植物生长与气候环境调控-农田小气候

目

录小气候的基本概念1小气候的特点2农业小气候3小气候概述（一）小气候的概念小气侯是近地气层由于下垫面性质只有局部特性所引起的与大气候不同的小范围内的气候。小气候主要表现在个别气象要素的数值和个别天气现象的差异上，它不会改变大规模的天气状况。形成小气候的主要因素是下垫面（作用面、活动面）的构造和性质。小气候概述（一）小气候的概念下垫面包括农田、林地、坡地等，由于不同的下垫面吸收外来辐射（包括太阳辐射和大气辐射）不同，本身向外放出辐射的能量也不同，因此导致邻近于它的空气层和土壤层的光、温、湿度等发生变化。由于小气候影响的范围正是人类生产和生活的空间，研究小气候具有很大实用意义。我们还可以利用小气候知识为人类服务，例如：城市中合理植树种花，绿化庭院，改善城市下垫面状况，可以使城市居民住宅区或工厂区的小气候条件得到改善，减少空气污染。小气候概述（二）小气候的特点相对于大气侯，小气候特点主要表现在个别气象要素和个别天气现家(光、温、风、湿等)的不同，不影响整个天气过程，小气候具有范围小、差别大、很稳定三大特点。1.范围小是从空间尺度上来说的。从空间尺度来说，小气候现象的垂直和水平尺度都很小。小气候概述（二）小气候的特点2.差别大差别大是由于小气候范围很小引起的。由于小气候考虑的尺度很小，局地差异不易被大规模空气运动所混合，所以无论垂直或水平方向上的气象要素相差都很大小气候概述（二）小气候的特点3.很稳定是指小气候规律相对很稳定，由于尺度小、差异大、不易混合，各种小气候现象较稳定，只要下垫面不变，其差异不会发生逆转。小气候概述（二）农业小气候1.概念农业小气候指的是以农作物为下垫面所形成的小气候，即指农业生活环境(如农田、果园、温室、畜舍等)和农业生产活动环境内(如晒场、喷药、农产品储运环境等)的气候。这些小气候与农业生产和农业生物有着密切的关系，主要表现为它们之间物质和能量的交换。农业小气候的范围，垂直方向大约为几米，一般不超过10米，水平方向上没有明确规定，从几米到数百米以上。小气候概述（二）农业小气候2.分类农业小气候按系统进行分类可分为:农田小气候、园田小气候、保护地小气候、温室小气候、畜舍小气候、农业地形小气候和农业水域小气候。目

录农田小气候的一般特征1地形和水域小气候的一般特征2果园小气候的一般特征3不同小气候的特点（一）农田小气候的一般特征1.农田中光的分布在生育初期，作物幼小，对地面覆盖程度很小，作物层主要活动面尚未形成，如同裸地，此时期土面就是主要活动面，在这里称为内活动面。不同小气候的特点（一）农田小气候的一般特征1.农田中光的分布当作物封行以后，就形成了作物层的主要活动面，特别是生育期植株茎叶最为茂密的高度，称之为外活动面。不同小气候的特点（一）农田小气候的一般特征1.农田中光的分布农田中总辐射强度、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。不同小气候的特点（一）农田小气候的一般特征2.农田中温度的分布生育初期，植株矮小稀疏，白天最高温度和夜间最低温度在地表附近。生育盛期，茎高叶茂，农田外活动层形成，白天最高温度和夜间最低温度在外活动层。生育后期，枝干叶枯，株间太阳辐射增多，白天最高温度和夜间最低温度在地表附近。不同小气候的特点（一）农田小气候的一般特征2.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。不同作物、不同生长期和栽培措施下，温度分布是不同的。生长发育初期谷类作物在分蘖以前，因茎叶幼小，与裸地情况基本相同，即白昼盛行日射型，夜间盛行辐射型的温度分布。不同小气候的特点（一）农田小气候的一般特征3.农田中水分的分布生育初期，植株矮小稀疏，湿度随高度增加而降低。生育盛期，白天蒸腾作用，外活动面湿度最大；夜间温度较低，各部湿度相对平衡。生育后期，茎叶干枯，株间透风透光增多，白天湿度随高度而降低，夜间因地表温度较低，湿度最大。不同小气候的特点（一）农田小气候的一般特征4.农田中CO2的分布白天，农田是CO2的汇；大气是CO2的源。夜间，农田是CO2的源；大气是CO2的汇。农田中CO2浓度垂直分布：白天，垂直分布曲线由地面向上递减；夜间，CO2浓度的最低点出现在作物层的某一高度上，并由此向上、向下浓度明显增大。不同小气候的特点（一）农田小气候的一般特征5.农田中风的分布农田中的风速与作物群体结构的植株密度关系很大。由于植株阻挡，摩擦作用使农田中的风速相对较小。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，到达一定距离后不再变化。从铅直方向看，风速在作物层中茎叶稠密部位受到较大削弱;顶部和下部茎叶稀少，风速较大;离边行较远的地方的作物层下部风速较小。不同小气候的特点（二）地形小气候的一般特征1.谷地小气候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。不同小气候的特点（二）地形小气候的一般特征1.谷地小气候谷地的气温日变化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，山风又把水汽带回谷中，使谷底湿度增加，山顶减小。不同小气候的特点（二）地形小气候的一般特征2.坡地小气候与平地形成一定的角度的地面称为坡地。坡地以坡向、坡度的不同对小气候产生很大的影响形成坡地小气候。不同小气候的特点（二）地形小气候的一般特征2.坡地小气候

辐射

太阳辐射在坡地上的分布规律是，在纬度30～50°N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。不同小气候的特点（二）地形小气候的一般特征2.坡地小气候

温度

坡地地面上日平均温度的高低主要取决于坡地吸收辐射能的多少，所以它的分布规律与太阳辐射的分布相似。风

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，迎风坡较小，背风坡和低洼处最小。不同小气候的特点（二）地形小气候的一般特征3.水域小气候水面的辐射平衡比陆地大。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很强，所以水体温度升高不大。不同小气候的特点（二）地形小气候的一般特征3.水域小气候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；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、秋两季，当霜冻发生时，沿岸农田也能减轻或免受霜冻的危害。不同小气候的特点（三）果园小气候的一般特征在一定的大气候背景下，由于果树的树种、树龄、树冠结构与形态、闭郁程度及管理技术等综合影响下所形成的小气候环境。不同小气候的特点（三）果园小气候的一般特征1.光当阳光照射到树冠上，由于树冠的吸收与反射，越到树冠内部光照越弱；从树形来看，小型果树的光照比大型果树强；从栽种方式看，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；行向来说，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，下午西面受光，光照时间也相等。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。不同小气候的特点（三）果园小气候的一般特征2.温度冬季，果园内的日平均气温较果园外稍高。春季，对落叶果园来说，白天气温比果园外高，夜间气温却较果园外低。夏季，白天气温比果园外低；夜间气温反比果园外高。秋季，对落叶果园来说，又恢复到春季的情况。不同小气候的特点（三）果园小气候的一般特征3.水分

果园内空气湿度几乎全年都高于果园外空旷地的湿度。4.风

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，园内风速减弱较小，但仍较裸地小1/2～1/3。目

录耕作措施1栽培技术措施2农业技术措施的小气候效应（一）耕作措施1.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。农业技术措施的小气候效应（一）耕作措施2.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，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，高温季节，松土层有升温效应，下层有降温效应。农业技术措施的小气候效应（一）耕作措施3.镇压土壤经过镇压后，空隙减少，具有调节土温和改善水分输送的功能。（1）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；（2）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。农业技术措施的小气候效应（一）耕作措施4.垄作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。

农业技术措施的小气候效应（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。农业技术措施的小气候效应（二）栽培技术措施2.种植密度的气象效应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。农业技术措施的小气候效应（二）栽培技术措施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。

农业技术措施的小气候效应（二）栽培技术措施4.灌溉农田灌溉后，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