牧草地小氣候概述和表現(xiàn)

1、牧草地小氣候概述和表現(xiàn)氣候泛指由天文學(xué)因子和物理地理學(xué)因子共同作用而形成的地域性天氣狀況，主要取決于其地理位置。 氣候控制范圍 ：大氣候 -區(qū)域性 中氣候 -地區(qū)性 小氣候 -地段 植物氣候 -植被范圍 牧草地第一節(jié) 自然效應(yīng)第二節(jié) 人工效應(yīng) 第一節(jié) 自然效應(yīng)一、太陽輻射 二、熱量平衡 三、水分平衡 四、風(fēng)和二氧化碳狀況 一、太陽輻射（一）生物圈中的光特性 （二）光輻射對(duì)植物的作用 （一）生物圈中的光特性1可見光光譜組成：390770nm 2輻射能量：I0=每分鐘每平方厘米8.12 J I=I0*sin（二）光輻射對(duì)植物的作用 2群體作用 1個(gè)體作用1個(gè)體作用-植物個(gè)體熱效應(yīng)-70%光合效應(yīng)-

2、28% 2群體作用-植物群叢 入射輻射的條件：直接輻射、散射輻射 地面的光學(xué)性質(zhì)：植被密度及雪被狀況等 植物群叢的光學(xué)性質(zhì)：植物種類、葉片結(jié)構(gòu)、葉 齡、葉色、葉片厚度等 植物群叢結(jié)構(gòu)：群叢冠層結(jié)構(gòu)、植株在地面上的 分布、葉片大小和方位、葉片數(shù) 量及葉片空間分布和相互遮蔭情 況等 通常情況下，植物群叢接受太陽輻射的最活躍部位是在群叢高度的2/3處，此稱為輻射的“作用面”或“下墊面”。下墊面-underlying surface 二、熱量平衡（一）溫度分布規(guī)律 （二）輻射平衡和熱量平衡 （一）溫度分布規(guī)律1群叢氣溫 -禾本科牧草 -最高溫 -群叢高度2/3處 2耕層土溫：太陽輻射、土壤質(zhì)地 、濕度

3、 、土表狀 況 、地形 3植株溫度：日照、風(fēng)速 、白晝( 白高晝低)（二）輻射平衡和熱量平衡 1輻射平衡2熱量平衡1輻射平衡：作用面收入（吸收）的輻射能與支出 （反射）的輻射能的差值輻射平衡Radiation balance牧草地輻射平衡白天呈遞減型，即由植被上部向下遞減；夜晚為遞增型，即由植被上表面向下遞增。 植被對(duì)輻射交換有削弱作用，在白天可起到降低溫度的作用，夜晚通過減少有效輻射而起到保持溫度的作用。 2熱量平衡Heat balance，地球表面、大氣和地球-大氣系統(tǒng)通過各種方式得到的熱量和失去的 熱量之間的差值。三、水分平衡 （一）降水與蒸發(fā) （二）牧草地水分狀況 （三）植物體內(nèi)的水分

4、平衡 1水源分布 2水分循環(huán)與平衡 3降水指標(biāo)體系 （一）降水與蒸發(fā) 1水源分布 海洋 97%以上冰蓋及冰川的冰雪 2%地下水 0.6% -1%靠近地表；云、霧、水蒸氣 0.001%-旱作雨養(yǎng)農(nóng)業(yè) 2水分循環(huán)與平衡 海洋降雨蒸發(fā)陸地蒸發(fā)降雨河流3降水指標(biāo)體系 平均年降水量在250mm以下-干旱區(qū)，不能從事旱作（雨養(yǎng)）農(nóng)業(yè)，只能發(fā)展牧業(yè)和灌溉農(nóng)業(yè)；平均年降水量250500mm-半干旱地區(qū)，可以從事旱作農(nóng)業(yè)，尤其在350500mm的地區(qū)；平均年降水量500750mm-半濕潤地區(qū)，優(yōu)先發(fā)展農(nóng)業(yè)的最佳地區(qū)；平均年降水量750800mm以上-濕潤地區(qū)，該地區(qū)解決澇害是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的最大問題。 （二）牧草地水

5、分狀況 牧草地總蒸發(fā)分為土壤蒸發(fā)和植物蒸騰兩項(xiàng)支出，二者比例與植被種類、密度和覆蓋度有關(guān)。苗期-土壤蒸發(fā)為主，生長盛期-植物蒸騰占據(jù)主導(dǎo)地位。有植物的牧草地總蒸發(fā)量高于休閑地。牧草地總蒸發(fā)量與土壤濕度也有關(guān)，通常隨著土壤濕度下降而降低。 牧草地近地面空氣濕度主要取決于空氣濕度和牧草地總蒸發(fā)。與休閑地相比，牧草地近地面空氣濕度大，而且由地面向上遞減，這種遞減幅度隨株高和覆蓋度的增加而縮小。 牧草地的土壤濕度因總蒸發(fā)量大和被植被截留降水而降低，又因植被表面形成的露、霜及植被阻流降水徑流而增加，總的來看失去的水分多于得到的水分，牧草地土壤濕度是要下降的。但若植被很密，以致地面蒸發(fā)很少，植物蒸騰耗水吸

6、自較深土層，休閑地蒸發(fā)水分來自表層，則牧草地表層土壤濕度反而高于休閑地。（三）植物體內(nèi)的水分平衡 四、風(fēng)和二氧化碳狀況 （一）風(fēng) （二）二氧化碳 （一）風(fēng) （二）二氧化碳 第二節(jié) 人工效應(yīng) 一、耕作效應(yīng)二、密植效應(yīng)三、間套作效應(yīng)四、灌溉效應(yīng)五、防風(fēng)效應(yīng)六、覆膜效應(yīng)七、化學(xué)效應(yīng)八、防霜效應(yīng) 一、耕作效應(yīng) （一）壟作 （二）淺鋤深耕 （三）鎮(zhèn)壓 （四）免耕留茬 （一）壟作 壟作是在整地時(shí)將耕作層筑起壟臺(tái)和壟溝，而后在壟臺(tái)上種植作物，這是北方濕潤寒冷地區(qū)常見的一種栽培方式。壟作的主要效應(yīng)是增溫，這是因?yàn)槠涞禺嫵什ɡ诵纹鸱鼱?，地表面積比平作增加了25%30%，從而增大了太陽輻射的接納量，導(dǎo)致白天壟上溫

7、度比平作高23，而夜晚因散熱面積大比平作溫度低，結(jié)果增大了土壤日溫差，這樣有利于植物生長發(fā)育。壟作還有降低土壤濕度和提高光照強(qiáng)度的效應(yīng)，020cm的耕作層土壤濕度平均比平作降低0.8%3.0%，植株上、中、下部光照強(qiáng)度比平作分別提高43.0%、50%、27.5%。 （二）淺鋤深耕 牧草苗期中耕淺鋤除雜草，加大土壤日溫差。一般淺鋤（46cm）可提高土層5cm處溫度0.50.8。深耕具有增溫作用，增溫效果持續(xù)時(shí)間長，可體現(xiàn)在全年各個(gè)時(shí)期，而且這種作用隨耕深的下延而增大。（三）鎮(zhèn)壓 鎮(zhèn)壓的結(jié)果是使土壤結(jié)構(gòu)緊密，影響可達(dá)10cm。由于導(dǎo)熱率和吸熱率增大，使得土壤溫度狀況發(fā)生變化，高溫時(shí)段鎮(zhèn)壓能降低溫度

8、，低溫時(shí)段鎮(zhèn)壓能提高溫度，對(duì)夏季防熱、冬季御寒有著積極作用。由于土壤緊密使毛細(xì)管作用加強(qiáng)，引起下層水分上升，導(dǎo)致上層毛細(xì)管持水量增加，反映到上層土壤濕度增大。（四）免耕留茬 免耕留茬是在保留上茬作物的情況下，不耕翻，在其行間種植下茬作物的方式，這是現(xiàn)代農(nóng)藝技術(shù)興起的一種栽培方法。保留殘茬可減小風(fēng)力，減弱能量交換 減少地面熱量損失，平緩田間氣溫變化，阻留積雪，這些作用對(duì)防御低溫有著積極作用，其作用效果隨茬的增高而增強(qiáng)。另外，免耕留茬顯然比耕翻減少水分蒸發(fā)，從而有效保留了土壤水分。二、密植效應(yīng) （一）密植與小氣候因子 （二）合理密植與種植方式 （一）密植與小氣候因子 合理密植為牧草造就了特殊的田間

9、小氣候，使小氣候得到最充分利用。但過度密植會(huì)使牧草地小氣候變劣，諸如削弱光照強(qiáng)度，變劣通風(fēng)狀況，降低日間溫度，降低土壤濕度，增加近地面空氣濕度，從而使牧草地小氣候條件變得不利于植物生長發(fā)育。（二）合理密植與種植方式 密植是否合理用田間株叢密度表示，即單位面積內(nèi)植物株叢數(shù)。合理的田間密度首先取決于植物種類，此與植物株高、株型、葉形、冠幅和根幅有關(guān)。當(dāng)密度一定時(shí)，密植效果取決于種植方式，適當(dāng)加大行距，縮小株距，調(diào)節(jié)植物群體在田間的分布狀況，可改善田間小氣候條件，達(dá)到充分利用當(dāng)?shù)貧夂蛸Y源的效果。三、間套作效應(yīng) （一）增產(chǎn)理論 （二）效應(yīng)分析 （一）增產(chǎn)理論 間套作又稱間作套種，指在前作物未收獲前在其

10、行間種植后作物的方式，屬密植范疇，形式多種多樣。采用高、矮稈作物間套作，由于葉子層次多，加大了葉面積，增強(qiáng)了光合效率，同時(shí)還可充分利用作物生長前期和后期的光照，從而提高了光能利用率。矮稈作物生長的地方，可成為高稈作物通風(fēng)透光的“走廊”，光線通過這一走廊直射到高稈作物的中下部，同時(shí)由于矮稈作物的葉面反射，田間漫射光也大大增加，從而發(fā)揮田間植物群體較多利用光能的效益。另外，實(shí)行間套作延長了生長季中光合的有效時(shí)間，從而也提高了光能利用率。除改善田間小氣候外，間套作盡量擴(kuò)大了邊際效應(yīng)，爭取了更多光照和通風(fēng)條件，使得作物形成更高產(chǎn)量。（二）效應(yīng)分析 通過合理布局田間作物，改善田間通風(fēng)透光條件，形成有利于

11、作物群體生長發(fā)育的外界環(huán)境，最終達(dá)到增產(chǎn)目的。其種植方式主要有兩茬間套作和三茬間套種。每年生長季都有兩種作物共生，因各自所處生育期及生態(tài)特點(diǎn)不同，造成對(duì)光、熱、水、氣條件的要求也不一致，從而在田間形成一種既互相促進(jìn)又互相矛盾的特殊小氣候。這種小氣候除在光照和通風(fēng)條件上得到改善外，尚有不利條件形成，如上茬小麥對(duì)中茬玉米苗期的遮蔭降低了玉米帶中的地溫、氣溫和濕度，因而適當(dāng)加大玉米帶寬對(duì)保證玉米生長是非常必要的。 四、灌溉效應(yīng) （一）旱區(qū)灌溉 （二）冬灌 （三）噴灌 （四）滲灌 （一）旱區(qū)灌溉 在干旱和半干旱地區(qū)，牧草地小氣候具有晝夜氣溫變化劇烈、降水稀少、空氣干燥等特點(diǎn)，經(jīng)過灌溉可使土壤變濕，熱容

12、量顯著增大，蒸發(fā)到空氣中的水汽增多，由于蒸發(fā)吸收了潛熱，從而使土壤溫度和近地面空氣溫度的晝夜變化趨于緩和，尤以地溫下降明顯。作用效果因植物種類、季節(jié)、灌溉前后降水情況而異。 （二）冬灌 冬灌是指地凍后的灌水方式，可明顯增加地溫和近地面氣溫，有保溫防寒作用。這種作用距灌溉期越遠(yuǎn)，離地面越高，作用效果就越弱。此外，灌溉方法、灌溉量、灌溉時(shí)間等對(duì)灌溉效應(yīng)的大小和持續(xù)時(shí)間長短也都有直接影響。（三）噴灌 噴灌是一種節(jié)水增產(chǎn)的灌溉方式，改善農(nóng)田小氣侯有明顯效應(yīng)。夏季噴灌可增加近地面空氣濕度，給作物造成涼爽濕潤小氣候環(huán)境；春季和晚秋霜凍前進(jìn)行噴灌可阻止近地面氣溫的急劇下降，達(dá)到保溫防霜效果。 （四）滲灌 滲

13、灌是使水通過埋在地下的瓦管，由下而上慢慢浸潤土壤，這是一種借助土壤毛細(xì)管作用把水供給植物利用的灌溉方式。比地面灌溉減少土壤板結(jié)和出現(xiàn)裂縫的機(jī)率，比噴灌降低土溫效果更明顯。滲灌后的土壤蒸發(fā)量小，保水能力強(qiáng)，持續(xù)時(shí)間長，且土表疏松結(jié)構(gòu)的土壤不致被破壞。五、防風(fēng)效應(yīng) （一）林帶 （二）風(fēng)障 （三）綠籬 （一）林帶 林帶是通過在農(nóng)田周圍植樹造林、營造林網(wǎng)來實(shí)現(xiàn)防風(fēng)的，也稱防護(hù)林。林帶結(jié)構(gòu)以上稠下疏、孔隙度為30%的透風(fēng)林效果最好，林帶寬度以928m為宜，帶距為林高30倍，常為200300m。防風(fēng)效果，林帶迎風(fēng)前林高3倍處，可降低風(fēng)速20%30%；氣流穿過林帶后，風(fēng)速降低效果逐漸減小，可達(dá)林高15倍以上

14、；風(fēng)向越垂直于林帶，風(fēng)速降低效果越強(qiáng)，垂直風(fēng)在林后5倍于林高處風(fēng)速降低可達(dá)70%。林帶還能減弱湍流交換，減少林帶后面的土壤蒸發(fā)，保持冬季積雪，防止表層土壤吹失；林帶的水文效應(yīng)表現(xiàn)在對(duì)地表徑流的截留作用，對(duì)降水量和降水分配的重要影響；林帶的其他小氣候效應(yīng)：對(duì)冷空氣的阻礙作用，林網(wǎng)內(nèi)空氣濕度的增加，以及防止空氣污染、凈化環(huán)境、減音隔噪等方面。此外，林帶網(wǎng)絡(luò)的增產(chǎn)作用十分顯著，平均達(dá)20%30%，尤以林后510倍林高處增產(chǎn)可達(dá)40%。這種增產(chǎn)效果與林帶網(wǎng)絡(luò)的形狀、大小及林帶高度有關(guān)。長方形優(yōu)于正方形，長寬比以8：1或4：1為宜，即寬為200300m，長為8002400m。林帶高度越高，因影響范圍越大

15、，故增產(chǎn)效應(yīng)越顯著。 （二）風(fēng)障 風(fēng)障是指用秸稈、柳枝、葦席、石塊、土墻等材料圍建而成的一種農(nóng)田防護(hù)設(shè)施。風(fēng)障效應(yīng)主要體現(xiàn)在防風(fēng)和增溫上，距風(fēng)障越近，減風(fēng)效果越好，增溫效果越明顯；風(fēng)障越高，減風(fēng)越強(qiáng)，增溫越顯著。一般認(rèn)為，減風(fēng)有效范圍在迎風(fēng)面風(fēng)障高23倍處至背風(fēng)面1520倍處，在背風(fēng)面56倍處可降低風(fēng)速50%；離地面10cm處氣溫，風(fēng)障內(nèi)比風(fēng)障外增溫達(dá)13 ，陰天低些，晴天高些，表層土溫增加更多。風(fēng)障多用于育苗栽培上，北方因南北風(fēng)多，應(yīng)在育苗地南、北兩面設(shè)置風(fēng)障，每隔2030m處設(shè)一障腰可明顯提高防風(fēng)效果，在東西兩側(cè)設(shè)上風(fēng)障對(duì)加強(qiáng)防風(fēng)也有好處。（三）綠籬 綠籬是通過種植多年生灌木植物而營造成的

16、，如錦雞兒、沙棘、榆樹等。是近年來在農(nóng)田興起的一種生物防護(hù)設(shè)施，多用于流動(dòng)或半流動(dòng)沙丘地段，對(duì)防止沙化、固土保水起到積極作用。其對(duì)小氣候的改善效應(yīng)與風(fēng)障相近，但在防止沙化方面的作用遠(yuǎn)大于風(fēng)障。六、覆膜效應(yīng) （一）增溫 （二）保濕 （三）其他 （一）增溫 地膜透光性好，再加上不透氣性阻隔了土壤中熱量的散發(fā)，從而有效地貯存了太陽輻射能，導(dǎo)致土壤溫度普遍升高。早春比露地表土日平均溫度提高24，結(jié)果增加了有效積溫，加速了作物生長發(fā)育，促進(jìn)了早熟。（二）保濕 地膜不透水和不透氣，抑制了土壤水分的蒸發(fā)，同時(shí)因土壤上下層溫度的差異使土壤水分自下而上運(yùn)行集結(jié)，這樣起到了保墑提墑的作用，導(dǎo)致耕作層土壤水分充足而

17、穩(wěn)定。據(jù)陳萬隆等（1965）在江蘇省高郵縣的測定，早春（4月初）地膜內(nèi)相對(duì)濕度幾乎全天處于飽和狀態(tài)，日平均相對(duì)濕度達(dá)96%，平均比露地高出22%。（三）其他 地膜覆蓋除有增溫保濕的效應(yīng)外，還可改善土壤的物理性狀，表現(xiàn)在土壤固相減少3%5%，氣相增加3%4%，液相增加1%2%，硬度減少36倍，孔隙度也有所增加，整個(gè)土壤質(zhì)地疏松，土壤的水、肥、氣、熱諸因素均處于協(xié)調(diào)狀態(tài)，這樣的農(nóng)田小氣候條件非常有利于作物的生長發(fā)育。七、化學(xué)效應(yīng) （一）保墑增溫劑 這是由幾種化學(xué)原料在高溫條件下，經(jīng)機(jī)械充分?jǐn)嚢瓒梢环N膏狀物。用水稀釋溶解后噴灑在平整苗床上，待34h后在土壤表面形成一層均勻的薄膜。其功能主要是抑制土

18、壤水分蒸發(fā)，減少蒸發(fā)率8%以上，達(dá)到保墑目的。同時(shí)，它的增溫效果也非常明顯，可使日平均土壤溫度提高46，白天高達(dá)6lO，夜晚最低增溫12。此外，還有抑病壓鹽的作用。 （二）石油助長劑 此為一種石油（原油）提煉后的產(chǎn)物，液態(tài)、無毒，具可濕性。不同植物要求濃度不同，按規(guī)定濃度要求配好石油助長劑溶液后，用噴霧器噴灑在植株上，在株體表面很快形成一層薄膜，使植株蒸騰減少，葉片含水量增加，從而減輕或避免干熱風(fēng)的危害。 八、防霜效應(yīng) 霜凍是指植物表面溫度因周圍氣溫下降而迅速降低到使其受害的現(xiàn)象。 依天氣條件分析霜凍原因，可將霜凍分為平流霜凍和輻射霜凍兩種。平流霜凍是指由冷空氣沿著地面平流所產(chǎn)生的寒潮引起降溫而造成的霜凍害，冷空氣在冬季和春季常由西伯利亞和蒙古襲來，此類霜凍常發(fā)生在我國北方；輻射霜凍是指在寒冷無風(fēng)夜晚，由地面和植物體向天空輻射熱量，促使空氣溫度迅速冷卻至冰點(diǎn)以下時(shí)，一部分水汽在植株體上凝結(jié)為白色的霜所形成的危害（稱白霜），有時(shí)因水汽過少不能結(jié)白霜也能發(fā)生危害（稱黑霜），此類霜凍常發(fā)生在長江流域以南地方。 （一）熏煙 利用柴草、煙幕劑和煙