(农业气象学原理)第二章太阳辐射与农业生产
(农业气象学原理)第二章太阳辐射与农业生产
（3）、反射、透射和吸收率不是一个常数，在 任一光谱中有一定幅度。
（4）、群体对日光的反射率和透射率要比单叶 明显地小，而吸收率却明显地高于单叶。如稻麦作 物，叶片向上斜立，其反射光和透射光几乎都比单 叶少一半左右，一般在抽穗开花期，群体的反射率
约5～7%，透射率约4～7%，而群体的吸收率则高达 85～90%。
在实际应用中，禾谷类作物的K值比较稳定， 因而使用平均值代替。
一般而言，K值小于1。据门司和佐伯测算， 草中K～～ 1.0。而中科院上海植物生理研究所测得的水稻 叶层的K～。
门司—佐伯公式适用的条件象均一介质是不 可能满足的。但在实际观测中，光在群体中的垂 直变化确实符合负指数规律，所以门司—佐伯公 式目前还是得到了广泛的应用。
I = I0 exp（-kF） 式中，I0为冠层（群体顶部）的光强；I为各层次 的光强；k为群体叶层光强衰减系数或群体消光系 数；F为各层次以上部分的叶面积之和。
群体消光系数k值可用下式求算： k =（-ln(I/I0))/F 式中， I/I0即透光率。 K值是一个无量纲数，它描述了叶片的遮阴程度， 当上层叶面积大时，K值就大，光强衰减就明显。 实际上，大田内部的情况十分复杂，影响K值的 因素非常多，包括叶片大小、厚薄、表面光滑度、叶 绿素含量及叶片含水量等影响叶片反射、透射和吸收 的因素；入射光的方向和光谱成分；叶片的角度及群 体结构；季节、天气、时间等；因此K值不是一个稳 定的值。
第二章 太阳辐射与农业生产
§1 光的生物学意义与植物的光学特性 §2 光照长度对植物的影响 §3 光照强度对植物的影响 §4 不同光谱成分对植物的影响 §5 光能利用率及其提高途径
ห้องสมุดไป่ตู้
本章重点与难点
本章重点： 光合有效辐射、光周期现象、感光性、光饱和
农业气象学辐射
目录
§1 §2 §3 §4 辐射的基本知识 太阳辐射 地面和大气辐射 辐射与农业
§1
辐射的基本知识
一、概念 辐射（Radiation） ： 物体以电磁波或粒子的形式向外放射能量现象。 辐射通量密度（辐照度或太阳辐射强度） (radiant flux density) (P38)
2、维恩位移定律（Wien's displacement law）
黑体辐射光谱的极大值所对应的波长 λmax与其 绝对温度T成反比。
λmax=C/T C为常数， C ＝2897。 表明：物体温度越高，它所辐射的具有最大能量 的波长越短。
如通过最大辐射波长，可以推算出太阳的温度、炼钢炉 内的温度等。
大气阳伞效应
大气温室效应
“我们不要过分陶醉于我们对自然界的胜利,对于每 一次这样的胜利,自然界都报复了我们。”
三、到达地面的太阳辐射
1、直接辐射S`
2、散射辐射D
3、太阳总辐射及其影响因子Q
主要与太阳高度角h、大气质量数m和大气透 明系数P有关，还与纬度有关。
谢谢！
气逆辐射。（P51)
大气逆辐射能使地面获得一部分能量，
因此它对地面有保暖作用，叫大气的保
温效应。
秋阴不散霜飞晚，留得枯荷听雨声
唐代诗人李商隐得诗说明在秋天得连续多云天气里， 即“秋阴不散”，夜间云层愈厚大气逆辐射越强，因 而地面损失得热量就能获得较多的补偿，所以夜间地 面降温比晴天要慢的多，霜冻来的较晚。这就是秋季 多云的夜晚不易形成霜冻的原因，故“秋阴不散霜飞 晚”。同时阴云不散还会带来降水天气，所谓“留得 枯荷听雨声”。
通过臭氧、氧气吸收紫 外线，二氧化碳、水汽、 尘埃、云滴等吸收红外 线。
农业气象学辐射PPT课件
（3）大气透明度
大气透明度是指透过一个大气质量数后的辐射强度与透过前的辐射强度之比。 大气透明度是用透明系数α表示。
a Rs / Rsc
Rs表示太阳总辐射 Rsc表示太阳常数
大气透明度与大气中的水汽、尘埃等有关。 这些物质越多，大气透明度越差，透明系数越小。
天气特别晴朗，污染较少时， α=0.9； 天空混浊，污染特别严重时， α=0.6； 一般情况下 α=0.84。
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2.散射辐射
太阳辐射被大气散射后，一部分朝向天空，另一部分投向地面， 散射到地面的部分称为散射辐射。 用Rsd表示。
Rsd 0.5Rsc(1 am )sinh
散射辐射的大小与太阳高度角、大气透明度和太阳质量数有关。
► 太阳高度角增大 → 直接辐射增大，散射辐射也增大。
► 太阳高度角一定时， 大气透明度不好(α值小)
中高纬度地区：夏季月份最大，冬季最小。 低纬度地区（0-20°左右）：一年中有两个最大值，
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北半球大气上界不同纬度上太阳总辐射日总量的变化
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在一定温度T下，物体对某波长λ的吸收率αλT等于该物体在同
a 温度下对该波长的发射率ελT。
T
T
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2. 普朗克(Planck)定律 <1900年>
普朗克根据辐射过程具有量子特性的假设，导出了与试验相符合的普朗克公
式，求出了黑体辐射能力与黑体的温度及波长的关系。
EB(Black)是绝对黑体发射的单位波长辐射通量密度，单位：W/m2 μm
氧：吸收波长小于0.2 μm的紫外线， 还少量吸收可见光区。
O3：强烈吸收 0.2-0.3 μm的紫外线。 CO2：仅对红外区2.7 μm和4.3 μm附近
农业气象学知识点提纲
第一章绪论1.影响农业生产的外界自然条件：土壤、气候、地形地势。
（土壤性质、PH值、土壤肥力；光热水气；海拔、坡向坡度、小地形、水体）2.农业气象学的定义农业气象学是研究农业生产与气象条件的相互关系及其规律的科学。
它是根据农业生产需要，应用农学和气象科学技术来不断揭示和解决农业生产中的农业气象问题，以谋求合理地利用气候资源，战胜不利气象因素，促进农业发展的实用性科学。
3.农业气象学的研究对象农业气象学的研究对象是生物有机体与气象条件两者相互作用的规律及其影响。
一方面要研究农业生产对气象条件的要求和气象条件对农业生产的影响；另一方面也要研究农业生产对气象条件的影响。
4.农业气象学的主要内容1、农业气象基本方法与理论研究2、农业气候资源分析及其合理开发利用研究与服务3、农业气象情报、预报方法研究与服务4、农业气象灾害规律及防御措施研究与服务5、农业微气象学研究与服务5.“土壤—植物—大气”系统（SPAS）从农业气象学科考虑，作物及其生产过程是一个作用系统，即“土壤-植物-大气”系统，或可称之为“农业气象系统”。
（农业气象系统的垂直尺度并不大。
系统的上边界距离地面最高不过20～30米左右，下边界深入土壤中在30～50厘米以至几米上下。
）第二章太阳辐射与农业生产1.太阳辐射的生物学意义：太阳辐射是地球上生物有机体的主要能量源泉；太阳辐射是大气运动和产生各种天气气候现象的主要能量源泉。
2.太阳辐射影响植物的主要方式：光合效应，热效应，光的形态效应3.叶片对太阳辐射的反射、透射和吸收能力：反射率R、透射率T和吸收率A之间关系：R + T + A = 14.群体透光率、削光系数及门司―佐伯公式：I = I0 exp（-kF）；k =（-ln(I/I0))/FI/I0即透光率。
k值是一个无量纲数，它描述了叶片的遮阴程度，当上层叶面积大时，k值就大，光强衰减就明显。
5.光周期现象以及据此对植物的分类白天光照和夜晚黑暗的交替及其持续时间对植物的开花有很大的影响，这种现象称为光周期现象。
《农业气象学》PPT课件 (2)
干热风 是我国北方麦区的主要气象灾害，是指引起作物大量 蒸腾的高温、低湿、较大风速的综合气象现象。 干热风可分为以下几种类型:高温低湿型，雨后枯 熟型、旱风型。
40
（4）农业生态系统碳循环
41
植物吸收利用CO2的状况，与周围空气的 CO2浓度有关。即浓度不同，CO2向叶内扩散 量不同，则光合速率不同。
的吸湿水和部分膜状水。 凋萎系数是作物可利用水量的下限，约为最大
吸湿量的1.5～2.0倍(p=1520 kPa)。 不同质地的土壤，凋萎湿度有明显差异，即随
着土壤砂性增加而减小，随着土壤粘性增加而增加。
32
表 不同作物的凋萎湿度（南京，%） —————————————————————— 作物名称 冬小麦 棉 花 向日葵 玉 米 大 豆 —————————————————————— 凋萎湿度 6.99 7.36 8.41 9.41 9.32 ——————————————————————
30 ～ 32 30 ～ 32 40 ～ 44 36 ～ 38
28
35
19
空气温度对作物生长的影响
1.00 相对速率
光合作用
0.75
作物生长 呼吸作用
0.50
0.25
0.00 0 10 20 30 40 温度℃
图 植物生长—温度曲线
20
空气温度对作物生长的影响
作物的生长，是有机物质的积累是在连续的、同时进 行的光合作用和呼吸作用中形成的。 即随着温度的升高， 作物的生命过程最初是加快的。当温度超过一定界限时， 光合作用和呼吸作用就减弱下来。当温度更高时，作用 就停止了。也就是说，光合作用和呼吸作用都有他们各 自的最低、最适和最高的温度。
34
（5）毛管断裂含水量 土壤中的毛管悬着水由于作物的吸收利用和土 壤的蒸发作用，其数量不断减少，当减少到一定程 度时，其连续状态断裂，从而停止了毛管悬着水的 运动，这时的土壤含水量称为毛管断裂含水量。 毛管断裂含水量可视为土壤水分对作物有效性 的一个转折点。一般为田间持水量的65%左右，可 以此作为灌水的下限指标。
农业气象学原理
农业气象学原理第一章绪论1生物有机体的生长发育和产量形成生物体的全部生命过程，既存在它内部生命活动的矛盾，又存在它与外界自然环境的矛盾，这些矛盾构成一个辩证的统一整体，生物体的生命活动就是这些矛盾作用下的结果。
生物有机体发展的内因充满着各种矛盾，同化和异化则是基本矛盾，贯穿于生命活动的始终。
生物有机体生长发育的外因也是一个复杂的外部矛盾的总体，既有不同的外界自然因子如土壤、气候、地形地势等与生物有机体的矛盾，又有外界人为因素如农业措施，社会经济条件条件等与其生育的矛盾，外部矛盾是生物体发展的条件，它和内部矛盾一起，影响生物体发展的进程，参与决定生物体发展的性质和方向。
2、农业生产与气象条件在影响农业生产的外界自然环境的诸因子中，气象因子是十分重要的，它是动植物生活所必需的基本因子。
农业生产的一个特点是地域性和季节性都很强，发展农业生产，必须“因时因地制宜”，所谓时，实际是指气象条件，说明气象条件对农业生产的重要意义。
我国农业生产的优良传统之一，就是推行精耕细作技术体系，这也是我国农业生产一个显著特点。
3、农业气象学的定义农业气象学是研究农业生产与气象条件的相互关系及其规律的科学，它是根据农业生产的需要，运用农学和气象科学技术来不断揭示和解决农业生产中的农业气象问题，以谋求合理利用气候资源战胜不利气象因素，促使农业发展的实用性学科。
农业气象学的研究对象不能单指生物体及其生产过程，也不能单指生物体所处的气象环境，而是生物体与气象条件两者相互作用的规律及其影响，一方面研究农业生产对气象条件的要求和反应，气象条件对农业生产的影响；同时，另一方面也研究农业生产对气象条件的影响。
4、农业气象学的主要内容大体可归纳为以下几个方面（一）农业气象基本方法与理论的研究（二）农业小气候研究（三）农业气象灾害规律及防御措施的研究（四）农业气候资源分析及其开发利用研究（五）农业气象情报、预报方法研究与服务（六）因地制宜开展专业气象研究和服务第二章太阳辐射与农业生产1、光是生物体生命活动的能量源泉到达地球上的太阳辐射就其最主要的作用而言是产生光合效应、热效应和光的形态效应。
农业气象学原理：第1章 绪论
二、农业气象学的目的及其主要内容
运用数学物理概念和方法描述作物生长过程
它综合了大气、土壤、作物遗传特性和田间管 理等因素对作物生产的影响，克服了传统的作物-天 气统计模型的缺点，是一种面向生长过程，机理性 和时间动态性很强的模型，已成为农业生态模型的 发展方向。
作物生长模拟模型框架
降水 灌溉 最大蒸腾
渗透
实际蒸腾
Ta/Tm
蒸发 根区土壤含水量
课程简介
根据课程特点及实际情况，本课程以理 论教学为主，并适当配以实习，以加深对课 堂知识的学习，通过本课程的学习，要求掌 握有关基本概念与理论，并具备一定的分析 问题与解决问题的能力。
教学内容和学时分配
第一章 绪 论 第二章 太阳辐射与农业生产 第三章 热量条件与农业生产 第四章 水分条件与农业生产 第五章 二氧化碳、风与农业生产
。
“九五”期间农业气象科技
“九五”国家重点科技攻关项目‘农业 气象灾害防御技术研究’,历经野外试验, 科研攻坚,室内集成组装调试和大田示范 推广应用等5年的艰苦努力, 2000年底圆 满地完成了各项研究任务。
“九五”期间农业气象科技
华北农业干旱综合应变防御技术研究、 西北抑蒸集水防旱抗旱集成技术研究、 农业涝渍灾害防御技术研究、 森林火灾防御和补救技术研究、 人工增雨农业减灾技术研究、 农作物低温冷害综合防御技术研究、 人工防雹减灾技术研究 霜冻灾害综合防御实用技术研究
成信工应用气象学课件01农业气象-2太阳辐射与农作物
不同的作物、品种、生育期、外界条件的 光饱和点是各不相同的。
水稻的光饱和点为4—5万Lx； 小麦为2—3万Lx ； 棉花为5—8万Lx 。
光补偿点
光照强度如有减弱，当降到光合作用和呼吸 作用的气体交换相等时，即光合强度与呼吸 强度处于平衡时，此时的光强称为光补偿点。
2、作物群体内的光照强度与光合作用
光照强度
IIi =I0Ie0-eKiFiKi Fi
光合作用的强度
（1.1）
P bI 1 aI
(1.2)
整个群体的总的净光合强度Pt为:
Pt
b aKi
ln 1 aI0 1 aI 0e KiFi
rFi
1.4
三、不同光谱成分对植物的影响
1、紫外线
波长在170-400nm
小于290nm 灭生性辐射
(2)育种。
(3)其他。 控制发育期出现的迟早——防御气象灾害 促进营养器官的生长而提高产量。
二、光照强度对作物生长发育的影响
1、光照强度的农业气象指标
光饱和现象
在一定的光照强度范围内，并在作物生 长发育的适宜外界条件下，光合作用强 度随着光照强度的增强而增强。当光强 超过一定限度时，光强再增强而光合强 度并不相应增强，而以一个最高值为渐 近线。这个一定限度的光强值称为光的 饱和点，这一现象称为光饱和现象。
第二节 太阳辐射与农作物
一、光照长度对作物生长发育的影响
1． 光周期现象： 在不同地区和不同季节里，一天之中的昼 夜长短，即光明与黑暗的长度是有规律地 变化的，这种白天光照和夜晚黑暗的交替 与它们的持续时间对植物的开花有很大影 响的现象，称为光周期现象。
根据植物对光周期的不同反应，可分为以 下2个主要类型：
(1)短日性植物。
太阳辐射在农业中的应用研究
太阳辐射在农业中的应用研究太阳辐射作为地球上最主要的能源来源，一直以来都在人类的生产生活中发挥着重要的作用。
在农业生产中，太阳辐射不仅为植物的生长提供必要的光合作用，还能在农业技术和管理中起到重要的作用，如农业气象、水资源管理、农作物栽培、育种和收割等方面。
本文将从这些方面探讨太阳辐射在农业中的应用研究。
农业气象农业气象是农业生产中的重要环节，太阳辐射是农业气象研究中的一个重要参数。
太阳辐射不仅影响着植物的生长和发育，还能影响作物品质和产量。
因此，研究太阳辐射的分布和变化规律对于农业气象的预测和农业管理的决策都具有重要的意义。
目前，遥感技术已被广泛运用到农业气象的研究中，可以实时获取太阳辐射量、气温、降水、湿度等信息，为农业生产提供有力的保障。
水资源管理水是农业生产中的重要元素，而太阳辐射对水的蒸发和传输起着至关重要的作用。
研究太阳辐射对水蒸发的影响，能够协助农民准确掌握水资源的变化规律，以便科学管理和利用水资源，确保农业生产的可持续发展。
目前已经有不少研究表明，太阳辐射对水蒸发和土壤湿度具有明显的影响，对于农业灌溉的管理与调控也具有重要的指导意义。
农作物栽培太阳辐射不仅对植物的光合作用起到关键作用，而且对农作物的种植和管理也有着重要的影响。
比如，太阳辐射强度的大小和分布不仅影响作物的花期和抽穗期，而且还可以影响作物的生长速度和成熟度。
因此，在种植和管理农作物的过程中，需要对太阳辐射的强度、时间和变化规律进行科学的研究和分析，以便更好地掌握和运用太阳辐射的作用。
育种和收割太阳辐射对农业生产的重要性不仅在于其对作物生长过程的影响，更重要的是它对种植和收割时间的影响。
比如，太阳辐射充足的环境下，作物的生长周期和产量会提高，而在太阳辐射不足的环境下则会降低。
因此，在作物的育种和收割过程中，需要充分考虑太阳辐射的影响。
研究太阳辐射的分布和变化规律，可以有助于预测和确定最佳的育种和收割时间，提高作物产量和质量。
《农林气象学》课程笔记
《农林气象学》课程笔记第一章辐射第一节辐射的基础知识一、辐射的定义- 辐射是一种能量的传递方式，它不需要介质即可在真空中传播。
- 辐射可以表现为电磁波或粒子流，电磁波包括无线电波、微波、红外线、可见光、紫外线、X射线和伽马射线等，而粒子流包括阿尔法粒子（α粒子）、贝塔粒子（β粒子）等。
二、辐射的有关物理量- 波长（λ）：是辐射波动的一个周期内两个相邻波峰或波谷之间的距离。
不同波长的辐射具有不同的性质和应用。
- 频率（f）：是单位时间内波动经过某一点的次数，与波长成反比，即f = c / λ，其中c 是光速。
- 波速（c）：指波动在单位时间内传播的距离，在真空中，电磁波的波速约为3 x 10^8 m/s。
- 波数（σ）：是波长的倒数，通常用来描述光谱特性，σ= 1 / λ。
- 光子能量（E）：是单个光子所携带的能量，E = h * f，其中h 是普朗克常数，约为6.626 x 10^-34 J·s。
三、辐射的基本定律- 辐射强度定律（斯特藩-玻尔兹曼定律）：一个黑体单位面积上在单位时间内辐射出的总能量与黑体温度的四次方成正比，表达式为I = σ* T^4。
- 辐射温度定律（维恩位移定律）：黑体辐射的峰值波长与黑体的绝对温度成反比，表达式为λ_max * T = b，其中 b 是维恩常数。
- 辐射能量分布定律（普朗克黑体辐射定律）：描述了黑体在不同温度下辐射能量随波长的分布情况，该定律通过普朗克公式来描述。
第二节太阳辐射的基础知识一、太阳辐射强度和太阳常数- 太阳辐射强度是指太阳发出的电磁辐射在单位面积上的功率。
- 太阳常数是指在地球大气层外，垂直于太阳光线的单位面积上接收到的太阳辐射平均功率，其值约为1367 W/m^2。
二、太阳高度角和太阳方位角- 太阳高度角是指太阳光线与地平面的夹角，它随着时间和地点的不同而变化。
- 太阳方位角是指太阳光线在地平面上的投影与正南方向之间的夹角，它也随时间和地点而变化。
第2章-太阳辐射与农业生产2
4
● 由于云的变化、叶片的相互遮挡和风
引起的叶片摆动，均会造成同一植株上不同
叶片甚至是同一叶片上不同部位的光强不同， 光质也不同，从而导致其光合作用强度不同。
5
2、群体的光合作用
将群体内光强的垂直分布模型即门司—佐伯 公式代入单叶光合作用强度公式中，并考虑植物 的呼吸作用，就可得到一定光强下任意一层叶面 的净光合强度计算公式： bI P r 净 1 aI
●当I→∞，P→b/a；显然b/a为光合作用
强度的极限值，也就是说 ，b/a是光饱和点时 的光合作用强度。 ●当I→0时，P/I→b；显然 b为光—光合 作用曲线起点（I=0）处的斜率。 因此a、b值可通过试验获得的资料，绘制 成P-I图，用上述的生物学意义来确定。 当然，不同的作物、同一作物不同发育期 以及环境条件不同，a、b值亦不同。
Fopt
k
ln
9
I 0 b 2 ar 2r
上式中，r可以通过实测确定，a、b则由叶片光合特性所决 定，主要是F与k能够有一个合适的比例关系。
● 实测结果
一般，大田作物在封行后的最适叶面积指数在3～5之间。
10
冠层中辐射模型参数（史为民等，2008）
11
小麦阴阳叶太阳辐射与P日变化（申双和等，2011）
= 117 kg DM ha-1 d-1
作物生长率：dw/dt = 0.7 * (30/44) * 700 – 86.2）
= 274 kg DM ha-1 d-1
例二: 水稻生长模拟模型
ORYZA2000
作物文件
气象文件
试验文件
土壤文件
模型参数校正
作物模型参数表
参数 EMD（播种期） （d ） NPLH（每穴植株数） TOD（水稻最适温度） （℃） PPSE（光周期敏感系数） （h-1） RGRLMX（最大叶面积相对增长率） （℃d-1） KDFTB（叶片消光系数） EFFTB（光能利用率） 初始值 131 2 24 0 0.0055 0.2 0.42 结束值 140 10 38 0.25 0.0115 0.6 0.66 步长 1 2 2 0.05 0.0015 0.2 0.04 基准值 134 2 30 0 0.0085 0.4 0.54
太阳辐射与农业生产
太阳辐射与农业生产——辐射波谱与农业生产地球上的各种生物赖以生存的能量来源绝大部分来自于太阳辐射。
对于农业生产，太阳辐射自然起到了至关重要的作用。
保证植物的光合作用，维持农作物生长的温度，保证农作物的持续生长从而提高作物产量，这所有的一切均与太阳辐射有关。
其中，辐射波谱有着巨大的作用。
到达地面的太阳辐射光谱大致可分为紫外辐射、红外辐射和可见光辐射三个波谱段，各波谱段对农业生物有不同的生物学意义。
一、紫外辐射紫外线区（波长100—400nm）的能量占太阳辐射总能量的7%，比例虽小，但有较强的生物学意义。
波长较短部分能抑制作物生长，杀死病菌孢子，其中波长小于290nm的短紫外线对生物有伤害作用，波长愈短伤害性愈大；波长较长部分对作物有刺激作用，可促进种子萌发，所以农民在播种前需要晒种。
紫外辐射还能促进果实成熟，提高蛋白质和维生素产量。
在果实成熟时，紫外线丰富可增加果实含糖量，果实着色好，所以向阳的果实比较甜。
高山、高原紫外线含量较多，植物根部发达，茎节短小，叶面窄小。
紫外线减少对茶叶、纤维植物、生姜、芹菜、韭黄等作物品质提高有好处。
此外，紫外线对生物向光性、感光性和趋光性有重要作用。
过量紫外线对农作物生长产生抑制作用，形态上表现为植株矮化，株型缩小，其矮化程度随作物种类、品种、作物所处生长阶段及辐射强度的不同而不同。
紫外线辐射可抑制作物的叶面积，其中对大豆叶面积的抑制较对小麦叶面积的抑制大。
同时，紫外线辐射能明显地推迟作物生长发育的进程，且紫外线强度越大，滞后效应越明显。
不同发育期，滞后效应不同，大豆以三叶期一旁枝形成期对紫外线辐射最为敏感。
二、可见光辐射可见光区（波长400—760nm）的能量占太阳辐射总能量的50%，具有光效应。
可见光辐射对植物生活机能起决定性作用，可见光谱区队有机物质合成和植物产量形成有十分重要的意义。
对作物生长有意义的波长主要为400-760nm，最有效的为叶绿素主要吸收的红橙光和蓝紫光。
《农业气象学》课程笔记
《农业气象学》课程笔记第一章：绪论一、农业气象学研究内容1. 农业气象学概念农业气象学是介于农业科学和气象学之间的边缘学科，它研究气象条件对农业生产的影响，以及农业生产活动对气候的反馈作用。
农业气象学的目标是理解和预测气象条件对作物生长、产量、品质以及农业生态环境的影响，为农业生产提供科学依据。
2. 研究内容详细阐述（1）农业气象条件对作物生长发育、产量和品质的影响- 研究不同气象因子（如温度、降水、光照、风等）对作物种子发芽、植株生长、开花、结果等各个生长发育阶段的影响。
- 分析气象条件对作物产量形成和品质特性的作用机制。
（2）农业气象条件对农业生态环境的影响- 研究气象条件对土壤水分、土壤温度、土壤肥力等土壤环境的影响。
- 探讨气象条件对农业生物多样性、农业病虫害发生与流行的影响。
（3）农业气象灾害的成因、规律及防御措施- 研究干旱、洪涝、霜冻、高温热浪、低温冷害等农业气象灾害的成因和发生规律。
- 提出农业气象灾害的预测、预警和防御措施。
（4）农业气候资源的分析与评价- 分析不同地区的农业气候资源分布特征，如光、热、水等。
- 评价农业气候资源的利用效率和潜力。
（5）农业气象预报与服务- 研究和开发针对农业生产的气象预报技术。
- 提供农业气象信息服务，指导农业生产。
二、农业气象模式发展举例1. 经典农业气象模式（1）瓦德-皮尔逊模型- 介绍模型的原理和主要参数。
- 分析模型在作物生长模拟中的应用。
（2）蒙德-弗洛斯特模型- 阐述模型的构建方法和适用范围。
- 讨论模型在作物产量预测中的作用。
2. 现代农业气象模式（1）作物生长模型- 介绍CERES、APSIM等模型的原理和结构。
- 分析模型在作物生长发育模拟中的应用实例。
（2）农业气象灾害评估模型- 介绍干旱、洪涝等灾害评估模型的方法和步骤。
- 讨论模型在灾害预警和损失评估中的应用。
三、农业气象学研究方法1. 观察法- 描述田间试验和观测的基本方法。
《农业气象学》第2章 辐射
• 2.3.2、太阳辐射在大气中的减弱
• 太阳辐射透过大气层后，由于大气对太阳辐射有减弱作用，其总 能量减少，辐射波谱也有所改变。以大气上界得到的太阳辐射能 为100%的话，经过大气层后，大气吸收了14%，大气散射和云层、 地面反射共返回宇宙空间43%，能直达和散射到达地面且被地面 吸收的仅43%。可见大气减弱太阳辐射是强烈的。
北纬66.30度出现
• 秋分—冬至
北半球随纬度的增加 昼长缩短
• 冬至－春分
北半球随纬度的增加 昼长增加
• 可照时间 从日出到日落太阳光可能照射 的时间间隔
• 日照时间 一天中太阳光实际照射地面的 时间
• 光照时间＝可照时间＋曙（暮）光时间 • 民用 0－6度 天文 0－18度 • 日照百分率＝日照时间 / 可照时间×100
• 2.3.1.2 太阳常数：
• 当地球位于日地平均距离时(约1.496×108km)，在地球大气上 界投射到垂直于太阳光线平面上的太阳辐射强度称为太阳常数。
• 太阳常数值并不是恒定不变的，其值在1325W·m-2～1457W·m-2之 间。1981年WMO仪器和观测方法委员会第八次会议推荐：太阳 常数值为1367+-7W·m-2。
• 水汽：主要吸收红光及红外线，在0.93～2.85um的红外线区有三个强烈吸收 带，在6～7.3um红光区有三个较弱的狭窄吸收带。
• CO2及微尘杂质：CO2吸收4.3um红外线，微尘杂质在一般情况下作用很少、只 有在空气含尘量特大时才比较显著（沙暴、火山）。
• 特点：大气对可见光谱区吸收极少，吸收范围主要在太阳辐射光谱的两端。 吸收后使太阳光谱变得不规则
2作物生产与太阳辐射的关系
汽态水
化学键能：光合作用（P）中转化的化学键能，它可 通过呼吸作用（R）以显热或热辐射而释放。
3、能量交换与平衡
作物表面Rn交换的能量平衡：
Rn- H - G - LE - P - R = 0
LE：潜热通量（L：汽化潜热;E：蒸发或凝结的水 量），是作物与水分关系中的核心问题； H和G：作物环境温度的重要决定因子； P和R：决定作物生产力和碳循环。
表2-10 荫蔽对不同生长阶段水稻IR747B2-6的产量和产量组 分的影响
稻谷产量 光照度(%) 收获指数 (吨/公顷) 营 养 生 长 期 生 殖 期 成 熟 期 100 75 50 25 100 75 50 25 100 75 50 25 7.11 6.94 6.36 6.33 7.11 5.71 4.45 3.21 7.11 6.53 5.16 3.93 0.49 0.48 0.51 0.51 0.49 0.47 0.40 0.36 0.49 0.49 0.44 0.38 小穗数 (千/米2) 41.6 40.6 38.3 38.1 41.6 30.3 24.4 16.5 41.6 41.1 40.6 41.7 饱满谷粒 (%) 88.9 88.9 89.5 84.3 88.9 87.8 89.4 89.4 88.9 81.1 64.5 54.9 千粒重 （克） 20.0 19.9 19.9 19.8 20.0 20.3 19.5 19.1 20.0 20.0 19.5 19.1
四、光照强度与作物的关系
1、植物对光强适应的生态类型
2-6
2、光照强度与光合速率（Pg）
（1）单叶光合速率 单叶真光合速率：Pg = Pn（净光合）+ Rd（呼吸）
图2-7
2、光照强度与光合速率（Pg）
太阳辐射与农业生产
太阳辐射与农业生产太阳辐射的光谱成分、光照度、光照时间以及植物利用太阳能的多少，影响着植物的生长发育、产量高低，以及植物的地理分布。
植物的光合作用使得所有的有机体与太阳辐射之间发生了最本质的联系，所以太阳辐射是植物生命活动的重要因。
一、太阳辐射光谱对植物的影响（一）不同光谱成分对植物的作用到达地面的太阳辐射光谱对植物生长发育有着不同的生物学意义(1)波长大于1μm的辐射，被植物吸收转为热能，不参与生化作用。
(2)波长1～0.72 μm辐射一对植物起伸长作用，其中0.70～0.8μm称远红光，对光周期及种子形成有重要作用，并控制开花及果实着色。
(3)波长为0.72～0.61 μm的红、橙光被叶绿素强烈吸收，光合作用最强，表现为强光周期现象。
(4)波长为0.61～0.51μm的绿光，表现为低光合作用和植物的弱成形作用。
(5)波长为0.51～0.4μm的蓝、紫光，被叶绿素和黄色素强烈吸收，表现为次强光合作用和成形作用。
(6)波长为0.4～0.32μm主要起植物成形作用，如植物变矮，叶片变厚等。
(7)波长小于0.32 μm的紫外线对植物有害，波长小于0.28 μm的远紫外辐射可立即杀死植物。
红光有利于碳水化合物的积累，蓝光有利-蛋白质和非碳水化合物的积累。
紫外线对植物的形状、颜色和品质优劣起着重要的作用。
高山、高原紫外线含量较多，使植物茎叶短小，色泽较深。
不难看出，不同的太阳辐射光谱对植物的光台作用、色素形成、向光性、形态变化的影响是有差异的。
可以通过人工改变光谱，用来提高植物品贡和产量。
据报道：用淡蓝色塑料膜育水稻秧苗，可促进初期生长，秧苗粗壮，扦秧后分蘖多．最终增加产量；紫色薄膜对茄子有增产作用。
（二）光合有效辐射太阳辐射中对植物光合作用有效的光谱成分称为光合有效辐射(Photosynthetically active radiation，PAR)。
光合有效辐射的波长范围与可见光接近，不同研究者取值范围略有差异。
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3、群体叶片对日光的反射、透射和吸收 太阳辐射进入植被内部，经过植被中茎叶层层 的 反射、透射和吸收，当然还包括漏射，而被削弱，形 成了一个较复杂的过程。 关于群体叶片对日光的反射、透射和吸收能力 ， 可归纳出以下几点看法： （1）、同一种农田植被，对于不同波长的辐射 ， 其反射、透射和吸收能力不同。 （2）、同一种波长的辐射，不同的作物、同一 种作物不同的生长发育状况（包括品种、密度、叶龄
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（3）、反射、透射和吸收率不是一个常数，在 任一光谱中有一定幅度。
（4）、群体对日光的反射率和透射率要比单叶 明显地小，而吸收率却明显地高于单叶。如稻麦作 物，叶片向上斜立，其反射光和透射光几乎都比单 叶少一半左右，一般在抽穗开花期，群体的反射率
约5～7%，透射率约4～7%，而群体的吸收率则高达 85～90%。
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2、影响叶片对光的反射、透射和吸收能力的因 素
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表 含水率（％）与反射率（％）之间的关系
450 nm (blue) 550 nm (green) 650 nm (red) 850 nm (infrared)
equatations y=43.8x-21.8 y=29.2x+13.1 y=27.2x+17.6 y=42.6x+20.4
用关系理论分析，光能利用状况及提高途径分析。 本章难点：
光周期学说及其应用， 光―光合作用关系理论分析。
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§1 光的生物学意义与植物的光学特性
一、光的生物学意义 1、太 太阳辐射是大气运动和产生各种天气气候现象 的主要能量源泉。 2、光的生物学意义 从太阳辐射对植物的作用来看，最主要的是太 阳辐射的光合效应、热效应和光的形态效应。 光还在相当程度上影响植物的地理分布等。
植物叶片的光学特性（反射特性）已在遥感监 测中得到了广泛的应用。
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4、光在群体中的分布 由于受作物品种、群体的几何结构以及密度 等因素的影响，植被中光强的垂直变化十分复杂 ， 但其垂直分布有一定的规律。 如棉花、小麦。 当然，其变化规律和作物叶片的铅直分布状 况相一致。 在实际工作中，常用透光率来表征农田中的 透光情况。 ● 透光率：所测高度处的照度与农田上方照 度的比值，用小数或百分数表示，也称相对照度 。 2020/10/22
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2、影响叶片对光的反射、透射和吸收能力的因 素
● 太阳光谱成分 ● 生物种类 ● 叶龄、 叶片的表面形态、颜色 ● 叶片的水分含量 ● 光的投射角度、天气状况 ● 季节、生育期 因此，叶片对太阳辐射的反射率、透射率和吸收 率存在着日变化、季节变化，不是一个定值，有一定 的变化范围。
在实际应用中，禾谷类作物的K值比较稳定， 因而使用平均值代替。
一般而言，K值小于1。据门司和佐伯测算， 草中K值为0.3～0.5，水平叶子作物层中0.7～ 1.0。而中科院上海植物生理研究所测得的水稻 叶层的K值为0.68～0.74，平均为0.71。
门司—佐伯公式适用的条件象均一介质是不 可能满足的。但在实际观测中，光在群体中的垂 直变化确实符合负指数规律，所以门司—佐伯公 式目前还是得到了广泛的应用。
如在对棉花的观测中发现，在始花期，早晚的 透光率为10%，而正午时透光率可达41%。
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光在群体中垂直分布规律的数学描述
门司正三和佐伯敏郎（日本），1953年从实 际观测（大田切片法）和理论推算两方面建立了 光强对叶面积的依赖关系。他们假定叶层是由叶 片等植物器官组成的均一介质，并把比尔（Beer
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§2 光照长度对植物的影响
●日照长度。是指一地每天从日出到日落之 间的日照时数，是一种在一定地区各年之间比 较稳定的气候要素。
●光照长度。也称光长，和日照长度不同， 它包括日照长度以及只有漫射光的多云天、阴 天时段和曙暮光时段。
●光周期现象被发现于十九世纪末。而光周 期现象的概念到二十世纪初才由加奈（Garner ）和阿拉德（Allard）提出。
第二章 太阳辐射与农业生产
§1 光的生物学意义与植物的光学特性 §2 光照长度对植物的影响 §3 光照强度对植物的影响 §4 不同光谱成分对植物的影响 §5 光能利用率及其提高途径
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本章重点与难点
本章重点： 光合有效辐射、光周期现象、感光性、光饱和
点与光补偿点、光能利用率等基本概念。 光周期学说在农业生产中的应用，光―光合作
） 定律引入到群体中光强垂直分布的研究，提出了 著名的门司—佐伯公式，即:
I = I0 exp（-kF） 式中，I0为冠层（群体顶部）的光强；I为各层次 的光强；k为群体叶层光强衰减系数或群体消光系 数；F为各层次以上部分的叶面积之和。
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群体消光系数k值可用下式求算： k =（-ln(I/I0))/F 式中， I/I0即透光率。 K值是一个无量纲数，它描述了叶片的遮阴程度 ， 当上层叶面积大时，K值就大，光强衰减就明显。 实际上，大田内部的情况十分复杂，影响K值的 因素非常多，包括叶片大小、厚薄、表面光滑度、叶 绿素含量及叶片含水量等影响叶片反射、透射和吸收 的因素；入射光的方向和光谱成分；叶片的角度及群 体结构；季节、天气、时间等；因此K值不是一个稳 定的值。 2020/10/22
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一、植物的光周期现象
1、光周期现象的定义 白天光照和夜晚黑暗的交替及其持续时间对植 物的开花有很大影响，这种现象称为光周期现象。 光周期现象实质上是指植物的生长发育对昼夜 长短的不同反应。这种反应在植物的花芽形成期最 为敏感，它是植物内部节奏生物钟的一种表现，是 由系统发育所决定的，是植物利用对光长的测量而 控制植物生理反应的现象。
光在群体中的分布规律
●农田中透光率的分布曲线与光强分布曲线完 全一致，亦随深度迅速递减，其递减率与叶片的铅 直分布关系密切。
●农田中，由于太阳视位置的日变化，总光强 也存在着与露地相同的日变化形式。
●农田中各高度透光率也存在着相同的日变化 ， 而由于太阳高度角的改变，在中午时透光率最大， 在早晚时透光率较小。