《农业气象学》PPT课件.ppt

《《农业气象学》PPT课件.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《《农业气象学》PPT课件.ppt（44页珍藏版）》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、第一章第一章 绪论绪论 1.2 农业气象气象 （1）太阳）太阳辐射与射与农作物作物 (2）热量条件与量条件与农作物作物 (3）水分条件与）水分条件与农作物作物 （4）二氧化碳与）二氧化碳与农作物作物 （1 1）光主要从三个方面对植物产生影响：）光主要从三个方面对植物产生影响：光长，即光照时间的长短。光长，即光照时间的长短。光强，即光照的强弱。光强，即光照的强弱。光质，即光谱组成的不同。光质，即光谱组成的不同。第一章第一章 绪论绪论 日照长度和光照长度日照长度和光照长度 日照长度。是指一地每天从日出到日落日照长度。是指一地每天从日出到日落之间的日照时数，是一种在一定地区各年之间之间的日照时数，是

2、一种在一定地区各年之间比较稳定的气候要素。比较稳定的气候要素。光光照照长长度度。它它和和日日照照长长度度不不同同，它它包包括括日日照照长长度度及及只只有有漫漫射射光光的的多多云云、阴阴天天时时段段和和曙暮光时段。曙暮光时段。光周期现象光周期现象 白白天天光光照照和和夜夜晚晚黑黑暗暗的的交交替替及及其其持持续续时时间间对对植植物物的的开开花花有有很很大大的的影影响响，这这种种现现象象称称为为光光周周期现象。期现象。第一章第一章 绪论绪论 光周期现象实质上是指植物的生长发育光周期现象实质上是指植物的生长发育对昼夜长短的不同反应。对昼夜长短的不同反应。这种反应在植物的花芽形成期最为敏感，这种反应在植

3、物的花芽形成期最为敏感，是植物内部节奏生物钟的一种表现，是由系统是植物内部节奏生物钟的一种表现，是由系统发育所决定的，它是植物利用对光长的测量而发育所决定的，它是植物利用对光长的测量而控制植物生理反应的现象。控制植物生理反应的现象。根据光长影响植物开花情况对植物的分类根据光长影响植物开花情况对植物的分类 （1 1）长日性植物。是指只有在光照长度超过）长日性植物。是指只有在光照长度超过一定临界值（临界光长）时开花，否则即停留在一定临界值（临界光长）时开花，否则即停留在营养生长状态的植物。例如麦类、豌豆、亚麻、营养生长状态的植物。例如麦类、豌豆、亚麻、油菜、胡萝卜等原产于高纬度地区的作物。油菜、胡

4、萝卜等原产于高纬度地区的作物。（2 2）短日性植物。是指只有在光照长度短于）短日性植物。是指只有在光照长度短于一定临界值时开花的植物。如水稻、玉米、棉花一定临界值时开花的植物。如水稻、玉米、棉花等原产于低纬度地区的作物。等原产于低纬度地区的作物。（3 3）中日性植物。是是指当昼夜长短的比例）中日性植物。是是指当昼夜长短的比例接近于相等时才能开花的植物。如甘蔗等。接近于相等时才能开花的植物。如甘蔗等。（4 4）中间型植物。指开花受光长影响较小的）中间型植物。指开花受光长影响较小的植物，又称光期钝感植物。如西红柿、黄瓜等。植物，又称光期钝感植物。如西红柿、黄瓜等。另外还发现了长短日性和短长日性植物

5、等。另外还发现了长短日性和短长日性植物等。实验结果实验结果:光周期效应决定于暗期长度而不决定于光周期效应决定于暗期长度而不决定于光期长度或光暗期之比。光期长度或光暗期之比。短日性植物需要一定时间以上的暗期才能短日性植物需要一定时间以上的暗期才能开花，而长日性植物暗期过长也不能开花。开花，而长日性植物暗期过长也不能开花。即即使使给给予予足足够够长长的的暗暗期期，如如暗暗期期中中途途给给以以“光光中中断断”，则则暗暗期期效效果果消消失失，而光期中途的而光期中途的“暗中断暗中断”处理则无变化。处理则无变化。可见光可见光（光合有效辐射）（光合有效辐射）对植物的影响对植物的影响 （1 1）光合有效辐射的

6、概念）光合有效辐射的概念 生理辐射生理辐射 决定着最重要的植物生理过程（包括光合决定着最重要的植物生理过程（包括光合作用、色素合成、光周期现象和其它植物生理作用、色素合成、光周期现象和其它植物生理现象）的光谱区称之为辐射的生理有效区，或现象）的光谱区称之为辐射的生理有效区，或称为生理辐射。称为生理辐射。光合有效辐射光合有效辐射 使得光合作用进行的光谱区辐射，称之为使得光合作用进行的光谱区辐射，称之为光合有效辐射，简称光合有效辐射，简称PARPAR。光合有效辐射的波长范围光合有效辐射的波长范围 光合有效辐射的波段大体与可见光（光合有效辐射的波段大体与可见光（400400760nm760nm）范围

7、一致，即）范围一致，即400400700nm700nm（欧美）（欧美）或或380380710nm710nm（俄）。（俄）。（2 2）光合有效辐射的计算）光合有效辐射的计算 估计值估计值 光合有效辐射约占太阳总辐射的光合有效辐射约占太阳总辐射的50%50%。求算方法求算方法 a.a.进行严格的对比观测；进行严格的对比观测；b.b.以点推面，通过气候学计算来求取。以点推面，通过气候学计算来求取。在实际工作中一般用下列简便公式来估算在实际工作中一般用下列简便公式来估算光合有效辐射：光合有效辐射：前苏联前苏联 中国华北中国华北 （2 2）温度对生物影响的主要方式温度对生物影响的主要方式 温度强度（高、

8、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。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 呼吸温度呼吸温度图图1 1 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 作物生命活动的每一个过程，都有三个基本作物生命活

9、动的每一个过程，都有三个基本点温度，即三基点温度。点温度，即三基点温度。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。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图图

10、2 2 作物三、五或七基点温度范围示意图作物三、五或七基点温度范围示意图 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水稻水稻10 1230 3236 38棉花棉花13 152835 空气温度对作物生长的影响空气温度对作物生长的影响 1.00 1.00 相对速率相对速率 光合作用光合作用 0.75 0.75 作物生长作物生长 呼吸作用呼吸作用 0 10 20 30 40 温度温度图图 植物生长植物生长温度曲线

11、温度曲线 空气温度对作物生长的影响空气温度对作物生长的影响 作物的生长，是有机物质的积累是在连续的、同时进作物的生长，是有机物质的积累是在连续的、同时进行的光合作用和呼吸作用中形成的。行的光合作用和呼吸作用中形成的。即随着温度的升高，即随着温度的升高，作物的生命过程最初是加快的。当温度超过一定界限时，作物的生命过程最初是加快的。当温度超过一定界限时，光合作用和呼吸作用就减弱下来。当温度更高时，作用光合作用和呼吸作用就减弱下来。当温度更高时，作用就停止了。也就是说，光合作用和呼吸作用都有他们各就停止了。也就是说，光合作用和呼吸作用都有他们各自的最低、最适和最高的温度。自的最低、最适和最高的温度。

12、积温学说：积温学说：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积温。作物完成某一阶段的发育需要一定积温。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

13、230026002800350035004100棉棉 花花26003100320036004000 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 （1 1）冷害）冷害 冷害是指在农作物生长季节，温度在冷害是指在农作物生长季节，温度在 0 0以上，有时甚至在以上，有时甚至在2020左右的条件下对农作物左右的条件下对农作物产生的危害。产生的危害。根据农作物受害情况可将冷害分根据农作物受害情况可将冷害分成延迟型、障碍型和混合型冷害。成延迟型、障碍型和混合型冷害。低温危害低温危害 寒害是指中国热带、亚热带地区作物在寒害是指中国热带、亚热带地区作物在冬季遭受冬季遭受00以上（有时稍低

14、于以上（有时稍低于00）的低温）的低温危害的现象。危害的作物有橡胶、椰子、咖啡、危害的现象。危害的作物有橡胶、椰子、咖啡、可可、胡椒和剑麻等。可可、胡椒和剑麻等。根据寒害发生的天气条件，可将其分为根据寒害发生的天气条件，可将其分为平流型、辐射型和混合型寒害。平流型、辐射型和混合型寒害。（2 2）寒害）寒害 霜冻是指在春秋转换季节，土壤表面和植物霜冻是指在春秋转换季节，土壤表面和植物表面的温度下降到（表面的温度下降到（00以下）足以使植物遭受伤以下）足以使植物遭受伤害甚至死亡的一种农业气象灾害。害甚至死亡的一种农业气象灾害。根据霜冻发生的季节可以将霜冻分为春霜冻根据霜冻发生的季节可以将霜冻分为春

15、霜冻和秋霜冻。和秋霜冻。根据成因又可以将其分为平流型、辐射型、根据成因又可以将其分为平流型、辐射型、平流辐射型和蒸发型霜冻。平流辐射型和蒸发型霜冻。（3 3）霜冻）霜冻 冻害是指越冬作物和果木在越冬期间由于冻害是指越冬作物和果木在越冬期间由于00以下低温剧烈变温所造成的一种农业气象以下低温剧烈变温所造成的一种农业气象灾害。在北方主要危害越冬作物；在南方尤其灾害。在北方主要危害越冬作物；在南方尤其是亚热带北缘地区，主要危害经济果木。是亚热带北缘地区，主要危害经济果木。根据冻害发生的天气条件可以将其分为冬根据冻害发生的天气条件可以将其分为冬季严寒型、入冬剧烈降温型和早春融冻型。季严寒型、入冬剧烈降

16、温型和早春融冻型。（4 4）冻害）冻害 温度过高的危害，即高温危害。温度过高的危害，即高温危害。一般意义上的高温危害，指农业生物因高温一般意义上的高温危害，指农业生物因高温出现超过其生长发育甚至生命活动的上限温度而出现超过其生长发育甚至生命活动的上限温度而导致伤害的一种农业气象灾害。导致伤害的一种农业气象灾害。高温危害高温危害 （3）土壤水分）土壤水分 土壤水分物理形态：固态、气态、液态土壤水分物理形态：固态、气态、液态 按土壤中某种吸力对水分的吸持和对水分按土壤中某种吸力对水分的吸持和对水分性质的影响分为：紧束缚水、松束缚水、性质的影响分为：紧束缚水、松束缚水、毛管水毛管水 和和 重力水重力

17、水 土壤水分常数土壤水分常数 1 1、定义、定义 土壤中水分从受一种力的作用转到受另一种力土壤中水分从受一种力的作用转到受另一种力的作用时的土壤水分含量。的作用时的土壤水分含量。2 2、常用的土壤水分常数、常用的土壤水分常数 （1 1）吸湿系数（最大吸湿量）吸湿系数（最大吸湿量）土壤吸湿水达到最大数量时的土壤含水量。土壤吸湿水达到最大数量时的土壤含水量。吸湿系数以下的土壤水被土粒牢固吸持，不能吸湿系数以下的土壤水被土粒牢固吸持，不能被植物吸收利用。被植物吸收利用。（2 2）凋萎系数（凋萎含水量、凋萎湿度）凋萎系数（凋萎含水量、凋萎湿度）植物产生永久凋萎时的土壤含水量，包括全部植物产生永久凋萎时

18、的土壤含水量，包括全部的吸湿水和部分膜状水。的吸湿水和部分膜状水。凋萎系数是作物可利用水量的下限，约为最大凋萎系数是作物可利用水量的下限，约为最大吸湿量的倍吸湿量的倍(p=1520 kPa)(p=1520 kPa)。不同质地的土壤，凋萎湿度有明显差异，即随不同质地的土壤，凋萎湿度有明显差异，即随着土壤砂性增加而减小，随着土壤粘性增加而增加。着土壤砂性增加而减小，随着土壤粘性增加而增加。表表 不同作物的凋萎湿度（南京，不同作物的凋萎湿度（南京，%）作物名称作物名称 冬小麦冬小麦 棉棉 花花 向日葵向日葵 玉玉 米米 大大 豆豆凋萎湿度凋萎湿度 （3 3）最大分子持水量最大分子持水量 膜状水达到最

19、大数量时的土壤含水量。膜状水达到最大数量时的土壤含水量。它包括全部的吸湿水和膜状水，约为最大吸湿它包括全部的吸湿水和膜状水，约为最大吸湿量的量的2 24 4倍。倍。（4 4）田间持水量（土壤最小持水量）田间持水量（土壤最小持水量）毛管悬着水达到最大量时的土壤含水量。毛管悬着水达到最大量时的土壤含水量。田间持水量是在不受地下水影响的自然条件田间持水量是在不受地下水影响的自然条件下所能保持的土壤水分的最大数量指标。下所能保持的土壤水分的最大数量指标。田间持水量是土壤中对植物有效水分的上限田间持水量是土壤中对植物有效水分的上限和计算灌水定额的依据。和计算灌水定额的依据。（5 5）毛管断裂含水量毛管断

20、裂含水量 土壤中的毛管悬着水由于作物的吸收利用和土土壤中的毛管悬着水由于作物的吸收利用和土壤的蒸发作用，其数量不断减少，当减少到一定程壤的蒸发作用，其数量不断减少，当减少到一定程度时，其连续状态断裂，从而停止了毛管悬着水的度时，其连续状态断裂，从而停止了毛管悬着水的运动，这时的土壤含水量称为毛管断裂含水量。运动，这时的土壤含水量称为毛管断裂含水量。毛管断裂含水量可视为土壤水分对作物有效性毛管断裂含水量可视为土壤水分对作物有效性的一个转折点。一般为田间持水量的的一个转折点。一般为田间持水量的65%65%左右，可左右，可以此作为灌水的下限指标。以此作为灌水的下限指标。（6 6）毛管蓄水量（最大毛管

21、水量）毛管蓄水量（最大毛管水量）土壤毛管孔隙都充满水分时的含水量。土壤毛管孔隙都充满水分时的含水量。包括吸湿水、膜状水和毛管上升水。包括吸湿水、膜状水和毛管上升水。毛管蓄水量比田间持水量高毛管蓄水量比田间持水量高1/41/41/31/3左右。左右。（7 7）全蓄水量（全持水量、土壤饱和含水量）全蓄水量（全持水量、土壤饱和含水量）土壤所有孔隙全部充满水分时的含水量。土壤所有孔隙全部充满水分时的含水量。全蓄水量的数值主要取决于土壤孔隙度。全蓄水量的数值主要取决于土壤孔隙度。土壤水分常数及其有效性土壤水分常数及其有效性 不同类型土壤的水分常数不同，主要决定于土不同类型土壤的水分常数不同，主要决定于土

22、壤质地及结构。壤质地及结构。土壤有效水分含量土壤有效水分含量 =土壤贮水量土壤贮水量-凋萎湿度时的土壤贮水量凋萎湿度时的土壤贮水量 蒸蒸散散即即植植物物叶叶面面蒸蒸发发（蒸蒸腾腾）和和棵棵间间土土壤壤蒸蒸发之和。蒸散是植物失水的主要方式。发之和。蒸散是植物失水的主要方式。估估算算作作物物的的蒸蒸散散可可确确定定作作物物的的需需水水量量。于于制制定定灌灌水水计计划划，确确定定灌灌水水时时间间和和灌灌水水量量，提提高高灌灌溉溉效效益益具具有有十分重要的意义十分重要的意义。水分过少的危害水分过少的危害-干旱干旱 干干旱旱是是指指长长期期降降水水偏偏少少，造造成成空空气气干干燥燥，土土壤壤缺缺水水，使

23、使农农作作物物体体内内水水分分发发生生亏亏缺缺，影影响响作作物物正正常常生生长长发发育育、减产甚至死亡的一种农业气象灾害。减产甚至死亡的一种农业气象灾害。水分过多的危害水分过多的危害-洪水、涝害和湿害洪水、涝害和湿害 1）洪洪水水是是大大雨雨、暴暴雨雨引引起起的的山山洪洪暴暴发发，河河水水泛泛滥滥，淹淹没农田，毁坏农舍和农业设施的灾害；没农田，毁坏农舍和农业设施的灾害；2）涝涝害害是是雨雨量量过过大大或或过过于于集集中中，造造成成农农田田积积水水而而使使作作物受到危害；物受到危害；3）湿湿害害是是连连阴阴雨雨实实践践过过长长或或洪洪水水、涝涝害害之之后后排排水水不不良良引引起起的的，使使土土壤

24、壤水水分分长长期期处处于于饱饱和和状状态态，作作物物根根系系因因缺氧而受到危害。缺氧而受到危害。干热风干热风 是是我我国国北北方方麦麦区区的的主主要要气气象象灾灾害害，是是指指引引起起作作物物大大量量蒸腾的高温、低湿、较大风速的综合气象现象。蒸腾的高温、低湿、较大风速的综合气象现象。干干热热风风可可分分为为以以下下几几种种类类型型:高高温温低低湿湿型型，雨雨后后枯枯熟型、旱风型。熟型、旱风型。（4）农业生态系统碳循环）农业生态系统碳循环 植物吸收利用植物吸收利用COCO2 2的状况，与周围空气的的状况，与周围空气的COCO2 2浓度有关。即浓度不同，浓度有关。即浓度不同，COCO2 2向叶内扩

25、散量向叶内扩散量不同，则光合速率不同。不同，则光合速率不同。a a、COCO2 2饱和点饱和点 在辐射能充分满足的条件下，植物光合在辐射能充分满足的条件下，植物光合速率不再随速率不再随COCO2 2浓度增加而增大时的浓度增加而增大时的COCO2 2浓度浓度称为称为COCO2 2饱和点。饱和点。b b、COCO2 2补偿点补偿点 植物光合作用所消耗的植物光合作用所消耗的COCO2 2与呼吸作用释放与呼吸作用释放的的COCO2 2达到平衡时，环境中的达到平衡时，环境中的COCO2 2浓度称补偿点。浓度称补偿点。COCO2 2补偿点时的光合速率等于零。补偿点时的光合速率等于零。COCO2 2补偿点是

26、了解和衡量作物光合作用与补偿点是了解和衡量作物光合作用与呼吸作用关系的一个重要生理指标。所以低呼吸作用关系的一个重要生理指标。所以低COCO2 2补偿点往往可以作为作物高光合效率的指标。补偿点往往可以作为作物高光合效率的指标。COCO2 2补偿点还与作物的发育及环境有关。补偿点还与作物的发育及环境有关。农田上农田上COCO2 2浓度的日变化浓度的日变化：夜间由于土壤和植物继白天不断地释放出夜间由于土壤和植物继白天不断地释放出CO2CO2，而又，而又没有光合作用，使农田上没有光合作用，使农田上CO2CO2浓度最大。浓度最大。白天，由于作物经过漫长的黑夜而处于白天，由于作物经过漫长的黑夜而处于“饥

27、饿饥饿”状态，状态，光合作用的增强使光合作用的增强使CO2CO2浓度降低，在午前浓度降低，在午前9-109-10点时光合作点时光合作用迅速增强达到最大值，而用迅速增强达到最大值，而CO2CO2浓度出现低谷，中午前后浓度出现低谷，中午前后因外界条件不利于光合作用，所以因外界条件不利于光合作用，所以CO2CO2浓度变化较平稳，浓度变化较平稳，午后随着太阳辐射强度的减弱，气温降低，叶片气孔又午后随着太阳辐射强度的减弱，气温降低，叶片气孔又逐渐张开，光合强度在逐渐张开，光合强度在15-1615-16时出现次高峰，时出现次高峰，CO2CO2浓度也浓度也再次降低，但午后空气湍流较强，再次降低，但午后空气湍

28、流较强，CO2CO2可得到上层空气的可得到上层空气的补充而下降幅度不很大。补充而下降幅度不很大。农田上农田上COCO2 2浓度的垂直变化浓度的垂直变化：晴晴 朗朗 无无 风风 天天 气气 下下，近近 地地 层层C C O O2 2浓浓 度度 呈呈 现现明明 显显 的的 昼昼 低低 夜夜 高高 的的 变变 化化 规规 律律，夏夏 季季 尤尤 为为 突突 出出。白白 天天，群群 体体 是是C C O O2 2的的 汇汇 而而 大大 气气 是是C C O O2 2的的 源源，这这 时时C C O O2 2由由 大大 气气 向向 群群 体体 中中 输输 送送，这这 种种C C O O2 2浓浓 度度 随随 高高 度度而而 递递 增增 的的 分分 布布 型型 称称 之之 为为 光光 合合 型型；夜夜 间间，群群 体体 是是C C O O2 2的的 源源 而而 大大 气气 是是C C O O2 2的的 汇汇，这这 时时，C C O O2 2由由 群群 体体 向向大大 气气 输输 送送，这这 种种C C O O2 2浓浓 度度 随随 高高 度度 而而 递递 减减 的的 分分 布布 型型称称 之之 为为 呼呼 吸吸 型型；而而 在在 傍傍 晚晚、清清 晨晨 相相 互互 转转 化化。