生态气象监测指标体系-农田生态系统

气
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象
根据温度对不同种类作物影响的差异，分别进行喜凉作物和喜温作物的温度 影响订正： 喜凉作物： 0 t < 3℃ f（T）= t /32 3℃≤ t <21℃ 2－t /30 21℃≤ t ≤32℃ 0 t >32℃ t 为日平均温度 喜温作物： 0 0.027 t－0.162 0.086 t－1.41 1 -0.083 t＋3.67 0 t <6℃ 6℃≤ t <21℃ 21℃≤ t <28℃ 28℃≤ t <32℃ 32℃≤ t <44℃ t ≥44℃
生
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物
1.农田主推品种、良种覆盖率 主推品种指的是当地农田种植作物的主要推广品种。良种覆盖率为良 种在当地种植的覆盖情况。 分析当地作物种植的总产、品质、生产潜力及变化，需要了解作物主 推品种、种植面积以及与历史相比的增减情况。 通过调查，以及从农业、统计、种子部门获取。 2.物候期 指生物在进化过程中，生物的生命活动随气候变化而在形态上和生理 机能上具有的与之相应的规律变化，称物候期。 作物物候期的观测，是根据其外部形态变化，记载作物从播种到成熟 的整个生育过程中发育期出现的日期，以了解发育速度和进程，分析 各时期与气象条件的关系，鉴定农作物生长发育的农业气象条件。当 观测植株上或茎上出现某一发育期特征时，即为该个体进入了某一发 育期。地段作物群体进入发育期，是以观测的总株数中进入发育期的 株数所占的百分率确定的。第一次大于或等于10%为发育始期，大于 或等于50%为发育普遍期，大于或等于80%为末期。
f（T）=
t 为日平均温度
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象
• 水分对作物生长的满足程度可由水分的收 入和支出之比表示。农作物生长过程中， 主要水分收入项是自然降水和人工灌溉， 支出项是蒸散。在不考虑人工灌溉情况 下，水分影响函数可以表示为： • f(W) = P•(ETm)-1 • 式中，P为降水量，ETm为作物需水量（农 田最大可能蒸散量），由Penman公式计 算。
气
• 15.气候生产潜力
象
• 气候生产潜力是指在作物生长期内单位面积上，假设作物 品种、土壤性状、耕作技术都适宜，在当地的光照、温 度、水分条件下，作物可能获得的最高产量。因此，作物 气候生产潜力的阶乘式数学模型，即 • Yc=Yp·f（T）·f（W） • 式中，Yc 为气候生产潜力，Yp 为光合生产潜力，f（T） 为温度影响订正系数，f（W）为水分影响订正系数。 • 作物光合生产潜力是指在温度、水分、土壤肥力和农业技 术措施等参量处在最适宜的条件下，仅由太阳辐射所确定 的作物产量，即在当地气候条件下作物产量的最高值。
气
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象
某地的作物光合潜力可表示为： Yp =（E•CH•∑Q）•[h（1－CA）]-1 其中 E =ξ(1－α)(1－β)(1－γ)(1－ρ)(1－ω) Φ 式中，E为理论光能利用率，表示理想情况下，扣除各种损耗后，植 物吸收太阳辐射合成干物质的理论效率，分别由以下各项决定：ξ为 光合有效辐射占总辐射的比例，取0.49；α为作物反射率，平均取 0.23；β为作物群体对太阳辐射的漏射率，平均为0.06；γ为光饱和 限制率，在自然条件下一般不构成限制，取0；ρ为作物非光合器官 对太阳辐射的无效吸收，取0.1；ω为作物呼吸损耗率，取0.3；Φ为 量子转化效率，取0.224。 • CH为作物经济系数，表示经济产量占生物量的比例。 • CA为作物灰分含量，取0.08。 • h为每形成1g干物质所需的热量，等于干物质燃烧热，平均取为17850 焦耳/g。 • ∑Q为作物生长季内太阳总辐射。
气
象
• 12.干燥度 • 干燥度指有植被地段的最大可能蒸发量与降水量之比值。 这是衡量一个地区气候干湿程度的定量指标，也是衡量作 物水分供求程度的水分平衡指标，同时也是各地水分资源 的区划指标。 • C T
K
• 式中，K为年干燥度；CΣT表示蒸发力，其中C为系数， ΣT为≥0℃活动积温；R为≥0℃期间的降水量。当K=1 时，表示水分大体收支平衡；当K >1时,水分支大于收； 当K <1时，水分收大于支。一般年干燥度0.50～0.99为湿 润区；1.00～1.49，为半湿润区；1.5～1.99，为半干旱 区；2.00～3.99为干旱区。
光合有效辐射
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气候生产潜力
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积雪
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象
• 1. ≥0℃活动积温 • 积温指一定时期内日平均温度的总和。积温是作物要求热 量的指标，因作物种类、品种和生育期的不同而异；积温 也是地区热量资源指标。根据作物的积温要求，对照地区 的热量资源，便可评价该地热量条件，为作物的生育期预 报、合理利用农业气候资源和改革种植制度等提供依据。 • 活动温度则指高于植物生物学下限温度的日平均气温。从 每年日平均气温稳定通过0℃这天起，到稳定结束0℃这天 止，其间逐日平均气温相加，其和为≥0℃活动积温。 • ≥0℃活动积温是研究作物生长、发育对热量的要求和评 价热量资源的一种指标。作物发育的起始温度（又称生物 学零度）不一定和0℃相一致，因作物种类、品种而异， 而且同一作物，不同发育期也不相同，多数都在0℃以 上，因此≥0℃活动积温是热量资源的基本指标。 • Aa =ΣTi ( Ti ≥ 0℃) • 其中Aa为≥0℃活动积温；Ti为时段内某日的平均温度。
生
物
• 4.干物质重量 • 植物植株经过干燥后的重量。植物干物质是光合 作用的产物，其重量是植物生长状况的基本特征 之一。 • 一般采用烘干法测定。将采集的植物样品分器 官，放入恒温干燥箱内烘干至恒重，可获得植株 分器官干物质重、植株干物质重。用于分析环境 气象因子、土肥因子对植物叶、茎、籽粒（果 实）等及植株的影响。
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象
• 5.无霜期 • 无霜期是指终、初霜之间的持续日数。初霜指后半年第一 次出现的霜，此后进入霜期，初霜期多发生于秋季，初霜 期出现较早的年份往往使处于生长后期的秋熟作物遭受霜 冻危害，降低产量和品质。终霜指前半年最后一次出现的 霜，此后进入无霜期，终霜期多发生于春季，终霜期出现 较迟的年份，易使小麦、油菜或春播作物幼苗遭受冻害。 无霜期越长，对作物生长越有利。由于每年的气候情况不 完全相同，出现初霜和终霜的日期有早有晚，无霜期不一 致。 • 无霜期=初霜日期－终霜日期
气
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• 9.降水量 • 降水量是指某一时段内的未经蒸发、渗透、流失的降水， 在水平面上积累的深度。以mm为单位，取一位小数。 • 降水量反映当地的农业气候资源，各种降水量条件决定不 同生产制度。监测降水量的变化，可研究一定时期降水量 大小对作物生长的利弊影响，进行有关作物品种与耕作技 术的调整。 • 通常采用雨量器（雨量计）于每日08、20时分别量取前12 小时降水量，或采用自动观测方法。 • 10.降水距平百分率 • 指某时段降水量与历年同时段平均降水量差值占历年同时 段平均降水量的百分率，降水距平百分率可表示旱涝的程 度。 • 降水距平百分率=（某时段降水量-历年同时段平均降水 量）/历年同时段平均降水量×100%
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• 2.≥5℃活动积温 • 从每年日平均气温稳定通过5℃这天起，到稳定结束5℃这 天止，其间逐日平均气温相加之和为≥5℃活动积温。 • 日平均气温稳定通过5℃的日期，在春季是豆类等秋田杂 粮作物播种期和果木发芽期。日平均气温≥5℃期间的持 续日数，称为耐寒作物和果木的有利生长期。 • Aa =ΣTi ( Ti ≥ 5℃) • 其中Aa为≥5℃活动积温；Ti为时段内某日的平均温度。
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象
6.（日、月、年）平均气温 日平均气温是一天中不同时间观测的气温值的平均数。 月平均气温是一月中各日平均气温值的平均数，是将各日的平均气温 相加，除以该月的天数而得。 年平均气温是一年中各月平均气温值的平均数，是将12个月的月平均 气温累加后除以12而得。 7.（日、月、年）最高气温、最低气温 日最高气温指一天中气温的最大值，日最高气温一般出现在午后两点 钟左右；（月、年）极端最高气温指一月中或一年中气温的最大值。 日最低气温指一天中气温的最小值，日最低气温一般出现在清晨日出 前后；（月、年）极端最低气温指一月中或一年中气温的最小值。 8.气温日较差 每昼夜最高气温和最低气温之差，称为气温日较差。它的大小反映了 气温日变化的程度。 气温日较差的大小与地理纬度、季节、地表性质、天气状况有关，对 作物生长发育、产量形成、产品品质有很大影响。 气温日较差=日最高气温－日最低气温
R
气
象
• 13.日照时数 • 日照是指太阳在一地实际照射的时数。在一给定时间，日 照时数定义为太阳直接辐照度达到或超过120 W·m-2的那 段时间总和，以h为单位，取1位小数。日照时数也称实照 时数。 • 日照时间的长短对作物能否正常生长关系很大。一个地方 日照时数的多少，如果没有云雾和山脉的影响，太阳可能 照射时间就决定于纬度的高低，且随季节的变化而不同。 但同纬度地区实际日照时间，由于地形的不同和云量多少 而有差异。 • 观测日照的仪器有暗筒式日照计、聚焦式日照计等。
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• 14.光合有效辐射 • 植物能正常地生长发育，完成其生理学过程的光 谱区，通常称之为辐射的生理有效区。在这个波 长范围内，量子的能量能使叶绿素分子处于激发 状态，并将自己的能量消耗在形成处于还原形式 的有机化合物上，这段光谱称为光合有效辐射， 即进行光合作用的那一部分光谱区。 • 光合有效辐射使用光合有效辐射计直接观测获 得。
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• 4.有效生长季 • 指某地每年作物稳定通过生长下限温度的持续日 数，是品种选择、引种、针对不利气象条件采取 生产措施的依据。 • 大多数作物指稳定通过10℃的持续日数。南方水 稻的早稻移栽、晚稻灌浆的最低温度要求稳定在 15℃以上。 • 以水稻为例，R = r1 － r2 • 其中R为有效生长季；r2为稳定通过15℃日期，r1 为稳定结束15℃日期。