保障糧食安全、促進農(nóng)業(yè)生產(chǎn)發(fā)展和保護生態(tài)環(huán)境的重要手段。隨著技術(shù)的不斷發(fā)展和完善，人工影響天氣技術(shù)在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用將會更加廣泛，為實現(xiàn)可持續(xù)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和經(jīng)濟發(fā)展作出更大的貢獻。此外，人工影響天氣技術(shù)的應(yīng)用也需要注意合理性和可持續(xù)性，避免對環(huán)境造成不良影響。因此，需要在應(yīng)用過程中加強科學研究和技術(shù)創(chuàng)新，加強監(jiān)測和評估，確保技術(shù)的合理性和有效性。同時，也需要加強國際合作和交流，共同推動人工影響天氣技術(shù)在全球范圍內(nèi)的應(yīng)用和發(fā)展。