小气候与农业小气候

1、1 第十章 小气候与农业小气候 第一节 小气候的特点 第二节 农田小气候形成的物理基础 第三节 农田小气候的一般特征 第四节 农业技术措施的小气候效应 第五节 地形、水域小气候 第六节 果园小气候 第七节 防护林带的小气候 2 q要求深刻理解和熟练掌握的重点内容：要求深刻理解和熟练掌握的重点内容： 小气候的基本知识小气候的基本知识 农业小气候的基本特征农业小气候的基本特征 农业技术措施的小气候效应农业技术措施的小气候效应 q要求一般理解和掌握的内容：要求一般理解和掌握的内容： 保护地小气候保护地小气候 地形和水域小气候地形和水域小气候 森林和园林小气候森林和园林小气候 q难点：难点： 农业小气

2、候的基本特征农业小气候的基本特征 3 第一节 小气候的特点 1.什么叫小气候和农业小气候什么叫小气候和农业小气候? 4 不同下垫面 麦地麦地 坡地坡地水域与山地水域与山地 花卉花卉 5 棉田棉田 草原草原林地林地 水域水域 6 小气候形成和变化的因素有两个：一个是辐射因素，另一小气候形成和变化的因素有两个：一个是辐射因素，另一 个是局地平流或湍流因素。前者为热力因素，后者为动力基础。个是局地平流或湍流因素。前者为热力因素，后者为动力基础。 小气候形成因素小气候形成因素 7 很稳定 小气候规律具有相对稳定性。由于小 气候尺度小，所产生的小气候差异不易被混 和。因此，各处小气候现象比较稳定，几乎

3、天天具有相同的规律性。但不同季节和天气 类型略有差异。 小气候的特点小气候的特点 8 差别大 从产生小气候现象来看，由于小气 候考虑尺度很小，局地差异不易被大规模 空气运动所混和，所以在垂直方向或水平 方向上的气象要素差异很大。 如对于大气候而言气温递减率小于等于1， 而小气候气温递减率可高达几百几千度。 9 范围小 研究对 象 水平范 围 垂直范 围 大气候 10510 7 10210 5 小气候10- 2104 10- 2102 10 第二节、农田小气候形成的物理基础第二节、农田小气候形成的物理基础 一一 活动面和活动层活动面和活动层 1、活动面、活动面 活动面是热量和水分交换最显著的物体

4、表活动面是热量和水分交换最显著的物体表 面。农田土壤、植物和大气各组成部分之间的物质输送面。农田土壤、植物和大气各组成部分之间的物质输送 和能量转换，在小气候形成上起非常重要的作用。和能量转换，在小气候形成上起非常重要的作用。 2、 活动层活动层 实际上，对小气候形成起物理基础作用的不实际上，对小气候形成起物理基础作用的不 局限于活动面，而是以发生在具有一定厚度的层次中，局限于活动面，而是以发生在具有一定厚度的层次中， 这一发挥物理基础作用的层次称为活动层或作用层。这一发挥物理基础作用的层次称为活动层或作用层。 11 二、二、 活动面的能量平衡活动面的能量平衡 RT =P+B+LEC+IA+Q

5、C+QT RT =P+B+LEC+IA+QC+QT R RT T 为农田活动面的净辐射； 为农田活动面的净辐射； P P 为农田活动面与大气的乱流热交换；为农田活动面与大气的乱流热交换； B B 为活动面与下层土壤间的热交换；为活动面与下层土壤间的热交换； LELEC C 为农田蒸散耗热；为农田蒸散耗热； I IA A 为作物净光合作用消耗的热量； 为作物净光合作用消耗的热量； Q QC C 为叶片积累的热量；为叶片积累的热量； Q QT T 为叶片与株茎内部的热交换。 为叶片与株茎内部的热交换。 IA，QC C，QT T很小可以忽略不计，上式可简化为：很小可以忽略不计，上式可简化为： RT

6、=P+B+LEC C 12 三 、 活动层中的乱流交换 近地面物理属性的垂直输送，是由乱 流推动的，除一部分乱流是由热力原因引 起外，大多数乱流是由于农田对风的摩擦 减速而产生的。这种摩擦减速，完全可以 视为地面连续不断地从风中吸收动量的过 程，从而产生一个由气流到地面的连续向 下的动量通量。 13 太阳辐射到达农田植被上表面时，一部分被植物叶面反 射，一部分被叶面吸收，一部分穿过植株空隙或透过叶面深入 到下面各层直至地面。对于不同作物，或者同一作物不同的生 育期，其对太阳辐射的反射、吸收和透射能力不同。 第三节、农田小气候的基本特征第三节、农田小气候的基本特征 一一 农田中光的分布农田中光的

7、分布 14 农田中总辐射强度、直接辐射强度和散射强 度的垂直分布，趋势是相似的，都从植株顶部 向下递减，并都是在开始时递减较慢，在中间 层迅速削弱，再往下递减速度又缓慢下来。因 此，过分密植的农田不利于下层透光，培植适 当的株型，对有效利用太阳能很重要。 15 光能在植物群体中的铅直分布，符合比尔一朗伯光能在植物群体中的铅直分布，符合比尔一朗伯 特特(BeerLambert)(BeerLambert)指数定律，即光线自上而下依次指数定律，即光线自上而下依次 减弱。减弱。 I:I:株顶向下至某一高处的照度；株顶向下至某一高处的照度； I I0 0: :到达株顶的照度；到达株顶的照度； I IIo

8、:Io:相对照强度；相对照强度； E:E:自然对数的底；自然对数的底； F:F:株顶向下至某一高度的累计叶面积指数；株顶向下至某一高度的累计叶面积指数； K:K:叶层的消光系数。叶层的消光系数。 16 二二 农田中温度的分布农田中温度的分布 农田中温度的分布，决定于农田辐射差额和农田乱流情况。农田中温度的分布，决定于农田辐射差额和农田乱流情况。 不同作物、不同生长期和栽培措施下，温度分布是不同的。不同作物、不同生长期和栽培措施下，温度分布是不同的。 生长发育初期生长发育初期 谷类作物在谷类作物在分蘖以前，分蘖以前，因茎叶幼小，与裸地因茎叶幼小，与裸地 情况基本相同，即情况基本相同，即白昼盛行日

9、射型，夜间盛行辐射型的温度白昼盛行日射型，夜间盛行辐射型的温度 分布。分布。 17 作物的生长盛期作物的生长盛期，茎高叶茂，株间和株顶以上的空气交换茎高叶茂，株间和株顶以上的空气交换 大为降低。温度垂直分布：大为降低。温度垂直分布：午间最高温度和夜间最低温度出现午间最高温度和夜间最低温度出现 在作物层中的茎叶最密集的部位（外活动面）在作物层中的茎叶最密集的部位（外活动面）。 作物发育后作物发育后 期，期，茎叶枯黄脱 落，太阳投入株 间的光和辐射增 多。农田的温度 分布，与生育初与生育初 期相近，最高和期相近，最高和 最低温度，出现最低温度，出现 在地面附近在地面附近。 18 水田的温度分布，水

10、田的温度分布，紧贴水面的一薄层，白天蒸发耗热多，夜紧贴水面的一薄层，白天蒸发耗热多，夜 间冷却慢，所以与旱地情况相反，间冷却慢，所以与旱地情况相反，白昼为辐射型，夜间为日射白昼为辐射型，夜间为日射 型的温度分布型的温度分布。 温度在水田上的分布情况和旱地有异温度在水田上的分布情况和旱地有异 19 三三 农田中的湿度分布农田中的湿度分布 农田中的湿度分布和变化，决定于温度、农田蒸发、乱 流水汽交换强度的变化。白昼空气乱流使水汽蒸发向上输送， 夜间使水汽流向作物层，并凝结为露或霜。 作物生长初期，作物蒸腾面不大，作物的蒸腾量不是农田 蒸散量的重要部分，农田绝对湿度分布和裸地一样，白昼随 高度降低，

11、夜间相反。 作物生长后期，农田的绝对湿度分布又和裸地几乎一样， 即白昼随高度降低，夜间相反。 20 农田中相对湿度的分布农田中相对湿度的分布 决定于温度和绝对湿度的分布。 作物生长初期 作物生长初期，相对湿度的分布与裸地相同，不论，相对湿度的分布与裸地相同，不论昼昼 夜夜相对湿度都是相对湿度都是随高度而降低。随高度而降低。 作物生长末期作物生长末期，白天白天相对湿度相对湿度和生育中期相近和生育中期相近，夜间夜间 地表温度较低，地表温度较低，最大最大相对湿度又出现相对湿度又出现在地表附近在地表附近。 作物生长盛期，白天 作物生长盛期，白天相对湿度在相对湿度在茎叶密集区茎叶密集区域附近域附近最最

12、高高，地表地表附近附近次之次之；夜间夜间气温都较低，株间相对湿度在所气温都较低，株间相对湿度在所 有高度上都有高度上都比较接近比较接近。 21 四四 农田中风的分布农田中风的分布 从风速的水平分布看，风速由农田边行向农田中部不从风速的水平分布看，风速由农田边行向农田中部不 断减弱，最初减弱很快，以后减慢，到达一定距离后不断减弱，最初减弱很快，以后减慢，到达一定距离后不 再变化。从垂直方向看，风速在作物层中叶稠密部位受再变化。从垂直方向看，风速在作物层中叶稠密部位受 到较大削弱，顶部和下部茎叶稀少，风速较大，离边行到较大削弱，顶部和下部茎叶稀少，风速较大，离边行 较远的地方的作物层下部风速较小。

13、较远的地方的作物层下部风速较小。 22 23 五五 农田中二氧化碳的分布农田中二氧化碳的分布 作物层内二氧化碳浓度在茎叶密度最大层次附近为最低。作物层内二氧化碳浓度在茎叶密度最大层次附近为最低。 从清晨到中午从清晨到中午 ,作物茎叶密集的高度上二氧化碳浓度最低作物茎叶密集的高度上二氧化碳浓度最低 ,午后可降至最接近地面的地方。夜间，从傍晚到清晨，午后可降至最接近地面的地方。夜间，从傍晚到清晨， 由于作物的呼吸作用放出二氧化碳，农田中二氧化碳的由于作物的呼吸作用放出二氧化碳，农田中二氧化碳的 浓度由下向上不断递减。浓度由下向上不断递减。 24 25 第四节第四节 农业技术措施的小气候效应农业技术

14、措施的小气候效应 2.2.改良农田小气候的技术措施有哪些改良农田小气候的技术措施有哪些? ? 简单叙述这些措施对农田小气候的影响简单叙述这些措施对农田小气候的影响? ? 耕作措施耕作措施 松土松土 镇压镇压 垄作垄作 栽培技术措施栽培技术措施 确定种植行向确定种植行向 采用合理的种植密度采用合理的种植密度 实行间作、套作实行间作、套作 覆盖塑料薄膜与地膜覆盖塑料薄膜与地膜 适时灌溉适时灌溉 耕翻耕翻 26 一、 耕作措施的小气候效应耕作措施的小气候效应 1.耕翻耕翻 耕翻的气象效应： 使土地疏松，土壤中空气含量增加，热 容量和导热率减小，有调节土温减慢蒸发， 提高土壤蓄水能力等作用。 27 2

15、、松土、松土 （1）使土壤疏松，增加土壤的透气性和透水性，提高土壤的）使土壤疏松，增加土壤的透气性和透水性，提高土壤的 蓄水能力，对下层土壤来说，有保墒效应；蓄水能力，对下层土壤来说，有保墒效应； （2）使土壤热容量和导热率减小，削弱上下层土壤间热交换，）使土壤热容量和导热率减小，削弱上下层土壤间热交换， 增加土壤表层温度的日较差；增加土壤表层温度的日较差； （3）低温季节，松土层有降温效应，下层有增温效应，高温）低温季节，松土层有降温效应，下层有增温效应，高温 季节，松土层有升温效应，下层有降温效应。季节，松土层有升温效应，下层有降温效应。 3、镇压、镇压 土壤经过镇压后，空隙减少，具有调节

16、土温和改土壤经过镇压后，空隙减少，具有调节土温和改 善水分输送的功能。善水分输送的功能。 （1）减小土壤透气性和透水性，增加土壤的毛管量，加速土）减小土壤透气性和透水性，增加土壤的毛管量，加速土 壤水份蒸发；壤水份蒸发； （2）增加土壤的热容量和导热率，减小土壤温度的日较差；）增加土壤的热容量和导热率，减小土壤温度的日较差； （3）在土壤干燥时，镇压可以保持土壤水分。）在土壤干燥时，镇压可以保持土壤水分。 28 4、垄作、垄作 垄作能使土壤疏松层加厚通气良好，提高表层垄作能使土壤疏松层加厚通气良好，提高表层 土壤温度，对保持下层土壤水分有良好效果，在多土壤温度，对保持下层土壤水分有良好效果，在

17、多 雨时，还有利于排积水降低土壤湿度。雨时，还有利于排积水降低土壤湿度。 一般南北垄的东西两侧，土壤温度相关不大；而东西垄一般南北垄的东西两侧，土壤温度相关不大；而东西垄 的南北两侧温度有显著差异，南侧温度远高于北侧，就整体的南北两侧温度有显著差异，南侧温度远高于北侧，就整体 平均来看，南北垄的土壤温度高于东西垄。平均来看，南北垄的土壤温度高于东西垄。 垄作地凸起垄作地凸起,蒸发面加大，上层土壤干燥疏松，下导土壤蒸发面加大，上层土壤干燥疏松，下导土壤 湿润。湿润。 29 二、栽培技术措施二、栽培技术措施 1.种植行向的气象效应 在夏半年，东西行向的受光照时间比南北行 向要多。冬半年，南北行向受

18、光照时间比东西行 向多，为了使农田通风良好，还要使行向与作物 生长盛期出现最多的风向接近。 30 农田的通风透光性密度的加大而减弱，空气湿 度随密度增大而增加，在同一密度下种植方式不 同，其气象效应也不同，采取宽、窄行种植方式 能增加株间光照，改善农田通风条件和温、湿度 状况。 2.种植密度的气象效应 31 3.间作、套种的气象效应 间作和套种改平面受光为立体受光，增 加了光合面积和作物层内的透光性，提高了 光能利用率，同时改善了农田的通风条件， 保证二氧化碳有供应，提高了光合效率。 32 4.4.灌溉的气象效应灌溉的气象效应 农田灌溉后，反射率降低，吸收的太阳辐射能 增加，同时由于农田中蒸散

19、加剧，土壤温度降低， 空气湿度增大，高温时灌溉地上气温比未灌地低， 夜间低温时，灌溉地气温较高，并使表层土壤日期 较差减少。 33 5.覆盖塑料薄膜的气象效应覆盖塑料薄膜的气象效应 （1）蓝色膜对水稻育苗效果好。 因为蓝色膜比无色膜透过的蓝紫光多， 增温和缓，保湿适宜，秧苗叶绿色含量增加， 立枯病发病低，有利于培育壮秧。 6.简述覆盖塑料薄膜的小气候效应。 （2 2）银色膜对冬春蔬菜大棚栽培效果好。）银色膜对冬春蔬菜大棚栽培效果好。 因为银色膜反射性能好，当太阳因为银色膜反射性能好，当太阳 光照在膜上时可以全反射出来，有利于光照在膜上时可以全反射出来，有利于 蔬菜全面受光，使茎叶粗壮，果实提早

20、蔬菜全面受光，使茎叶粗壮，果实提早 成熟，着色好。另外，银色膜还可以驱成熟，着色好。另外，银色膜还可以驱 走蚜虫，减轻作物病虫害。走蚜虫，减轻作物病虫害。 34 3.为了提高作物层内的透光性，应采取哪些措施为了提高作物层内的透光性，应采取哪些措施? 农业上采用套种，合理密植等措施使农 作物充分吸收阳光以达到增产的目的。 利用大棚适当延长光照时间，提高CO2浓 度和温度，提高光合作用的效率。 35 4.为了提高作物层内的通风性，应采取哪些措施为了提高作物层内的通风性，应采取哪些措施? 间作、套作 合理密植 垄作 修剪 36 第五节第五节 地形和水域小气候地形和水域小气候 太阳辐射在坡地上的分布规

21、律是：在纬太阳辐射在坡地上的分布规律是：在纬 度度3050N的地区，到达偏南坡地上的地区，到达偏南坡地上 的太阳辐射总量都比水平面上多，而偏的太阳辐射总量都比水平面上多，而偏 北坡地都比水平面上少；东坡与西坡介北坡地都比水平面上少；东坡与西坡介 于南、北坡之间，两者相差不大。于南、北坡之间，两者相差不大。 坡地地面上日平均温度坡地地面上日平均温度的高低主要的高低主要 取决于坡地吸收辐射能的多少，所以它取决于坡地吸收辐射能的多少，所以它 的分布规律的分布规律与太阳辐射的分布相似与太阳辐射的分布相似。 地形对风速影响的规律一般是：凸地形对风速影响的规律一般是：凸 出地形顶部风速最大，侧风坡中部次之

22、，出地形顶部风速最大，侧风坡中部次之， 迎风坡较小，背风坡和低洼处最小。迎风坡较小，背风坡和低洼处最小。 一、地形小气候一、地形小气候 7. 7. 简述地形、水域小气候的特点。简述地形、水域小气候的特点。 (一一) 坡地小气候坡地小气候 37 （二）谷地小气候（二）谷地小气候 由于周围山地的遮蔽，使谷地的日照时间由于周围山地的遮蔽，使谷地的日照时间 比空旷平地短，太阳辐射总量比平地少，与外界比空旷平地短，太阳辐射总量比平地少，与外界 热量和水汽的交换也受到很大限制，因此形成了热量和水汽的交换也受到很大限制，因此形成了 谷地小气候。谷地小气候。 谷地的气温日变化谷地的气温日变化较四周山坡和山顶剧

23、烈。较四周山坡和山顶剧烈。 谷底和山坡之间有山谷风存在。山谷风在夏谷底和山坡之间有山谷风存在。山谷风在夏 季最明显，而在冬季较弱。白天，谷风把水汽带季最明显，而在冬季较弱。白天，谷风把水汽带 到山顶，使山顶湿度增加，谷底湿度减小；夜间，到山顶，使山顶湿度增加，谷底湿度减小；夜间， 山风又把水汽带回谷中，使谷底湿度增加，山顶山风又把水汽带回谷中，使谷底湿度增加，山顶 减小。减小。 38 二、水域小气候二、水域小气候 水面的辐射平衡比陆地大。水面的辐射平衡比陆地大。由于水体吸收的由于水体吸收的 辐射能主要用于蒸发耗热和水体储存热量的能力辐射能主要用于蒸发耗热和水体储存热量的能力 很强，所以水体温度

24、升高不大。很强，所以水体温度升高不大。 水域上空气温变化的大小与水域面积和深度水域上空气温变化的大小与水域面积和深度 有关。水域面积越大，深度越深，气温变化越小；有关。水域面积越大，深度越深，气温变化越小； 反之，则气温变化较大。反之，则气温变化较大。 水域对沿岸陆地的春季回暖和秋季降温都有水域对沿岸陆地的春季回暖和秋季降温都有 延缓作用，对冬季降温也有缓和作用。因此对沿延缓作用，对冬季降温也有缓和作用。因此对沿 岸的越冬作物和果树有良好的保护作用。在春、岸的越冬作物和果树有良好的保护作用。在春、 秋两季，当霜冻发生时，沿岸农田也能减轻或免秋两季，当霜冻发生时，沿岸农田也能减轻或免 受霜冻的危

25、害。受霜冻的危害。 39 第六节第六节 果园小气候果园小气候 （一）果园中的光照状况（一）果园中的光照状况 从从树形树形来看，小型果树的生产力比大型果树高，来看，小型果树的生产力比大型果树高， 因为树的表面积占树体积的比重大。因为树的表面积占树体积的比重大。 从从栽种方式栽种方式看，一般认为宽行距、窄株距的方看，一般认为宽行距、窄株距的方 式可以增加单位面积的栽植密度，减少光能浪费，式可以增加单位面积的栽植密度，减少光能浪费， 较为有利。较为有利。 从从行向行向来说，一般认为南北行向的果园，在一来说，一般认为南北行向的果园，在一 天中树冠上光照分布均匀，上午东面受光，下午西天中树冠上光照分布均

26、匀，上午东面受光，下午西 面受光，光照时问也相等。而东西行向的果园，在面受光，光照时问也相等。而东西行向的果园，在 生长期内树冠南、北两侧面的直接辐射相差太大。生长期内树冠南、北两侧面的直接辐射相差太大。 当阳光照射到树冠上时，当阳光照射到树冠上时， 由于树冠的吸收与反射，越由于树冠的吸收与反射，越 到树冠内部光照越弱到树冠内部光照越弱 。 40 （二）果园内的温度状况（二）果园内的温度状况 冬季，果园内的日平均气温较果园外稍高。冬季，果园内的日平均气温较果园外稍高。 春季、春季、 秋季对落叶果园来说，白天气温比果秋季对落叶果园来说，白天气温比果 园外高，夜间相反。园外高，夜间相反。 夏季，白

27、天气温比果园外低；夜间相反。夏季，白天气温比果园外低；夜间相反。 （三）果园内的湿度状况（三）果园内的湿度状况 果园内果园内空气湿度空气湿度几乎全年几乎全年都高于都高于果园外空旷地果园外空旷地。 41 （四）果园内风的状况（四）果园内风的状况 一般密植果园内，冠层风速明显小于裸地，而一般密植果园内，冠层风速明显小于裸地，而 树冠内几乎没有风。当行向与风向平行时，园内风树冠内几乎没有风。当行向与风向平行时，园内风 速减弱较小，但仍较裸地小速减弱较小，但仍较裸地小1/21/3 。 （五）果园小气候的调节（五）果园小气候的调节 1，果园地面覆盖，果园地面覆盖 2，果园灌溉，果园灌溉 3，树干涂白，树干涂白 4，修剪整形，修剪整形 5，兴建果园防护林，兴建果园防护林 42