农业气象学第三章

1、热量条件与农业生产热量条件与农业生产1 1 温度的概念温度的概念2 2 温度强度对农业生物的影响温度强度对农业生物的影响3 3 积温学说及其在农业上的应用积温学说及其在农业上的应用4 4 温度的周期性变化对农业生物的影响温度的周期性变化对农业生物的影响5 5 不利温度条件对农业生物的影响不利温度条件对农业生物的影响6 6 近地层气温及土壤温度的调控技术近地层气温及土壤温度的调控技术实习实习2 2：积温的求算：积温的求算 本章重点：本章重点： 三基点温度、农业界限温度、活动积温、三基点温度、农业界限温度、活动积温、有效积温、作物的感温性和温周期现象等基本有效积温、作物的感温性和温周期现象等基本概

2、念。概念。 积温积温的求算方法、稳定性分析、改进措施的求算方法、稳定性分析、改进措施及其应用，不利温度条件对农业生物的影响，及其应用，不利温度条件对农业生物的影响，近地层气温及土壤温度的调控技术。近地层气温及土壤温度的调控技术。 本章难点：本章难点： 积温表达形式与求算方法的改进及应用。积温表达形式与求算方法的改进及应用。 主要内容：主要内容： 什么是温度什么是温度? ? 气温及其时空变化气温及其时空变化 土壤温度的时空变化土壤温度的时空变化 温度对生物影响的主要方式温度对生物影响的主要方式一、温度的概念一、温度的概念 在研究热量条件与生物生长发育的关在研究热量条件与生物生长发育的关系时，一般

3、都用温度这个物理量表示。系时，一般都用温度这个物理量表示。 温度：温度是表示物体冷热程度、反温度：温度是表示物体冷热程度、反映系统分子状态和热量水平的物理量。映系统分子状态和热量水平的物理量。具体指物质分子的内能，表现为冷或热。具体指物质分子的内能，表现为冷或热。计量单位为华氏度、摄氏度或开氏度。计量单位为华氏度、摄氏度或开氏度。 表示空气冷热程度的物理量。表示空气冷热程度的物理量。 气温的高低变化，实质上是内能大小的变气温的高低变化，实质上是内能大小的变化，当内能增加时，温度升高；当内能减少时，化，当内能增加时，温度升高；当内能减少时，温度降低。引起空气内能发生变化的原因有两温度降低。引起空

4、气内能发生变化的原因有两种：种： 一种是由于空气与外界有热量交换引起的，一种是由于空气与外界有热量交换引起的，称为非绝热变化，另一种是空气与外界没有热称为非绝热变化，另一种是空气与外界没有热量交换，而是由外界压力的变化对空气做功，量交换，而是由外界压力的变化对空气做功，使空气膨胀或压缩引起的，称为绝热变化。使空气膨胀或压缩引起的，称为绝热变化。 空气温度高低取决于空气的热量收支情况，空气温度高低取决于空气的热量收支情况，低层空气的热量主要来源于下垫面，由于下垫面低层空气的热量主要来源于下垫面，由于下垫面的热量不断地发生日、年周期性变化，所以空气的热量不断地发生日、年周期性变化，所以空气温度也随

5、着发生日、年周期性变化，特别是离地温度也随着发生日、年周期性变化，特别是离地50m以下的近地气层，这种变化更为明显，另外，以下的近地气层，这种变化更为明显，另外，在空气的水平运动影响下，空气温度还会产生非在空气的水平运动影响下，空气温度还会产生非周期变化。周期变化。（1）气温的周期性变化）气温的周期性变化 a.气温的日变化气温的日变化 气温日较差气温日较差 影响气温日较差的因素主要有：影响气温日较差的因素主要有： 纬度、季节、地形、下垫面、天气纬度、季节、地形、下垫面、天气 b.气温的年变化气温的年变化 气温年较差气温年较差 影响气温年较差的因素主要有：影响气温年较差的因素主要有： 纬度、地形

6、、下垫面纬度、地形、下垫面（2）气温的非周期性变化）气温的非周期性变化 “倒春寒倒春寒” “秋老虎秋老虎”（3）气温的垂直分布）气温的垂直分布 温度强度（高、低）温度强度（高、低） 持续时间（累积）持续时间（累积） 温度变化（周期性）温度变化（周期性） 在这三个方面中，温度强度是最基本的。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，其持续时间与变化只有具备了一定的强度，其持续时间与变化才能对农业生物产生影响。才能对农业生物产生影响。 主要内容：主要内容： 农业生物生命活动的基本温度农业生物生命活动的基本温度 温度与农作物的生长发育温度与农作物的生长发育 温度条件与作物引种温度条件

7、与作物引种 1 1、三基点温度、三基点温度 （1 1）作物生命活动的三种温度范围）作物生命活动的三种温度范围 维持生命的温度，维持生命的温度，最宽最宽 适宜生长的温度，适宜生长的温度，次之次之 保证发育的温度，保证发育的温度，最窄最窄 作物生命活动的基本温度如下图所示。作物生命活动的基本温度如下图所示。 维持生命温度维持生命温度 适宜生长温度适宜生长温度 保证发育温度保证发育温度 -10 0 10 20 30 40 50 -10 0 10 20 30 40 50 光合温度光合温度 呼吸温度呼吸温度作物生命活动的基本温度示意图作物生命活动的基本温度示意图 （2 2）三基点、三基点、五基点或七基点

8、温度五基点或七基点温度 作物生命活动的每一个过程，都有三个基本作物生命活动的每一个过程，都有三个基本点温度，即点温度，即三基点温度三基点温度。 最低（下限）温度最低（下限）温度 最适温度最适温度 最高（上限）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。仍然能够维持生命而不受害。 所以在三基点温度之外，还可以确定作物所以在三基点温度之外，还可以确定作物的的受害温度受害温度（受害（受害高温或受害低温）以及高温或受害低温）以及致死致死温度

9、温度（致死高温或致死低温）。这就是通常所（致死高温或致死低温）。这就是通常所说的五基点温度或者七基点温度。说的五基点温度或者七基点温度。 三基点、五基点或七基点温度见下图。三基点、五基点或七基点温度见下图。 如果温度继续降低或升高，作物就会逐渐如果温度继续降低或升高，作物就会逐渐受到不同程度的危害直至死亡。受到不同程度的危害直至死亡。 致致 受受 最最 最最 最最 受受 致致 死死 害害 低低 适适 高高 害害 死死 低低 低低 温温 温温 温温 高高 高高 温温 温温 度度 度度 度度 温温 温温 温度温度 三基点三基点 五基点五基点 七基点温度七基点温度作物三、五或七基点温度范围示意图作物

10、三、五或七基点温度范围示意图 （1 1）有关试验及结果分析）有关试验及结果分析 几种主要作物的三基点温度几种主要作物的三基点温度作物作物最低温度最低温度最适温度最适温度最高温度最高温度牧草牧草342630小麦小麦3 4.520 2230 32油菜油菜4 520 2530 32玉米玉米8 1030 3240 44棉花棉花13 1528352 2、三基点温度的特征、三基点温度的特征生育期生育期最低温度最低温度最适温度最适温度最高温度最高温度种子发芽期种子发芽期10-1220-3040苗苗 期期12-1526-3240-42分分 蘖蘖 期期15-1625-3240-42抽穗成熟期抽穗成熟期15-20

11、25-3040水稻主要生育期的三基点温度水稻主要生育期的三基点温度光合作用和呼吸作用的三基点温度范围光合作用和呼吸作用的三基点温度范围最最 低低最最 适适最最 高高光合作用光合作用05 2025 4050 呼吸作用呼吸作用10 3640 50 病虫对温度的反应病虫对温度的反应 区别区别 不同作物的三基点温度不同；不同作物的三基点温度不同； 同一作物不同品种的三基点温度不同；同一作物不同品种的三基点温度不同； 同一品种不同生育期的三基点温度不同；同一品种不同生育期的三基点温度不同； 同一作物不同生理过程三基点温度不同；同一作物不同生理过程三基点温度不同； 同一植株上不同器官的三基点温度不同。同一

12、植株上不同器官的三基点温度不同。（2 2）特征）特征 最低、最适、最高温度指标不是一个具体最低、最适、最高温度指标不是一个具体的数值，而是具有一定的范围的数值，而是具有一定的范围，不仅与强度有关，不仅与强度有关，还与作用的持续时间有关。还与作用的持续时间有关。 无论是生存、生长还是发育，其最适温度无论是生存、生长还是发育，其最适温度基本上是在同一个变幅范围，差异很小。基本上是在同一个变幅范围，差异很小。 各种作物的最低温度的最低点差异很大，各种作物的最低温度的最低点差异很大，且最低温度与最适温度差值较大。且最低温度与最适温度差值较大。共同特征共同特征 在作物的生命过程中，最低温度远较在作物的生

13、命过程中，最低温度远较最高温度出现的机率大。最高温度出现的机率大。 各种作物最高温度指标值差异较小，各种作物最高温度指标值差异较小，且各种作物的最高温度与最适温度值也比较且各种作物的最高温度与最适温度值也比较接近。接近。 确定温度的有效性确定温度的有效性 判断作物是否受害判断作物是否受害 确定作物的种植季节与分布区域确定作物的种植季节与分布区域 估算作物生长发育速度估算作物生长发育速度 计算作物生产潜力计算作物生产潜力 （3 3）三基点温度的用）三基点温度的用途途 界限温度的定义界限温度的定义 界限温度是标示着某些重要物候现象或农事界限温度是标示着某些重要物候现象或农事活动开始终止的温度。而所

14、谓界限，完全是根据活动开始终止的温度。而所谓界限，完全是根据农业生产和气象条件的关系来划定的。农业生产和气象条件的关系来划定的。 农业气象学常用的界限温度农业气象学常用的界限温度 0 0； 3 3或或5 5； 10 10； 1515； 2020 3 3、界限温度及其农业意义、界限温度及其农业意义 各种界限温度的农业意义各种界限温度的农业意义 0 0：土壤冻结和解冻，越冬作物秋季停止土壤冻结和解冻，越冬作物秋季停止生长，春季开始生长。春季生长，春季开始生长。春季00至秋季至秋季00之间的之间的时段即为农耕期。时段即为农耕期。 3- 3-55：早春作物播种、喜凉作物开始生长、早春作物播种、喜凉作物

15、开始生长、多数树木开始生长。春季多数树木开始生长。春季3(5)3(5)至秋季至秋季3(53(5)之之间时段为冬作物或早春作物的生长期。间时段为冬作物或早春作物的生长期。 1 100：春季喜温作物开始播种与生长，喜凉春季喜温作物开始播种与生长，喜凉作物开始迅速生长。开始大于作物开始迅速生长。开始大于1010至开始小至开始小l0l0之间的时段为喜温作物的生长期。之间的时段为喜温作物的生长期。 15 15：初日为水稻适宜移栽期，棉苗开始初日为水稻适宜移栽期，棉苗开始生长期，终日为冬小麦适宜播种期。初终日之生长期，终日为冬小麦适宜播种期。初终日之间的时段为喜温作物的活跃生长期。间的时段为喜温作物的活跃

16、生长期。 20 20：初日为热带作物开始生长期，水稻：初日为热带作物开始生长期，水稻分蘖迅速增长，终日对水稻抽穗开花开始有影分蘖迅速增长，终日对水稻抽穗开花开始有影响，往往导致空壳。初终日之间的时段为热带响，往往导致空壳。初终日之间的时段为热带作物的生长期，也是双季稻的生长季节。作物的生长期，也是双季稻的生长季节。 1、有关试验研究结果、有关试验研究结果 范霍夫（荷兰）定律范霍夫（荷兰）定律 在一定的温度范围内，温度对主要生命过程在一定的温度范围内，温度对主要生命过程的影响基本上服从范霍夫定律，即温度每升高的影响基本上服从范霍夫定律，即温度每升高10 ，反应速率加快一倍：反应速率加快一倍：21

17、010TTKKQ式中式中K KT T和和K KT+10T+10分别为分别为T T和和T+10T+10时的化学反应速率。时的化学反应速率。 光合作用强度与温度的关系光合作用强度与温度的关系40 40 光合强度光合强度( (mgCOmgCO2 2/dm/dm2 2/hr)/hr) 马铃薯马铃薯3030 黄瓜黄瓜20201010 0 10 20 30 40 50 温度温度光合作用光合作用温度曲线（伦德加，温度曲线（伦德加，19451945） 呼吸作用强度与温度的关系呼吸作用强度与温度的关系50 50 呼吸强度呼吸强度( (mgCOmgCO2 2/dm/dm2 2/hr)/hr)40403030202

18、01010 0 10 20 30 40 50 60 呼吸作用呼吸作用温度曲线（伦德加，温度曲线（伦德加，19451945） 光合作用强度与呼吸作用强度之比（光合作用强度与呼吸作用强度之比（P/RP/R） 6 6 P/RP/R 5 5 4 4 3 3 2 2 1 1 0 10 20 30 40 温度温度P/RP/R温度曲线温度曲线 植物生长与温度的关系植物生长与温度的关系 1.00 1.00 相对速率相对速率 光合作用光合作用 0.75 0.75 植物生长植物生长 呼吸作用呼吸作用0.500.500.250.250.000.00 0 10 20 30 40 温度温度植物生长植物生长温度曲线温度曲

19、线 （1 1）不同作物的光合作用强度与温度的关系）不同作物的光合作用强度与温度的关系不完全相同，但各种作物不完全相同，但各种作物“光合作用光合作用温度温度”曲曲线的一般形状是基本一致的。线的一般形状是基本一致的。 （2 2）“光合作用光合作用温度温度”曲线和曲线和“呼吸作呼吸作用用温度温度”曲线的变化趋势近似曲线的变化趋势近似。 （3 3）光合作用和呼吸作用也有它们的三基点光合作用和呼吸作用也有它们的三基点温度温度，但呼吸作用的最适温度比光合作用的高。但呼吸作用的最适温度比光合作用的高。2 2、主要结论主要结论 （5 5）作物有机物质的增加，取决于光合作用）作物有机物质的增加，取决于光合作用所

20、积累的有机物质和呼吸作用所消耗的有机物质所积累的有机物质和呼吸作用所消耗的有机物质之差。之差。 （6 6）温度还通过影响植物对无机养分的吸收）温度还通过影响植物对无机养分的吸收及植物的蒸腾作用来影响植物的光合作用。及植物的蒸腾作用来影响植物的光合作用。 （4 4）随着温度的升高，光合作用与呼吸作用）随着温度的升高，光合作用与呼吸作用的比值降低的比值降低。 （7 7）温度对作物生长的影响还与作物本身）温度对作物生长的影响还与作物本身的生理机能有关。的生理机能有关。 C C3 3植物适宜的温度范围是植物适宜的温度范围是20202525，而，而C C4 4植物适宜的温度范围是植物适宜的温度范围是30

21、303535。 （8 8）温度对作物生长的影响还和其前期的）温度对作物生长的影响还和其前期的温度条件（前期温度锻炼）密切相关。温度条件（前期温度锻炼）密切相关。 1 1、引种是丰富地区种质资源，提高农产品、引种是丰富地区种质资源，提高农产品产量和品质的重要手段。产量和品质的重要手段。 2 2、在作物引种工作中，除了要考虑土壤、在作物引种工作中，除了要考虑土壤、肥力和农业技术措施等条件以外，一定要遵循肥力和农业技术措施等条件以外，一定要遵循原产地和引入地生态环境特别是农业气候相似原产地和引入地生态环境特别是农业气候相似原理。原理。 北种南引（高山引向平原）比南种北移北种南引（高山引向平原）比南种

22、北移（平原引向高山）容易成功。（平原引向高山）容易成功。 因为南种北移是作物能否成活的问题，而因为南种北移是作物能否成活的问题，而北种南引则是温度可能影响产品质量的问题。北种南引则是温度可能影响产品质量的问题。 3 3、根据作物对温度条件的要求和引种成败、根据作物对温度条件的要求和引种成败的经验，作物引种有下列三条规律：的经验，作物引种有下列三条规律： 温度对植物生长的作用，在一定程度上温度对植物生长的作用，在一定程度上是相对的，各种植物都有一定的适应性，因此是相对的，各种植物都有一定的适应性，因此在植物引种的过程中，存在着气候驯化现象。在植物引种的过程中，存在着气候驯化现象。 草本植物要比木

23、本植物引种容易成功，草本植物要比木本植物引种容易成功，一年生植物较多年生植物引种容易成功，落叶一年生植物较多年生植物引种容易成功，落叶植物比常绿植物引种容易成功，灌木要比乔木植物比常绿植物引种容易成功，灌木要比乔木引种容易成功。引种容易成功。 主要内容：主要内容： 积温积温的定义和积温的定义和积温学说学说 积温的种类与计算方法积温的种类与计算方法 积温的稳定性与改进措施积温的稳定性与改进措施 积温在农业生产中的应用积温在农业生产中的应用一、积温的定义和积温学说一、积温的定义和积温学说 1 1、积温的定义、积温的定义 积温的概念经历了很多年的发展历程，并因积温的概念经历了很多年的发展历程，并因研

24、究目的不同而有差异。但从广义的角度可以把研究目的不同而有差异。但从广义的角度可以把积温定义为：积温定义为： 某一时段内逐日平均气温之和，单位为某一时段内逐日平均气温之和，单位为。2 2、积温学说的发展、积温学说的发展 3 3、积温学说的内容、积温学说的内容 在其他条件得到满足的前提下，温度对作物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。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，在高温季节完成的发育期还存近年来的研究结果，在高温季节完成的发育期还存在有上限问题。在有上限问题。 作物完成某一阶段的发育需要一定

25、的积温。作物完成某一阶段的发育需要一定的积温。 1、积温的种类、积温的种类 常用的主要有常用的主要有活动积温活动积温和和有效积温有效积温两种。两种。 （1 1）下限温度（生物学零度）下限温度（生物学零度） 作物开始生长发育要求一定的下限温度，实作物开始生长发育要求一定的下限温度，实际上是际上是作物生长发育的起始温度作物生长发育的起始温度，又称为生物学，又称为生物学零度，用零度，用B表示表示 。当日平均气温高于下限温度时。当日平均气温高于下限温度时对作物的生长发育有效；等于或低于下限温度时对作物的生长发育有效；等于或低于下限温度时则无效，即对作物生长发育来说是零度。则无效，即对作物生长发育来说是

26、零度。 二、积温的种类与计算方法二、积温的种类与计算方法 把高于下限温度（把高于下限温度（B B）的日平均气温（的日平均气温（T Ti i）称为活动温度。作物在某一时段内活动温度的称为活动温度。作物在某一时段内活动温度的总和称为活动积温（总和称为活动积温（A Aa a），用下式表示：，用下式表示：niiaTA1 （2 2）活动积温）活动积温 （T Ti iB B；当；当T Ti iBB时，时，T Ti i=0=0。）。） 活动温度与下限温度之差（活动温度与下限温度之差（T Ti i B B）称为有效称为有效温度温度 。作物在某时段内有效温度的总和称为有效。作物在某时段内有效温度的总和称为有效积

27、温（积温（A Ae e），用下式表示：，用下式表示：niieBTA1 （3 3）有效积温有效积温 （T Ti iB B；当当T Ti iBB时，时，T Ti i- B = 0- B = 0。）。） a. a.活动积温活动积温 优点：考虑了生物学零度，排除了对作物发育优点：考虑了生物学零度，排除了对作物发育不起作用的生物学零度以下的日平均气温；用实测不起作用的生物学零度以下的日平均气温；用实测的日平均气温统计，比较方便。的日平均气温统计，比较方便。 不足：活动积温包含了一部分低于生物学零度不足：活动积温包含了一部分低于生物学零度的无效温度，使积温的稳定性较差。的无效温度，使积温的稳定性较差。 活

28、动积温多用于农业气候分析。活动积温多用于农业气候分析。 （4 4）活动积温和有效积温的比较活动积温和有效积温的比较 优点：排除了对作物不起作用的生物学零度优点：排除了对作物不起作用的生物学零度以下的无效温度，积温稳定性好，较符合实际。以下的无效温度，积温稳定性好，较符合实际。 不足：统计比较繁琐，往往给分析计算带来不足：统计比较繁琐，往往给分析计算带来一定的困难。一定的困难。 有效积温多用于研究作物的发育与热量条件有效积温多用于研究作物的发育与热量条件的定量关系，建立作物发育速度的农业气象模式的定量关系，建立作物发育速度的农业气象模式和编制农业气象预报等。和编制农业气象预报等。 b.有效积温有

29、效积温 （5 5）积温的基本特征）积温的基本特征作作 物物早熟型早熟型中熟型中熟型晚熟型晚熟型马铃薯马铃薯100014001800谷谷 子子170018002200240024002600玉玉 米米21002400250027003000水水 稻稻230026002800350035004100棉棉 花花26003100320036004000 a. a.有关试验及分析结果有关试验及分析结果 几种主要作物所需几种主要作物所需1010以上活动积温以上活动积温 水稻水稻IR661IR661播种至始穗需播种至始穗需1010以上活动积温以上活动积温期次期次123456播种播种25/430/410/52

30、0/51/610/6始穗始穗6/86/810/816/825/82/9天数天数1039891878584积温积温1471144214571493 1464 1431 不同作物，同一作物的不同品种，同一不同作物，同一作物的不同品种，同一品种不同发育期所需的积温是不同的。品种不同发育期所需的积温是不同的。 同一作物品种的同一发育期在不同年份同一作物品种的同一发育期在不同年份、不同播期、不同地区所经历的天数可能不同，、不同播期、不同地区所经历的天数可能不同，积温值也有一些差异。但从理论上讲，积温值也有一些差异。但从理论上讲，B B值和值和A A值值应该是不变的，特别对应该是不变的，特别对A Ae e

31、值而言更是如此。值而言更是如此。 b. b.基本特征基本特征 时积温：某天逐时气温（大于某一临界时积温：某天逐时气温（大于某一临界温度）的累加值，可用来分析一天内植物生长温度）的累加值，可用来分析一天内植物生长发育动态与温度的关系。发育动态与温度的关系。 负积温：在研究作物冻害问题时，将某负积温：在研究作物冻害问题时，将某天中天中00或某冻害临界温度以下的每小时气温或某冻害临界温度以下的每小时气温值进行累加，其总和即为某天的负积温量。值进行累加，其总和即为某天的负积温量。 （6 6）积温的其它种类）积温的其它种类 地积温：某时段逐日平均地温（某临地积温：某时段逐日平均地温（某临界温度之上）的累

32、加值。界温度之上）的累加值。 净效积温净效积温 净效温度：活动温度减去生物学下限温度净效温度：活动温度减去生物学下限温度和上限温度后的数值。和上限温度后的数值。 净效积温：净效温度的累加。净效积温：净效温度的累加。2 2、积温的求算方法、积温的求算方法 积温的求算可分为两种情况：积温的求算可分为两种情况： 事先给定上下限温度求算积温事先给定上下限温度求算积温 没有事先给定上下限温度求算积温没有事先给定上下限温度求算积温 比较简单，即按照前面讲到的积温表达式比较简单，即按照前面讲到的积温表达式求算即可。求算即可。 例如：给定作物的生物学零度（下限温度）例如：给定作物的生物学零度（下限温度）为为1

33、010，某一周的逐日平均气温分别为：，某一周的逐日平均气温分别为：1212、1313、1111、1010、9 9、1313、1212，可求得该周的活动，可求得该周的活动积温和有效积温分别为：积温和有效积温分别为： A Aa a = 61 = 61； A Ae e = 11 = 11 （1 1）给定上下限温度求算积温的方法）给定上下限温度求算积温的方法 （2 2）没有给定上下限温度求算积温的方法）没有给定上下限温度求算积温的方法 关键关键 确定上下限温度。确定上下限温度。 所用资料所用资料 多年观测资料；分期播种资料；多年观测资料；分期播种资料； 地理播种资料；地理分期播种资料。地理播种资料；地

34、理分期播种资料。 采用的方法采用的方法 图解法；最小二乘法；差值法。图解法；最小二乘法；差值法。 由有效积温表达式可得：由有效积温表达式可得：neenniinniniiieABTBATnBTBTA111111)( 图解法图解法式中，式中，n n 为发育期天数，为发育期天数，1/1/n n则为作物发育速度，则为作物发育速度， T为发育期间的平均气温。为发育期间的平均气温。 因此，利用试验观测资料序列绘制因此，利用试验观测资料序列绘制 、1/n1/n相关图，根据散点所描直线之截距即为相关图，根据散点所描直线之截距即为B B值，而值，而斜率则为斜率则为A Ae e值。值。 1/n 1/n图解法求图解

35、法求A A、B B示意图示意图BA1enTTT 最小二乘法仍然是从有效积温的表达式出发：最小二乘法仍然是从有效积温的表达式出发：BnATnBTBTAeniininiiie111)( 最小二乘法最小二乘法 令令 n=xn=x， =y =y， 则利用试验资料可得一组方程：则利用试验资料可得一组方程： y y1 1 = Ae + Bx= Ae + Bx1 1 ，第第1 1年或第年或第1 1播期试验资料播期试验资料 y y2 2 = Ae + Bx= Ae + Bx2 2 ，第第2 2年或第年或第2 2播期试验资料播期试验资料 y yn n = Ae + Bx= Ae + Bxn n ， 第第n n年

36、或年或第第n播期试验资料播期试验资料iT 根据方程组，即可用统计学上的最小二乘法根据方程组，即可用统计学上的最小二乘法求出求出A Ae e 、B值，即：值，即：22222)()(xxnyxxynxxnyxyxeBA 但需要注意的是，我们在进行计算时，但需要注意的是，我们在进行计算时，Ti是活动温度是活动温度 ，应该把观测资料中低于，应该把观测资料中低于B值的日值的日平均气温剔除，而平均气温剔除，而B值尚未求出，如何处理呢？值尚未求出，如何处理呢？ 农业气象学的方法是：农业气象学的方法是： a.a.根据作物的生物学特性和经验，先假定根据作物的生物学特性和经验，先假定一个一个B值；值； b.用最小

37、二乘法求得用最小二乘法求得B值；值； c.用用求得的求得的B值与假定的值与假定的B值进行比较，如值进行比较，如果两者相差不超过果两者相差不超过 1，就认为求得的，就认为求得的B B值符合值符合要求，如果两者相差甚远，就要重新去假定要求，如果两者相差甚远，就要重新去假定B B值值进行统计分析计算，如此循环往复，直到求出进行统计分析计算，如此循环往复，直到求出合适的合适的B B值为止；值为止； d.d.但在实际计算中往往会碰到这样的问题，但在实际计算中往往会碰到这样的问题，如假定如假定B=11B=11时计算的时计算的B=11.7B=11.7，而假定而假定1212时时计算的计算的B=12.5 B=1

38、2.5 ，这两个假定与计算的这两个假定与计算的B B值误差值误差均在均在1 1之内，究竟哪一个符合要求呢？这应由之内，究竟哪一个符合要求呢？这应由相关系数相关系数r r和剩余方差和剩余方差SrSr来决定，显然应取来决定，显然应取r r较高较高或者或者SrSr较低者。较低者。 差值法的依据是求得的有效积温应相对差值法的依据是求得的有效积温应相对稳定，虽然在实际情况下它不是一个常数，稳定，虽然在实际情况下它不是一个常数，但在取得合适的上下限温度后，对同一作物但在取得合适的上下限温度后，对同一作物同一发育期来说，用不同试验观测资料计算同一发育期来说，用不同试验观测资料计算的有效积温应是近似的，其离差

39、程度最小。的有效积温应是近似的，其离差程度最小。 差值法差值法 基本思路：首先假定各种上、下限温度，基本思路：首先假定各种上、下限温度，分别统计各年或者各播期的有效积温，再计算分别统计各年或者各播期的有效积温，再计算各自的极差各自的极差d d、标准差标准差n-1n-1和变异系数和变异系数C Cr r，计算计算公式如下：公式如下：AcAAAAdninn12111minmax)( 然后根据计算出的极差然后根据计算出的极差d d、标准差标准差n-1n-1和和变异系数变异系数C Cr r值进行比较，离差最小一组假定的值进行比较，离差最小一组假定的上、下限温度即为所求，对应的值就是要求的上、下限温度即为

40、所求，对应的值就是要求的有效积温值。这种方法的优点是可以同时求出有效积温值。这种方法的优点是可以同时求出上下限温度，并可与其它不同上下限温度比较。上下限温度，并可与其它不同上下限温度比较。 在实际观测中发现，作物的发育速度随温度在实际观测中发现，作物的发育速度随温度的升高而加快，但当温度升高到一定界限后，其的升高而加快，但当温度升高到一定界限后，其发育速度不再随温度的升高而加快，发育期不再发育速度不再随温度的升高而加快，发育期不再缩短，此时的温度即称为上限温度。缩短，此时的温度即称为上限温度。 利用田间试验确定上限温度的简便方法利用田间试验确定上限温度的简便方法 日平均气温（日平均气温（）18

41、.1 21.3 27.4 29.118.1 21.3 27.4 29.1 始穗始穗成熟（天）成熟（天） 48 39 28 28 48 39 28 28 如有一组水稻广陆矮如有一组水稻广陆矮4 4号试验资料：号试验资料： 显然上限温度大致在显然上限温度大致在27272828左右。左右。 可见，上限温度亦为一范围，在此范围内，可见，上限温度亦为一范围，在此范围内，生育期虽不再缩短，但仍保持上限温度条件下的生育期虽不再缩短，但仍保持上限温度条件下的发育速度。发育速度。 1 1、积温的稳定性、积温的稳定性 在试验研究和实际应用中发现，作物对积温在试验研究和实际应用中发现，作物对积温的要求，不论是活动积

42、温还是有效积温，都存在的要求，不论是活动积温还是有效积温，都存在不很稳定的现象。有时同一作物甚至是同一品种不很稳定的现象。有时同一作物甚至是同一品种所要求的积温值也有一定变动。造成积温不稳定所要求的积温值也有一定变动。造成积温不稳定的原因可归纳为下列几个方面：的原因可归纳为下列几个方面： （1 1）影响作物发育的外界环境条件，不仅）影响作物发育的外界环境条件，不仅有气象因子还有其它因子，如土壤、农业技术有气象因子还有其它因子，如土壤、农业技术措施等。气象因子中除温度外，光照时间、光措施等。气象因子中除温度外，光照时间、光照强度等对发育速度也有一定影响，它们与发照强度等对发育速度也有一定影响，它

43、们与发育速度的关系，有各自遵循的特定规律。育速度的关系，有各自遵循的特定规律。 积温学说是建立在假定其它因子基本满足积温学说是建立在假定其它因子基本满足的条件下、温度起主导作用的这一理论基础上的条件下、温度起主导作用的这一理论基础上的，在自然条件下，这一假定是难以满足的，的，在自然条件下，这一假定是难以满足的，因而影响了积温的稳定性。因而影响了积温的稳定性。 （2 2）农业生物发育速度与温度的关系并非简）农业生物发育速度与温度的关系并非简单的线性关系，而是呈非线性关系，在下限温单的线性关系，而是呈非线性关系，在下限温度以上，发育速度随温度的增高加快，在最适度以上，发育速度随温度的增高加快，在最

44、适温度时，发育速度达最大值，当温度超过最适温度时，发育速度达最大值，当温度超过最适点，过高的温度对生长发育有抑制作用。点，过高的温度对生长发育有抑制作用。 （3 3）积温的计算是以日平均温度作为基础，）积温的计算是以日平均温度作为基础，它没有考虑每天的最高温度、最低温度对发育它没有考虑每天的最高温度、最低温度对发育的影响，而它们的影响是很重要的、也是多方的影响，而它们的影响是很重要的、也是多方面的。当气温超过三基点温度的上限时，温度面的。当气温超过三基点温度的上限时，温度对作物发育不利，但计算时并没有剔除，也造对作物发育不利，但计算时并没有剔除，也造成积温的不稳定。成积温的不稳定。 （4 4）

45、有的作物本身对光照有特殊反应，如感）有的作物本身对光照有特殊反应，如感光性强的作物，发育速度主要与日照时间长短光性强的作物，发育速度主要与日照时间长短关系较大，而对温度的反应就不敏感。关系较大，而对温度的反应就不敏感。 综合各方面的研究，可以认为积温综合各方面的研究，可以认为积温的稳定性是相对的，不稳定是绝对的；的稳定性是相对的，不稳定是绝对的；造成积温不稳定的原因是多方面的；而造成积温不稳定的原因是多方面的；而根据实际情况，对积温表达形式与计算根据实际情况，对积温表达形式与计算方法作必要的改进与修正以后，积温仍方法作必要的改进与修正以后，积温仍不失为一个有效的定量指标。科学工作不失为一个有效

46、的定量指标。科学工作者提出了许多改进方法，使积温得到了者提出了许多改进方法，使积温得到了广泛的应用。广泛的应用。 2 2、积温表达形式与计算方法的改进、积温表达形式与计算方法的改进 国内专家学者在实际工作中提出了许多订正国内专家学者在实际工作中提出了许多订正积温表达形式以及计算方法上的改进措施，归纳积温表达形式以及计算方法上的改进措施，归纳起来主要有两类：起来主要有两类： 光照条件订正光照条件订正 温度条件订正温度条件订正 依据：光照对感光性强的作物发育速度的依据：光照对感光性强的作物发育速度的影响很大，与温度的影响相当；特别是感光性影响很大，与温度的影响相当；特别是感光性强的品种甚至超过了温

47、度的影响。因此，当用强的品种甚至超过了温度的影响。因此，当用积温表示作物发育速度与热量的关系时，必须积温表示作物发育速度与热量的关系时，必须进行光照订正。进行光照订正。 （1 1）光照条件订正）光照条件订正 有效光温度有效光温度T T0 0 T T0 0 = k= kT T式中，式中，T T为日平均气温，为日平均气温，k k为同日日照百分率。为同日日照百分率。 有效光积温有效光积温T T0 0 T T0 0 = k= k平均平均T T 式中，式中，T T 为某一时段或某一发育期积温，为某一时段或某一发育期积温，k k平均平均为同期日照百分率平均值。为同期日照百分率平均值。 a. a.用日照百分

48、率用日照百分率 把感光性较强作物品种在某一光照长度下所把感光性较强作物品种在某一光照长度下所要求的积温订正为另一光照长度下的积温，即：要求的积温订正为另一光照长度下的积温，即： TTB B = =（1 + f1 + fS S）TTA A 式中，式中，T TA A和和T TB B分别为日平均可照时数分别为日平均可照时数S SA A、S SB B条条件下的积温，件下的积温，S = SS = SA A-S-SB B，f f为日平均可照时数变为日平均可照时数变化化1 1小时所引起的积温变化量与小时所引起的积温变化量与TTA A的比值，对具的比值，对具体品种而言，体品种而言，f f为常数，可通过实验求得

49、。为常数，可通过实验求得。 b. b.用可照时数用可照时数 （2 2）温度条件订正温度条件订正 依据：温度的高低（即温度强度的大小），依据：温度的高低（即温度强度的大小），对作物发育速度的影响是不一样的。夜间温度对作物发育速度的影响是不一样的。夜间温度的高低以及日较差的大小等，也会影响到积温的高低以及日较差的大小等，也会影响到积温的的稳定性。稳定性。 100100 生长量（生长量（mmmm） 小麦小麦 5050 豌豆豌豆 0 0 10 20 30 40 T()10 20 30 40 T()植物生长量的温度曲线植物生长量的温度曲线 基于温度的三基点理论及温度的有基于温度的三基点理论及温度的有效性

50、，沈国权提出了一种温度因素对作效性，沈国权提出了一种温度因素对作物发育速度影响的非线性模式，以替代物发育速度影响的非线性模式，以替代积温公式中的线性假设。积温公式中的线性假设。 a.a.有效积温变量有效积温变量 沈国权在综合考虑上下限温度对作物发育速沈国权在综合考虑上下限温度对作物发育速度影响的基础上，提出温度与作物发育速度的非度影响的基础上，提出温度与作物发育速度的非线性模式为：线性模式为：QPKnTMBT1111)()( 式中，式中，1/1/n n为发育速度，为发育速度，T T为日平均气温，为日平均气温，M M、B B为作物发育速度等于零时的上、下限温度，为作物发育速度等于零时的上、下限温

51、度，K K、P P和和Q Q为大于零的经验参数。为大于零的经验参数。式中，式中，A(T)A(T) 称为有效积温变量。称为有效积温变量。用实测资料可以用实测资料可以验证，验证，A(T)A(T)值与有效积温的实际值十分接近。值与有效积温的实际值十分接近。 而从而从A(T)A(T)的计算公式中可以看出，的计算公式中可以看出，A(T)A(T)是温度是温度的函数，的函数，即温度不同对作物发育速度并非等效。即温度不同对作物发育速度并非等效。)1 ()()()(QPTMBTKTAnBTTA)( 在非线性模式中，令：在非线性模式中，令：则上式变为：则上式变为： 沈国权提出：在考虑温度有效性的基础上，沈国权提出

52、：在考虑温度有效性的基础上，可以用当量积温改进活动积温，即：可以用当量积温改进活动积温，即： = K = K（T T）TT式中，式中，为当量积温，为当量积温，T = AT = Aa a为活动积温，为活动积温，K(T)K(T)为温强系数，上式建立了当量积温与活动积为温强系数，上式建立了当量积温与活动积温的联系。温的联系。 b. b.当量积温当量积温 水稻水稻4 4个品种温强系数的平均值（播种个品种温强系数的平均值（播种- -抽穗）抽穗） K(T) K(T)反映一个时段平均温度的有效性，可以反映一个时段平均温度的有效性，可以根据实验资料确定。根据实验资料确定。T202122232425262728

53、2930K(T) 0.81 0.86 0.91 0.95 0.99 1.02 1.03 1.04 1.03 1.00 0.94详细请参考：详细请参考： 沈国权沈国权. 影响作物发育速度的非线性温度模式影响作物发育速度的非线性温度模式J. 气气象象, 1980,(06) 沈国权沈国权. 当量积温及其应用当量积温及其应用J. 气象气象, 1981,(07) 1 1、预测作物生长发育状况、预测作物生长发育状况 （1 1）叶龄积温模式）叶龄积温模式 小麦叶龄积温模式小麦叶龄积温模式 X = a + bT X = a + bT 式中，式中，X X为叶龄，为叶龄，TT为大于为大于0 0的积温，的积温，a

54、a、b b为待定系数。为待定系数。 水稻叶龄积温模式水稻叶龄积温模式 N N = = a + b Lna + b Ln（TT）式中，式中，N N为水稻叶片数，为水稻叶片数，TT为播种到该叶片出为播种到该叶片出现时大于现时大于1010的积温，的积温，a a、b b为待定系数。为待定系数。 （2 2）分蘖积温模式分蘖积温模式TmTeYYeYY10式中，式中，Y Y为包括主茎在内的单株茎数，为包括主茎在内的单株茎数，TT为冬前为冬前积温，其它为有关的常数和系数。积温，其它为有关的常数和系数。 小麦分蘖积温模式小麦分蘖积温模式 水稻分蘖积温模式水稻分蘖积温模式22)(00)(XXdcfeaaaYX式中

55、，式中，Y YX X为积温为积温X X时单位面积上水稻的总茎数，时单位面积上水稻的总茎数，X X为水稻移栽后为水稻移栽后1010以上的有效积温，其它为以上的有效积温，其它为有关的常数和系数。有关的常数和系数。 （3 3）干物质增长积温模式）干物质增长积温模式 TbaCeW1式中，式中，W W为干物重，为干物重，TT为积温，其它为有关的为积温，其它为有关的常数和系数。常数和系数。 评价地区热量资源优劣评价地区热量资源优劣 鉴定作物热量条件，为引种提供依据鉴定作物热量条件，为引种提供依据 评价作物产量和品质评价作物产量和品质 规划种植制度等规划种植制度等 2 2、热量资源分析、评价与区划、热量资源

56、分析、评价与区划 作物发育期预报；作物发育期预报； 作物病虫害发生、发展预报等。作物病虫害发生、发展预报等。 3 3、农业气象预报、农业气象预报 积温与植物发育速度的关系十分积温与植物发育速度的关系十分密切，但对植物的生长而言，影响的密切，但对植物的生长而言，影响的因子较为复杂。因此，在扩大积温的因子较为复杂。因此，在扩大积温的应用范围时，应特别注意积温指标的应用范围时，应特别注意积温指标的局限性与条件性。局限性与条件性。 主要内容：主要内容： 作物的感温性作物的感温性 温度的昼夜变化与作物的温周期现象温度的昼夜变化与作物的温周期现象 气温日变化对作物生育及产量的影响气温日变化对作物生育及产量

57、的影响 气温日变化对农产品品质的影响气温日变化对农产品品质的影响 定义定义 作物生长发育对温度条件的反应特性，称作物生长发育对温度条件的反应特性，称为作物的感温性。为作物的感温性。 所有作物都需要在一定的温度条件下才能所有作物都需要在一定的温度条件下才能正常地生长、发育，而且在不同的发育时期，正常地生长、发育，而且在不同的发育时期，对温度的要求不同，有时需要较低的温度（感对温度的要求不同，有时需要较低的温度（感低温特性），有时需要较高的温度（感高温特低温特性），有时需要较高的温度（感高温特性）。性）。 有些作物（如小麦）在其生长发育过程中，有些作物（如小麦）在其生长发育过程中，需要一定的低温环

58、境或低温刺激，才能完成由需要一定的低温环境或低温刺激，才能完成由生长向发育的转化，否则就不能正常抽穗结实。生长向发育的转化，否则就不能正常抽穗结实。 不同的小麦类型，在不同的小麦类型，在春化阶段春化阶段需要不同的需要不同的低温值和持续时间低温值和持续时间。 1 1、感低温特性、感低温特性 2、感高温特性（感温性）、感高温特性（感温性） 大多数作物在其生育过程中，需要一定时大多数作物在其生育过程中，需要一定时期的较高温度条件。在一定的温度范围内，随期的较高温度条件。在一定的温度范围内，随着温度的升高，作物的生育速度加快，发育周着温度的升高，作物的生育速度加快，发育周期缩短。期缩短。 作物品种感温

59、性的强弱通常以高温下能促进作物品种感温性的强弱通常以高温下能促进抽穗的日数即抽穗的日数即高温出穗促进率高温出穗促进率来表示。来表示。 一般认为，某品种在高温下能表现出显著地一般认为，某品种在高温下能表现出显著地缩短抽穗日数，则该品种的感温性强，即对温度缩短抽穗日数，则该品种的感温性强，即对温度反应敏感；否则就说该品种的感温性弱，对温度反应敏感；否则就说该品种的感温性弱，对温度的反应不敏感。的反应不敏感。 3 3、衡量作物品种感温性强弱的指标、衡量作物品种感温性强弱的指标 试验用品种数：试验用品种数：120120多个多个 试验地点试验地点 选择地理纬度相近而海拔相差较大的广州、选择地理纬度相近而

60、海拔相差较大的广州、蒙自两地，消除了日照长短的影响，而突出了温蒙自两地，消除了日照长短的影响，而突出了温度高低的作用。两地基本情况如下：度高低的作用。两地基本情况如下： 地点地点 纬度纬度 海拔海拔 播期播期 出苗出苗- -抽穗均温抽穗均温 广州广州 23 2308 8.8 08 8.8 m 19/3 24.5 m 19/3 24.5 蒙自蒙自 23 2320201300 m 16/3 22.31300 m 16/3 22.3 丁颖水稻品种感温性试验简介丁颖水稻品种感温性试验简介 高温出穗促进率的计算及感温性分级高温出穗促进率的计算及感温性分级 （蒙自（蒙自- -广州）的出穗日数广州）的出穗日