第三章 气候资源的合理利用

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分类
①降水量大于等于500mm地区->半湿润和湿 润区 ②降水量小于等于500mm地区->半干旱或少雨 区 ③降水量小于等于250mm地区->干旱地区,无 农业区 另外,还受地形条件和气旋活动影响,如山地多 于草原,迎风坡大于风坡,气旋活动多降水多
(2)降水量的季节分配
既需要有一定数量的年降水总量,也需 要年降水总量在各季节中的合理分配。 既各季节间不要相差过分悬殊,而且要 湿热同期。
(4)降水量的保证率和干燥度




保证率:降水量在一定数值以上(或以下)所 发生机会的频率累积频率 保证是否能栽培,是否要取灌排水利措施和其 它农业技术措施。 还要考虑湿润情况 干燥度=蒸发量/降水量(日平均温度大于等于 10度的同期) K=E/R=0.16T/R T是积温,R是同时降水量 K小 说明作物需水的保证程度越大

2.光合作用和光能利用效率

基本反应式:CO2+H2O+太阳能 CH2O+O25.016×105J CH2O :碳水化合物的有机物 (1)辐射强度 太阳由于大气含水蒸汽、微尘而被吸收、反射和 散射,投射到地面的太阳光强大大削弱,到达 地面包括直射光与散射光同还与纬度、海拨、 季节等影响,许多高产记录出现在西藏、青海、 新疆等
第三章 气候资源的合理利用
气候资源主要包括光、热、水与空 气,气候资源属非耗竭性资源,其 基本特点是具有季节性
第一节 气候资源的类型与特点
一、气候资源概述 (一)气候资源概念

气候资源(Climatic Resourees)是各种气 候因子的综合,包括太阳辐射、热量、 降水和空气及其运动,是地球上生命现 象赖以产生、存在和发展的基本条件, 也是人类生存和发展工农业生产的物质 和能源。
(3)降水量的年际变化规律
农业生产既要求一定数量的年降雨量和合理的季 节分布,又希望常年稳定少变,降水量变动大, 易形成旱涝,又不利于高产稳产,其规律: (i)降水量多的地区,年变化率小,反之则大 (ii)气旋雨,地形雨为主的地区,年变化率小 (iii)台风雨,对流雨地区,年变化率大 (iv)山地年变化率小 (v)河谷、盆地降水量年变化大 降水量年际变化大----也是水旱灾害频繁地区
2.气候能源利用
主要限于太阳能和风能的利用 (1)太阳能利用 ①热利用 ②电利用 中国太阳能集热器太阳灶、热水器、太阳 房,一台采光面积2㎡每年节省燃料7.5 公斤,干燥器、致冷、发电
(2)风能利用
风能理论开发量32亿KW,实际开发2.53亿 KW,地域差异较大,可分为六个类型区 ①东南沿海及岛屿最大风能区,风能密度 300W/㎡,年可利用时间7000-8000h ②三北地区(东北、华北、西北)次大风 能区200-300W/㎡,5000小时以上 ③黑、吉及辽东半岛沿海较大风能区200W/ ㎡ 5000-7000h



光能资源与农业生产关系密切 a 太阳能辐射 ①植物生长 b 温度 =>光合作用 c 水分 光合作用是人类所需有机物与能量的唯 一来源
1.太阳辐射的性质和数量
太阳辐射光能对农作物影响,主要取决于辐 射性质和数量 (1)辐射性质决定于太阳辐射光谱 (2) ① 辐射能量决定于辐射的强度及持续时 间,太阳辐射强度是指投射在垂直于阳光的单 位面积上单位时间的能量,它是有时空上的变 化,夏季或午间比冬季及早晚高,低纬度比高 纬度高。 ②辐射持续时间即光照时间,亦即白昼长短及其 变化不仅影响有机物质的积累,而且影响到植 物的发育和地区分布。
2.光合潜力:

据估算,农田全年光能利用率仅为 0.4%;1%时长江流域水稻高产达470.5kg; 3%时1416.5kg
(二)我国热量气候带及其分布

由北而南划分出反映热量差异的九 个热量带和一个青藏高寒区。上海处北 亚热带,东部准河以南的大别山,长江 中下游平原,最冷日平均温度0℃-5℃, 多年平均最低气温-5℃――10℃,最热 平均气温24℃-28℃,大于等于10℃的 生 长 期 226 - 240 天 , 积 温 4500℃ - 5300℃,作物一年可两熟,水、肥和劳 力条件好地区三熟。
(3)黄淮海地区大部分属南温带,半湿润易旱, 光热资源丰富,雨热同季,生长期长,是东部 季风农业发展潜力区。 (4)华南地区地处亚热带和热带,降水充沛, 热量丰富,作物可一年三熟,冬季温和,可种 喜温作物,海南岛和西双版纳可发展热带作物。 (5)青藏高寒区地势高,光照丰富,热量不足, 水分贫乏,以畜牧业为主,农业集中于水热条 件相对好的一江两河(拉萨河,年楚河)和黄 (河)湟(水)谷地
(6)最冷日平均温度和极端最低温度 是农作物和其它经济作物有无低温危害, 能否安全越冬,以及发展某种作物有无 可能性所必须考虑的因素。
(三)降水资源
1.降水资源
降水是自然界水分的主要来源,它是空中降 到地表的液态和固态凝结物的总称。(雨、雪、 霜、雹等)降水量是指雨水或冰、雹、雪等融 化成水而积聚起来的水层厚度,单位以mm。
(三) 气候资源的基本类型
主要分三类 ①光能资源 ②热量资源 ③降水 资源 (一)光能资源 由太阳辐射而产生的光能,亦称太阳辐射能, 它是地球最主要的光热源泉。 辐 射 到 地 球 陆 地 表 面 上 的 太 阳 能 功 率 P1 = 1.7×1013KW, 人 类 开 采 的 煤 炭 、 石 油 及 天 然 气 P2 = 2.6×109KW,即: P2 =1/6540P1
①太阳辐射是地球上一切生物代谢活动的 能量源泉,也是气候发展变化的动力 ②热效应是宝贵的热量资源生物生长发育 的基本条件,也是水呈液、固、气变化 的动力。 ③降水是水循环的核心环节,生活活动和 水分消耗均靠除水补给。 以上光、热、水三者是气候资源的要素
(二)气候资源的基本特征
(1)无限循环性和单位时段内的有限性。 (2)时间上的相对稳定性和波动性 (3)空间上地域的差异性 (4)相互制约和可变性
(2)温度 许多光合作用都有一定温度范围和最适温 度,过高或过低对作物生产都不利 (3)水分 水分也影响植物进行光合作用的重要环境 因素之一,一般每形成0.5kg光合产物, 大约需要蒸腾损失150-400kg水,水分 过多,过少,都不利。
(4)二氧化碳浓度及其扩散过程 CO2 是光合作用的重要物质之一,CO2 的扩散主 要决定于风速,由于上述因素影响,理论光能 利用率与实际光能利用率有很大差别。1克分 子碳水化合物在植物体内贮存5.016×105J,但 光合作用时,叶绿素吸收4倍能量,即效率 25%,可见光占太阳光谱能量41%,又太阳辐 射平均有15%被反射 理 论 效 率 25%×41%× ( 1 - 15% ) = 8.7%
(二)热量资源
1.热量资源: 热量主要来源于太阳辐射,通常以温度指标来表 示,是最基本的气象要素 ①大气温度----气温 ②土壤温度----地温 2.热量资源的影响因素 (1)温度与纬度的关系 (2)温度与海陆、海拨高度的关系 中午太阳辐射大,地表热量吸收多,地温大, 夜间,地面热量支出多于收入,地表变冷。
水分是动植物生存和发展的先决条件, 不同的种类作物,不同阶段,对水分的 需求不同。生育期长,叶面积较大,生 长快,根系发达的作物需水量大,机体 组成中蛋白质或油脂多的(大豆、花生) 比含淀粉多的(山芋)需水量大。
2.影响农业生产的重要指标 (1)降水量的丰富程度
降水量的多少及其分布,主要受大气环境、 距海远近和下垫面(地形)的影响,直 接影响农作物的分布和产量,是划分农 业区与牧业区,旱作区与水田区的基本 依据之一。
第二节 气候资源的合理利用
一、我国气候资源分布特征
(一)光能资源分布特征
1。太阳辐射 我国大部分土地处中纬度,还有一部分处在低纬 度热带,所以光能充足,其次,地表获得辐射 能高低取决于大气透过度,青藏高原日照时间 及辐射量居全国之冠,大西北地区,新疆、内 蒙、甘肃、宁夏一带气候干旱,降水少,睛天 多,日照时数多,长江流域虽纬度低,但降水 多,雨日多,云雾、阴天多,成多低值区。
有利:提供丰富资源基础 不利:形成气候灾害,风灾(龙卷风摸型)
(1)东部季风气候区气候资源丰富,雨热同季, 光、温、水匹配较好,是全国农业生产潜力最 高地区。 (2)东北地区:自东向西由湿润气候变为半干 旱气候与之相适应形成,农、林、牧业等多种 农业结构。夏季高温多雨,玉米、大豆等同纬 度欧洲地区不能种植的喜温作物在此得到发展, 但生长和较短,光热资源不足,夏季易发生低 温冷害
(4)变温: 太阳辐射的日变化,植物生育密切相关的 气象条件形成有规律的变化。当太阳升 起时,光和温度增加而相对湿度降低, 下午反之。自然界植物已经适应于这种 规律。
(5)最热日平均温度 对于喜温作物而言,该地区的高温条件很 重要,最热日平均温度是一个重要指标, 例如:昆明大于等于10℃的积温4499℃。 石家庄4415℃。但昆明不能种棉花,因 为昆明夏季湿度偏低,19.8℃,石家庄 26.6℃。
(三)我国降水资源分布特征


我国降水主要来自夏季风,受季风环流 的影响,在降水分配上存在着地区的不 均匀性,季节间的不平衡性和年与年间 的不稳定性。 以上三个特点:即有水资源优点,也有 许多缺陷
(1)空间不均匀性--东南多西北少 (2)季节不平衡性--降水集中夏半年,集中5- 9月 (3)降水变率大 (4)降水强度大,暴雨多,日雨量>50mm暴雨 日雨量>100mm大暴雨 暴雨发生在拦蓄能力弱地区,特别是缺乏森林植 被的山区,雨水截流不住,来不及下渗,成为 地表径流江河横溢,造成严重的洪涝灾害和土 壤侵蚀
我国气象气候学界和地理学界根据上述 温度指标,在全国960万平方公里的土地 上,由北而南划分出能够反映热量差异 的九个热量带和一个青藏高寒区。
(1)寒温带 (2)中温带 (3)暖温带 (4)北亚热带 (5)中亚热带
(6)南亚热带 (7)北热带 (8)中热带和南热带 主要包括南海诸岛。热量条件最佳,日平均气温 大于等于10℃的积温达9200℃以上。不过这里 以珊瑚岛礁为主,土地面积不大,土壤浅薄, 除可利用广阔的海洋空间发展海洋渔业以外, 对耕作业和林果业意义不大。 (9)青藏高原高寒区
(3)积温 在农作物所要求的最低温度与最高温度之间,当 其它条件相同时,在一定范围内,热量的高低 与它们持续时间有一定的依存关系。温度的总 和即称积温 累积温度、单位:度•日,包含 了强度,又包含持续时间,较好反映作物生育 速度与温度条件之间的关系。一般从0℃、3℃、 5℃、10℃、15℃来计算积温。
④渤海及山东半岛沿海,青藏高原北部较大风能 区 150-200W/㎡ 4000-5000h 青藏6500小 时 ⑤两广沿海,云南西部,“三北”南部及长江黄 河之间风能可利用区 50-100W/㎡ 2000- 4000h ⑥云贵中北部、川、陕南、鄂西、闽西和闽北等 地风能最小区,50W/㎡以下,2000h以下,帆 船,垂直轴风轮,目前风力提水和风力发电, 目前中国风能利用受技术条件限制,尚处于试 验阶段
3.几个重要的温度指标
(1)基点温度 对于植物每一生理过程有三个基点温度, 即最低温度----维持生命、生长或发育的 下限 最适温度 生命活动进行最快的温度 最高温度 维持生命、生长或发育的上限 多数农作物最高温度30-40℃
(2)农业指标温度 各种农作物的生长发育和农业活动的进行 都要求有一定的温度条件,作物的发芽、 生长各个阶段发芽的完成都要求一定的 起始温度,在这个温度以上,作物各发 展阶段才能进行,即生物学下限温度 生物学零度农业指标温度。有0℃、3℃、 5℃、10℃、12℃、15℃
二、气候资源开发利用现状
气候资源开发多种多样:建筑利用、疗养 利用、交通、旅游、商业。 最关心是农业利用及能源利用 1.农业气候资源利用 气候资源为农业提供了光、热、水、空气 等能量和物质,中国的农业气候资源具 有类型多样,夏温偏高,雨热同季,不 太稳定等特点,对农业生产有重大影响。
多样的气候
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