第一章农业气象12.docx
《第一章农业气象12.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《第一章农业气象12.docx（119页珍藏版）》请在冰点文库上搜索。
第一章农业气象12
幻灯片1
比比努尔
幻灯片2
农业生物、农业生产与气象的关系
●大气给农业生物提供了的重要生存环境和物质、能量基础。
植物
动物
2
幻灯片3
农业生物、农业生产与气象的关系
●农业生物对大气环境又有直接的影响。
3
幻灯片4
农业生物、农业生产与气象的关系
●农业生产也反过来影响气象条件。
人们的生产活动是形成农业小气候的重要因子之一。
●防灾减灾措施
改造自然的工作，如大规模的水利建设、防护林带的营造等都会影响一定地区内的天气、气候状况。
4
幻灯片5
第一章农业气象
●一、概述
●
（一）气象条件对农业生产的影响
●对象：
生命有机体
●外界条件：
气象、土壤、地形、地势
●农业气象基本因子：
影响农业生产最活跃的环境因子
光—太阳辐射
热—温度
水—湿度、降水，
●气—CO2、气压，
●风—风向、风速，
●营养物质
基本因子
幻灯片6
第一章农业气象
●
（1）气象条件对农业生产的影响
●数量
●相互配合
●空间（地区）
●时间（季节年际）
●研究：
农业生物
●农业环境
●农业技术
●农业经济
就是：
农、林、牧、副、渔。
丰歉
品质
成本
农业生产
幻灯片7
第一章农业气象
●1、气候影响地表面植被和农作物的地理分布
●地球热量收支差异热带、亚热带、温带、寒带
●海陆分布
●高度、地形、地势
●热量、降水、光照农业生产类型作物
●例：
小麦：
36°~60°N27°~40°S暖温带、冷暖带
●玉米：
33°~45°N冬寒夏热、夏季降水丰富
●水稻：
气温高、雨量足
●棉花：
北纬48°到南纬35°，高温、低湿、光照充足
见：
2页表1.1
干旱半干旱
半湿润湿润
降水大气湿润度
种类类型品质种植制度
幻灯片8
⑴积温:
≥10℃持续期内.日均温之和.
温度带:
⑵五个温度带和一个高寒气候区.
寒温带
中温带
暖温带
高原气候区
亚热带
热带
8
幻灯片9
干湿地区划分及分布
四类干湿地区
降水量＞蒸发量:
①湿润地区
②半湿润区
干旱地区
降水量＜蒸发量:
200㎜
半湿润区
400㎜
③半干旱区
半干旱区
800㎜
④干旱地区
湿润地区
⑶干湿地区三条分界线:
800㎜等降水量线
400㎜等降水量线
思考:
200㎜等降水量线
新疆西北部有半干旱区分布原因：
黑龙江西北也有湿润区原因是：
受来自北冰洋和大西洋的气流影响
纬度高,气温低,蒸发小
9
幻灯片10
第一章农业气象
●2、天气、气候影响作物生长发育及产量的年际变化
●作物产量：
好的气候条件、营养光热水、养分
●产量下降：
光热水条件配合不好、天气异常、人为原因
●3、天气、气候影响作物产量和品质
●日较差大：
白天光合作用强，有利于有机物质的积累，夜间温度低，呼吸作用较弱，消耗有机物质较少，有利于有机物质的积累，产量高，品质好。
●如：
大陆性气候西北：
瓜果甜，粮食：
蛋白质高，
●海洋性气候东南：
水果不甜，粮食：
品质差、淀粉比率高
●4、气候影响作物的遗传性
●长期耕种被同化高纬：
长日照植物
低纬：
短日照植物
南北引种
幻灯片11
第一章农业气象
●
（一）农业气象学及其研究内容
●1、概念
●农业气象学是研究农业生产与气象条件之间相互关系及其规律的科学。
农业科学的基础学科之一，气象学科中应用气象学的重要分支。
农业气象学研究的目的在于围绕农业的发展与现代化，不断认识和解决生产中的气象问题，提出促进农业生产的最优气象条件和措施。
●2、研究的主要内容
●
（1）研究农业生物有机体
●对象：
作物、蔬菜、花卉、林果、牲畜、鱼类
●内容：
要求、规律、生化机制、农业气象指标、分布规律、数学模型、能量收支、物质输送
●
（2）合理利用地区农业气候资源的研究
●研究：
农业气候分析、农业气候区划、农业气象灾害规律、品种、种植制度、农业措施、农业地形、农田小气候、农业气象预报、农业气象情报
幻灯片12
第一章农业气象
●3、农业气象研究的方法
●
（1）资料获取方法
●农业气象调查：
实地调查、物候观测、小气候观察、参阅文献资料
●农业气象田间实验法（田间平行观测法）：
对比实验法、分期播种法、地理播种法
●农业气象条件模拟法：
理论模拟、人工模拟控制气象因子随机性
●实验室法：
利用仪器和设备进行农业气象研究的方法
●遥感法：
卫星资料、飞机、模型飞机
●
（2）资料的处理方法
●审核：
订正、延长
●处理：
滑动平均、标准化、中心化、极值归一化
●（3）资料的分析方法
●对比分析法、统计分析法、回归分析、概率分析、周期分析、系统分析
幻灯片13
农业气象学的研究内容、对象
●研究受气象条件影响和制约的有关农业问题及其解决途径。
13
幻灯片14
农业气象学的研究内容、对象
●研究农业环境的调控途径。
14
幻灯片15
农业气象学的研究内容、对象
研究对象
（一）:
●作物、林草、花卉、畜禽、昆虫、水生生物和微生物等农业生物
15
幻灯片16
农业气象学的研究内容、对象
研究对象
（二）:
●温室、畜舍、农业机械、水利工程、仓库等农业设施
16
幻灯片17
农业气象学的研究内容、对象
研究对象（三）:
●栽培、养殖等农事活动、农机作业、农畜产品加工、运输、储藏、销售等生产经营活动
17
幻灯片18
农业气象学的研究内容、对象
研究对象（四）:
●以及与气象条件有关的农业资源与环境问题
18
幻灯片19
研究方法（过程）
农业气象学的研究过程主要有：
A.资料获取、B.资料处理C.资料分析三个阶段。
19
幻灯片20
●A资料获取
取得资料数据是研究工作的基础，它对研究结果往往有决定性的影响。
目前取得资料数据常用的研究方法大致有人工环境模拟、自然环境试验、野外考察和遥感信息分析、农业气象数值模拟5类。
20
幻灯片21
●人工环境模拟法-资料获取方法1
全环境控制
部分环境控制
21
幻灯片22
●自然环境试验法-资料获取方法2
●包括：
●①分期播种。
按一定的时间间隔重复播种试验植物，利用气象条件随时间的变化来研究各类农业气象问题。
应用这种方法，使植物在同一生长发育时期遇到不同气象条件，或在同一气象条件下又遇到植物的不同生育时期，可以达到缩短试验周期、提早获得结果的目的。
此法如在不同地区进行，称地理分期播种法。
●②地理播种。
利用地区间气象条件的差异来研究某一农业气象问题。
可在不同纬度的地区间进行播种（水平地理播种），也可在不同高度的地区（垂直地理播种）或不同地形的地区进行播种（小气候播种）。
22
幻灯片23
③地理移置。
根据不同目的，将在同一地点和时间、统一栽培管理的相同盆栽试验材料，于试验阶段分别移送至山区不同高度（或不同地形）的各试验点，进行某类农业气象问题的试验研究。
④对比试验。
对各种试验处理直接进行对比平行观测。
应用此法时，作物品种、土壤类型以及栽培管理应尽量一致，以排除非气象因子对作物生育的影响，突出气象条件的作用。
23
幻灯片24
●野外考察法-资料获取方法3
●包括：
●①实地调查。
●根据生产实践提出的农业气象问题，利用仪器在事先拟定的考察路线上进行定点观测或流动观测或访问调查等方法取得资料数据。
按调查目的不同分农业气候普查、农业气象灾害调查和农业小气候调查等类型。
24
幻灯片25
②指示植物。
利用指示植物的地理分布，推断地区的农业气候特点。
如土壤指示植物：
铁芒箕为酸性土的指示植物；柏木为石灰性土壤的指示植物；多种碱蓬是强盐渍化土壤的指示植物。
③自然物候观测分析。
自然物候现象是气候条件的综合反映，累积自然物候资料，结合相应年份的气象资料进行整理分析，找出相互关系。
25
幻灯片26
●遥感信息分析法-资料获取方法4
●利用光电传感器接受并记录被测对象所发射（或反射）的不同电磁波并摄成图象，然后进行处理，判读所获得的资料。
●按运载工具的高度，可分为地面遥感（如雷达探测）、低空遥感（如飞机探测）和高空遥感（如卫星探测）。
26
幻灯片27
●农业气象数值模拟（又称为作物模型）
●-资料获取方法5
●根据农业气象某些基本原理，假定一些模式参数，运用电子计算机进行运算，最终得出最佳的农业气象模式参数及其组合。
●
●参数获取方法：
1、针对性试验；2、根据观测数据拟合；3、假定-验证
27
幻灯片28
B资料整理
农业气象资料的整理包括资料的审查、订正以及各种特征数的统计等，具体内容视研究目的和分析要求确定。
28
幻灯片29
C资料分析
农业气象资料分析技术：
①数理统计学方法。
即将生物的生长、发育和产量变化和气象条件之间的关系，看作是随机变量，利用相关和回归等分析方法建立统计模式。
一元或多元回归方程式、积分回归方程式，两个或多个函数的阶乘函数式是常见的统计模式。
29
幻灯片30
●②模糊数学方法。
应用近代数学的模糊集概念，用综合隶属函数拟合、模糊类型识别、相似分析、聚类分析、综合评判等方法来研究农业气象中诸如农业气候区划、资源评价、作物气候适应区、产量年景展望等模糊性问题。
●③数学物理方法。
以生物学过程的物质输送和能量转化与平衡为基础，根据实测（或计算）数据用数学物理方程式来模拟生物的生长、发育、产量形成过程。
这类模拟理论或动力学模式通常比统计学模式更能揭示生物和气象条件间的内在机制。
④对比分析方法。
对较为简单的农业气象问题，直接根据获得的平行观测数据或相应图表，分析气象条件对生物有机体生长发育、产量变化以及某些农业技术措施的利弊关系，从而得出有关的定量指标。
方法简单，结果也较直观可靠。
30
幻灯片31
第二节、太阳辐射与农业
一、光与农业生产的关系
二、作物群体中的辐射状况
三、光谱成分与植物生活
四、光照强度与植物生活
五、光照时间与植物生活
六、光照异常的农业气象灾害
七、提高光能利用率的途径
31
幻灯片32
一、光与农业生产的关系
●太阳辐射（光）是农业生物的能量源泉，自然条件下，绿色植物进行光合作用制造有机质必须有太阳辐射作为唯一能源的参与才能完成。
●在相当程度上影响植物的地理分布和动物的生活习性
32
幻灯片33
二、作物群体中的辐射状况
植被冠层下部的作物减产
在研究减产的原因时发现，这些农田植被中部的叶子实际上是处于“光饥饿”状态，特别是在作物种植密度很大时，这种情况更为突出（遮光）。
研究作物群体中的辐射状况是很重要的。
33
幻灯片34
●作物群体中太阳辐射的反射、透射和吸收
●太阳辐射到达作物叶片后，一部分被反射，一部分被透射，剩下部分被吸收。
服务应用之一：
管理措施
理想叶的分布应为：
上层叶占50%，叶与水平面呈90°～60°；中层叶占37%，叶与水平面呈60°～30°；下层叶占13%，叶与水平成30°.
反射
吸收
透射
34
幻灯片35
三.光谱成分与动、植物生活
紫外辐射（<0.29μm）灭生性辐射
可见光（0.40～0.76μm）生理辐射光合有效辐射PAR
红外辐射（>1μm）非生物辐射
（三）光能利用率及其提高途径
1、光能利用率
同化1克分子的CO2，释放1克分子的O2，产生1克分子CH2O，
产生耗去8～10个爱因斯坦能量。
最大效率：
112/500=22.4%呼吸作用消耗：
20%~30%
幻灯片36
第一章农业气象
最大效率：
112/500=22.4%呼吸作用消耗：
20%~30%
吸收光能用于光合作用的有机物形成（积累）有效效率：
22.4%－（22.4%×30%）=15.68%
光能损失：
田中株间漏光、农作物耗光量、衰老成熟期光能损失30%，大田反射6%
生理辐射实际被农田作物吸收利用：
100%－（6%+30%）=64%
能量利用效率：
0.64×0.1568×100%≈10%
光能利用率：
EP=H·W/QPAR×100%
W：
单位面积上平均干物质收获量（g/m2）
H：
单位干物质所放出的热量（cal/g）
QPAR：
作物全生育期投射到单位面积上的生理辐射能量（cal/m2）
光能利用率：
发达国家2%~3%，多数发展中国家不到1%，中国0.4%
幻灯片37
三.光谱成分与动、植物生活
并非全部太阳辐射均能被植物的光合作用所利用。
不同波段的辐射对植物生命活动起着不同的作用，它们在为植物提供热量、参与光化学反应及光形态的发生等方面，各起着重要作用。
37
幻灯片38
第一章农业气象
不同光谱成份对植物的影响
（1）波长大于1μm的辐射，被植物吸收转化为热量，影响植物体温和蒸腾作用，可促进干物质的积累，但不参加光合作用。
（2）波长在1～0.72μm的辐射，只对植物伸长起作用，其中0.78～0.80μm的远红外光，对光周期及种子形成有重要作用，并控制开花与果实的颜色。
（3）波长在072～061μm的红光和橙光，可被植物体内叶绿素强烈吸收，光合作用最强。
并表现为强光周期作用。
（4）波长在0.61～0.51μm的绿光，表现为低光合作用和弱成形作用。
（5）波长在0.51～0.40μm的蓝紫光，可被叶绿素和黄色素较强烈地吸收，表现为次强的光合作用与成形作用。
（6）波长在0.40～0.32μm的紫外光，它主要起成形和着色作用，如使植物变矮、颜色变深、叶片变厚等。
（7）波长在0.32～0.28μm的紫外线，它对大多数植物有害。
（8）波长小于0.28μm的远紫外线可立即杀死植物。
三个作用：
可见光起光效应，对植物起光合作用；红外线起热效应，对植物起果实成熟作用；紫外线起化学效应，对植物起植株定型作用。
幻灯片39
1.光谱各成份对动、植物的作用
植物
●＞3.00μm（无线电波）：
不明
●1.0~3.0μm（远红外线）:
可被植物吸收转为热能，影响植物体温和蒸腾
●1.0～0.72μm（近红外线）:
只对植物伸长和光周期起作用
●0.72～0.61μm（红橙光）:
可被叶绿素强烈吸收，光合作用最强
补光灯
LED植物生长灯：
室内养植物花卉，缺少光的照射，光期较短，通过适合植物所需光谱的LED灯照射，不仅可以促进其生长，而且还可以延长花期，提高花的品质。
比如生命期只有一两天的花，在LED灯的照射下，花期可以延长到20天左右。
39
幻灯片40
●光波与害虫的趋光性关系密切，昆虫一般看不见红色光波部分，但却能看见紫外线部分，因此可以采用黑光灯诱杀农业害虫。
40
幻灯片41
第一章农业气象
●四、光照强度对作物生长发育的影响
●1、光照强度的农业气象指标
●光合作用：
作物生长发育的物质基础有机物质的积累
●光饱和现象：
在一定的光照强度范围内，光合作用随光照强度的增加而增加，但超过一定的光照强度以后，光合作用便保持一定的水平而不再增加了，这种现象称为光饱和现象。
●光饱和点：
这个光照强度的临界点；
●光补偿点：
当植物通过光合作用制造的有机物质与呼吸作用消耗的物质相平衡时的光照强度称为光。
生长发育：
营养生长要有弱光，生殖生长要有强光。
产量：
光饱和点要高，光补偿点要低，才能增产。
品质：
强光有利于淀粉、蛋白质的形成，弱光不利糖分的形成。
幻灯片42
●四、光照强度与动、植物生活
●1.光照强度及其意义
●光照强度:
可以多个标准衡量.亮度\色温\能量
●CIE:
国际标准照明协会规定：
光源在某一给定方向的单位立体角内发射的光通量称为光源在该方向的光强.（单位：
坎德拉CD）
●意义:
●光照强度对植物的作用：
光合作用起着极重要的作用。
不同植物对光照强度要求不同，光照过强或不足都会引起植物生长不良，产量降低。
●光照强度对动物的作用：
光照强度的不同对各种动物有不同的影响，主要影响其采食、交配等。
42
幻灯片43
2.喜阳植物和耐荫植物
根据植物对光照强度的反应，可分为喜阳植物和耐荫植物。
最喜阳植物的光合作用水平随光照强度可一直增加到等于全部太阳光照时（即不存在光饱和现象）。
而耐荫植物在光照强度仅及晴天时的1/10时，光合作用就不再增加了。
43
幻灯片44
●光饱合点较高，所以植物对太阳能的利用率也较高，生产潜力较大。
另外强光有利于作物果实和籽粒的生长，产品中的蛋白质、含糖量等都比较高。
●栽培的农作物多属喜阳植物。
44
幻灯片45
●耐荫植物虽然要求一定强度的阳光，但可忍耐不同程度的荫蔽。
相对较弱的光照条件有利于植物营养器官的生长，一般植物生长较细长、嫩弱，蛋白质含量较少，水分含量较高。
这对于以植物营养部分为收获对象的作物很有利。
服务应用：
区划、适宜气象条件的评价
45
幻灯片46
太阳辐射与农作物
五、光照时间与动、植物生活
●光效应：
光合作用、化学效应植株定型
●可见光热效应：
积温、蒸腾
●
（一）光照长度对作物生长发育的影响
●
光照时间：
可照时数与曙暮光的总和;
●
●光周期现象：
植物对昼夜长短的这些反应；
幻灯片47
五、光照时间与动、植物生活
光照时间的长短对植物生长发育有影响。
●植物按光周期反应的分类
●短日照植物：
小于12～14h光照能开花的为短日照植物。
只有在光照长度小于某一时数才能开花，如果延长光照时数，就不开花结实，例如水稻、大豆、玉米、高粱、棉花、甘薯等原产于热带、亚热带的植物属于此类。
●长日照植物：
光照时间大于12～14h才能开花的为长日照植物。
只有在光照长度大于某时数后才能开花，如果缩短光照时数就不开花结实，如小麦、大麦、燕麦、亚麻、油菜、甜菜、胡萝卜、菠菜等原产高纬度的植物属于此类。
●中性植物：
这类植物开花不受光照长度的影响，在长短不同的任何光照下都能正常开花结实。
●例如西红柿、水稻及大豆的某些特早熟品种等都属于此类。
也有人试验证明许多棉花品种属于中性植物。
如在12～14h左右的光照下，不少长日照和短日照植物都能开花，不过当光照延长或缩短时，二者的发育有的加快，有的却延缓，它们的差别就显现出来了。
服务应用：
区划、作物引种气候可行性论证
47
幻灯片48
第一章农业气象
●2、引种
●a.纬度相近地区之间引种，需考虑温度条件；
●b.不同纬度之间引种应综合考虑光周期反应、作物的感光性和温度条件。
●3、育种
●在杂交育种时，若父、母本花期不遇，通过人工光照处理，人为延长或缩短光照长度，使花期相遇。
幻灯片49
第一章农业气象
●结合新疆在伊梨地区（纬度44°左右）引种扩繁法国真正薰衣草的试验，出于与原产地纬度接近、气候类似的原因，选择了在新疆和硕县曲惠乡（纬度42.5°-43°）试种。
该项研究包括芳香植物播种、育苗、移植、施肥、灌溉和收获等栽种技术，在新疆地区成功引种14种地中海沿岸草本芳香植物，分别是百里香、鼠尾草、香紫苏、神香草、牛至、甜牛至、西洋甘菊、罗马甘菊、法国薰衣草、迷迭香、罗勒、肉桂罗勒、留兰香、苹果薄荷等；探索总结了一套地中海沿岸芳香植物在中国引种栽培的基本理论，相同的纬度是引种栽培成功的首要条件，0℃、5℃、10℃、20℃基本点的平均气温、积温、日照时数、太阳辐射量是衡量能否引种成功的重要气候指标；探索和建立了6种草本芳香植物的从播种、育苗、移植、施肥、灌溉和收获方法的栽培模式，
幻灯片50
主要影响采食、交配等生命过程：
罗氏沼虾：
随着光照时间的延长采食量也有明显增加。
24小时光照比4小时光照采食量大1.4-2.5倍。
光周期是引起害虫滞育和休眠的重要因子。
自然界的短光照会刺激害虫休眠。
50
幻灯片51
●六、光照因子异常的农业气象灾害
●日灼：
树木枝干、果实因受强烈日射而引起的伤害。
●阴害：
持续阴天光照不足导致光合作用下降，养分积累不足，茎秆细弱易倒折，授粉不良等现象。
51
幻灯片52
七、提高光能利用率的途径
我们把单位面积上作物收获物中包含的能量（eh）与投射到该单位面积上的光合有效辐射（可见光）能量RPAR的比值叫做光能利用率，并用U表示：
（U=eh/RPAR×100%）
如果计算某段时期的光能利用率，则上式可写成：
（U=Hm×ΔWm/∑RPAR）
式中ΔWm为单位面积上某段时期内干物质的增长量，如果计算最终产量，则ΔWm用最终产量的干物重Wm代替；Hm为一克干物质燃烧时所放出的热量（J），所以式中的eh=Hm×ΔWm；∑RPAR为该时段内可见光能量的总和。
收获物按碳水化合物计，一克干物质燃烧时释放的能量（即Hm值）一般采用平均值1.78×１０－２J/kg。
幻灯片53
●2.提高光能利用率的途径
●1）光能利用率的理论值：
研究表明，在水、热、矿物营养都能得到保证的条件下，植物最终形成产量的光合有效辐射的能量利用率在10%左右，这是希望达到的理论数值，即可能达到的产量上限。
●但在实际生产中，光能利用率离理论数值相差甚远，只有0.5%～1.0%，高的约达2%，说明提高光能利用率以增加单位面积产量是大有潜力的。
●
幻灯片54
●2）限制光能利用率的自然因素主要有：
●作物生长初期覆盖率小；
●作物群体内光分布不合理；
●光能转化率低；
●中、高纬度地区农业受冬季低温的限制；
●不良的水分供应与大气条件使气孔关闭，影响CO2的有效性与植物的其它功能；
●光合作用受空气中CO2含量的限制；
●作物营养物质的缺乏；
●自然灾害（气象与病虫等）的影响。
幻灯片55
如果能设法解决上述矛盾，就可以大大提高光能利用率，从而大大提高作物产量。
提高作物光能利用率的途径很多，总的说，就是要使作物既有适当的叶面积指数，有尽可能长的光合时间，又使单位叶面积有高的光合生产率。
幻灯片56
3）提高作物光能利用率的途径
●
（1）改革种植制度与方法
●（a）间套复种与光能利用
●能延长生长季节，使地面经常有一定作物的覆盖。
比如小麦、玉米与高粱三茬套种（如果温度条件许可），其全年的叶面积是此起彼伏，交替兴衰。
●
●能合理用光，因为间套作田间的作物配置，常采用高、矮秆相间，宽窄行相间的方式。
这样，可增加边行效应，使边行（1～2行）受光较多，还可以使作物形成多层受光。
但如果生长季不够长或保证率不够高而勉强推行间套复种会造成减产，甚至使后茬失收。
间套复种还必须考虑肥力、劳力、植保、总的经济效益等方面因素，其中有的甚至比气象条件更重要，故必须因条件而制宜，不可盲目推行。
间作
幻灯片57
（b）行向、行距与光能利用
假设太阳高度角不变，当光线顺行的方向照射时，光线顺行照时植株间相互遮阴最严重，故光照条件反比其它行向差，当光线垂直于行向照射时，行间因受作物遮阴，光
升级会员 