农业气象学经典课件——农业气候相似理论

2. 必须遵循先小面积试验，后大面积推 广的原则，确保引种成功。
• 农业气候相似理论不仅能科学指导农业 生物引种，而且在技术引进、动物植检疫和 农业结构调整和区域规划发展等领域都有着 广阔的应用前景。
推荐阅读文献
1.郑大玮，姜会飞，世界气候与农业，气象出版社，2007年。 2.陈双溪，殷剑敏，李迎春，充分发挥农业气候论证在农业开 发中的重要作用，江西气象科技，2001.24（2）。 3.李和平，刘 祥，王跃先，紫 花 苜 蓿 的 种 植 和 利 用，河南 畜牧兽医，2005.26（3）：29 4. 李思发，水产生物引种喜与忧的反思（下），科学养鱼， 2005.7：45-47
农业气候相似理论：
一般地,引种地与引种源地间气象 条件较为接近的,引种就容易获得成功。
研究方法：
两地气候或农业气候的相似程度越 大，引种成功的可能性就越大。相似程 度的大小通常用相似距离来衡量。
二、相似距离计算
1. 要素选取
北京－温带大陆性季风气候 霍巴特－温带海洋性气候
滑移气候相似
同一作物在不同地域影响生育的关键期和主导因素不同。有 时简单比较相似不好，滑移后则相似。
10.Lons dale M.G lobal patterns of plant invasions and the concept of invisibility [J].Ecology,1999,80(5):1522-1536
11. Joshua D. Lichterman, Disasters to come, [J]Futures 31 (1999) 593–607
-16.7 -12.7 -3.6 6.6 14.5
20
15.2 15.4 17.5 20.9 24.5 26.8
7月 8月 9月 10月 11月 12月
23.4 21.8 15.2 7.3 -3.8 -12.8
28.4 28.3 26.9 23.3 20.5 17.2
表６. 台北和长春降水条件（mm）
13. M.V.K. Sivakumar, R. Gommesb, W. Baie, Agrometeorology and sustainable agriculture, Agricultural and Forest Meteorology 103 (2000) 11–26
14.ICPM Working Group. Analysis of environmental risks, draft supplement to ISPM No.11[Z].Vienna:ICPM,2001
dห้องสมุดไป่ตู้ij 0.3
1级
高
直接引种，引种重点区
0.3 dij 0.5
2级
较高 适宜引种，引种重点参考区
0.5 dij 0.7
3级
较低
次适宜，引种和驯化区
0.7 dij 1.0
4级
低 次适宜，间接引种和驯化区
d ij 1.0
不相似
慎重考虑引种
四、 应用举例
例1. 太行山区引种日本甜柿
降
广州（22.0, 1736.1）
水
量
（
） 成都（16.1, 870.1）
1164.2
1164.2
mm
9.7 北京（12.3, 571.9）
气温（℃）
相对湿度 Z
d (x1 x2 )2 ( y1 y2 )2 (z1 z2 )2
南京（15.4，1062.4，76）
(x2 , y2 , z2 )
m
依此类推，i、j两地m个气候要素的相似距dij
xki xkj 2
k 1
5. 影响权重分配和相似距离修正
考虑到在一组农业气候指标中各因子所起 的作用有所差异,因此对各因子距离应进行权重 处理。设第k个因子对气候影响的权重为Ｗk,
则相应的相似距离公式转化为：
Dij
m [Wk xk i xkj ]2
z2 z1
降水量 y
(x1, y1, z1)
(x1 x2 )2 ( y1 y2 )2
北京（12.3，571.9，57）
气温 X
依此类推，M维变量的相似距为：
m
dij (x1i x1 j )2 (x2i x2 j )2 (xmi xmj )2
(xki xkj )2
k 1
3.要素无量纲化处理
在气象要素中，各要素的单位不一样。计算相 似距时，为使它们能在同一水平上进行比较，需要 进行无量纲化处理。这里介绍一种最常用的标准化 处理方法。
在有m个气象要素作为判别因子，计算n个地 区间的气候相似距时，假设第k个气候要素的数值 为 xki (k=1,…,m)
xki，i 1,2,3, , n。n为站点数，即样本数。
·判别因子选取：温度、降水和光照
·相似距离计算
·相似程度判别
太行山四个引种区,既没有一级相似的直 接引种区，也没有不相似的区域。
引种试验也表明可以引种。
例2. 长春引种台北甜豌豆
·判别因子选取：温度和降水
气温 长春 台北 气温 长春 台北
表５ 台北和长春温度条件（℃）
1月 2月 3月 4月 5月 6月
139年98后年，，当内这蒙里古的呼其伦它贝牧尔草盟茁投壮资生60长0的0万时元候引，种却美有国近紫7万花苜 蓿亩8的万紫多花亩苜的蓿项死目亡，。在呼伦贝尔大草原上实施；
造成苜蓿大面 积死亡的什么原因 是气候因素：
2000-2001年 冬季降雪少，气温 低，春天牧草返青 时，又遇倒春寒， 苜蓿受冻而死。
降水 长春 台北 降水 长春 台北
1月 4.8 91
7月 169.7
269
2月 3月
4月 5月
5.2 12.9
25.2 50.9
147 164
182
205
8月 9月 10月
11月
138.9 57.7
35.2 15.6
266 189
117
71
6月 112.6 322
12月
4.5 77
表7. 台北和长春水热比较（mm）
• 呼伦贝尔首次大面积引种紫花苜蓿以失败告终！
一、基本概念和研究方法
农业气候相似理论是在实践中产生的。
20世纪初，德国林学家H.Mayr在研究树木 引种时首先提出的。
木本植物引种要看原产地与引种地的气候 是否相似，两地气候相似程度越大，引种成功 的可能性就越大。
以温度为主要指标，进行了气候相似分析， 正确地指导了德国的林木引种。
5..吴登秀,铜仁地区作物引种栽培气候诊断的研究,贵州气 象,2000.24(6):35-38
6.陈艳春,李鸿怡,赵红,山东棉花引种的农业气候相似诊断分析,气 象,23(3):42-45
7.沈文君,沈佐锐,李志红，外来有害生物风险评估技术，农村生态 环境，2004,20(1):69-72
8.Montserrat V, Pujadas J. Socio economic parameters influencing plant invasions in Europe and North Africa [C]//McNeely JA. The great reshuffling: human dimensions of alien invasive species. Gland:IUCN,2001
15.FAO. International standards for phytosanitary measures. Part I: import regulations: guide lines for pest analysis (draft standard) [Z].Rome: FAO,1996
该气候要素的 n个数值的平均值为：
xk

1 n
n i 1
xki
n
其标准差为： k 1/ n xki xk 2 i 1
标准化处理后，该气候要素的标准化变量为：
xki xki xk / k
4.标准化相似距离计算
相应地，变量标准化处理后，多维空间任意两 点相对距离可以计算如下：
• 国内外相关网站：
• 农业气象论坛 / • 联合国粮农组织 / • 国际农业研究咨询组 / • 法国农业国际合作发展中心 http://www.cirad.fr/
2.相似距离计算
以地区主要年平均标准气候值（1971～2000） 为例计算地区间气候相似距离。
项目 北京 济南 广州
乌鲁木齐 成都 南京
表1 北京等四地区年平均气候指标
相对湿度
气温(℃)
(%)
12.3
57
14.7
57
22
77
风速 (m/s)
25 30 17
降水量 (mm)
571.9 672.7 1736.1
k 1
为使相似距数量级较小，对以上相似距离 进行修正：
Dij
1
m
m k 1
Wk
2

xk

i

xkj 2
不同因子的影响权重应根据当地农业生产 特点和作物品种特性综合决定。
三、相似程度的判断
根据相似距离进行相似程度判断和引种区划。
相似距（
d
）
ij
相似级别
相似程度 引种适宜程度
第八章 农业气候相似理论
一、基本概念和研究方法 二、相似距离计算 三、农业气候相似程度判断 四、应用举例 五、理论应用中要注意的问题
农业生产实践表明：任何作物的优 良品种都是在特定生态环境下生长繁育 的,都带有原产地条件的烙印。
一个作物品种引种成功与否是由 多种生态条件综合作用的结果,而在众多 的生态条件中,气候条件是最基本的。