气象为农服务网络体系建设的探索——以山东省“新农民·气象哨”网络为例

荣云鹏，杨 涛，李玉华，于嘉昕，环海军，陈志良

（1.桓台县气象局，山东 淄博 256400；2.山东省气象局，济南 250000；3.淄博市气象局，山东 淄博 255000）

乡村振兴需要全社会各种力量和主体参与［1］，对标国家乡村振兴战略总体要求，中国气象局以为乡村全面振兴、夺取新时代中国特色社会主义伟大胜利提供坚实气象保障为总目标，积极构建政府主导、主体多元、覆盖城乡、适应需求的现代气象服务体系。土地流转让农民逐渐摆脱传统的农耕和自给自足角色，开始融入现代工业社会职业体系［2］，有规模、有体系的大型农场或农业合作社农业规模化种植，必然需要有管理能力、懂农业生产技术的经营者来实现。新型职业农民又称新农民，是振兴乡村、发展现代农业的重要主体，他们掌握着一定的专业知识和技能，既是农业气象服务的主要对象，也是有待组织和发展的农业气象服务社会力量，是气象服务社会化的潜在载体［3］。

1 气象为农服务中存在的问题

目前，基层农业气象服务综合型人才稀缺，远不能满足现代化农业新形势的需求。气象服务社会化是解决基层气象台站人员不足的有效途径。气象为农服务最重要的就是对农业气象条件进行监测［4，5］，如果把农业气象观测融入气象服务体系，联合新农民开展社会化观测，则可弥补专业化观测在某些特定区域内因观测站点稀疏而导致观测数据无法满足农民需求的缺憾。

1）在灾情信息收集和上报中存在的问题。国家气象基层台站主要依据行政区划设立，站点网格间距相对较大。天气现象观测以区县为单位，当某一天气变化尚未影响到本地台站时，该台站无法识别和精细记录该天气现象，因此未影响台站的天气过程，历史记录多为空缺；天气灾害影响的持续记录性差，对田间作物灾后期发育影响实况观测记录相对粗糙；实地灾情调查暂时无法覆盖本行政全部灾区。过去很长一段时间，从民间采集气象灾情时发现农民对作物观测期、田间管理措施多凭记忆口述，天气过程影响时间和实况表述模糊。

2）应对突发性、局地性小尺度天气系统开展预警服务方面存在的问题。气象业务管理和通讯是以地市气象部门为主要单元，遇到突发性、局地性天气系统如果是来自跨地市的区县，上下游气象台站信息沟通不够顺畅；与广布田间的农民互动渠道少，农民亦无法精细和及时地上传身边的灾情变化实况。如果农民通过相关手段实时上传灾情信息，就能扩大灾情收集点，有效缩短气象灾害应急响应时间，利于解决当前观测站网稀疏、信息来源不足的问题。

2 气象为农服务网络体系建设

气象服务工作者在实践中发现，当发生灾害性天气时灾害反应最敏感的人群是新农民。因为新农民主体是现代农业生产最直接的参与者、管理者和受益者，规模化生产使得他们比一家一户的农民更关心天气变化。尽管他们有气象观测和灾情记录的需求，但对如何开展灾情上报、灾情图片保存等问题缺乏统一认知。

为了更好地挖掘社会技术力量，吸收新农民主体参与农村气象服务，山东省气象局通过优化农业气象服务供给，推动建立覆盖主要农事活动的全程跟踪服务机制，完善现代农业气象智能业务、智慧服务平台功能，推动平台在基层落地应用，面向新型农业经营主体开展直通式服务，构建起省市县三级业务有效衔接的现代农业气象业务、服务平台，大力推进乡村振兴气象服务战略。

2019—2020年山东省桓台县作为科研试点县，开展了以基层部门为主体、以新农民为载体、基于农民实地信息采集网格化服务体系建设的研究。搭建了以县级气象部门为中心，省-市-县-新农民直通农民的联动服务体系，县级气象部门横向推广，同时与省-市-县-镇各涉农部门互相联动的“新农民·气象哨”气象为农服务网络（图1）。参加网格化建设的新农民既是终端服务对象，也是气象信息反馈终端技术力量。

2.1 “新农民·气象哨”气象为农服务网络的主要平台

1）气象为农服务记录簿。记录簿是研究组为方便新农民田间管理而设计的纸质记录手册，目前推出小麦玉米、果树、蔬菜3个版本。记录簿由农民信息、作物发育期标准（标准来自《农业气象观测规范》）、发育期记录表、作物发育期过程总结表和天气实况、记录作物发育和田间管理记录页5部分构成。这样的设计让未经培训的农民也能按照规范和统一标准开展田间观测和田间管理记录，为气象哨示范带动周边农民奠定基础。记录簿既是农民采集作物观测田间气象的第一手资料，也是天气灾害实况的民间文字档案。

2）气象微信群。气象微信群是目前气象为农服务信息传达及反馈最及时的互助平台，群内成员主要是新农民、省市气象局农气和预报专家、市县地方农技专家、农业从业科技专家，是一个集服务、科普、气象灾情收集、志愿者招募、需求调研和服务效益评估为一体的沟通平台。

3）锄禾问天App。该平台是由山东省气象局开发，以数据和业务流程整合应用为核心，采用搭建平台-制定规范-业务开发-应用集成面向服务架构（SOA）的系统建设模式，实现智慧化气象服务的注册、发布、检索、管控、统计分析等功能［6］。它既是气象信息服务推送平台，也是信息收集平台。农户在App中可以获取预报、本地天气实况、多种发育期服务、田园定位等服务资源，还可以自主利用手机随手记录农事活动。

4）山东现代农业气象智能业务支撑平台。该平台是山东省气象局开发的气象为农服务技术平台，涵盖农业气象数据应用，具有大田、设施、特色农业监测预报预警、产品发布等相关功能，为基层农气人员开展服务提供技术支撑。

5）地方气象服务微信公众号。地方气象服务微信公众号是由基层气象部门运营的本行政区域的气象为农服务平台，其中涵盖天气实况、天气预报、雷达实况、站点实况、卫星云图、预警信号、重要天气预报等信息，农户和气象服务人员可以根据天气变化，随时在公众号内搜索、调阅县域气象自动站实时气温、降水等实况资料。

图1 “新农民·气象哨”气象为农服务网络结构

6）手机短信气象服务平台。该平台主要是推送24 h预报、预警信号、雨情等，覆盖地方各级政府和相关部门、部分农民、农机手等。气象短信是为地方政府提供决策气象服务的主平台，也是覆盖传统农民和不会用智能手机农民的单向服务平台。

2.2 “新农民·气象哨”气象为农服务网络建设步骤

1）服务对象的确定。通过向农经站、农技推广中心部门收集新农业经营主体和种粮大户的信息，积极与地方农业局、农广校和各镇田间学校开展合作，进行气象服务培训。培训过程中重点关注能提笔做记录、熟练使用智能手机的新农民，之后再次筛选，确定重点关注的气象服务对象。借助培训机会推广锄禾问天App，让培训农民关注地方气象服务微信公众号，通过成立培训班微信群，提高农民对气象农气服务人员的认可度，为今后工作信任及沟通提供便利。也可以通过气象服务（微信）群公开招募，将活跃度高的农民作为气象为农服务重点发展对象，在兼顾覆盖全行政区、地理特点和各镇服务需求的情况下，尽量均匀布点。其次，通过逐一走访选定的布点，对农民的各方情况进行了解，再开展农民信息采集登记，签订示范田使用协议等工作。

2）服务工作的推进。第一阶段先让农民根据培训和气象为农服务记录簿内的相关提示，自行摸索实践一段时间。第二阶段邀请农气专家进行讲座，让农民集中学习中国气象局培训网相关课件，并通过结业测试等多种方式，对“新农民·气象哨”重点服务人员进行针对性培训，此时他们对前期独自摸索时期发现的问题有更好的理解，提高了农民田间观测记录的可用性。

2.3 “新农民·气象哨”气象为农服务网络的实践成果

1）课研试点县（桓台县）2019—2020年根据田间观测记录，形成52份调查表，已用于山东省气象科研和服务工作。“新农民·气象哨”气象为农服务网络开展的小麦、玉米、蔬菜、水果发育期观测，将气象服务融入田间管理、收获、施肥、病虫害防治各个环节。农气人员根据作物收获季节实况，开展田间观测记录的梳理和录入，形成电子版或图片图集。

2）“新农民·气象哨”气象为农服务网络所服务的农民根据专家指导，开展了灾害性天气实况采集，运用微信等新媒体平台及时上报。试点县通过2019年3月低温、2019年干热风、2019年8月“利奇马”台风、2020年3—4月低温、5月17—18日冰雹等重要天气过程的灾情调研，形成电子图集，部分资料已经直报灾情系统上传。

3）新城细毛山药是试点县的传统特色作物，虽种植历史悠久，但农业和气象服务资料匮乏。为此研究组选定3个“新农民·气象哨”气象为农服务网络所服务的农民，开展发育期、田间管理观测记录，经过3年的跟踪服务，梳理出发育期标准、气象服务指标，后被锄禾问天App采用。

4）2020年，12个“新农民·气象哨”气象为农服务网络所服务的农民参与了小麦晚霜气温指标试验，农民采集并上报当年3—4月3次低温过程采集麦田气温、结霜和受冻实况、产量等信息，为山东省小麦晚霜冻气象服务提供田间观测资料。

5）2020年以来，山东省气象局开展大田作物发育观测对比2个“新农民·气象哨”气象为农服务网络技术骨干人员参与和协助县农气人员开展现场观测工作。严格按照对比观测方案和规范，开展小麦、玉米作物发育期的密度、株高、叶面积、干物质重观测，为山东省现代农业气象智能业务平台服务提供技术支撑。

3 “新农民·气象哨”气象为农服务网络在乡村振兴气象服务中的作用

3.1 气象服务有效供给载体筛选体系

气象为农服务跨农业与气象两大知识体系，基层台站科班出身农气人才稀缺，以农民气象服务需求为导向是有效服务切入点。配合度高、能持续跟随气象服务人员的农民是理想的气象哨，是凝聚民间科技力量的骨干，也是为农气象服务社会化示范带动的中坚力量。该体系的建设为气象服务的有效供给摸索出筛选模式。

3.2 民间气象历史资料库

气象哨留下了黑纸白字和实时图像资料，形成以行政区为横向、以时间为纵向的历史资料序列，为今后开展各类灾情普查留下了宝贵的民间气象资料，也为基层为农气象服务工作的持续发展搭建了人脉队伍。

3.3 气象科研成果承载体

发展研究型气象业务是新时代气象发展转型升级的重大战略决策［7］。“新农民·气象哨”气象为农服务网络为农民架起了气象科研成果直通式桥梁，示范田块成为农气科研的落脚点，作为气象哨的新农民成为气象部门的腿和眼，为气象科研工作节约了时间和成本，科技成果也得到有效转化，提升了气象服务的交付能力。

3.4 气象和农业科技人才培养孵化器

“新农民·气象哨”气象为农服务网络成为基层气象为农服务人才培养的孵化器，利于基层业务人员在学中干，在干中学。作为气象哨的新农民对网络体系的维护，倒逼农气人员不断进入田间地头与农民沟通。气象人员在对农民面对面的服务过程中，也有机会向素质高、现代化程度高的新农民专家学习现代农业知识。而气象哨农民的生产技术经过农气人员的指导，增强了气象科技含量，为今后最大限度地降低气象灾害打下基础。

4 “新农民·气象哨”气象为农服务网络体系运行效率典型案例和气象服务满意度评估

4.1 网络体系运行效率典型案例

经过2年多的不断探索，该网络的运行不仅起到了较为理想的防灾减灾作用，也为“新农民·气象哨”站点和周边农民减少了开支。例如，桓台县田庄史家村农业合作社社长史某，善用气象信息开展灌溉，为合作社合计节省开支达20余万元；种粮大户高某，在农业气象人员指导下开展2020年小麦霜冻天气过程田间信息采集，根据观测记录并研究针对性管理措施，经过积极补救，小麦单产产量不减反增；鸿基农业是桓台县的农业龙头企业，通过在其果园区、大棚区和粮食作物区内推广使用记录簿记录调度生产，在2020倒春寒时果园区开展点火冒烟保花蕾、晴朗高温天气大棚区及时采取浇水降温，作物产值得到了安全保障。

4.2 基于AHP对“新农民·气象哨”气象为农服务网络体系的气象服务满意度评估

对2019—2020年“新农民·气象哨”气象为农服务网络站点、推广站点进行问卷调查和统计。基于AHP效益评估办法［8］，开展气象服务满意度测评，测评目的是查找不足，寻求改进措施。测评指标体系为多指标的综合体，包括智慧化互动性媒体使用率、气象服务社会化工作参与率、网络体系对“三农”生产的服务效率，建立一个3层树形结构评估指标体系，如表1所示。

表1 气象服务满意度评估指标体系

4.2.1 构建判断矩阵 构建判断矩阵即对评价因子相互之间的重要性进行标度。在气象服务满意度评估模型建立后，各指标的上下层隶属关系已确定，依据表2所示的萨迪标度值，将同一层的各个因素相对于上一层的重要性进行两两比较，即可逐一得出各评估指标的相对重要性判断值，从而构建判断矩阵。

表2 萨迪标度值

4.2.2 矩阵一致性检验 首先，计算首层PA和第二层PB1、PB2、PB3指标权重T和特征向量Q。

指标权重T i为第i个评估指标相对于其上一层的权重。特征向量Qi为第i个评估指标相对于其上一层的特征向量，特征向量越大说明它对上一层决策的影响力越大。分别计算各层对应的指标权重T和特征向量Q，如表3所示。

表3 各层对应的指标权重T和特征向量Q

其次，计算最大特征根及一致性指标。λmax为最大特征根，其计算公式为：

ICI为一致性指标，其计算公式为：

将判断矩阵的数据代入，经计算可得：

最后，计算一致性比率。一致性比率简称RC，其计算公式为：

当RC小于0.1时，表示具有一致性。其中，IRI代表随机一致性指标值，萨迪给出了其值随判断矩阵阶数的变化，如表4所示。

表4 I RI随判断矩阵阶数（n）的变化

经计算，RCA=0.12，RCB1=0，RCB2=0.12，RCB3=0.12，可见RCB1＜0.1，RCA、RCB1、RCB2、RCB3与0.1相差不大。经上述判断可知，针对气象服务满意度评估指标体系所给出的判断矩阵具有相当的一致性，不需再调整。

4.2.3 层次权重 由前文可知，QAi为二级指标层相对于目标层的指标权重，QBi为三级指标层相对于二级指标层的指标权重，将QAi、QBi二者相乘可得QCi，即三级指标层相对于目标层A的指标权重。因此，对表3中的特征向量进行运算，可得显变量Ci各项指标相对于评价目标层的最终权重值QCi。QCi的权重值及其排序情况如表5所示。

4.2.4 气象服务满意度评估量化 经过上述步骤，最终得出气象服务满意度量化计算公式：

其中，MSS表示气象服务满意度，它是将“新农民·气象哨”气象为农服务网络对气象工作和服务的抽象感知进行数值化的结果 气象服务满意度评估指标体系中第三级指标显变量Ci的平均值，QCi表示Ci相对于评价目标层的权重值，NCi表示Ci的调查问卷样本数。各显变量的均值如表6所示。

表6 各显变量的均值

根据问卷调查数据统计结果以及前文给出的气象服务满意度计算公式，计算得MSS3.577，此结果是以4分为满分，如果换算为百分制，可得89分。

调研和测评结果显示，主要问题在于锄禾问天App、气象微信公众号的推广和使用有待加强；田间观测需要加强规范管理。

“新农民·气象哨”气象为农服务网络带动气象人员深入“三农”，成为懂农业、爱农村、爱农民的“三农”工作队伍的一部分，吸纳了新农民中骨干力量的参与，不仅有效推进了气象服务的社会化，扩大直通式为农气象服务的覆盖面，降低了农业气象人员的工作量，同时也进一步发挥了气象为乡村振兴战略服务的职能和作用。

观测资料数据库的建立为今后普查提供了历史资料支撑，也为科研拓宽了思路，例如从气候角度研究作物与本地杂草发育期之间的关联性，探讨绿色环保除草。该网络体系的建成破解了气象为农服务诸多难题，附加值较高。基层气象部门如果在建立各行政区网络基础上，能再打通上下游互动渠道，有望进一步打破地市间沟通壁垒，为人工影响天气工作赢得宝贵时间。