石河子垦区设施农业的气候影响及服务措施

（新疆石河子乌兰乌苏农业气象试验站，新疆 石河子 832000）

资料显示，2012年我国设施农业面积已占世界总面积85%以上，我国设施农业已经成为世界上最大面积利用太阳能的工程，设施农业是我国现代农业产业结构中不可或缺的一部分[1-2]。近年来，新疆将发展设施农业放在重要位置，明确提出加快发展设施农业，计划2020年全疆设施农业面积发展到10万hm2以上，总产值200亿元的远景目标。随着新疆设施农业栽培技术的不断提高，设施农业已成为新疆仅次于“粮、棉、林果、畜牧”四大产业的重要支柱产业，发展设施农业也是新疆农业产业结构调整，农民增收和农业增效的重要举措。

设施农业充分运用现代科学技术为农作物提供可控的光、温、水等生长环境，但是仍然受自然气候资源的约束。石河子垦区地处天山北坡，属于典型的温带大陆性气候，冬季长而严寒，夏季短而炎热，光照资源丰富，冬季常有寒潮、低温霜冻、暴雪、大风、雾霾等灾害性天气发生，对设施作物生长产生巨大的影响。加强气象为设施农业服务体系建设，开展设施作物小气候观测、预警等专项服务，提供及时有效的趋利避害对策，可为设施农业生产助力。

1 气象条件对设施作物种植的影响

石河子设施作物生产期一般与霜期同步，本研究利用冷季的光、温等资源，将11月至次年的4月定义为设施作物的生长季，分析期间的气候特点，以达到趋利避害的目的。

1.1 热量条件

石河子垦区年平均气温为7.4℃，冬季气温较低，11月至次年4月的平均温度为-4.9℃，1月为全年最冷月，月平均气温为-16.5℃，4月平均气温为12.4℃。设施大棚具有比较明显的增温效应，大棚内的平均温度可以比棚外高2.0～5.0℃，但是对于一些结构简单的塑料大棚，只能为秋季延长生长季、春天提早栽培起到一定的保温作用，而且抵御自然灾害能力弱，一旦受到恶劣天气的影响，棚内作物产量品质都将受到巨大的影响。石河子垦区1月的低温是不能够满足作物生长需求的，需要通过暖气加热等一些人为设施进行增温，基本可以满足对温度条件要求不高的蔬菜、水果等作物的生长。4月石河子垦区的最高温度可达30℃以上，晴天棚内温度增幅可到5℃左右，35℃的高温对绝大多数作物生长都是不利的，易产生高温热害，应采取开棚通风的方法，降低棚内温度。

1.2 光照条件

光照条件是发展设施农业非常重要的因素，也是作物生长发育的重要组成。石河子垦区全年日照时数为2 700～2 800 h，11月至次年4月日照总时数为1 000 h左右，平均日照率为53%，12月为全年日照最少的月份，平均日照时数约105 h。近几年来，由于城市工业化的迅速发展，冬季雾霾天气逐渐增多，对日照的影响非常巨大，2016年冬季达到历史最小值，12月的日照时数只有29 h，仅为历年平均值的1/4，平均日照率为11%；全月有18 d无日照时数，最长连续8 d无日照时数。由于日照时数的骤减，大棚内的气温降低，温度过低造成作物受害，轻者导致作物叶片发黄，严重的可将整株冻死，持续的寡照天气诱发病害、植株瘦弱、生长受限，直接影响作物的生长发育。

1.3 水分条件

水分是农业生产的基本条件之一，石河子垦区降水量在不同月份差异较大，其中降水主要集中出现在春夏两季的4～7月，约占年降水量的50%以上，冬季12至来年2月降水为全年降水最少的月份，这3个月的降水量仅占全年的10%～15%，降水量随季节变化分布不均。由于石河子垦区为灌溉型农业，生长在大棚内的作物受自然降水的直接影响较小，本文主要分析降水天气对设施作物不利的影响。由于阴雨天气使得日照时数减少，棚内增温幅度较小，不利于作物光合作用，特别是冬季大雪天气对设施农业的危害明显，可导致塑料大棚损坏、作物受冻和生长停滞，甚至造成抗寒能力差的作物绝产。

2 合理利用农业气候资源

农业气候资源为农业生产，特别是设施农业提供了最基本也是最重要的物质和能量，光、热、水、气等气候资源要素的季节分布状况和相互间的匹配度，在很大程度上决定了一个地区的设施农业的生产类型、效率和潜力。因此，应根据石河子垦区的气候特征，做好设施农业布局，调整农业种植结构，提高单位土地面积上的农业气候资源利用效率。

2.1 做好农业气候资源调查和区划

石河子垦区南北区域及东西区域气候条件差别较大，因地制宜做好农业气候资源调查和区划，可为石河子垦区的设施农业种植规划、决策，优化设施农业布局，确定农业技术和防灾减灾提供科学依据。

2.2 重视气候变化的影响

近年来，全球气候变暖，降水分布不均，极端天气频繁，极端雾霾天气日数增多，这将严重影响石河子垦区的设施农业布局和设施农业种植制度，也就要求我们趋利避害，密切监视气候变化，科学合理地利用气候资源。

3 设施农业气象专项服务及对策措施

3.1 加强观测站网建设

由于设施农业内部与气象台站观测的环境差异巨大，并且不同设施内的气象环境也是不尽相同的，结合设施农业对气象服务需求，石河子垦区的乌兰乌苏农业气象试验站建设了果树、蔬菜、水果等不同设施作物的农田小气候监测站，实时观测大棚内部的温度、湿度、风向风速、土壤温湿度、太阳辐射和二氧化碳浓度等气象要素，这些气象监测数据，进一步反映出设施内外气象环境差异对作物生长、发育的影响，以及不同结构、类型的大棚设施内的小气候特点及其变化规律，提高了设施农业气象服务的精确度，为设施作物的小气候调节及栽培管理提供了科学依据。

3.2 完善设施农业气象服务内容

在传统的气象日、旬、月预报服务材料的基础上，开展设施农业特色气象服务，定期制作“设施农业气象服务月、旬报”，详细分析近期天气对设施作物生长的影响及应对措施，不定期发布设施作物灾害性天气预报及病虫害发生发展趋势预报，以书面的形式分发到农户的手中。建立突发性灾害天气预警服务系统，当寒潮、暴雪、大风等灾害性天气来临前，通过乡镇电子显示屏、手机短信、微信和微博客户端等多渠道发布灾害预警，及时更新实时气象数据信息，提前结合灾害性天气的特性做好保温增温、防风加固等预防措施。利用设施作物小气候监测数据，构建不同种类设施作物生长发育与大棚内气象要素的关系模型，以适用于当地设施作物田间小气候调控，并探索灾害性天气对棚内作物影响的关键气象要素指标及灾害评估方法，采取科学有效的气象服务促进设施农业发展。

4 结论

石河子垦区位于新疆西北部，其南北区域气候条件相差较大。近几年来受污染影响，石河子垦区南部区域极端雾霾天气日数多，日照时数气象数值偏少，无霜期短，农业气象灾害多，该区域不适合种植中晚熟作物，不适宜设施农业的种植和布局，此区域适合种植早熟品种及林牧业的发展；垦区北部区域温度条件较好，光热资源丰富，日照时数时间长，冬季雾霾天气日数少，作物有效生长期长，不足之处是此区域降水偏少，且分布不均，春旱和夏秋旱极易发生，此区域适合种植中晚熟作物，适宜发展设施农业。

做好中长期预报预测，以及中短期的极端天气预测、预警是气象部门服务的首要任务。经过几十年的发展，目前，气象部门的各级气象预测、预警技术相对比较完善，政府各级农业部门对农业种植结构的调整、设施农业的分布和品种引进等均参照气象部门的区域规划和气候区划，这极大提高了设施农业的气候资源的利用，也有利于设施农业的持续发展。