Q第四节小气候与农田小气候1
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• 在农田中，作物茎叶参杂，高低不一，构 成一个茎叶和空气“混处”的物质层，而 不是连续单一的物质交换面。因此，我们 把气层和土层的交界面称为内活动面，把 作物茎叶最密集的高度近似地看作是气层 和作物层的交界面，称为外活动面。
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作物高 度 ຫໍສະໝຸດ Baidu活动 面
内活动 面
活动面和活动层 1 夜间温度分布 2 昼间温度分布
• （二）农田中温度的分布 • 农田中温度的分布主要决定于农田辐射和
乱流交换状况。在作物生育初期，植株矮 小，对地面覆盖不大，不论白昼或黑夜， 农田温度分布和变化与裸地基本相似。即 昼间离地面愈近的地方温度愈高，夜间相 反。
• 作物封垄后的生长盛期，茎高叶茂，农田 外活动面逐渐形成，这时株间和株顶的空 气交换受到枝叶阻挡，株间乱流交换大为
• RT=P+PT+B+LEC+LA+QT+QC
• 由于LA、QC、QT、PT的数值都很小，可 以忽略不计，所以农田活动面的热量平衡
• RT=P+B+LEC • 农田活动面热量平衡方程与裸地热量平衡
方程形式上相同。所不同的是表现在各个 分量上的大小。例如，生育期盛期的麦田， 白昼活动面上所得的RT，有50%消耗于 LEC，37%消耗于P，13%消耗于B。而在 水稻田中，白昼LEC占RT的97%，P反向活 动面输送9%，B占RT的12%。
• 二、农田小气候
• 农田小气候是以农作物为下垫面的一种特 殊小气候。它既是人工小气候，又是低矮 植被小气候。从农业气象的角度来看，农 田小气候应该包括从地面到1.5~2.0米内贴 地气层条件和浅层土壤的气候条件。它在 很大程度上决定于农田中的作物种类，生 长密度和高度、长势、长相以及所采取的 农业技术，合理的农业技术措施能促进农 田小气候朝着生产需要的方向发展，有利 于农业的高产、稳产、优质。
• 减弱的速度和作物对光能的利用有密切的 关系；如果植株密度不足，单株净光合强 度较高，但漏光损失大，光能利用不充分 总产量往往不高。如果植株过密，光强随 植株高度的降低而急剧减弱，单株往往生 长不良，总产量也不高。据实验及测算， 冠层对光截获并非愈大愈好，其上限不得 超过95%，因此，作物的栽培密度要适中， 以保证株间光强的分布能有适当的比例， 达到充分利用光能的目的。
• 三、农田小气候形成的物理基础
• 由于小范围地表状况和性质的不同，所引起下垫 面辐射收支的差异，是农田小气候形成的辐射因 素(能量基础)。
• （一）农田的辐射交换
• 射入作物层中的太阳辐射能，由于植株密度和叶 片排列方式的不同，每个叶片所受太阳辐射，反 射辐射以及长波辐射交换都有明显差异，叶片朝 上的一面，不但接受来自上方的太阳辐射和散射， 而且受到上层叶片背面的再反射和长波辐射的影 响，同时叶片背面要受到下层叶片和土面反射中 来的短波辐射和长波辐射的影响。总之，在农田 作物层中，辐射交换具有多次反射或辐射的特点。
• (二)农田活动面热量差额 • 农田活动面热量差额的变化，是引起活动面温度
变化的直接原因，而活动面温度变化，又是邻近
• 裸地活动面的热量平衡方程为R=P+B+LE(见第一 篇第二章)。农田活动面热量平衡公式较为复杂， 辐射差额还有一部分消耗于作物的光合作用LA， 作物体增温QT，茎叶传导的热量QC，活动面向 土面的乱流交换量PT和农田总蒸散(土面蒸发和植 物蒸腾之和)，耗热LEC，于是，农田活动面的热
RT 100
LE
c
P
50
37
B
13 麦田
RT
LE
100
c
97
P 9
B
12 稻田
热量平衡示意图
• 四、农田小气候的一般特征
• （一）农田中光的分布
• 农田中光的分布，主要决定于植株高度和 密度，以及叶层分布，叶片倾角与方位等， 无论哪一层叶片，光线主要来自上方直射 光，其次为散射光，而来自下面的反射光 是比较微弱的。一般而言，光的强度在植 株间的分布是随植株高度的降低而减弱的。 在枝叶最密集处减弱最为明显。
• （四）农田中风的分布
第四节 小气候与农田小气候
• 一、小气候
• 小气候是指在局部范围内，由于下垫面条 件的差异而引起的局地贴地气层和土壤上 层气候的总称。它一般只表现在个别气象 要素值上的差异和个别天气现象上，并不 影响和反应至大型的天气状况上。小气候 在贴地气层中(2~3米以下)表现得最为显著， 离地面愈远愈减弱，至一定高度上，就显 示不出，而和大气候现象完全相同了。
• （二）农田的乱流交换
• 乱流是一种空气微团的不规则的弯弯曲曲 的杂乱运动，通常以微小旋涡的形式出现。 乱流运动所引起的能量、热量、水汽、二 氧化碳和尘埃等物质的输送交换量是较大 的。但乱流运动的尺度(强度)与空气平流相 比还是很小的，因此它所引起的水平方向 的能量和物质输送，一般可忽略不计，而 它所造成的垂直交换量却十分重要，不能 忽视。
• 农田中的乱流运动，是由热力和动力两种 原因共同作用的结果。白昼温度垂直梯度 较大上下冷热差异显著，热力因素起主导 作用；而夜间或阴天，动力乱流上居首位。
• （三）农田活动面的热量平衡 • 1活动面和活动层
• 凡能进行辐射作用吸收和放射热量，从而 引起邻近气层和土层温度变化的表面，称 为活动面。裸地，土面就是活动面；水域，
降低，原来地面的吸热和放热作用，逐渐 被农田外活动面所代替。因此，白昼最高 温度和夜间最低温度出现的高度由地面转 移到外活动面以上，在作物生长后期，茎 叶枯萎脱落，农田中温度分布和生育初期
• （三）农田中湿度的分布
• 农田中湿度的分布与变化，除决定于空气温度和 农田蒸发外，还与乱流交换强度有关。昼间空气 乱流使水汽从蒸发面向上输送，而夜间空气乱流 使水汽流向作物层，并凝结为露或霜。农田中相 对湿度的分布，在作物生育初期，和裸地差不多， 不论昼夜，相对湿度都随高度的增加而降低。但 到了作物生育盛期，白天，在茎叶密集的外活动 面附近，相对湿度最高，内活动面次之；夜间， 内外活动面的气温都比较低，株间相对湿度，在 所有高度都比较接近。到了生育后期，白昼相对 湿度和生育中期的相近；而夜间地面温度较低， 最大相对温度又重新出现在地表附近。
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作物高 度 ຫໍສະໝຸດ Baidu活动 面
内活动 面
活动面和活动层 1 夜间温度分布 2 昼间温度分布
• （二）农田中温度的分布 • 农田中温度的分布主要决定于农田辐射和
乱流交换状况。在作物生育初期，植株矮 小，对地面覆盖不大，不论白昼或黑夜， 农田温度分布和变化与裸地基本相似。即 昼间离地面愈近的地方温度愈高，夜间相 反。
• 作物封垄后的生长盛期，茎高叶茂，农田 外活动面逐渐形成，这时株间和株顶的空 气交换受到枝叶阻挡，株间乱流交换大为
• RT=P+PT+B+LEC+LA+QT+QC
• 由于LA、QC、QT、PT的数值都很小，可 以忽略不计，所以农田活动面的热量平衡
• RT=P+B+LEC • 农田活动面热量平衡方程与裸地热量平衡
方程形式上相同。所不同的是表现在各个 分量上的大小。例如，生育期盛期的麦田， 白昼活动面上所得的RT，有50%消耗于 LEC，37%消耗于P，13%消耗于B。而在 水稻田中，白昼LEC占RT的97%，P反向活 动面输送9%，B占RT的12%。
• 二、农田小气候
• 农田小气候是以农作物为下垫面的一种特 殊小气候。它既是人工小气候，又是低矮 植被小气候。从农业气象的角度来看，农 田小气候应该包括从地面到1.5~2.0米内贴 地气层条件和浅层土壤的气候条件。它在 很大程度上决定于农田中的作物种类，生 长密度和高度、长势、长相以及所采取的 农业技术，合理的农业技术措施能促进农 田小气候朝着生产需要的方向发展，有利 于农业的高产、稳产、优质。
• 减弱的速度和作物对光能的利用有密切的 关系；如果植株密度不足，单株净光合强 度较高，但漏光损失大，光能利用不充分 总产量往往不高。如果植株过密，光强随 植株高度的降低而急剧减弱，单株往往生 长不良，总产量也不高。据实验及测算， 冠层对光截获并非愈大愈好，其上限不得 超过95%，因此，作物的栽培密度要适中， 以保证株间光强的分布能有适当的比例， 达到充分利用光能的目的。
• 三、农田小气候形成的物理基础
• 由于小范围地表状况和性质的不同，所引起下垫 面辐射收支的差异，是农田小气候形成的辐射因 素(能量基础)。
• （一）农田的辐射交换
• 射入作物层中的太阳辐射能，由于植株密度和叶 片排列方式的不同，每个叶片所受太阳辐射，反 射辐射以及长波辐射交换都有明显差异，叶片朝 上的一面，不但接受来自上方的太阳辐射和散射， 而且受到上层叶片背面的再反射和长波辐射的影 响，同时叶片背面要受到下层叶片和土面反射中 来的短波辐射和长波辐射的影响。总之，在农田 作物层中，辐射交换具有多次反射或辐射的特点。
• (二)农田活动面热量差额 • 农田活动面热量差额的变化，是引起活动面温度
变化的直接原因，而活动面温度变化，又是邻近
• 裸地活动面的热量平衡方程为R=P+B+LE(见第一 篇第二章)。农田活动面热量平衡公式较为复杂， 辐射差额还有一部分消耗于作物的光合作用LA， 作物体增温QT，茎叶传导的热量QC，活动面向 土面的乱流交换量PT和农田总蒸散(土面蒸发和植 物蒸腾之和)，耗热LEC，于是，农田活动面的热
RT 100
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13 麦田
RT
LE
100
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97
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12 稻田
热量平衡示意图
• 四、农田小气候的一般特征
• （一）农田中光的分布
• 农田中光的分布，主要决定于植株高度和 密度，以及叶层分布，叶片倾角与方位等， 无论哪一层叶片，光线主要来自上方直射 光，其次为散射光，而来自下面的反射光 是比较微弱的。一般而言，光的强度在植 株间的分布是随植株高度的降低而减弱的。 在枝叶最密集处减弱最为明显。
• （四）农田中风的分布
第四节 小气候与农田小气候
• 一、小气候
• 小气候是指在局部范围内，由于下垫面条 件的差异而引起的局地贴地气层和土壤上 层气候的总称。它一般只表现在个别气象 要素值上的差异和个别天气现象上，并不 影响和反应至大型的天气状况上。小气候 在贴地气层中(2~3米以下)表现得最为显著， 离地面愈远愈减弱，至一定高度上，就显 示不出，而和大气候现象完全相同了。
• （二）农田的乱流交换
• 乱流是一种空气微团的不规则的弯弯曲曲 的杂乱运动，通常以微小旋涡的形式出现。 乱流运动所引起的能量、热量、水汽、二 氧化碳和尘埃等物质的输送交换量是较大 的。但乱流运动的尺度(强度)与空气平流相 比还是很小的，因此它所引起的水平方向 的能量和物质输送，一般可忽略不计，而 它所造成的垂直交换量却十分重要，不能 忽视。
• 农田中的乱流运动，是由热力和动力两种 原因共同作用的结果。白昼温度垂直梯度 较大上下冷热差异显著，热力因素起主导 作用；而夜间或阴天，动力乱流上居首位。
• （三）农田活动面的热量平衡 • 1活动面和活动层
• 凡能进行辐射作用吸收和放射热量，从而 引起邻近气层和土层温度变化的表面，称 为活动面。裸地，土面就是活动面；水域，
降低，原来地面的吸热和放热作用，逐渐 被农田外活动面所代替。因此，白昼最高 温度和夜间最低温度出现的高度由地面转 移到外活动面以上，在作物生长后期，茎 叶枯萎脱落，农田中温度分布和生育初期
• （三）农田中湿度的分布
• 农田中湿度的分布与变化，除决定于空气温度和 农田蒸发外，还与乱流交换强度有关。昼间空气 乱流使水汽从蒸发面向上输送，而夜间空气乱流 使水汽流向作物层，并凝结为露或霜。农田中相 对湿度的分布，在作物生育初期，和裸地差不多， 不论昼夜，相对湿度都随高度的增加而降低。但 到了作物生育盛期，白天，在茎叶密集的外活动 面附近，相对湿度最高，内活动面次之；夜间， 内外活动面的气温都比较低，株间相对湿度，在 所有高度都比较接近。到了生育后期，白昼相对 湿度和生育中期的相近；而夜间地面温度较低， 最大相对温度又重新出现在地表附近。