日光温室冬季低温冻害致灾指标研究

王海娥+董文静

摘 要：利用西宁市大通县设施农业气象服务示范站温室内外2012年12月1日至2013年2月28日气象观测数据，对温室内最低气温与气象因素进行多元回归分析，建立不同天气条件下温室内最低气温预报模型，结合低温冻害灾情，得出日光温室低温冻害致灾指标。

关键词：温室；逐步回归；最低气温；指标

中图分类号 S426 文献标识码 A 文章编号 1007-7731（2014）19-105-03

近年来，西宁市设施农业向地域化、节能化、专业化方向发展，由传统的作坊式生产向高科技、自动化、机械化、规模化、产业化的工厂型农业方向发展。设施农业的迅猛发展，特别是大棚蔬菜种植面积逐年扩大，温室蔬菜生产所占比重逐年加大。冬季低温冷（冻）害是西宁地区设施大棚主要的气象灾害之一，造成温室内作物受冻、产量减少、品质下降，严重者甚至绝收。本文建立了温室内最低气温预报模型及低温冻害致灾指标，可对温室内最低温度做出较为准确的预测，及时发布预报预警信息，为设施作物生长环境提供气象保障。

1 资料与方法

1.1 资料 本文应用设立在大通县温室内外2个自动气象站资料，气象要素观测仪器为无线传输自动气象站，型号为ZQZ-A型。研究数据选取2012年12月1日至2013年2月28日气象统计资料，观测日界均为前一天20时至当日20时，记录每日24整点时刻资料，温室内缺测时次资料按前后2个时次平均进行补缺，如连续缺测3h以上则删除该天记录[1]。温室内观测要素：温度、相对湿度、地温、露点温度、总辐射等；温室外观测要素：温度、相对湿度、地温、风向风速以及大通县气象站观测资料如总云量、日照时数等。

1.2 方法 根据大通县气象站观测日平均总云量，依照规范将总云量分为3个等级：0～19%为“晴”，20%～80%为“多云”，80%～100%为“阴”[2]，统计出2012年12月1日至2013年2月28日3种不同天气状况下温室内最低气温的变化规律。通过不同天气条件下对温室内最低气温有显著影响的气象要素建立多元回归模型，结合实际低温冻害灾情，分析出冬季温室低温冻害致灾指标，并应用2013年12月1日至2014年3月1日观测数据进行模式检验[3]。

2 冬季温室内气温变化特征分析

2.1 日平均气温、最高气温、最低气温变化规律 通过对2012年12月至2013年2月气温变化分析，温室内日平均气温随天况变化明显（表1）。从表1得出：（1）天况为阴时，云量多，棚内日平均气温最低，云量越多，气温越低，晴天时，温室内平均气温比多云时高0.2℃，比阴天时高4.6℃；（2）云量越多，温室内最高气温平均值越低，晴天时，温室内最高平均气温比多云时高0.9℃，比阴天时高14.9℃；（3）晴天时，温室内日最低平均气温比多云时低1℃，比阴天时低1.7℃。从观测结果得出，云量越多，温室内最低平均气温越高。阴天时，温室内最低平均气温反而比晴天和多云时要高。

2.2 温室增温特征分析 不考虑天况时，冬季温室平均增温约18℃。不同地区及不同类型日光温室受外界气象条件影响时，温度变化有些差异，但总的趋势是一致的（表2）。由表2可知，晴天时增温幅度最大在20.7～35.6℃，连阴天时增温幅度最小在12℃左右，阴有小雪时增温幅度在15℃左右。

3 温室内低温冻害致灾指标分析

3.1 逐步回归分析 由于季节、天气条件的变化，温室内平均气温、日最高、最低温度有着明显差异。本研究采用冬季气温数据，按照晴天、多云、阴天分3种天气情况采用逐步回归的方法分别建立温室内最低气温模拟模式。模式为：

式中：[b0]为常数，为逐步回归选入模式的变量，[b1]…，[bn]，为回归系数，[e]为随机误差。选取前一日温室外日平均气温、相对湿度、温室内相对湿度、地表温度作为建模因子，同时引入当日最低气温预报值，模拟当日温室内最低气温。应用SPSS统计软件采用逐步回归分析的方法建立的冬季最低温度数值方程见表3。

3.2 模式检验 利用常用的统计方法即回归估计标准误差RMSE对模拟值与实测值之间的符合度进行分析。计算公式为：

式中，OBSi为实测值，是指实测的温室内气温；SIMi为模拟值；是指模拟的温室内气温；n为样本容量。RMSE值越小，模拟值与实测值之间的偏差越小，模式的模拟精度越高[5]。

利用2013年12月至2014年2月的实测资料对冬季晴天、冬季多云的模式进行检验，结果表明，晴天和多云拟合效果较好，呈明显的线性关系，模式模拟值与实测值得决定系数R2值分别为0.849和0.836，RMSE值（单位℃）分别为0.434和0.385，均通过0.05显著性检验，能够较准确地模拟温室内最低温度随温室内外各气象要素的变化趋势，且冬季晴天模式略优于冬季多云模式。

3.3 冬季低温冻害天气过程分析 温室内最低气温主要受外界温度的影响，但也与棚室结构、墙体材料、棚面覆盖物有一定的关系。通过对2012年12月19～22日日光温室内外的温度资料对比分析：当外界气温降至-20℃时，并且温室内平均气温低于10℃持续72h，采用棉被覆盖的棚内温度会降至0℃以下，对大多数温室作物造成威胁。

从图1看出，2012年12月至2013年2月温室外日最低气温低于-20℃为8d，温室内日平均气温低于10℃为14d。根据灾情统计，12月23日温室内出现了低温冻害，同时满足温室外低于-20℃和温室内日平均气温低于10℃。因此，我们把形成日最低气温降至-20℃以下、温室内日平均气温低于10℃持续72h的天气过程作为一次冬季温室内作物冻害天气过程。

3.4 冬季温室低温冻害致灾指标 确立指标依据：根据温室内平均气温及最低气温数值方程，以温室内作物生长的生物学下限温度为因变量条件，结合冷冻害实际灾情，确定冬季温室低温冻害致灾指标，如表4。

4 结论

（1）不同天气条件下，温室内日平均气温、最高气温和最低气温有着不同的变化规律，并且日光温室的增温效果也随天气状况变化显著。

（2）根据天气状况影响温室内气温的气象因子也略有不同，针对不同天气状况建立相应的数学模型，可以对温度的变化做出较为准确的预测。

（3）通过冬季低温冻害灾情分析，得出影响温室内最低气温变化的2个显著因素为温室外最低气温和前一日温室内平均气温，与数值模型中显著因子一致。

（4）根据温室内最低气温预报方程，以温室内作物生长的生物学下限温度为因变量条件，结合冷冻害灾情，确定冬季温室低温冻害致灾指标，当温室外最低温度低于

-10℃，并且前一日温室内平均温度低于10℃为温室内作物受灾临界指标。

参考文献

[1]环海军，夏福华，朱敏.日光温室最低气温预报方法研究[J].中国农村小康科技，2010（12）：47-49.

[2]李昌玉，李凤霞.青海乐都县冬季塑料日光温室小气候特征研究[J].青海科技，2011（05）：58-62.

[3]刘旭，李秀珍，薛晓萍.温室最低气温与气象因素相关分析[J].滨州学院学报，2008（06）：51-56.

[4]李天来.日光温室和大棚蔬菜栽培[M].北京：中国农业出版社，1997：25-28.

[5]蔡冰.基于低温寡照的江苏省设施农业气象灾害风险区划研究[D].南京：南京信息工程大学，2011. （责编：张宏民）endprint

摘 要：利用西宁市大通县设施农业气象服务示范站温室内外2012年12月1日至2013年2月28日气象观测数据，对温室内最低气温与气象因素进行多元回归分析，建立不同天气条件下温室内最低气温预报模型，结合低温冻害灾情，得出日光温室低温冻害致灾指标。

关键词：温室；逐步回归；最低气温；指标

中图分类号 S426 文献标识码 A 文章编号 1007-7731（2014）19-105-03

近年来，西宁市设施农业向地域化、节能化、专业化方向发展，由传统的作坊式生产向高科技、自动化、机械化、规模化、产业化的工厂型农业方向发展。设施农业的迅猛发展，特别是大棚蔬菜种植面积逐年扩大，温室蔬菜生产所占比重逐年加大。冬季低温冷（冻）害是西宁地区设施大棚主要的气象灾害之一，造成温室内作物受冻、产量减少、品质下降，严重者甚至绝收。本文建立了温室内最低气温预报模型及低温冻害致灾指标，可对温室内最低温度做出较为准确的预测，及时发布预报预警信息，为设施作物生长环境提供气象保障。

1 资料与方法

1.1 资料 本文应用设立在大通县温室内外2个自动气象站资料，气象要素观测仪器为无线传输自动气象站，型号为ZQZ-A型。研究数据选取2012年12月1日至2013年2月28日气象统计资料，观测日界均为前一天20时至当日20时，记录每日24整点时刻资料，温室内缺测时次资料按前后2个时次平均进行补缺，如连续缺测3h以上则删除该天记录[1]。温室内观测要素：温度、相对湿度、地温、露点温度、总辐射等；温室外观测要素：温度、相对湿度、地温、风向风速以及大通县气象站观测资料如总云量、日照时数等。

1.2 方法 根据大通县气象站观测日平均总云量，依照规范将总云量分为3个等级：0～19%为“晴”，20%～80%为“多云”，80%～100%为“阴”[2]，统计出2012年12月1日至2013年2月28日3种不同天气状况下温室内最低气温的变化规律。通过不同天气条件下对温室内最低气温有显著影响的气象要素建立多元回归模型，结合实际低温冻害灾情，分析出冬季温室低温冻害致灾指标，并应用2013年12月1日至2014年3月1日观测数据进行模式检验[3]。

2 冬季温室内气温变化特征分析

2.1 日平均气温、最高气温、最低气温变化规律 通过对2012年12月至2013年2月气温变化分析，温室内日平均气温随天况变化明显（表1）。从表1得出：（1）天况为阴时，云量多，棚内日平均气温最低，云量越多，气温越低，晴天时，温室内平均气温比多云时高0.2℃，比阴天时高4.6℃；（2）云量越多，温室内最高气温平均值越低，晴天时，温室内最高平均气温比多云时高0.9℃，比阴天时高14.9℃；（3）晴天时，温室内日最低平均气温比多云时低1℃，比阴天时低1.7℃。从观测结果得出，云量越多，温室内最低平均气温越高。阴天时，温室内最低平均气温反而比晴天和多云时要高。

2.2 温室增温特征分析 不考虑天况时，冬季温室平均增温约18℃。不同地区及不同类型日光温室受外界气象条件影响时，温度变化有些差异，但总的趋势是一致的（表2）。由表2可知，晴天时增温幅度最大在20.7～35.6℃，连阴天时增温幅度最小在12℃左右，阴有小雪时增温幅度在15℃左右。

3 温室内低温冻害致灾指标分析

3.1 逐步回归分析 由于季节、天气条件的变化，温室内平均气温、日最高、最低温度有着明显差异。本研究采用冬季气温数据，按照晴天、多云、阴天分3种天气情况采用逐步回归的方法分别建立温室内最低气温模拟模式。模式为：

式中：[b0]为常数，为逐步回归选入模式的变量，[b1]…，[bn]，为回归系数，[e]为随机误差。选取前一日温室外日平均气温、相对湿度、温室内相对湿度、地表温度作为建模因子，同时引入当日最低气温预报值，模拟当日温室内最低气温。应用SPSS统计软件采用逐步回归分析的方法建立的冬季最低温度数值方程见表3。

3.2 模式检验 利用常用的统计方法即回归估计标准误差RMSE对模拟值与实测值之间的符合度进行分析。计算公式为：

式中，OBSi为实测值，是指实测的温室内气温；SIMi为模拟值；是指模拟的温室内气温；n为样本容量。RMSE值越小，模拟值与实测值之间的偏差越小，模式的模拟精度越高[5]。

利用2013年12月至2014年2月的实测资料对冬季晴天、冬季多云的模式进行检验，结果表明，晴天和多云拟合效果较好，呈明显的线性关系，模式模拟值与实测值得决定系数R2值分别为0.849和0.836，RMSE值（单位℃）分别为0.434和0.385，均通过0.05显著性检验，能够较准确地模拟温室内最低温度随温室内外各气象要素的变化趋势，且冬季晴天模式略优于冬季多云模式。

3.3 冬季低温冻害天气过程分析 温室内最低气温主要受外界温度的影响，但也与棚室结构、墙体材料、棚面覆盖物有一定的关系。通过对2012年12月19～22日日光温室内外的温度资料对比分析：当外界气温降至-20℃时，并且温室内平均气温低于10℃持续72h，采用棉被覆盖的棚内温度会降至0℃以下，对大多数温室作物造成威胁。

从图1看出，2012年12月至2013年2月温室外日最低气温低于-20℃为8d，温室内日平均气温低于10℃为14d。根据灾情统计，12月23日温室内出现了低温冻害，同时满足温室外低于-20℃和温室内日平均气温低于10℃。因此，我们把形成日最低气温降至-20℃以下、温室内日平均气温低于10℃持续72h的天气过程作为一次冬季温室内作物冻害天气过程。

3.4 冬季温室低温冻害致灾指标 确立指标依据：根据温室内平均气温及最低气温数值方程，以温室内作物生长的生物学下限温度为因变量条件，结合冷冻害实际灾情，确定冬季温室低温冻害致灾指标，如表4。

4 结论

（1）不同天气条件下，温室内日平均气温、最高气温和最低气温有着不同的变化规律，并且日光温室的增温效果也随天气状况变化显著。

（2）根据天气状况影响温室内气温的气象因子也略有不同，针对不同天气状况建立相应的数学模型，可以对温度的变化做出较为准确的预测。

（3）通过冬季低温冻害灾情分析，得出影响温室内最低气温变化的2个显著因素为温室外最低气温和前一日温室内平均气温，与数值模型中显著因子一致。

（4）根据温室内最低气温预报方程，以温室内作物生长的生物学下限温度为因变量条件，结合冷冻害灾情，确定冬季温室低温冻害致灾指标，当温室外最低温度低于

-10℃，并且前一日温室内平均温度低于10℃为温室内作物受灾临界指标。

参考文献

[1]环海军，夏福华，朱敏.日光温室最低气温预报方法研究[J].中国农村小康科技，2010（12）：47-49.

[2]李昌玉，李凤霞.青海乐都县冬季塑料日光温室小气候特征研究[J].青海科技，2011（05）：58-62.

[3]刘旭，李秀珍，薛晓萍.温室最低气温与气象因素相关分析[J].滨州学院学报，2008（06）：51-56.

[4]李天来.日光温室和大棚蔬菜栽培[M].北京：中国农业出版社，1997：25-28.

[5]蔡冰.基于低温寡照的江苏省设施农业气象灾害风险区划研究[D].南京：南京信息工程大学，2011. （责编：张宏民）endprint

摘 要：利用西宁市大通县设施农业气象服务示范站温室内外2012年12月1日至2013年2月28日气象观测数据，对温室内最低气温与气象因素进行多元回归分析，建立不同天气条件下温室内最低气温预报模型，结合低温冻害灾情，得出日光温室低温冻害致灾指标。

关键词：温室；逐步回归；最低气温；指标

中图分类号 S426 文献标识码 A 文章编号 1007-7731（2014）19-105-03

近年来，西宁市设施农业向地域化、节能化、专业化方向发展，由传统的作坊式生产向高科技、自动化、机械化、规模化、产业化的工厂型农业方向发展。设施农业的迅猛发展，特别是大棚蔬菜种植面积逐年扩大，温室蔬菜生产所占比重逐年加大。冬季低温冷（冻）害是西宁地区设施大棚主要的气象灾害之一，造成温室内作物受冻、产量减少、品质下降，严重者甚至绝收。本文建立了温室内最低气温预报模型及低温冻害致灾指标，可对温室内最低温度做出较为准确的预测，及时发布预报预警信息，为设施作物生长环境提供气象保障。

1 资料与方法

1.1 资料 本文应用设立在大通县温室内外2个自动气象站资料，气象要素观测仪器为无线传输自动气象站，型号为ZQZ-A型。研究数据选取2012年12月1日至2013年2月28日气象统计资料，观测日界均为前一天20时至当日20时，记录每日24整点时刻资料，温室内缺测时次资料按前后2个时次平均进行补缺，如连续缺测3h以上则删除该天记录[1]。温室内观测要素：温度、相对湿度、地温、露点温度、总辐射等；温室外观测要素：温度、相对湿度、地温、风向风速以及大通县气象站观测资料如总云量、日照时数等。

1.2 方法 根据大通县气象站观测日平均总云量，依照规范将总云量分为3个等级：0～19%为“晴”，20%～80%为“多云”，80%～100%为“阴”[2]，统计出2012年12月1日至2013年2月28日3种不同天气状况下温室内最低气温的变化规律。通过不同天气条件下对温室内最低气温有显著影响的气象要素建立多元回归模型，结合实际低温冻害灾情，分析出冬季温室低温冻害致灾指标，并应用2013年12月1日至2014年3月1日观测数据进行模式检验[3]。

2 冬季温室内气温变化特征分析

2.1 日平均气温、最高气温、最低气温变化规律 通过对2012年12月至2013年2月气温变化分析，温室内日平均气温随天况变化明显（表1）。从表1得出：（1）天况为阴时，云量多，棚内日平均气温最低，云量越多，气温越低，晴天时，温室内平均气温比多云时高0.2℃，比阴天时高4.6℃；（2）云量越多，温室内最高气温平均值越低，晴天时，温室内最高平均气温比多云时高0.9℃，比阴天时高14.9℃；（3）晴天时，温室内日最低平均气温比多云时低1℃，比阴天时低1.7℃。从观测结果得出，云量越多，温室内最低平均气温越高。阴天时，温室内最低平均气温反而比晴天和多云时要高。

2.2 温室增温特征分析 不考虑天况时，冬季温室平均增温约18℃。不同地区及不同类型日光温室受外界气象条件影响时，温度变化有些差异，但总的趋势是一致的（表2）。由表2可知，晴天时增温幅度最大在20.7～35.6℃，连阴天时增温幅度最小在12℃左右，阴有小雪时增温幅度在15℃左右。

3 温室内低温冻害致灾指标分析

3.1 逐步回归分析 由于季节、天气条件的变化，温室内平均气温、日最高、最低温度有着明显差异。本研究采用冬季气温数据，按照晴天、多云、阴天分3种天气情况采用逐步回归的方法分别建立温室内最低气温模拟模式。模式为：

式中：[b0]为常数，为逐步回归选入模式的变量，[b1]…，[bn]，为回归系数，[e]为随机误差。选取前一日温室外日平均气温、相对湿度、温室内相对湿度、地表温度作为建模因子，同时引入当日最低气温预报值，模拟当日温室内最低气温。应用SPSS统计软件采用逐步回归分析的方法建立的冬季最低温度数值方程见表3。

3.2 模式检验 利用常用的统计方法即回归估计标准误差RMSE对模拟值与实测值之间的符合度进行分析。计算公式为：

式中，OBSi为实测值，是指实测的温室内气温；SIMi为模拟值；是指模拟的温室内气温；n为样本容量。RMSE值越小，模拟值与实测值之间的偏差越小，模式的模拟精度越高[5]。

利用2013年12月至2014年2月的实测资料对冬季晴天、冬季多云的模式进行检验，结果表明，晴天和多云拟合效果较好，呈明显的线性关系，模式模拟值与实测值得决定系数R2值分别为0.849和0.836，RMSE值（单位℃）分别为0.434和0.385，均通过0.05显著性检验，能够较准确地模拟温室内最低温度随温室内外各气象要素的变化趋势，且冬季晴天模式略优于冬季多云模式。

3.3 冬季低温冻害天气过程分析 温室内最低气温主要受外界温度的影响，但也与棚室结构、墙体材料、棚面覆盖物有一定的关系。通过对2012年12月19～22日日光温室内外的温度资料对比分析：当外界气温降至-20℃时，并且温室内平均气温低于10℃持续72h，采用棉被覆盖的棚内温度会降至0℃以下，对大多数温室作物造成威胁。

从图1看出，2012年12月至2013年2月温室外日最低气温低于-20℃为8d，温室内日平均气温低于10℃为14d。根据灾情统计，12月23日温室内出现了低温冻害，同时满足温室外低于-20℃和温室内日平均气温低于10℃。因此，我们把形成日最低气温降至-20℃以下、温室内日平均气温低于10℃持续72h的天气过程作为一次冬季温室内作物冻害天气过程。

3.4 冬季温室低温冻害致灾指标 确立指标依据：根据温室内平均气温及最低气温数值方程，以温室内作物生长的生物学下限温度为因变量条件，结合冷冻害实际灾情，确定冬季温室低温冻害致灾指标，如表4。

4 结论

（1）不同天气条件下，温室内日平均气温、最高气温和最低气温有着不同的变化规律，并且日光温室的增温效果也随天气状况变化显著。

（2）根据天气状况影响温室内气温的气象因子也略有不同，针对不同天气状况建立相应的数学模型，可以对温度的变化做出较为准确的预测。

（3）通过冬季低温冻害灾情分析，得出影响温室内最低气温变化的2个显著因素为温室外最低气温和前一日温室内平均气温，与数值模型中显著因子一致。

（4）根据温室内最低气温预报方程，以温室内作物生长的生物学下限温度为因变量条件，结合冷冻害灾情，确定冬季温室低温冻害致灾指标，当温室外最低温度低于

-10℃，并且前一日温室内平均温度低于10℃为温室内作物受灾临界指标。

参考文献

[1]环海军，夏福华，朱敏.日光温室最低气温预报方法研究[J].中国农村小康科技，2010（12）：47-49.

[2]李昌玉，李凤霞.青海乐都县冬季塑料日光温室小气候特征研究[J].青海科技，2011（05）：58-62.

[3]刘旭，李秀珍，薛晓萍.温室最低气温与气象因素相关分析[J].滨州学院学报，2008（06）：51-56.

[4]李天来.日光温室和大棚蔬菜栽培[M].北京：中国农业出版社，1997：25-28.

[5]蔡冰.基于低温寡照的江苏省设施农业气象灾害风险区划研究[D].南京：南京信息工程大学，2011. （责编：张宏民）endprint