气象灾害对山西设施农业的影响及气象服务探讨

李 晖

山西省气象服务中心，山西太原 030002

设施农业是以应用设施为基础，通过人工技术来调控或创造作物全部或部分生长阶段所需的光、温、水、肥、气等环境条件，提高作物光能利用率，进而提升作物产量和品质、延长作物生长发育期，并确保作物在不能生长的露天季节或环境中可正常生长发育的新型农业生产模式。随着科学技术的进步和人们生活水平的提高，因设施农业的投入、产出和技术特征较高，在我国农业种植中得到了广泛推广，在提升作物产量和品质的同时，还推动了农业朝着现代化方向发展[1-2]。近年来，国家出台了一系列法规政策，促进了传统农业生产朝着现代化农业产业结构进行调整，山西省积极响应国家号召，使得设施农业规模和经济效益取得了显著成绩，有效推动了当地经济转型，现已成为当地最具发展潜力新的经济增长点。由于设施农业生长过程中与气象和气候条件密切相关，气象条件对设施农业生产模式的影响较大，尤其是灾害性天气的出现会提高病虫害蔓延速率，降低了农民经济收入水平。因此，气象部门需全面分析气象灾害发生情况及其对设施农业的影响，进而找出科学、有效的防御措施，为设施农业持续健康发展提供气象服务保障。

1 山西省设施农业发展现状

“十三五”以来，山西省严格贯彻落实省委、省政府的决策部署，将设施农业发展作为实施“特”“优”战略和促进农业高质量发展的重要抓手，通过实施相关的惠农政策，如设施蔬菜百万棚行动计划、设施农业综合开发等，进一步提高了山西省设施农业综合生产水平，冬春季节的蔬菜自给率显著提高，食用菌集约化快速增长，水果供给的产业化和多元化特征显著，设施园艺产业发展质量大幅度提高。截至“十三五”末，山西省设施农业总面积超过了5.33万hm2，其中设施蔬菜(包含食用菌)约3.87万hm2，设施水果约1.47万hm2，冬春季节的蔬菜自给率高达45%左右。

2 山西省灾害性天气特征

2.1 降雪

降雪是指大量白色不透明的冰晶(雪晶)及其聚合物(雪团)组成的降水，主要有小雪、中雪、大雪和暴雪天气。山西降雪天气大都出现在10月至翌年4月，集中降雪期则在11月至翌年3月，以夜间降雪为主。山西降雪日数整体呈现出东南和西北部偏多、中部和南部偏少、山区多盆地少的特点。其中，朔州东部丘陵区、五台山区、忻州西高寒区、长治南部、晋中中东部山区和晋城东部年平均降雪日数偏多，为25.0～29.3 d；而运城、临汾中部、太原、忻州中部、吕梁东部偏少，年平均降雪日数为8.5～10.0 d，而山西西北部是降雪风险最大区。

若降雪天气持续较长时间，会造成积雪过厚，对棚内温度和透光性产生影响，营造出低温寡照的弱光环境，对作物光合作用的影响较大，进而导致作物叶片黄化，延缓了生长发育速度，提高了落花落果率，对蔬菜产量和效益的影响较大[3]。此外，温室大棚设施有一定的负载强度，若不能及时清除棚顶、棉被和草苫上的积雪，会导致草苫和棉被受潮，增加棚架压力，一旦超过大棚自身的负载，很容易压塌温棚设施，进而引发雪灾。与此同时，还会削弱受潮草苫和棉被的保暖性，提高了棚内作物受冻概率，影响设施作物产量和品质。持续低温和缺乏光照会造成蔬菜大棚内出现严重低温、高湿和弱光小气候环境，因冻害会造成大棚进口处、走道边的植株叶片发黄，深处受冻相对较轻。

2.2 冰雹

冰雹主要出现在中小尺度天气系统中，空间尺度小、持续时间短且突发性强。由于冰雹天气具有较强的破坏性，出现时常伴随着雷暴、大风、短时强降水等天气，造成的危害极为严重。山西成灾冰雹主要出现在每年的6—8月，尤以下午至傍晚居多，具有影响范围广、雹期时间长、雹粒大、出现频率高且成灾严重等方面的特点。若冰雹出现在飑线上大都伴随着强降水或瞬时大风天气，而伴有强降水或暴雨天气现象的占总冰雹日数的34%，伴随着瞬间大风天气现象的占总冰雹日数的28%。山西年平均冰雹日数呈现出阶梯状分布，且地域性特点显著。随着的纬度和海拔的升高，年平均冰雹日数不断增加，同时还呈现出山区高于盆地、北部高于南部、东部高于东部的特征。其中，大同南部、朔州北部、忻州中西部年平均冰雹日数较多，为1.95～2.60 d；运城、临汾、晋中西部和吕梁东部的年平均冰雹日数较少，为0～0.95 d。

由于冰雹从天而降，对设施农业的危害较大。冰雹出现时大都伴随着龙卷风天气，将会破坏设施农业基础，还会刮起或掀翻草帘和棉毡，进而损坏棚膜[4]。冰雹会破坏作物枝叶、茎秆和果实，会影响设施作物产量和品质；若设施作物开花坐果期内遇到冰雹灾害，则会提高落花落果率，使得果实大幅度减产；若冰雹砸伤幼果，发育成熟后期极易出现雹伤，不利于日后储存，产生的经济损失较大。

2.3 大风

在气象学中，将瞬时风速超过17.2 m/s或风力在8级以上的风称为大风。山西大风以冬春季寒潮大风、夏季雷雨大风和强冷空气入侵引发的大风天气为主，尤其6级以上大风的出现对山西农作物造成的危害最严重。地形因素也在很大程度上影响大风风速和风力，五台山、恒山北部的年平均大风日数要比两山以南高；高海拔地区的年平均大风日数多于低海拔地区。山西省年平均大风日数呈现出北多、南少，山区高于盆地的特征。大部分地区的年平均大风日数为10～15 d；西北部到吕梁山区、中东部地区的年平均大风日数为20～25 d；长治和临汾年平均大风日数最少，为2～5 d。

若设施农业生长中遇到大风天气现象，设施农业极易出现机械性损坏。大风会刮起或掀翻温室大棚外覆盖的草帘或棉毡，损坏棚膜，大风形成的高速气流会导致热量传输速率进一步提高，使得气温骤降，不利于棚内蔬菜的正常发育，降低了设施作物产量和品质。

2.4 干旱

通常情况下，因淡水总量较少，很难满足人们日常生存生活及经济发展的气候现象称之为干旱。气象干旱主要包括4个不同的等级，分别为轻旱、中旱、重旱和特旱。若相较于往年降水偏少，地表空气较为干燥，土壤出现轻度缺水则称之为轻旱；降水持续较往年偏少，土壤表面干燥，土壤水分不足，白天地表叶片出现萎蔫的现象则称之为中旱；土壤水分持续严重不足，土壤中的干土层较厚，叶片干枯、植物萎蔫、果实脱落称之为重旱，对生态环境和农作物的影响极为严重；土壤水分长期严重不足，地表植被干枯或死亡的现象则称之为特旱，严重影响作物生长和生态环境。山西省轻旱在大同、太原和临汾盆地较为常见，年平均轻旱日数为140～170 d，而忻州西部、吕梁西部、长治和晋城年平均轻旱日数较少，为120～140 d。山西省干旱灾害分布受地形因素的影响较大，吕梁山和太行山对太平洋东南气流的屏障作用明显，直接造成山体以西的降水偏少，再加上地形阻挡与动力抬升，使得山西旱情从山区盆地不断蔓延加重。山西省重旱及以上灾害在太原盆地、南部临汾和运城较为集中，重旱及以上的年平均日数为27～53 d。

山西省春季气温回升速度较快，此时的降水量较少，空气湿度偏低，再加上频繁出现的大风天气，会提高作物蒸腾和土壤蒸发速率，进一步加重旱情。尽管设施农业生长发育中无需依靠自然降水，只需做好日常灌溉即可。若是有效降水不足，会降低径流量，对日常灌溉工作的开展极为不利，还会影响后期设施蔬菜的正常生长[5]；伏旱大都伴随着高温天气，温室大棚内与露地的温差较大，尤其是午后棚内温度很容易超过40 ℃。高温天气会导致设施作物叶片出现卷曲、边缘焦枯，使得叶片失水速率上升，整片叶子会出现萎蔫、叶片发黄等，严重危害着设施作物的正常生长，甚至伴随着死棵、坐果不佳等情况。

2.5 霜冻

霜冻是指空气温度骤降，使得地表温度不足0 ℃，农作物因此而受损，甚至是死亡的天气现象。除了夏季外，每年秋季、冬季和春季均有可能出现霜冻灾害。山西省霜冻天气主要在北部和中部地区最集中，从北部到南部霜冻日数逐渐递减。其中，大同、朔州、忻州年平均霜冻日数最多，为220～240 d；南部年平均霜冻日数最少，为170～200 d。

由于霜冻出现的主要特征是强降温天气，因温度下降幅度较大，严重危害着棚内对温度稳定性有较高要求的农作物。由于棚内温度骤降，轻则会导致设施作物生长发育过程停滞，重则会出现冻伤冻死设施作物的情况，将会导致作物存活率、品质及生产效益大打折扣。另外，霜冻出现时还有可能出现大风天气，在刮破棚膜的同时，还会损坏草帘、棚被等，进而造成棚内有关设施受损，会对大棚的保温效果产生影响。因低温和大风的共同作用，对设施农业的危害更加严重。霜冻除了强降温天气，还会出现连阴雨天气，阳光照射减少，俗称低温寡照天气[6]。太阳辐射除了为棚内作物提供一定的热量，还能提供足够的光照条件，以确保植物光合作用的开展。若阴雨天气持续数日，会削弱光照强度，因棚内光照和温度不足，会导致作物变黄直至枯死，甚至会直接冻死，进而造成农作物严重减产。低温霜冻的出现对山西设施农业的威胁最大。此外，长期的低温寡照天气很容易滋生作物病害，使得棚内细菌量骤增，阻碍了作物整体生长，进而出现减产减收的现象。

3 气象服务措施

3.1 提高气象预报预警的精细化水平

山西省各级气象部门应加大短期和中长期天气预报的研究力度，不断提高当地气象预报预测的精细化水平，时刻关注当地气候变化，并以现代化技术，如卫星、雷达、区域自动气象站为依托，全面利用数值天气预报资料，尽快构建起具有现代化水平的气象预报预警服务系统，并第一时间发布灾害性天气预警信息。同时，还要加大资金投入，确保移动信息机、电子显示屏在山西省各个地区实现全面覆盖，加快“移动信息机和农村大喇叭”气象信息发布模式的顺利实施，以拓宽气象信息覆盖范围。由于设施农业生长发育关键期对气象和气候条件的反应较为敏感，需要气象部门及时发布气象预警信息，确保农户有充足的时间做好准备工作，减少灾害性天气对设施农业生产的影响。

3.2 采取针对性强的防御措施

对大风、冰雹等灾害性天气来说，需要做好拱棚设施的加固保护工作，还要绑扎铁丝，将膜边进行压土，并将通风口压严压实，将大风、冰雹等灾害性天气对设施农业的危害降至最低；全面关注山西省各地的天气变化状况，熟练掌握冰雹天气发生机制，积极布设人工影响天气作业点，并选择有利天气时机开展人工防雹作业，减少冰雹灾害对设施农业的危害；对低温霜冻天气，则可以将喷水灌水、棚外熏烟、加盖草帘等方式进行有机结合，防止设施农业遭受冻害。冻害出现后需要第一时间灌水，以增加土壤温度，防止温度继续下降，还要保证设施作物在恒定温度下持续上升，降低冻害强度。对连续降雪天气，可选择在天气晴朗时揭开温室草帘，保证设施作物可以适应低温光照，并在蔬菜、瓜果等农作物表面喷洒适量的营养液和清水，对设施农业进行中耕松土，增加地面温度和提升土壤透气性，确保设施作物正常生长发育。

3.3 做好气象服务工作

对灾害性天气对设施农业可能产生的危害，气象部门需要第一时间做好气象服务工作，同时派遣农业气象技术人员深入各地设施农业生产基地查看温室内各个气象要素数据，以对设施作物生长状况有一定的了解，并指导农户及时采取有针对性的措施；气象部门还可以借助温室内外的实景监测设备对温室内作物长势变化和外界气象灾害实况进行了解，并将新媒体和传统媒体进行结合，以多种渠道快速发布预报、预警和设施农业生产建议信息[7-10]。此外，气象部门还要将设施农业气象服务资料发送至农业生产管理部门，并详细阐述天气实况、温室内气候条件变化及未来天气预报等，针对设施农业防灾减灾给予建议。做好温室大棚内局地小气候观测站的安装，完成对温室智能化环境的监测，并通过手机端直观观测气象数据信息，用户通过下载APP或在小程序、电脑云平台上检查实时数据信息，为科学指导农业提供数据支撑。

3.4 增加气象服务产品的科技含量

通过加强对山西省农业气象监测网建设，可有效确保设施农业气候要素观测数据的完整性、时效性和准确性，进而增加设施农业气象服务产品的技术含量，并开发适用性、专业性强的农业服务产品，为特色农业发展提供强有力的指导。在设立和使用设施农业局地观测站的过程中，可为不同设施作物生长发育同气候要素之间的关系提供实时持续的观测数据，对完善山西省设施农业气象指标体系和增加气象服务产品科技含量具有促进作用。

3.5 增强全民的防灾减灾意识

山西省气象部门应该联合各区的职能部门做好防灾减灾宣传工作，使广大群众认识到气象服务的重要性，并充分了解气象灾害的成因、主要表现形式及防御措施，当气象灾害发生时，能够及时发现并有效应对，最大限度地减少气象灾害造成的损失。对获取信息渠道受限的地区，气象部门可联系当地村委会等，通过广播和宣讲的方式将防灾减灾的措施灌输给农业生产者，提升农业生产者对气象灾害的警惕性，采取加强灾害的防御措施。

4 结束语

气候变化影响农业的生产发展，而我国是一个自然灾害频发的国家，气象灾害的破坏性降低了农作物的产量，影响了农业经济效益。因此，山西相关部门要掌握本地区气候特点和气象灾害的发生规律，借助先进的气象技术，采取有效的防灾减灾措施，降低气象灾害对农业的损失，为农业的生产提供安全的环境。