日光溫室冬季低溫凍害致災指標研究

王海娥+董文靜

摘 要：利用西寧市大通縣設施農業氣象服務示范站溫室內外2012年12月1日至2013年2月28日氣象觀測數據，對溫室內最低氣溫與氣象因素進行多元回歸分析，建立不同天氣條件下溫室內最低氣溫預報模型，結合低溫凍害災情，得出日光溫室低溫凍害致災指標。

關鍵詞：溫室；逐步回歸；最低氣溫；指標

中圖分類號 S426 文獻標識碼 A 文章編號 1007-7731（2014）19-105-03

近年來，西寧市設施農業向地域化、節能化、專業化方向發展，由傳統的作坊式生產向高科技、自動化、機械化、規?；?、產業化的工廠型農業方向發展。設施農業的迅猛發展，特別是大棚蔬菜種植面積逐年擴大，溫室蔬菜生產所占比重逐年加大。冬季低溫冷（凍）害是西寧地區設施大棚主要的氣象災害之一，造成溫室內作物受凍、產量減少、品質下降，嚴重者甚至絕收。本文建立了溫室內最低氣溫預報模型及低溫凍害致災指標，可對溫室內最低溫度做出較為準確的預測，及時發布預報預警信息，為設施作物生長環境提供氣象保障。

1 資料與方法

1.1 資料 本文應用設立在大通縣溫室內外2個自動氣象站資料，氣象要素觀測儀器為無線傳輸自動氣象站，型號為ZQZ-A型。研究數據選取2012年12月1日至2013年2月28日氣象統計資料，觀測日界均為前一天20時至當日20時，記錄每日24整點時刻資料，溫室內缺測時次資料按前后2個時次平均進行補缺，如連續缺測3h以上則刪除該天記錄[1]。溫室內觀測要素：溫度、相對濕度、地溫、露點溫度、總輻射等；溫室外觀測要素：溫度、相對濕度、地溫、風向風速以及大通縣氣象站觀測資料如總云量、日照時數等。

1.2 方法 根據大通縣氣象站觀測日平均總云量，依照規范將總云量分為3個等級：0～19%為“晴”，20%～80%為“多云”，80%～100%為“陰”[2]，統計出2012年12月1日至2013年2月28日3種不同天氣狀況下溫室內最低氣溫的變化規律。通過不同天氣條件下對溫室內最低氣溫有顯著影響的氣象要素建立多元回歸模型，結合實際低溫凍害災情，分析出冬季溫室低溫凍害致災指標，并應用2013年12月1日至2014年3月1日觀測數據進行模式檢驗[3]。

2 冬季溫室內氣溫變化特征分析

2.1 日平均氣溫、最高氣溫、最低氣溫變化規律 通過對2012年12月至2013年2月氣溫變化分析，溫室內日平均氣溫隨天況變化明顯（表1）。從表1得出：（1）天況為陰時，云量多，棚內日平均氣溫最低，云量越多，氣溫越低，晴天時，溫室內平均氣溫比多云時高0.2℃，比陰天時高4.6℃；（2）云量越多，溫室內最高氣溫平均值越低，晴天時，溫室內最高平均氣溫比多云時高0.9℃，比陰天時高14.9℃；（3）晴天時，溫室內日最低平均氣溫比多云時低1℃，比陰天時低1.7℃。從觀測結果得出，云量越多，溫室內最低平均氣溫越高。陰天時，溫室內最低平均氣溫反而比晴天和多云時要高。

2.2 溫室增溫特征分析 不考慮天況時，冬季溫室平均增溫約18℃。不同地區及不同類型日光溫室受外界氣象條件影響時，溫度變化有些差異，但總的趨勢是一致的（表2）。由表2可知，晴天時增溫幅度最大在20.7～35.6℃，連陰天時增溫幅度最小在12℃左右，陰有小雪時增溫幅度在15℃左右。

3 溫室內低溫凍害致災指標分析

3.1 逐步回歸分析 由于季節、天氣條件的變化，溫室內平均氣溫、日最高、最低溫度有著明顯差異。本研究采用冬季氣溫數據，按照晴天、多云、陰天分3種天氣情況采用逐步回歸的方法分別建立溫室內最低氣溫模擬模式。模式為：

式中：[b0]為常數，為逐步回歸選入模式的變量，[b1]…，[bn]，為回歸系數，[e]為隨機誤差。選取前一日溫室外日平均氣溫、相對濕度、溫室內相對濕度、地表溫度作為建模因子，同時引入當日最低氣溫預報值，模擬當日溫室內最低氣溫。應用SPSS統計軟件采用逐步回歸分析的方法建立的冬季最低溫度數值方程見表3。

3.2 模式檢驗 利用常用的統計方法即回歸估計標準誤差RMSE對模擬值與實測值之間的符合度進行分析。計算公式為：

式中，OBSi為實測值，是指實測的溫室內氣溫；SIMi為模擬值；是指模擬的溫室內氣溫；n為樣本容量。RMSE值越小，模擬值與實測值之間的偏差越小，模式的模擬精度越高[5]。

利用2013年12月至2014年2月的實測資料對冬季晴天、冬季多云的模式進行檢驗，結果表明，晴天和多云擬合效果較好，呈明顯的線性關系，模式模擬值與實測值得決定系數R2值分別為0.849和0.836，RMSE值（單位℃）分別為0.434和0.385，均通過0.05顯著性檢驗，能夠較準確地模擬溫室內最低溫度隨溫室內外各氣象要素的變化趨勢，且冬季晴天模式略優于冬季多云模式。

3.3 冬季低溫凍害天氣過程分析 溫室內最低氣溫主要受外界溫度的影響，但也與棚室結構、墻體材料、棚面覆蓋物有一定的關系。通過對2012年12月19～22日日光溫室內外的溫度資料對比分析：當外界氣溫降至-20℃時，并且溫室內平均氣溫低于10℃持續72h，采用棉被覆蓋的棚內溫度會降至0℃以下，對大多數溫室作物造成威脅。

從圖1看出，2012年12月至2013年2月溫室外日最低氣溫低于-20℃為8d，溫室內日平均氣溫低于10℃為14d。根據災情統計，12月23日溫室內出現了低溫凍害，同時滿足溫室外低于-20℃和溫室內日平均氣溫低于10℃。因此，我們把形成日最低氣溫降至-20℃以下、溫室內日平均氣溫低于10℃持續72h的天氣過程作為一次冬季溫室內作物凍害天氣過程。

3.4 冬季溫室低溫凍害致災指標 確立指標依據：根據溫室內平均氣溫及最低氣溫數值方程，以溫室內作物生長的生物學下限溫度為因變量條件，結合冷凍害實際災情，確定冬季溫室低溫凍害致災指標，如表4。

4 結論

（1）不同天氣條件下，溫室內日平均氣溫、最高氣溫和最低氣溫有著不同的變化規律，并且日光溫室的增溫效果也隨天氣狀況變化顯著。

（2）根據天氣狀況影響溫室內氣溫的氣象因子也略有不同，針對不同天氣狀況建立相應的數學模型，可以對溫度的變化做出較為準確的預測。

（3）通過冬季低溫凍害災情分析，得出影響溫室內最低氣溫變化的2個顯著因素為溫室外最低氣溫和前一日溫室內平均氣溫，與數值模型中顯著因子一致。

（4）根據溫室內最低氣溫預報方程，以溫室內作物生長的生物學下限溫度為因變量條件，結合冷凍害災情，確定冬季溫室低溫凍害致災指標，當溫室外最低溫度低于

-10℃，并且前一日溫室內平均溫度低于10℃為溫室內作物受災臨界指標。

參考文獻

[1]環海軍，夏福華，朱敏.日光溫室最低氣溫預報方法研究[J].中國農村小康科技，2010（12）：47-49.

[2]李昌玉，李鳳霞.青海樂都縣冬季塑料日光溫室小氣候特征研究[J].青?？萍?，2011（05）：58-62.

[3]劉旭，李秀珍，薛曉萍.溫室最低氣溫與氣象因素相關分析[J].濱州學院學報，2008（06）：51-56.

[4]李天來.日光溫室和大棚蔬菜栽培[M].北京：中國農業出版社，1997：25-28.

[5]蔡冰.基于低溫寡照的江蘇省設施農業氣象災害風險區劃研究[D].南京：南京信息工程大學，2011. （責編：張宏民）endprint

摘 要：利用西寧市大通縣設施農業氣象服務示范站溫室內外2012年12月1日至2013年2月28日氣象觀測數據，對溫室內最低氣溫與氣象因素進行多元回歸分析，建立不同天氣條件下溫室內最低氣溫預報模型，結合低溫凍害災情，得出日光溫室低溫凍害致災指標。

關鍵詞：溫室；逐步回歸；最低氣溫；指標

中圖分類號 S426 文獻標識碼 A 文章編號 1007-7731（2014）19-105-03

近年來，西寧市設施農業向地域化、節能化、專業化方向發展，由傳統的作坊式生產向高科技、自動化、機械化、規?；?、產業化的工廠型農業方向發展。設施農業的迅猛發展，特別是大棚蔬菜種植面積逐年擴大，溫室蔬菜生產所占比重逐年加大。冬季低溫冷（凍）害是西寧地區設施大棚主要的氣象災害之一，造成溫室內作物受凍、產量減少、品質下降，嚴重者甚至絕收。本文建立了溫室內最低氣溫預報模型及低溫凍害致災指標，可對溫室內最低溫度做出較為準確的預測，及時發布預報預警信息，為設施作物生長環境提供氣象保障。

1 資料與方法

1.1 資料 本文應用設立在大通縣溫室內外2個自動氣象站資料，氣象要素觀測儀器為無線傳輸自動氣象站，型號為ZQZ-A型。研究數據選取2012年12月1日至2013年2月28日氣象統計資料，觀測日界均為前一天20時至當日20時，記錄每日24整點時刻資料，溫室內缺測時次資料按前后2個時次平均進行補缺，如連續缺測3h以上則刪除該天記錄[1]。溫室內觀測要素：溫度、相對濕度、地溫、露點溫度、總輻射等；溫室外觀測要素：溫度、相對濕度、地溫、風向風速以及大通縣氣象站觀測資料如總云量、日照時數等。

1.2 方法 根據大通縣氣象站觀測日平均總云量，依照規范將總云量分為3個等級：0～19%為“晴”，20%～80%為“多云”，80%～100%為“陰”[2]，統計出2012年12月1日至2013年2月28日3種不同天氣狀況下溫室內最低氣溫的變化規律。通過不同天氣條件下對溫室內最低氣溫有顯著影響的氣象要素建立多元回歸模型，結合實際低溫凍害災情，分析出冬季溫室低溫凍害致災指標，并應用2013年12月1日至2014年3月1日觀測數據進行模式檢驗[3]。

2 冬季溫室內氣溫變化特征分析

2.1 日平均氣溫、最高氣溫、最低氣溫變化規律 通過對2012年12月至2013年2月氣溫變化分析，溫室內日平均氣溫隨天況變化明顯（表1）。從表1得出：（1）天況為陰時，云量多，棚內日平均氣溫最低，云量越多，氣溫越低，晴天時，溫室內平均氣溫比多云時高0.2℃，比陰天時高4.6℃；（2）云量越多，溫室內最高氣溫平均值越低，晴天時，溫室內最高平均氣溫比多云時高0.9℃，比陰天時高14.9℃；（3）晴天時，溫室內日最低平均氣溫比多云時低1℃，比陰天時低1.7℃。從觀測結果得出，云量越多，溫室內最低平均氣溫越高。陰天時，溫室內最低平均氣溫反而比晴天和多云時要高。

2.2 溫室增溫特征分析 不考慮天況時，冬季溫室平均增溫約18℃。不同地區及不同類型日光溫室受外界氣象條件影響時，溫度變化有些差異，但總的趨勢是一致的（表2）。由表2可知，晴天時增溫幅度最大在20.7～35.6℃，連陰天時增溫幅度最小在12℃左右，陰有小雪時增溫幅度在15℃左右。

3 溫室內低溫凍害致災指標分析

3.1 逐步回歸分析 由于季節、天氣條件的變化，溫室內平均氣溫、日最高、最低溫度有著明顯差異。本研究采用冬季氣溫數據，按照晴天、多云、陰天分3種天氣情況采用逐步回歸的方法分別建立溫室內最低氣溫模擬模式。模式為：

式中：[b0]為常數，為逐步回歸選入模式的變量，[b1]…，[bn]，為回歸系數，[e]為隨機誤差。選取前一日溫室外日平均氣溫、相對濕度、溫室內相對濕度、地表溫度作為建模因子，同時引入當日最低氣溫預報值，模擬當日溫室內最低氣溫。應用SPSS統計軟件采用逐步回歸分析的方法建立的冬季最低溫度數值方程見表3。

3.2 模式檢驗 利用常用的統計方法即回歸估計標準誤差RMSE對模擬值與實測值之間的符合度進行分析。計算公式為：

式中，OBSi為實測值，是指實測的溫室內氣溫；SIMi為模擬值；是指模擬的溫室內氣溫；n為樣本容量。RMSE值越小，模擬值與實測值之間的偏差越小，模式的模擬精度越高[5]。

利用2013年12月至2014年2月的實測資料對冬季晴天、冬季多云的模式進行檢驗，結果表明，晴天和多云擬合效果較好，呈明顯的線性關系，模式模擬值與實測值得決定系數R2值分別為0.849和0.836，RMSE值（單位℃）分別為0.434和0.385，均通過0.05顯著性檢驗，能夠較準確地模擬溫室內最低溫度隨溫室內外各氣象要素的變化趨勢，且冬季晴天模式略優于冬季多云模式。

3.3 冬季低溫凍害天氣過程分析 溫室內最低氣溫主要受外界溫度的影響，但也與棚室結構、墻體材料、棚面覆蓋物有一定的關系。通過對2012年12月19～22日日光溫室內外的溫度資料對比分析：當外界氣溫降至-20℃時，并且溫室內平均氣溫低于10℃持續72h，采用棉被覆蓋的棚內溫度會降至0℃以下，對大多數溫室作物造成威脅。

從圖1看出，2012年12月至2013年2月溫室外日最低氣溫低于-20℃為8d，溫室內日平均氣溫低于10℃為14d。根據災情統計，12月23日溫室內出現了低溫凍害，同時滿足溫室外低于-20℃和溫室內日平均氣溫低于10℃。因此，我們把形成日最低氣溫降至-20℃以下、溫室內日平均氣溫低于10℃持續72h的天氣過程作為一次冬季溫室內作物凍害天氣過程。

3.4 冬季溫室低溫凍害致災指標 確立指標依據：根據溫室內平均氣溫及最低氣溫數值方程，以溫室內作物生長的生物學下限溫度為因變量條件，結合冷凍害實際災情，確定冬季溫室低溫凍害致災指標，如表4。

4 結論

（1）不同天氣條件下，溫室內日平均氣溫、最高氣溫和最低氣溫有著不同的變化規律，并且日光溫室的增溫效果也隨天氣狀況變化顯著。

（2）根據天氣狀況影響溫室內氣溫的氣象因子也略有不同，針對不同天氣狀況建立相應的數學模型，可以對溫度的變化做出較為準確的預測。

（3）通過冬季低溫凍害災情分析，得出影響溫室內最低氣溫變化的2個顯著因素為溫室外最低氣溫和前一日溫室內平均氣溫，與數值模型中顯著因子一致。

（4）根據溫室內最低氣溫預報方程，以溫室內作物生長的生物學下限溫度為因變量條件，結合冷凍害災情，確定冬季溫室低溫凍害致災指標，當溫室外最低溫度低于

-10℃，并且前一日溫室內平均溫度低于10℃為溫室內作物受災臨界指標。

參考文獻

[1]環海軍，夏福華，朱敏.日光溫室最低氣溫預報方法研究[J].中國農村小康科技，2010（12）：47-49.

[2]李昌玉，李鳳霞.青海樂都縣冬季塑料日光溫室小氣候特征研究[J].青?？萍?，2011（05）：58-62.

[3]劉旭，李秀珍，薛曉萍.溫室最低氣溫與氣象因素相關分析[J].濱州學院學報，2008（06）：51-56.

[4]李天來.日光溫室和大棚蔬菜栽培[M].北京：中國農業出版社，1997：25-28.

[5]蔡冰.基于低溫寡照的江蘇省設施農業氣象災害風險區劃研究[D].南京：南京信息工程大學，2011. （責編：張宏民）endprint

摘 要：利用西寧市大通縣設施農業氣象服務示范站溫室內外2012年12月1日至2013年2月28日氣象觀測數據，對溫室內最低氣溫與氣象因素進行多元回歸分析，建立不同天氣條件下溫室內最低氣溫預報模型，結合低溫凍害災情，得出日光溫室低溫凍害致災指標。

關鍵詞：溫室；逐步回歸；最低氣溫；指標

中圖分類號 S426 文獻標識碼 A 文章編號 1007-7731（2014）19-105-03

近年來，西寧市設施農業向地域化、節能化、專業化方向發展，由傳統的作坊式生產向高科技、自動化、機械化、規?；?、產業化的工廠型農業方向發展。設施農業的迅猛發展，特別是大棚蔬菜種植面積逐年擴大，溫室蔬菜生產所占比重逐年加大。冬季低溫冷（凍）害是西寧地區設施大棚主要的氣象災害之一，造成溫室內作物受凍、產量減少、品質下降，嚴重者甚至絕收。本文建立了溫室內最低氣溫預報模型及低溫凍害致災指標，可對溫室內最低溫度做出較為準確的預測，及時發布預報預警信息，為設施作物生長環境提供氣象保障。

1 資料與方法

1.1 資料 本文應用設立在大通縣溫室內外2個自動氣象站資料，氣象要素觀測儀器為無線傳輸自動氣象站，型號為ZQZ-A型。研究數據選取2012年12月1日至2013年2月28日氣象統計資料，觀測日界均為前一天20時至當日20時，記錄每日24整點時刻資料，溫室內缺測時次資料按前后2個時次平均進行補缺，如連續缺測3h以上則刪除該天記錄[1]。溫室內觀測要素：溫度、相對濕度、地溫、露點溫度、總輻射等；溫室外觀測要素：溫度、相對濕度、地溫、風向風速以及大通縣氣象站觀測資料如總云量、日照時數等。

1.2 方法 根據大通縣氣象站觀測日平均總云量，依照規范將總云量分為3個等級：0～19%為“晴”，20%～80%為“多云”，80%～100%為“陰”[2]，統計出2012年12月1日至2013年2月28日3種不同天氣狀況下溫室內最低氣溫的變化規律。通過不同天氣條件下對溫室內最低氣溫有顯著影響的氣象要素建立多元回歸模型，結合實際低溫凍害災情，分析出冬季溫室低溫凍害致災指標，并應用2013年12月1日至2014年3月1日觀測數據進行模式檢驗[3]。

2 冬季溫室內氣溫變化特征分析

2.1 日平均氣溫、最高氣溫、最低氣溫變化規律 通過對2012年12月至2013年2月氣溫變化分析，溫室內日平均氣溫隨天況變化明顯（表1）。從表1得出：（1）天況為陰時，云量多，棚內日平均氣溫最低，云量越多，氣溫越低，晴天時，溫室內平均氣溫比多云時高0.2℃，比陰天時高4.6℃；（2）云量越多，溫室內最高氣溫平均值越低，晴天時，溫室內最高平均氣溫比多云時高0.9℃，比陰天時高14.9℃；（3）晴天時，溫室內日最低平均氣溫比多云時低1℃，比陰天時低1.7℃。從觀測結果得出，云量越多，溫室內最低平均氣溫越高。陰天時，溫室內最低平均氣溫反而比晴天和多云時要高。

2.2 溫室增溫特征分析 不考慮天況時，冬季溫室平均增溫約18℃。不同地區及不同類型日光溫室受外界氣象條件影響時，溫度變化有些差異，但總的趨勢是一致的（表2）。由表2可知，晴天時增溫幅度最大在20.7～35.6℃，連陰天時增溫幅度最小在12℃左右，陰有小雪時增溫幅度在15℃左右。

3 溫室內低溫凍害致災指標分析

3.1 逐步回歸分析 由于季節、天氣條件的變化，溫室內平均氣溫、日最高、最低溫度有著明顯差異。本研究采用冬季氣溫數據，按照晴天、多云、陰天分3種天氣情況采用逐步回歸的方法分別建立溫室內最低氣溫模擬模式。模式為：

式中：[b0]為常數，為逐步回歸選入模式的變量，[b1]…，[bn]，為回歸系數，[e]為隨機誤差。選取前一日溫室外日平均氣溫、相對濕度、溫室內相對濕度、地表溫度作為建模因子，同時引入當日最低氣溫預報值，模擬當日溫室內最低氣溫。應用SPSS統計軟件采用逐步回歸分析的方法建立的冬季最低溫度數值方程見表3。

3.2 模式檢驗 利用常用的統計方法即回歸估計標準誤差RMSE對模擬值與實測值之間的符合度進行分析。計算公式為：

式中，OBSi為實測值，是指實測的溫室內氣溫；SIMi為模擬值；是指模擬的溫室內氣溫；n為樣本容量。RMSE值越小，模擬值與實測值之間的偏差越小，模式的模擬精度越高[5]。

利用2013年12月至2014年2月的實測資料對冬季晴天、冬季多云的模式進行檢驗，結果表明，晴天和多云擬合效果較好，呈明顯的線性關系，模式模擬值與實測值得決定系數R2值分別為0.849和0.836，RMSE值（單位℃）分別為0.434和0.385，均通過0.05顯著性檢驗，能夠較準確地模擬溫室內最低溫度隨溫室內外各氣象要素的變化趨勢，且冬季晴天模式略優于冬季多云模式。

3.3 冬季低溫凍害天氣過程分析 溫室內最低氣溫主要受外界溫度的影響，但也與棚室結構、墻體材料、棚面覆蓋物有一定的關系。通過對2012年12月19～22日日光溫室內外的溫度資料對比分析：當外界氣溫降至-20℃時，并且溫室內平均氣溫低于10℃持續72h，采用棉被覆蓋的棚內溫度會降至0℃以下，對大多數溫室作物造成威脅。

從圖1看出，2012年12月至2013年2月溫室外日最低氣溫低于-20℃為8d，溫室內日平均氣溫低于10℃為14d。根據災情統計，12月23日溫室內出現了低溫凍害，同時滿足溫室外低于-20℃和溫室內日平均氣溫低于10℃。因此，我們把形成日最低氣溫降至-20℃以下、溫室內日平均氣溫低于10℃持續72h的天氣過程作為一次冬季溫室內作物凍害天氣過程。

3.4 冬季溫室低溫凍害致災指標 確立指標依據：根據溫室內平均氣溫及最低氣溫數值方程，以溫室內作物生長的生物學下限溫度為因變量條件，結合冷凍害實際災情，確定冬季溫室低溫凍害致災指標，如表4。

4 結論

（1）不同天氣條件下，溫室內日平均氣溫、最高氣溫和最低氣溫有著不同的變化規律，并且日光溫室的增溫效果也隨天氣狀況變化顯著。

（2）根據天氣狀況影響溫室內氣溫的氣象因子也略有不同，針對不同天氣狀況建立相應的數學模型，可以對溫度的變化做出較為準確的預測。

（3）通過冬季低溫凍害災情分析，得出影響溫室內最低氣溫變化的2個顯著因素為溫室外最低氣溫和前一日溫室內平均氣溫，與數值模型中顯著因子一致。

（4）根據溫室內最低氣溫預報方程，以溫室內作物生長的生物學下限溫度為因變量條件，結合冷凍害災情，確定冬季溫室低溫凍害致災指標，當溫室外最低溫度低于

-10℃，并且前一日溫室內平均溫度低于10℃為溫室內作物受災臨界指標。

參考文獻

[1]環海軍，夏福華，朱敏.日光溫室最低氣溫預報方法研究[J].中國農村小康科技，2010（12）：47-49.

[2]李昌玉，李鳳霞.青海樂都縣冬季塑料日光溫室小氣候特征研究[J].青?？萍?，2011（05）：58-62.

[3]劉旭，李秀珍，薛曉萍.溫室最低氣溫與氣象因素相關分析[J].濱州學院學報，2008（06）：51-56.

[4]李天來.日光溫室和大棚蔬菜栽培[M].北京：中國農業出版社，1997：25-28.

[5]蔡冰.基于低溫寡照的江蘇省設施農業氣象災害風險區劃研究[D].南京：南京信息工程大學，2011. （責編：張宏民）endprint