辽宁省大风天气对设施农业的影响

陈宇等

摘要：通过分析辽宁省设施农业遭受风灾情况与辽宁省大风天气间的关系，确定农业设施受大风影响的致灾指标，为设施农业大风天气的预报预警提供依据，做好设施农业气象保障服务。统计分析表明，辽宁省设施农业主要分布于该省西部、中部地区，而此区域均为大风频发地区。风灾的发生与大风的气候特征存在一定相关性，春季大风日数增多，风灾发生频次随之增多，且风灾的发生与瞬时极大风速有较好的对应关系。风灾主要发生于每年4—8月，以偏南风居多，8级风是设施农业致灾的风速指标，9级风则可能导致棚架、后墙坍塌，发生严重灾害。

关键词：设施农业；大风；灾情；指标

中图分类号：S424；S165+.25 文献标志码： A文章编号：1002-1302（2015）09-0407-03

辽宁省是我国设施蔬菜的发源地，截至2011年，辽宁省设施农业规模突破67万hm2，占辽宁省耕地面积的1/6，居全国前列。辽宁省日光温室面积居全国首位，蔬菜播种面积超过0.7万hm2的县、市多达41个，其中34个县被纳入《全国蔬菜产业发展规划（2011—2020年）》蔬菜产业重点县，设施农业收入是农民经济收入的重要来源之一[1]。

辽宁省属温带湿润、半湿润大陆性季风气候，冬季寒冷干燥，多大风雪天气，春秋季节平原地区经常出现6级以上西南大风。近年来气象灾害时有发生[2-5]，大风灾害经济损失严重。2010年4月8日，辽宁省部分地区出现6～7级大风，瞬时风力达26.7 m/s，沈阳市28处大棚起火，棚膜损坏780栋、草帘子损坏1 074栋、棚架倒塌266栋、山墙倒塌34栋；阜新市蔬菜保护地共损坏棚室12 745栋，总面积为425 hm2。

设施农业的迅速发展、气象科技的不断进步催生了设施农业气象服务这一新领域[6]。尽管如此，设施农业仍受到自然气候资源的约束，不利气象条件对设施农业有着巨大影响。主要体现在设施农业的工程设计、区划布局、环境控制、节能等方面。北纬40°以上的寒冷地区[7]依靠简易的设施，寒冷季节不另加温也能生产出黄瓜、番茄等喜温果菜，但其设施水平低，抗御自然灾害的能力差。由钢管装配成的塑料大棚、玻璃温室中，依国家标准生产或工厂化生产的系列产品仅占设施栽培面积的10%。绝大部分是结构简单的塑料大棚、日光温室，只能起到一定保温作用，部分温室无法承受大风雪，塌棚等质量事故时有发生，造成重大经济损失。以往学者对设施农业设备材料、滴灌技术、种植技术、养殖品种的开发和培育、温室内小气候的调控技术等方面研究较多，而关于气象灾害对设施的影响研究非常少。通过分析辽宁省设施农业遭受风灾情况与辽宁省大风天气之间的关系，确定农业设施受大风影响的致灾指标，为设施农业大风天气的预报预警提供依据，做好设施农业气象保障服务。

1资料与方法

辽宁省设施农业的种植面积及分布资料来源于辽宁省农委，数据更新至2011年。设施农业大风灾情资料来源于辽宁省气象档案馆、辽宁省气象灾情库，资料时间为2000—2012年。辽宁省大风天气的统计资料采用1981—2010年辽宁省56个气象观测站的地面气象记录数据，为10 min平均最大风速与对应风向。致灾时的风向、风速资料采用当地观测员即时观测资料，为瞬时极大风速与对应风向。若1日内辽宁省10个以上观测站出现6级以上大风，将其定义为大风日。利用统计分析等相关方法研究大风风向、风速与设施农业受灾的相关关系。

2辽宁省设施农业布局

目前，辽宁省设施农业布局已经形成，基本确立了东部山区特色型、沿海地区外向型、辽西北地区高效型、中部地区规模效益型设施农业4个区域（图1），种植作物由过去单一的蔬菜拓展为蔬菜、水果、食用菌、中药材、山野菜、小浆果、西甜瓜等适宜设施栽培的作物。辽宁省设施农业主要为日光温室

和冷棚。日光温室一般为钢架结构，后墙分为砖墙和土墙2种，主要使用天津、山东、锦州等地生产的塑料膜。土墙结构日光温室一般建设规模为长120.0 m以上、宽8.0～10.0 m、高6.0～6.5 m；砖墙结构日光温室一般建设规模为长 100.0 m 以上、宽6.0～7.0 m、高3.5～4.0 m；冷棚一般建设规模为长60～80 m、宽约10 m、中间高2 m。日光温室种植期为9月至翌年6月，冷棚种植期为4—9月。

辽宁省设施农业种植面积已超过667万hm2，日光温室面积52.7万hm2、冷棚面积18万hm2，主要集中在沈阳、鞍山、大连、锦州、朝阳、葫芦岛地区。

3辽宁省大风天气特点

辽宁省平均每年出现50.3个大风日，其中4月份出现大风次数最多，达12.2次，占全年总次数的24.3%，而6—9月出现大风次数最少（图2）。

从大风日出现的日变化规律来看，辽宁省陆地大风24 h均可能发生，一般于08：00—10：00开始增多，15：00前后最多，并于21：00左右减少，夜间发生大风的概率较小。

辽宁省大风出现的地域分布特点见图3，沈阳、大连、鞍山、锦州、营口、阜新、葫芦岛、盘锦地区出现大风的日数最多，与设施农业的种植面积分布有一定相似性。同时，沈阳、大连、鞍山、锦州、朝阳、葫芦岛、盘锦地区的最大风速也相对较大（图4）。在不同季节，辽宁省大风的风向也存在一定差异。在春、夏季以西南大风为主，西南大风的出现频率以平原地区、沿海地区居多，且风速较大，而东部地区几乎没有；到了秋季，暖空气势力日益减弱，冷空气开始增强，南北大风交替的特点显著，偏北大风的频数逐渐加大；进入冬季后，冷空气活动频繁，开始盛行偏北大风，冬季大风常与寒潮、大风雪天气同时出现。

4辽宁省大风天气与设施农业灾情的关系

设施农业可在一定程度上摆脱对自然环境的依赖而进行有效生产[8]，但仍受到自然气候资源（光、气温、水）的约束，且气象灾害直接影响到设施农业的产量。大风危害是辽宁省主要灾害性天气之一，其对设施农业的直接危害是刮飞、刮破棚膜、损坏大棚设施、降低或破坏大棚的保温性能。在秋、冬季大风期间，塑棚普遍严重受损，其中部分棚架或农膜报废，棚中作物受强风、低温危害严重，对生产影响极大。endprint

4.1设施农业大风灾情统计

2000—2012年辽宁省因大风导致设施农业大范围受灾的记录共16次，受灾总面积达3 548 hm2，其中暖棚面积1 882 hm2，占53%，冷棚面积1 666 hm2。主要灾害为大棚塑料膜被大风掀开或刮坏、棚架损坏、后墙倒塌、起火。

2001—2003、2006—2010年大风导致的设施农业灾害较为严重，其中最严重的2003年受灾面积高达1 300 hm2。2003年5月1日06：00至5月2日02：00，沈阳市新民县风力均在7级以上，持续近20 h，且14：00—18：00风力多次达到11级，仅拱棚西瓜遭灾面积就有1 050 hm2。2004、2009、2012年没有大风致灾记录（图5）。

4.2大风天气与灾情的对应关系

从设施农业灾情发生的地点、月份、瞬时风速（图6）来看，灾情发生频次为沈阳5次，葫芦岛3次，锦州、朝阳、大连、阜新各2次，鞍山1次。37.5%的风灾出现于2—5月；75.0%的风灾出现于4—8月；11月至翌年1月没有风灾记录。风灾一般发生于大棚放风期间，部分塑料膜打开使大风容易进入，从而增大放风口处塑料膜的扇动幅度，易出现破损。瞬时风速为8～11级的灾情占灾情总次数的85%。与当日的10 min平均最大风速（气象记录中的日最大风速）相比，瞬时风速具有更好的对应性。瞬时风速一般比10 min平均最大风速偏大约2个量级，具有突发性强、局地性强、风速极大、更易致灾的特点。风灾发生时的风向有69%为偏南风，因为大棚塑料膜在南面，偏南风更易掀开塑料膜。

从辽宁省大风气候特征与设施农业大风灾情的对应关系来看，4月大风最多，4—8月多为偏南风，同时4—8月是大棚受风灾的主要时段，春季大风增多，暖棚开始放风，致使风灾增多；进入7—8月，暖棚多数晒棚，但冷棚塑料膜基本掀开一半，且冷棚搭建简单，设备本身抗风能力差，因此风灾较多。多数风灾发生于下午，14：00—17：00发生的风灾占71%，由于大风本身具有日变化，午后气温升高、风速增大，并于

15：00 达到最大，导致此时段易发生风灾。风灾发生时的风向以南风偏多，因为南风更易侵入放风的塑料大棚内并将棚膜鼓坏，但棚顶刮坏、棚架破损、后墙坍塌时的风向并无规律，南风、北风均可能出现，若损坏严重则风速一般为9级以上。

经分析初步得出，辽宁省设施农业大风致灾的风速指标为8级，每年4—8月的午后风灾尤为严重，应注意偏南风增大的现象，及时关闭放风口并做好固定措施；一旦大棚受损，棚内气温快速下降，应做好大棚的保温预防，准备草帘、棉被、草绳等物品。

5结论

辽宁省设施农业主要分布于该省西部、中部地区，沈阳、大连、鞍山、锦州、朝阳、葫芦岛地区出现大风的日数最多，风速极大值大，与设施农业种植面积的分布有一定相似性。风灾的发生与大风的气候特征存在一定相关性，春季大风日数增多，风灾发生频次随之增多，大风存在午后增强等日变化特征，而风灾主要发生于午后。风灾主要发生于每年4—8月，以偏南大风导致的风灾居多，8级风是设施农业致灾的风速指标，9级风则可能引起棚架、后墙坍塌的严重风灾，且多为瞬时极大风速。每年4—8月的午后，偏南风增大至8级前，应及时关闭放风口并做好大棚固定措施，以预防风灾的发生。

参考文献：

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