第11章农业小气候与精准农业PPT课件
第11章农业小气候与精准农业
Δ独立小气候
由小范围下垫面性质和构造不同而产生辐射收
支差异形成的小气候，称独立小气候。
Δ非独立小气候
由于性质不同的临近地段移来的空气影响而形
成的小气候，称为非独立小气候。
4）活动面与活动层
活动面：由于辐射作用直接吸热和放热，从而影
响其上下物质层热状况的表面，称为活动面。
活动层：实际上，辐射能的吸收和放射、水分的
起一些病害的发生>
（4）温室内的二氧化碳 温室内的二氧化碳来源：土壤有机物质分解、作物呼吸作 用过程 温室内的二氧化碳消耗：作物的光合作用
夜间：二氧化碳的积累过程 <500～1000ppm>
日出后，随着光合作用的加强，浓度迅速下降 <100ppm左 右>
• 美国的精准农业 • 精准农业也称精确(细)农业，追求以最少的投入获 得优质的高产出和高效益。指导思想是按田间每一操作 单元的具体条件，精准地管理土壤和各项作物，最大限 度地优化使用农业投入(如化肥、农药、水、种子等)以 获取最高产量和经济效益，减少使用化学物质，保护农 业生态环境，精准农业是“减量化”的循环农业。美国 是世界上实施精准农业最早的国家之一，l990年后，美 国将GPS系统技术应用到农业生产领域，明尼苏达州农 场进行了精确农业技术试验，用GPS指导施肥的作物产 量比传统平衡施肥作物产量提高30％左右。试验成功后， 小麦、玉米、大豆等作物的生产管理都开始应用精确农 业技术。20世纪90年代中期，精准农业在美国的发展速 度相当迅速，到1996年，安装有产量监测器的收获机的 数量增长到9000台。
（2）农田中温度的分布特征
农田中的温度状况，主要决定于农田的辐射、湍流交换及蒸 散耗热状况等。
（3）农田中湿度的分布特征
解读气候变化对农业的影响
解读气候变化对农业的影响农业，作为人类生存和发展的基石，一直以来都与自然环境的变化息息相关。
而在当今时代，气候变化正以前所未有的速度和幅度影响着全球的农业生产。
气候变化对农业的影响首先体现在温度的变化上。
气温升高是气候变化的一个显著特征。
在一些地区，气温的上升导致了农作物生长周期的改变。
原本适应特定季节和温度条件的作物，可能因为温度的异常而提前或推迟发芽、开花和成熟。
这不仅打乱了农民的传统种植节奏，还可能导致作物在生长关键期遭遇不利的气候条件，从而影响产量和质量。
例如，一些早春作物可能会因为暖冬而提前萌发，但随后遭遇倒春寒，造成冻害，影响收成。
降水模式的改变也是气候变化给农业带来的重大挑战。
一些地区的降雨量减少，导致干旱频繁发生。
干旱对于农作物的生长是致命的，它会使土壤水分不足，影响种子的发芽和幼苗的生长，导致农作物减产甚至绝收。
而在另一些地区，降雨量增加，引发洪涝灾害。
洪水会淹没农田，冲毁农作物，破坏农田基础设施，使农业生产遭受巨大损失。
极端气候事件的增多同样给农业带来了巨大冲击。
比如，强风、暴雨、冰雹等灾害性天气的出现频率和强度都有所增加。
强风可能会折断农作物的茎秆，导致倒伏；暴雨和冰雹则会直接砸毁农作物，造成大面积的损害。
这些极端气候事件往往具有突发性和破坏性，让农民难以提前防范，给农业生产带来了极大的不确定性。
气候变化还会影响农作物的病虫害发生规律。
随着温度和湿度的变化，一些病虫害的繁殖速度加快，生存范围扩大，危害程度加重。
原本在特定地区和季节发生的病虫害，可能因为气候条件的改变而扩散到更广的区域，给农作物的防治带来更大的难度。
同时，气候变化也可能导致一些新的病虫害出现，而农民对于这些新的威胁往往缺乏有效的应对措施。
此外，气候变化对农业生态系统的平衡也造成了破坏。
生态系统中的土壤、水分、植被等相互依存，共同维持着农业的可持续发展。
然而，气候的变化可能导致土壤肥力下降，水土流失加剧，水资源的可利用性降低。
精确农业与GISGPS学习
行处理分析，为制定农业生产管理措施提供定量决策建议并赋 予定位实施。
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精确农作技术思想:
基于田区差异的变量投入和最大收益
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（三）精确农业技术的应用 1．精确施肥 2．精确灌溉 3．精确植保
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二、GPS－全球卫星定位系统
顾名思义：即在地球上的任一点儿，在任何时间通过 系统可以确定这一点的位置。
1、GPS的组成
GPS卫星
1）空间星座（24颗卫星）
2）地面控制系统 1个主控站 3个注入站 5个监测站
包括可变量耕作设备、可变量施肥设备、可变量播种设备、可变 量喷雾设备、可变量灌溉设备等
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4、智能机械装备技术
必须具备定位导航、实时监测、自动变量调节等功能。 （1）在联合收割机上安装传感器
在联合收割机上安装谷物产量、水分、温度、机器行走速度、工作幅宽等 传感器，再与全球卫星定位导航技术设备配合，实现谷物收割过程的空间位 置监测和数据采集、储存、计算、输出的结合。 （2）在拖拉机上安装传感器
成 传感技术 人工采集
成 DSS
指令生成 农田对策图 作业指令集
处方图
精准农业的技术路线图
决策实施 ICS 农机
常规操作
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（一）数据采集
1．产量数据采集
2．土壤数据采集
土壤信息一般包括土壤含水量、土壤肥力、土壤有机质、 土壤PH值、土壤压实、耕作层深度等，详细的土壤信息是开 展精确农业工作的重要基础。
农业气象学-气候与农业气候PPT课件
2021/3/24
授课：XXX
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(3) 大地形对气候的分界作用
大地形往往都是气候的分界线。如天山、秦岭等。
秦岭：亚热带与暖温带的分界线，高度2000-3000
米。
例 ： 北 部 的 西 安 ， 一 月 均 温 － 1.3℃ ， 年 雨 量 604.2mm；
南部地区汉中1月均温2.0℃，年雨量889.7mm；
分析各气候带的特点，主要应考虑两个因素：
太阳辐射的分布、气压带和风带
南、北半球都可以分为以下几个气候带：
1. 赤道气候带(equatorial climatic belt) 10S - 10 N
处于赤道无风带（我国10 N为南海诸岛）。特点： • 终年高温,年均温25-28℃,最冷月>18℃，无四季之分； • 气温年较差＜日较差; • 降水充沛，年雨量一般在2000mm以上，且分配均匀，
• 改变大气成分 如二氧化碳、各种污染物的释放 等。
• 人工释放热量：工业民用燃料，使气温升高，造 成热岛效应。
2021/3/24
授课：XXX
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§2 气候带和气候型
一 气候带 二 气候型
2021/3/24
授课：XXX
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一.气候带(climatic belt)
气候环绕地球的带状分布称为气候带。
绿。以地中海及沿岸地区最为典型。
• 大陆东岸：夏炎热多雨，冬寒冷干燥，为季风气候 区。中国东部华北最为典型。
2021/3/24
授课：XXX
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5. 冷温带气候带(cold temperate ~) 45—66.5 N(S)
这一气候带位于西风带中。我国蒙新地区属此带。 主要特点有：
西岸：
第十一章植物生长与农业小气候
•第二节 天气与气候
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•（四） 低压槽和高压脊
• 低压槽：大气中低压区向高压区突出 的部分。低压槽最突出点的连线称槽线， 槽线附近的空气易形成云雨天气 。 • 高压脊：大气中高压区向低压区突出 的部分。高压脊最突出点的连线称脊线， 脊线附近的空气易形成多睛天气。
第十一章植物生长与农业小气候
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•第二节 天气与气候
•4、锋面天气 •（1）暖锋天气 •暖气团占主导优势推动冷气团前移称暖锋。 •（2）冷锋天气 •根据冷锋移动速度和天气特征，冷锋又可分 为两种类型：第一型冷锋（缓行冷锋），第 二型冷锋（快行或急行冷锋）。 •（3）静止锋天气
第十一章植物生长与农业小气候
第十一章植物生长与农业小气候
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•第二节 天气与气候
•一、主要天气系统及特 •1. 气 征 团
•1、气团是指水平方向上物理性质比较均匀而范 围较大的大块空气。 •2、气团的形成条件 •必须具备两个条件：一是大范围较均匀的下垫面， 二是利于空气停滞或移动缓慢的环境条件。 •3、气团的分类 •按照热力分类法，气团可分为冷气团和暖气团。
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•第二节 天气与气候
•（三） 气旋和反气旋
•1、气旋：占有三度空间的，在同一高度上中心气 压低于四周的大尺度旋涡，也叫低气压。气旋内为 阴雨天气。 •影响我国的气旋有蒙古气旋、东北低压、江淮气旋、 东海气旋等。 •2、反气旋：占有三度空间的，在同一高度上中心 气压高于四周的水平空气，也叫高气压。气旋内为 晴朗少云天气。 • 影响我国的反气旋有蒙古冷高压、太平洋副热带 高压（简称副高）
•第一节 大气与风
•三、大气环流和地方性风 • 1、大气环流：地球上各种规模大气运动 的综合表现 。
农业小气候
目录第一章总则１.１农业小气候观测的范围、内容和特点１.２农业小气候观测的任务１.３农业小气候观测的分类１.４农业小气候观测设计的基本原则第二章农业小气候观测仪器２.１辐（射）照度和光照度仪器２.２温度观测仪器２.３空气湿度、ＣＯ2浓度和氧浓度观测仪器２.４风速观测仪器２.５农业小气候自动综合观测仪器２.６农业小气候观测架２.７其它仪器２.８农业小气候仪器的自然对比检定第三章农业小气候观测设计与方法３.１裸地小气候观测３.２密植作物地小气候观测３.３稀植作物地小气候观测３.４间作地小气候观测３.５覆盖地小气候观测３.６果园小气候观测３.７温室小气候观测３.８畜舍小气候观测３.９菇房小气候观测３.１０农田防护林（网）小气候观测３.１１农业地形小气候观测３.１２山地小气候观测３.１３水域小气候观测第四章农业小气候观测记录和资料整理４.１观测的记录４.２观测资料的初步整理４.３小气候观测总结报告第一章总则１.１农业小气候观测的范围、内容和特点１.１.１农业小气候观测的范围农业小气候是指农业生物生活环境（如农田、果园、温室、畜舍等）和农业生产活动环境内（如晒场、喷药、农产品贮运环境等）的气候。
这些小环境内的气候与农业生物和农业生产有着密切的联系，主要表现在它们之间直接地进行能量和物质交换。
农业小气候范围(尺度)，是以农业生物或农业生产活动所处的地点为起点，垂直方向大约在几米范围之内，一般不超过１０米；水平方向上没有明确规定，小到数米，大到数百米以上。
农业生物和农业生产种类很多，它们分别处在不同类别的农业小气候系统中。
农业小气候系统是由众多客观存在的、并通过某些物理过程将其相互联系且相互发生作用的客观实体所组成。
由于构成农业小气候系统的实体不同，以及联系这些实体之间的主要物理过程不同，从而区分出不同类别的农业小气候系统。
例如，农田小气候系统、园林小气候系统、保护地小气候系统、温室小气候系统、畜舍小气候系统、贮藏库小气候系统以及地形小气候系统、水域和岸边小气候系统等。
农业小气候
目录第一章总则１.１农业小气候观测的范围、内容和特点１.２农业小气候观测的任务１.３农业小气候观测的分类１.４农业小气候观测设计的基本原则第二章农业小气候观测仪器２.１辐（射）照度和光照度仪器２.２温度观测仪器２.３空气湿度、ＣＯ2浓度和氧浓度观测仪器２.４风速观测仪器２.５农业小气候自动综合观测仪器２.６农业小气候观测架２.７其它仪器２.８农业小气候仪器的自然对比检定第三章农业小气候观测设计与方法３.１裸地小气候观测３.２密植作物地小气候观测３.３稀植作物地小气候观测３.４间作地小气候观测３.５覆盖地小气候观测３.６果园小气候观测３.７温室小气候观测３.８畜舍小气候观测３.９菇房小气候观测３.１０农田防护林（网）小气候观测３.１１农业地形小气候观测３.１２山地小气候观测３.１３水域小气候观测第四章农业小气候观测记录和资料整理４.１观测的记录４.２观测资料的初步整理４.３小气候观测总结报告第一章总则１.１农业小气候观测的范围、内容和特点１.１.１农业小气候观测的范围农业小气候是指农业生物生活环境（如农田、果园、温室、畜舍等）和农业生产活动环境内（如晒场、喷药、农产品贮运环境等）的气候。
这些小环境内的气候与农业生物和农业生产有着密切的联系，主要表现在它们之间直接地进行能量和物质交换。
农业小气候范围(尺度)，是以农业生物或农业生产活动所处的地点为起点，垂直方向大约在几米范围之内，一般不超过１０米；水平方向上没有明确规定，小到数米，大到数百米以上。
农业生物和农业生产种类很多，它们分别处在不同类别的农业小气候系统中。
农业小气候系统是由众多客观存在的、并通过某些物理过程将其相互联系且相互发生作用的客观实体所组成。
由于构成农业小气候系统的实体不同，以及联系这些实体之间的主要物理过程不同，从而区分出不同类别的农业小气候系统。
例如，农田小气候系统、园林小气候系统、保护地小气候系统、温室小气候系统、畜舍小气候系统、贮藏库小气候系统以及地形小气候系统、水域和岸边小气候系统等。
第十章农田小气候的改造ppt课件
经营者提供商品或者服务有欺诈行为 的，应 当按照 消费者 的要求 增加赔 偿其受 到的损 失，增 加赔偿 的金额 为消费 者购买 商品的 价款或 接受服 务的费 用
7、覆盖的气象效应
• 覆盖减弱了空气的乱流活动，可起到保温、 保湿的作用。
（五）农田中风的分布
农田中的风随高度增加而增大：
h
作物高度H
风速
经营者提供商品或者服务有欺诈行为 的，应 当按照 消费者 的要求 增加赔 偿其受 到的损 失，增 加赔偿 的金额 为消费 者购买 商品的 价款或 接受服 务的费 用
第二节 几种类型小气候的气象效应
一、不同覆盖的气象效应
如地膜覆盖的气象效应为： 1、増温(enhance temperature) 2、节水(save water)
• 覆盖可以防止杂草萌生。
经营者提供商品或者服务有欺诈行为 的，应 当按照 消费者 的要求 增加赔 偿其受 到的损 失，增 加赔偿 的金额 为消费 者购买 商品的 价款或 接受服 务的费 用
第四节 温室小气候及其调控
(Greenhouse microclimate and its adjustment)
四、地形小气候
阴坡
湿、凉 最湿、最凉
阳坡
干、暖
湿、热
经营者提供商品或者服务有欺诈行为 的，应 当按照 消费者 的要求 增加赔 偿其受 到的损 失，增 加赔偿 的金额 为消费 者购买 商品的 价款或 接受服 务的费 用
五、水域岸边小气候
水域岸边的气温、 土温日较差小， 温暖、潮湿、多雾。
经营者提供商品或者服务有欺诈行为 的，应 当按照 消费者 的要求 增加赔 偿其受 到的损 失，增 加赔偿 的金额 为消费 者购买 商品的 价款或 接受服 务的费 用
农业气候资源 ppt课件
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3、生长期太阳总辐射量
农业气候学将日平均气温≥0℃的时期作 为作 物的生长期。日平均气温≥10℃的时期作为喜温 作物的生长期。
≥0℃的时期的年总辐射量西部和北部多。
≥10℃的时期的年总辐射量西部少，东部多，南部 多，北部少。
从生长期太阳总辐射量的分布来看，西部和北部多， 但因温度低，降水少，生长季短而影响了光能资 源利用率，因此，西部光能生产潜力巨大。
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5、生长期间日照时数
生长期间日照时数受云量降水和≥0℃ 、 ≥10℃的日数多少的影响。
黄河流域多，长江流域少，西部地区少， 华南地区多。
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6、光合有效辐射
光合有效辐射全国为2000~3400MJ/m2
西部多于东部，青藏高原、新疆、河西走廊、内蒙古西部等地区
多在2600~3400MJ/m2， 东部地区在1800~2400MJ/m2 黄河中下游为2400MJ/m2左右， 华南为2200~2400MJ/m2 四川盆地和贵州等地是全国低值区为1800~2000MJ/m2.
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二、热量资源
1、日平均气温 ≥0℃积温
日平均气温稳定通过0℃后，农耕活动开始，喜凉耐寒植物开始萌动生长， 此期间内的热量资源不仅影响作物品种选择，而且影响熟制。
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2、 ≥10℃积温
日平均气温稳定通过10℃后，喜温植物开始生长，喜凉植物积
极生长，此期间内的热量资源直接影响春播作物的生长。
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最冷月均温 <-30
-30~-10
-10~0
0~4 4~10 10~15 15~19 19~26 >26
精准农业案例
大数据
keynote
大数据让农民开始用移动设备 管理农场，可以掌握实时的土 壤湿度、环境温度和作物状况 等信息，大幅度提高了管理的 精确性。然而，再好的决策， 也需要硬件设备去实施。
智能化农机
PrecusionPlanting 专 门 制 造 与 精 准 农 业 配 套 的 设 备 。 这 些设备可以固定在大马力拖拉机后部，同步运行的播种机 和其他设备上。以播种为例，经过数据加载，它们能够根 据天气的变化进行不同深度、不同间距以及不同品种的播 种活动。
国内案件
在新疆，棉花播种的效益尤其明显。使用卫星导航和自动 驾驶技术，在同一地块、同一台播种机播种的条件下，亩 株数在原有的基础上增加了690株，亩产量增加17公斤， 每亩增收138元。而且，卫星导航技术在黑夜也无碍，可 全天候不间断工作。
新疆地区每年都有棉花受灾、需要重新播种的情况， 面积均达到20%以上，2014年灾害重播面积超过30%。使 用卫星导航和自动驾驶技术帮助灾后重播，作业精度高， 接茬精度可控制在2-3厘米，以昌吉市为例，由于种植精度 的提升，亩均棉花株数可增加3%以上。况且接茬准确，补 种的棉花就能很好地嵌入原有的棉田，不会七扭八歪，利 于机械采收，这是人工驾驶拖拉机播种无法做到的。
大数据
农
位
场
置
健
数
康
据
图
农
场
发 报
管 理
告
大数据
MySmartFarm是个SaaS系统，它将收集到的数据与预测 数据相结合，帮助农民对预测或趋势做出反应。通过 MySmartFarm系统，农民能够拥有他所有的数据，包括 收获、施肥、实验室、天气、疾病，以及来自当地土壤或 叶片水分和卫星传感器的传感器数据，同时还能有重要的 映射和地理信息系统数据。MySmartFarm将所有这些数 据与气候数据相结合，并产生新的情报。将其加入农民自 身完整的安全存储的数据中，农民可以得出一个非常方便 的管理仪表板，指明面对众多的参数时，要做出快速而高 效的决策，最重要的是什么，从而更及时地采取行动。
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写在最后
经常不断地学习,你就什么都知道。你知道得越多,你就越有力量 Study Constantly, And You Will Know Everything. The More
You Know, The More Powerful You Will Be
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Δ独立小气候 由小范围下垫面性质和构造不同而产生辐射收 支差异形成的小气候，称独立小气候。
Δ非独立小气候 由于性质不同的临近地段移来的空气影响而形 成的小气候，称为非独立小气候。
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4）活动面与活动层 活动面：由于辐射作用直接吸热和放热，从而影 响其上下物质层热状况的表面，称为活动面。 活动层：实际上，辐射能的吸收和放射、水分的 蒸发和凝结等，不只是发生在一个面上，而往往 发生在一定厚度的物质层中，这个物质层就称为 活动层。
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2.农业小气候
1）农业小气候概念： 农业小气候是指农业生物生活环境（如农田、果 园、温室、畜禽舍等）和农业生产生活环境（如 晒场、喷药、农产品贮运环境等）内的气候。
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• 2）农业小气候的主要特点： • 不均匀性 • 复杂性 • 稳定性 • 易调控性 • 生物群体主导性。
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农二田.农小气田候小特气征候
(1)农田中光的分布 进入农田植被被中的太阳辐射，受到植被中茎叶的多次反射 、吸收和投射作用而减弱，减弱的程度与作物群体结构、种 类、发育期、栽培方式等因子以及太阳高度有关。
Rs R0eLK
RS: 植冠内任一叶层获得的辐射强度 R0: 植被顶部的辐射强度 L： 植被顶部向下至某一高度的累计叶面积指数 K: 消光系数(Extinction coefficient)
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谢谢大家
荣幸这一路，与你同行
It'S An Honor To Walk With You All The Way
演讲人：XXXXXX
时 间：XX年XX月XX日
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投射到林冠层上方的太阳辐射，10%被林冠反射 79%被林冠吸收 11%到达树林下层
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（2）林内的温度
林冠对温度的作用是缓热或缓冷作用。
（3）林内的湿度
林内水汽主要来自于林地土壤蒸发和植物的蒸腾。 林内：水汽来源充足，白天温度比林外低，风速小，湍流作用弱等,
林内相对湿度、绝对湿度比林外大。
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（4）林内的风
林木对空气运动具有阻碍作用。
林内风速与离林缘距离的关系式： Ud U0ekd
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（5）防护林带的小气候效应
防护林带的最大小气候效应是防风，使风速和湍流交换减弱， 林带防风效果决定于气流通过林带后动能的消耗程度， 动能的消耗程度与林带结构、风向与林带的交角、林带宽度等有关。
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林带的防风效应
透风系数：当风垂直林带时，林带背风面林缘处，林带高度以下的 平均风速与旷野同一高度的平均风速之比。
关系。 Δ覆盖材料可影响不同波长光的透过率 Δ温室的方位和结构影响透光率
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（2）温室内的温度 温室内的温度主要决定于比面积大小、通风换气状况、 覆盖材料的辐射特性和蒸散耗热等因素，并随室外天气变 化而变化。
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（3）温室内的湿度 由于在温室中，温度较高，蒸散量较大，四周密闭，因此室 内相对湿度比较高。在夜间或阴天低温时，相对湿度更大， 多处于饱和或接近饱和状态。<抑制作物的蒸腾作用，会引 起一些病害的发生>
得优质的高产出和高效益。指导思想是按田间每一操作
单元的具体条件，精准地管理土壤和各项作物，最大限
度地优化使用农业投入(如化肥、农药、水、种子等)以
获取最高产量和经济效益，减少使用化学物质，保护农
业生态环境，精准农业是“减量化”的循环农业。美国
是世界上实施精准农业最早的国家之一，l990年后，美
国将GPS系统技术应用到农业生产领域，明尼苏达州农
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（5）农田中二氧化碳的分布特征 农田中二氧化碳的分布和变化，取决于大气中二氧化碳的浓度
，土壤与作物呼吸作用释放的二氧化碳量，以及作物光合 作用对二氧化碳的吸收量，与风速、农田湍流交换等气象 条件等有关。
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三、农业设施小气候
（1）温室内的太阳辐射 温室内的光和辐射状况与覆盖物的光学性质有密切
第11章 农业小气候与精准农业
农业小气候 精准农业
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一、基本概念
1.小气候： 1）指的是小范围的气候。任何一个地区内，由 于下垫面性质不同，在贴地气层和下垫面上层的 小范围内形成一种与大气候特点不同的气候。
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• 2）特点 • 范围较小 • 差别很大 • 稳定性强
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3）小气候形成因素 Δ辐射因素 Δ局地平流或湍流因素
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（4）温室内的二氧化碳 温室内的二氧化碳来源：土壤有机物质分解、作物呼吸作 用过程 温室内的二氧化碳消耗：作物的光合作用 夜间：二氧化碳的积累过程 <500～1000ppm> 日出后，随着光合作用的加强，浓度迅速下降 <100ppm左 右>
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• 美国的精准农业
•
精准农业也称精确(细)农业，追求以最少的投入获
场进行了精确农业技术试验，用GPS指导施肥的作物产
量比传统平衡施肥作物产量提高30％左右。试验成功后，
小麦、玉米、大豆等作物的生产管理都开始应用精确农
业技术。20世纪90年代中期，精准农业在美国的发展速
度相当迅速，到1996年，安装有产量监测器的收获机的
数量增长到9000台。
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五、林地小气候
（1）林内的辐射
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（2）农田中温度的分布特征 农田中的温度状况，主要决定于农田的辐射、湍流交换及蒸 散耗热状况等。定于农田蒸散和温度，以 及湍流交换强度。 作物生长初期： 作物生长盛期：
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（4）农田中风的分布特征 农田株间风速的分布与作物高度、密度以及栽培技术措施有 关。