(农业气象学原理)第1章绪论

(农业气象学原理)第1章绪论课程简介农业气象学是应用气象学的重要组成部分，属应用气象学专业的主干课程。本门课程从农业生产与气象条件的关系入手，主要介绍农业气象要素（光、热、水、气）对农业生物生长发育及产量形成影响的基本理论与规律，气象条件调控技术，以及农业气象模式建立的基本方法，并为后续专业课程的学习打下良好基础。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、风与农业生产教材及参考书教材：农业气象学原理，气象出版社，1991冯秀藻、陶炳炎主编。参考书：[1]、农业气象学，科学出版社，1982北京农业大学农业气象专业编。[2]、中国农业气象学，农业出版社，1999中国农业科学院主编。教材及参考书参考书：

[1]

中国的气候与农业,

程纯枢

,气象出版社,

1991

[2]农业气象学

李来胜,吴元勋,

成都科技大学出版社,

1994

[3]实用农业气象,

坪井八十二

,山东出版总社泰安分社,

1997

[4]农业气象学,

陈家豪,

中国农业出版社,

1999

[5]农业气象学,

段若溪等

,气象出版社,

2002

参考期刊：

[1]

中国农业气象

[2]气象

[3]中国农业科学[4]Agric.（For.)Met.

[5]AgricultureEcosystemsandEnvironment

[6]J.ofApp.Met.第一章

绪

论§1农业生产与气象条件§2农业气象学的定义及其主要内容§3农业气象学的诞生与发展本章重点：

●农业与气象的关系

●农业气象学的定义

●农业气象学的主要内容

§1农业生产与气象条件一、农业生产与气象条件1、影响农业生产的外界自然条件影响农业生产的外界自然条件主要包括：气候、地形地势、土壤等。气候：光、热、水、气地形地势：海拔、坡向、坡度、小地形、水体土壤：土壤性质—沙土、壤土、粘土、PH值土壤肥力—有机质、氮、磷、钾

附近下蜀黄土母质上的黄棕壤剖面，土层深厚，90厘米以下呈棱块状结构。它是黄壤与棕壤的过渡类型，集中分布于长江两岸的北亚热带地区。

2、气象条件对农业生产影响的主要方面

a.气象条件作为自然资源，直接或间接地为农业生物的生长发育及产量形成提供必需的能量与物质。b.农业生物的生命过程既然是在外界自然环境中完成，就不可避免地会受到有利和不利气象条件的影响。即使今后农业生产技术达到了极高的水平，人们还是要根据以至于控制气象条件来安排农业生产。

提供的能量有：提供的物质有：绿色植物光合作用光合作用的能源：条件：原料：O2、N2、CO2、水汽等太阳辐射能、热能、风能、水能太阳辐射CO2、水汽适宜的温度CO2H2O太阳辐射温度C6H12O6气象要素只有在一定的数值范围内才具有价值年降水量少于250mm的干旱地区，除有灌溉水源外，一般不能发展农业。西欧是温带海洋性气候：降水比较均匀，气候较湿，太阳辐射不足，农作物不能成熟，所以只种牧草；2、西欧的人以肉类为主食，东亚的人以大米为主食的原因

1、过干、过湿都不利于农作物的生长东亚地区是季风气候区：夏季高温，冬季较冷，太阳辐射强，昼夜温差大，适合农作物的生长。

2、气象条件对农业生产影响的主要方面

c.气象条件还会通过其它外界环境条件如土壤、水文和地面覆盖物的作用来影响农业生产。d.气象条件中，光、热、水、气诸因子既不能互相代替，又互相制约，综合地影响农业生产，其不同的组合对农业生产会有不同的影响。不利的组合将导致减产，有利的组合必使农业增产，而最优的组合才有可能使农业生产高产、优质、高效。3、农业生产中应该重视的几个气象问题a.发展农业生产必须“因地因时制宜”，所谓“时”，实际上是指气象条件，即因气象条件制宜。b.不能认为只有气象条件影响农业生产，作物特别是农业生产过程中的农业技术措施也反过来影响气象条件。c.精细农业或精耕细作多项农业技术措施功能的发挥，几乎无一不与天气气候条件有关。d.农业生产对象的生长发育规律与影响农业生产的气象条件的变化规律相结合所形成的农业气象规律，会对农业生产产生有利或不利的影响。因此要发展农业生产，必须掌握农业气象规律。二、土壤—植物—大气系统（SPAS）简介

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”。实际上，农业气象系统的垂直尺度并不大。其上部边界层距离地面最高不过20～30米左右，下部边界层深入土壤中也只在30～50厘米以至几米上下。

农业气象系统内各个变量及其相互关系，蒙蒂斯（J.L.Monteith）等用“土壤—植物—大气”系统示意图（图1.1）来表示。

由图可以看出，农业气象学的任务，实质上就是要了解这个系统内的机制、状态与过程的相互关系；从能量平衡和物质守恒定律来研究、阐明农业生物从系统外部的输入项如何促使农业生物生长发育和产量形成；从能量转换与物质输送观点出发，按照需要，为采取各种有效措施，利用、调节和改造“土壤—植物—大气”系统提供依据，最后为获得高产、优质的农产品，提供最优的气象条件和气象措施。

§2农业气象学的定义及其主要内容一、农业气象学的定义及其研究对象1、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，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。

§2农业气象学的定义及其主要内容一、农业气象学的定义及其研究对象

2、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。二、农业气象学的目的及其主要内容

1、农业气象学的目的目的是从农业生产实际出发，围绕农业现代化以及加强农业基础建设，实现农林牧渔全面发展和科学种养等需要，不断认识和解决农业生产中出现的气象问题，使农业生产能够充分而合理地利用气候资源，战胜不利的气象因素，逐步提出促进农业“高产、优质、高效”和可持续发展的气象条件和气象措施。

二、农业气象学的目的及其主要内容

2、农业气象学的主要内容（1）、农业气象基本方法与理论研究a.农业气象监测及试验研究方法研究b.农业气象仪器研制c.农业生产与气象条件关系研究d.农业气象指标研究e.农业气象模式研究运用数学物理概念和方法描述作物生长过程作物生长动力模拟模型从系统科学的观点出发，遵循农业生态系统物质平衡和能量守恒原理及物质能量转换原理，以光、温、水、土壤等条件为环境驱动变量，运用数学物理方法和计算机技术，对作物生育期内光合、呼吸、蒸腾等重要生理生态过程及其与气象、土壤等环境条件的关系进行逐日数值模拟，人为再现农作物生长发育过程。

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。

总辐射光截获LAI潜在总光合产物实际总光合产物干物质茎叶贮存器官根生长呼吸维持呼吸Ta/Tm降水根区土壤含水量渗透蒸发排水毛细管上升实际蒸腾最大蒸腾土壤水分平衡子模型温度作物生长模拟模型框架灌溉荷兰deWit教授定义了从潜在产量到水分胁迫到营养胁迫及病虫害限制产量的作物模拟四个水平或四个阶段。目前已经有至少100种不同的模拟模型，其中以小麦模型最多，其它如谷类、豆类、根茎类、块茎类作物以及特殊作物如蔬菜和水果等的模型数十分有限。还有许多作物没有模拟模型。主要的作物模拟模型（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）、农业小气候研究与服务另外，从农业生产对象角度，又可将农业气象学分为：●作物气象●林业气象●畜牧气象●渔业气象研究方法分期播种法地理播种法田间实验法

植物人工气候室法统计学方法数值模拟方法遥感法

§3农业气象学的诞生与发展一、中国农业气象工作的建立与发展1、中国古代的农业气象成就《吕氏春秋》（战国）《氾胜之书》（西汉）《齐民要术》（北魏）《农书》（宋、元）《农政全书》（明）

§3农业气象学的诞生与发展二十四节气(农事历):春雨惊春清谷天，夏满芒夏暑相连，

秋处露秋寒霜降，冬雪雪冬小大寒。

中国古代的农业气象成就主要体现在：

●农时、节令、授时、农候占验

●农业生物与农时的关系

●农田小气候利用与改良技术

●农业气象灾害防御技术2、中国近代农业气象学的发展

二十世纪初，中国传统的农业气象观念逐渐被近代农业气象知识所代替。1922年竺可桢发表了“气象与农业的关系”一文,积极倡导开展农业气象科学研究。1945年涂长望“农业气象之内容及其研究途径述要”一文的发表,首次较详细地论述了农业气象科技的4个主要研究内容的意义、任务和方法。中国近代农业气象事业的发展是非常缓慢的，对农业的贡献更谈不上。

3、中国现代农业气象学的发展1953～1958年，初创探索时期；1958～1965年，发展—调整—稳步发展时期；

农业气象业务，农业气象区划1966～1976年，停滞时期；1977年以后，重建发展时期农业气象基本观测网，农业气候资源调查

二十多年来，我国农业气象科学技术水平得到迅速了提高，成为当今世界农业气象事业较为发达的国家之一，为我国农业的发展作出了积极贡献。

“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“九五”期间农业气象科技‘气候异常对我国农业生产影响评估模型的研究’是国家“九五”重中之重科技项目‘我国短期气候预测系统研究’的第三课题。重点是研制气候异常对我国农业生产影响的评估模式,与短期气候业务预测系统相嵌套联接,建立可供准业务运行的评估系统,并提出相应的抗御不利影响的适应对策。“九五”期间农业气象科技针对我国江南双季稻、华北冬小麦、东