7第7章-气候资源解析.ppt

第第7章章 气候资源气候资源 l意义：意义：l气候资源是人类赖以生存和发展的条件，气候资源研气候资源是人类赖以生存和发展的条件，气候资源研究在农业管理、农作物产量和质量的确定、建筑业、究在农业管理、农作物产量和质量的确定、建筑业、能源开发、水利工程、城镇规划等方面有着广泛的应能源开发、水利工程、城镇规划等方面有着广泛的应用。用。l在农业方面，气候资源对土地利用、作物布局、水利在农业方面，气候资源对土地利用、作物布局、水利排灌以及品种改良等方面都有重要影响，倍受人们重排灌以及品种改良等方面都有重要影响，倍受人们重视。视。l内容：内容：l7.1 气候资源的特征与作用气候资源的特征与作用 l7.2 农业气候资源综合评价农业气候资源综合评价 l7.3 农业气候资源的改善与保护农业气候资源的改善与保护l7.4 气候资源的生产潜力气候资源的生产潜力 7.1 气候气候资源的特征资源的特征与作用与作用 l一一.概念：概念：l气候条件和气候资源是联系密切但又截然不同的两个概念。气候条件和气候资源是联系密切但又截然不同的两个概念。l气候条件气候条件是指人类生产生活中依赖的气候系统，它作为人是指人类生产生活中依赖的气候系统，它作为人类社会生产过程中的外部条件而起作用。如类社会生产过程中的外部条件而起作用。如层对人类的层对人类的保护作用，空气为人类提供氧气，降水为人类提供水源等。保护作用，空气为人类提供氧气，降水为人类提供水源等。l气候资源气候资源是指气候条件中进入生产过程而成为人类利用的是指气候条件中进入生产过程而成为人类利用的那部分，以物质和能量进入生产过程，并产生经济效益。那部分，以物质和能量进入生产过程，并产生经济效益。随着科学技术的发展，越来越多的气候条件变成了气候资随着科学技术的发展，越来越多的气候条件变成了气候资源。如空气中的源。如空气中的N等。等。l组成：组成：气候资源是由许多因素组成的复杂系统，一般说来，气候资源是由许多因素组成的复杂系统，一般说来，它包括太阳辐射它包括太阳辐射(光光)、热量、热量(热热)、降水、降水(水水)和空气和空气(气气)四大子四大子系统，每个子系统又由不同的基本因素组成，这些子系统系统，每个子系统又由不同的基本因素组成，这些子系统相互联系，相互制约，按照一定规律构成了气候资源系统。相互联系，相互制约，按照一定规律构成了气候资源系统。二、气候资源的特征二、气候资源的特征l1、时段有限性和无限循环性、时段有限性和无限循环性l时段：一年、一天的太阳辐射总量是有限性时段：一年、一天的太阳辐射总量是有限性(时段有限性时段有限性)。比如比如:哈尔滨哈尔滨10积温低于积温低于3500，生长期只有，生长期只有211天，对亚热带植物天，对亚热带植物和热带植物有着明显的限制作用。和热带植物有着明显的限制作用。l超长系列：年复一年，取之不尽超长系列：年复一年，取之不尽，具有循环性，属于再生性资源。，具有循环性，属于再生性资源。比如：比如：3枚铜钱的故事。枚铜钱的故事。l2、周期性变化和随机波动性、周期性变化和随机波动性l昼夜变化和季节变化：昼夜变化和季节变化：气候资源中的光热资源也随着昼夜、季节更替而发生周期性和季节性气候资源中的光热资源也随着昼夜、季节更替而发生周期性和季节性变化，即昼夜变化和季节变化。变化，即昼夜变化和季节变化。l短时间反常：短时间反常：如果时间较短，气候资源数量变化是迅速的，偏离年平均值，出现气如果时间较短，气候资源数量变化是迅速的，偏离年平均值，出现气候异常或反常，对工农业生产和人民生产带来多方面的影响。候异常或反常，对工农业生产和人民生产带来多方面的影响。l长时间随机波动：长时间随机波动：气候的波动是随机的，因此，在气候利用中应加强短期的统计预报，气候的波动是随机的，因此，在气候利用中应加强短期的统计预报，防止因气候波动造成的灾害性事故。防止因气候波动造成的灾害性事故。l3、空间上的区域差异性和相互依存性、空间上的区域差异性和相互依存性区域差异性：区域差异性：因地理位置、海陆分布、地形起伏和下垫面性质的影因地理位置、海陆分布、地形起伏和下垫面性质的影响，气候资源在不同地区具有区域差异，这种差异可概括为地带性响，气候资源在不同地区具有区域差异，这种差异可概括为地带性和非地带性规律。和非地带性规律。相互依存性：相互依存性：而对于具体的一个区域，光、热、水等气候资源相互而对于具体的一个区域，光、热、水等气候资源相互联系，相互依存，并且与土地资源和生物资源一起发挥其农业潜力。联系，相互依存，并且与土地资源和生物资源一起发挥其农业潜力。没有质量较好的土地或优良品种，气候资源潜力就难以发挥其应有没有质量较好的土地或优良品种，气候资源潜力就难以发挥其应有的水平。的水平。l4、相互制约和不可替代性、相互制约和不可替代性气候资源系统内，光热水气等子系统之间，相互制约，各具其不同气候资源系统内，光热水气等子系统之间，相互制约，各具其不同的功能，而且相互间不可替代。的功能，而且相互间不可替代。如降水与太阳辐射，对植物来讲都不可缺少，它们之间相互制约却如降水与太阳辐射，对植物来讲都不可缺少，它们之间相互制约却又不可替代。又不可替代。l5、利弊两重性、利弊两重性气候资源同水资源一样具有利和弊两重特性。气候资源同水资源一样具有利和弊两重特性。如东部地区的季风气候对农业生产就有利弊二重性：雨热同季有利如东部地区的季风气候对农业生产就有利弊二重性：雨热同季有利于农作物生长，但降水变率大，易发生洪涝灾害则对农业生产不利。于农作物生长，但降水变率大，易发生洪涝灾害则对农业生产不利。当然利弊二重性是相对的，我们可以通过兴修水利，营造防护林，当然利弊二重性是相对的，我们可以通过兴修水利，营造防护林，形成各种有利于农业生产的小气候来改变其不利的一面，或者通过形成各种有利于农业生产的小气候来改变其不利的一面，或者通过先进的科学技术，培育良种等，达到变弊为利的目的。先进的科学技术，培育良种等，达到变弊为利的目的。6、具有一定的生产力、具有一定的生产力l气气候候资资源源的的与与气气候候条条件件的的显显著著区区别别之之一一，就就在在于于它它具具有有生生产产力力，能能够够被被人人类类转转化化为为所所需需要要的的物物质质和和能能量量。如如农农业业的的光光合合作作用用，工工业业上上利利用用太太阳阳能能、风风力力发发电电、或或者者利利用用空空气气制制N等等。气气候候资资源源具具有有生生产产力力的的特特征征在在农农业业生生产产上上表表现现得得尤为突出，这是通过植物的光合作用来实现：尤为突出，这是通过植物的光合作用来实现：l光合作用过程，需要经过两个阶段完成：光合作用过程，需要经过两个阶段完成：第第一一阶阶段段是是光光化化反反应应阶阶段段，是是携携带带着着能能量量的的光光子子流流激激活活植植物物体体叶叶绿绿素素的的过过程程，太太阳阳能能为为植植物物吸吸收收和和进进行行光光合作提供了动力，合作提供了动力，CO和和H是原料；是原料；第第二二阶阶段段是是生生化化反反应应阶阶段段，经经过过一一系系列列酶酶的的作作用用，植植物物将将与与转化为碳水化合物，热能使化学反应速度加快。转化为碳水化合物，热能使化学反应速度加快。l气气候候资资源源中中的的光光、二二氧氧化化碳碳和和水水，形形成成了了光光合合作作用用的的原原料料，也也就是说气候资源具有生产力。就是说气候资源具有生产力。三、气候资源的作用与意义三、气候资源的作用与意义l1、气候与人类、气候与人类l气候资源在人类生态系统中具有两个主要功能：气候资源在人类生态系统中具有两个主要功能：其一，其一，气候资源是一种生态资源，在生态系统中起到重要作用。气候资源是一种生态资源，在生态系统中起到重要作用。其二，其二，气候资源具有旅游的功能，多种多样的气候丰富了人们的日常生活，并成为吸气候资源具有旅游的功能，多种多样的气候丰富了人们的日常生活，并成为吸引人们旅游的重要因素。引人们旅游的重要因素。l2、气候与工业、气候与工业直接功能：直接功能：指工业直接利用气候资源，如工业耗氧，利用空气制指工业直接利用气候资源，如工业耗氧，利用空气制N和和H，太阳能和，太阳能和风能发电等；风能发电等；间接功能：间接功能：指工业间接地利用气候资源，如工业用水主要来自江河湖井，而这些大部指工业间接地利用气候资源，如工业用水主要来自江河湖井，而这些大部分又来自降水，还有酸雨对工业的影响，尘埃对机器的磨损等。分又来自降水，还有酸雨对工业的影响，尘埃对机器的磨损等。l3、气候与交通、气候与交通气候资源在交通方面的作用，既有害、也有利。气候资源在交通方面的作用，既有害、也有利。如气候的周期变化影响到航运、灌溉、如气候的周期变化影响到航运、灌溉、养殖等生产活动；洪水冲毁公路，台风影响海运，盛行风向有利顺风航运等。养殖等生产活动；洪水冲毁公路，台风影响海运，盛行风向有利顺风航运等。l4、气候与农业、气候与农业l作用尤为深刻。作用尤为深刻。首先，首先，农作物生产受制于气候资源，光照强度的高低，光照时间的长短，热量的多少，农作物生产受制于气候资源，光照强度的高低，光照时间的长短，热量的多少，风力的强弱，降水的多少与分布情况等，都对风力的强弱，降水的多少与分布情况等，都对农作物的种类与品种的分布、复种制度农作物的种类与品种的分布、复种制度和农作物的产量与质量有重要影响。和农作物的产量与质量有重要影响。其二，气候资源影响着农业生产的结构和用地结构：其二，气候资源影响着农业生产的结构和用地结构：水热关系在一定的土地配合下，水热关系在一定的土地配合下，影响大农业的结构；在大农业结构内部，农作物的种类、分布、质量、数量等都受水影响大农业的结构；在大农业结构内部，农作物的种类、分布、质量、数量等都受水热组合特征的制约；同一种作物，也因不同的水热组合而要求有不同的用地和整地方热组合特征的制约；同一种作物，也因不同的水热组合而要求有不同的用地和整地方式，以便有效地发挥气候资源生产潜力。式，以便有效地发挥气候资源生产潜力。7.2 农业气候资源的综合评价农业气候资源的综合评价 l农业气候资源主要包括光、热、水、气四个农业气候资源主要包括光、热、水、气四个方面。方面。l农业气候资源的综合评价可分农业气候资源的综合评价可分两步走：两步走：l第一步第一步要弄清光热水气的数量、质量及时空要弄清光热水气的数量、质量及时空分布和变化特征，即摸清分布和变化特征，即摸清“家底家底”；l第二步第二步是结合地域弄清它们之间的相互关系，是结合地域弄清它们之间的相互关系，进行综合分析评价，提出气候优势。进行综合分析评价，提出气候优势。一、光一、光l光，也就是太阳辐射，光，也就是太阳辐射，它是来自太阳的能量，是地表生物它是来自太阳的能量，是地表生物圈、水圈、岩石圈的能量基础。圈、水圈、岩石圈的能量基础。l四个方面的指标。四个方面的指标。l1、太阳辐射总量太阳辐射总量：是植物物质形成的基本因素，太阳是植物物质形成的基本因素，太阳辐射总量的大小，辐射总量的大小，与光热利用率和植物的产量有关。与光热利用率和植物的产量有关。l我国我国太阳辐射总量在太阳辐射总量在80230千卡千卡/厘米厘米2.年，年，121018千卡千卡/年，西部高于东部，高原多于平原。总体能满足作物需求年，西部高于东部，高原多于平原。总体能满足作物需求.l青藏高原青藏高原160以上，拉萨以上，拉萨188.1，称日光城，雅鲁藏布江，称日光城，雅鲁藏布江冈底斯山一带高达冈底斯山一带高达220；l川盆、贵州、湘西川盆、贵州、湘西100，峨眉山，峨眉山80，成都平原，成都平原91.9。原。原因：云雨较多：冬：准静止锋；春：西南低涡；夏：西南因：云雨较多：冬：准静止锋；春：西南低涡；夏：西南季风与东南季风。季风与东南季风。l光能利用率：光能利用率：世界平均世界平均0.3；我国平均；我国平均0.4，个别高产，个别高产地不超过地不超过2。l我国太阳辐射资源丰富，完全可以满足农作物的生长我国太阳辐射资源丰富，完全可以满足农作物的生长2、日照（光照）强度与日照时数、日照（光照）强度与日照时数l日照强度日照强度是指波长是指波长400700毫微米的可见光的平均感觉毫微米的可见光的平均感觉(单位为勒克斯，即米烛光，简称照度单位为勒克斯，即米烛光，简称照度)，它与农作物生长，它与农作物生长发育及作物产量有关，一般用日照时数来间接表示。发育及作物产量有关，一般用日照时数来间接表示。l光照越强，光合作用越强。光照越强，光合作用越强。l日照时数与云量相关，云量越多，日照越短。日照时数与云量相关，云量越多，日照越短。l我国我国年日照时数在年日照时数在12003400小时之间，分布与太阳辐小时之间，分布与太阳辐射总量相似。射总量相似。l青藏高原西北干旱区青藏高原西北干旱区3000小时以上，冷湖最多小时以上，冷湖最多3600小时，小时，拉萨拉萨3000小时。小时。l川滇地区较少：峨眉山川滇地区较少：峨眉山947小时，贵州道真小时，贵州道真1038小时小时：“蜀犬吠日蜀犬吠日”，“天无三日晴天无三日晴”。l东部地区，由南向北逐渐增加，广州东部地区，由南向北逐渐增加，广州1910，哈尔滨，哈尔滨2650。3、光照长度（日照长度、日长）、光照长度（日照长度、日长）l光照长度光照长度是指一个地区日出至日落之间的可能日是指一个地区日出至日落之间的可能日照时数，简称日长。照时数，简称日长。l对农作物的影响主要表现在：对农作物的影响主要表现在：能否通过光照阶段，由营养期进入生殖期，从而开花结果；能否通过光照阶段，由营养期进入生殖期，从而开花结果；另外它对落叶，休眠期的开始以及块根、块茎等营养器官另外它对落叶，休眠期的开始以及块根、块茎等营养器官的形成也有影响。的形成也有影响。日长是引种工作中必须考虑的因素。日长是引种工作中必须考虑的因素。l我国日长随季节、纬度而变化：我国日长随季节、纬度而变化：夏至日：南方夏至日：南方12小时，北方小时，北方18小时；小时；冬至日：南方冬至日：南方12小时，北方小时，北方68小时。小时。l例如：北方秋季小麦不能成熟，与日长有关例如：北方秋季小麦不能成熟，与日长有关。4、光质、光质l光质光质是指不同的太阳光谱。是指不同的太阳光谱。l包括包括紫外线紫外线(10390m，毫微米，毫微米=纳米纳米=10-9米米)l可见光可见光(390770m)农作物生长的意义最重农作物生长的意义最重要。要。l红外线红外线(770106m)。l紫外线多，有利于：紫外线多，有利于：果品（苹果）含糖量高。比如青藏高原、陕北、北山、果品（苹果）含糖量高。比如青藏高原、陕北、北山、洛川。洛川。油菜籽、核桃仁出油量高。如青藏高原。油菜籽、核桃仁出油量高。如青藏高原。牧草茎部短，叶面小而营养丰富。如高原、高山牧场。牧草茎部短，叶面小而营养丰富。如高原、高山牧场。l热量是农业生产中的关键因素，热量是农业生产中的关键因素，对农作物的种类和对农作物的种类和品种、分布、复种制度品种、分布、复种制度以及以及作物产量作物产量起着重要作用。起着重要作用。l热量是指太阳辐射中红外线所释放的热能。热量是指太阳辐射中红外线所释放的热能。热量到热量到达地面后，可以增热土壤和空气，加速光合作用过达地面后，可以增热土壤和空气，加速光合作用过程。程。l热量和气温是有差别的。热量和气温是有差别的。从百叶箱测到的气温，只从百叶箱测到的气温，只能反映热量的一部分，因此，热量不仅包括气温的能反映热量的一部分，因此，热量不仅包括气温的多少与高低，而且包括其持续的天数和无霜期，温多少与高低，而且包括其持续的天数和无霜期，温度对植物的影响，主要是对酶的活性施加的影响，度对植物的影响，主要是对酶的活性施加的影响，进而影响到光合作用，其实准确的应以植物体温来进而影响到光合作用，其实准确的应以植物体温来表达。表达。l通常用积温与持续时间来表示，具体有通常用积温与持续时间来表示，具体有4方面因子：方面因子：二、热量二、热量l日均温日均温0的积温的积温可以反映一个地区农业季可以反映一个地区农业季节的总热量，或喜凉作物农事季节的总热量。节的总热量，或喜凉作物农事季节的总热量。l0积温的持续日数积温的持续日数可代表农事季节的长短。可代表农事季节的长短。l无霜期无霜期日最低气温日最低气温0的持续日数，反映喜的持续日数，反映喜温作物生长期的长短。温作物生长期的长短。据研究，春季日平均气温稳定通过据研究，春季日平均气温稳定通过0时，北方土壤开时，北方土壤开始解冻，早春作物始解冻，早春作物(如春小麦如春小麦)开始播种，越冬作物开始播种，越冬作物(如如冬小麦冬小麦)开始返青，冬季开始返青，冬季0气温终止期大致与冬小麦气温终止期大致与冬小麦停止生长期相当。由于大多数春播喜温作物遇到停止生长期相当。由于大多数春播喜温作物遇到0温温度时，就要受到霜冻危害，重者甚至导致死亡。因此度时，就要受到霜冻危害，重者甚至导致死亡。因此用日最低气温用日最低气温0的持续日数的持续日数(无霜期无霜期)反映喜温作物反映喜温作物生长期的长短是比较科学的。生长期的长短是比较科学的。1、日均温、日均温00积温、积温、持续时间持续时间与无霜期与无霜期2、10的积温的积温与持续日数与持续日数 l日均温日均温10是一般喜温作物生长的起始温度，也是喜凉作是一般喜温作物生长的起始温度，也是喜凉作物积极是生长的温度，故称活动积温。日平均气温出现物积极是生长的温度，故称活动积温。日平均气温出现10与绝大多数树种的发叶和枯萎大体相吻合，禾本科作与绝大多数树种的发叶和枯萎大体相吻合，禾本科作物在物在10时不能结实，因此，时不能结实，因此，用用10持续期的积温来反持续期的积温来反映喜温作物生长期的热量状况。映喜温作物生长期的热量状况。l气候资源评价的一个最重要的指标。气候资源评价的一个最重要的指标。l存在不等效问题，需用其他指标补充。存在不等效问题，需用其他指标补充。l 日均温日均温10的持续日数的持续日数 反映喜温作物农事季节的长反映喜温作物农事季节的长短。短。但没有无霜期更有效。但没有无霜期更有效。l地区地区 日均温日均温10的持续日数的持续日数 无霜期无霜期l东北、内蒙东北、内蒙 160210天天 100150天天l华北、陕西华北、陕西 270300 160180l华中华中 300365 230240(川盆川盆300；贵；贵260270)l华南华南 全年全年 全年全年10的积温的不等效性的积温的不等效性l 10的积温在一个较大区域内的积温在一个较大区域内(如中国如中国)具有在不等效性，具有在不等效性，即两地具有相同即两地具有相同的积温，但效果不同，的积温，但效果不同，不一定种植同类农作物，不一定划入同一个热量带。不一定种植同类农作物，不一定划入同一个热量带。l例如：例如：相同积温的不等效问题相同积温的不等效问题 l表现：表现：昆明昆明 石家庄石家庄积温积温 4479 4433作物作物 可种柑橘、四季花卉可种柑橘、四季花卉 可种棉花可种棉花气候特征气候特征 四季如春四季如春 冬冷夏热冬冷夏热气候带气候带 中亚热带中亚热带 暖温带暖温带l原因：原因：海拔海拔 1892 50M降水降水 10001500 570 季风季风 东南、西南季风东南、西南季风 东南季风东南季风最热月均温最热月均温 19.8 26.7最冷月均温最冷月均温 710 -3.3极端最高温极端最高温 32 42.7 极端最低温极端最低温 -5 -26.5无霜期无霜期 300330 197天天l因此，在使用因此，在使用10积温及其持续日数时，必须同时参考最热月均温，最冷积温及其持续日数时，必须同时参考最热月均温，最冷月均温和极端最高月均温和极端最高(低低)气温。气温。相同持续日数的不等效问题相同持续日数的不等效问题 l地点地点 桂林桂林 成都成都 昆明昆明l海拔海拔 162M 506M 1892Ml10 5890 5102 4479l持续日数持续日数 260 256 258l气候气候 南亚热带南亚热带 中亚热带（热）中亚热带（热）中亚热带中亚热带(凉凉)l地点地点 北京北京 察隅察隅l持续日数持续日数 199天天 199天天l最冷月最冷月 -4.7 00l气候气候 暖温带暖温带 亚热带亚热带 3、最热月、最冷月均温、最热月、最冷月均温l对有些喜温作物生长必须有一定高的温度，最热月均温不对有些喜温作物生长必须有一定高的温度，最热月均温不足，往往起限制作用足，往往起限制作用(如棉花如棉花)。最冷月均温说明作物在冬季的生长状况，过低时会出现抑制作最冷月均温说明作物在冬季的生长状况，过低时会出现抑制作物生长的现象，称之为抑制性低温。物生长的现象，称之为抑制性低温。l影响积温的有效性。影响积温的有效性。l4、极端最低温、极端最低温低温平均值低温平均值l极端最低气温多年平均值极端最低气温多年平均值(简称低温平均值简称低温平均值)，说明作物在，说明作物在冬季的冻害状况，过低时会破坏作物组织，导致死亡，可冬季的冻害状况，过低时会破坏作物组织，导致死亡，可称为称为杀伤性低温；杀伤性低温；有些地方有些地方(如广东梅县、广西来宾如广东梅县、广西来宾)，最冷月均温在，最冷月均温在10以上，以上，最低温却在最低温却在0以下，冬季作物一般生长良好，但有冻死的可以下，冬季作物一般生长良好，但有冻死的可能能冻害。冻害。有些地方有些地方(如云南的泸水，四川的泸洲如云南的泸水，四川的泸洲)，低温在，低温在0以上，最冷以上，最冷月均温在月均温在10以下，冬季作物虽冻不死，但却生长缓慢以下，冬季作物虽冻不死，但却生长缓慢抑抑制性低温。制性低温。三、水三、水l1、农业水的作用：、农业水的作用：l一定持水量：一定持水量：60%80%。生命活动的必要条件：生命活动的必要条件：营养物质吸收、运输、呼吸；营养物质吸收、运输、呼吸；l细胞内生化过程；细胞内生化过程；l光合作用的原料。光合作用的原料。2、评价指标、评价指标l1）降水量：）降水量：影响生长状况：影响生长状况：喜湿作物喜湿作物800mm以上以上耐旱作物耐旱作物200（400）mm以上以上l2）降水时间分配：）降水时间分配：季节变化：影响降水的有效程度，光热的有效程季节变化：影响降水的有效程度，光热的有效程度度年变化：影响降水变率，降水保证率年变化：影响降水变率，降水保证率l3）降水强度：）降水强度：影响降水的有效程度，洪涝影响降水的有效程度，洪涝灾害灾害l 降水变率：降水变率：旱涝灾害，降水保证率旱涝灾害，降水保证率l 降水保证率：降水保证率：降水的有效程度。降水的有效程度。四、气四、气lO2呼吸作用呼吸作用lCO2光合作用光合作用CO2的的浓浓度大小不但影响到气候的度大小不但影响到气候的变变化，而且影响光合化，而且影响光合作用的作用的强强弱弱。l现实生产中，现实生产中，CO2的量是充足的，不会造成限的量是充足的，不会造成限制。因此，忽略此项指标。制。因此，忽略此项指标。五、光热水区域组合状况五、光热水区域组合状况l湿湿润润度度=降水量降水量/蒸蒸发发力力l干燥度干燥度=蒸蒸发发力力/降水量降水量l目目前前我我国国主主要要采采用用伊伊万万诺诺夫夫湿湿润润度度指指数数(K伊伊)和和张张宝堃干燥度指数宝堃干燥度指数(K堃堃)。l K伊伊=r/E，E=0.0018(25+t)2(100-)其其中中r降降水水量量，E同同期期蒸蒸发发量量，t月月均均温温，a月平均相月平均相对对湿度。湿度。l K堃堃=E/r=(0.16t(t10)/r其其中中，E蒸蒸发发量量，r10积积温温期期间间的的降降水水量，量，t日均温。日均温。7.3 农业气候资源的改善与保护农业气候资源的改善与保护一、生物措施一、生物措施l生物措施之一生物措施之一植树造林植树造林：作用有：作用有：l1、防风，减少风沙灾害。、防风，减少风沙灾害。林内风速林内风速=空旷和草原空旷和草原区的区的2167%。l2、调温。、调温。延长无霜期。黑龙江推迟延长无霜期。黑龙江推迟58天，内蒙推迟天，内蒙推迟1个月。个月。减轻寒、冻害减轻寒、冻害l3、增湿。、增湿。减少蒸散，增加降水，积雪加厚，减少减少蒸散，增加降水，积雪加厚，减少蒸发蒸发1040%。l4、其他：、其他：减少地表径流、增加地下水、防止土壤减少地表径流、增加地下水、防止土壤侵蚀。侵蚀。生物措施之二生物措施之二营造草坡营造草坡l营造草坡的作用营造草坡的作用l1、防风：、防风：减弱贴地气流风速，防止土地沙化。减弱贴地气流风速，防止土地沙化。l2、涵养水源：、涵养水源：减少地表径流，防止水土流失。减少地表径流，防止水土流失。l3、保温：、保温：增加积雪，减轻土层冻结，加速解增加积雪，减轻土层冻结，加速解冻。冻。l4、固土增肥：、固土增肥：地下部分固结土壤，增加腐殖地下部分固结土壤，增加腐殖质，促进团粒形成，提高渗透性、防水性。质，促进团粒形成，提高渗透性、防水性。二、工程措施二、工程措施兴建水库兴建水库冬天增温冬天增温夏天降温夏天降温延长无霜期延长无霜期减少库区结冰日数减少库区结冰日数减少积雪时间减少积雪时间减轻冻害减轻冻害2、增湿、增湿l减小降水强度，尤其是雷阵雨。减小降水强度，尤其是雷阵雨。l增加库区周围降水（库区为少雨中心，比周围少增加库区周围降水（库区为少雨中心，比周围少100200mm）3、其他作用、其他作用l湖陆风湖陆风l雾日增加（库上雾）雾日增加（库上雾）l提高蒸发量，年提高提高蒸发量，年提高500700mm1、调温、调温，使气候趋向海洋性，使气候趋向海洋性三、化学措施：三、化学措施：3个措施个措施l1、塑料大棚塑料大棚塑料大棚的建造具有明显的增温保湿作用，这种作用在北塑料大棚的建造具有明显的增温保湿作用，这种作用在北方冬季尤为显著。方冬季尤为显著。塑料大棚的增温保湿作用，可减少作物冻害，提早下种，塑料大棚的增温保湿作用，可减少作物冻害，提早下种，蔬菜提前二个月上市。蔬菜提前二个月上市。l2、地膜覆盖、地膜覆盖对农业气候起到以下对农业气候起到以下三个作用三个作用：其一是提高地温、延长作物生长季，提前播种，提前成熟其一是提高地温、延长作物生长季，提前播种，提前成熟(提前提前1020天天)。其二，保湿，防止地面分水蒸发，保持土壤水分，在干旱其二，保湿，防止地面分水蒸发，保持土壤水分，在干旱区和水稻早种方面作用明显。区和水稻早种方面作用明显。其三，对作物幼芽有防风作用。其三，对作物幼芽有防风作用。历史历史l20世纪世纪70年代，日本米可多化工株式会社社长年代，日本米可多化工株式会社社长石本正一石本正一将将地膜覆盖栽培技术介绍到中国，到地膜覆盖栽培技术介绍到中国，到1988年从南方到北方全年从南方到北方全国已使用地膜覆盖面积达国已使用地膜覆盖面积达3400万亩，作物有棉花、水稻、万亩，作物有棉花、水稻、花生、西瓜、甜菜、麻类、辣椒等花生、西瓜、甜菜、麻类、辣椒等180余种。余种。3、土面增温剂、土面增温剂l塑料大棚和地膜覆盖对农业气候作用明显，但投资较大，塑料大棚和地膜覆盖对农业气候作用明显，但投资较大，而且操作繁索，于是有人提出利用土面增温剂来代替前面而且操作繁索，于是有人提出利用土面增温剂来代替前面两者。两者。l覆在水面上的油膜能有效地抑制水分蒸发，并能保持水的覆在水面上的油膜能有效地抑制水分蒸发，并能保持水的温度，根据这一现象，温度，根据这一现象，1917年，诺贝尔奖获得者兰米尔年，诺贝尔奖获得者兰米尔发发明了明了单分子膜制剂单分子膜制剂，用以抑制水面蒸发，后来逐步演化为，用以抑制水面蒸发，后来逐步演化为多分子膜。多分子膜。l60年代初期，多分子膜蒸发抑制剂从水面移到土面上来，年代初期，多分子膜蒸发抑制剂从水面移到土面上来，变成土面化学覆盖物，显示出较大的经济效益。预计今后，变成土面化学覆盖物，显示出较大的经济效益。预计今后，会出现一些更经济的土面增温剂来替代地膜覆盖。会出现一些更经济的土面增温剂来替代地膜覆盖。土面增温剂一种农田化学覆盖物。大连油脂化学厂、中科院地理土面增温剂一种农田化学覆盖物。大连油脂化学厂、中科院地理研究所于研究所于1979年研究成功并通过中科院鉴定。主要性能是增加太年研究成功并通过中科院鉴定。主要性能是增加太阳辐射热的吸收，阻碍土壤水分蒸发，减少潜热消耗，起到增温阳辐射热的吸收，阻碍土壤水分蒸发，减少潜热消耗，起到增温保墒作用。施用该增温剂，地表层日平均增温保墒作用。施用该增温剂，地表层日平均增温2-5，抑蒸率达，抑蒸率达5070;用于棉花、水稻、甘薯、玉米以及林木、蔬菜等方面的育用于棉花、水稻、甘薯、玉米以及林木、蔬菜等方面的育苗，可提前苗，可提前10-15天播种，提早天播种，提早5-10天出苗，增产天出苗，增产10-15。1979年获国家发明奖。年获国家发明奖。四、农业措施四、农业措施l1、灌溉措施：、灌溉措施：调温、保湿调温、保湿（冬季或夜间增温，夏季或午间减温；白昼蒸（冬季或夜间增温，夏季或午间减温；白昼蒸发加强，夜间凝结增多，使空气湿度增加）；发加强，夜间凝结增多，使空气湿度增加）；减轻冻害；减轻冻害；防止灼伤。防止灼伤。l2、耕作措施（深耕）：、耕作措施（深耕）：切断毛细管，减少蒸发，保持墒情；切断毛细管，减少蒸发，保持墒情；疏松表土，加大空隙，减少导热性疏松表土，加大空隙，减少导热性加大表土昼夜温差。加大表土昼夜温差。l3、风障措施：、风障措施：防风，减弱乱流交换防风，减弱乱流交换增加障内辐射，增加温热。增加障内辐射，增加温热。风风障障阳光阳光地面地面风风7.4 7.4 气候资源的生产潜力气候资源的生产潜力l苏联学者科洛斯洛夫在苏联学者科洛斯洛夫在1963年发表一篇关年发表一篇关于于“生物气候潜力生物气候潜力”的论文，他认为，把的论文，他认为，把与生物与气候相联系，来计算生物气候产与生物与气候相联系，来计算生物气候产量。并指出，生物气候潜力是涉及到生物量。并指出，生物气候潜力是涉及到生物化学有效合成的综合数值。化学有效合成的综合数值。l按照最低量律的思想，气候生产力的限制因按照最低量律的思想，气候生产力的限制因素和限制程度，从大到小，依次为：素和限制程度，从大到小，依次为：l光能光能光温（温度）光温（温度）光热水（水）光热水（水）土土壤水壤水光光能能潜潜力力光光温温潜潜力力降降水水潜潜力力 土土壤壤水水分分潜潜力力气候生产潜力气候生产潜力经济因素：经济因素：肥料因子限制潜力肥料因子限制潜力品种因子品种因子 微量元素微量元素 土壤结构土壤结构 耕作制度耕作制度 技术水平技术水平 自然灾害自然灾害 经济管理水平经济管理水平 政策政策 其他其他 气气候候生生产产力力图图 气候生产力的影响因素气候生产力的影响因素一、光能生产潜力一、光能生产潜力lGr=QZA(1-P)(1-W)(1-X)-1H-1 l=Q0.490.83Li/Lp(1-0.1)(1-0.3)0.224(1-0.14)-14250-1克克/厘米厘米2l=0.252Q0.83Li/Lp斤斤/亩亩l其中：其中：Q太阳总辐射太阳总辐射Z生理辐射系数生理辐射系数=光合作用辐射光合作用辐射/总辐射，通常取总辐射，通常取0.49A吸收率吸收率=1-(+)=0.83Li/Lp,、为反射率、吸收率；为反射率、吸收率；Li某一时某一时段的叶面系数，段的叶面系数，Lp最大叶面系数最大叶面系数P无效吸收率，通常取无效吸收率，通常取P=0.1W呼吸损耗率，通常呼吸损耗率，通常W=0.3光合作用机制效率，通常光合作用机制效率，通常=0.224X含水率，通常取含水率，通常取X=0.14H形成每克干物质所需热量，取形成每克干物质所需热量，取H=5250卡卡/克克二、光温生产潜力二、光温生产潜力l光温生产潜力lGy=Grf(T)=0.252Q0.83Li/Lpf(T)斤/亩 f(T)=0 T0T/30 0OT301 T30f(T)=0.027T0.162 6T210.086T1.14 21T281.00 28T320.083T+3.67 32T44 0 44T60 f(T)=e()2TT0 =1；TT0 =2 式中式中T0为最适温度为最适温度(对喜凉作物采用对喜凉作物采用20)，T为实际温度，为实际温度，a为参数。为参数。l对喜凉作物（冬小麦）：对喜凉作物（冬小麦）：l对喜温作物：对喜温作物：l通用模式：通用模式：三、气候生产潜力三、气候生产潜力l气候生产潜力公式：气候生产潜力公式：lGm=Grf(T)f(W)=Gyf(W)lf(W)=R/E=R/(0.0018(25+t)2(100-)式中，式中，t为月平均温度，为月平均温度，a为月平均相对湿度。为月平均相对湿度。l显然，水分订正函数同伊万诺夫湿润度相类同。显然，水分订正函数同伊万诺夫湿润度相类同。l在使用水分订正函数计算时，在使用水分订正函数计算时，若若f(W)值小于值小于1，可，可直接作为订正系数。若直接作为订正系数。若f(W)值大于值大于1，仍当作，仍当作1处处理理，因为降水量大于蒸散量，水的多余部分不能，因为降水量大于蒸散量，水的多余部分不能为植物利用。为植物利用。四、气候生产力四、气候生产力l气候生产力气候生产力GclGc=Gm KlK经济系数，一般介于经济系数，一般介于0.30.7之间。之间。l影响经济系数的限制因子有：管理水平、作影响经济系数的限制因子有：管理水平、作物品种、化肥因子、土壤结构、微量元素、物品种、化肥因子、土壤结构、微量元素、政策等等。政策等等。