农业气象学原理

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短日性植物
中日性植物 中间型植物
临界光照长度（临界光长）：是指引起植物开花的光照长 度界限。
长日性植物的开花要求光长不能短于这个界限长度，而短日性植物的开花要求
光长不能长于这个界限长度
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2、光周期对植物生长发育的影响
影 响
营养生长
生殖生长
物质积累
控制开花时间
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3、光周期在农业生产中的应用 1）作物引种
而所谓界限，完全是根据农业生产和气象条件的关系来划定的。
● 农业气象学常用的界限温度 0℃； 3或5℃；
10℃；
15℃；
20℃
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农业上常用的界限温度及其农业意义
0℃：土壤冻结和解冻，越冬作物秋季停止生长，春季开始生长。春季 0℃至秋季0℃之间的时段即为农耕期。 3-5℃：早春作物播种、喜凉作物开始生长、多数树木开始生长。春季 3(5)℃至秋季3(5)℃之间时段为冬作物或早春作物的生长期。 10℃：春季喜温作物开始播种与生长，喜凉作物开始迅速生长。开始 大于10℃至开始小l0℃之间的时段为喜温作物的生长期。
20 ～ 22
20 ～ 25 30 ～ 32 28
30 ～ 32
30 ～ 32 40 ～ 44 35
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光合作用和呼吸作用的三基点温度范围
最 低
光合作用 呼吸作用 0－ 5 ℃ －10 ℃
最 适
20－25 ℃ 36－40 ℃
最
高
40－50 ℃ 50 ℃
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对于作物三基点温度区别
作物 不同作物 同一作物 同一作物 同一作物 不同品种 同一品种 不同生育期 同一品种 同生育期 不同器官 品种 生育期 器官 三基点温度 不同 不同 不同 不同
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共同特征
最低、最适、最高温度指标不是一个具体的数值，而是具有一定的
范围，不仅与强度有关，还与作用的持续时间有关。 无论是生存、生长还是发育，其最适温度基本上是在同一个变幅范 围，差异很小。 各种作物的最低温度的最低点差异很大，且最低温度与最适温度差
值较大。
各种作物最高温度指标值差异较小，且各种作物的最高温度与最适 温度值也比较接近。
在短日来临之前，人工补充延长光照时间或进行暗期间断，则可推迟开 花。对于长日性的花卉，如杜鹃、山茶花等，人工延长光照或暗期间断， 可提早开花。
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四、光照强度对植物生长发育的影响
光强与光合作用的关系

光合作用是植物生长发育和产量形成的物质基础，而没有 光便没有光合作用。

光强对植物生长发育的影响主要是通过对光合作用强度的 影响来体现的。
农业气象学
淮北市公共气象服务中心 2018年10月15日
主要内容
（一） 太阳辐射与农业生产 （二） 热量条件与农业生产 （三） 水分条件与农业生产 （四） 二氧化碳与农业生产
（五）风与农业生产
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（一）太阳辐射与农业生产
一．光的生物学意义 二．不同光谱成分对植物的影响 三．光照长度对植物的影响 四．光照强度对植物的影响


绿色植物通过光合作用所合成的物质约占其干重的90～95%；
太阳辐射能投射到植物体上真正为植物所利用进行光合作用部 分却很少。光能利用率低。
因此，提高作物的光能利用率是农业生产中的一个十分重要的课题，
当然也是农业气象学的主要任务之一。
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二、不同光谱成分对植物的影响
1. 2.
太阳光谱的组成 紫外线对植物的影响
的关系更为密切。用温度更容易反映生物生长发育对热量的要求，更
能反映气候条件对生物的综合影响。 温度测量简单，资料广泛。
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气温的时空变化
（1）气温的周期性变化 a.气温的日变化
气温日较差
影响气温日较差的因素主要有： 纬度、季节、地形、下垫面、天气 b.气温的年变化 气温年较差 影响气温年较差的因素主要有： 纬度、地形、下垫面

光照长度：也称为光长，它和日照长度不同，它包括 日照长度和曙暮光时段。
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光周期
地球上不同纬度地区的温度、雨量和昼夜长度等
会随季节有规律地变化。在各种气象因子中，昼
夜长度变化是最可靠的信号，不同纬度地区昼夜
长度的季节性变化是很准确的。纬度愈高的地区，
夏季昼愈长，夜愈短；冬季昼愈短，夜愈长；春
分和秋分时，各纬度地区昼夜长度相等，均为 12h。 自然界一昼夜间的光暗交替称为光周期。

气温、地温和水温还间接地通过生物的体温对生物生命
活动及产品生产产生重要影响。

温度条件还是病虫害发生发展以至蔓延的基本条件之一。
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3、温度对生物影响的主要方 式
温度对生物影响的主 要方式
温度强度 （高、低）
温度持续时间 （累积）
温度变化 （周期性）
在这三个方面中，温度强度是最基本的。只有具备了一定的强度，其持 续时间与变化才能对农业生物产生影响。
保证发育温度
-10
0
10
20
光合温度 呼吸温度
30
40
50 ℃
作物生命活动的基本温度示意图
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（2）三基点、五基点或七基点温度
作物生命活动的每一个过程，都有三个基本点温度，即三基点温度。 ● 最低（下限）温度 ● 最适温度 ● 最高（上限）温度 对于作物的生长，在最适温度下生长迅速而良好，在最低和最 高温度下作物停止生长，但是仍然能够维持生命而不受害。
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（2）气温的非周期性变化 “倒春寒” “秋老虎” （3）气温的垂直分布
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土壤温度的时空分布
a、日变化
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b、年变化
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c、垂直分布
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2、温度的生物学意义
温度（含气温、地温和水温）影响农业生物的生理生态 特征及地理分布 ，植物光合、呼吸及蒸腾等生理过程 ， 生长发育、产量形成及产品的产量与品质等。
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如果温度继续降低或升高，作物就会逐渐受到不同程度的危 害直至死亡。 所以在三基点温度之外，还可以确定作物的受害温度（受害
高温或受害低温）以及致死温度（致死高温或致死低温）。这就
是通常所说的五基点温度或者七基点温度。 三基点、五基点或七基点温度见下图。
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致 死 低 温
受 害 低 温
最 低 温 度
3
一、光的生物学意义

太阳辐射的重要性 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
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光对植物影响的主要方式
光主要从三个方面对植物产生影响：
光长，即光照时间的长短。 光强，即光照的强弱。 光质，即光谱组成的不同。
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研究太阳辐射与农业生产的重要意义
叶片吸收多
光合作用活性较强
黄绿光
510～610nm
叶片吸收很少
光合作用活性最弱
红橙光
610～710nm
叶片吸收最多
光合作用活性最强
光合作用效率最高
加快植物开花 过程
因此，在设计人工光源时，主要应考虑蓝紫光和红橙光，才能模拟太阳光对植 物的影响，一般是日光灯加白炽灯。
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4、红外线（760～3000nm）对植物的影响
紫外线类型 短紫外线
波长 10～290nm
对植物的影响 被臭氧层吸收，一般达不到地面
长紫外线
290～400nm
对植物不起明显作用
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3、可见光（光合有效辐射）对植物的影响
可见光（400～760nm）各波段的作用 可见光 波长 对植物的影响
光合作用效率只及 红橙光的一半 延迟植物的开 花
蓝紫光
400～510nm
3）光强对产品质量的影响
光强不足，光合积累少，势必影响到蛋白质和糖分等的含量，进而对
产品质量产生不利影响。
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（二）热量条件与农业生产
一、温度的概念 二、温度强度对农业生物的影响 三、积温学说及其在农业上的应用 四、近地层气温及土壤温度的调控技术
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一、 温度的概念 1、 定义： 温度是表示物体冷热程度、反映系统分子状态和热量水平 的物理量 。 植物生化反应的速率与温度之间的关系，比用“焦耳”表示的热量
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植物光周期现象
昼夜交替及其延续时间长度对作物开花有
很大影响，也影响落叶、休眠的开始，以
及地下块茎等营养贮藏器官的形成。植物
对昼夜长短的这些反应，称为光周期现象。
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根据光照长度影响植物的开花情况可以将植物分为
植物类型
长日性植物
植物对光长要求
典型植物
在光照长度超过一个临界值 麦类、豌豆、亚麻、油 （临界光长）时才开花 菜、胡萝卜 在光照长度短于一定临界值 水稻、玉米、棉花、大 时才开花的植物 豆 当昼夜长短的比例接近于相 甘蔗 等时才开花的植物 指开花受光长影响较小的植 西红柿、黄瓜 物

利用作物长、短日照特性，可以促进人们所需要的营养器官的发育而提
高产量。主要是延长生育期。

对以收获营养体为主的作物，可以通过控制光周期抑制其开花。如短日
植物麻类，南种北引可推迟开花，增加植物高度，提高纤维产量和质量
等。

花卉栽培中，光周期的人工控制可以促进或延迟开花。如短日植物菊花，
用遮光缩短光照时间的办法，可以从十月份提前至六、七月间开花；若

应进一步加强不同光质对植物生理过程和植物
形态所起作用的研究。
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三、光照长度对植物的影响
1、植物的光周期现象 2、光周期对植物生长发育的影响 3、光周期学说在农业生产中的应用
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1、植物的光周期现象
日照长度和光照长度 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。

研究光强对光合作用的影响以及光强与光合作用的关系，
对建立作物数值模拟模式尤为重要，同时，也是估算作物 群体光能利用率及作物光能生产潜力的基础。
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1）光照强度对植物生长的影响：
弱光下，叶片薄，叶面积增长快。光强不足，茎的生长加速，
植株伸得很长，并将影响根系的发育，导致根系生长不良，浮 在土壤上层。上述两个方面导致大田作物出现倒伏现象。
作物性状
短日性作物 北种南引
引种方式
早穗
结果
南种北引
北种南引
延迟或不能抽穗开花
延迟或不能抽穗开花
长日性作物
南种北引
同一地区平原与高原相互引种 纬度和海拔相近地区相互间引种
提ຫໍສະໝຸດ Baidu成熟
决定于高度差引起的温度 变化 较易成功
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2）作物育种
杂交育种常因亲本花期不一，给育种工作带来困难。而采用人 工光照处理，促使花期相遇，可解决这一问题。
黄化现象，即光强过弱，导致植物茎杆细弱，节间拉长，植
物体内机械组织和疏导组织退化，叶片呈淡黄色，分枝减少。
不同生长期光强不足，影响的植物器官不同，不同的品种对
光强不足的反应也是不同的。
总体上说，光强不足光合积累少，会导致产量降低。
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2）光强对植物发育的影响
光强过弱，植物体内营养物质积累少，往往会阻碍植物的发育速度， 以致于延迟开花结果。 光强过弱，植物体内的营养物质积累不足，导致花芽发育不良，致使 花芽早期退化或死亡，引起作物产量下降。
在作物的生命过程中，最低温度远较最高温度出现的机率大。
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3） 三基点温度的用途
确定温度的有效性
判断作物是否受害
确定作物的种植季节与分布区域 估算作物生长发育速度 计算作物生产潜力
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4）界限温度及其农业意义
● 界限温度的定义 界限温度是标示着某些重要物候现象或农事活动开始终止的温度。
红外辐射
波长
对植物的影响
近红外辐射
760～1000nm
对植物具有特殊的伸 长效应
有光周期反应
远红外辐射
>1000nm
不参与植物的光化学 反应
主要产生热效应
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5、应 用
根据不同光谱成分对植物生长的影响，可以通过 人工改变光质以改善作物的生长状况。

近年来有关成果在农业生产上的应用，已经取 得了良好的效果。如有色薄膜的应用。
3.
4. 5.
可见光对植物的影响
红外线对植物的影响
应用
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1、太阳光谱组成 太阳辐射是非均质的，是由各种不同波长的辐射组成的。 太阳辐射主要包括无线电波、红外线、可见光、紫外线、 X射线、γ 射线和宇宙射线等几个波谱范围。
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太阳辐射的组成
太阳辐射
无线电波
红外线
可见光
紫外线
X射线
γ射线
宇宙射线
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2、紫外线（10～400nm）对植物的影响
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二、温度强度对农业生物的影响
1、农业生物生命活动的基本温度 2、 温度条件与作物引种
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1、农业生物生命活动的基本温度 1）三基点温度 （1）作物生命活动的三种温度范围 ● 维持生命的温度，最宽
● 适宜生长的温度，次之
● 保证发育的温度，最窄
作物生命活动的基本温度如下图所示。
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维持生命温度 适宜生长温度
利用中国气候多样的特点，可进行
如：早稻和晚稻杂交育种时，可在
晚稻秧苗4～7叶期进行遮光处理， 促使其提早开花以便和早稻进行杂交 授粉，培育新品种。
作物的跨区繁育：短日植物水稻和 玉米可在海南岛加快繁育种子，一 年内可繁殖2～3代，加速育种进程， 缩短育种年限。
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3）其它

了解光照长度对植物影响，对防御农业气象灾害有作用。主要是躲。
最 适 温 度
最 高 温 度
受 害 高 温
致 死 高 温
温度
三基点 五基点 七基点温度
作物三、五或七基点温度范围示意图
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2）三基点温度的特征
（1）有关试验及结果分析
几种主要作物的三基点温度
作物 牧草
最低温度 3～4
最适温度 26
最高温度 30
小麦
油菜 玉米 棉花
3 ～ 4.5
4～5 8 ～ 10 13 ～ 15