设施农业象观测与服务

1、设施农业气象观测与服务设施农业气象观测与服务主主 要要 内内 容容 设施农业及其发展设施农业及其发展 设施农业气象问题与服务设施农业气象问题与服务 设施农业气象观测设施农业气象观测一、设施农业及其发展一、设施农业及其发展uW-W-什么是设施农业？什么是设施农业？环境科学生物科学工程科学u 设施农业的类型设施农业的类型设设 施施 农农 业业水产养殖设设 施施 养养 殖殖设设 施施 种种 植植畜牧养殖设施蔬菜设设施施果果树树设设施施花花卉卉 我国设施种植面积我国设施种植面积56875687多万亩多万亩，占占世界的世界的89.3%89.3%。其中温室和大棚占世界的其中温室和大棚占世界的89.7%89

2、.7%。 u 设施蔬菜生产现状与地位设施蔬菜生产现状与地位设施结构类型设施结构类型 现 代 温 室 日日 光光 温温 室室 塑塑 料料 大大 棚棚 塑料小拱棚36183618万亩万亩占占64%64%蔬菜蔬菜93.5%果树果树4.1%花卉花卉2.4%占占1%1%现代温室现代温室中小拱棚中小拱棚塑料大棚塑料大棚日光温室日光温室 全国日光温室日光温室种植面积约1400万亩万亩，其中蔬菜生产蔬菜生产面积约1350多万亩多万亩。 年产值年产值2025亿元左右亿元左右，成，成为为农村经济发展的支柱产农村经济发展的支柱产业，并逐步走向标准化生业，并逐步走向标准化生产产。 推动了区域经济的发展推动了区域经济的

3、发展 为农民增收做出了突出贡献：为农民增收做出了突出贡献：农民人均纯收入农民人均纯收入显著提升。显著提升。 有力地拉动内需和地方经济：有力地拉动内需和地方经济：带动相关上下游带动相关上下游产业的发展。产业的发展。 吸纳农村富余劳动力、促进劳动力就业：吸纳农村富余劳动力、促进劳动力就业：设施设施农业产业及上下游产业岗位农业产业及上下游产业岗位；如寿光市；如寿光市50%50%的的人口从事与设施农业有关的产业。人口从事与设施农业有关的产业。 提高了全民的生活质量提高了全民的生活质量p设施农业备受设施农业备受党中央、国务院高度重视党中央、国务院高度重视 2015年年中央一号文件中央一号文件：“深入推进

4、农业结深入推进农业结构调整构调整”-实施园艺产品提质增效工程实施园艺产品提质增效工程。1%39% 35%25%5430全国蔬全国蔬菜产业菜产业规划规划全国蔬菜全国蔬菜产业规划产业规划(2020(2020年年) )面积面积+2.2%+2.2%产量产量+18.8%+18.8%人均人均+8.1%+8.1%设施蔬菜面设施蔬菜面积占积占25%25%左左右右二、设施农业生产气象问题与服务二、设施农业生产气象问题与服务 我国设施农业平均单产仅为发达国家（荷兰）我国设施农业平均单产仅为发达国家（荷兰）的的1/3-1/4，产值相当于发达国家的，产值相当于发达国家的1/30-1/40。 黄瓜、番茄产量黄瓜、番茄产

5、量中国，中国，7-8kg/m2荷兰，荷兰，30-50kg/m2（1季产量），较我国高出季产量），较我国高出3-5倍倍。 原因：原因：总体水平（特别是科技水平）低总体水平（特别是科技水平）低，其中，其中，设施农业生产中的气象问题没有得到有效解决，设施农业生产中的气象问题没有得到有效解决，是影响产量和经济效益的主要原因之一。是影响产量和经济效益的主要原因之一。u设施农业生产存在的主要气象问题设施农业生产存在的主要气象问题设施结构相对简陋设施结构相对简陋-对外界气象条件依赖性对外界气象条件依赖性较大较大温度问题温度问题-过高或过低过高或过低春、秋季春、秋季-过高过高冬季冬季-过低过低湿度问题湿度问题

6、-过高（易导致病害发生）过高（易导致病害发生）p正常天气条件下设施内小气候问题及其影响正常天气条件下设施内小气候问题及其影响 反季节反季节 -高效生产和反季节栽培为产业定向 设施结构设施结构 -相对简陋 能量能量来源来源 -太阳辐射 低温灾害低温灾害 寡照灾害寡照灾害 低温寡照复合灾害低温寡照复合灾害 大风灾害大风灾害 暴雪灾害暴雪灾害 次生灾害次生灾害-病虫害病虫害 p 设施农业气象灾害影响日趋增大设施农业气象灾害影响日趋增大设施蔬菜生产特点：设施蔬菜生产特点：主要气象灾害：主要气象灾害：低温低温低温导致番茄受冻寡照导致黄瓜染病寡照寡照温室低温温室低温抑制光合抑制光合湿度过高湿度过高灾害性天

7、气条件影响灾害性天气条件影响: : 温度过低温度过低湿度过高湿度过高CO2过低过低间接影响间接影响p设施农业气象服务的必要性设施农业气象服务的必要性-需求需求 日常生产管理需求日常生产管理需求 春、秋季春、秋季 冬季冬季气象灾害影响防御需求气象灾害影响防御需求低温，寡照，大风，暴低温，寡照，大风，暴雪，复合灾害。雪，复合灾害。设施小气候设施小气候预报预报灾害影响灾害影响预报预报 其他服务其他服务采摘上市，气肥施用，采摘上市，气肥施用，病害发生潜势。病害发生潜势。小气候监小气候监测诊断测诊断为什么说设施农业气象服务是可行的？为什么说设施农业气象服务是可行的？p设施小气候存在高度稳定性设施小气候存

8、在高度稳定性通风显通风显热交换热交换入射太入射太阳能阳能通过覆盖材通过覆盖材料热交换料热交换空气与土表空气与土表显热交换显热交换空气与作物空气与作物显热交换显热交换空气与墙体空气与墙体显热交换显热交换作物蒸腾作物蒸腾潜热消耗潜热消耗土表蒸发土表蒸发潜热消耗潜热消耗主要能量来源是太阳辐射主要能量来源是太阳辐射 温室、大棚的透光率一般在温室、大棚的透光率一般在60%-80%以上以上不同季节不同天气条件下日光温室外不同季节不同天气条件下日光温室外总辐射总辐射辐辐冬季冬季春秋季春秋季不同季节不同天气条件下日光温室内总辐射辐不同季节不同天气条件下日光温室内总辐射辐冬季冬季春秋季春秋季 l 气气 温温 冬

9、冬 季季春春 季季室内气温室内气温冬季晴天冬季晴天冬季多云冬季多云冬季阴天冬季阴天地表温度地表温度20cm20cm地温地温室室 外外气气 温温 l 地地 温温 白天，随着土白天，随着土层的加深，温层的加深，温度 降 低度 降 低 ; ; 夜 间夜 间则相反则相反。l 湿度变化特征湿度变化特征冬 季春 季l 温室内温室内CO2浓度浓度冬季明显低冬季明显低于春秋季于春秋季冬季天气类冬季天气类型影响大型影响大日光温室气温预报精度检验日光温室气温预报精度检验010020030040050060070080090010000510152025303540 实 测 值预 测 值2008 年12 5月晴天逐

10、日24小时预报值与实际值对比图（莱芜）l78%样本绝对误差低于样本绝对误差低于20:0007:00与与18:0023:00时段内效果较理想；时段内效果较理想；白天白天08:00 17:00时段，由于受到通风作业的时段，由于受到通风作业的干扰，棚内气温预测效果波动较大干扰，棚内气温预测效果波动较大.浙江慈溪大棚气浙江慈溪大棚气温温江苏南部大棚气温江苏南部大棚气温冬季冬季春季春季春季春季冬季冬季 山东日光温室：山东日光温室：相对误差相对误差低于低于5%5%样本样本占占77%77%；低；低于于10%10%样本样本占占93%93%。 湿度预报精度检验湿度预报精度检验服务内涵：服务内涵： 设施农用天气预

11、报 设施农业气象灾害监测与影响预报 设施农业病虫害发生潜势气象预报 设施农业气象诊断与评估 农业气象指标小气候特征天气预报天气预报环境调控栽培管理作物与作物与环境达到环境达到和谐和谐服务服务产品产品加工加工预报模型预报模型实时观测实时观测数据数据p 2009 2009年，中国局正式提出开展服务年，中国局正式提出开展服务u 服务核心基础支撑服务核心基础支撑-气象观测气象观测设施设施农业农业气象气象观测观测设施外环境气设施外环境气象要素象要素设施内设施内小气候小气候要素要素现状：省市间不统一现状：省市间不统一三、设施农业气象观测三、设施农业气象观测p 标准制定与相关规定标准制定与相关规定 行标：行

12、标：QX/T 2612015QX/T 2612015观测项目观测项目： 设施设施内气温、空气相对湿度、内气温、空气相对湿度、地温、总辐射、光合有效辐射地温、总辐射、光合有效辐射和二氧化碳浓度等和二氧化碳浓度等。观测时制与日界观测时制与日界 辐射观测采用辐射观测采用地方平均太阳时地方平均太阳时，其余观测项目采用，其余观测项目采用北京时北京时。 辐射观测以辐射观测以地方平均太阳时地方平均太阳时2424时时为日界，其余观测均以为日界，其余观测均以北京北京时时2020时时为日界。为日界。设施农业小气候设施农业小气候观测规范观测规范 日光日光温室和塑料大棚温室和塑料大棚 观测项目观测项目 观测时制与日界

13、观测时制与日界 对观测仪器的要求对观测仪器的要求构成构成包包括采集器、传感器、电源括采集器、传感器、电源功能功能自动自动采集、处理、存储、传输采集、处理、存储、传输技术性能技术性能 采集器：时钟、数据存储时限、有线连接、预留采集器：时钟、数据存储时限、有线连接、预留新增传感器接口等。新增传感器接口等。 传感器传感器：测量范围、分辨力、准确度、平均时间测量范围、分辨力、准确度、平均时间和采样频次和采样频次。 电源：电源：光伏发电光伏发电，蓄电池容量蓄电池容量7 7天以上天以上；市电，；市电，备备用电池浮充电用电池浮充电。 观测仪器软件观测仪器软件：地面：地面自动气象站自动气象站。测量要素测量要素

14、测量范围测量范围分辨力分辨力准确度准确度平均时间平均时间采样频次采样频次（分钟）（分钟）（次（次/ /分钟）分钟）气温气温-50 -50 +50 +50 0.2 0.2 1 16 6空气相对湿空气相对湿度度0 0 100 100 1%1%4 4 （80%80%）1 16 68 8 （80%80%）测量要素测量要素测量范围测量范围分辨力分辨力准确度准确度平均时平均时间间采样频次采样频次（分钟）（分钟）（次（次/ /分钟）分钟）地温地温-50 -50 80 80 0.5 0.5 1 16 6总辐射总辐射0 W/m0 W/m2 22000 2000 W/mW/m2 21 W/m1 W/m2 25 5

15、 1 16 6光合有效辐光合有效辐射射0 0 mol/(smmol/(sm2 2) )2000 2000 mol/(smmol/(sm2 2) )1 1 mol/mol/(sm(sm2 2) )5 5 1 16 6二氧化碳浓二氧化碳浓度度0 ppm0 ppm2000 2000 ppmppm1 ppm1 ppm5 ppm5 ppm1 16 6传感器技术性能要求表传感器技术性能要求表 对对观测仪器安装观测仪器安装与维护要求与维护要求仪器仪器安装要求安装要求允许误差允许误差基准部位基准部位气温传感器气温传感器高度高度150 cm m m感应部分中部感应部分中部空气相对湿度传空气相对湿度传感器感器高度

16、高度150 cm m m感应部分中部感应部分中部地温传感器地温传感器感应部分一半埋入土感应部分一半埋入土中中感应部分中心感应部分中心、地温传感器、地温传感器深度深度10 cm、20 cm cm cm感应部分中心感应部分中心地温传感器地温传感器深度深度40 cm cm cm感应部分中心感应部分中心辐射传感器辐射传感器支架高度支架高度 m m支架安装面底座南支架安装面底座南北线北线二氧化碳分析仪二氧化碳分析仪高度高度 m m进气口进气口采集器箱采集器箱高度以便于操作为准高度以便于操作为准传感器安装要求表传感器安装要求表 对对数据采样数据采样的要求的要求采集器数据采样的顺序，数据处理方式采集器数据采样的顺序，数据处理方式 顺序顺序：气温、空气相对湿度、地温、总辐气温、空气相对湿度、地温、总辐射、光合有效辐射和二氧化碳浓度射、光合有效辐射和二氧化碳浓度给出了各类要素的数据文件格式给出了各类要素的数据文件格式 内容：内容：要素名称，字节长度以及相关说明要素名称，字节长度以及相关说明观测仪器现状：无观测仪器现状：无“列装列装”观测仪器观