农业气象学原理

农业气象学原理之风对农业生产的影响及防治风是一种自然现象。风能调节农田环境条件，影响近地层热量交换、水分循环和空气中的二氧化碳、氧气等输送过程。风还是传播植物花粉、种子的媒体，帮助植物授粉和繁殖。但风对农业生产也会产生消极作用，如大风常造成风害，使植株叶片机械擦伤、作物倒伏、树木断折、落花落果而影响产量。大风还造成土壤风蚀、沙丘移动，从而毁坏农田。地方性风的某些特殊性质，也常造成风害，例如由海上吹来含盐分较多的海潮风，高温低湿的焚风和干热风，都严重影响果树的开花、座果和谷类作物的灌浆。风还能传播病原体，蔓延植物病害。粘虫、稻飞虱、稻纵卷叶螟、飞蝗等农业害虫在进行长距离迁飞时也需要一定的高空风气象条件。可见，因时因地制宜，积极防御风对农业生产的不利影响，必将对整个农业生态系统的平衡和农业生产的稳定和可持续发展具有深远意义。风的生态作用风对植物外部形态的影响在常有盛行风的地区，如海滨沿岸、山区迎风坡面等，植株因常年受风的影响，在形态上会发生很大变化，主要表现在：（1）植株低矮、树冠过分尖削、呈流线型的外形；（2）叶子比正常叶小，常带有褐色或红色的斑点，尤其在叶片边缘；（3）树干常向盛行风所吹的方向倾斜，较小的枝条成为屈曲状，且整栋植物以同样的状态发生倾斜；（4）小的枝条很短，常有不规则的分枝，彼此互相交错；（5）许多向风的枝条死亡，有时只在背风向看到新枝条和新鲜叶片、向风面只有根部或树干的基部发出的枝条能保持稍好的状态；（6）树干的横剖面中心偏外，即向风面的直径比与风向成直角面的直径要大；在植物体的迎风部位往往可观察到起保护作用的隆起层，树皮慢慢变厚；（7）在寒冷风大的迎风坡面，森林可能衰退而成为密灌丛，且进一步退化为分散的或孤立的垫状个体。灌木常呈匍匐状，草本植物呈垫状生长型。它们分枝繁茂，很象密灌丛中的小灌木，原来直立的植物在低洼处或有蔽护物的地方形成铺地状。风对植物内部机理的影响风对植物体内部机理最重要的影响是具有强烈的干燥作用。带走植物体表面及其附近的湿润空气层，加速蒸散，使植物干化。在静风中，蒸发作用只是一个扩散作用的过程，但有风时，甚至饱和差为零，也能加强蒸发作用。所以经常受风吹袭的植物，蒸腾远较在静风处的为迅速。在平坦的地面上，蒸发速度随风速的平方根而增加。一般空气越干，风力越大，于化作用越明显。植物器官受风的作用不断摇摆也会促进植物的干化，这种影响对小型叶片尤为突出。风能使枝叶片弯转、摇摆，引起细胞间隙膨胀和收缩，迫使叶片内部饱和空气逸出，吸入较干的空气，加速植物体的干化作用。在风大、干燥环境里生长的植物，其生理、形态和解剖结构与遮风条件下生长的植物有很大的差别。1.3风的传输作用风能帮助许多植物传播花粉、孢子、种子或果实，如柳、榆、松、蒲公英等会依靠风力将其传播体甚至整个植物体从一处移到另一处。大多数陆生植物依赖风媒繁殖，以不断扩大生长的区域。它们借助于风力传输的传播体类型主要有：微小传播体、带毛传播体、带翅传播体、带气囊的传播体、风滚型传播体和构起投掷作用的结构。在空气中花粉、孢子等传播体的数量及被传输的方向通常受恒定方向的制约，遇到旋风时，植物有可能往反方向迁移。风速则影响授粉效率和传播体的传播距离，从而对植物的繁衍和分布起到较大影响。风媒植物大都生长于开阔或裸露的地方，花小而不鲜艳、结构简单或退化，没有香味和腺体或缺乏花冠。森林中，乔木盛行风媒传播，而生活在静风小气候环境中的下层植物则风播相对少得多。所以，风虽不是植物生长发育必需的气象因子，却同光、热、水、CO2—样，也是植物生长发育的重要生态因子，对农业生产的影响，有利也有弊。风对农业生产的有利影响调节农田小气候环境湍流交换速度与风速关系密切，风通过影响农田湍流交换强度，对空气的各种物理属性――热量、动量以及水汽、co2等组成成份的输送产生影响，从而调节农田小气候环境。风速增加，使农田空气湍流运动增强，地面和空气的热量和水分等的交换加快，土壤蒸发和作物蒸腾增加，空气中CO2等成份的扩散与输送能力提高，作物内部的空气不断更新，对农田冠层内部温度、湿度及CO2浓度起到重要调节作用，从而影响作物的生长发育。据对大豆田观测结果，风速小于3m/s条件下，热力因素对湍流交换速度影响较大，而在风速大于3m/s时，动力因素对湍流交换速度影响是主要的（段若溪等，2002）。在夏季，适宜的风速可以加快植物叶子表面的蒸腾作用，通过水分的散失带走大量热量，使其叶温总是低于环境温度，避免叶子表面日灼伤。在秋、冬季，当地面强烈辐射冷却时，风又可以把近地层的冷空气吹走，使庄稼免遭低温霜冻的危害。在盛行地方性环流的农业区，风对农业生产的影响作用更加明显。如由于山地热力因子形成的山谷风，白天因坡上的空气比同高度上的自由大气增温剧烈，空气受热膨胀，暖空气沿坡上升，成为谷风；夜间由于辐射冷却，使临近坡面的空气迅速冷却，密度增大，因而沿坡下滑，流入谷底，成为山风。晴朗的白天，谷风把谷中温暖湿润的空气向山上输送，使山顶气温升高、湿度增加，促使山前坡岗区的植物早发芽、早开花、早结果、早成熟。在夜晚，山风能降低温度，减弱植物呼吸消耗，对植物体营养物质的积累，尤其块根、块茎植物的生长膨大很有好处（李月英，2009。另外，我国是典型的东亚季风气候区，冬季盛吹干燥寒冷的西北风、北风和东北风，夏季盛行温暖潮湿的西南风、南风和东南风。夏季风使海洋的暖湿气流深入陆地，丰沛的降水与高温期结合，雨热同季的气候特点，为农业生产提供了有利条件。调节光合作用很多人认为光合作用是作物能否获得高产的主要限制因素，在影响光合作用的诸多因素中，CO2供应不足所引起的“碳饥饿”一直是大田作物光能利用率不高的重要原因，而风由于一方面可以加速作物冠层内部的co2流通，同时还主要通过调节植物叶片气孔开张度，改善叶肉细胞间隙CO2浓度，进而提高作物光合作用率。研究表明，低风速条件下，光合作用强度随风速增大而上升，达到一定限度后，光合作用强度反而下降。低风速时，叶片的片流层变薄，叶片气孔对CO2的扩散阻力减少，有利于叶肉细胞间隙CO2浓度增加扩散，提高光合作用强度。但高风速条件下，风会加速水的散失，致使气孔关闭，CO2的运输受阻，光合作用强度降低。通常微风（三级风，风速4m/s左右）吹拂对农作物的生长发育最为有利，此时既有利光合作用碳底物的供应，又使叶层中的光合有效辐射以闪光的形式合理分布，使农作物群体内部通风透光，光合作用保持在较高的水平上。据测定，在太阳辐射与气温基本相同的前后两天，有风天玉米干物质的增长量比无风天大40%左右。调节蒸腾作用蒸腾速率是衡量植物蒸腾能力的指标之一。蒸腾速率主要是由叶片气孔下空间的水蒸气浓度和大气中水蒸气浓度之间的浓度差（即水蒸气压亏缺，watervaporpressuredeficit,）以及水蒸气扩散途径的阻力所决定。因此，风对植物蒸腾作用的调节，不仅在于风可以改变大气水蒸气浓度，同时，风还通过调整叶片气孔运动，使叶片气孔下空间的水蒸气浓度发生变化，以此改变植物散失水分的动力，并改变叶片水分扩散阻力，遇有适宜风速时，提高作物蒸腾速率。根据作物群体阻抗高低，又可以将风速对蒸腾耗水的影响分为三种情况：（1）群体阻抗低的作物，增加风速将增加其蒸腾耗水量；（2）中等群体阻抗（2100s/m）的作物，风速对蒸腾耗水的影响较小，耗水量的多少取决于群体所获得的净辐射能量；（3）高等群体阻抗（＞400s/m）的作物，特别是在净辐射能量高时，增加风速将减少蒸腾耗水量。2.4其他如前文所述，风的传输作用可帮助风媒植物进行异花授粉和传播。农业生产中风能帮助玉米等异花授粉作物进行授粉，增加结实率，提高产量。在作物（如油菜）和果树开花时，风能散播花的芬芳气味，招引昆虫传授花粉。风对扩展农作物的种植范围也有积极意义。由于夏季风的影响，喜温湿作物的种植范围如水稻，即使在中国黑龙江省的最北部也能种植。同样，由于冬季风的影响，喜干凉的作物得以向南扩展（金传达，2002。另外，风可以限制一些害虫迁飞，降低低层大气污染物扩散，减少受害面积，但同时也可能加重局地受害程度。人们还可以借助风力进行发电、提水、灌溉、排涝和农产品加工等。风对农业生产的不利影响3.1风害农业气象中，风害是指大风对农作物和农业生产的危害，直接危害包括对作物的机械损伤和生理危害、对土壤的风蚀沙化，以及对农事活动的影响和农业生产设施的破坏。间接危害包括传播病虫害和扩散污染物质等。风害程度不仅取决于风的强度，也因风向、刮风时间、天气状况及地形条件等而不同。伴有低温（如寒露风）、暴雨（如暴风雨）、干旱与高温（如干热风）的风害则是多因子迭加的结果。（1）大风伴强降水风对植物的机械损伤及损伤的程度，主要决定于风速、风的阵性以及植物对风的抗性等。风速较大时，可以加速植物蒸腾，使耗水过多，造成叶片气孔关闭，光合强度降低。当风力达到5、6级，就可以使已熟的作物脱粒、落果、倒伏折茎，严重影响产量。风速217m/s（8级以上）的大风，对农业生产的危害更大。阵风的破坏力特别强，很易造成植物的断枝折茎。尤其风前降雨，使根系松动，风倒现象更严重。风害与作物生育期也有关，作物处在幼苗期，果树处在开花前期或着果初期，风害较轻。当作物已抽穗开花，或果树正在开花及着果后期，风害较重。生长中等的水稻进入成熟期后，若遇到1小时降水20毫米以上，大于5级风力持续3分钟以上时，容易倒伏；若只有大风而无降水伴随，危害较轻。稻、麦等作物叶片被风刮破后，将影响光合作用，产量下降，特别在出穗前后，受害最重。对于棉花，在开花期遇有6级以上大风，蕾铃将大量脱落。大风还使一些树木沿年轮而割裂或严重弯曲等。台风是我国东南沿海夏秋季节最主要的灾害性天气之一。由于台风巨大的风力及其伴随的暴雨、巨浪和风暴潮等恶劣天气，常带来风灾、水灾，造成大片农作物倒伏、农田淹没，导致农业生产对象、农业生产场地以及农村住所、甚至农业生产者的生命财产遭受巨大的破坏和损失（李瑞英等，2006）。但同时台风也能给受台风影响的地区带来充沛的雨水资源，减轻伏早。由台风带来的狂风暴雨不仅会直接毁坏农作物，使作物折枝伤根、叶片受损，同时高强度降水会使作物表面长期维持高湿度状态，所形成的田间小环境非常有利于病菌侵入和传播，极易造成病害的暴发成灾。实验证明，温度为25~30°C、相对湿度在80%〜90%以上时，水稻纹枯病发生最快。台风还能加剧迁飞性、流行性植物疫病和虫害的流行与传播。由台风暴雨所引发的泥石流、山体滑坡和水土流失等次生灾害，能使农业耕地遭到泥沙石块淹盖，导致土壤质量下降，影响农作物的生长。台风暴风引起海面倾斜、海水倒灌，从而导致农田受淹，也使农用灌溉水受到污染。部分被淹农田因长时间受海水浸泡导致土壤中的含盐量升高（叶旭君，1999，造成土地盐碱化不利于农作物的生长，有的农田甚至废耕（李瑞英等，2006）。含盐的浪花飞溅到空气中形成盐雾，喷洒到植物表面后，对某些敏感性植物将产生伤害。盐分向植物体内渗透的速度夜晚较白天为快，组织结构不很致密的夏叶较春叶为快。损害时间多在4-11月气温较高时期，且以落叶树受害最重。（2）大风伴低温秋、冬季冷空气南下时形成的大风伴随低温、干燥天气，会造成越冬作物异常落叶，抑制花芽分化，花器官发育不良，结实量降低或品质下降。干冷的寒风还加速农田蒸发，加剧干早的危害。华北春旱严重的地区，寒风害常常是主要因素之一。寒风害常危害柑桔、麦类、油莱等越冬作物。以柑桔为例，寒风害的危害主要是：①叶片失水卷曲，叶前缘裂伤，在低温下根部吸水能力变弱，基干发生气泡进入毛细管中，使水柱断裂，影响水分输送，促使叶片含水量的急剧下降；②叶片因大量失水和风的机械作用而大量脱落。特别指出的是作物体的损伤和干燥，是相互加强的。③加剧冻害。据报道，当风速每秒增加1米时，可使植株体温下降1〜2°C，在寒风下，柑桔有些品种在-4°C左右即可能受冻害；④长期受风袭击，不仅位柑桔树冠小茎杆细，单株产量也明显减少。当大范围强冷空气活动引起气温骤降、风速急剧增大时的天气过程称为寒潮。根据中国气象局制定的寒潮标准，凡一次冷空气入侵，除有一定程度的降温幅度，还需满足陆上伴有大面积5级以上大风，近海海面风力在7级以上。因此，寒潮不仅具有强降温特点，使农业生产遭受诸如霜冻、冷害、冻害、冰冻雨雪等农业气象灾害，还能带来大风、风沙、沙暴等灾害性天气，对农业生产非常不利。如春播作物遇到寒潮或倒春寒常使叶片冻坏，甚至死苗。寒露风灾常发生在中国南方的秋季，也是一种典型的低温风害。长江中游的一些地方称它为“社风”，长江下游称之为“翘稻头”。秋季，当南方正在孕穗、抽穗、开花及灌浆阶段的晚稻遭受低温风害时，会严重影响晚稻结实和其他秋作物的正常成熟，形成“杀青”，造成减产（李月英等，2009。（3） 大风伴高温每年五、六月间，当华北地区小麦处于扬花灌浆期时，如遇高温低湿并伴有一定风力的天气，会使小麦遭受干热风灾害，对小麦产量形成极为不利。干热风强烈破坏植株水分平衡和光合作用，导致小麦提前枯熟，籽粒秕瘦，粒重明显下降，严重减产，华北地区称之为“杀麦刀”。而在长江中下游平原，梅雨结束后天气晴干，偏南干热风俗称“火南风，”往往伴随伏旱同时出现，对双季早稻（或中稻）抽穗扬花不利。在中国大小兴安岭、太行山，冬季来自西伯利亚的冷空气翻越山脊沿着背风面山坡倾泻而下时，气流绝热下沉，就会形成又热又干的焚风。强大而持久的焚风，使沿途草木、庄稼迅速变黄干枯，叶子纷纷脱落，造成高温逼熟、干旱或火灾。焚风有弊也有利，初春的焚风可使山区积雪融化，有利灌溉。（4） 季风我国每年夏季风强弱程度不同，在华南、华中、华北、东北停留时间长短也不一样，因而对某一地区雨量的多寡影响很大。夏季风强盛的年份华北多雨，华中、华南偏旱；相反，夏季风较弱的年份，华北偏旱，华中、华南偏涝，均会在不同程度上影响农业生产，造成巨大经济损失。风沙害风沙害是因风沙活动或风沙现象引起的风沙天气灾害，出现时大风挟带大量沙尘，按一定路径移动扩散，造成空气浑浊、能见度显著降低，对地表物质有侵蚀、搬运和堆积作用。对农作物和农业生产的危害主要包括流沙埋没农作物、耕地甚至村庄，侵蚀土壤、降低土壤肥力，淤塞水库、河道和水井等。作物长期遭受风沙害，会使根系暴露，影响生长发育，最终影响产量，且禾本科作物减产量大于阔叶的大豆。风沙害的危害程度因作物生长发育的不同阶段而异，如高粱、冬小麦和大豆在出苗后7〜14d遭受风沙害，作物干物质损失最严重；在出苗7d以内的小苗，因其依靠子叶或胚乳提供养分，故影响较小；当植株长大后，由于茎秆变得粗壮且总叶数增多，茎叶之间有较好的支撑和保护作用，受风沙害影响程度较轻。风沙害还可影响作物发育期，能使冬小麦抽穗延迟3~7d，大豆初花期延迟7~14do根据风沙物质成分和强度，可将风沙天气分为浮尘、扬沙和沙尘暴。浮尘和扬沙是大风挟带大量地面尘土或沙粒，在空中浮游，造成空气浑浊，水平能见度不少于1000m的天气现象；沙尘暴则是强风挟带大量地面尘土或沙粒，在空中浮游，造成空气特别浑浊，水平能见度下降到1000m以下的天气现象。沙尘暴的影响范围和危害程度远比浮尘和扬沙大，严重的沙尘暴直接影响农业生产、交通和人民的健康和生活，因此近些年受到公众和各级政府领导的高度关注。我国“南有台风，北有沙尘暴”，沙尘暴多发生在西北、华北大部、青藏高原和东北平原西部地区。沙尘暴的多少不仅与其源地的风有关，还与气温、降水、干燥度等气象要素有关，同时还与陆面裸露状况以及沙化、荒漠化程度等有关。它的形成与地球温室效应、厄尔尼诺现象、森林锐减、植被破坏、物种灭绝、气候异常等有不可分割的联系。沙尘暴对农业的直接危害往往是在很短的瞬间里，由静风或小风，突然转为10m/s以上的大风，与狂风突起的同时，飞沙走石，水平能见度急剧减小，往往造成户外活动的人畜伤亡。沙尘暴还常常对农田水利设施造成严重破坏，如泥沙侵入水库、埋压沟渠等。与沙尘暴相伴的大风本身就具有强大的破坏力，导致庄稼倒伏、房屋建筑物损毁等。沙尘暴天气还引发众多的次生灾害，如附着在农作物叶面上的尘土直接减弱植物的光合作用和呼吸作用，严重阻碍作物的生长；邻近沙漠地区的农田被流沙掩埋，甚至农作物连苗带土一起被狂风吹走（黄健民等，2005。风蚀风蚀是地表松散物质被风吹扬或搬运的过程，以及地表受到风吹起颗粒的磨蚀作用。干燥的土壤和地表上空相对稳定的风力是发生严重风蚀的主要条件。风蚀主要发生在干旱、半干旱气候区和遭受周期性干旱的湿润地区，对当地的农业生产是一个严重的威胁，耕地如无防风设施，很易受到风蚀，形成风蚀沙地，严重风蚀可造成土地沙漠化或荒漠化。土壤风蚀的程度由风速、地表土壤物理性质和地表覆盖及粗糙度状况决定，还与风的侵蚀性和土壤或岩石的抗蚀性有关。在农田，大风可把肥沃土壤的颗粒吹走，使表层土壤剥蚀，种子裸露或被吹走缺苗，甚至使作物干枯死亡。在冬季，对于休闲地或种有冬麦等覆盖度较小的田地，表土剥蚀现象更为严重。在干旱气候条件下，气温的日、年较差都很大，使岩石的物理风化作用非常剧烈，加上盐化作用，岩石崩解而变得疏松，也给风蚀破坏提供了条件。另外，沙尘暴天气会给沙尘源地和影响区带来不同程度的风蚀危害，风蚀深度可达1〜10cm。据估计，我过每年由沙尘暴产生的土壤细粒物质流失高达106吨以上，其中绝大部分粒径在10“m以下，对源区农田和草场的土地生产力造成严重破坏。风传播病虫害、污染物风与农作物病虫害的关系主要表现为：①风是作物某些病虫害侵染循环的必要外界条件；②风能作为病虫害传播的载体，引起作物病虫害蔓延。风可将病原菌作远距离输送，如小麦锈病孢子在春季偏南风吹送下向北方传播，到冷凉地区越夏；秋季随偏北气流吹向南方冬暖区，造成危害。一些成虫或虫卵常借助风而迁飞到另一地区为害，如粘虫、稻飞虱等害虫，每年春夏季节随偏南气流北上，在那里繁殖，入秋后又随偏北风南迁越冬，所以大风过后往往使虫害大面积发生。③大风造成的植物机械损伤，为病原菌从伤口进入植物体或害虫寄生提供了条件。大风过后，稻白叶枯病、胡麻叶枯病及稻瘟病常大面积发生。风对污染物有整体输送作用，也即是将污染物吹到污染源的下风方，形成污染源下风方的污染区，危害区域内农业生产。另一方面，风对污染烟气起到冲淡稀释的作用。在污染源排放速率不变时，静风和低风速（W3m/s）容易造成严重的大气污染（污染物滞留），当风速较大（6m/s）时，则情况往往与此相反（稀释）。所以，南京2-5月，月平均风速偏大的月份污染浓度偏低；10-12月，月平均风速偏小的月份，污染浓度偏大（周曾奎等，1999）风还传播杂草种子，扩大繁殖区，也是风对农业生产不利的方面。防风固沙措施风就像一把双刃剑，强度适中的风会给农业生产带来无限生机，但各种由大风所引发的极端灾害性天气又会使农业生产乃至其他各行各业、人民生命财产安全蒙受巨大损失，并对生态环境造成极大的破坏，影响国民经济的长期可持续发展。如何趋利避害，减轻风对农业生产的不利影响，做到防御先行，防抗结合是农业防风的基本思路，也是农业防灾减灾工作的重要内容。根据目前发展状况，从农业生产的特点出发，防风固沙措施主要包括以下几方面内容：（1） 从加强农作物自身对抗风害能力的角度出发，根据当地气候特点，选育种植抗风作物和品种，苗期促进根系和茎秆发育，提高抗风能力。如经常受干热风危害的地区，可引进和选育丰产、早熟、抗旱、抗锈、抗干热风品种；适时早播、早栽，加强田间管理，尽可能避开或减轻干热风的威胁；灌浆期可采用化学措施，防御干热风，如小麦可喷洒磷酸二氢钾和草木灰水等，生产实践证实有一定效果。经常受焚风危害的地区，也可参考以上做法（李月英等，2009）。对农作物来说，一般生长矮壮、节间粗短、不易落粒的禾谷类作物比高大、纤弱、易于落粒的作物或品种抗风能力强。深根的、主要产品埋藏在地下部分的较浅根的、产品耐风。对树木而言，材质坚硬、根系深的树种，抗风力强；根系浅、材质脆软、树冠大或易感染心腐病的树种，易遭风折以至风拔。（2） 改善栽培措施，实现田间科学管理。适度深耕可以加深根系的活动层，有利于支撑植株的地上部分。培土可以降低植物的重心，加固根部土壤而加强抗风力。大风来临前不宜灌水，因灌溉后土壤松软，易于倒伏，可采用沟灌、隔行沟灌等先进的灌水方法，适时合理灌溉，以改善农田小气候，这对于缓解无论由干风、热风还是寒流造成的危害都是有帮助的。如水稻栽培上的灌水护秧不仅御寒，也能防止大风的有害影响。合理密植，保证植株间互相倚靠，有利抗风。冬季在田间留茬、掺杂粘土或撒播膨润土、洒水压实等，既可以降低风速，又可蓄水保墒，防止风蚀。另外，支撑防风是果园菜园普遍应用的防风措施。（3） 重视灾害性天气的监测和预警，防患未然。目前全球已广泛应用气象卫星等高科技手段开展各类大气环流状况的探测和预警业务，我国有完整的台站网和密度较大的气象监测网，可以实现灾害性天气的准确监测和预报预警服务，这为积极防御风害，制定相应的应急预案争取了时间。农作物种植区通过各种新闻媒体接收到预警信息后，需注意提前加固大棚等农业设施，牧区注意选择避风场所，看住牲畜，沿海渔船及时回港避风。（4） 根据风沙运动规律及其动力过程，构建防风固沙的物理隔离屏障，如营造防风林带、设置风障、防风篱等，以此消弱近地表风速，减少风沙流输沙量，延缓或阻止沙丘前移，直接保护作物免受风害。国外从上世纪30年代，就开始将地形和工程设施结合，采用高立式塑料网方格、水泥条格状沙障、喷洒原油、乳化石油、高分子聚合物等措施防治风沙，风洞试验和野外观测试验均证明各种前沿阻沙措施确实能起到降风阻沙的作用，并可以在一定程度上增加地表粗糙度，抑制风蚀（韩致文等，2004。设置防风篱是小范围防风的主要方法，有占地少，兴建方便的优点。它的防风效应主要取决于篱高、作物离篱的远近及被保护作物的株高、抗风性、密度、当地盛行风向的稳定程度等，一般可保护篱高30倍范围内的作物免受风害。在山区和丘陵地区，选择背风向阳的山坡，直接利用既有的树林是减轻风害的简便而有效的措施。（5）提高对防风固沙重要性的认识，群策群力，将防御风沙灾害纳入到国家和地方政府减灾与环境管理体系。贯彻国家防沙治沙工作战略方针，全面调整与优化风沙灾害发生与影响区域的土地利用格局，提高城乡区域植被覆盖度。成功实践证明，将旱耕地地区的免耕法和水浇地地区的草田轮作法，以及放牧草地地区的舍饲畜牧法等，与退耕还草、植树造林、建立防风屏障等措施相结合，可以有效抑制沙尘暴，阻止土壤沙化及荒漠化，保护生态环境安全建设用地。防沙治沙应分区治理，长远规划，根据不同保护对象，采取不同的保护措施。城区的重点是土地的绿化和硬化；郊区的重点是调整农业结构，发展高效农业；周边地区的重点是退耕还林还草，提高植被覆盖率，涵养水源、恢复生态。草原带防沙治沙的重点是：一是禁耕禁垦；二是改良草地，围栏轮牧，提高草地生产力；三是以草定畜，大幅度降低单位草地的载畜量，培育优良畜种，提高家畜个体生产能力和经济效益；四是大力推广“公司+农户”发展产业化畜牧业的模式。我国北方农区与天然草地牧区接壤的农牧交错带要以退耕还林还草为重点。荒漠绿洲带要以建立城市、道路、绿洲生态屏障为重点（史培军等。农业气象学原理之适应未来气候变化的农业对策气候变化的事实、原因及未来趋势预测1.1气候变化的事实以全球变暖为主要特征的气候变化已经成为国际公认的事实，是全球变化科学领域的核心(于贵瑞，2006。根据IPCC(2007)第四次评估报告，1906〜2005近百年间全球气温上升了0.74°C；冰原积雪融化使1961~2003年间海平面上升速度为每年1.8mm,其中1993〜2003年间上升速度为每年3.1mm(尽管还未确定近期较快的上升速度是长期趋势还是自然变化);1978年以来的卫星资料显示，北极海冰面积正在以平均每十年2.7%(2.1%〜3.3%)的速率退缩，夏季海冰退缩更快，每十年7.4%(5.0%〜9.8%)，南北半球的山地冰川和积雪平均面积也呈现退缩趋势，见图5.8。0.5500+0321850g0.0-100-15019001950200014.5•(30.5500+0321850g0.0-100-15019001950200014.5•(3)±球平均温度(b)全球平均海乎面高度2)北半球积雪面积图5.8温度、海平面和北半球积雪变化(资料来源于IPCC,2007)全球平均温度：近百年(1906〜2005年)全球地表平均温度上升了0.74；近150年最暖的12年中有11年出现在1995〜2006年间。全球平均海平面高度：20世纪全球海平面上升为0.17m,1961~2003年平均上升速率约为1.8mm/年，1993~2003年平均上升速率约为3.1mm/年。北半球积雪面积：全球大部分地区积雪融化退缩，特别是在春夏两季；近40年北半球积雪显著退缩(11〜12月除外)，在20世纪80年代变化明显。由于受气候变暖影响，气候系统的其他方面也已发生相应的变化。1900~2005年期间，已经观测到全球大陆地区，尤其是中高纬度地区降水增加，非洲等一些地区降水减少。自20世纪70年代以来，全球受干旱影响的面积可能已经扩大。大部分大气—海洋环流模式预估，在未来偏暖的气候中，在北半球中、高纬度的大部分地区，夏季的干燥和冬季的潮湿将增加。夏季干燥表明存在更大的干旱风险，同时由于偏暖的大气具有较高的持水能力，所以在存在干旱风险的同时，出现强降水和洪水的机遇也将增加。IPCC(2007)第四次评估报告中因此结论性断言，在未来偏暖的气候中，极端事件的频率、强度和生命期长度将发生变化，譬如酷热日数、热浪和暴雨事件会趋于频繁，而寒冷日数将减少。天气和气候极端事件出现的频率和强度增加，将给社会、经济和人民生活造成严重的影响和损失。据联合国有关方面估计，1991~2000年的10年间，全球每年平均受到气象灾害危害的人数为2.11亿，是因战争冲突而受到影响人数的7倍，造成每年约500~1000亿美元的财产损失。最新统计表明，20世纪90年代世界范围发生的全球气候变化以及相关的极端气候事件所造成的经济损失比20世纪50年代平均上升了10倍。在全球气候变暖的大背景下，我国近百年的气候也发生了明显的变化，根据我国2007年6月发布的《中国应对气候变化国家方案》，有关中国气候变化的主要观测事实包括：近百年来，中国年平均气温升高了0.5〜0.8°C，略高于同期全球增温平均值，近50年变暖尤为明显。从地域分布看，西北、华北和东北地区气候变暖明显，长江以南地区变暖趋势不显著；从季节分布看，冬季增温最明显，从1986〜2005年，中国连续出现了20个全国性暖冬。近百年来，中国年平均降水变化趋势不明显，但区域降水变化波动较大。中国年平均降水量在20世纪50年代以后开始逐渐减少，平均每10年减少2.9mm,但1991〜2000年略有增加。从地域分布看，华北大部分地区、西北东部和东北降水量明显减少，平均每10年减少20〜40mm,其中华北地区最为明显；华南与西南地区降水明显增加，平均每10年增加20〜60mm。近50年来，中国主要极端天气与气候事件的频率和强度出现了明显变化。华北和东北地区干旱趋重，长江中下游地区和东南地区洪涝增加。1990年以来，多数年份全国降水量高于常年，出现南涝北旱的雨型，干旱和洪水灾害频繁发生。近50年来，中国沿海海平面年平均上升速率为2.5mm,略高于全球平均水平。中国山地冰川快速退缩，并有加速趋势。1.2气候变化的原因及未来趋势预测一般，引起全球气候变化的原因可归纳为自然和人为两个方面。自然原因主要包括太阳活动、火山活动、气候本身的自然变率以及海洋、陆地表面性质差异，而温室气体和气溶胶排放、土地利用方式改变以及城市化是引起气候变化的主要人为原因。自20世纪中叶以来，大部分已观测到的全球平均温度的升高很可能(90%)是由于观测到的人为温室气体浓度增加所导致。若温室气体以当前的或高于当前的速率排放将会引起21世纪进一步变暖，并会诱发全球气候系统中的许多变化，这些变化很可能大于20世纪期间所观测到的变化(IPCC,2007)。预计21世纪全球气温将升高1.1〜6.4C，最可能升高1.8〜4.0C,陆地上和北半球大部分高纬度地区变暖幅度最大，南半球海洋地区和北大西洋部分地区变暖幅度最小；高纬度地区降水很可能增加，大部分亚热带陆地区域降水可能减少，延续了近期所观测到的降水分布型态的变化趋势；气候变暖将导致区域尺度积雪面积缩小，大部分多年冻土区域的融化深度增加，海冰面积退缩，全球海平面将上升18〜59cm，到21世纪后半叶，北冰洋夏季后期的冰几乎全部消失；热极端事件、热浪以及强降水等极端事件的频率很可能增加；温带风暴路径向极地推移，造成风、降水和温度型态的变化。20世纪以来中国气候变化原因复杂，需要更深入研究。较多证据表明，20世纪中国气

候的明显变暖可能与人类排放温室气体和气溶胶有联系，尤以后50年人类排放温室气体对变暖的影响更明显。近100多年来中国的气候变暖与气候系统内部各圈层的相互作用，如北极涛动（AO）、东亚季风、海气相互作用等有关的因子的影响不容忽视。研究表明，近20余年中国南涝北旱的特点可能与海温变化、东亚季风变化有密切联系，同时，还可能与人类活动，如部分地区荒漠化及人类排放黑碳气溶胶等有联系。CO2年排放量不断增长，未来20〜100年中国地表气温将明显增加（丁一汇等，2006）。2020年全国年平均气温将比1950s升高1.68气候向暖干的趋势发展（李明志等，2003）。至21世纪末，中国气候变暖范围在3〜5°C之间，年降水量增加11%〜17%；北方增温幅度大于南方，降水的增加也主要集中在北方；冬季明显变暖，冬、春季降水显著增加（江志红等，2008；刘彦随等，2010）。表5.2中国21世纪气候变化的检测和21世纪人类排放对气候变化影响的预估（转引自丁一汇，2007）气候现象观测20世纪气候变化模拟20世纪气候变化预估21世纪气候变化地表气温变暖趋势：0・4°C(100a)-10・8C(50a)-1中国北方明显变暖0.8C(100a)-10.5~1・1°C(100a)-10・7~1・2C(50a)-1中国北方明显变暖0・5~1・8°C(100a)-13・0~5・0°C(100a)-1中国北方非常明显变暖4・5~7・5°C(50a)-1最高温度增加趋势：0・5C(50a)-10・5°C(50a)-14・1~5・0°C(100a)-1最低温度增加趋势：1・4C(50a)-10・7°C(50a)-14・1~4・9°C(100a)-1变暖其他证据自1986年以来,17个暖冬,中国部分地区炎热夏季时段增长自1986年以来，12个暖冬，1993-2002年9个暖夏21世纪与1961-1990年相比,有98~99个暖冬，并且有100个热夏降水变化趋势：3%(99a)-1(-14%~21%)(100a)-1(-6%~29%)(50a)-1(11%~17%)(100a)-1洪涝和干旱型近25年长江流域频繁发生洪涝，华北持续干旱1976-2000年与1961-1990相比，长江流域多水，华北干旱西北偏湿10%~20%，东北偏湿15%~25%，华南多水10%~15%，长江口偏干0%~-2%，华北偏干大雨和暴雨日数长江流域和新疆增加，北方减少长江流域和南方部分地区增加，西北和东北部分地区增加，辽西部分地区减少影响中国的年总台风与热带气旋数减少：-3.9个(50a)-1(1951-2000)减少：-3.0个(50a)-1(1951-2000)减少：-5.4~-9・5个（100a）-1强度无变化东亚冬季风略减弱：-0.02(111a)-1(指数，1890-2000)减弱：-0.10(111a)-1(指数，1890-2000)减弱：-0.05~-0.23(100a)-1(指数，2001-2100)东亚夏季风减弱：-0.33(111a)-1(指数，1890-2000)减弱：-0.08(111a)-1(指数，1890-2000)加强：0.13~0.21(100a)-1(指数，2001-2100)未来气候变化对农业生产的影响气候始终是影响农业生产的决定性因素，因此，在人类的各项经济活动中，以农业生产受全球气候变化影响最直接、最大。未来大气温室气体增多，经由温室效应而使气候变暖、变干或变湿后，气候变化将通过温度与降水变化的综合作用使光、温、水、土、气、生等农业生态系统要素发生变化，对农作物的生长发育产生复杂影响，进而对农业种植制度、病虫害防治、农业生产潜力及农业管理等产生影响(见