第十章 农田小气候的改造

1、 本章要点1、2、第一节第一节 小气候的概念、特点及小气候的概念、特点及形成的物理基础形成的物理基础一、小气候的概念一、小气候的概念1、定义：在小范围内，由于下垫面构造和特性不同，定义：在小范围内，由于下垫面构造和特性不同，使热量和水分收支不一样，形成近地层及土壤上层使热量和水分收支不一样，形成近地层及土壤上层与大气候所不同的特殊气候，称为小气候与大气候所不同的特殊气候，称为小气候。2、小气候的类型、小气候的类型 农业小气候、地形小气候、防护林小气候、城市小农业小气候、地形小气候、防护林小气候、城市小气候、保护地小气候、气候、保护地小气候、 温室小气候等。温室小气候等。二、小气候的特点二、小气

2、候的特点 1、范围小、范围小 (small range) 2、差别大、差别大 (large difference) 3、很稳定、很稳定(very stable)三、三、 小气候形成的物理基础小气候形成的物理基础（一）作用面与活动层的概念（一）作用面与活动层的概念(activity layer) 凡能籍辐射作用吸热或放热，从而调节邻近气层和土层（或其它物质层）温度状况的表面，称为活动面或活动层。（二）活动层的热量平衡（二）活动层的热量平衡 (thermal balance)1、活动层的辐射收支(radiation balance)2、土壤热交换(soil heat exchange)3、活动层的

3、乱流交换(turbulence exchange)4、潜热交换(latent heat exchange) 辐射是 四、农业小气候的特征四、农业小气候的特征 (Features of farming microclimate ) （一）农田中光的分布（一）农田中光的分布(photo distribution) 光照强度由植株顶部向下递减1 1、作物生长前期：光随高度分布差别不大；、作物生长前期：光随高度分布差别不大；2 2、作物生长旺期：随高度增加，光照增强；、作物生长旺期：随高度增加，光照增强；3 3、作物生长后期：光随高度分布差别不大。、作物生长后期：光随高度分布差别不大。 （二）农田中温

4、度的分布（二）农田中温度的分布 最高、最低温度出现在植株高度H的2/3处h2/3 H白天h2/3 H夜间1、旱地中温度的分布、旱地中温度的分布作物生长前期和后期温度分布同裸地相似。2、水田中温度的分布、水田中温度的分布 同旱地相比，水田中，由于紧贴水面的一薄层，白天蒸发耗热多，夜间冷却慢，所以温度分布情况相反：白天为辐射型分布，夜间为日射型分布。 （三）农田中湿度的分布（三）农田中湿度的分布（1）农田中绝对湿度的分布主要取决于 蒸发和蒸腾；（2）相对湿度的分布与水汽含量和温度 有关。（四）农田中（四）农田中CO2的分布的分布l 一般情况下，白天，从清晨至中午，由于作物光合作一般情况下，白天，从

5、清晨至中午，由于作物光合作 用吸收了用吸收了COCO2 2，使得在作物密集的高度上使得在作物密集的高度上COCO2 2的浓度最的浓度最 低，午后可降至最接近地面的地方，这种变化在静风低，午后可降至最接近地面的地方，这种变化在静风 条件下尤为明显。条件下尤为明显。l 夜间，从傍晚到清晨，由于作物的呼吸作用，释放夜间，从傍晚到清晨，由于作物的呼吸作用，释放 CO CO2 2，因此农田中因此农田中COCO2 2的浓度由下向上不断递减。的浓度由下向上不断递减。（五）农田中风的分布（五）农田中风的分布 农田中的风随高度增加而增大：作物高度H风速h第二节第二节 几种类型小气候的气象效应几种类型小气候的气象

6、效应一、不同覆盖的气象效应一、不同覆盖的气象效应 如地膜覆盖的气象效应为： 1、増温(enhance temperature) 2、节水(save water)二、喷洒化学药剂的气象效应二、喷洒化学药剂的气象效应三、三、 防护林带的小气候效应防护林带的小气候效应 (Microclimate effect of windbreak zone)风速（）0 4 8 12 16 20 24 28树高（H）的倍数10020408060风向Populus forest2、防护林带的作用、防护林带的作用（1）减轻强风（台风、寒潮大风）、 风沙、 平流霜冻等灾害；（2）防止水土流失、减少土壤蒸发；（3）改良土

7、壤，净化空气，改善农田 生态环境、改善城市气候。Forest web四、地形小气候四、地形小气候阴坡阳坡干、暖湿、热湿、凉最湿、最凉五、水域岸边小气候五、水域岸边小气候水域岸边的气温、土温日较差小，温暖、潮湿、多雾。六、耕作措施的小气候效应六、耕作措施的小气候效应1 1、耕翻的气象效应、耕翻的气象效应 耕翻使土壤疏松，增加土壤透水性和透气性，提高土壤耕翻使土壤疏松，增加土壤透水性和透气性，提高土壤 的蓄水能力，对下层土壤有保墒效应。的蓄水能力，对下层土壤有保墒效应。 耕翻使土壤的热容量和导热率减小，削弱了上下层土壤间耕翻使土壤的热容量和导热率减小，削弱了上下层土壤间的热时交换，增加土壤表层温度

8、的日较差。的热时交换，增加土壤表层温度的日较差。 在夜间或低温季节，耕翻土层有降温效应，下层有增温效在夜间或低温季节，耕翻土层有降温效应，下层有增温效应；在白天或高温季节，耕翻土层有升温效应，下层有降应；在白天或高温季节，耕翻土层有升温效应，下层有降温效应。温效应。 2、镇压的气象效应 镇压可以减小土壤的透气性和透水性，增加土壤的毛管镇压可以减小土壤的透气性和透水性，增加土壤的毛管水量，加速土壤水分的蒸发。在土壤干燥时，镇压具有水量，加速土壤水分的蒸发。在土壤干燥时，镇压具有提墒作用。提墒作用。 镇压增加了土壤的热容量和导热率，加强了上下层土壤镇压增加了土壤的热容量和导热率，加强了上下层土壤间

9、的热量交换，可减小土壤温度日较差。间的热量交换，可减小土壤温度日较差。 镇压地夜间表现为增温效应，白天表现为降温效应。镇压地夜间表现为增温效应，白天表现为降温效应。 3 3、垄作的气象效应、垄作的气象效应 垄作使土壤疏松，其小气候效应与耕翻相同。垄作使土壤疏松，其小气候效应与耕翻相同。 垄作增加了土壤表面与大气的接触面积，白天增加对太垄作增加了土壤表面与大气的接触面积，白天增加对太阳辐射的吸收面，热量聚集在土壤表面，温度比平作高；阳辐射的吸收面，热量聚集在土壤表面，温度比平作高；夜间垄上的有效辐射大，垄温比平作温度低。夜间垄上的有效辐射大，垄温比平作温度低。 垄作使土壤的蒸发面增大，上层土壤干

10、燥疏松，下层土垄作使土壤的蒸发面增大，上层土壤干燥疏松，下层土壤湿润；有利于排水防涝。壤湿润；有利于排水防涝。 有利于通风透光。有利于通风透光。 4、种植行向的气象效应 种植行向主要影响植株的受光时间和所得到的太阳种植行向主要影响植株的受光时间和所得到的太阳辐射强度。辐射强度。 夏半年，沿东西行向的日照时数比沿南北行向的日夏半年，沿东西行向的日照时数比沿南北行向的日照时数多；照时数多； 冬半年，沿南北行向的日照时数比东西行向的日照冬半年，沿南北行向的日照时数比东西行向的日照时数多。时数多。 因此在高纬度地区，秋季播种时取南北行向，春季因此在高纬度地区，秋季播种时取南北行向，春季播种时东西行向为

11、宜。播种时东西行向为宜。 5、种植密度的气象效应 种植密度的大小影响作物群体的通风透光和温度的变化。种植密度的大小影响作物群体的通风透光和温度的变化。 当种植密度过大时，田间的通风透光性较差，株间温度当种植密度过大时，田间的通风透光性较差，株间温度白天低于外界的温度，夜间高于外界的温度单株产量降白天低于外界的温度，夜间高于外界的温度单株产量降低，会影响群体的产量。低，会影响群体的产量。 当种植密度过小时，田间的通风透光性较好，株间温度当种植密度过小时，田间的通风透光性较好，株间温度适宜，单株产量增高，但由于植株数量的减少，会影响适宜，单株产量增高，但由于植株数量的减少，会影响群体的产量。群体的

12、产量。 在生产实践中，应根据不同的作物进行合理密植。在生产实践中，应根据不同的作物进行合理密植。 6 6、灌溉的气象效应、灌溉的气象效应 农田灌溉后，土壤颜色加深，地面反射率减小，使农田灌溉后，土壤颜色加深，地面反射率减小，使得土壤吸收的太阳辐射能增加。得土壤吸收的太阳辐射能增加。 灌溉后，增大了土壤的热容量和导热率，土壤温度灌溉后，增大了土壤的热容量和导热率，土壤温度日较差比未灌溉地小。日较差比未灌溉地小。 灌溉地因蒸发耗热显著增加，减弱了空气的增温作灌溉地因蒸发耗热显著增加，减弱了空气的增温作用，因此，白天、暖季有降温效应，夜间、冷季有用，因此，白天、暖季有降温效应，夜间、冷季有增温效应。

13、增温效应。 7、覆盖的气象效应 覆盖减弱了空气的乱流活动，可起到保温、保湿的作用。 覆盖可以防止杂草萌生。 第四节第四节 温室小气候及其调控温室小气候及其调控 (Greenhouse microclimate and its adjustment) 温室：采用透明或不透明的物体覆 盖地面及其上空间的一种设施。第一代节能型日光温室第二代节能型日光温室4分厚壁钢管1012圆钢8圆钢钢筋混凝土预制件与竹木拱杆混合骨架钢筋混凝土预制件与竹木拱杆混合骨架墙体类型 温室的特点：温室的特点：（1）大量的短波辐射可以进入室内， 很少的长波辐射逸出室外；（2）室内与室外的乱流交换弱， 只有通过分子热传导来进行。一、温室小气候的特点一、温室小气候的特点1、温室的光 室内的光照强度比室外弱，不同的材料，透光率不同。2、温室内的温度、温室内的温度通常比室外高，通常比室外高， 晴天时，晴天时，T室内室内=7.1+1.37T室外室外3 温室的湿度室内的湿度大于室外，常导致温室内植物易受病害。室内的湿度大于室外，常导致温室内植物易受病害。 4 温室的二氧化碳状况 温室内的二氧化碳比室外小，若要增加作物产量，需温室内的二氧化