农业气象基础知识

4、温度异常引起的农业气象灾害
• 热量条件对农业生产的影响是通过：
持续时间 温度强度 变化规律
等方面产生的。
• 1. 温度强度对作物的影响 • 适宜的温度条件范围内，作物生命活动顺 利进行; • 过高或过低温度，对作物生命活动不利， • 严重时甚至会导致其死亡。
• （1）作物的三基点温度
最低温度 三基点温度
（2）光在群体中的分布：
反射 吸收
透射
• 3．光能利用率及其提高途径
• 1.光能利用率 我们把单位面积上作物收获物中包含的能量（eh） 与投射到该单位面积上的光合有效辐射（可见光） 能量（RPAR）的比值叫做光能利用率，并用U表 示： (U=eh/RPAR×100%)
如果计算某段时期的光能利用率，则上式可 写成： (U=Hm×ΔWm/∑RPAR)
活动积温多用于农业气候分析
• 有效积温：把活动温度与下限温度之差称为有效 温度。 • 作物在某时段内有效温度的总和称为有效积温。
A Ti B
i 1
n
A:有效积温，Ti:活动温度，B:下限温度 • 有效积温多用于研究作物的发育与热量条件的定 量关系、建立作物发育速度的农业气象模式和编 制农业气象预报等。
•
• 0℃——土壤冻结和解冻；农事活动开始或终止。
冬小麦秋季停止生长和春季开始生长（有人采用 3℃），冷季牧草开始生长。0℃以上持续日数为 农耕期。
• 5℃——早春作物播种；喜凉作物开始或停止生
长，多数树木开始萌动。冷季牧草积极生长。5℃ 以上持续日数称生长期或生长季
10℃——春季喜温作物开始播种与生长，喜凉作 物开始迅速生长。常称10℃以上的持续日数为喜 温作物的生长期。 15℃——喜温作物积极生长，春季棉花、花生等 进入播种期，可开始采摘茶叶。稳定通过15℃的 终日为冬小麦适宜播种的日期；水稻此时已停止 灌浆；热带作物将停止生长。 20℃——水稻安全抽穗、开花的指标，热带作物 正常生长。
• （1）活动积温与有效积温
• 下限温度（生物学零度）： • 作物开始生长发育要求一定的下限温度，实际上 是作物生长发育的起始温度，又称为生物学零度。
• 活动积温：把高于下限温度的日平均气温称为活 动温度。 • 作物在某一时段内活动温度的总和称为活动积温。
Y Ti
i =1
n
Y:活动积温，Ti:活动温度
• 1、冷害：作物在生长季节内，因温度降到生育所 能忍受的下限以下而受害。 • 某些作物受害后形态上无明显症状，不易发现， 俗称“哑巴灾”。 • 冷害发生时的日平均温度都在0℃以上,有时甚 至可达20℃左右，因作物及其所处的发育期而异。 同一种冷害在不同地区有不同的称谓。
•如水稻抽穗开花期的冷害发生在中国长江中下游地区 的称秋季低温害，俗称“翘穗头”；发生在广东、广西 地区时因值寒露节气，故称寒露风 。
• 4、光照因子异常的农业气象灾害 • 1、日灼：树木枝干、果实因受强烈日射而引起 的伤害。
• 2、阴害：持续阴天光照不足导致光合作用下降，
养分积累不足，茎秆细弱易倒折，授粉不良等现 象。
第三讲 热量条件与农业生产
• 主要内容：
1. 温度强度对作物的影响 2. 温度累积对作物的影响
3. 温度周期性变化对作物的影响
喜阳植物 光饱合点较高，所以植物对太阳能的利
用率也较高，生产潜力较大。另外强光有利于作
物果实和籽粒的生长，产品中的蛋白质、含糖量
等都比较高。 栽培的农作物多属喜阳植物。
耐荫植物 虽然要求一定强度的阳光，但可忍耐 不同程度的荫蔽。 相对较弱的光照条件有利于植物营养 器官的生长，一般植物生长较细长、嫩弱，蛋白 质含量较少，水分含量较高。这对于以植物营养 部分为收获对象的作物很有利。
•
• （4）温度条件与作物引种
• 作物引种有下列三条规律： • 一是：北种南引（或高山引向平原）比南种北引 （或平原引向高山）容易成功。 • 二是：一年生植物要比多年生植物引种容易成功， 落叶植物要比常绿植物引种容易成功，草本植物 要比木本植物引种容易成功，灌木要比乔木引种 容易成功。 • 三是：在植物引种过程中，存在着气候驯化现象。
气
20—30米
植 物
土 壤
30—50厘米
• 农业气象学的主要内容：
农业气象基本方法与理论研究； 农业气候资源分析及其合理开发利用研究与服务； 农业气象情报预报方法研究与服务； 农业气象灾害规律及防御措施研究与服务； 农业微气象条件研究与服务。
第二讲
• 主要内容：
光照条件与农业生产
• 光补偿点： • • 在光合作用进行的同时，植物的呼吸过程 也在进行。把植物的光合强度和呼吸强度 达到相等时的光强值称为光补偿点。
喜阳植物和耐荫植物
根据植物对光照强度的反应，可分为喜阳植
物和耐荫植物。最喜阳植物的光合作用水平随光照
强度可一直增加到等于全部太阳光照时（即不存在
光饱和现象）。而耐荫植物在光照强度仅及晴天时 的1/10时，光合作用就不再增加了。
（2）农业界限温度
重要物候现象
农业界限温 温度
农事活动
开始 终止 的温度
完全根据农业生产和气象条件的关系来划定
•
具有普遍意义的，标志某些重要物候 现象或农事活动的开始、终止或转折的温 度叫农业界限温度，简称界限温度。
农业上常用的界限温度（用日平均气 温表示）有：0℃、5℃、10℃、15℃和 20℃。他们的农业意义为：
光照长度对作物的影响
光照强度对作物的影响
光能利用率及其提高途径 光照异常的农业气象灾害
• 1. 光照长度对作物的影响
• （1）植物的光周期现象：
• 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 • 之为光周期现象。
• • • • • • • • •
• 引种一定要遵循气候相似原理。
• 2. 温度累积对作物的影响
• 积温：某一时段内逐日平均气温累积之和。它是研究作
物生长、发育对热量的要求和评价热量资源的一种指标。 一般用单位为℃，有时用℃· d，两者依计算方法而异。 • 研究温度对作物生长、发育的影响，既要考虑到温度 的强度，又要注意到温度的作用时间。
下限温度
最适温度
最适温度
最高温度
上限温度
针对不同作物不同
• 对大多数作物而言：
• 维持生命的温度一般都在-10～50℃之间， • 适宜生长的温度在5～40℃之间，
• 保证发育的温度在10～35℃之间。
不同作物的三基点温度不同； 不同品种的三基点温度不同（同一种作物）；ห้องสมุดไป่ตู้ 不同生育期的三基点温度也有差异（同一种作物 品种）； 不同生理过程和不同器官对温度条件的要求也是 不同（同一种作物）。
冷害敏感的果蔬
• 类型 • 按发生时的天气特点,可分3种类型：
• ①湿冷型。低温伴随阴雨,日照少,相对湿度大而气温日较差小。 • ②干冷型。冷空气入侵后，天气晴朗，相对湿度小而气温日较差大。 • ③霜冷型。前期低温与来得特早的秋霜冻相结合所致。
• •
按对作物为害的特点，则可分为：
• ①延迟型。较长时期的低温削弱植株生理活性，引起作物生育期显著 延迟,在生长季节内不能正常成熟，导致减产。 • ②障碍型。作物在生殖生长阶段，主要是孕穗期和抽穗开花期遇短时 间低温,生殖器官的生理机能被破坏，造成空壳减产。 • ③混合型。由上述两类冷害相结合而成，比单一型为害更严重。
一.农业生物、农业生产与气象的关系
大气给农业生物提供了重要生存环境和物质、能 量基础。
农业生物对大气环境又有直接的影响。
农业生产也反过来影响气象条件。 人们的生产活动是形成农业小气候的重要因子之 一。
大气给农业生物提供了重要生存环境和物 质、能量基础。
农业生物对大气环境又有直接的影响。
• （3）气温日变化对农产品品质的影响
• 气温日较差大，作物的含糖量和蛋白质含量都 较高，产量也高。 • 另外，气温日变化还常和其它气象要素日变化 （尤其是光周期）相结合共同对作物产生影响， 即白天高气温、强光照有利于光合作用，而适当 的气温日较差可增加白天的光合积累而减少夜间 的呼吸消耗。
4、 温度因子异常的农业气象灾害
• （3）温度强度与作物的生长发育
光合作用
温度强度是通过 影响 作物的 生长发育
呼吸作用
•
•
光合作用和呼吸作用都有它们的三基点温度， 但呼吸作用的最适温度比光合作用的高。
作物有机物质的增加（积累），取决于其 光合作用所积累的有机物质和呼吸作用所消耗的 有机物质之差。 温度还通过影响植物蒸腾作用来影响植物的 光合作用。
现 代 农 业 气 象 业 务 理 论 与 技 术 基 础
湖南气象培训分中心
夏德奇 2012年11月23日
第一讲 农业气象业务基础的一些相关概念
农业生物、农业生产与气象的关系 农业气象学的研究内容、对象
• 农业：通过培育动植物生产食品及工业原
料的产业。农业属于第一产业，研究农业
的科学是农学。
即：生成能量与投射年能量之比
2.提高光能利用率的途径 1）光能利用率的理论值：研究表明，在水、热、矿 物营养都能得到保证的条件下，植物最终形成产量 的光合有效辐射的能量利用率在10%左右，这是希 望达到的理论数值，即可能达到的产量上限。
但在实际生产中，光能利用率离理论数值相差甚 远，只有0.5%～1.0%，高的约达2%，说明提高光能 利用率以增加单位面积产量是大有潜力的。
• （2）积温的求算方法 • 给定上下限温度求算积温的方法比较简单， 即按照积温的定义求算即可。 • • 没有给定上下限温度求算积温的方法要复杂 一些，关键是要确定上限温度及下限温度。 • • 在实际工作中常根据多年观测资料、分期播种 资料、地理播种资料或地理分期播种资料采用图 解法、最小二乘法及差值法求出。
根据作物开花对光长的反应，可分为： a.长日性植物。光照长度超过一个临界光长 （如小麦、大麦、黑麦、油菜、天仙子等） b.短日性植物。光照长度短于一定临界值 （大豆、苍耳、菊花、晚稻、美洲烟草等 ） c.中日性植物。昼夜长短接近于相等时 d.中间型植物。开花受光长影响较小的植物
光周期反应与光强无关
• （2）光周期对植物生长发育的影响 • 光周期主要是对植物开花的诱导效应。
2）限制光能利用率的自然因素主要有：
作物生长初期覆盖率小； 作物群体内光分布不合理； 光能转化率低；
中、高纬度地区农业受冬季低温的限制；
不良的水分供应与大气条件使气孔关闭，影响CO2 的有效性与植物的其它功能； 光合作用受空气中CO2含量的限制； 作物营养物质的缺乏； 自然灾害（气象与病虫等）的影响。
农业生产也反过来影响气象条件。人们的生产活 动是形成农业小气候的重要因子之一。
• 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相互关系 及其规律以求农业趋利避害、高产、优质、 高效 的科学。
作物气象 林业气象
农业气象学的分支
畜牧气象 渔业气象
• 农业气象系统： • “土壤--植物--大气”系统（SPAS），或 可称之为“农业气象系统”。 大
• 3）提高作物光能利用率的途径 • (1)充分利用生长季节，增加农作物的生长 日数。 • (2)建立合理的群体结构，造成群体中多层 立体配臵，以减少整个作物层的反射、透 射和漏射光，增加作物对光能的吸收比例。 • (3)改善水、热、气等环境条件，增加作物 光合能力。
• (4)培育高光效品种，提高作物的光饱和点。 在培育作物品种时，要增加暗反应的速度， 以充分利用光反应所吸收的光能，提高光 饱和点和光能利用率。 • (5)减少呼吸等消耗，增加净光合生产率。 • (6)提高经济系数即谷草比。通过育种和先 进的栽培措施，使作物的经济系数提高。
• 3. 温度周期性变化对作物的影响 • （1）作物的温周期现象： 作物的生长发育对气温的周期性变化的反应， 称为作物的温周期现象。 • 温周期现象是作物对温度节律性变化规律 的适应。
• （2）气温日变化对作物生长发育及产量形 成的影响
生长发育速度
日温周期 有效范围内
灌浆速度
否则会造成伤害，严重时会导致作物死亡
• 光周期对植物营养生长的影响不大。
• • • • •
（3）光周期学说在农业生产中的应用 作物引种。 作物育种。 防御农业气象灾害，（主要是躲）。 延长生育期，提高产量 。
• 2．光照强度对作物的影响 • （1）光强与光合作用 • 光饱和点： • 在一定的光照强度范围内，光合作用强 度随着光照强度的增强而增强。当光照强 度达到一定强度后，光合作用强度不再相 应地增强，我们把这种现象称为光饱和现 象。这个光的临界点称为光饱和点。