突泉县设施农业大棚温度变化规律及预报方法

杨玉辉+黄超+张玲+高敏+苏敏+尉德康

摘 要：随着突泉县农村经济社会的快速发展，尤其是农村产业结构调研，设施农业比重在农业生产中的比重日益增加，使得对气象服务需求起来越多、越来越高。突泉县现有大棚16000余座，年产反季果蔬14万吨，设施农业已成为农民经济收入的主要来源之一。为了满足现代化设施农业大棚的生产需求，本文从设施大棚的温度变化为着眼点，利用统计分析方法对突泉县当地设施大棚的3年连续温度要素进行统计，分析得出了大棚内温度的变化规律，并利用逐步回归方法建立了棚内平均温度、最高温度及最低温度的预报方程，对发布精细化的设施农业大棚的家用天气预报提供了依据，更为种植户在生产过程中趋利避害、增产增效提供了帮助。

关键词：设施农业；温度；变化规律；预报方法

一、资料与方法

1.资料

本文利用突泉县气象局2014至2016年连续3年逐日棚内气象资料与棚外气象要素，包括棚内日最高气温、日最低气温、日平均气温、棚外日最高气温、日最低气温、日照时数、棚外云量。监测设备型号：天津升达CAWS600-R（E）小气候自动监测仪；安装位置：突泉县赛银花现代设施农业园区（经度：121°35′51″纬度：45°25′25″海拔高度：310米）；大棚结构：东西长100米、南北跨度8米，举架最高处3.5米；大棚坐北朝南；棚内土壤质地为沙壤土。

2.方法

运用统计分析方法对棚内每日逐小时温度进行分析得出棚内温度日变化规律；并运用相关性分析，分析出影响棚内温度的主次要因子，同时，运用逐步回归方法建立棚内日平均温度、最高温度、最低温度预报方程。

二、棚内温度变化规律

设施农业大棚内的气温变化，取决于棚外气象条件的变化，外界天气状况为晴、晴间多云或多云、阴天时，棚内的温度会发生不同的变化。

1.棚内气温日变化规律

晴天时棚内温度变化幅度较大；多云天气变化幅度次之；阴天变化幅度最小，基本趋于平稳。晴天棚内的平均气温比多云天气和阴天分别高1.4 ℃和4.0℃。棚内气温昼夜温差变化比棚外昼夜温度变化剧烈。在晚上需要盖帘月份（11月-次年4月下旬）棚内最低温度出现在8-9时，掀帘后，晴天温度迅速上升，一般10-11时进行通风，11-14时气温达到全天最大值；14-16时气温缓慢下降。多云天气棚内气温变化弱于晴天。早掀帘后，气温上升缓慢，幅度较小；夜间下降平缓。阴天时，棚内气温起伏不明显。棚内气温日变化情况见图1。

2.棚内气温季节变化规律

2014-2016年棚内平均温度17.1℃比棚外平均温度6.7℃高10.4℃；棚内最高47.8℃比棚外最高36.6℃高11.2℃；棚内最低-16.1℃比棚外最低-22.3℃高6.2℃；棚内平均气温最低为1月份，最高为6月，棚内气温季节变化见图2、图3、图4。

3.棚内气温的空间分布规律

突泉县大棚坐北朝南，东西延长，南北跨度8米，举架最高处3.5米。大棚气温在南北向、东西向和垂直方面分布上均有差别，同时受天气状况和棚体大小的影响。一般为东西方向越长，棚内气温越高，越稳定。

（1）棚内南北向气温规律。南部（棚前沿）温度较低，中间较高，北部最高。通过年3年监测数据显示，南部比中间平均低0.6℃、比北部低0.9℃。在冬季南、中、北部的温度差异更显著，一般南部比中低2℃左右、比北部低4℃左右。

（2）棚内东西向气温规律。根据棚的结构不尽相同。一般在门设在管理房内的大棚，棚内东西气温相关不明显；门设在大棚南沿角落处，一般近门附近气温较低，棚门附近平均气温低于棚内平均温度1.3℃。

（3）棚内垂直向气温规律。白天棚顶处气温最高，中部次之，低部最低。夜间则相反。

三、棚内温度预报方法

1.相关性分析

利用棚内挑选后的逐日观测资料（1095个样本数）进行棚内气温变化的相关性分析，筛选出5个显著相关（a≥0.05）的棚外气象因子确定为预报因素。具体有棚外最高气温、棚外最低气温、棚外日照时数、棚外总云量以及前一日棚外最高气温。

（1）棚内最高气温相关性。与棚外最高气温、棚外日照时数呈正显著相关，与棚外最低气温、棚外总云量呈负显著相关。

（2）棚内最低气温相关性。棚内最低气温与棚外最低气温呈正显著相关，与棚外总云量、前一日棚外最高气温实际值呈负显著相关。

（3）棚内平均气温相关性。棚内平均气温与棚外最高气温、棚外日照时数呈正显著相关，与棚外总云量呈负显著相关。

2.棚内温度预报方程

根据筛选出的棚外预报因子，运用逐步回归统计分析方法，得出棚内最高气温、棚内最低气温、棚内平均气温预报方程：

（1）棚内最高气温预报方程

Y最高=28.7332+0.1741* X1-0.1674* X2+0.0112* X3-1.4221* X4

（2）棚内最低气温预报方程

Y最低 =10.3983+0.2803* X2-0.1961* X4-0.01* X5

（3）棚内平均气温预报方程

Y平均=13.5709+0.2159* X1+0.1324* X3-0.3867* X4

式中，X1為棚外最高气温预报值；X2为棚外最低气温预报值；X3为棚外日照时数预报值；X4为棚外云量预报值（晴天取值0.0-1.9的平均值、晴间多云与多云天取值2.0-8.0的平均值、阴天取值8.1-10.0的平均值）；X5为前一日棚外最高气温实测值。

3.预报方程检验

本文温度预报方程结果检验以预报值减实况值，误差在±2℃之间为准确，误差大于2℃或小于2℃均为预报值不正确。准确率见表1。

通过对2017年突泉县设施农业大棚的棚内最高、最低、平均气温预报值检验，通过检验可知，除5月份外温度的预报方程检验结果较好，准确率较高。5月份预报检验结果不理想，有等于在今后工作中重新筛选因子，进一步提高预报准确率。endprint