1.2 农业气象学.ppt

1、第一章 绪论,1.2 农业气象 （1）太阳辐射与农作物 (2）热量条件与农作物 (3）水分条件与农作物 （4）二氧化碳与农作物,（1）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。,第一章 绪论,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。 光照长度。它和日照长度不同，它包括日照长度及只有漫射光的多云、阴天时段和曙暮光时段。, 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，这种现象称为光周期现象。,第一章 绪论, 光周期现象实质上是指

2、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， 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，它是植物利用对光长的测量而 控制植物生理反应的现象。,根据光长影响植物开花情况对植物的分类,（1）长日性植物。是指只有在光照长度超过 一定临界值（临界光长）时开花，否则即停留在 营养生长状态的植物。例如麦类、豌豆、亚麻、 油菜、胡萝卜等原产于高纬度地区的作物。 （2）短日性植物。是指只有在光照长度短于 一定临界值时开花的植物。如水稻、玉米、棉花 等原产于低纬度地区的作物。,（3）中日性植物。是是指当昼夜长短的比例 接近于相等时才能开花的植物。如甘蔗等。 （4）中

3、间型植物。指开花受光长影响较小的 植物，又称光期钝感植物。如西红柿、黄瓜等。 另外还发现了长短日性和短长日性植物等。,实验结果:, 光周期效应决定于暗期长度而不决定于 光期长度或光暗期之比。 短日性植物需要一定时间以上的暗期才能 开花，而长日性植物暗期过长也不能开花。, 即使给予足够长的暗期，如暗期中途给以“光中断”，则暗期效果消失，而光期中途的“暗中断”处理则无变化。,可见光（光合有效辐射）对植物的影响,（1）光合有效辐射的概念 生理辐射 决定着最重要的植物生理过程（包括光合 作用、色素合成、光周期现象和其它植物生理 现象）的光谱区称之为辐射的生理有效区，或 称为生理辐射。, 光合有效辐射

4、使得光合作用进行的光谱区辐射，称之为 光合有效辐射，简称PAR。 光合有效辐射的波长范围 光合有效辐射的波段大体与可见光（400 760nm）范围一致，即400700nm（欧美） 或380710nm（俄）。,（2）光合有效辐射的计算 估计值 光合有效辐射约占太阳总辐射的50%。 求算方法 a.进行严格的对比观测； b.以点推面，通过气候学计算来求取。,在实际工作中一般用下列简便公式来估算 光合有效辐射： 前苏联 中国华北,（2）温度对生物影响的主要方式, 温度强度（高、低） 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

5、对农业生物产生影响。,维持生命温度 适宜生长温度 保证发育温度 -10 0 10 20 30 40 50 光合温度 呼吸温度 图1 作物生命活动的基本温度示意图,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。,致 受 最 最 最 受 致 死 害 低 适 高 害 死 低 低 温 温 温 高 高 温 温 度 度 度 温 温 温度 三基点 五基点 七基点温度 图2 作物三、五或七基点温度范围示意图, 几种主要作物的三基点温度,空气温度

6、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,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。,积温学说： 在其他条件得到满足的前提下，温度对作物的发育起着主导作用。 作物开始发育要求一定的下限温度；而根据近年来的研究结果，在高温季

7、节完成的发育期还存在有上限问题。 作物完成某一阶段的发育需要一定积温。, 几种主要作物所需10以上活动积温,（1）冷害 冷害是指在农作物生长季节，温度在 0 以上，有时甚至在20左右的条件下对农作物 产生的危害。 根据农作物受害情况可将冷害分成延迟型、障碍型和混合型冷害。,低温危害,寒害是指中国热带、亚热带地区作物在 冬季遭受0以上（有时稍低于0）的低温 危害的现象。危害的作物有橡胶、椰子、咖啡、可可、胡椒和剑麻等。 根据寒害发生的天气条件，可将其分为 平流型、辐射型和混合型寒害。,（2）寒害,霜冻是指在春秋转换季节，土壤表面和植物 表面的温度下降到（0以下）足以使植物遭受伤 害甚至死亡的一种

8、农业气象灾害。 根据霜冻发生的季节可以将霜冻分为春霜冻 和秋霜冻。 根据成因又可以将其分为平流型、辐射型、 平流辐射型和蒸发型霜冻。,（3）霜冻,冻害是指越冬作物和果木在越冬期间由于 0以下低温剧烈变温所造成的一种农业气象 灾害。在北方主要危害越冬作物；在南方尤其 是亚热带北缘地区，主要危害经济果木。 根据冻害发生的天气条件可以将其分为冬季严寒型、入冬剧烈降温型和早春融冻型。,（4）冻害,温度过高的危害，即高温危害。 一般意义上的高温危害，指农业生物因高温 出现超过其生长发育甚至生命活动的上限温度而 导致伤害的一种农业气象灾害。,高温危害,（3）土壤水分,土壤水分物理形态：固态、气态、液态 按

9、土壤中某种吸力对水分的吸持和对水分性质的影响分为：紧束缚水、松束缚水、毛管水 和 重力水,土壤水分常数,1、定义 土壤中水分从受一种力的作用转到受另一种力 的作用时的土壤水分含量。 2、常用的土壤水分常数 （1）吸湿系数（最大吸湿量） 土壤吸湿水达到最大数量时的土壤含水量。 吸湿系数以下的土壤水被土粒牢固吸持，不能 被植物吸收利用。,（2）凋萎系数（凋萎含水量、凋萎湿度） 植物产生永久凋萎时的土壤含水量，包括全部 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1.52.0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

10、着土壤粘性增加而增加。,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 （3）最大分子持水量 膜状水达到最大数量时的土壤含水量。 它包括全部的吸湿水和膜状水，约为最大吸湿量的24倍。,（4）田间持水量（土壤最小持水量） 毛管悬着水达到最大量时的土壤含水量。 田间持水量是在不受地下水影响的自然条件 下所能保持的土壤水分的最大数量指标。 田间持水量是土壤中对植物有效水分的上限 和计算灌水定额的依据。,（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

11、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。,（6）毛管蓄水量（最大毛管水量） 土壤毛管孔隙都充满水分时的含水量。 包括吸湿水、膜状水和毛管上升水。 毛管蓄水量比田间持水量高1/41/3左右。 （7）全蓄水量（全持水量、土壤饱和含水量） 土壤所有孔隙全部充满水分时的含水量。 全蓄水量的数值主要取决于土壤孔隙度。,土壤水分常数及其有效性 不同类型土壤的水分常数不同，主要决定于土 壤质地及结构。 土壤有效水分含量 = 土壤贮水量-

12、凋萎湿度时的土壤贮水量,蒸散即植物叶面蒸发（蒸腾）和棵间土壤蒸发之和。蒸散是植物失水的主要方式。 估算作物的蒸散可确定作物的需水量 。于制定灌水计划，确定灌水时间和灌水量，提高灌溉效益具有十分重要的意义。,水分过少的危害-干旱 干旱是指长期降水偏少，造成空气干燥，土壤缺水，使农作物体内水分发生亏缺，影响作物正常生长发育、减产甚至死亡的一种农业气象灾害。 水分过多的危害-洪水、涝害和湿害 1）洪水是大雨、暴雨引起的山洪暴发，河水泛滥，淹没农田，毁坏农舍和农业设施的灾害； 2）涝害是雨量过大或过于集中，造成农田积水而使作物受到危害； 3）湿害是连阴雨实践过长或洪水、涝害之后排水不良引起的，使土壤水

13、分长期处于饱和状态，作物根系因缺氧而受到危害。,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。,（4）农业生态系统碳循环,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。 a、CO2饱和点 在辐射能充分满足的条件下，植物光合 速率不再随CO2浓度增加而增大时的CO2浓度 称为CO2饱和点。,b、CO2补偿点 植物光合作用所消耗的CO2与呼吸作用释放 的CO2达到平衡时，环境中的CO2浓度称补偿点。 CO2补偿点时的光合速率等于零

14、。 CO2补偿点是了解和衡量作物光合作用与 呼吸作用关系的一个重要生理指标。所以低CO2 补偿点往往可以作为作物高光合效率的指标。 CO2补偿点还与作物的发育及环境有关。,农田上CO2浓度的日变化： 夜间由于土壤和植物继白天不断地释放出CO2，而又没有光合作用，使农田上CO2浓度最大。 白天，由于作物经过漫长的黑夜而处于“饥饿”状态，光合作用的增强使CO2浓度降低，在午前9-10点时光合作用迅速增强达到最大值，而CO2浓度出现低谷，中午前后因外界条件不利于光合作用，所以CO2浓度变化较平稳，午后随着太阳辐射强度的减弱，气温降低，叶片气孔又逐渐张开，光合强度在15-16时出现次高峰，CO2浓度也再次降低，但午后空气