小氣候與農業(yè)小氣候

1、1第十章 小氣候與農業(yè)小氣候 第一節(jié) 小氣候的特點 第二節(jié) 農田小氣候形成的物理基礎 第三節(jié) 農田小氣候的一般特征 第四節(jié) 農業(yè)技術措施的小氣候效應 第五節(jié) 地形、水域小氣候 第六節(jié) 果園小氣候 第七節(jié) 防護林帶的小氣候2q要求深刻理解和熟練掌握的重點內容：要求深刻理解和熟練掌握的重點內容： 小氣候的基本知識小氣候的基本知識 農業(yè)小氣候的基本特征農業(yè)小氣候的基本特征 農業(yè)技術措施的小氣候效應農業(yè)技術措施的小氣候效應q要求一般理解和掌握的內容：要求一般理解和掌握的內容： 保護地小氣候保護地小氣候 地形和水域小氣候地形和水域小氣候 森林和園林小氣候森林和園林小氣候 q難點：難點： 農業(yè)小氣候的基本

2、特征農業(yè)小氣候的基本特征3 第一節(jié) 小氣候的特點1.什么叫小氣候和農業(yè)小氣候什么叫小氣候和農業(yè)小氣候?4不同下墊面麥地麥地坡地坡地水域與山地水域與山地花卉花卉 5棉田棉田草原草原林地林地水域水域6 小氣候形成和變化的因素有兩個：一個是輻射因素，另一小氣候形成和變化的因素有兩個：一個是輻射因素，另一個是局地平流或湍流因素。前者為熱力因素，后者為動力基礎。個是局地平流或湍流因素。前者為熱力因素，后者為動力基礎。小氣候形成因素小氣候形成因素 7很穩(wěn)定 小氣候規(guī)律具有相對穩(wěn)定性。由于小氣候尺度小，所產生的小氣候差異不易被混和。因此，各處小氣候現象比較穩(wěn)定，幾乎天天具有相同的規(guī)律性。但不同季節(jié)和天氣類型

3、略有差異。小氣候的特點小氣候的特點8差別大 從產生小氣候現象來看，由于小氣候考慮尺度很小，局地差異不易被大規(guī)模空氣運動所混和，所以在垂直方向或水平方向上的氣象要素差異很大。如對于大氣候而言氣溫遞減率小于等于1，而小氣候氣溫遞減率可高達幾百幾千度。9范圍小研究對象水平范圍垂直范圍大氣候 105107102105小氣候10-210410-210210第二節(jié)、農田小氣候形成的物理基礎第二節(jié)、農田小氣候形成的物理基礎 一一 活動面和活動層活動面和活動層1、活動面、活動面 活動面是熱量和水分交換最顯著的物體表活動面是熱量和水分交換最顯著的物體表 面。農田土壤、植物和大氣各組成部分之間的物質輸送面。農田土

4、壤、植物和大氣各組成部分之間的物質輸送 和能量轉換，在小氣候形成上起非常重要的作用。和能量轉換，在小氣候形成上起非常重要的作用。 2、 活動層活動層 實際上，對小氣候形成起物理基礎作用的不實際上，對小氣候形成起物理基礎作用的不 局限于活動面，而是以發(fā)生在具有一定厚度的層次中，局限于活動面，而是以發(fā)生在具有一定厚度的層次中， 這一發(fā)揮物理基礎作用的層次稱為活動層或作用層。這一發(fā)揮物理基礎作用的層次稱為活動層或作用層。11二、二、 活動面的能量平衡活動面的能量平衡RT =P+B+LEC+IA+QC+QT RT =P+B+LEC+IA+QC+QT R RT T 為農田活動面的凈輻射；為農田活動面的凈

5、輻射； P P 為農田活動面與大氣的亂流熱交換；為農田活動面與大氣的亂流熱交換； B B 為活動面與下層土壤間的熱交換；為活動面與下層土壤間的熱交換； LELEC C 為農田蒸散耗熱；為農田蒸散耗熱； I IA A 為作物凈光合作用消耗的熱量；為作物凈光合作用消耗的熱量； Q QC C 為葉片積累的熱量；為葉片積累的熱量； Q QT T 為葉片與株莖內部的熱交換。為葉片與株莖內部的熱交換。IA，QC C，QT T很小可以忽略不計，上式可簡化為：很小可以忽略不計，上式可簡化為： RT =P+B+LEC C 12三 、 活動層中的亂流交換 近地面物理屬性的垂直輸送，是由亂流推動的，除一部分亂流是由

6、熱力原因引起外，大多數亂流是由于農田對風的摩擦減速而產生的。這種摩擦減速，完全可以視為地面連續(xù)不斷地從風中吸收動量的過程，從而產生一個由氣流到地面的連續(xù)向下的動量通量。13 太陽輻射到達農田植被上表面時，一部分被植物葉面反射，一部分被葉面吸收，一部分穿過植株空隙或透過葉面深入到下面各層直至地面。對于不同作物，或者同一作物不同的生育期，其對太陽輻射的反射、吸收和透射能力不同。 第三節(jié)、農田小氣候的基本特征第三節(jié)、農田小氣候的基本特征一一 農田中光的分布農田中光的分布14 農田中總輻射強度、直接輻射強度和散射強度的垂直分布，趨勢是相似的，都從植株頂部向下遞減，并都是在開始時遞減較慢，在中間層迅速削

7、弱，再往下遞減速度又緩慢下來。因此，過分密植的農田不利于下層透光，培植適當的株型，對有效利用太陽能很重要。15 光能在植物群體中的鉛直分布，符合比爾一朗伯光能在植物群體中的鉛直分布，符合比爾一朗伯特特(BeerLambert)(BeerLambert)指數定律，即光線自上而下依次指數定律，即光線自上而下依次減弱。減弱。I:I:株頂向下至某一高處的照度；株頂向下至某一高處的照度； I I0 0: :到達株頂的照度；到達株頂的照度； I IIo:Io:相對照強度；相對照強度； E:E:自然對數的底；自然對數的底； F:F:株頂向下至某一高度的累計葉面積指數；株頂向下至某一高度的累計葉面積指數； K

8、:K:葉層的消光系數。葉層的消光系數。 16 二二 農田中溫度的分布農田中溫度的分布 農田中溫度的分布，決定于農田輻射差額和農田亂流情況。農田中溫度的分布，決定于農田輻射差額和農田亂流情況。不同作物、不同生長期和栽培措施下，溫度分布是不同的。不同作物、不同生長期和栽培措施下，溫度分布是不同的。生長發(fā)育初期生長發(fā)育初期 谷類作物在谷類作物在分蘗以前，分蘗以前，因莖葉幼小，與裸地因莖葉幼小，與裸地情況基本相同，即情況基本相同，即白晝盛行日射型，夜間盛行輻射型的溫度白晝盛行日射型，夜間盛行輻射型的溫度分布。分布。17 作物的生長盛期作物的生長盛期，莖高葉茂，株間和株頂以上的空氣交換莖高葉茂，株間和株

9、頂以上的空氣交換大為降低。溫度垂直分布：大為降低。溫度垂直分布：午間最高溫度和夜間最低溫度出現午間最高溫度和夜間最低溫度出現在作物層中的莖葉最密集的部位（外活動面）在作物層中的莖葉最密集的部位（外活動面）。 作物發(fā)育后作物發(fā)育后期，期，莖葉枯黃脫落，太陽投入株間的光和輻射增多。農田的溫度分布，與生育初與生育初期相近，最高和期相近，最高和最低溫度，出現最低溫度，出現在地面附近在地面附近。18 水田的溫度分布，水田的溫度分布，緊貼水面的一薄層，白天蒸發(fā)耗熱多，夜緊貼水面的一薄層，白天蒸發(fā)耗熱多，夜間冷卻慢，所以與旱地情況相反，間冷卻慢，所以與旱地情況相反，白晝?yōu)檩椛湫?，夜間為日射白晝?yōu)檩椛湫?，夜間

10、為日射型的溫度分布型的溫度分布。溫度在水田上的分布情況和旱地有異溫度在水田上的分布情況和旱地有異 19 三三 農田中的濕度分布農田中的濕度分布 農田中的濕度分布和變化，決定于溫度、農田蒸發(fā)、亂流水汽交換強度的變化。白晝空氣亂流使水汽蒸發(fā)向上輸送，夜間使水汽流向作物層，并凝結為露或霜。 作物生長初期，作物蒸騰面不大，作物的蒸騰量不是農田蒸散量的重要部分，農田絕對濕度分布和裸地一樣，白晝隨高度降低，夜間相反。 作物生長后期，農田的絕對濕度分布又和裸地幾乎一樣，即白晝隨高度降低，夜間相反。 20 農田中相對濕度的分布農田中相對濕度的分布 決定于溫度和絕對濕度的分布。 作物生長初期作物生長初期，相對濕

11、度的分布與裸地相同，不論，相對濕度的分布與裸地相同，不論晝晝夜夜相對濕度都是相對濕度都是隨高度而降低。隨高度而降低。 作物生長末期作物生長末期，白天白天相對濕度相對濕度和生育中期相近和生育中期相近，夜間夜間地表溫度較低，地表溫度較低，最大最大相對濕度又出現相對濕度又出現在地表附近在地表附近。 作物生長盛期，白天作物生長盛期，白天相對濕度在相對濕度在莖葉密集區(qū)莖葉密集區(qū)域附近域附近最最高高，地表地表附近附近次之次之；夜間夜間氣溫都較低，株間相對濕度在所氣溫都較低，株間相對濕度在所有高度上都有高度上都比較接近比較接近。21 四四 農田中風的分布農田中風的分布 從風速的水平分布看，風速由農田邊行向農

12、田中部不從風速的水平分布看，風速由農田邊行向農田中部不斷減弱，最初減弱很快，以后減慢，到達一定距離后不斷減弱，最初減弱很快，以后減慢，到達一定距離后不再變化。從垂直方向看，風速在作物層中葉稠密部位受再變化。從垂直方向看，風速在作物層中葉稠密部位受到較大削弱，頂部和下部莖葉稀少，風速較大，離邊行到較大削弱，頂部和下部莖葉稀少，風速較大，離邊行較遠的地方的作物層下部風速較小。較遠的地方的作物層下部風速較小。2223 五五 農田中二氧化碳的分布農田中二氧化碳的分布 作物層內二氧化碳濃度在莖葉密度最大層次附近為最低。作物層內二氧化碳濃度在莖葉密度最大層次附近為最低。從清晨到中午從清晨到中午 ,作物莖葉

13、密集的高度上二氧化碳濃度最低作物莖葉密集的高度上二氧化碳濃度最低 ,午后可降至最接近地面的地方。夜間，從傍晚到清晨，午后可降至最接近地面的地方。夜間，從傍晚到清晨，由于作物的呼吸作用放出二氧化碳，農田中二氧化碳的由于作物的呼吸作用放出二氧化碳，農田中二氧化碳的濃度由下向上不斷遞減。濃度由下向上不斷遞減。24 25第四節(jié)第四節(jié) 農業(yè)技術措施的小氣候效應農業(yè)技術措施的小氣候效應2.2.改良農田小氣候的技術措施有哪些改良農田小氣候的技術措施有哪些? ?簡單敘述這些措施對農田小氣候的影響簡單敘述這些措施對農田小氣候的影響? ?耕作措施耕作措施松土松土鎮(zhèn)壓鎮(zhèn)壓 壟作壟作栽培技術措施栽培技術措施確定種植行

14、向確定種植行向采用合理的種植密度采用合理的種植密度實行間作、套作實行間作、套作覆蓋塑料薄膜與地膜覆蓋塑料薄膜與地膜適時灌溉適時灌溉耕翻耕翻26一、 耕作措施的小氣候效應耕作措施的小氣候效應 1.耕翻耕翻 耕翻的氣象效應： 使土地疏松，土壤中空氣含量增加，熱容量和導熱率減小，有調節(jié)土溫減慢蒸發(fā)，提高土壤蓄水能力等作用。272、松土、松土 （1）使土壤疏松，增加土壤的透氣性和透水性，提高土壤的）使土壤疏松，增加土壤的透氣性和透水性，提高土壤的蓄水能力，對下層土壤來說，有保墑效應；蓄水能力，對下層土壤來說，有保墑效應；（2）使土壤熱容量和導熱率減小，削弱上下層土壤間熱交換，）使土壤熱容量和導熱率減小

15、，削弱上下層土壤間熱交換，增加土壤表層溫度的日較差；增加土壤表層溫度的日較差；（3）低溫季節(jié)，松土層有降溫效應，下層有增溫效應，高溫）低溫季節(jié)，松土層有降溫效應，下層有增溫效應，高溫季節(jié)，松土層有升溫效應，下層有降溫效應。季節(jié)，松土層有升溫效應，下層有降溫效應。3、鎮(zhèn)壓、鎮(zhèn)壓 土壤經過鎮(zhèn)壓后，空隙減少，具有調節(jié)土溫和改土壤經過鎮(zhèn)壓后，空隙減少，具有調節(jié)土溫和改善水分輸送的功能。善水分輸送的功能。（1）減小土壤透氣性和透水性，增加土壤的毛管量，加速土）減小土壤透氣性和透水性，增加土壤的毛管量，加速土壤水份蒸發(fā)；壤水份蒸發(fā)；（2）增加土壤的熱容量和導熱率，減小土壤溫度的日較差；）增加土壤的熱容量和

16、導熱率，減小土壤溫度的日較差；（3）在土壤干燥時，鎮(zhèn)壓可以保持土壤水分。）在土壤干燥時，鎮(zhèn)壓可以保持土壤水分。 284、壟作、壟作 壟作能使土壤疏松層加厚通氣良好，提高表層壟作能使土壤疏松層加厚通氣良好，提高表層土壤溫度，對保持下層土壤水分有良好效果，在多土壤溫度，對保持下層土壤水分有良好效果，在多雨時，還有利于排積水降低土壤濕度。雨時，還有利于排積水降低土壤濕度。 一般南北壟的東西兩側，土壤溫度相關不大；而東西壟一般南北壟的東西兩側，土壤溫度相關不大；而東西壟的南北兩側溫度有顯著差異，南側溫度遠高于北側，就整體的南北兩側溫度有顯著差異，南側溫度遠高于北側，就整體平均來看，南北壟的土壤溫度高于

17、東西壟。平均來看，南北壟的土壤溫度高于東西壟。 壟作地凸起壟作地凸起,蒸發(fā)面加大，上層土壤干燥疏松，下導土壤蒸發(fā)面加大，上層土壤干燥疏松，下導土壤濕潤。濕潤。 29二、栽培技術措施二、栽培技術措施1.種植行向的氣象效應 在夏半年，東西行向的受光照時間比南北行向要多。冬半年，南北行向受光照時間比東西行向多，為了使農田通風良好，還要使行向與作物生長盛期出現最多的風向接近。30 農田的通風透光性密度的加大而減弱，空氣濕度隨密度增大而增加，在同一密度下種植方式不同，其氣象效應也不同，采取寬、窄行種植方式能增加株間光照，改善農田通風條件和溫、濕度狀況。 2.種植密度的氣象效應313.間作、套種的氣象效應

18、 間作和套種改平面受光為立體受光，增加了光合面積和作物層內的透光性，提高了光能利用率，同時改善了農田的通風條件，保證二氧化碳有供應，提高了光合效率。 324.4.灌溉的氣象效應灌溉的氣象效應 農田灌溉后，反射率降低，吸收的太陽輻射能增加，同時由于農田中蒸散加劇，土壤溫度降低，空氣濕度增大，高溫時灌溉地上氣溫比未灌地低，夜間低溫時，灌溉地氣溫較高，并使表層土壤日期較差減少。335.覆蓋塑料薄膜的氣象效應覆蓋塑料薄膜的氣象效應 （1）藍色膜對水稻育苗效果好。 因為藍色膜比無色膜透過的藍紫光多，增溫和緩，保濕適宜，秧苗葉綠色含量增加，立枯病發(fā)病低，有利于培育壯秧。6.簡述覆蓋塑料薄膜的小氣候效應。（

19、2 2）銀色膜對冬春蔬菜大棚栽培效果好。）銀色膜對冬春蔬菜大棚栽培效果好。 因為銀色膜反射性能好，當太陽因為銀色膜反射性能好，當太陽光照在膜上時可以全反射出來，有利于光照在膜上時可以全反射出來，有利于蔬菜全面受光，使莖葉粗壯，果實提早蔬菜全面受光，使莖葉粗壯，果實提早成熟，著色好。另外，銀色膜還可以驅成熟，著色好。另外，銀色膜還可以驅走蚜蟲，減輕作物病蟲害。走蚜蟲，減輕作物病蟲害。343.為了提高作物層內的透光性，應采取哪些措施為了提高作物層內的透光性，應采取哪些措施? 農業(yè)上采用套種，合理密植等措施使農作物充分吸收陽光以達到增產的目的。 利用大棚適當延長光照時間，提高CO2濃度和溫度，提高光

20、合作用的效率。354.為了提高作物層內的通風性，應采取哪些措施為了提高作物層內的通風性，應采取哪些措施? 間作、套作 合理密植 壟作 修剪36第五節(jié)第五節(jié) 地形和水域小氣候地形和水域小氣候太陽輻射在坡地上的分布規(guī)律是：在緯太陽輻射在坡地上的分布規(guī)律是：在緯度度3050N的地區(qū)，到達偏南坡地上的地區(qū)，到達偏南坡地上的太陽輻射總量都比水平面上多，而偏的太陽輻射總量都比水平面上多，而偏北坡地都比水平面上少；東坡與西坡介北坡地都比水平面上少；東坡與西坡介于南、北坡之間，兩者相差不大。于南、北坡之間，兩者相差不大。 坡地地面上日平均溫度坡地地面上日平均溫度的高低主要的高低主要取決于坡地吸收輻射能的多少，

21、所以它取決于坡地吸收輻射能的多少，所以它的分布規(guī)律的分布規(guī)律與太陽輻射的分布相似與太陽輻射的分布相似。 地形對風速影響的規(guī)律一般是：凸地形對風速影響的規(guī)律一般是：凸出地形頂部風速最大，側風坡中部次之，出地形頂部風速最大，側風坡中部次之，迎風坡較小，背風坡和低洼處最小。迎風坡較小，背風坡和低洼處最小。 一、地形小氣候一、地形小氣候7. 7. 簡述地形、水域小氣候的特點。簡述地形、水域小氣候的特點。(一一) 坡地小氣候坡地小氣候 37（二）谷地小氣候（二）谷地小氣候 由于周圍山地的遮蔽，使谷地的日照時間由于周圍山地的遮蔽，使谷地的日照時間比空曠平地短，太陽輻射總量比平地少，與外界比空曠平地短，太陽

22、輻射總量比平地少，與外界熱量和水汽的交換也受到很大限制，因此形成了熱量和水汽的交換也受到很大限制，因此形成了谷地小氣候。谷地小氣候。 谷地的氣溫日變化谷地的氣溫日變化較四周山坡和山頂劇烈。較四周山坡和山頂劇烈。 谷底和山坡之間有山谷風存在。山谷風在夏谷底和山坡之間有山谷風存在。山谷風在夏季最明顯，而在冬季較弱。白天，谷風把水汽帶季最明顯，而在冬季較弱。白天，谷風把水汽帶到山頂，使山頂濕度增加，谷底濕度減小；夜間，到山頂，使山頂濕度增加，谷底濕度減小；夜間，山風又把水汽帶回谷中，使谷底濕度增加，山頂山風又把水汽帶回谷中，使谷底濕度增加，山頂減小。減小。 38二、水域小氣候二、水域小氣候 水面的輻

23、射平衡比陸地大。水面的輻射平衡比陸地大。由于水體吸收的由于水體吸收的輻射能主要用于蒸發(fā)耗熱和水體儲存熱量的能力輻射能主要用于蒸發(fā)耗熱和水體儲存熱量的能力很強，所以水體溫度升高不大。很強，所以水體溫度升高不大。 水域上空氣溫變化的大小與水域面積和深度水域上空氣溫變化的大小與水域面積和深度有關。水域面積越大，深度越深，氣溫變化越小；有關。水域面積越大，深度越深，氣溫變化越??；反之，則氣溫變化較大。反之，則氣溫變化較大。 水域對沿岸陸地的春季回暖和秋季降溫都有水域對沿岸陸地的春季回暖和秋季降溫都有延緩作用，對冬季降溫也有緩和作用。因此對沿延緩作用，對冬季降溫也有緩和作用。因此對沿岸的越冬作物和果樹有

24、良好的保護作用。在春、岸的越冬作物和果樹有良好的保護作用。在春、秋兩季，當霜凍發(fā)生時，沿岸農田也能減輕或免秋兩季，當霜凍發(fā)生時，沿岸農田也能減輕或免受霜凍的危害。受霜凍的危害。 39第六節(jié)第六節(jié) 果園小氣候果園小氣候（一）果園中的光照狀況（一）果園中的光照狀況 從從樹形樹形來看，小型果樹的生產力比大型果樹高，來看，小型果樹的生產力比大型果樹高，因為樹的表面積占樹體積的比重大。因為樹的表面積占樹體積的比重大。 從從栽種方式栽種方式看，一般認為寬行距、窄株距的方看，一般認為寬行距、窄株距的方式可以增加單位面積的栽植密度，減少光能浪費，式可以增加單位面積的栽植密度，減少光能浪費，較為有利。較為有利。

25、 從從行向行向來說，一般認為南北行向的果園，在一來說，一般認為南北行向的果園，在一天中樹冠上光照分布均勻，上午東面受光，下午西天中樹冠上光照分布均勻，上午東面受光，下午西面受光，光照時問也相等。而東西行向的果園，在面受光，光照時問也相等。而東西行向的果園，在生長期內樹冠南、北兩側面的直接輻射相差太大。生長期內樹冠南、北兩側面的直接輻射相差太大。 當陽光照射到樹冠上時，當陽光照射到樹冠上時，由于樹冠的吸收與反射，越由于樹冠的吸收與反射，越到樹冠內部光照越弱到樹冠內部光照越弱 。40（二）果園內的溫度狀況（二）果園內的溫度狀況 冬季，果園內的日平均氣溫較果園外稍高。冬季，果園內的日平均氣溫較果園外

26、稍高。 春季、春季、 秋季對落葉果園來說，白天氣溫比果秋季對落葉果園來說，白天氣溫比果園外高，夜間相反。園外高，夜間相反。 夏季，白天氣溫比果園外低；夜間相反。夏季，白天氣溫比果園外低；夜間相反。（三）果園內的濕度狀況（三）果園內的濕度狀況 果園內果園內空氣濕度空氣濕度幾乎全年幾乎全年都高于都高于果園外空曠地果園外空曠地。41（四）果園內風的狀況（四）果園內風的狀況 一般密植果園內，冠層風速明顯小于裸地，而一般密植果園內，冠層風速明顯小于裸地，而樹冠內幾乎沒有風。當行向與風向平行時，園內風樹冠內幾乎沒有風。當行向與風向平行時，園內風速減弱較小，但仍較裸地小速減弱較小，但仍較裸地小1/21/3 。（五）果園小氣候的調節(jié)（五）果園小氣候的調節(jié) 1，果園地面覆蓋，果園地面覆蓋 2，果園灌溉，果園灌溉 3，樹干涂白，樹干涂白 4，修剪整形，修剪整形 5，興建果園防護林，興建果園