設(shè)施農(nóng)業(yè)象觀測(cè)與服務(wù)

1、設(shè)施農(nóng)業(yè)氣象觀測(cè)與服務(wù)設(shè)施農(nóng)業(yè)氣象觀測(cè)與服務(wù) 主主 要要 內(nèi)內(nèi) 容容 設(shè)施農(nóng)業(yè)及其發(fā)展設(shè)施農(nóng)業(yè)及其發(fā)展 設(shè)施農(nóng)業(yè)氣象問(wèn)題與服務(wù)設(shè)施農(nóng)業(yè)氣象問(wèn)題與服務(wù) 設(shè)施農(nóng)業(yè)氣象觀測(cè)設(shè)施農(nóng)業(yè)氣象觀測(cè) 一、設(shè)施農(nóng)業(yè)及其發(fā)展一、設(shè)施農(nóng)業(yè)及其發(fā)展 uW-W-什么是設(shè)施農(nóng)業(yè)？什么是設(shè)施農(nóng)業(yè)？ 環(huán)境科 學(xué) 生物科學(xué) 工程 科學(xué) u 設(shè)施農(nóng)業(yè)的類型設(shè)施農(nóng)業(yè)的類型 設(shè)設(shè) 施施 農(nóng)農(nóng) 業(yè)業(yè) 水 產(chǎn) 養(yǎng) 殖 設(shè)設(shè) 施施 養(yǎng)養(yǎng) 殖殖設(shè)設(shè) 施施 種種 植植 畜 牧 養(yǎng) 殖 設(shè) 施 蔬 菜 設(shè)設(shè) 施施 果果 樹(shù)樹(shù) 設(shè)設(shè) 施施 花花 卉卉 我國(guó)設(shè)施種植面積我國(guó)設(shè)施種植面積56875687多萬(wàn)畝多萬(wàn)畝，占占世界的世界的 89.3%89.

2、3%。其中溫室和大棚占世界的其中溫室和大棚占世界的89.7%89.7%。 u 設(shè)施蔬菜生產(chǎn)現(xiàn)狀與地位設(shè)施蔬菜生產(chǎn)現(xiàn)狀與地位 設(shè)施結(jié)構(gòu)類型設(shè)施結(jié)構(gòu)類型 現(xiàn) 代 溫 室 日日 光光 溫溫 室室 塑塑 料料 大大 棚棚 塑料小拱棚 36183618萬(wàn)畝萬(wàn)畝 占占64%64% 蔬菜蔬菜93.5% 果樹(shù)果樹(shù)4.1% 花卉花卉2.4% 占占1%1% 現(xiàn)代溫室現(xiàn)代溫室 中小拱棚中小拱棚塑料大棚塑料大棚 日光溫室日光溫室 全國(guó)日光溫室日光溫室種植面積約 1400萬(wàn)畝萬(wàn)畝，其中蔬菜生產(chǎn)蔬菜生產(chǎn) 面積約1350多萬(wàn)畝多萬(wàn)畝。 年產(chǎn)值年產(chǎn)值2025億元左右億元左右，成，成 為為農(nóng)村經(jīng)濟(jì)發(fā)展的支柱產(chǎn)農(nóng)村經(jīng)濟(jì)發(fā)展的支柱

3、產(chǎn) 業(yè)，并逐步走向標(biāo)準(zhǔn)化生業(yè)，并逐步走向標(biāo)準(zhǔn)化生 產(chǎn)產(chǎn)。 推動(dòng)了區(qū)域經(jīng)濟(jì)的發(fā)展推動(dòng)了區(qū)域經(jīng)濟(jì)的發(fā)展 為農(nóng)民增收做出了突出貢獻(xiàn)：為農(nóng)民增收做出了突出貢獻(xiàn)：農(nóng)民人均純收入農(nóng)民人均純收入 顯著提升。顯著提升。 有力地拉動(dòng)內(nèi)需和地方經(jīng)濟(jì)：有力地拉動(dòng)內(nèi)需和地方經(jīng)濟(jì)：帶動(dòng)相關(guān)上下游帶動(dòng)相關(guān)上下游 產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。 吸納農(nóng)村富余勞動(dòng)力、促進(jìn)勞動(dòng)力就業(yè)：吸納農(nóng)村富余勞動(dòng)力、促進(jìn)勞動(dòng)力就業(yè)：設(shè)施設(shè)施 農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)及上下游產(chǎn)業(yè)崗位農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)及上下游產(chǎn)業(yè)崗位；如壽光市；如壽光市50%50%的的 人口從事與設(shè)施農(nóng)業(yè)有關(guān)的產(chǎn)業(yè)。人口從事與設(shè)施農(nóng)業(yè)有關(guān)的產(chǎn)業(yè)。 提高了全民的生活質(zhì)量提高了全民的生活質(zhì)量 p設(shè)施農(nóng)業(yè)備受設(shè)

4、施農(nóng)業(yè)備受黨中央、國(guó)務(wù)院高度重視黨中央、國(guó)務(wù)院高度重視 2015年年中央一號(hào)文件中央一號(hào)文件：“深入推進(jìn)農(nóng)業(yè)結(jié)深入推進(jìn)農(nóng)業(yè)結(jié) 構(gòu)調(diào)整構(gòu)調(diào)整”-實(shí)施園藝產(chǎn)品提質(zhì)增效工程實(shí)施園藝產(chǎn)品提質(zhì)增效工程。 0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 197819841988199219962000200420082012 面積（萬(wàn)畝） 年度 全國(guó)設(shè)施蔬菜面積變化情況全國(guó)設(shè)施蔬菜面積變化情況 合 計(jì)小拱棚大中棚日光溫室現(xiàn)代溫室 1% 39% 35% 25% 5430 全國(guó)蔬全國(guó)蔬 菜產(chǎn)業(yè)菜產(chǎn)業(yè) 規(guī)劃規(guī)劃 全國(guó)蔬菜全國(guó)蔬菜 產(chǎn)業(yè)規(guī)劃產(chǎn)業(yè)規(guī)劃 (2020(2020年年) ) 面積面積+2.2

5、%+2.2% 產(chǎn)量產(chǎn)量+18.8%+18.8% 人均人均+8.1%+8.1% 設(shè)施蔬菜面設(shè)施蔬菜面 積占積占25%25%左左 右右 二、設(shè)施農(nóng)業(yè)生產(chǎn)氣象問(wèn)題與服務(wù)二、設(shè)施農(nóng)業(yè)生產(chǎn)氣象問(wèn)題與服務(wù) 我國(guó)設(shè)施農(nóng)業(yè)平均單產(chǎn)僅為發(fā)達(dá)國(guó)家（荷蘭）我國(guó)設(shè)施農(nóng)業(yè)平均單產(chǎn)僅為發(fā)達(dá)國(guó)家（荷蘭） 的的1/3-1/4，產(chǎn)值相當(dāng)于發(fā)達(dá)國(guó)家的，產(chǎn)值相當(dāng)于發(fā)達(dá)國(guó)家的1/30-1/40。 黃瓜、番茄產(chǎn)量黃瓜、番茄產(chǎn)量 中國(guó)，中國(guó)，7-8kg/m2 荷蘭，荷蘭，30-50kg/m2（1季產(chǎn)量），較我國(guó)高出季產(chǎn)量），較我國(guó)高出 3-5倍倍。 原因：原因：總體水平（特別是科技水平）低總體水平（特別是科技水平）低，其中，其中， 設(shè)施

6、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的氣象問(wèn)題沒(méi)有得到有效解決，設(shè)施農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的氣象問(wèn)題沒(méi)有得到有效解決， 是影響產(chǎn)量和經(jīng)濟(jì)效益的主要原因之一。是影響產(chǎn)量和經(jīng)濟(jì)效益的主要原因之一。 u設(shè)施農(nóng)業(yè)生產(chǎn)存在的主要?dú)庀髥?wèn)題設(shè)施農(nóng)業(yè)生產(chǎn)存在的主要?dú)庀髥?wèn)題 設(shè)施結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)陋設(shè)施結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)陋-對(duì)外界氣象條件依賴性對(duì)外界氣象條件依賴性 較大較大 溫度問(wèn)題溫度問(wèn)題-過(guò)高或過(guò)低過(guò)高或過(guò)低 春、秋季春、秋季-過(guò)高過(guò)高 冬季冬季-過(guò)低過(guò)低 濕度問(wèn)題濕度問(wèn)題-過(guò)高（易導(dǎo)致病害發(fā)生）過(guò)高（易導(dǎo)致病害發(fā)生） p正常天氣條件下設(shè)施內(nèi)小氣候問(wèn)題及其影響正常天氣條件下設(shè)施內(nèi)小氣候問(wèn)題及其影響 反季節(jié)反季節(jié) -高效生產(chǎn)和反 季節(jié)栽培為產(chǎn)業(yè) 定向 設(shè)施結(jié)構(gòu)設(shè)

7、施結(jié)構(gòu) -相對(duì)簡(jiǎn)陋 能量能量來(lái)源來(lái)源 -太陽(yáng)輻射 低溫災(zāi)害低溫災(zāi)害 寡照災(zāi)害寡照災(zāi)害 低溫寡照復(fù)合災(zāi)害低溫寡照復(fù)合災(zāi)害 大風(fēng)災(zāi)害大風(fēng)災(zāi)害 暴雪災(zāi)害暴雪災(zāi)害 次生災(zāi)害次生災(zāi)害-病蟲(chóng)害病蟲(chóng)害 p 設(shè)施農(nóng)業(yè)氣象災(zāi)害影響日趨增大設(shè)施農(nóng)業(yè)氣象災(zāi)害影響日趨增大 設(shè)施蔬菜生產(chǎn)特點(diǎn)：設(shè)施蔬菜生產(chǎn)特點(diǎn)：主要?dú)庀鬄?zāi)害：主要?dú)庀鬄?zāi)害： 低溫低溫 低溫導(dǎo)致番茄受凍寡照導(dǎo)致黃瓜染病 寡照寡照 溫室低溫溫室低溫 抑制光合抑制光合 濕度過(guò)高濕度過(guò)高 影響蔬菜生影響蔬菜生 長(zhǎng)、產(chǎn)量、長(zhǎng)、產(chǎn)量、 品質(zhì)品質(zhì) 病害蔓延病害蔓延 農(nóng)藥殘留農(nóng)藥殘留 災(zāi)害性天氣條件影響災(zāi)害性天氣條件影響: : 溫度過(guò)低溫度過(guò)低 濕度過(guò)高濕度過(guò)高 CO2

8、過(guò)低過(guò)低 間接影響間接影響 p設(shè)施農(nóng)業(yè)氣象服務(wù)的必要性設(shè)施農(nóng)業(yè)氣象服務(wù)的必要性-需求需求 日常生產(chǎn)管理需求日常生產(chǎn)管理需求 春、秋季春、秋季 冬季冬季 氣象災(zāi)害影響防御需求氣象災(zāi)害影響防御需求 低溫，寡照，大風(fēng)，暴低溫，寡照，大風(fēng)，暴 雪，復(fù)合災(zāi)害。雪，復(fù)合災(zāi)害。 設(shè)施小氣候設(shè)施小氣候 預(yù)報(bào)預(yù)報(bào) 災(zāi)害影響災(zāi)害影響 預(yù)報(bào)預(yù)報(bào) 其他服務(wù)其他服務(wù) 采摘上市，氣肥施用，采摘上市，氣肥施用， 病害發(fā)生潛勢(shì)。病害發(fā)生潛勢(shì)。 小氣候監(jiān)小氣候監(jiān) 測(cè)診斷測(cè)診斷 為什么說(shuō)設(shè)施農(nóng)業(yè)氣象服務(wù)是可行的？為什么說(shuō)設(shè)施農(nóng)業(yè)氣象服務(wù)是可行的？ p設(shè)施小氣候存在高度穩(wěn)定性設(shè)施小氣候存在高度穩(wěn)定性 通風(fēng)顯通風(fēng)顯 熱交換熱交換 入

9、射太入射太 陽(yáng)能陽(yáng)能 通過(guò)覆蓋材通過(guò)覆蓋材 料熱交換料熱交換 空氣與土表空氣與土表 顯熱交換顯熱交換 空氣與作物空氣與作物 顯熱交換顯熱交換 空氣與墻體空氣與墻體 顯熱交換顯熱交換 作物蒸騰作物蒸騰 潛熱消耗潛熱消耗 土表蒸發(fā)土表蒸發(fā) 潛熱消耗潛熱消耗 主要能量來(lái)源是太陽(yáng)輻射主要能量來(lái)源是太陽(yáng)輻射 溫室、大棚的透光率一般在溫室、大棚的透光率一般在60%-80%以上以上 不同季節(jié)不同天氣條件下日光溫室外不同季節(jié)不同天氣條件下日光溫室外總輻射總輻射輻輻 冬季冬季春秋季春秋季 不同季節(jié)不同天氣條件下日光溫室內(nèi)總輻射輻不同季節(jié)不同天氣條件下日光溫室內(nèi)總輻射輻 冬季冬季春秋季春秋季 l 氣氣 溫溫 冬冬

10、 季季 春春 季季 室內(nèi)氣溫室內(nèi)氣溫 冬季晴天冬季晴天冬季多云冬季多云冬季陰天冬季陰天 地表溫度地表溫度 20cm20cm地溫地溫 室室 外外 氣氣 溫溫 l 地地 溫溫 白天，隨著土白天，隨著土 層的加深，溫層的加深，溫 度 降 低度 降 低 ; ; 夜 間夜 間 則相反則相反。 l 濕度變化特征濕度變化特征 冬 季 春 季 l 溫室內(nèi)溫室內(nèi)CO2濃度濃度 冬季明顯低冬季明顯低 于春秋季于春秋季 冬季天氣類冬季天氣類 型影響大型影響大 日光溫室氣溫預(yù)報(bào)精度檢驗(yàn)日光溫室氣溫預(yù)報(bào)精度檢驗(yàn) 01002003004005006007008009001000 0 5 10 15 20 25 30 35

11、 40 實(shí) 測(cè) 值預(yù) 測(cè) 值 2008 年12 5月晴天逐日24小時(shí)預(yù)報(bào)值與實(shí)際值對(duì)比圖（萊蕪） l78%樣本絕對(duì)誤差低于樣本絕對(duì)誤差低于2 0:0007:00與與18:0023:00時(shí)段內(nèi)效果較理想；時(shí)段內(nèi)效果較理想； 白天白天08:00 17:00時(shí)段，由于受到通風(fēng)作業(yè)的時(shí)段，由于受到通風(fēng)作業(yè)的 干擾，棚內(nèi)氣溫預(yù)測(cè)效果波動(dòng)較大干擾，棚內(nèi)氣溫預(yù)測(cè)效果波動(dòng)較大. 浙江慈溪大棚氣浙江慈溪大棚氣 溫溫 江蘇南部大棚氣溫江蘇南部大棚氣溫 冬季冬季 春季春季 春季春季 冬季冬季 山東日光溫室：山東日光溫室： 相對(duì)誤差相對(duì)誤差低于低于5%5% 樣本樣本占占77%77%；低；低 于于10%10%樣本樣本占

12、占93%93%。 濕度預(yù)報(bào)精度檢驗(yàn)濕度預(yù)報(bào)精度檢驗(yàn) 服務(wù)內(nèi)涵：服務(wù)內(nèi)涵： 設(shè)施農(nóng)用天氣預(yù)報(bào) 設(shè)施農(nóng)業(yè)氣象災(zāi)害監(jiān)測(cè)與影響預(yù)報(bào) 設(shè)施農(nóng)業(yè)病蟲(chóng)害發(fā)生潛勢(shì)氣象預(yù)報(bào) 設(shè)施農(nóng)業(yè)氣象診斷與評(píng)估 農(nóng)業(yè)氣象 指標(biāo) 小氣候 特征 天氣預(yù)報(bào)天氣預(yù)報(bào) 環(huán)境調(diào)控 栽培管理 作物與作物與 環(huán)境達(dá)到環(huán)境達(dá)到 和諧和諧 服務(wù)服務(wù) 產(chǎn)品產(chǎn)品 加工加工 預(yù)報(bào)模型預(yù)報(bào)模型 實(shí)時(shí)觀測(cè)實(shí)時(shí)觀測(cè) 數(shù)據(jù)數(shù)據(jù) p 2009 2009年，中國(guó)局正式提出開(kāi)展服務(wù)年，中國(guó)局正式提出開(kāi)展服務(wù) u 服務(wù)核心基礎(chǔ)支撐服務(wù)核心基礎(chǔ)支撐-氣象觀測(cè)氣象觀測(cè) 設(shè)施設(shè)施 農(nóng)業(yè)農(nóng)業(yè) 氣象氣象 觀測(cè)觀測(cè) 設(shè)施外環(huán)境氣設(shè)施外環(huán)境氣 象要素象要素 設(shè)施內(nèi)設(shè)施內(nèi)小氣候小氣

13、候 要素要素 現(xiàn)狀：省市間不統(tǒng)一現(xiàn)狀：省市間不統(tǒng)一 三、設(shè)施農(nóng)業(yè)氣象觀測(cè)三、設(shè)施農(nóng)業(yè)氣象觀測(cè) p 標(biāo)準(zhǔn)制定與相關(guān)規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)制定與相關(guān)規(guī)定 行標(biāo)：行標(biāo)：QX/T 2612015QX/T 2612015 觀測(cè)項(xiàng)目觀測(cè)項(xiàng)目： 設(shè)施設(shè)施內(nèi)氣溫、空氣相對(duì)濕度、內(nèi)氣溫、空氣相對(duì)濕度、 地溫、總輻射、光合有效輻射地溫、總輻射、光合有效輻射 和二氧化碳濃度等和二氧化碳濃度等。 觀測(cè)時(shí)制與日界觀測(cè)時(shí)制與日界 輻射觀測(cè)采用輻射觀測(cè)采用地方平均太陽(yáng)時(shí)地方平均太陽(yáng)時(shí) ，其余觀測(cè)項(xiàng)目采用，其余觀測(cè)項(xiàng)目采用北京時(shí)北京時(shí)。 輻射觀測(cè)以輻射觀測(cè)以地方平均太陽(yáng)時(shí)地方平均太陽(yáng)時(shí)2424 時(shí)時(shí)為日界，其余觀測(cè)均以為日界，其余觀測(cè)均以

14、北京北京 時(shí)時(shí)2020時(shí)時(shí)為日界。為日界。 設(shè)施農(nóng)業(yè)小氣候設(shè)施農(nóng)業(yè)小氣候 觀測(cè)規(guī)范觀測(cè)規(guī)范 日光日光 溫室和塑料大棚溫室和塑料大棚 觀測(cè)項(xiàng)目觀測(cè)項(xiàng)目 觀測(cè)時(shí)制與日界觀測(cè)時(shí)制與日界 對(duì)觀測(cè)儀器的要求對(duì)觀測(cè)儀器的要求 構(gòu)成構(gòu)成 包包括采集器、傳感器、電源括采集器、傳感器、電源 功能功能 自動(dòng)自動(dòng)采集、處理、存儲(chǔ)、傳輸采集、處理、存儲(chǔ)、傳輸 技術(shù)性能技術(shù)性能 采集器：時(shí)鐘、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)時(shí)限、有線連接、預(yù)留采集器：時(shí)鐘、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)時(shí)限、有線連接、預(yù)留 新增傳感器接口等。新增傳感器接口等。 傳感器傳感器：測(cè)量范圍、分辨力、準(zhǔn)確度、平均時(shí)間測(cè)量范圍、分辨力、準(zhǔn)確度、平均時(shí)間 和采樣頻次和采樣頻次。 電源：電源：

15、光伏發(fā)電光伏發(fā)電，蓄電池容量蓄電池容量7 7天以上天以上；市電，；市電，備備 用電池浮充電用電池浮充電。 觀測(cè)儀器軟件觀測(cè)儀器軟件：地面：地面自動(dòng)氣象站自動(dòng)氣象站。 測(cè)量要素測(cè)量要素測(cè)量范圍測(cè)量范圍分辨力分辨力準(zhǔn)確度準(zhǔn)確度 平均時(shí)間平均時(shí)間采樣頻次采樣頻次 （分鐘）（分鐘）（次（次/ /分鐘）分鐘） 氣溫氣溫-50 -50 +50 +50 0.2 0.2 1 16 6 空氣相對(duì)濕空氣相對(duì)濕 度度 0 0 100 100 1%1% 4 4 （80%80%） 1 16 6 8 8 （80%80%） 測(cè)量要素測(cè)量要素測(cè)量范圍測(cè)量范圍分辨力分辨力準(zhǔn)確度準(zhǔn)確度 平均時(shí)平均時(shí) 間間 采樣頻次采樣頻次 （分

16、鐘）（分鐘）（次（次/ /分鐘）分鐘） 地溫地溫 -50 -50 80 80 0.5 0.5 1 16 6 總輻射總輻射 0 W/m0 W/m2 22000 2000 W/mW/m2 2 1 W/m1 W/m2 25 5 1 16 6 光合有效輻光合有效輻 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 二氧化碳濃二氧化碳濃 度度 0 ppm0 ppm2000 2000 ppmppm 1 ppm1 ppm5 ppm5 ppm1 16 6 傳感器技術(shù)性能

17、要求表傳感器技術(shù)性能要求表 對(duì)對(duì)觀測(cè)儀器安裝觀測(cè)儀器安裝與維護(hù)要求與維護(hù)要求 儀器儀器安裝要求安裝要求允許誤差允許誤差基準(zhǔn)部位基準(zhǔn)部位 氣溫傳感器氣溫傳感器高度高度150 cm m m感應(yīng)部分中部感應(yīng)部分中部 空氣相對(duì)濕度傳空氣相對(duì)濕度傳 感器感器 高度高度150 cm m m感應(yīng)部分中部感應(yīng)部分中部 地溫傳感器地溫傳感器 感應(yīng)部分一半埋入土感應(yīng)部分一半埋入土 中中 感應(yīng)部分中心感應(yīng)部分中心 、地溫傳感器、地溫傳感器 深度深度10 cm、20 cm cm cm感應(yīng)部分中心感應(yīng)部分中心 地溫傳感器地溫傳感器深度深度40 cm cm cm感應(yīng)部分中心感應(yīng)部分中心 輻射傳感器輻射傳感器支架高度支架高度 m m 支架安裝面底座南支架安裝面底座南 北線北線 二氧化碳分析儀二氧化碳分析儀高度高度 m m進(jìn)氣口進(jìn)氣口 采集器箱采集器箱高度以便于操作為準(zhǔn)高度以便于操作為準(zhǔn) 傳感器安裝要求表傳感器安裝要求表 對(duì)對(duì)數(shù)據(jù)采樣數(shù)據(jù)采樣的要求的要求 采集器數(shù)據(jù)采樣的順序，數(shù)據(jù)處理方式采集器數(shù)據(jù)采樣的順序，數(shù)據(jù)處理方式 順序順序：氣溫、空氣相對(duì)濕度、地溫、總輻氣溫、空氣相對(duì)濕度、地溫、總輻 射、光合有效輻射和二氧化碳濃度射、光合有效輻射和二氧化碳濃度 給出了各類要素的數(shù)據(jù)文件格式給出了各類要素的數(shù)據(jù)文件格式 內(nèi)容：內(nèi)容：要素名稱，字節(jié)長(zhǎng)度以及相關(guān)說(shuō)明要素名稱，字節(jié)長(zhǎng)度以及相關(guān)說(shuō)明 觀測(cè)儀器現(xiàn)狀：無(wú)