【正文】 　　農(nóng)業(yè)氣象學(xué)原理第一章　緒論1 生物有機(jī)體的生長發(fā)育和產(chǎn)量形成生物體的全部生命過程，既存在它內(nèi)部生命活動(dòng)的矛盾，又存在它與外界自然環(huán)境的矛盾，這些矛盾構(gòu)成一個(gè)辯證的統(tǒng)一整體，生物體的生命活動(dòng)就是這些矛盾作用下的結(jié)果。生物有機(jī)體發(fā)展的內(nèi)因充滿著各種矛盾，同化和異化則是基本矛盾，貫穿于生命活動(dòng)的始終。生物有機(jī)體生長發(fā)育的外因也是一個(gè)復(fù)雜的外部矛盾的總體，既有不同的外界自然因子如土壤、氣候、地形地勢等與生物有機(jī)體的矛盾，又有外界人為因素如農(nóng)業(yè)措施，社會(huì)經(jīng)濟(jì)條件條件等與其生育的矛盾，外部矛盾是生物體發(fā)展的條件，它和內(nèi)部矛盾一起，影響生物體發(fā)展的進(jìn)程，參與決定生物體發(fā)展的性質(zhì)和方向。農(nóng)業(yè)生產(chǎn)與氣象條件在影響農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的外界自然環(huán)境的諸因子中，氣象因子是十分重要的，它是動(dòng)植物生活所必需的基本因子。農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的一個(gè)特點(diǎn)是地域性和季節(jié)性都很強(qiáng)，發(fā)展農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，必須“因時(shí)因地制宜”，所謂時(shí)，實(shí)際是指氣象條件，說明氣象條件對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的重要意義。我國農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的優(yōu)良傳統(tǒng)之一，就是推行精耕細(xì)作技術(shù)體系，這也是我國農(nóng)業(yè)生產(chǎn)一個(gè)顯著特點(diǎn)。農(nóng)業(yè)氣象學(xué)的定義農(nóng)業(yè)氣象學(xué)是研究農(nóng)業(yè)生產(chǎn)與氣象條件的相互關(guān)系及其規(guī)律的科學(xué)，它是根據(jù)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的需要，運(yùn)用農(nóng)學(xué)和氣象科學(xué)技術(shù)來不斷揭示和解決農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的農(nóng)業(yè)氣象問題，以謀求合理利用氣候資源戰(zhàn)勝不利氣象因素，促使農(nóng)業(yè)發(fā)展的實(shí)用性學(xué)科。農(nóng)業(yè)氣象學(xué)的研究對象不能單指生物體及其生產(chǎn)過程，也不能單指生物體所處的氣象環(huán)境，而是生物體與氣象條件兩者相互作用的規(guī)律及其影響，一方面研究農(nóng)業(yè)生產(chǎn)對氣象條件的要求和反應(yīng)，氣象條件對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的影響；同時(shí)，另一方面也研究農(nóng)業(yè)生產(chǎn)對氣象條件的影響。農(nóng)業(yè)氣象學(xué)的主要內(nèi)容大體可歸納為以下幾個(gè)方面（一）　農(nóng)業(yè)氣象基本方法與理論的研究（二） 農(nóng)業(yè)小氣候研究（三） 農(nóng)業(yè)氣象災(zāi)害規(guī)律及防御措施的研究（四） 農(nóng)業(yè)氣候資源分析及其開發(fā)利用研究（五） 農(nóng)業(yè)氣象情報(bào)、預(yù)報(bào)方法研究與服務(wù)（六） 因地制宜開展專業(yè)氣象研究和服務(wù)第二章 太陽輻射與農(nóng)業(yè)生產(chǎn) 光是生物體生命活動(dòng)的能量源泉到達(dá)地球上的太陽輻射就其最主要的作用而言是產(chǎn)生光合效應(yīng)、熱效應(yīng)和光的形態(tài)效應(yīng)。西曼等認(rèn)為地球生物圈內(nèi)的光輻射的生物學(xué)效應(yīng)可分為：（1） 有機(jī)物質(zhì)的組成，其中包括光合作用，維生素D和花青甙的形成；（2） 物質(zhì)輸送，其中包括染色、紅斑病的形成和殺菌作用（3） 刺激作用，其中包括光周期現(xiàn)象、向光性、趨光性、感光性、光發(fā)芽和暗發(fā)芽，光形態(tài)形成以及葉脈與分泌腺的刺激作用。 植物單葉的光學(xué)特性（－）　葉片對光的反射、透射和吸收投射于葉面的太陽輻射可分反射、吸收和透射三部分，反射由外反射和內(nèi)反射兩部分構(gòu)成，外反射是葉片表皮層與空氣的界面所發(fā)生的反射現(xiàn)象，內(nèi)投射是反射到葉子內(nèi)部，又從投射一側(cè)返回空氣中的輻射。反射率R，透射率T和吸收率A有如下關(guān)系：R＋T＋A＝1所謂透光率，就是農(nóng)田中各高度的照度與農(nóng)田上方（對照點(diǎn)）照度的比值，常用小數(shù)或百分?jǐn)?shù)表示，也稱相對照度。太陽光能中的可見光、紅外線和紫外線到達(dá)地面上的比例雖因季節(jié)、緯度、地勢和氣象條件等而有不同，但大體上可見光約占45－55%，紅外線50－60%，紫外線僅占0－5%。植株葉子在吸收太陽光后能量平衡的粗略計(jì)算（1）、能量用于光合作用（2）、能量用于葉子向周圍環(huán)境散熱（3）、余下的能量轉(zhuǎn)化為熱能，可使623－640克的水分蒸騰，并在光合作用中形成約1克干物質(zhì)。粗略地說，光合有效輻射約占太陽總輻射的50%。植物的光周期現(xiàn)象光周期現(xiàn)象是指植物生長發(fā)育對晝夜長短的不同反應(yīng)，即白天光照和夜晚黑暗的交替與它們的持續(xù)時(shí)間對植物開花有很大的影響，稱為光周期現(xiàn)象。自然界中很多植物的開花對光照長度非常敏感，有的只有在光照長度超過一個(gè)臨界值（臨界光長）時(shí)開花，否則停留在營養(yǎng)狀態(tài)，這類植物稱為長日性植物，有的植物只在光照長度短于一定臨界值時(shí)開花，這類植物稱為短日性植物。中日性植物是指當(dāng)晝夜長短的比例接近于相等時(shí)才能開花的植物。中間型植物是指開花受光長的影響較小，只要其它條件適合，在不同的光長下都能開花。植物分成短日或長日性類型，需要有一個(gè)客觀的光照時(shí)數(shù)標(biāo)準(zhǔn)，長日性植物光長不能短于這個(gè)界限長度，而短日性植物相反，不能長于這個(gè)界限長度，短于或長于這個(gè)長度，短日性植物都不能開花結(jié)實(shí)，而始終保持營養(yǎng)生長狀態(tài)，這個(gè)界限長度即為臨界光照長度。 光照強(qiáng)度及其對植物的影響光飽和現(xiàn)象：在一定的光照強(qiáng)度范圍內(nèi)，并在植物生長適宜的外界條件下，光合強(qiáng)度隨著光照強(qiáng)度的增強(qiáng)而增強(qiáng)，當(dāng)光強(qiáng)超過一定限度時(shí)，光強(qiáng)再增大，光合強(qiáng)度并不相應(yīng)增強(qiáng)，它以一個(gè)最高值為漸近線而不再上升，這種現(xiàn)象稱為光飽和現(xiàn)象，光－光合作用曲線大體呈雙曲線型。 光飽和點(diǎn)：光強(qiáng)增強(qiáng)時(shí)，光合量也增加。光強(qiáng)達(dá)到一定強(qiáng)度時(shí)，光合量不再增加，這種現(xiàn)象如前所述，稱為光飽和現(xiàn)象，這個(gè)光的臨界點(diǎn)稱為光飽和點(diǎn)。 植物的光合強(qiáng)度和呼吸強(qiáng)度達(dá)到相等時(shí)的光強(qiáng)值稱為補(bǔ)償點(diǎn)，在這一光強(qiáng)下，光合作用制造的產(chǎn)物與呼吸作用消耗的產(chǎn)物相等，在光補(bǔ)償點(diǎn)以上，植物的光合作用超過呼吸作用，可以積累有機(jī)物質(zhì)，在光補(bǔ)償點(diǎn)以下，植物的呼吸作用超過光合作用，此時(shí)非但不能積累有機(jī)物質(zhì)，反而要消耗貯存的有機(jī)物質(zhì)，如長時(shí)期在光補(bǔ)償點(diǎn)以下，植物將逐漸枯黃以至死亡。.對于水稻、小麥等C3植物，光飽和點(diǎn)為3－5萬勒克斯，C4植物的光飽和點(diǎn)一般比C3植物高。.作物群體的光飽和點(diǎn)和光補(bǔ)償點(diǎn)均較單葉為高。.光照量度就是每晝夜植物所獲得的光照能量的總和。.到達(dá)地球表面的太陽輻射大致分為三部分，紫外輻射、可見光及紅外輻射。 可見光各個(gè)波段的作用真正對有機(jī)物合成和產(chǎn)量有實(shí)際意義的，只是400－700nm范圍內(nèi)的光，即光合有效輻射，其中最有效的部分為紅橙光和藍(lán)紫光。藍(lán)紫光部分為400－510nm之間。這是一個(gè)強(qiáng)的葉綠素吸收帶和強(qiáng)的黃色素吸收帶，它的效率雖只及紅橙光的一半，但對于植物的化學(xué)成分有強(qiáng)烈的影響，能促進(jìn)蛋白質(zhì)和脂肪的合成和數(shù)量增加。 紅外線對植物的影響紅外線可分為近紅外輻射和遠(yuǎn)紅外輻射，兩者對植物的影響不同，波長大于1000nm的輻射為遠(yuǎn)紅外輻射，對于植物無特殊效應(yīng)，一旦被植物吸收　，即轉(zhuǎn)換成熱能而不參加光化學(xué)反應(yīng)過程，波長在1000－710nm之間的輻射是近紅外輻射，它是一個(gè)對于植物具有特殊作用的光譜帶，雖然伸長效應(yīng)的光譜區(qū)并不準(zhǔn)確地符合此帶的范圍，但人們已經(jīng)肯定了這個(gè)光譜帶的輻射能量對于植物的伸長效應(yīng)。 光能利用率的概念與計(jì)算光能利用率是投身到作物表層的太陽光能或光合有交輻射能被植物轉(zhuǎn)化為化學(xué)能的比率。 影響光能利用率的因素影響植物群體的光能利用率的因子，主要有光合面積、光合時(shí)間和光合能力。（光合面積主要指葉面積）。要使群體有最大的光能利用率，就應(yīng)求出最適葉面積系數(shù)值，，－，－。1 光合時(shí)間：是指作物在整個(gè)生育期間或在全年中利用太陽光能進(jìn)行光合作用的時(shí)間。適當(dāng)延長植物的光合時(shí)間，可以增加體內(nèi)有機(jī)物質(zhì)的積累而提高產(chǎn)量，為了延長光合時(shí)間　，農(nóng)業(yè)栽培管理主要從兩方面入手，一是延長葉片的壽命，即延長葉片的功能期，防止葉片早衰，（對禾谷類作物來說，每張葉片特別是近穗葉片的壽命長短對籽粒產(chǎn)量有極為重要的作用，二是適當(dāng)延長植物的生長期，（我國的間作套種是增加光合面積，延長光合時(shí)間，從而提高光合效率的有效措施?！? 光合能力：當(dāng)植物的環(huán)境因素處于最佳狀態(tài)（包括大氣中CO2的深度為正常含量）時(shí)，植物的最大凈光合作用速率稱為光合能力。于滬寧等人在威廉和約瑟夫提出光合生產(chǎn)圖解模式的基礎(chǔ)上將光合生產(chǎn)的過程分為三個(gè)階段來剖析，并提出了各階段限制因素。第一個(gè)階段是能源和原料的輸送階段，光及CO2通過輻射及擴(kuò)散，進(jìn)入植物層直達(dá)葉綠素內(nèi)的光合作用反應(yīng)中心，并進(jìn)行再分配；第二個(gè)階段是能量轉(zhuǎn)化階段，無機(jī)物轉(zhuǎn)化為有機(jī)物，光能轉(zhuǎn)化為生物化學(xué)潛能；第三個(gè)階段是生物化學(xué)階段，葉子中初步合成的碳水化合物用于生長發(fā)育和轉(zhuǎn)送到其它器官貯藏，或轉(zhuǎn)化為還原程度更高的化合物。此外，光合作用也依賴于溫度、水分等其它外界因子，所以，設(shè)法改善這些生境條件，也能提高植物的光能利用率。.各類植物光合作用的最適溫度范圍不同，C4植物凈光合作用的最適溫度在30℃以上，C3植物的凈光合作用的最適溫度則較低，陽性植物的凈光合作用最適溫度為20－30℃，耐蔭植物比陽性植物為低，一般為10－20℃。1 光能利用率的提高1 （一）、增加植物對太陽能的吸收比例，減少透射，反射和漏射損失。（1）、增加群體中光合作用面積，即增加吸收太陽光能的葉面積。合理密植是充分利用光能、空間、地力、提高植物光能利用密度率的重要措施，合理密植的關(guān)鍵是栽培密度要合理，既要有一個(gè)較大的葉面積系數(shù)，但又不能過大。（2）、造成群體中多層立體配置（二）、增加農(nóng)作物生長的日數(shù)，高效地利用全年太陽能進(jìn)行光合生產(chǎn)，間作套種能充分利用時(shí)間和空間，使田間作物始終有旺盛的群體，保持較高的光能利用率，間作套種也提高了復(fù)種指數(shù)，延長了生長季節(jié)，較充分地利用了各種資源，從而提高了光能與土地利用率。間作套種還把單作的間歇用光變?yōu)樘鬃鞯难永m(xù)交替用光，生長了群體的光合時(shí)間，同時(shí)加大了總體光合面積。（三）、改善水、肥、熱、氣等外界條件，增加光合能力（四）、減少呼吸消耗，增加凈光合生產(chǎn)率抑制光呼吸就能減少CO2的釋放，大大提高光合強(qiáng)度，增加干物質(zhì)積累，另外，防止病蟲等危害，也是減少光合產(chǎn)物消耗的重要措施。（五）、提高經(jīng)濟(jì)系數(shù)，，通過育種和先進(jìn)栽培措施，經(jīng)濟(jì)系數(shù)可以提高。從上述五個(gè)方面來看，農(nóng)作物產(chǎn)量實(shí)際等于：｛（光合面積＊光合能力＊光合時(shí)間）－消耗｝＊經(jīng)濟(jì)系數(shù)?？煞Q之為光合性能，它是決定農(nóng)作物產(chǎn)量高低和光能利用率大小的關(guān)鍵?？傊馐侵参锷a(chǎn)有機(jī)物的能源，農(nóng)、林、牧業(yè)生產(chǎn)的各種產(chǎn)品都是太陽潛能的表現(xiàn)形態(tài)，提高植物的光能利用率，可以發(fā)揮農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的極大增產(chǎn)潛力。第三章 熱量條件與農(nóng)業(yè)生產(chǎn)溫度表示熱量的物理學(xué)基礎(chǔ)首先，根據(jù)熱力學(xué)原理，熱量是傳遞著的能量，溫度是決定一個(gè)系統(tǒng)是否與其它系統(tǒng)處于熱平衡的客觀標(biāo)志，其特征在于一切互為熱平衡的系統(tǒng)都具有相同的溫度，亦即溫度是系統(tǒng)本身內(nèi)部熱運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的特征反映，因此，溫度的高低可反映了熱量的水平，而溫度的也為熱量的測量和用溫標(biāo)表示提供了可能。其次，在反映地方氣候條件時(shí)，用溫度比用熱量具有更大的優(yōu)越性，因?yàn)闇囟燃葲Q定于輻射熱的大小，還決定于下墊面的條件及其它的物理和非物理特性，它是一個(gè)受綜合影響的度量指標(biāo)。每三，植物生化反應(yīng)的速率與溫度的關(guān)系比用“焦耳”表示的關(guān)系更為密切，因?yàn)樯磻?yīng)速率主要決定于活化分子的數(shù)目（濃度），而不是決定于反應(yīng)物質(zhì)的平均動(dòng)能的變化，活化分子數(shù)目的變化則主要依賴于溫度的高低。第四，和表示熱量的其他物理量相比，溫度的測量方法最為簡單，儀器普通，易于普及等，為用溫度表示熱量提供了方便。溫度的農(nóng)業(yè)意義溫度作為熱量條件的標(biāo)志，對生物體的影響是多方面的，它影響其生理生態(tài)特性，分布、同化、呼吸及其蒸騰等各生理過程，生長發(fā)育與產(chǎn)量形成以及產(chǎn)品的產(chǎn)量與質(zhì)量等等。根據(jù)溫度對作物生理生態(tài)特性的影響及作物對溫度的要求，可把作物分為喜溫作物和耐寒作物，前者指生長發(fā)育的起點(diǎn)溫度與全生育期中所要求的溫度都比較高，后者指生長發(fā)育的起點(diǎn)與全生育期中所要求的溫度相對較低。根據(jù)溫度尋植物分布的影響及植物對溫度的適應(yīng)性，也可把植物分成廣溫植物（植物生長要求的溫度范圍較寬，分布較廣）和窄溫植物（植物的生活對溫度條件要求嚴(yán)格，分布范圍也較窄）。溫度除直接影響作物的生長發(fā)育外，還通過影響農(nóng)業(yè)環(huán)境中的其它因子（如水分、土壤等）間接地影響作物的發(fā)育，溫度條件還是作物病蟲發(fā)生、發(fā)