《农业气象学》复习大纲.docx
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1、绪论第一节气象与气象学一、气象与气象学的定义1)气象:指发生在地球大气中的风、云、雨、雪、雷电、旱涝、寒暑等各 种各样的自然现象。2)气象学:是研究大气中各种现象(包括物理的、化学的以及人类活动对 大气的影响)的成因和演变规律及如何利用这些规律为人类服务的科学。二、气象学的研究对象:大气圈及其与水圈、岩石圈、生物圈之间的相互作 用。三、气象学主要研究的任务:1)观测分析;3)预报;4)人影.第二节气象学的历史、现状及发展趋势一、古代气象观测与预报(从文字记载开始至十七世纪末) 二、传统气象观测与预报(十八世纪初至二十世纪末)三、现代气象观测与预报(二十一世纪以来)第三节农业气象学及其发展概况
2、一、农业生产与气象条件(一)气象条件对农业生产的影响1、为农业生产提供能量和物质。2、作为环境因子调控农业生产过程。3、作用其他因子间接影响农业生产。4、形成天气条件影响农事活动。(二)农业生产对气象条件的反应和反馈农作物和农技措施对不同气象条件的反应和反馈,会不同程度地影响到气象 条件,改变天气和气候。农作物的大面积种植,灌溉水体的开发建设使农田 上空的气象与气候条件发生大幅改变。二、农业气象学的定义及研究对象(一)农业气象学的定义研究农业生产与气象条件相互作用及其规律的一门科学。(二)农业气象学的研究对象1、农业生产过程对气象条件的要求;2、农作物和农技措施对气象条件的反应和反馈。(三)农
3、业气象要素对农业生物的生命活动、农业生产过程及其环境有直接或间接影响的气象要 素。主要有太阳辐射、温度、降水、风等。(四)农业气象条件一定时空状态下各种农业气象要素的某种组合。3)红外辐射:增热;对植物细胞有伸长作用。2、光合有效辐射能被植物吸收用于光合作用和其他生理现象的太阳辐射波谱区。波长在380 一710nm 之间。二、光照时间与农业生产1、植物的光周期现象昼夜交替,光暗变换及其时间长短对植物进入发育阶段(开花结果)的影 响,称之。根据不同光周期将作物分为以下三种类型:1)长日照植物:要在较长白昼条件下才能进入开花结实的植物。如小麦、 大麦、马铃薯、油菜、棉花、甜菜等。2)短日照植物:要
4、在较短白昼条件下,才能进入开花结实的植物,如水 稻、甘蔗、玉米、大豆等。3)中性植物:对日照长短不敏感。如蕃茄、茄子、黄瓜等。2、光照时间与作物引种1)纬度相近引种:光周期相近,成功率大。2)短日照作物南种北引:发育减慢,生育期延长,严重时甚至不能开花 结实;北种南引:发育加快,生育期缩短。温度对发育速度有“叠加”作 用。3)长日照作物南种北引:发育加快,生育期缩短;北种南引:发育减慢, 生育期延长,严重时甚至不能开花结实。温度对发育速度有“抵偿”作用。三、光照强度与农业生产1、作物光饱和点和光补偿点1)光饱和点:在一定光照度范围内,随着光照强度的增加,光合效率也相 应的增加。但当光照强度超过
5、一定限度时,光照强度即使继续增大,光合 效率也不再增加。此时的光照强度叫光饱和点,也称饱和光强。2)光补偿点:植物呼吸作用与光合作用强度相等时的光照强度称光补偿点, 也称补偿光强。低于此指标以下的光强将不能满足植物光合需求。2、光照强度与植物的产量和品质1)强光有利于作物繁殖器官的发育,相对的弱光却有利于营养生长。2)弱光会使作物蛋白质含量减少,糖分减少,淀粉减少;光照条件好的瓜 果含糖多而香甜可口。四、光能利用与农业生产1、太阳能利用率:作物单位面积干重放出的热能与生长期的太阳辐射能之 比。2、太阳能利用率不高的主要原因超过光饱和点造成光的浪费; 水、热、气、矿等环境条件不足;不同生育期光需
6、求不同;灾害、病虫害影响;光呼吸作用的影响;透光漏光现象作物间歇用光作物午睡和休眠3、提高太阳能利用率的途径改革耕作制度;合理密植;间作套种;育苗移栽;选育高光合新品种;科学施肥;改善田间C02供应; 利用温室、大棚和地膜,使光、热、水配合最佳; 防御病虫害及其他自然灾害。第三章温度第一节热量收支一、物质的热属性(一)热容量:温度变化1所吸收或放出的热量。热容量大的物质得到或失去相同热量条件下,升温和降温都较热容量小的 物质变化和缓。(二)导热率单位厚度保持单位温差时,单位时间内通过单位面积的热流量。单位为:J/(m s , )或 W/(ni )1、导热率大的物质升温降温快,而导热率小的物质则
7、升温降温慢;2、导热率大的器皿保温力弱,而导热率小的器皿则保温力强;在土壤组成的物质中,水的热容量最大,空气的热容量最小;矿物质的导 热率最大,空气的导热率最小。所以,空气是最好的保温物质。二、热量收支(一)热量收支方式1、辐射热交换2、分子传导热交换3、流体流动热交换4、潜热交换(二)活动面和活动层1、活动面:凡是辐射能、热能和水分交换最活跃,从而能调节邻近气层 (或土层)的辐射收支、温度高低或湿度大小的物质面。2、作物生长过程中活动面的变化1)裸地时,活动面在地面;2)出苗后,活动面有两个,一个出现在作物叶片最密集的部位,称外活动 面,一个在地面,称内活动面。3)到了生长盛期,内活动面逐渐
8、消失,活动面只出现在作物叶片最密集的 部位;4)作物封行后和生长后期,上下枝叶茂密,光、热、水等一系列转换过程 不只发生在一个作用面上,而常发生在一定厚度的作物层中,这个作物层 称为活动层。(三)地面热量收支地面热量平衡方程:土 R干P孑B干LE = O33白天)(双间)第二节地面和土壤温度一、相关概念温度:表示物体冷热程度的物理量。较差:最高和最低值之差。日较差:一日内最高温度和最低温度之差。年较差:一年中最热月(7月)平均温度与最冷月(1月)平均温度之差。 位相:最高温度和最低温度出现的时间差。二、地面温度的变化一天中地面最高温度出现在午后13时左右。地面最低温度出现在临近日出 时。一年中
9、地面最热月温度出现在7月或8月,地面最冷月温度出现在1 月或2月。三、土壤温度的变化(一)土壤温度的时间变化地面日较差最大,越向深层日较差越小,到了 40-80cm深度日较差为零。 最高最低温度出现的时间(位相)也越来越落后,土壤深度每深10cm,位 相落后约2. 5-3. 5ho 土壤温度年变化随深度增加而减少,到了 5-25m年 较差为零。最热月和最冷月出现时间也随深度而延迟,每深1m约延迟 20-30do(二)土壤温度的垂直分布四种基本类型。1、日射型(受热型):地表温度最高,随土壤深度而降低。2、辐射型(放热型):地表温度最低,随土壤深度而升高。3、上午(春季)转变型:土壤上层为日射型
10、,下层为辐射型。4、傍晚(秋季)转变型:土壤上层为辐射型,下层为日射型。第三节水体的温度一、水体温度的时间变化1、一天中,水面最高温度出现在午后15-16 h,最低温度出现在日出后2-3ho 2、一年中,水面最高温度一般出现在8月,最低温度则出现在2-3月。 二、水体温度的垂直变化1、暖季:水温垂直分布可分为三层:1)表水层:温高且等温分布。2)跃变层(温跃层):温度随深度很快降低。3)深水层:温低且等温分布2、冬季水温的垂直分布几乎呈等温状态,水温均在4左右。第四节空气的温度一、空气温度的时间变化(一)日变化:一天中,最高温度出现在14h左右,最低温度出现在日出前 后。(二)年变化:大陆最热
11、月和最冷月分别出现在7月和1月,海洋分别出现 在8月和2月。(三)非周期性变化:冷空气入侵。二、气温直减率(Y )单位高度内气温的变化值。1) 丫的单位为:/hm,即:/100m;2)温度随高度增加而降低,丫0;反之,温度随高度增加而升高(逆温), Y 0;3)对流层中,y 0.65 /hm0三、近地层气温的垂直变化1、日射型:地面最高,随高度增加而降低。2、辐射型:地面最低,随高度增加而升高。3、上午转变型:下部为日射型,上部为辐射型。4、傍晚转变型:下部为辐射型,上部为日射型。四、空气绝热变化1、干绝热过程:干空气或未饱和的湿空气,与外界之间无热量交换时的状 态变化过程。2、干绝热直减率:
12、气块干绝热上升或下降100米时气块内气温的变化值。 Yd- 1/hm3、湿绝热过程:饱和湿空气与外界之间无热量交换时的状态变化过程。4、湿绝热直减率:饱和湿空气绝热上升或下降100米时气块内气温的变化 值。5 /hm四、大气静力稳定度(一)概念:在静力平衡的大气中,空气团受到外力因子的扰动后,大气 层结(温度和湿度垂直分布)有使其返回或远离原来平衡位置的趋势或程 度。(二)判据气温直减率(y) yyd(lT:/hm) y= yd (ir:/hm)大气静力稳定度大气静力稳定度稳定不稳定中性五、人气中的逆温(一)概念:气温随高度的增高而增高,气温直减率为负值的现象。(二)分类1、辐射逆温:地面强烈
13、辐射冷却而形成的逆温。一般出现在早晨,日出即散, 带来睛天。2、湍流逆温3、平流逆温:暖空气平流至冷的地面而形成的逆温。24小时都会出现,带来 阴雨。4、下沉逆温:高压控制下空气下层增温而形成的逆温。5、地形逆温6、锋面逆温7、融雪逆温第五节温度与农业一、农作物生命活动的基本温度范围生命温度生长温度 发育温度光合温度呼吸温度-10-50 5-40 10-35 0-50 -10-50 二、三基点温度(一)基本概念:生物生命活动都有三个温度基本点,即维持生长发育的 生物学下限温度、最适温度和上限温度,这三者合称为三基点温度。(二)主要特点1、不同点1)不同作物的三基点温度不同;2)不同品种的三基点
14、温度不同;3)不同生育期三基点温度不同;4)不同的生理过程三基点温度不同。2、共同点1)木是体温度数值,而是一定的变化范围。2)最适温度基本在同一个变幅范围。3)不同生物最低温度差异大,与最适温度离差大。4)最高温度彼此差异小并接近最适温度。5)最高温度在实际中并不常见,而最低温度却较易出现。三、农业界限温度(一)基本概念指具有普遍意义的,标志着某些物候现象或农事活动的开始、转折或终止的 日平均温度。(二)常用的农业界限温度1、0:农闲期;农耕期;喜凉(北方)作物生长期。2、5:喜凉作物活跃生长期。3 10:喜温(南方)作物生长期4, 15:喜温作物活跃生长期。5、20:热带作物生长期。四、积
15、温及其应用(一积温学说的基本论点1、其他条件得到满足的前提下,温度因子对生物的发育起着主要作用;2、生物开始发育要求一定的下限温度;3、完成某一阶段的发育需要固定的积温。(二)积温的种类与求算方法1、活动积温高于生物学下限温度的日平均温度称为活动温度。生物某一生育期或全生 育期中活动温度的总和,称为活动积温。丫=/i=2、有效积温活动温度与生物学下限温度的差值称为有效温度。生物某一生育期或全生 育期中有效温度的总和,称为有效积温。A=z(i)i=3、当已知生物某一生育期或全生育期中的日平均温度t时,则(t-B) n例1:已知某地某月日平均温度序列如下表,试计算出该时段叁20的活 动积温和有效积
16、温。日期111213141516171819202122日均温(C)19.819.420.020. 119.919.820.520.919.620.920.020.2解:该时段叁20的活动积温Y= 0. 0+0. 0+20. 0+20. 1+0. 0+0. 0+20. 5+20. 9+0. 0+20. 9+ 20. 0+20. 2二 142. 6()该时段二20的有效积温A=0. 0+0. 0+0. 0+0. 1+0. 0+0. 0+0. 5+0. 9+0. 0+0. 9+0. 0+0. 2 =142. 6-20X7=2.6 ()例2:某作物的生物学下限温度为10,该作物从播种到出苗的日平均温
17、 度为16,经历6天出苗,试求:该作物从播种到出苗的有效积温是多 少?如果该作物播种后9天才出苗,试求该期日平均气温是多少?解:(1)设播种到出苗的日平均温度为t,则 A=(t-B) n= (16-10) X 6=36 ()(2) t=A/n+%36 4- 9+10= 14 ()例3:某作物在日平均温度为15时,需20天完成某发育阶段;但当日平 均温度为20时,只需10天就可完成该发育,试求该时段的下限温度和 有效积温?解:(15-B) X 20=(20-B) X 10解得:B=10 ()A= (15-10) X 20= (20-10) X 10=100 ()三)积温在农业生产中的应用1、用来
18、分析农业气候热量资源2、作为农作物引种的科学依据3、农业预报服务4、农业生物生长发育的积温模式第四章大气中的水分第一节空气湿度一、概念表示空气潮湿程度或大气中水汽含量多少的物理量。二、空气湿度参量(一)水汽压空气中水汽所产生的分压强。单位:帕斯卡(Pa)或百帕(hPa)o空气中水 汽含量越多,则水汽压越大。(二)饱和水汽压当空气中水汽含量达到最大限度(饱和)时的水汽压为称饱和水汽压。饱 和水汽压是温度的函数,温度越高,饱和水汽压越大。(三)相对湿度空气中实际水汽压与同温下饱和水汽压的百分比。单位()f = -x 100% E(四)饱和差同温下的饱和水汽压和实际水汽压之差。单位:Pa或hPad
19、- E-e(五)露点温度在空气中水汽含量不变和气压一定条件下,通过降低温度而使空气达到饱 和时的温度称露点温度,简称露点。单位:(六)绝对湿度单位容积空气中所含有的水汽质量。单位:g/cn?或g/n?。三、空气湿度的时间变化(一)水汽压(绝对湿度)的时间变化与气温时间变化一致。一天中最大值出现在1415时,最小值出现在日出之 前。一年中陆地最大值出现在7月,最小值出现在1月,海洋最大值出现在8 月,最小值出现在2月。(二)相对湿度的时间变化与气温变化刚好相反,最大值出现在日出前,最小值出现在1415时。温 暖季节F较小,寒冷季节F大。第二节蒸发和蒸散一、概念:温度低于沸点时,水分子从液态或固态
20、水变成气态水的过程或 现象。二、道尔顿水面蒸发公式E - c蒸发与风、饱和差、气压有关。三、土壤蒸发(一)定义:土壤水分汽化并向大气扩散的过程。(二)两个过程1、蒸发直接发生在土壤表面:土壤潮湿,地下水充分供应,主要受气象条 件的影响。2、水分在土壤中蒸发,水汽通过土壤的孔隙从表层逸出。主要受土壤含水 量和土壤结构影响。四、农田蒸散(一)植物蒸腾:植物体内的水分通过叶面气孔以气态水的形式向大气输送的过程。(二)农田蒸散:植物蒸腾与株间土壤蒸发的总和。农田蒸散二植物蒸腾+株间土壤蒸发(三)蒸散主要特点:1、蒸散不仅包括土壤,还包括植物;2、叶片气孔可调节蒸腾,从而影响蒸散;3、蒸腾主要在白天,蒸
21、发则昼夜进行;4、蒸散面不仅有土面,还有植株表面。(四)影响蒸散的因素:1、气象:包括辐射差额、温度、湿度、风等;2、植物:包括覆盖度、种类、生长发育状况、气孔数、开闭度等;3、土壤:包括通气性、含水量、输送速度等。(五)可能蒸散平坦开阔的庙表,完全覆盖地面的矮绿植物,充分供水条件下的蒸散。第三节凝结和凝结物一、凝结条件(一)空气的饱和或过饱和(二)有凝结核二、主要凝结物1、露与霜:夜间地面强烈辐射冷却,温度下降到露点温度以下时而成,0 以上即为露;0以下即为霜。2、雾:近地层气温降至露点温度以下,空气中水汽凝结凝华成小水滴或冰 晶弥漫在空气中,使水平能见度lkm的现象。3、云:由大气中的水滴
22、、过冷水滴和冰晶单独或混合组成的悬浮体。第四节降水一、概念:从云中降落到地面的水汽凝结物(固态的或液态的)统称降水, 常见的有雨、雪、冰雹等。二、降水的形成过程三、农业气象学的研究内容与研究方法(一)农业气象学研究的五个重要定律:1、基本生活因子同等重要或不可替代性定律:光、温、水、C02作为作物基 本生活因子,四者同等重要,不可替代!2、环境因子的非同等重要性定律:作物不同生育期对光、温、水、C02基本 因子需求的量不同。3、限制因子定律:其他因子满足,而某个因子高低均造成作物减产。4、最适阈限或因子共同作用定律:所有因子满足并组合合理使作物高产。5、临界阈限定律:作物某生育期中某因子的高低
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