实验一、实验二 作物气候生产潜力的估算
作物气候生产潜力计算模型研究述评
作物气候生产潜力计算模型研究述评作者：赖荣生等来源：《江苏农业科学》2014年第05期摘要：气候生产潜力是指在充分合理利用当地的光、热、水气候资源，而其他条件处于最适宜状况时单位面积土地上获得的最高生物学产量或农业产量。
笔者从模型构建、应用范围、运用效果及适用性等方面对作物气候生产潜力经验模型和机理模型进行了详细述评，提出了气候生产潜力模型研究方面存在的问题以及今后应加强研究的领域，为区域粮食生产和农业发展研究提供合理的模型和科学的指导。
关键词：作物气候生产潜力；经验模型；机理模型中图分类号： S162.5文献标志码： A文章编号：1002-1302（2014）05-0011-04气候生产潜力是指在充分和合理利用当地的光、热、水气候资源，而其他条件（如土壤、养分、CO2等）处于最适宜状况时单位面积土地上获得的最高生物学产量或农业产量[1]。
从生态学角度看，气候生产潜力是由气候因素决定的平均生物第一生产力的能力，反映了某地区在特定的气候背景下农业生产所具备的基础潜力。
它可定量表征区域气候资源状况及其气候要素的配置。
它是科学衡量区域粮食生产力、农业发展和人口承载力的重要指标之一。
国内外许多学者对作物气候生产潜力进行了大量研究[2-3]。
研究作物气候生产潜力，不仅可分析气候要素对生产潜力的影响程度，也可估测生产潜力时空分布与变化特征。
笔者通过分析各类气候生产潜力模型的研究进展和应用，旨在为区域农业发展与研究提供科学合理的指导。
1作物气候生产潜力计算模型研究进展影响作物气候生产潜力的因素涉及气候、土壤、水分、耕作管理技术等诸多方面。
目前，国内外关于作物气候生产潜力估算模型应用比较成熟的有Miami模型[4-7]、Thornthwaite Memorial模型[8-10]、Wagenigen模型[11]、AEZ法[12-13]、WOFOST模型[14]等，国内比较成熟的模型有作物生长动态模拟模型、黃秉维模型、逐级订正模型等。
气候变化对农作物生产影响的评估研究
气候变化对农作物生产影响的评估研究气候变化对于农业生产的影响已经引起了越来越多的关注。
众所周知，气候变化对于农作物的生长、收成和品质都有巨大的影响。
因此，对于气候变化对农业生产的影响进行评估，也就显得尤为重要。
一、气候变化对于农作物生产的影响气候变化对农作物生产的影响主要体现在以下几个方面：1. 气候因素对农作物的影响气候因素是影响农作物生长的重要因素之一，主要包括温度、降水、阳光等。
气候变化使这些因素发生相应的变化，从而影响农作物生产。
例如，在温度方面，气候变化导致了很多地区的温度上升，使得农作物的生长周期有所缩短，产量也会有所减少。
在降水方面，气候变化也会带来干旱或洪涝等极端气候，使得农作物生长受到限制。
2. 气候变化对病虫害的影响气候变化也会对病虫害造成影响。
因为气温变化有利于病虫害的生长和繁殖，一些病虫害数量随着气候变暖而增加，这给农作物的生长带来了很大的威胁。
例如，气候变化导致了温带虫害和病害扩散到更广阔的区域，进而对农作物产量产生负面影响。
3. 气候变化对土壤的影响气候变化也会对土壤产生影响。
例如，气候变暖导致冰雪融化，大量的水分渗入土壤内部，在加上长时间干旱的影响，会导致土壤发生侵蚀，对土地资源产生破坏性的影响。
二、评估气候变化对农作物生产的影响为了准确评估气候变化对农作物生产的影响，需要从多个方面入手：1. 评估气候变化对农作物生产的影响程度针对气候变化对农作物生产的影响，需要评估影响程度。
例如，考虑温度或降水变化可能导致农作物减产或灾害，并根据数据分析出不同气候部分和季节影响的不同点，用数据科学的方法去证明气候变化对于农作物生产的影响程度及影响的方向。
2. 建立基于气候因素的农作物产量预测模型另外，为了提前预测气候变化对农作物的影响，建立基于气候因素的农作物产量预测模型也是非常必要的。
通过数据挖掘的技术建立我们的预测模型，将气候变化因子加入农作物的生长模型中，可以有效评估不同气候条件对农作物生产的影响。
《农业生态学》实验实习指导
(2)在组分确立后，分别确定各亚系统的输入和输出项目 对于生产者亚系统的输入，包括太阳辐射能和燃油、电力、农业机械、化肥、农药、除
草剂等各种工业辅助能以及人畜力、秸秆、有机肥料等可再生生物能；输出则包括主要目的 产品—粮食和收获的秸杆等。
对于畜牧业亚系统来说，输入部分有饲料、饲草、畜牧机械、管理畜牧的人工、畜舍和 棚圈等建筑物形式的能量输入部分；其输出部分则有肉、奶、蛋、皮、毛等畜产品以及畜力 和粪便等。在各亚系统中，有对系统外部的输出，也有其它系统的输出。例如，作物亚系统 的粮食和秸秆输出，通常可作为畜牧亚系统的饲料输入。畜牧业系统的畜力和粪便输出，可 做为作物亚系统的动力和肥料输入。
一、实验目的
通过本实验使学生了解种间竞争生物现象。具有竞争关系的物种其生会在生态、形态及 生理等方面产生一定的变化，本实验主要是观察形态变化。
二、实验性质和学时
1．实验性质：必修 2.实验学时：2 学时
三、仪器及材料
1．仪器：花盆、烘箱、天秤、直尺 2．材料：腐熟土壤、小麦、大麦、蚕豆种子
四、方法与步骤
4
⑴以分蘖数为指标进行比较，分析不同处理对小麦和大麦分蘖数的影响。当混作分蘖数 大于单作时，说明混作两种作物具有互补性，反之则说明有竞争作用；
⑵以株高为参考指标，做同（1）相同的分析； ⑶混作模式中，两作物间相对竞争力的量化
以侵占率作参考指标： Aab=a 混作产量/a 单作产量-b 混作产量/b 单作产量 其中，Aab 表示混作作物 a 相对于 b 的竞争力，如果侵占率 A=0，则说明组分竞争能力 相等；A>0 时，说明作物 a 的竞争力较强，反之较弱。A 值越大说明竞争力越强。预期产量常 以间作对照为标准。
作业3：气候生产潜力计算附录
一、气候生产潜力计算公式1光合生产潜力Y Q光合生产潜力Y Q 是假设作物在各种环境因素（温度、水分、养分等）都处于最适宜、最协调状态条件下，作物通过光合作用而达到的最高产量，也叫做作物产量的理论上限[14]。
土地光合生产潜力只是理论上分析、计算作物高产的上限，距离现实生产力甚远。
光合生产潜力并不是农业生产潜力,形成产量的因素不仅是光能,但它能从内在机制上揭示生产过程和解析自然地理的各种现象,指明人类追求的生产目标,因此在理论和实践上均有重要意义，关于农业光合生产潜力的计算方法国内外都比较多，本文根据具体情况选用如下光合生产潜力公式[15]：0.219Q Y CQ = （2）式中，YQ 为光合潜力(103kg/hm 2)，C 为经济系数表示植物光合作用的干物质与总质量的比值，其中水稻、玉米、小麦分别取0.45，0.35和0.4 [16]，0.219为黄秉维系数， Q 为农作物生长季节太阳总辐射(kJ/cm 2)，各种作物在三台县的生长季为：水稻4月～8月底，玉米3月～7月，小麦10月底播种，次年5月收割。
根据公式（2）进行计算，2光温生产潜力Y T光温生产潜力Y T 是在最优质的土壤条件及其最佳管理方式下，水、肥充分满足作物生长发育的需要，仅由当地光温条件所决定的农作物产量的理论上限。
温度条件几乎和光一样,对植物(作物)生长极其重要。
光温生产潜力是在光合生产潜力条件下,依据温度对作物的影响,估算作物生产潜力的一项研究。
作物对温度有敏感的反应,如何估算温度有效系数,是计算光温生产潜力的关键。
在作物生育期间，一个适合作物生长的稳定温度环境对作物生长繁殖十分重要，因此本文采用的温度指标是作物生育期间内的平均温度，光温生产潜力计算公式[15]如下：.()T Q Y Y f T = （3） ()0.043010.0005f T TT =-2（4）3气候生产潜力Y W光温生产潜力是假设除光和温度条件对作物的限制外,其它任何因素都是理想的,无限制生产。
民勤县春小麦生产潜力估算及增产途径探讨
民勤县春小麦生产潜力估算及增产途径探讨摘要根据1981~2000年期间民勤县气象站的气象资料，运用逆向限制因子修正法对民勤县春小麦的光合生产潜力、光温生产潜力、气候生产潜力进行估算。
通过比较估算结果与实际产量，表明灌溉条件下，民勤县春小麦产量有很大提升空间。
据此提出提高春小麦产量的有效措施和增产途径。
关键词春小麦；生产潜力；灌溉；甘肃民勤作物生产潜力是指一个地区的作物理论上所能达到的最高产量。
逆向限制因子修正法具有严密的理论基础和公式推导，在计算作物生产潜力的诸多方法和公式中，应用最为广泛[1-3]，其原理在于根据光照、温度、水分等环境因子逐段订正模型来估算作物生产潜力。
光温生产潜力是指假设其他条件均处于最佳状态，由太阳辐射和温度条件所决定的生物生产力，是作物的理论产量（最大生产力）。
然而在实际生产中，水分资源同样是形成产量的重要因子，在光温生产潜力的基础上，通过水分订正，即可得到气候生产潜力。
气候生产潜力是光温生产潜力受水分条件限制而衰减后的作物生产潜力。
水对作物的供应主要表现为2种基本形式：一种是天然降水（雨育）；另一种人工灌溉。
考虑民勤县实际情况，本文估算的气候生产潜力为灌溉条件下的气候生产潜力。
1研究区概况民勤县位于甘肃省河西走廊东段北侧的石羊河下游（东经103°2′～104°2′，北纬38°5′～39°6′），地势自西南向东北缓倾，海拔1 200～1 500m。
西、北、东三面被巴丹吉林沙漠与腾格里沙漠包围，南靠武威盆地，属于温带大陆性干旱气候区，具有蒙新温带沙漠干燥气候类型的特征。
作物生长期7个多月，年平均降水量110mm，蒸发量2 644mm。
全年日照时数3 028h，日照百分率达到70%以上，年平均气温7.8℃；极端最高气温39.5℃，极端最低气温-27.3℃；日平均气温稳定通过0℃的持续天数可达250d左右，0℃以上积温为3 100～4 000℃，10℃积温为2 600～3 600℃，光温资源充足。
气候变化对农作物产量的影响测算与分析
气候变化对农作物产量的影响测算与分析随着全球气候变化不断加剧，人们对于气候变化对农作物产量的影响越来越关注。
农作物是人类的重要粮食来源，其产量的变化将直接影响到全球粮食安全。
因此，准确测算和分析气候变化对农作物产量的影响对于制定农业政策、保障全球粮食供应具有重要意义。
首先，气候因素对农作物生长和产量有显著影响。
气温是农作物生长的关键环境因素之一。
气温的升高或降低都会对作物的生长发育产生不利影响。
过高的气温将导致光合作用减弱，抑制农作物的生长，并可能引发病虫害的爆发。
在寒冷地区，低温会降低作物的光合作用效率，影响其生长周期和收成量。
其次，降水是农作物生长的另一个重要因素。
不同作物对水分的需求不同，而且不同生长阶段的需水量也会发生变化。
长期干旱或过度降雨都会对农作物产量产生负面影响。
长期干旱将导致土壤水分不足，影响植物的正常生长发育；而过度降雨则会导致水渍，使作物受到淹水胁迫，根系受损严重，进而影响养分吸收和气体交换。
第三，气候变化对农作物病虫害的扩散和影响也不可忽视。
气候变化可能导致病虫害的季节和区域分布发生改变，增加农作物受到病虫害侵害的风险。
气候的变暖和湿度增加可能会增加病原微生物和虫口的生存和繁衍条件，从而导致病虫害的扩散。
这些病虫害对农作物的侵害将直接影响其产量和质量。
面对气候变化对农作物产量的影响，科学家们通过建立数学模型和利用历史数据进行测算和分析。
他们结合气候指标、地理环境、土壤特性、作物类型等因素，建立了尺度不同的模型来研究气候变化对农作物的影响。
这些模型包括气象和环境模型、生物生态模型、农作物模型等。
其中，气象和环境模型是研究气候变化对农作物的基础模型。
这些模型通过气象数据和地理信息系统，构建出不同气候条件下的耕地模式，以预测农作物的生长发育趋势和产量情况。
生物生态模型则在气象和环境模型的基础上，进一步考虑农作物与周围生态环境之间的相互作用关系。
农作物模型则是研究气候变化对不同作物的影响，逐步建立了多种作物的产量模型。
《作物环境因子的分析及其预测方法研究》范文
《作物环境因子的分析及其预测方法研究》篇一一、引言随着全球气候变化和资源日益紧张，对农作物生长的影响变得更为显著。
了解作物生长过程中各种环境因子的作用及影响，对农业发展、粮食安全乃至全球气候变化的研究都具有重要意义。
本文旨在分析作物生长过程中的主要环境因子，并探讨其预测方法，以期为农业生产提供理论支持和实践指导。
二、作物环境因子分析（一）气候因子气候因子是影响作物生长的主要环境因素之一，包括温度、光照、降水、风等。
这些因素对作物的生长发育、产量和品质都有重要影响。
例如，温度过高或过低都会抑制作物的生长，光照不足会影响作物的光合作用，降水过多或过少则会影响作物的水分供应。
（二）土壤因子土壤因子是作物生长的基础，包括土壤质地、养分、pH值、水分等。
土壤的物理和化学性质直接影响作物的生长和发育。
例如，土壤的养分含量对作物的营养吸收具有重要作用，土壤水分则直接影响作物的水分供应。
（三）生物因子生物因子主要包括病虫害、杂草等生物因素对作物生长的影响。
这些生物因素会与作物竞争养分、水分和生存空间，从而影响作物的正常生长。
三、作物环境因子预测方法研究（一）基于统计学的预测方法统计学方法是通过收集历史数据，运用统计分析技术来预测未来环境因子的变化。
例如，可以通过分析历史气象数据来预测未来一段时间内的温度、降水等气候因子变化。
此外，还可以通过分析土壤样本数据来预测土壤养分的含量和pH值等土壤因子变化。
（二）基于遥感技术的预测方法遥感技术可以通过卫星或无人机等手段获取地表的影像和数据，从而实现对作物生长环境的监测和预测。
例如，可以通过遥感技术获取作物的叶面积指数、生物量等指标，进而预测作物的生长状况和产量。
此外，遥感技术还可以用于监测土壤湿度、地表温度等环境因子的变化。
（三）基于人工智能的预测方法人工智能技术可以通过学习历史数据和模式来预测未来环境因子的变化。
例如，可以利用机器学习算法对历史气象数据、土壤数据等进行学习和分析，从而建立预测模型。
黑龙江省作物气候生产潜力估算
物 气候 生产 潜 力 的 稳 定 性 。 结果 表 明 ，黑 龙 江 省 光 温及 气候 生产 潜 力 差异 较 大 ，且 从 北 到 南 呈 增 加 趋 势 ； 气候 生 产 潜 力越 大的 地 方 ， 变率越 小 ；气候 生产 潜 力越 小 的 地 方 ，变 率越 大 。
关 键 词 ：作 物 光 温 生 产 潜 力 ；作 物 气候 生 产 潜 力 ；稳 定性 中图 分 类 号 ：Ｓ ６ ．；Ｐ ０ １２ ５ ２８ 文 献 标 志 码 ：Ａ 文章 编 号 ： １０ — ３ ９ ２ １） ３ ０ ７ － ４ ０ ５ ９ ６ （０ ０ ０ — ０５ ０
ｗｅｒ ｓｇｎｆ ａ ｔ ｉｅ ｅｎ ｅ ｎ ｈ ｔ ｓ ｎ ｈ ｓｓ ｔ ｅ ｉ ｉｃ ｎ ｄｆ ｒ ｃ ｉ ｐ ｏ ｏ ｙ ｔ ｅ ｉ—ｅｍｐ ａｕｒ ａ ｄ ｌ ａ ｉ ｐｒ ｄ ｃｉｉ ｐ ｔ ｔ ｓ ｍ ｏ ｇ ｉ ｅｒ ｔ ｅ ｎ ｃｉ ｔ ｍ ｃ ｏｕｔ ｔ ｖ ｙ ｏｅｎｉ ａ ａｌ ｎ
ｄｆ ｒｎ ｃ ｔ ｎ ｕ ｅｌｒｅｌ ｉ ｄ ｐ ｎｏ ｅｌｎ ｊ ｎ ｒｖｎ ｅ Ｐ ００ ｙ ｔｅ ｉ ｔｍｐ ｒｔｒ ｎ ｉ ｅ ｔｏ ａｉ ｓｄ ｅｔ ｔ ｇ ｔｕ ｅｓ ａ ｆ ｉ ｇｉ ｇ Ｐ ｏ ｉｃ ． ｈ ｔｓ ｎｈ ｓｓ ｅ ｅａｕｅａ ｄ ｅ ｌ ｏ ｏｈ ａ ａｔ Ｈ ｏ ａ －
Ｃ ｌ ｌ ｉ ｆｃｏ ｌ ｔ ｏｅ ｔ ｌ ｒｄ ｃｉｔ ｅｌｎ ｊ ｎ ｒ— ａｃ ａ ｏ ｏ ｒｐ ｃｍａｉ ｐ ｔｎｉ ｏ ｕｔ ｉ ｉ Ｈ ｉ ｇｉ ｇ Ｐ ｏ— ｕ ｔｎ ｉ ｃ ａｐ ｖｙ ｎ ｏ ａ
气候变化对农业产量的潜在影响预测
气候变化对农业产量的潜在影响预测
气候变化是当今全球面临的一个重要问题。
随着气温的升高和极端天气事件的增加，农业产量受到了潜在的影响。
本文将探讨气候变化对农业产量的潜在影响以及可能的预测。
1. 气候变化对农作物生长周期的影响
气候变化导致了气温和降水的变化，进而影响了农作物的生长周期。
温度升高可能导致农作物的生长速度加快，但也可能导致作物的生长周期缩短，降低产量。
另外，不稳定的降水模式也会对农作物的生长产生负面影响。
2. 极端天气事件对农作物产量的影响
随着气候变化，极端天气事件如干旱、洪水和飓风可能变得更加频繁和严重。
这些极端天气事件将对农作物产量造成直接损害。
干旱会导致土壤干旱和农作物死亡，洪水和飓风会摧毁农作物并导致土壤侵蚀。
3. 气候变化对农业病虫害的影响
气候变化还可能改变病虫害的分布和生态系统，进而对农作物
产量产生间接影响。
变暖的气候可能导致某些病虫害种类数量增加，从而危及农作物的生长。
4. 潜在影响的预测方法
为了预测气候变化对农业产量的潜在影响，研究人员使用了各
种方法和模型。
其中一种常用方法是使用气候模型和农业模型进行
预测。
气候模型可以模拟未来的气候变化趋势，而农业模型可以评
估这些变化对农作物生长和产量的影响。
5. 结论
气候变化对农业产量有着潜在的影响。
了解和预测这些影响对
于制定适应气候变化的农业政策和实施农业管理措施至关重要。
进
一步的研究和数据收集将有助于预测和缓解气候变化对农业的负面
影响，以确保粮食安全和可持续农业发展。
水稻的气候土壤生产潜力估算
水稻的气候土壤生产潜力估算作者：林国际，王华聪来源：《种子科技》 2017年第12期水稻的气候土壤生产潜力估算林国际，王华聪（遂溪县农业局，广东湛江 524300）摘要：稻是人类主要的粮食作物之一，世界上大约有超过 14万种稻，而且科学家还在不停地研发新稻种。
粮食生产的预测与规划是我国当前农业区划的工作重点之一，这是与我国 14亿人口吃饭密切相关的问题。
根据系统科学理论所建立的粮食生产的预测与规划，必须首先明确系统边界值，也就是明确粮食的极限产量（最大量）。
如此一方面作为预测和规划的参考目标，另一方面也能够阻止盲目浮夸现象的出现。
不仅如此，作物生产潜力估算还能够广泛应用于地域资源和气候的开发利用，寻找作物产量的相关因素，探索提升产量的方法，评估农业生态系统的产能，并且发挥重要作用。
关键词：水稻；气候土壤；生产潜力；估算与水稻产量相关的因素有很多，气候土壤是其中最重要的因素之一，各种气象条件交织在一起，对水稻产量发挥着综合作用。
因此，要提升作物产量，就必须科学利用各种气象条件，合理运用生产方式。
1水稻气候土壤1.1日光对水稻的作用日光对水稻的作用主要体现在光长、光照强度及光质等几个方面。
在水稻成长初期，日光对其影响不大，然而随着水稻逐渐生长，特别在出穗之后，日光的作用将变得十分重要。
水稻属于短日照作物，所以日光条件不足会导致水稻生长缓慢、产量不佳。
并且在水稻的不同生长阶段，日光不足会对水稻产生不同的影响。
1.2温度对水稻的作用温度对水稻的作用主要体现在平均气温、最大温差以及最高最低气温几方面，从而对水稻生长速度、光合作用强弱以及有机物形成发挥作用。
这些因素中，平均气温对于水稻生长的影响最大。
通常来说，水稻生长所需的适合温度为 26～31 ℃。
因此，如果日平均气温不足20 ℃，则不利于水稻生长。
具体影响在不同水稻生长期的反应不同，以出穗前的影响最大。
1.3降水对水稻的作用水分对于水稻的生长作用也是十分重要的，甚至对于所有农业生产都有着很大的影响。
气候变化对作物生产潜力的影响研究进展
气候变化对作物生产潜力的影响研究进展作者：张耀耀，刘建刚，杨萌，褚庆全来源：《农学学报》 2015年第1期张耀耀，刘建刚，杨萌，褚庆全（中国农业大学农学与生物技术学院，北京100193）摘要：作物生产潜力的研究对提高作物产量、评价地区粮食的生产能力和人口承载能力，以及为合理进行农业生产规划提供依据。
气候变化（包括温度、降水、日照时数等）和极端天气（如干旱、洪涝和暴风雨等）已经对农业产生了深刻的影响。
综述了目前国内外气候变化对作物生产潜力的影响的研究方法，以及气候变化对中国小麦、水稻、玉米等主要粮食作物的生产潜力的影响，分析了目前研究中存在的问题与展望，以期为提高中国主要粮食作物的生产潜力和适应气候变化提供理论依据。
关键词：作物生产潜力；气候变暖；研究方法；影响中图分类号：S3 文献标志码：A 论文编号：2014-0508Summary of the Effects of Climate Change on Crop Production PotentialZhang Yaoyao, Liu Jiangang, Yang Meng, Chu Qingquan(College of Agronomy and Biotechnology, China Agricultural University, Beijing 100193, China)Abstract: The study of the crop production potential can provide the basis for increasing crop yields,evaluating food production capacity and population carrying capacity of the region, as well as rationalagricultural production planning. Climate change (including temperature, precipitation, and sunshine hours)and extreme weather (such as drought, floods and storms etc.) has exerted a profound impact on agriculture.This article summarized the research methods of climate change on crop production potential domestic andforeign, and the effects of climate change on China’s major grain crop (wheat, rice and maize) potentialproduction, and analyzed the existing problems and prospect in the present studies, aiming at providing atheoretical basis to climate change adaptation and crop production potential boost.Key words: Crop Production Potential; Global Warming; Methods; Effects0 引言气候变化已经成为全球公认的环境问题，气候变化及其对经济、环境和社会发展的影响是当前人类面临的严峻挑战，尤其是近10 多年来全球范围的气候异常给许多国家的粮食生产、资源和环境带来了深刻影响[1-2]。
作物种植模式的生产潜力
作物种植模式的生产潜力作物生产潜力是指该地区理论上最大可能实现的产量。
联合国粮农组织（FAO）推荐采用逆向限制因子修正法计算作物生产潜力，该方法具有严密的理论根底和公式推导，在计算作物生产潜力的诸多方法和公式中应用最为广泛，其原理在于根据光照、温度、水分、肥料和社会因素等因子逐段订正模型来估算作物生产潜力。
其中光照和温度因子通常认为是不可控的，而水分、肥料和社会因素可通过人为灌溉、施肥和耕作等措施进展改善，以适应和挖掘光温潜力的发挥。
河西走廊绿洲灌区是甘肃省重要的商品粮基地，该区耕地面积占全省耕地面积的18.4%，粮食总产量却占全省的31.9%，奉献着全省70%的商品粮，对实现甘肃省粮食根本自给发挥了重要作用，进一步挖掘该区粮食生产潜力，实现高产高效可持续开展，是解决"三农"问题和实现新农村建立的首先需要突破的问题。
我们根据逆向限制因子修正法原理，通过讨论不可控的光温潜力计算，以期为该地区粮食高产高效可持续开展提供参考。
1估算模型 1.1作物光合生产潜力估算模型光合生产潜力（YQ）选用下式计算：YQ=［Qxεxαx （1β）x（1γ）x（1ω）xΦ］［/（1X）xH］式中，ε为生理辐射系数（取0.49）；α为辐射吸收率（取0.10）；β为辐射漏射率（取0.07）；γ为光饱和限制率（取0）；ω为呼吸消耗率（取0.3）；Φ为量子转化效率（取0.224）；X为植株含水率（取0.14）；H为质能转化系数（取1.78x107J/kg）；Q为到达地面的太阳总辐射强度（J/cm2）。
Q值可以直接测定，也可用日照时数来估算。
应用日照时数估算采用下式：Q=（0.25+0.45xn/N）xRa式中，Ra为大气上界辐射量（取1395W/m2）；n为实际日照时数（h）；N为可能日照时数（h）。
夏玉米气候生产潜力分析与评估
基金项目中国气象局·河南省农业气象保障与应用技术重点实验室(AMF202003)。
作者简介王福州(1971—),男,河南浚县人,高级工程师。
研究方向:农业气象与农业遥感。
收稿日期2020-08-15河南省鹤壁市位于黄淮海农业区,是全国整建制推进粮食高产创建试点市,高产纪录连续刷新,尤其是夏玉米高产创建创19项全国高产纪录[1]。
市域热量较充足,雨热同季,具有可观的气候生产潜力[2]。
近年来,玉米生长发育期间的气候生态条件与过去相比有一定的变化,因而作物气候生产潜力也发生了相应变化[3-7]。
已有研究证明,农作物生产潜力不仅与光能利用效率有关[8],也与温度、水分等有关,农作物生产潜力模型因为引入了多种因素而得以逐步修正和完善[9-10]。
黄秉维[11]对农业生产潜力与积温、降水等气候因素的关系进行研究,首次提出了光合潜力的概念,并得出了更为简便的生产潜力计算公式。
陈明荣等[12]将温度系数引入生产潜力估算,至此气候生产潜力的研究思路基本形成,相关实证理论与方法研究也逐步展开[13-14]。
逐步订正法是联合国粮食和农业组织(FAO )推荐使用的气候生产潜力计算方法,是先利用辐射量估算出光合生产潜力,再由温度、降水量数据对温度与水分订正系数进行逐步订正,从而得出光温生产潜力和气候生产潜力的方法[15]。
作物模型虽然可以定量模拟气候、土壤、作物品种和栽培管理等因素对作物生长发育和产量形成的影响,但受作物、土壤等相关参数的限制,对夏玉米光温生产潜力的模拟结果偏低,我国黄淮平原和东北地区的玉米高产纪录已经接近甚至超过了模型输出产量[16-18]。
因此,本文选用环境因子逐步订正模型计算夏玉米光温生产潜力[19]。
利用1965—2017年气象资料和同期的夏玉米实产数据,计算鹤壁市夏玉米光合生产潜力、光温生产潜力、气候生产潜力,研究近53年夏玉米温度限制产量、水分限制产量和潜力开发指数的变化特征,分析夏玉米增产潜力及限制性因素,对合理利用自然资源、充分挖掘玉米生产能力、指导农业生产具有重要意义[20]。
成信工应用气象学实验指导01农业气候资源的计算分析
应用气象学实验指导大气科学系实验一农业气候资源的计算分析（2学时）农业生产在相当大的程度上受自然条件中的气象条件影响，在作物生长发育和产量形成过程中，农业气候资源是农作物生长所必需的基本因子，农业气候资源的数量、相互配合、空间（地区）和时间（季节、年际）的变化在很大程度上决定了一地区农业生产类型、作物种类和耕地制度，也决定了农业收成的丰歉、品质的优劣和成本的高低，所以说农业气候资源对农业生产的影响十分巨大。
农业气候资源包含的内容广泛，包括热量资源（如气温变化、农业界温、积温等）,水资源（如降水量分布和变化、旱涝、降水量季节分配、雨日雨季、水分盈亏等）、光资源（如光照光强、日照等）。
下面以成都地区温度积温为例，学习活动积温和有效积温的计算方法。
一、目的和要求要求：掌握逐日累加法、直方图法求算积温。
目的：掌握大于某界限温度积温的主要计算方法。
二、实验内容2.1活动积温用逐日累加法计算成都1980年初、终日期间的活动积温；计算成都1951-1980年210C活动积温的多年平均值；用直方图法，利用成都19xx年逐月气温资料，求出I（TC的初、终日期，⅛I（TC 的活动积温。
2.2有效积温用逐日累加法计算成都1980年210℃初、终日期间的有效积温；用直方图法，利用成都1980年逐月气温资料，求出的有效积温。
三、实验步骤3.1熟悉资料本次实习应用的资料为成都地区1980年逐日、逐月平均温度资料；1951-1980年210C各年的活动积温。
3.2方法3.2.1逐日累加法⑴确定界限温度(或生物学下限温度)。
⑵求出日平均气温稳定通过该界限温度的初、终日期。
(3)在界限温度初、终日期以内，将大于或等于界限温度的日平均气温累加起来，即为活动积温；将大于或等于界限温度的日平均气温与界限温度之差累加起来，即为有效积温。
3.2.2用直方图法(1)以时间为横坐标，温度为纵坐标作直方图。
(2)联接各月中间日期的温度，画成一平滑的气温年变化曲线。
实验一、实验二 作物气候生产潜力的估算
实验一、实验二 作物气候生产潜力的估算一、目的意义农田在资源存在可能的范围内，作物应予实现的生产能力谓之农田作物生产潜力（潜势）。
研究农田作物生产潜力，实际上是研究与作物生长有关的自然资源的生产潜力。
通过研究作物生产潜力可以知道一个地区的作物产量还有多大潜力；影响当前作物产量的主要因素是什么？从而寻找出开发农田生产潜力或提高作物产量的途径。
本实验利用生活要素逐步订正法计算作物生产潜力。
基本原理是：根据科学实验数据，分析作物生产力与其生活要素的函数关系，然后计算假设其它诸要素完全满足时，某一要素所具有的生产潜力。
如光合潜力、光温潜力、光温水潜力（气候生产潜力）等，每进一步增加一个订正因素。
本实验重点是公式估算的原理（目前估算公式很多，选用哪个切合实际要注意）；难点是公式本身的操作、参数的选用；生长点是潜力的开发。
我国作物生产潜力金字塔（中国农大王宏广）：二、所需资料计算地的气候、土壤、肥料、技术、经验及社会因素等基础资料；作物品种、生育期、叶面积系数等。
三、方法步骤（一） 光合生产潜力就是在集约生产下，生产条件充分保证、生态环境适宜的理想作物群体单位面积上实际获取的辐射量所能转换形成的最高产量。
依据理论光能利用率估算：HQ E Y ∙=式中：Y ——生物产量； E ——最大光能利用率（5%）； Q ——太阳辐射； H ——产热率（4.25kcal./g ）（1cal=4.1868J ）（二） 光温生产潜力（作物最大生产潜力）就是选用最适宜当地生长环境的高产品种，并假定除光温外的一切条件最优下所获得的最高产量。
选用FAO 推荐的范·菲尔图依森(H. T. Van Velthizen)的生态区域法，虽属经验，但考虑较周全，所得的数据具有相当的参考价值。
1.当作物干物质生产率(Ym)≥20kg/hm2•h时：Ymp=CL•CH•CN•G•[F•(0.8+0.01Ym)•Yo+(1-F)(0.5+0.025Ym)Yc]2.当作物干物质生产率(Ym)<20kg/hm2•h时：Ymp=CL•CH•CN•G•[F•(0.5+0.025Ym)•Yo+(1-F)(0.05Ym)Yc]式中：Ymp——作物最大生产潜力（kg/hm2•全生育期）CL——叶面积指数对生长量的校正值________________________________LAI 1 2 3 4 ≥5CL 0.2 0.3 0.4 0.48 0.5————————————————CH——收获指数（经济系数）CN——净干物质生产量校正值：冷凉时（〒<20℃）CN=0.6；温暖时（〒>20℃）CN=0.5。
实验二 农田生产潜力的估算与
•
• •
Yc为光温生产潜力（公斤/亩）
f（T）为温度校正系数 根据各作物生长发育对温度的反映，取最适温度 的上限和下限，喜凉作物为20℃、0℃，喜温作物 为30℃、10℃，在上述温度范围内，光合强度随 温度上升而线形增加，依此求出温度校正系数f
3、光温水（气候）生产潜力：
水分是作物生长的基本因素之一，在估算作物生产潜力时应充分 考虑水分因素，求出因水分限制能够实现的产量水平。
皆伐实测法
• 为了精确测定生物量，或作为标准来检查其他方法的 精确度，采用皆伐法。林木伐倒后，测其各部分的材 积，根据相对密度或烘干重换算成干重。
平均木法
• 采伐并测定具有林分平均断面积的树木的生物量，再乘以 总株数。为了保证精度，可采伐多株平均断面积的样木， 测定其生物量，再计算出单位面积的干重。 • 另一种办法是将研究地 段的林木按其大小分级， 在各级内再取平均木，最 后计算出单位面积的干重。
14/12
25/11
19/11
2/11
9/10
15/9
300
269
256
215
168
122
5150
5057
4987
4987
3978
3105
表4 卫辉市各月、季降水量
月份 项目 月降水 量 （mm）
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
全年
2..3
7.2
13.5
37.3
32.3
62.5
176.0
134.8
72.4
实验三 农业生态系统初级生产力的估算与分析 一、实验目的 1、学习和掌握农田作物生产潜力估算方法。 2、全面考虑光、热、水、肥对农田作物生产 潜力的综合影响，分析实际产量与潜在产 量存在差异的原因。 二、实验材料 计算器、计算机、记录本等。
一种农作物气候生产潜力的改进估算方法及计算分析实例
一种农作物气候生产潜力的改进估算方法及计算分析实例
袁开朗
【期刊名称】《气象与环境学报》
【年(卷),期】1994(000)004
【摘要】1 前言某地农作物气候生产潜力是指在高水平的农业生产条件下,由当地的气候条件和作物的气候生态特性所决定的产量。
目前,气候生产潜力的估算方法
大致可分为两种:一种是根据在某一光能利用率下所计算得到的光合生产潜力,进行
温度、水分以及叶面积系数订正。
即Y_c=Y_p×f(T)×f(E)×f(L)式中,y_c为气候生
产潜力,Y_p为在某一光能利用率下的光合生产潜力。
f(T)、f(E)、f(C)分别为温度、水分、叶面积的订正系数。
另一种则是直接根据光合作用的过程,设定各阶段光能
利
【总页数】3页(P16-18)
【作者】袁开朗
【作者单位】大连市海洋气象科学研究所 116001
【正文语种】中文
【中图分类】S11
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1.一种基于改进非极大值抑制的农作物病斑检测方法 [J], 夏永泉;黄海鹏;王兵
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气候变化对农作物气候生产潜力的影响研究进展
气候变化对农作物气候生产潜力的影响研究进展摘要：研究影响农作物气候生产潜力的各类因子，对提高农作物产量具有重要意义。
本文通过对近年来气候变化趋势分析，探讨几种常用农作物生产潜力模型的特点，研究部分地区农作物生产潜力变化深入探讨影响农作物气候生产潜力的各项因子。
由于中国地形复杂，国土面积横跨多个气候带，气候差异明显，全国各地区的农作物生产潜力与当地的气候条件有关。
因此应根据各地实际情况，促进有利因子，克服限制因子，以提高当地农作物产量，保障我国粮食安全。
关键词：气候变化；气候生产潜力；黄秉维模型；1引言1.1全球气候变化趋势近年来，随着CO2、CH4和N2O等温室气体增加，全球气温逐渐变暖，随着气温升高，生态平衡被打破，极端天气、生态失衡等连锁反应会接踵袭来。
[1-4]在过去的100年里，全球平均表面温度上升了0.74℃，而最近50年的升温几乎是过去100年的2倍。
2017年，飓风“玛丽亚”让波多黎各的基础设施建设倒退了约20年。
近年来，我国“北涝南旱”气候变化趋势显著，2021年7·20郑州特大暴雨更是带来了前所未有的冲击；2022年全国高温天气多次突破历史极值；气候变化正以前所未有的规模和严重程度向我们袭来。
伴随着气候变化，出现了极端高温天气、干旱加剧、洪闹灾害频发和严重的降水分布不均。
气候变化对人类生活、社会经济发展、农业生产等都具有巨大的影响，因此正确的认识气候变化对人类生产生活具有重要意义。
1.2农作物生产潜力模型研究现状农作物气候生产潜力的计算主要通过对影响植物生长的温度、水分、光照等因子进行不同赋值并构建模型。
黄秉维是最早提出光合潜力模型的学者，因其公式简单，一直被广泛应用，但存在考虑因素较少，计算结果误差较大等不足。
气候生产潜力是在光温生产潜力的基础上进一步考虑自然条件下水份供给条件，对作物生长的影响所得的土地生产潜力，比较常用的水分订正模型有孙惠南模型、龙斯玉模式、李世奎模型等。
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实验一、实验二 作物气候生产潜力的估算
一、目的意义
农田在资源存在可能的范围内，作物应予实现的生产能力谓之农田作物生产潜力（潜势）。
研究农田作物生产潜力，实际上是研究与作物生长有关的自然资源的生产潜力。
通过研究作物生产潜力可以知道一个地区的作物产量还有多大潜力；影响当前作物产量的主要因素是什么？从而寻找出开发农田生产潜力或提高作物产量的途径。
本实验利用生活要素逐步订正法计算作物生产潜力。
基本原理是：根据科学实验数据，分析作物生产力与其生活要素的函数关系，然后计算假设其它诸要素完全满足时，某一要素所具有的生产潜力。
如光合潜力、光温潜力、光温水潜力（气候生产潜力）等，每进一步增加一个订正因素。
本实验重点是公式估算的原理（目前估算公式很多，选用哪个切合实际要注意）；难点是公式本身的操作、参数的选用；生长点是潜力的开发。
我国作物生产潜力金字塔（中国农大王宏广）：
二、所需资料
计算地的气候、土壤、肥料、技术、经验及社会因素等基础资料；作物品种、生育期、叶面积系数等。
三、方法步骤
（一） 光合生产潜力
就是在集约生产下，生产条件充分保证、生态环境适宜的理想作物群体单位面积上实际获取的辐射量所能转换形成的最高产量。
依据理论光能利用率估算：H
Q E Y ∙=
式中：Y ——生物产量； E ——最大光能利用率（5%）； Q ——太阳辐射； H ——产热率（4.25kcal./g ）（1cal=4.1868J ）
（二） 光温生产潜力（作物最大生产潜力）
就是选用最适宜当地生长环境的高产品种，并假定除光温外的一切条件最优下所获得的最高产量。
选用FAO 推荐的范·菲尔图依森(H. T. Van Velthizen)的生态区域法，虽属经验，但考虑较周全，所得的数据具有相当的参考价值。
1.当作物干物质生产率(Ym)≥20kg/hm2•h时：
Ymp=CL•CH•CN•G•[F•(0.8+0.01Ym)•Yo+(1-F)(0.5+0.025Ym)Yc]
2.当作物干物质生产率(Ym)<20kg/hm2•h时：
Ymp=CL•CH•CN•G•[F•(0.5+0.025Ym)•Yo+(1-F)(0.05Ym)Yc]
式中：Ymp——作物最大生产潜力（kg/hm2•全生育期）
CL——叶面积指数对生长量的校正值
________________________________
LAI 1 2 3 4 ≥5
CL 0.2 0.3 0.4 0.48 0.5
————————————————
CH——收获指数（经济系数）
CN——净干物质生产量校正值：冷凉时（〒<20℃）CN=0.6；温暖时（〒>20℃）CN=0.5。
我国北方越冬或早春播种的夏熟作物CN以0.6~0.7为宜。
G ——作物总生育期天数
Ym——一定气候条件下的最大干物质生产量(kg/hm2•h)。
决定于作物种类和生长期间的温度，（直接引用）
注解：第I类耐寒作物：紫花苜蓿、蚕豆、甘蓝、豌豆、马铃薯、甜菜、小麦等；第I类喜温作物：棉花、水稻、花生、大豆、向日葵、番茄、胡椒、红花；第II类耐寒作物：春玉米、春高粱；第II类喜温作物：夏玉米、夏高粱、甘蔗等
Yo——一定地点作物在全阴天时总干物质生产量(kg/hm2•d)
Yc——一定地点作物在全晴天时总干物质生产量(kg/hm2•d)。
Yo和Yc根据纬度和月份查表（用内插法计算出每月的，再乘以生育期中各月的天数，求和后除以生育期。
Yc和Rse也同此）
F——云量覆盖率：F=(Rse-0.5Rg)/0.8Rse
Rse——晴天最大有效短波辐射(cal/cm2•d)，根据纬度和月份查表（用线性内插法）
Rg ——实际测得的射入短波辐射(cal/cm2•d)，或根据当地日照百分率（n/N）计算：Rg=(a+b•n/N)•Ra•59
n/N——日照百分率（查当地气象资料）
Ra ——用水的mm数表示的碧空条件下的太阳辐射，根据纬度查气象资料
(1mm=59cal/cm2)
a 、
b ——与大气透明状况有关的系数
___________________________ 地区 a b 寒冷温和地区 0.18 0.55 干燥热带地区 0.25 0.45 湿润热带地区 0.29 0.42 ——————————————
（三） 降水生产潜力（气候生产潜力）
除温光水外，其它条件完全满足下的生产潜力。
1. 降水生产潜力：Ymp(水) = Ymp(温)×Index （最终） 2. 产量指数（Index ）：在水分供应受限情况下而得到的产量百分率。
Index （营养生长）=（1-Yred （营养生长））×100%
Index （抽雄开花）= Index （营养生长）•（1-Yred （抽雄开花））×100% Index （灌浆）= Index （抽雄开花）•（1-Yred （灌浆））×100% Index （最终）= Index （灌浆）•（1-Yred （最终））×100% 3. 按生育阶段计算作物产量降低百分率（%）
%100)1(⨯-=∑∑ETm
ETa Ky Yred Ky ——产量反应系数。
作物不同生育阶段缺水数量对产量的影响系数。
查表（实验已给出）。
4. 按旬计算作物需水量（ETm ）：在水分供应充足、不影响生长发育的情况下作物的需水量（mm ）
ETm=KC•PET
KC ——作物需水系数，查表（实验已给出）。
PET ——可能蒸散量：1
++∙=
W AT
HT W PET
5. 按旬计算作物实际耗水量（ETa ）
在水分供应受限情况下，作物实际所能得到水量（mm ）
（1） 当本旬降雨量Pa+上旬土壤有效水储量Sa≥本旬ETm 时：
本旬ETa=本旬ETm 则本旬Sa=(本旬Pa+上旬Sa)-本旬ETm （2） 当本旬降雨量Pa+上旬土壤有效水储量Sa<本旬ETm 时：
本旬ETa=本旬Pa+上旬Sa 则本旬Sa=0
6. 播前土壤有效水储量Sa 计算（mm ）：
Sa=播前N 旬Pa 之和-0.1×播前N 旬PET 之和
注解：N 一般选3~5旬。
7.分析
（1）按生育阶段可计算作物缺水量：∑ETm - ∑ETa
（2）根据各生育阶段对缺水的反应——产量降低百分率，可确定最佳灌水时期，并依据这一阶段缺水的数量和供水的可能，设计灌水方案，使有限的水发挥更大的效益。
（3）经过灌溉后，各生育阶段的Index要重新计算，可得出灌水后的生产潜力。
四、作业
实验一、二：作物气候生产潜力的估算班级：___________ 学号_______ 姓名：__________ 成绩：__________
太原地区位于37º47’(37.78º)，海拔778m，种植春玉米，总生育期168天(4月11日播种—9月25日收获)，经济系数0.45，LAI=5。
据30年气象资料平均，全生育期平均射入短波辐射为501.65cal／cm2•d，全生育期平均气温19.5℃，其它资料如下表。
试分析该区玉米的光温生产潜力和降水（气候）生产潜力，并结合结论进行讨论。