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摘要 设施农业有着良好的光照条件、保温性能，在农业种植中有着十分广泛的应用，有助于提升农业产量。对于设施农业来说，最重要的是建立安全型的环境温室，同时拥有设施农业气象服务，确保及时掌握设施农业气象预报。基于此，明确掌握设施农业气象装备技术要点与提高设施农业气象观测数据准确性的策略尤为关键。简要介绍了设施农业气象装备技术作用，提出了保证和提升设施农业气象观测数据准确性的策略，包括应用温度观测装备的关键技术、应用土壤水分观测的关键技术，分析及论述了设施农业气象装备的发展方向。
关键词 设施农业;气象装备;现代农业
中图分类号：S163 文献标识码：A 文章编号：2095–3305（2021）05–0082–02
设施农业是现代农业的显著代表，是指利用人工技术手段改变自然光温条件，创造动植物生长所需要的最佳环境因子。目前来看，设施农业主要分为两类，即设施园艺和设施养殖，其中设施养殖又可以分为水产养殖和畜牧养殖，均有着良好的发展[1]。此外，基于设施园艺和设施养殖发展起来的设施农业装备也得到了广泛的应用，比如水产养殖中使用聚乙烯网片制作的网箱有非常好的应用效果，对推动集约化水产品养殖业健康发展意义重大。但在设施农业气象装备技术发展方面还存在一些问题，对设施农业的健康发展有一定的影响。基于此，必须进一步发展设施农业气象装备技术，重点分析、探讨设施农业气象装备技术问题与对策。
1 设施农业气象装备技术
从当前设施农业装备应用情况来看，集中体现在设施园艺、设施养殖、食用菌生产、水产养殖等方面。
在设施园艺方面，覆盖材料发挥着十分重要的作用，以聚烯烃温室大棚膜的应用最为广泛，其有着良好的耐老化、消雾、防尘抗污功能。温室设施内使用的设备主要包括物理增产技术装备、物理植保技术装备、喷雾植保机械、耕耙与灌溉类机械装置。以物理植保技术为例，使用的设施装备有土壤连作障碍电处理机、温室电除雾防病促生系统、臭氧病虫害防治、防虫网。以耕耙机械装置为例，使用的设施装备有微滴灌装置和微耕机装置。在设施养殖方面，包括防疫装备和生产辅助设备，防疫装备有空间电场防疫系统、等离子体灭菌除臭系统，生产辅助设备包括风机、冷水帘、粪便处理设备、喂料机、喷淋设备。在食用菌生产方面，目前建设重点是环境安全型菇房，配备的设备有空间电场灭菌防病技术装备和促进食用菌生长生长的技术装备。水产养殖方面，当前最常用的是用聚乙烯网片制作的网箱，这种网箱设备主要是增氧机，具有非常好的应用效果。
目前来看，新型温室设施装备技术系统主要有4种，即温室移栽系统、温室控制系统、温室灌溉系统和温室通风系统。要高质量地实现农业气象环境观测，必须充分做好温度、湿度、太阳辐射量、光照等观测工作，将获得的数据作为设施农业技术调控的参考数据。目前广泛应用的自动农业气象观测系统有环境监控、作物生长监控、农田气象要素监控，在观测土壤水分、作物生长和气候等方面发挥着重要的作用。当前，农业气象自动观测装备技术取得了良好的发展，借助自动观测数据可以动态评估农作物的生长情况，但也存在一些技术问题。以北方地区为例，北方农业设施以日光温室为主，使用的传统温室结构只能起到一定的保温作用，但因为北方冬天棚内外的温差很大，导致自动气象站观测数据的准确性会受到影响。比如当温度传感器长时间处于高温变温的环境中时，会发生迟滞现象，测量数据的准确性会受到影响。又如当百叶箱的通风效果不佳时，会导致自动传感器的测量值与比对用水银温度计观测值存在较大差异。因此，仍然需要加大对设施农业气象装备技术的研究力度，以此弥补装备技术的缺陷。
2 提升设施农业气象观测数据准确性的策略
2.1 应用温度观测装备的关键技术
目前来看，广泛应用于设施农业气象观测中的温度观测装备是温度传感器，主要有3种类型，即热电偶式、电容式、电阻式，气象观测领域最常用的温度传感器是电容式。电容式温度传感器的湿敏元件具有良好的感湿能力，湿敏材料的特征参量可以随着内部水分子含量浓度发生线性变化，在评定湿敏元件性能时，需要重点考量线性度、响应时间、湿润带。在技术应用方面，目前湿敏元件技术主要有湿滞和动态响应特性、水蒸气传质机理。从长时间研究过程中发现，湿敏材料对水分子有效渗透系数和有效扩散系数均有较大的影响，主要影响因素是湿敏材料感湿膜的厚度与浓度[2]。需要注意的是，因为温室大棚是密闭空间，所以会出现低温高湿、高温高湿的情况，若是无法根据实际情况选择湿敏元件，则湿度观测数据的准确性会受到很大的影响。
2.2 应用土壤水分观测的关键技术
从长期实践过程中发现，借助土壤水分监测仪器的驻波比法虽然可以得到土壤容积含水率，但与人工观测烘干称重法得到的数据有一定的差异。分析原因主要有两点，一方面，自动监测仪器的相对湿度观测结果的准确性与土层的土壤常数值存在较大的关系，导致自动监测仪器的观测结果一定程度上会受人工测量的土壤常数的影响;另一方面，技术人员在正式使用自动检测仪器前会选择使用传感器输出值与人工的比对结果计算修正值，将修正后的终值直接作为观测结果，因此修正值对观测质量的影响较大。
基于土壤水分与土壤特性等相关参数之间十分密切的关系，要想充分保证观测数据的准确性，必须在线比对自动监测仪器和人工观测获得的数据，并定期修正，以此确保人工对比可以与装备稳定特性相结合，最大限度缩小自动土壤水分的人工烘干法与驻波比法之間的差异，数据对比后将偏差始终控制在允许范围内。只有这样，才可以充分保证设施农业气象观测数据的准确性，促使数据实现业务化，发挥出土塘水分自动化观测仪器的优势，以此为气象预报和科研领域提供参考性意见[3]。
3 设施农业气象装备的发展方向
基于当前阶段设施农业气象装备的应用发展情况，需要进一步加大对设施农业气象装备的研究力度，正确把握设施农业气象装备的发展方向，有针对性地发展设施农业气象装备。对于设施农业气象装备来说，一方面，要正确认识和把握设施农业装备的发展方向;另一方面，要加大对关键技术装备的研制与探索的力度。 在把握設施农业装备的发展方向上，考虑当前阶段我国日光温室发展还处于初期阶段，设施农业并未完全摆脱自然环境的影响，导致农作物的产量和质量均受到一定的影响。为此，今后要将自然灾害的防灾减灾作为设施农业气象装备发展的主要方向。此外，为了确保可以很好地适用不同的地域和气候，要确保观测装备使用的观测手段在不同层次和观测要素均有所调整。比如在北方地区，气象观测装备要具备防掀棚大风、低温寡照、暴雪垮棚、病虫害、高温热害等灾害预防的能力。在环境调节方面，使用的基础数据非常依赖于温室内部的气象观测数据，当前阶段我国在航空、军事预报和天气等领域使用的气象新型装备技术已经取得了良好的发展，可以考虑将这些技术与农业气象装备联系起来，促使技术上有很好的融合。此外，农业部门要积极与植保部门加强沟通，将农业气象装备与植保设备有机结合，以此保证和提升观测数据的准确性。
在加强对关键技术装备的研制与探索上，要进一步加大对已经成熟的观测装备技术的研究力度，比如要加大对空气和土壤湿度传感器研究力度，重点从传感器的元件材料、特性和观测介质着手，深入地研究太阳光谱、CO2浓度与作物生长、病虫害关系的理论。除此之外，要利用先进的气象设施，并结合数值预报产品，积极做好温室大棚农用天气预报研究与监测的工作，最大程度地保证和提升温室农作物的品质，推动设施农业发展。
4 结语
设施农业是一种新型的农业生产方式，有着良好的发展前景，值得进一步推广应用。基于设施农业的特性，要重点加强对设施农业气象观测力度，多使用一些有效的气象装备技术，加强对关键技术装备的研制与探索的力度，并尝试使用农业气象信息技术，以此获取设施农业气象预报，不断增强防灾减灾的能力，推动设施农业可持续发展。
参考文献
[1] 勾卫东，魏娟娟，杨春芽.论发展现代农业气象服务中装备保障的重要性[J].农村经济与科技， 2020， 31（24）： 10-11.
[2] 程琳，王东育，徐驰.设施农业气象预报的必要性及要点分析[J].农业与技术， 2020， 40（8）： 115-116.
[3] 吴景艳.农业气象信息技术在设施农业中应用研究[J].农村经济与科技， 2020， 31（6）： 23-24.
责任编辑：黄艳飞
Analysis of Technical Problems and Counterme-
asures of Meteorological Equipment in Facility Agriculture
WANG Bin-fei （Panjin Meteorological Bureau， Panjin， Liaoning 124010）
Abstract Facility agriculture has a good lighting conditions， thermal insulation performance， has a very wide range of applications in agricultural planting， help to improve agricultural output. For the facility agriculture， the most important thing is to establish a safe environmental greenhouse， and at the same time to have the facility agriculture meteorological service， to ensure the timely grasp of the facility agriculture meteorological forecast. Therefore， it is crucial to clarify and master the key technical points of facility agricultural meteorological equipment and the strategy to improve the accuracy of facility agricultural meteorological observation data. In this paper， the equipment technology of facility agriculture is briefly introduced， and then the strategies to ensure and improve the accuracy of the observation data of facility agriculture are put forward， including the key technology of temperature observation equipment and the key technology of soil moisture observation. Finally， the development direction of facility agricultural meteorological equipment is analyzed and discussed.
Key words Facility agriculture; Meteor-ological equipment; Modern agriculture
关键词 设施农业;气象装备;现代农业
中图分类号：S163 文献标识码：A 文章编号：2095–3305（2021）05–0082–02
设施农业是现代农业的显著代表，是指利用人工技术手段改变自然光温条件，创造动植物生长所需要的最佳环境因子。目前来看，设施农业主要分为两类，即设施园艺和设施养殖，其中设施养殖又可以分为水产养殖和畜牧养殖，均有着良好的发展[1]。此外，基于设施园艺和设施养殖发展起来的设施农业装备也得到了广泛的应用，比如水产养殖中使用聚乙烯网片制作的网箱有非常好的应用效果，对推动集约化水产品养殖业健康发展意义重大。但在设施农业气象装备技术发展方面还存在一些问题，对设施农业的健康发展有一定的影响。基于此，必须进一步发展设施农业气象装备技术，重点分析、探讨设施农业气象装备技术问题与对策。
1 设施农业气象装备技术
从当前设施农业装备应用情况来看，集中体现在设施园艺、设施养殖、食用菌生产、水产养殖等方面。
在设施园艺方面，覆盖材料发挥着十分重要的作用，以聚烯烃温室大棚膜的应用最为广泛，其有着良好的耐老化、消雾、防尘抗污功能。温室设施内使用的设备主要包括物理增产技术装备、物理植保技术装备、喷雾植保机械、耕耙与灌溉类机械装置。以物理植保技术为例，使用的设施装备有土壤连作障碍电处理机、温室电除雾防病促生系统、臭氧病虫害防治、防虫网。以耕耙机械装置为例，使用的设施装备有微滴灌装置和微耕机装置。在设施养殖方面，包括防疫装备和生产辅助设备，防疫装备有空间电场防疫系统、等离子体灭菌除臭系统，生产辅助设备包括风机、冷水帘、粪便处理设备、喂料机、喷淋设备。在食用菌生产方面，目前建设重点是环境安全型菇房，配备的设备有空间电场灭菌防病技术装备和促进食用菌生长生长的技术装备。水产养殖方面，当前最常用的是用聚乙烯网片制作的网箱，这种网箱设备主要是增氧机，具有非常好的应用效果。
目前来看，新型温室设施装备技术系统主要有4种，即温室移栽系统、温室控制系统、温室灌溉系统和温室通风系统。要高质量地实现农业气象环境观测，必须充分做好温度、湿度、太阳辐射量、光照等观测工作，将获得的数据作为设施农业技术调控的参考数据。目前广泛应用的自动农业气象观测系统有环境监控、作物生长监控、农田气象要素监控，在观测土壤水分、作物生长和气候等方面发挥着重要的作用。当前，农业气象自动观测装备技术取得了良好的发展，借助自动观测数据可以动态评估农作物的生长情况，但也存在一些技术问题。以北方地区为例，北方农业设施以日光温室为主，使用的传统温室结构只能起到一定的保温作用，但因为北方冬天棚内外的温差很大，导致自动气象站观测数据的准确性会受到影响。比如当温度传感器长时间处于高温变温的环境中时，会发生迟滞现象，测量数据的准确性会受到影响。又如当百叶箱的通风效果不佳时，会导致自动传感器的测量值与比对用水银温度计观测值存在较大差异。因此，仍然需要加大对设施农业气象装备技术的研究力度，以此弥补装备技术的缺陷。
2 提升设施农业气象观测数据准确性的策略
2.1 应用温度观测装备的关键技术
目前来看，广泛应用于设施农业气象观测中的温度观测装备是温度传感器，主要有3种类型，即热电偶式、电容式、电阻式，气象观测领域最常用的温度传感器是电容式。电容式温度传感器的湿敏元件具有良好的感湿能力，湿敏材料的特征参量可以随着内部水分子含量浓度发生线性变化，在评定湿敏元件性能时，需要重点考量线性度、响应时间、湿润带。在技术应用方面，目前湿敏元件技术主要有湿滞和动态响应特性、水蒸气传质机理。从长时间研究过程中发现，湿敏材料对水分子有效渗透系数和有效扩散系数均有较大的影响，主要影响因素是湿敏材料感湿膜的厚度与浓度[2]。需要注意的是，因为温室大棚是密闭空间，所以会出现低温高湿、高温高湿的情况，若是无法根据实际情况选择湿敏元件，则湿度观测数据的准确性会受到很大的影响。
2.2 应用土壤水分观测的关键技术
从长期实践过程中发现，借助土壤水分监测仪器的驻波比法虽然可以得到土壤容积含水率，但与人工观测烘干称重法得到的数据有一定的差异。分析原因主要有两点，一方面，自动监测仪器的相对湿度观测结果的准确性与土层的土壤常数值存在较大的关系，导致自动监测仪器的观测结果一定程度上会受人工测量的土壤常数的影响;另一方面，技术人员在正式使用自动检测仪器前会选择使用传感器输出值与人工的比对结果计算修正值，将修正后的终值直接作为观测结果，因此修正值对观测质量的影响较大。
基于土壤水分与土壤特性等相关参数之间十分密切的关系，要想充分保证观测数据的准确性，必须在线比对自动监测仪器和人工观测获得的数据，并定期修正，以此确保人工对比可以与装备稳定特性相结合，最大限度缩小自动土壤水分的人工烘干法与驻波比法之間的差异，数据对比后将偏差始终控制在允许范围内。只有这样，才可以充分保证设施农业气象观测数据的准确性，促使数据实现业务化，发挥出土塘水分自动化观测仪器的优势，以此为气象预报和科研领域提供参考性意见[3]。
3 设施农业气象装备的发展方向
基于当前阶段设施农业气象装备的应用发展情况，需要进一步加大对设施农业气象装备的研究力度，正确把握设施农业气象装备的发展方向，有针对性地发展设施农业气象装备。对于设施农业气象装备来说，一方面，要正确认识和把握设施农业装备的发展方向;另一方面，要加大对关键技术装备的研制与探索的力度。 在把握設施农业装备的发展方向上，考虑当前阶段我国日光温室发展还处于初期阶段，设施农业并未完全摆脱自然环境的影响，导致农作物的产量和质量均受到一定的影响。为此，今后要将自然灾害的防灾减灾作为设施农业气象装备发展的主要方向。此外，为了确保可以很好地适用不同的地域和气候，要确保观测装备使用的观测手段在不同层次和观测要素均有所调整。比如在北方地区，气象观测装备要具备防掀棚大风、低温寡照、暴雪垮棚、病虫害、高温热害等灾害预防的能力。在环境调节方面，使用的基础数据非常依赖于温室内部的气象观测数据，当前阶段我国在航空、军事预报和天气等领域使用的气象新型装备技术已经取得了良好的发展，可以考虑将这些技术与农业气象装备联系起来，促使技术上有很好的融合。此外，农业部门要积极与植保部门加强沟通，将农业气象装备与植保设备有机结合，以此保证和提升观测数据的准确性。
在加强对关键技术装备的研制与探索上，要进一步加大对已经成熟的观测装备技术的研究力度，比如要加大对空气和土壤湿度传感器研究力度，重点从传感器的元件材料、特性和观测介质着手，深入地研究太阳光谱、CO2浓度与作物生长、病虫害关系的理论。除此之外，要利用先进的气象设施，并结合数值预报产品，积极做好温室大棚农用天气预报研究与监测的工作，最大程度地保证和提升温室农作物的品质，推动设施农业发展。
4 结语
设施农业是一种新型的农业生产方式，有着良好的发展前景，值得进一步推广应用。基于设施农业的特性，要重点加强对设施农业气象观测力度，多使用一些有效的气象装备技术，加强对关键技术装备的研制与探索的力度，并尝试使用农业气象信息技术，以此获取设施农业气象预报，不断增强防灾减灾的能力，推动设施农业可持续发展。
参考文献
[1] 勾卫东，魏娟娟，杨春芽.论发展现代农业气象服务中装备保障的重要性[J].农村经济与科技， 2020， 31（24）： 10-11.
[2] 程琳，王东育，徐驰.设施农业气象预报的必要性及要点分析[J].农业与技术， 2020， 40（8）： 115-116.
[3] 吴景艳.农业气象信息技术在设施农业中应用研究[J].农村经济与科技， 2020， 31（6）： 23-24.
责任编辑：黄艳飞
Analysis of Technical Problems and Counterme-
asures of Meteorological Equipment in Facility Agriculture
WANG Bin-fei （Panjin Meteorological Bureau， Panjin， Liaoning 124010）
Abstract Facility agriculture has a good lighting conditions， thermal insulation performance， has a very wide range of applications in agricultural planting， help to improve agricultural output. For the facility agriculture， the most important thing is to establish a safe environmental greenhouse， and at the same time to have the facility agriculture meteorological service， to ensure the timely grasp of the facility agriculture meteorological forecast. Therefore， it is crucial to clarify and master the key technical points of facility agricultural meteorological equipment and the strategy to improve the accuracy of facility agricultural meteorological observation data. In this paper， the equipment technology of facility agriculture is briefly introduced， and then the strategies to ensure and improve the accuracy of the observation data of facility agriculture are put forward， including the key technology of temperature observation equipment and the key technology of soil moisture observation. Finally， the development direction of facility agricultural meteorological equipment is analyzed and discussed.
Key words Facility agriculture; Meteor-ological equipment; Modern agriculture