0004第三章-牧草地小气候2

通常情况下，植物群丛接受太阳辐射的最活跃 部位是在群丛高度的2/3处，此称为辐射的“作 用面”或“下垫面”。
许庆方 博士 教授 动物科技学院
下垫面--underlying surface
许庆方 博士 教授 动物科技学院
二、热量平衡
（一）温度分布规律 （二）辐射平衡和热量平衡
许庆方 博士 教授 动物科技学院
许庆方 博士 教授 动物科技学院
（四）免耕留茬
免耕留茬是在保留上茬作物的情况下，不耕翻，在其行间种 植下茬作物的方式，这是现代农艺技术兴起的一种栽培方法。 保留残茬可减小风力，减弱能量交换 减少地面热量损失， 平缓田间气温变化，阻留积雪，这些作用对防御低温有着积 极作用，其作用效果随茬的增高而增强。另外，免耕留茬显 然比耕翻减少水分蒸发，从而有效保留了土壤水分。
许庆方 博士 教授 动物科技学院
（二）效应分析
通过合理布局田间作物，改善田间通风透光条件，形成有利于 作物群体生长发育的外界环境，最终达到增产目的。
其种植方式主要有两茬间套作和三茬间套种。
每年生长季都有两种作物共生，因各自所处生育期及生态特点 不同，造成对光、热、水、气条件的要求也不一致，从而在田 间形成一种既互相促进又互相矛盾的特殊小气候。
许庆方 博士 教授 动物科技学院
1．水源分布 海洋 97%以上 冰盖及冰川的冰雪 2% 地下水 0.6% ----1%靠近地表； 云、雾、水蒸气 0.001%----旱作雨养农业
许庆方 博士 教授 动物科技学院
2．水分循环与平衡 蒸发 降雨
蒸发
降雨
海洋
河流
陆地
许庆方 博士 教授 动物科技学院
3．降水指标体系
2．群体作用----植物群丛
➢入射辐射的条件：直接辐射、散射辐射
➢地面的光学性质：植被密度及雪被状况等
➢植物群丛的光学性质：植物种类、叶片结构、叶
龄、叶色、叶片厚度等
➢植物群丛结构：群丛冠层结构、植株在地面上的
分布、叶片大小和方位、叶片数
量及叶片空间分布和相互遮荫情
况等
许庆方 博士 教授 动物科技学院
许庆方 博士 教授 动物科技学院
五、防风效应
（一）林带 （二）风障 （三）绿篱
许庆方 博士 教授 动物科技学院
来自百度文库
（一）林带
林带是通过在农田周围植树造林、营造林网来实现防风的， 也称防护林。
林带结构以上稠下疏、孔隙度为30%的透风林效果最好，
林带宽度以9～28m为宜，带距为林高30倍，常为200～ 300m。
防风效果，林带迎风前林高3倍处，可降低风速20%～30%；
气流穿过林带后，风速降低效果逐渐减小，可达林高15倍
以上；风向越垂直于林带，风速降低效果越强，垂直风在
林后5倍于林高处风速降低可达70%。
许庆方 博士 教授 动物科技学院
（二）冬灌
冬灌是指地冻后的灌水方式，可明显增加地温和近地面气温， 有保温防寒作用。这种作用距灌溉期越远，离地面越高，作 用效果就越弱。此外，灌溉方法、灌溉量、灌溉时间等对灌 溉效应的大小和持续时间长短也都有直接影响。
许庆方 博士 教授 动物科技学院
（三）喷灌
喷灌是一种节水增产的灌溉方式，改善农田小气侯有明 显效应。夏季喷灌可增加近地面空气湿度，给作物造成 凉爽湿润小气候环境；春季和晚秋霜冻前进行喷灌可阻 止近地面气温的急剧下降，达到保温防霜效果。
许庆方 博士 教授 动物科技学院
（二）合理密植与种植方式
密植是否合理用田间株丛密度表示，即单位面积内植物株 丛数。 合理的田间密度首先取决于植物种类，此与植物株高、株 型、叶形、冠幅和根幅有关。 当密度一定时，密植效果取决于种植方式，适当加大行距， 缩小株距，调节植物群体在田间的分布状况，可改善田间 小气候条件，达到充分利用当地气候资源的效果。
许庆方 博士 教授 动物科技学院
1．辐射平衡：作用面收入（吸收）的辐射能与支出 （反射）的辐射能的差值
辐射平衡—Radiation balance
牧草地辐射平衡白天呈递减型，即由植被上部向下递减； 夜晚为递增型，即由植被上表面向下递增。 植被对辐射交换有削弱作用，在白天可起到降低温度的 作用，夜晚通过减少有效辐射而起到保持温度的作用。
许庆方 博士 教授 动物科技学院
（三）植物体内的水分平衡 1.植物吸水 2.植物失水 3.植株体内的水分平衡
许庆方 博士 教授 动物科技学院
四、风和二氧化碳状况 （一）风 （二）二氧化碳
许庆方 博士 教授 动物科技学院
（一）风
1.风速差异 2.风的分布
许庆方 博士 教授 动物科技学院
（二）二氧化碳 1.分布 2.利用
这种小气候除在光照和通风条件上得到改善外，尚有不利条件 形成，如上茬小麦对中茬玉米苗期的遮荫降低了玉米带中的地 温、气温和湿度，因而适当加大玉米带宽对保证玉米生长是非 常必要的。
许庆方 博士 教授 动物科技学院
四、灌溉效应
（一）旱区灌溉 （二）冬灌 （三）喷灌 （四）渗灌
许庆方 博士 教授 动物科技学院
许庆方 博士 教授 动物科技学院
第二节 人工效应
一、耕作效应 二、密植效应 三、间套作效应 四、灌溉效应 五、防风效应 六、覆膜效应 七、化学效应 八、防霜效应
许庆方 博士 教授 动物科技学院
一、耕作效应
（一）垄作 （二）浅锄深耕 （三）镇压 （四）免耕留茬
许庆方 博士 教授 动物科技学院
（一）垄作
（一）温度分布规律
1．群丛气温 --禾本科牧草 --最高温 --群丛高度2/3处 2．耕层土温：太阳辐射、土壤质地 、湿度 、土表状
况 、地形 3．植株温度：日照、风速 、白昼( 白高昼低)
许庆方 博士 教授 动物科技学院
许庆方 博士 教授 动物科技学院
（二）辐射平衡和热量平衡 1．辐射平衡 2．热量平衡
许庆方 博士 教授 动物科技学院
三、间套作效应 （一）增产理论 （二）效应分析
许庆方 博士 教授 动物科技学院
许庆方 博士 教授 动物科技学院
（一）增产理论
间套作又称间作套种，指在前作物未收获前在其行间种植后作物的方式， 属密植范畴，形式多种多样。 采用高、矮秆作物间套作，由于叶子层次多，加大了叶面积，增强了光合 效率，同时还可充分利用作物生长前期和后期的光照，从而提高了光能利 用率。矮秆作物生长的地方，可成为高秆作物通风透光的“走廊”，光线 通过这一走廊直射到高秆作物的中下部，同时由于矮秆作物的叶面反射， 田间漫射光也大大增加，从而发挥田间植物群体较多利用光能的效益。 另外，实行间套作延长了生长季中光合的有效时间，从而也提高了光能利 用率。 除改善田间小气候外，间套作尽量扩大了边际效应，争取了更多光照和通 风条件，使得作物形成更高产量。
许庆方 博士 教授 动物科技学院
2.近地面空气湿度 牧草地近地面空气湿度主要取决于空气湿度和牧草地总蒸发。 与休闲地相比，牧草地近地面空气湿度大，而且由地面向上 递减，这种递减幅度随株高和覆盖度的增加而缩小。
许庆方 博士 教授 动物科技学院
3.土壤湿度
牧草地的土壤湿度因总蒸发量大和被植被截留降水 而降低，又因植被表面形成的露、霜及植被阻流降 水径流而增加，总的来看失去的水分多于得到的水 分，牧草地土壤湿度是要下降的。 但若植被很密，以致地面蒸发很少，植物蒸腾耗水 吸自较深土层，休闲地蒸发水分来自表层，则牧草 地表层土壤湿度反而高于休闲地。
许庆方 博士 教授 动物科技学院
2．辐射能量： I0=每分钟每平方厘米8.12 J
I=I0*sinｈ
许庆方 博士 教授 动物科技学院
（二）光辐射对植物的作用 1．个体作用 2．群体作用
许庆方 博士 教授 动物科技学院
1．个体作用----植物个体 热效应----70% 光合效应----28%
许庆方 博士 教授 动物科技学院
许庆方 博士 教授 动物科技学院
（四）渗灌
渗灌是使水通过埋在地下的瓦管，由下而上慢慢浸润土壤， 这是一种借助土壤毛细管作用把水供给植物利用的灌溉方 式。 比地面灌溉减少土壤板结和出现裂缝的机率，比喷灌降低 土温效果更明显。 渗灌后的土壤蒸发量小，保水能力强，持续时间长，且土 表疏松结构的土壤不致被破坏。
许庆方 博士 教授 动物科技学院
2．热量平衡—Heat balance，地球表面、大气和 地球-大气系统通过各种方式得到的热量和失去的 热量之间的差值。
许庆方 博士 教授 动物科技学院
三、水分平衡
（一）降水与蒸发 （二）牧草地水分状况 （三）植物体内的水分平衡
许庆方 博士 教授 动物科技学院
（一）降水与蒸发 1．水源分布 2．水分循环与平衡 3．降水指标体系
平均年降水量在250mm以下--干旱区，不能从事旱作（雨 养）农业，只能发展牧业和灌溉农业； 平均年降水量250～500mm--半干旱地区，可以从事旱作 农业，尤其在350～500mm的地区； 平均年降水量500～750mm--半湿润地区，优先发展农业 的最佳地区； 平均年降水量750～800mm以上--湿润地区，该地区解决 涝害是农业生产的最大问题。
垄作是在整地时将耕作层筑起垄台和垄沟，而后在垄台上种 植作物，这是北方湿润寒冷地区常见的一种栽培方式。
垄作的主要效应是增温，这是因为其地画呈波浪形起伏状， 地表面积比平作增加了25%～30%，从而增大了太阳辐射的 接纳量，导致白天垄上温度比平作高2～3℃，而夜晚因散热 面积大比平作温度低，结果增大了土壤日温差，这样有利于 植物生长发育。
许庆方 博士 教授 动物科技学院
第一节 自然效应
一、太阳辐射 二、热量平衡 三、水分平衡 四、风和二氧化碳状况
许庆方 博士 教授 动物科技学院
一、太阳辐射 （一）生物圈中的光特性 （二）光辐射对植物的作用
许庆方 博士 教授 动物科技学院
（一）生物圈中的光特性 1．可见光光谱组成：390～770nm
许庆方 博士 教授 动物科技学院
二、密植效应 （一）密植与小气候因子 （二）合理密植与种植方式
许庆方 博士 教授 动物科技学院
（一）密植与小气候因子
合理密植为牧草造就了特殊的田间小气候，使小气候得到 最充分利用。 但过度密植会使牧草地小气候变劣，诸如削弱光照强度， 变劣通风状况，降低日间温度，降低土壤湿度，增加近地 面空气湿度，从而使牧草地小气候条件变得不利于植物生 长发育。
（一）旱区灌溉
在干旱和半干旱地区，牧草地小气候具有昼夜气温变化 剧烈、降水稀少、空气干燥等特点，经过灌溉可使土壤 变湿，热容量显著增大，蒸发到空气中的水汽增多，由 于蒸发吸收了潜热，从而使土壤温度和近地面空气温度 的昼夜变化趋于缓和，尤以地温下降明显。作用效果因 植物种类、季节、灌溉前后降水情况而异。
垄作还有降低土壤湿度和提高光照强度的效应，0～20cm的 耕作层土壤湿度平均比平作降低0.8%～3.0%，植株上、中、 下部光照强度比平作分别提高43.0%、50%、27.5%。
许庆方 博士 教授 动物科技学院
（二）浅锄深耕
牧草苗期中耕浅锄除杂草，加大土壤日温差。一般浅锄 （4～6cm）可提高土层5cm处温度0.5～0.8℃。 深耕具有增温作用，增温效果持续时间长，可体现在全 年各个时期，而且这种作用随耕深的下延而增大。
许庆方 博士 教授 动物科技学院
（三）镇压
镇压的结果是使土壤结构紧密，影响可达10cm。 由于导热率和吸热率增大，使得土壤温度状况发生变化， 高温时段镇压能降低温度，低温时段镇压能提高温度， 对夏季防热、冬季御寒有着积极作用。 由于土壤紧密使毛细管作用加强，引起下层水分上升， 导致上层毛细管持水量增加，反映到上层土壤湿度增大。
许庆方 博士 教授 动物科技学院
（二）牧草地水分状况 1.蒸发 2.近地面空气湿度 3.土壤湿度
许庆方 博士 教授 动物科技学院
1.蒸发
牧草地总蒸发分为土壤蒸发和植物蒸腾两项支出，二 者比例与植被种类、密度和覆盖度有关。 苗期--土壤蒸发为主， 生长盛期--植物蒸腾占据主导地位。 有植物的牧草地总蒸发量高于休闲地。 牧草地总蒸发量与土壤湿度也有关，通常随着土壤湿 度下降而降低。
第三章 牧草地小气候
气候泛指由天文学因子和物理—地 理学因子共同作用而形成的地域性 天气状况，主要取决于其地理位置。
许庆方 博士 教授 动物科技学院
气候控制范围 ：
大气候 --区域性 中气候 --地区性 小气候 --地段 植物气候 --植被范围 –牧草地
许庆方 博士 教授 动物科技学院
第一节 自然效应 第二节 人工效应