农业气象学作业[1]word资料18页

一农业气象学的研究方法1、平行观测法：同时观测气象要素和农作物生长发育情况。

2、地理播种法：在气候条件不同地区，选择土壤条件相同的地段，于各地最适宜的播种期播种同一品种，进行平行观测。

3、分期播种法：在同一地区，间隔5~10d播种同一作物，根据研究任务，可播5~10期，最少不少于3期。

4、地理分期播种法：将地理播种法和分期播种法结合起来的一种试验方法，弥补了单纯地理播种法很难取得地形、土壤、栽培技术完全一致与分期播种法只在一个点上进行试验的不足，是一种比较完善的田间试验方法。

5、人工气候实验法：利用人工气候箱模拟各种气象条件,以满足作物生长发育的需要,得出作物要求的定量指标，6、气候分析法：把所需要的农业资料和气象部门的气象观测资料进行统计分析，求得作物产量或品质与天气和气候之间的关系。

7、统计分析法和图解分析法8、遥感与地理信息系统技术的应用第一章大气一、大气的垂直结构将大气分为五层：对流层、平流层、中间层、热层、散逸层。

1 对流层特点：对流层：低纬地区平均为17-18km，在中纬地区平均10-12km，在高纬地区平均为8-9km。

一般夏季对流层厚度比冬季厚。

（1）在同一地区和同一时间，气温随海拔的升高而降低（ 0.65℃ / 100m）。

（2）空气具有强烈的上下对流运动。

（3）集中了大气3/4的质量和几乎全部的水汽。

（4）高度水平方向上的气象要素分布不均匀。

（5）天气变化最复杂的一层，发生许多地面看到的天气现象，如云、降雨、雪等。

第二章辐射辐射物体以电磁波或粒子流形式向周围传递或交换能量的方式称为。

一、辐射具有二象性波动性粒子性（一）辐射波动性物体时刻不停的放射和吸收电磁波，其波长（λ），频率（f），波速（v）三者关系为:v = λf通常取光速v ＝3×10８m/s ，λ（nm），f（Hz）或（KHz）频率高的波长短，频率低的波长长。

所以根据波长的相对长短，太阳辐射为短波辐射，地面辐射和大气辐射为长波辐射（二）辐射粒子性辐射粒子学说认为，电磁辐射是由具有一定质量、能量和动量的微粒子流组成，每个光量子的能量（EL）与频率或波长的关系式为：EL= hf = hv / λ光量子高的物体，其辐射频率高，辐射波长短；光量子低的物体，频率低，波长长。

因此，太阳辐射能量高，属于高频短波辐射。

二、辐射的基本定律（一）基尔荷夫（kirchoff）定律（选择吸收定律）在一定温度下，任何物体对于某一波长的放射能力与物体对该波长的吸收率的比值，只是温度和波长的函数，而与物体的其它性质无关。

即:（1）对不同性质的物体，放射能力较强的物体，吸收能力也较强；放射能力弱者，吸收能力也弱，黑体的吸收能力最强，所以它也是放射能力最强的物体。

（2）对同一物体，如果在温度T时它放射某一波长的辐射，那么，在同一温度下它也吸收这一波长的辐射。

（二）斯蒂芬-波尔兹曼(Stefan-Boltzmann)定律物体的放射能力是随温度、波长而改变的。

黑体的总放射能力（ET）与它本身绝对温度（T）的4次方成正比。

即：ET =σT4式中σ= 5.67×10-8 W / （m2 · K4）为斯蒂芬-波尔兹曼常数，T 为绝对温度。

推论：物体温度愈高，其放射能力愈强。

(1)T越高，曲线下面积越大，发出的总辐射就越多；(2)温度高的物体在任何波长所发射的辐射通量密度都大于温度低的物体;(3)温度高的物体发射的辐射波长范围比温度低的更大；(4)发射辐射波长峰值（即在这一波长发出的辐射通量密度最大）随T下降向右偏移，即随温度降低，发射辐射的波长峰值就越长。

（三）维恩位移定律绝对黑体的放射能力最大值对应的波长（λm）与其本身的绝对温度成反比。

即：λm = C / T或λm T = C。

如果波长以nm为单位，则常数C =2897×103nm· K,于是λm T＝2897×103nm · K1）物体的温度愈高，它向外放出辐射光谱中具有最大能量所对应的波长愈短。

如恒星随温度不断增高，发出的光由红橙色转变为青蓝色（波长由长波向短波方向位移）、太阳辐射。

（2）物体的温度愈低，它向外放出辐射光谱中具有最大能量所对应的波长愈长，长波辐射。

如地面辐射和大气辐射。

三、大气对太阳辐射的减弱1、方式：吸收、散射、反射2、减弱因素：大气质量、大气透明系数3、大气对太阳辐射的减弱规律：（布格尔-兰勃特定律）地表垂直于太阳光线平面上的太阳辐射强度随大气透明系数增大而增大，随大气光学质量增加而减小。

四、到达地面的太阳总辐射由太阳直接辐射强度和天空辐射强度组成。

五、太阳总辐射强度及其影响因素太阳总辐射强度（Q）：太阳直接辐射强度（S’）和天空辐射强度（D）的总和。

Q = S’ + D影响因子：（1）h：太阳总辐射与太阳高度（h）呈正相关关系。

总辐射以夏至最大、冬至最小。

（2）P：大气透明度差，到达地面的太阳直接辐射减少，故太阳总辐射减少。

（3）m：大气质量（m）愈大，到达地面的太阳总辐射愈少，故清晨和傍晚太阳总辐射弱，中午时太阳总辐射强。

（4）纬度：纬度愈高，h愈小，阳光穿透的大气量愈多，太阳直接辐射愈低，故太阳总辐射愈少。

（5）海拔：海拔愈高，太阳直接辐射愈强，散射辐射愈弱，则地面接受的太阳总辐射愈强。

（6）坡度、坡向：北半球北回归线(23.5°N)以北地区，纬度愈高，愈是表现出南坡向阳、北坡背阴，冬季比夏季显著。

（7）云一般云愈厚、愈多，太阳直接辐射愈弱，散射辐射的比例增大。

六、地面反射影响反射率的因素：1、颜色：深色土壤小于浅色土壤。

2、土壤湿度：潮湿土壤小于干燥土壤。

3、表面粗糙度：平面大于粗糙面。

4、下垫面：新雪表面大于陈雪表面；有雪表面大于裸露表面大于有植被的表面。

七、地面辐射（Ee）：地面昼夜不停的向外放射辐射能，称为地面辐射。

大气(逆)辐射：大气直接吸收太阳辐射很少，它主要吸收地面辐射而维持其一定温度，大气向外的辐射称大气辐射。

地面有效辐射地面辐射与被地面吸收的大气逆辐射之差，亦称净红外辐射影响因素：地面温度、空气温度、空气湿度、云况、风力、海拔、地面状况和植被等。

（1）地面温度高时，若其他条件不变，则Ee增强，E0也增大；（2）空气温度高时，若其它条件不变，则Ea增强，E0减弱；（3）空气湿度大时，若其它条件不变，则Ea增强，而E0减弱；（4）云多云厚时，Ee受阻，Ea则显著增强，E0明显减弱地面降温慢。

（5）无风或微风的晴夜，地面空气流动混合差，有利于地面辐射冷却降温。

（6）海拔高，大气透明度大，则Ee增强，Ea减弱，从而E0增大，故高温海拔地区降温快。

（7）植被覆盖层下比裸地E0小，降温慢。

地面辐射差额在单位时间内，地面所吸收的辐射与放出的辐射之差，也称地面净辐射（B）。

八、不同波谱段的生物学意义1、紫外辐射：短波抑制作物生长，杀死病原孢子。

波长小于290nm的短紫外线对生物有杀伤作用。

长波能促进种子萌发、果实成熟和提高果实品质。

2、可见光辐射：对植物生活机能起决定性作用。

对有机质合成和植物产量形成有实际意义的波谱段为400~760nm的可见光谱区，其中最有效的是红橙光合蓝紫光。

3、红外辐射：波长大于1 000nm，对植物无特殊效应。

波长在710~1 000nm，是对植物细胞有伸长作用的光谱带。

红外辐射主要是增热地面、大气和植物体，为生物生长发育提供必需的热量条件。

九、日照时间与作物引种（1）纬度相近的相同海拔地区间引种，因日照时间相近，引种成功率大。

（2）短日性植物北种南引后，南方生长季内光照时间缩短，促进作物生长发育，使生育期缩短；而平均温度高，也促进作物发育，光温作用“相互叠加”，作物生育期过短，营养体小，产量低，引种不易成功，应引种晚熟或感光性弱的品种。

南种北引后，北方生长季内光照时间增长，抑制作物发育，使生育期延迟，甚至不能开花结实；而平均温度低，也抑制作物生长发育，光温作用“相互叠加”，作物不能正常开花、结实，不能成熟，引种不易成功。

应引种早熟或感光性弱的品种。

（3）长日性植物南种北引后，北方生长季内光照时间增长，促进发育速度，使作物生育期缩短；而平均温度低，抑制作物发育，使作物生育期延迟，光温作用“相互抵消”，作物能正常开花、结实，成熟，引种易成功。

北种南引后，南方生长季内光照时间缩短，抑制作物生长发育，使作物生育期延迟；而平均温度高，促进作物生长发育，光温作用“相互抵消”，作物能正常开花、结实，成熟，引种易成功。

因此，从实际情况看，长日性作物的引种比短日性作物要相对容易成功。

第三章温度一、物质的热特性包括：热容量、导热率、导温率等。

（一）热容量描述土壤热容量的物理量有容积热容量和质量热容量。

土壤热容量分析研究土壤温度变化常用，多采用容积热容量。

热容量大的物质得到或失去相同热量的条件下，升温和降温都较热容量小的物质变化缓和。

在土壤的组成物质中，空气的热容量最小，水的热容量最大，固体成分介于两者之间。

影响土壤热容量改变的主要原因是土壤中的水分和空气所占比例。

土壤湿度增大，空气含量少，热容量大，土壤湿度小，空气含量多，热容量小。

热容量还与土壤空隙度增大而减小。

土壤导热率分析土壤中固体成分的导热率最大，水居中，空气最小。

土壤含水量↑，土壤导热率↑；土壤孔隙度↑，土壤导热率↓；有机质含量↑，导热率↓。

土壤导温率分析土壤湿度较小的情况下，导温率随着土壤湿度的增大而增加；当土壤湿度增加到一定程度后，土壤导温率却呈现出减小的趋势。

二、地面和空气之间的热量交换1、辐射热交换：任何温度在绝对零度以上的物体，都能通过辐射的放射和吸收，进行着热量交换。

下垫面和大气之间热量交换的主要方式。

2、分子传导热交换：物质通过分子碰撞，所产生的表现为热量传导的动能交换方式。

土壤中热量交换的主要方式。

3、潜热交换：物质在进行相态变化时所发生的热量交换。

下垫面和大气之间的间接能量交换方式。

空气之间的热传导按流体流动的方向性分为：对流、平流和乱流。

三、下垫面的热量收支差额R=P+B+LE吸收热量 > 放出热量，地面升温；吸收热量 < 放出热量，地面降温；吸收热量 = 放出热量，地面恒温。

热量收支差额是决定地面温度变化的重要因素。

R 以辐射方式进行的热量交换P 地面与近地气层之间以对流和乱流方式进行的热量交换B 表示以分子传导方式进行的热量交换LE 表示通过水份蒸发和凝结进行的热量交换四、土温、水温、气温五、逆温：在一定条件下，某气层出现温度随高度增加而增加的现象。

分类：辐射逆温、湍流逆温、平流逆温、下沉逆温、地形逆温、锋面逆温和融雪逆温等。

1、辐射逆温：夜间由地面、雪面或冰面、云层顶部等辐射冷却形成的逆温。

厚度：一般为200~300m。

高纬地区冬季有时可达2 000m左右。