第九章農(nóng)業(yè)氣候與農(nóng)業(yè)小氣候

2023/2/31復(fù)習(xí)舊課第四節(jié)氣候變遷地球氣候變化可分為3個時期。1.地質(zhì)時代氣候變遷、2.歷史時代氣候變遷、3.近代氣候變遷。

3.近代氣候變遷①19世紀以前的氣候變化（竺可楨根據(jù)長江流域河湖結(jié)冰和低緯度熱帶降雪、結(jié)霜的統(tǒng)計以及其他學(xué)者對樹木年輪的分析指出：約1400—1900年的近500年間，歐洲稱為現(xiàn)代小冰期，這期間溫度有幾次波動，中國近500年溫度有4個寒冷時期和3個溫暖期。冷期與冷期或暖期與暖期之間平均間隔100年左右，每次冷暖期，平均持續(xù)時間約50年。）

②20世紀以來的氣候變化（從20世紀初以來，氣溫明顯上升，到20世紀40年代到頂點，這一時期是世界性的增暖時期，高山冰川退縮，雪線升高，極地區(qū)域冰層變薄，北半球凍土帶北移，海水溫度升高。20世紀40年代后期至60年代，世界氣候出現(xiàn)新的寒冷時期，70年代中期以后，氣溫又開始上升。在我國20世紀80年代的增暖遠不如北半球激烈，甚至其峰值還略低于60年代初期。降水也呈波動性變化，干濕交替出現(xiàn)。）③中國未來氣候變化趨勢

（認為全國大部地區(qū)將處在暖濕氣候中，從現(xiàn)在起到2050年，總的氣候趨勢是增暖，但在增暖過程中仍然會有時間尺度在20—30年和變化幅度在0.5—1.O℃之間的氣候波動，最暖時期的增溫幅度在2℃左右。）2023/2/324.氣候異常的原因（概括有三大類：①天文原因，②地學(xué)原因，③人類活動原因）厄爾尼諾現(xiàn)象是指秘魯外海及赤道太平洋地區(qū)海水持續(xù)異常偏高的現(xiàn)象。拉尼娜現(xiàn)象表現(xiàn)為赤道附近東太平洋水溫反常下降的一種現(xiàn)象，同時也伴隨著全球性氣候異常。第五節(jié)中國氣候的基本特征（季風(fēng)氣候顯著，大陸性氣候強，氣候類型多樣。）一、季風(fēng)氣候顯著：我國是季風(fēng)極為明顯的國家。其特征主要表現(xiàn)在風(fēng)的季節(jié)變換（我國冬季盛行西北、北和東北風(fēng)，統(tǒng)稱冬季風(fēng)；夏季盛行東南、南和西南風(fēng)，統(tǒng)稱夏季風(fēng)。）、氣溫（冬季，亞洲大陸在全球最強大的蒙古高壓和太平洋上阿留申低壓的作用下，形成由陸地吹向海洋的冬季風(fēng)，使西伯利亞冷氣團在偏北氣流引導(dǎo)下不斷南下，受其影響，我國大部分地區(qū)普遍寒冷干燥，成為世界上同緯度地區(qū)最冷的地方。夏季，大陸內(nèi)部的印度低壓，太平洋上的副熱帶高壓強盛，于是形成由海洋吹向大陸的夏季風(fēng)，盛行東南季風(fēng)和西南季風(fēng)。東南風(fēng)來自太平洋，西南風(fēng)來自印度洋。來自廣闊的副熱帶和熱帶海洋的夏季風(fēng)，帶來大量潮濕溫暖的空氣，使各地夏季氣候具有高溫、濕潤和多雨特點。從溫度來看，炎熱的程度勝于同緯度其他地區(qū)。）和降水的變化（1、年降水量的分布我國年降水量的分布，總的趨勢是由東南沿海向西北內(nèi)陸逐漸減少。2.雨季起止日期和季風(fēng)進退日期基本上是一致的，3．各地降水季節(jié)分配并不一致，4．降水量年際變化大是季風(fēng)氣候的一個特點，一般說，降水量多的地區(qū)，降水的年際變化較小，一年中降水量多的時期變率也小。反之，變率就大。）等方面。二、大陸性強：大陸度是表示該地受大陸影響，反映大陸氣候強弱程度的指標(biāo)或特征數(shù)。大陸度一般變化在0～100之間，0為最強的海洋性氣候，100為最強的大陸性氣候，50則為海洋性和大陸性氣候之間的分界。我國大陸度的分布南方小，北方大。黃土高原為60～70，是典型的大陸性氣候。2023/2/33(一)大陸性在降水上的反映：熱雷雨多，降水變率大，季節(jié)分配不均勻。夏季最多，春、秋季次之，冬季最少。(二)大陸性在溫度上的反映1．冬季氣溫冬季，全國都在極地大陸氣團的控制之下，大部分地區(qū)都是1月份氣溫最低，并且低于世界上同緯度的其他地區(qū)；2．夏季氣溫夏季，北方太陽高度角雖偏低，但白晝時間都比南方長，南北之間的溫度差異遠較冬季小，全國大部分地區(qū)都是7月份最熱，溫度梯度為全年最小，平均每緯度只差0.2℃左右。我國夏季受熱帶海洋氣團的影響，是世界同緯度上除了沙漠干旱地區(qū)以外最暖的國家。3．氣溫年較差

我國冬冷夏熱，氣溫年較差大是氣候大陸性強的重要特征。我國氣溫年較差分布總形勢是，北方大南方小，其等值線大體與緯圈平行且大于同緯度全球平均值。三、氣候類型多樣：東部季風(fēng)區(qū)、西北干旱區(qū)和青藏高寒區(qū)。西北地區(qū)，以溫帶和暖溫帶荒漠為主。干旱少雨，晝夜溫度差異懸殊，冬夏溫變劇烈，是其氣候特點。風(fēng)大、日照豐富、輻射強烈，為廣泛利用風(fēng)能和太陽能資源創(chuàng)造有利條件；但普遍的風(fēng)沙天氣也危害著農(nóng)牧業(yè)生產(chǎn)。

第六節(jié)農(nóng)業(yè)氣候資源農(nóng)業(yè)氣候資源通常是指能對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)提供必需的物質(zhì)和能量的光熱水資源。特點、研究目的、研究任務(wù)。一、農(nóng)業(yè)氣候分析就是根據(jù)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的具體要求，來分析某地的氣候條件，說明其農(nóng)業(yè)氣候特征，并提出趨利、避害的措施。2023/2/34(一)農(nóng)業(yè)的氣候鑒定1.農(nóng)業(yè)氣候指標(biāo)農(nóng)業(yè)氣候指標(biāo)系指在當(dāng)?shù)貧夂驐l件和生產(chǎn)水平下，表示農(nóng)業(yè)生產(chǎn)對象、生產(chǎn)過程氣候條件的要求和反應(yīng)的數(shù)量指標(biāo)。2．農(nóng)業(yè)氣候指標(biāo)的特點：①地區(qū)性，②有多年平均特征，③與生產(chǎn)力水平有關(guān)。3．農(nóng)業(yè)氣候指標(biāo)的表示方法可以用日數(shù)、日期和反映農(nóng)業(yè)意義的氣候要素值等表示農(nóng)業(yè)氣候指標(biāo)。4．農(nóng)業(yè)氣候指標(biāo)的確定方法

①運用群眾經(jīng)驗的氣候分析法：②田間試驗獲得作物生長發(fā)育狀況的資料與氣候資料對比分析等方法來確定農(nóng)業(yè)氣候指標(biāo)。③農(nóng)作物產(chǎn)量與逐年氣候條件對比分析法：④栽培作物分布區(qū)和分布界限的氣候分析法：(二)氣候的農(nóng)業(yè)鑒定：

1．熱量資源鑒定

2．水分資源鑒定

3．光資源鑒定二、農(nóng)業(yè)氣候區(qū)劃：是指：在農(nóng)業(yè)氣候分析的基礎(chǔ)上，以對農(nóng)業(yè)地理分布有決定意義的農(nóng)業(yè)氣候指標(biāo)為依據(jù)，遵循農(nóng)業(yè)氣候相似原理和地域分異規(guī)律進行分區(qū)。農(nóng)業(yè)氣候區(qū)劃的主要目的是為制定農(nóng)業(yè)生產(chǎn)計劃和農(nóng)業(yè)長遠規(guī)劃服務(wù)。(一)農(nóng)業(yè)氣候區(qū)劃的原則：有綜合因子原則和主導(dǎo)因子原則。(二)農(nóng)業(yè)氣候區(qū)劃方法：逐級分區(qū)法（逐級分區(qū)法主要根據(jù)一個地區(qū)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中與某作物關(guān)系最密切的氣候因子，以產(chǎn)量地理分析、著名產(chǎn)區(qū)氣候分析、栽培邊緣地區(qū)氣候分析或多年產(chǎn)量氣候分析等方法，選擇一個或一組主導(dǎo)農(nóng)業(yè)氣候指標(biāo)作為一級劃區(qū)依據(jù)，然后根據(jù)與農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的密切程度，逐次選擇指標(biāo)作為二級、三級區(qū)劃依據(jù)。在步驟上完成一級分區(qū)后，再進行下一級分區(qū)，愈分愈細，最終將一個地區(qū)劃分成若干個農(nóng)業(yè)氣候有差異的區(qū)域。）是我國各地農(nóng)業(yè)氣候區(qū)劃中常用的方法。2023/2/35(三)中國農(nóng)業(yè)氣候區(qū)劃是中國農(nóng)業(yè)區(qū)劃的一個部門區(qū)劃，也是中國氣候區(qū)劃的一個專業(yè)區(qū)劃。1．區(qū)劃系統(tǒng)此區(qū)劃系統(tǒng)由三級組成，依次稱為農(nóng)業(yè)氣候大區(qū)、農(nóng)業(yè)氣候帶和農(nóng)業(yè)氣候區(qū)。一級區(qū)——農(nóng)業(yè)氣候大區(qū)。一級區(qū)的劃分以光熱水組合的顯著差異導(dǎo)致大農(nóng)業(yè)類型的不同為依據(jù)，將全國劃分為3個農(nóng)業(yè)氣候大區(qū)，即東部季風(fēng)農(nóng)業(yè)氣候大區(qū)、西北干旱農(nóng)業(yè)氣候大區(qū)和青藏高寒農(nóng)業(yè)氣候大區(qū)。二級區(qū)——農(nóng)業(yè)氣候帶。二級區(qū)的劃分根據(jù)農(nóng)林結(jié)構(gòu)及種植制度對熱量的要求而劃分為15個帶，其中東部季風(fēng)農(nóng)業(yè)氣候大區(qū)有10個農(nóng)業(yè)氣候帶，分別為北溫帶、中溫帶、南溫帶、北亞熱帶、中亞熱帶、南亞熱帶、藏南亞熱帶、北熱帶、中熱帶、南熱帶；西北干旱農(nóng)業(yè)氣候大區(qū)含有兩個農(nóng)業(yè)氣候帶，分別為干旱中溫帶和干旱南溫帶；青藏高寒農(nóng)業(yè)氣候大區(qū)含有3個農(nóng)業(yè)氣候帶，分別為高原寒帶、高原亞寒帶和高原溫帶。

三級區(qū)——農(nóng)業(yè)氣候區(qū)。三級區(qū)的劃分主要考慮農(nóng)業(yè)氣候特征，尤其是影響農(nóng)業(yè)生產(chǎn)穩(wěn)定性的水分條件和主要氣象災(zāi)害，劃分出55個農(nóng)業(yè)氣候區(qū)。農(nóng)業(yè)氣候生產(chǎn)潛力是以氣候條件估算的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)潛力，即在當(dāng)?shù)毓狻?、水等氣候因素的作用下，假設(shè)作物品種、群體結(jié)構(gòu)、土壤和栽培技術(shù)等都處于最適狀態(tài)時，單位面積可能達到最高產(chǎn)量。農(nóng)業(yè)氣候生產(chǎn)潛力的高低依光、溫、水組合狀況而不同，估算時可分別計算光合生產(chǎn)潛力、光溫生產(chǎn)潛力和氣候(光溫水)生產(chǎn)潛力。2023/2/36四、農(nóng)業(yè)氣候資源的合理利用(一)農(nóng)業(yè)氣候資源與農(nóng)業(yè)合理布局(二)農(nóng)業(yè)氣候資源與種植制度(三)農(nóng)業(yè)氣候資源與作物引種1．氣候相似；2．農(nóng)業(yè)氣候相似

農(nóng)業(yè)氣候相似，是指將農(nóng)作物從一地區(qū)引進到另一地區(qū)，必須考慮滿足其生育和產(chǎn)量形成的氣候條件相似。五、物候物候?qū)W是研究自然界植物和動物的季節(jié)性活動同環(huán)境的周期性變化之間相互關(guān)系的科學(xué)，它主要通過觀測和記錄一年中植物的生長榮枯，動物的遷徙繁殖和環(huán)境的變化等，比較其時空分布的差異，探索動植物發(fā)育和活動過程的周期性規(guī)律，及其對周圍環(huán)境條件的依賴關(guān)系，進而了解氣候的變化規(guī)律，及其對動植物的影響。2023/2/37第九章農(nóng)業(yè)小氣候第一節(jié)農(nóng)田小氣候第二節(jié)農(nóng)田小氣候的改良第三節(jié)地形小氣候第四節(jié)設(shè)施農(nóng)業(yè)小氣候第五節(jié)果園小氣候第六節(jié)防護林帶、林網(wǎng)小氣候2023/2/38第九章農(nóng)業(yè)小氣候農(nóng)業(yè)小氣候是廣義的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)所形成的各種小氣候并與農(nóng)業(yè)生產(chǎn)緊密相關(guān)。除農(nóng)田小氣候外，還包括林業(yè)(園林)、設(shè)施農(nóng)業(yè)、畜牧、水產(chǎn)養(yǎng)殖、地形等各種類型的小氣候。小氣候作為生物生長環(huán)境最重要的非生物環(huán)境，它直接影響作物的生長發(fā)育和產(chǎn)量品質(zhì)，也影響病蟲害的發(fā)生和消長。根據(jù)小氣候條件因地制宜、合理配置農(nóng)業(yè)，就能充分發(fā)揮和合理利用局地的氣候資源，增加經(jīng)濟效益和社會效益。2023/2/39所謂小氣候是指由于下墊面狀況和性質(zhì)不同，以及人類和生物活動產(chǎn)生的近地面氣層和土壤上層的小范圍的氣候。它一般表現(xiàn)在主要氣象要素?zé)o論在水平方向上還是垂直方向上都與大氣候不同。對于某一類小氣候來說，在晴天無風(fēng)條件下，越靠近下墊面，小氣候特點表現(xiàn)得越明顯，距下墊面越遠，小氣候特點則越微弱，直至消失與大氣候融為一體。小氣候的主要特點有：①氣象要素具有明顯的日變化；②氣象要素具有明顯的脈動性質(zhì)；③垂直梯度遠遠超過水平梯度；④垂直梯度也具有明顯的日變化。2023/2/310第一節(jié)農(nóng)田小氣候一、農(nóng)田小氣候形成的物理基礎(chǔ)（一）活動面的凈輻射

1．活動面和活動層活動面是能夠吸收和放射輻射能，并與鄰近的氣層、土層進行熱量和水分交換，從而調(diào)節(jié)周圍空氣、土壤的溫度、濕度等氣象要素的表面。它是氣層和下墊面在其下物質(zhì)層的交界面，也稱為作用面。例如：在裸露地，土壤表面是活動面；水域上，水面是活動面。在有作物的農(nóng)田、果園和森林，是由氣層——作物——土壤構(gòu)成的交界面，它們有兩個作用面，一個是氣層與土壤表面的交界面，通常稱為內(nèi)活動面；另一個在莖葉或森林冠層中枝葉最密集處，通常稱為外活動面。與內(nèi)活動面相比外活動面更為重要一些。2023/2/3111．活動面和活動層實際上，輻射能的吸收和放射以及熱量和水分的交換不只局限于活動面上，而是發(fā)生在具有一定厚度的層次中，這一層稱為活動層或作用層。

2023/2/3122.活動面的凈輻射在近地氣層中，太陽輻射是最重要的能源，地面凈輻射方程式可用下式表示·R=(S′+D)(l-r)-F

到達地面太陽輻射地面對總輻射的反射地面有效輻射在上式各分量中，受活動面影響最大的是反射率，因為不同性質(zhì)的活動面，可以有極不相同反射率，在太陽輻射相同條件下，反射輻射可以相差很大。各種活動面的反射率：如潮濕黑鈣土反射率為5％～8％，水稻田12％，棉田20％一Z2％，森林15％，新雪80％一95％。

2023/2/3132.活動面的凈輻射由于活動面的性質(zhì)不同，使其獲得的能量產(chǎn)生差異，進而引起溫度狀況不同?？梢姡瑑糨椛涫切纬尚夂虻哪芰炕A(chǔ)，而下墊面狀況和性質(zhì)的不同，會引起輻射收支的差異，從而形成了各種類型的小氣候。2023/2/314(二)農(nóng)田活動面的熱量平衡

農(nóng)田活動面溫度變化的根本原因就是因為農(nóng)田活動面熱量收支差額的變化，而活動面溫度變化是鄰近氣層、土層和作物層溫度變化的源地，影響著農(nóng)田中溫度、濕度等要素的分布與變化特點。在凈輻射一定的條件下，采取不同的農(nóng)業(yè)措施能引起熱量平衡各分量的變化，從而影響近地氣層和土壤內(nèi)部的溫度、濕度的變化，形成了不同的小氣候。

2023/2/315(二)農(nóng)田活動面的熱量平衡農(nóng)田熱量平衡同裸地相比形式相同，但由于農(nóng)田中需水與耗水量要比裸地大得多，所以從各分量上看差異非常大，特別表現(xiàn)在農(nóng)田蒸散耗熱上。例如：麥地白晝農(nóng)田活動面獲得的凈輻射(R)有50％消耗于農(nóng)田蒸散(LEc)上；37％消耗于空氣增溫；有13％消耗于土壤增溫上。2023/2/316(二)農(nóng)田活動面的熱量平衡再如摩敏諾夫(Momehob)在中亞棉田、馬鈴薯田及周圍裸地上對各分量觀測的結(jié)果。農(nóng)田里熱量主要用于土壤蒸發(fā)和植物蒸騰，蒸散耗熱非常多，已接近或超出凈輻射的供熱能力，而在沙漠、半沙漠蒸發(fā)耗熱為零，熱量主要用于加熱空氣與土壤。2023/2/317(三)活動面的亂流交換

亂流運動的結(jié)果是使大氣層中各種物理屬性（溫度、濕度、C02等）從高值區(qū)向低值區(qū)擴散，使其空間變化趨于緩和。在近地氣層中各種物理屬性的輸送主要是靠亂流擴散作用完成的。因此，在研究各物理屬性垂直變化時，特別注意地面與空氣；下層空氣與上層空氣間各種物理屬性的垂直交換過程，這種交換過程的強弱，主要決定于空氣的亂流擴散能力和近地氣層中溫度、濕度、C02、風(fēng)等物理量的垂直梯度。2023/2/318（三）活動面的亂流交換亂流越強，空氣塊對熱量的輸送能力越強；溫度梯度越大，表示上下層間溫度分布越不均勻，溫度高的一層把熱量輸送到溫度低的一層，使之趨于平衡。溫差為正，意味著下層溫度比上層高，熱量由地面向上輸送；反之溫差為負，則有熱量由上層向下輸送。一般在白天P（活動面的亂流熱通量）為正，夜間為負。亂流交換的這種變化，決定了近地氣層中氣溫的晝夜變化。另外，農(nóng)田中亂流交換強度還與作物種類、種植方式、植株密度、高度等因子有關(guān)。

2023/2/319二、農(nóng)田小氣候的一般特征農(nóng)田小氣候是以農(nóng)作物為下墊面的小氣候，它是農(nóng)田貼地氣層和土層與農(nóng)作物群體之間生物學(xué)和物理學(xué)兩種過程相互作用的結(jié)果。不同作物、同一作物的不同品種、同一品種的不同生育期、不同種植方式以及不同的栽培管理措施的小氣候特征均不相同。一般農(nóng)作物高度在2m左右的氣層和0.5m左右的淺層土壤耕作層中，在整個生長期中受人工影響較大，所以，除屬低矮植被小氣候外，還是一種人工小氣候。

2023/2/320二、農(nóng)田小氣候的一般特征研究農(nóng)田小氣候的目的，在于利用和改善小氣候條件，防御農(nóng)業(yè)氣象災(zāi)害和農(nóng)業(yè)病蟲害，改革耕作制度，提高科學(xué)種田的水平，為作物生長發(fā)育創(chuàng)造良好的生活環(huán)境，為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、高效服務(wù)。由于作物種類繁多、品種不同，栽培技術(shù)措施也不相同，所以小氣候特征不盡相同，下邊就農(nóng)田小氣候的一般特征進行討論。

2023/2/321(一)農(nóng)田中的太陽輻射和光能分布1.農(nóng)田中的太陽輻射

太陽輻射到達農(nóng)田植被表面后：①植物莖葉吸收；②被反射；③透射到達下層或到達地面。作物對太陽輻射的吸收、反射和透射多少，因作物種類、生育期及葉片特征不同而不同。苗期類似于裸地狀況；生長旺盛時期對太陽輻射以吸收為主，吸收的能量用于進行光合作用和蒸騰作用；作物生長后期葉片衰老，生理活動減弱，對太陽輻射吸收率降低，反射率和透射率提高。

2023/2/3221.農(nóng)田中的太陽輻射①吸收植物葉片對太陽輻射光譜的吸收、反射和透射能力是不同的。植物葉片對太陽光譜有兩個吸收帶，一個在光合有效輻射部分，吸收光合有效輻射進行光合作用積累干物質(zhì)；另一個在長波部分，吸收的長波部分將轉(zhuǎn)化為熱能。2023/2/3231.農(nóng)田中的太陽輻射②反射植物葉片對于太陽輻射的反射能力，決定于葉片本身的特點和太陽光譜成分。在作物生長期，綠色葉片對太陽光譜反射能力的最高值在近紅外區(qū)，其次在可見光的黃綠光波段。另外，隨著葉片由綠變黃總反射率逐漸增大。

2023/2/3241.農(nóng)田中的太陽輻射③透射綠色葉片的透射能力與葉片的反射能力相當(dāng)，最高值也在近紅外區(qū)(約0.8m)，次高值在可見光區(qū)的黃綠光(約0.55～0.58m)波段。透過植物冠層的太陽輻射光譜中黃綠光和紅外光譜所占比例增大，此種光分別稱綠蔭和紅外蔭，它們有弱光合和弱形成作用，與植物倒伏關(guān)系密切。

2023/2/3252．植被中光能分布農(nóng)田中的光分布主要決定于作物群體結(jié)構(gòu)、種類、發(fā)育期、栽培方式等因子，同時還與太陽高度角有關(guān)。

2023/2/3262．植被中光能分布圖8—2是小麥群體中不同時間光合有效輻射的垂直分布；從中可以看出，光強分布曲線不論在什么時間都表現(xiàn)為由上向下遞減，在株頂附近由于葉片較少使光強遞減較慢，在中間活動層附近枝葉密集光強迅速減弱，再往下又緩慢下來。光強的這種垂直分布和作物群體葉面積的垂直分布有關(guān)。其他作物群體光強的垂直分布規(guī)律也大體如此。2023/2/3272．植被中光能分布光強在株間隨高度的分布，與作物光能利用有密切關(guān)系，如植株稀少，密度不足，群體內(nèi)各層光強較大，漏光嚴重，雖單株光合作用較強，但群體光能利用不充分，影響產(chǎn)量。若農(nóng)田密度過大或群體結(jié)構(gòu)不合理，造成株間各層光強相差較大，產(chǎn)生株頂光過強，中下部光不足，導(dǎo)致植株生長不良，易產(chǎn)生倒伏現(xiàn)象，產(chǎn)量大減?？傊谧魑镌耘嘀?，要采用適當(dāng)?shù)姆N植方式，合理密植，并選用株型好的品種，如水稻、玉米選用葉片上沖的緊湊型品種，棉花力求寶塔型，以滿足個體和群體對光照的要求，使個體生長健壯、群體發(fā)育良好，才能獲得高產(chǎn)。2023/2/328(二)農(nóng)田中的溫度分布

農(nóng)田中的溫度狀況，主要決定于輻射和亂流交換狀況。1、在作物生長初期，農(nóng)田中外活動面尚未形成，熱量收支狀況與裸地相似，此時溫度的垂直分布變化也與裸地相似，即白天為日射型，夜間為輻射型分布。2023/2/329(二)農(nóng)田中的溫度分布2、在作物生長盛期，即封行后，農(nóng)田外活動面形成。白天，由于作物莖葉對內(nèi)活動面的遮蔽作用，使內(nèi)活動面附近溫度較低。而外活動面所得到太陽能量多于內(nèi)活動面，外活動面熱量收支差額為正，其附近溫度較高，不斷有熱量向上、向下輸送。中午前后，因外活動面附近葉面積最大，吸收太陽輻射能量最多，同時，枝葉密集使亂流交換弱，損失熱量減少，所以在此處出現(xiàn)溫度最高值，向上向下逐漸降溫。夜間，內(nèi)外活動面附近都因有效輻射起主導(dǎo)作用，熱量收支差額為負，溫度降低。內(nèi)活動面由于受到莖葉遮擋降溫慢，而外活動面附近放熱面積大，上部無莖葉遮擋，并且可以向上、向下兩個方向放熱，所以，通過有效輻射損失能量最多，加上夜間植被上部冷卻，冷空氣沿莖稈下滑到外活動面附近被截留，造成外活動面附近出現(xiàn)溫度最低值。2023/2/330(二)農(nóng)田中的溫度分布3、在作物生長后期，部分葉片枯落，外活動面逐漸消失，農(nóng)田中溫度垂直分布又和裸地相似。

在農(nóng)田中，因植物的存在，濕度較大，從而使其白天的溫度(包括地溫、氣溫)比裸地低；而夜間農(nóng)田溫度又比裸地高。所以，農(nóng)田中溫度變化緩和，溫度日較差較小。

2023/2/331(三)農(nóng)田中濕度的分布

農(nóng)田中的濕度分布和變化，除決定于溫度和農(nóng)田蒸散外，還決定于亂流交換強度。1、作物生長初期，植株矮小，土壤表面是農(nóng)田活動面，也是主要蒸發(fā)面。白天農(nóng)田中的水汽壓由地表向上隨高度的增加而減小，與裸地濕度分布類型相似，屬濕型分布；夜間如有地面凝結(jié)生成，則水汽壓的分布隨高度增加而增大，這種濕度分布類型屬干型分布。2023/2/332(三)農(nóng)田中濕度的分布2、作物生長盛期，莖葉密集，地表由植物覆蓋，農(nóng)田活動面已經(jīng)移到作物枝葉最密集的層次，農(nóng)田的蒸騰量加大，外活動面是主要的蒸騰面。此時農(nóng)田中水汽壓的分布是：白天靠近外活動面附近的水汽壓最大；夜間外活動面上有大量露生成，水汽壓較小，但各高度平均水汽壓都比裸地大。相對濕度分布，受溫度和水汽壓的影響。一般在作物生長初期與裸地相似，作物封壟后各高度上的相對濕度都比較接近，并且都比裸地大。2023/2/333(四)農(nóng)田中風(fēng)的分布農(nóng)田株間風(fēng)速的分布，主要隨作物生長密度和高度而變化，此外還同栽培措施有關(guān)系。1、垂直分布作物生長初期，植株矮小，土壤表面就是活動面，這時農(nóng)田中風(fēng)速的垂直分布與裸地相似，越接近地面風(fēng)速越小，風(fēng)速趨于零的高度在地表附近，隨高度的增加風(fēng)速增大。2023/2/334(四)農(nóng)田中風(fēng)的分布作物生長旺盛時期，農(nóng)田外活動面已經(jīng)形成。進入農(nóng)田中的風(fēng)受作物的阻擋，一部分被抬升由植株冠層頂部越過，風(fēng)速隨高度增加按指數(shù)規(guī)律增大；另一部分氣流進入作物層中，株間風(fēng)速與生長初期不同，變化曲線呈S型分布，如圖8—5。在作物莖葉密集的部位，摩擦阻力大，風(fēng)速下降較多，但風(fēng)速隨高度變化平緩?？拷仓昊浚鄬︼L(fēng)速有一個次大值，這是因為農(nóng)田外氣流能通過枝葉較少的基部并深入農(nóng)田的結(jié)果，到地表附近風(fēng)速又趨于零。

2023/2/3352023/2/336（四）農(nóng)田中風(fēng)的分布2．水平分布農(nóng)田中風(fēng)速的水平分布也有差異，總是自邊行向里不斷遞減。它的大小與作物種類、播種密度、生長期等有關(guān)。在農(nóng)田近地層中，風(fēng)速的日變化是中午前后風(fēng)速最大，夜間風(fēng)速最小，風(fēng)速具有明顯的陣性，所以在小氣候觀測時要取一定時間內(nèi)的平均風(fēng)速，不能采用慣性小的儀器。2023/2/337（五）農(nóng)田中C02的分布農(nóng)田中的C02主要通過亂流交換從大氣和土壤中得到。輸送量的多少取決于亂流交換系數(shù)的大小和田間上下兩層間的C02濃度的差值。亂流交換系數(shù)越大和C02濃度的差值越大，則C02的輸送量就越多。

2023/2/338（五）農(nóng)田中C02的分布農(nóng)田中C02的濃度有明顯的日變化(圖8-6)；在作物生長季，白天，作物通過光合作用大量吸收C02，使農(nóng)田中C02的濃度降低，因而，通過亂流交換農(nóng)田從大氣獲得C02補充，此時大氣是C02的源，農(nóng)田是C02的匯。夜間，作物因呼吸作用釋放出大量C02，使作物群體內(nèi)的C02濃度逐漸增加并向上層的大氣輸送，此時大氣是C02的匯，農(nóng)田是C02的源。2023/2/339（五）農(nóng)田中C02的分布在通風(fēng)良好的農(nóng)田中，由于C02水平交換和垂直輸送較強，農(nóng)田中的C02濃度保持在大氣平均濃度的水平上，日變化較小。反之，通風(fēng)不好(風(fēng)小或密植時)，日變化明顯增大。在靜穩(wěn)的晴天可使農(nóng)田C02濃度降至最低，有時可使植物處于C02饑餓狀態(tài)。短時間的積云影響，使光合有效輻射迅速減弱，農(nóng)田中C02濃度相應(yīng)地增大，陰天、大風(fēng)天可使作物群體內(nèi)的C02濃度全天少變。

2023/2/340第二節(jié)農(nóng)田小氣候的改良2023/2/3412023/2/342第三節(jié)地形小氣候

在起伏不平的山區(qū)，由于地形、斜坡方位的影響，使山區(qū)各地具有不同的小氣候特點：方位的差別形成了坡地小氣候；地形高低的差異則形成山頂和谷地小氣候。一、坡地小氣候由于坡向和坡度的不同使坡地上日照時間和太陽輻射有很大的差異，進一步影響到溫，濕度狀況，這樣就會形成具有多種特點的坡地小氣候。

(一)坡向、坡度對日照和輻射的影響

1、坡向坡度對日照時間的影響在地形起伏地區(qū)，由于地形相互遮蔽，日照時間一般都比平地少，2023/2/343第三節(jié)地形小氣候南坡：在夏半年，中緯度地區(qū)，日出日落時太陽方位偏北，南坡受自身山坡的阻擋而無日照，隨著太陽高度角逐漸增大，太陽方位角逐漸南移，至某一時刻南坡才開始受到光照。所以，夏半年南坡上的可照時間是隨坡度增大而減少，坡度愈大被遮蔽的時間愈長，可照時間愈短。北坡：在夏半年，當(dāng)坡度小于或等于正午太陽高度角時，坡地對陽光無阻擋，全天有日照；當(dāng)坡度大于正午太陽高度角時，隨著坡度的增大可照時間急劇減小。在冬半年，北坡的日照時間隨著坡度的增大而迅速減小，坡度每增加1°相當(dāng)于緯度升高1°水平面上的可照時數(shù)；當(dāng)坡度大于正午太陽高度角時，全天無光照。東西坡地上，每天可照時數(shù)全年均隨坡度增大而減少。故與水平面相比，由于坡向和坡度的影響，總是使日照減少。2023/2/344第三節(jié)地形小氣候

2．坡向、坡度對太陽輻射的影響

南坡和北坡坡度的大小，對坡地上太陽輻射總量的影響最大，而接近東坡或西坡的坡地，其坡度大小對太陽輻射總量的影響最小。在中緯度地區(qū)，南坡的坡度每增加1°，等于水平面的緯度向南移1°；北坡的坡度增加1°

，等于水平面的緯度向北移1°

。夏半年偏南坡地上的太陽輻射總量，在低緯度(如北緯20°以南的海南島)地區(qū)，都比水平面少，隨坡度增大迅速減小；在較高緯度(如北緯40°的北京以北)地區(qū)，偏南坡地上太陽輻射總量比水平面多，當(dāng)南坡增大而未超過一定限度時，坡地太陽輻射總量，還隨坡度增加而稍有增多。偏北坡地上恰好與南坡地相反。2023/2/345第三節(jié)地形小氣候冬半年偏南坡地上太陽輻射總量，都比水平面的多，而在一定坡度以下，緯度越高，坡度越大，相差越多。而偏北坡上的太陽輻射總量都比水平面少，并隨坡度和緯度的增加而迅速減小。

北緯30°一50°的溫帶地區(qū)，各種坡度的偏南坡地，可能獲得的太陽輻射總量，都比水平面上多，而偏北坡地都比水平面少。夏半年，南北坡地的差別比較小，冬半年的差別則非常明顯。東坡和西坡介于南坡和北坡之間，差別不大。冬半年緯度越高，坡度越大的南坡，太陽輻射總量增加得越多。因此在我國華北、東北和西北地區(qū)，種植作物和果樹時，為了創(chuàng)造良好的越冬條件，要注意對偏南坡地的利用。2023/2/346第三節(jié)地形小氣候

(二)坡地上的溫度狀況

就土壤溫度而言，土壤最低溫度，幾乎終年都出現(xiàn)于北坡。而土壤最高溫度出現(xiàn)的方位，一年之中各有不同，冬季，土壤溫度最高是西南坡，此后即向東南坡移動，到夏季，則位于東南坡。夏秋之間，又逐漸移向西南坡。因此，一般來說，除夏季外，土壤溫度以西南坡最高。

2023/2/347第三節(jié)地形小氣候(三)坡地上的濕度狀況一般來說，由于南向坡地的土溫和氣溫高于北向坡地，所以南向坡地蒸發(fā)快，土壤干燥；北向坡地蒸發(fā)慢，土壤比較潮濕。坡地方位對空氣濕度的影響也很顯著，其分布規(guī)律與土壤濕度分布趨勢基本一致。在比較濕潤的氣候條件下以及雨后不久的晴天，蒸發(fā)主要決定于溫度，所以南向坡空氣濕度比北向坡大；在比較干燥的氣候條件下以及久晴的日子，南向坡土壤干燥，所以空氣濕度比其他坡向低。在陰雨天，大風(fēng)天這種差異減小。2023/2/3482023/2/349第三節(jié)地形小氣候綜上所述，我們可以看到，陽坡(南向坡)所得的太陽輻射的光和熱比較多，溫度比較高，土壤水分蒸發(fā)比較多，土壤比較干燥，濕度比較低；而陰坡(北向坡)的情況恰好相反。在寒冷地區(qū)，冬季陰坡經(jīng)常積雪時間比較長，回暖和積雪的融化比較慢，增溫少，蒸發(fā)弱，土壤溫度比較低。因此，還在早春時期陽坡和陰坡的小氣候就有差異了，陽坡干暖、陰坡濕冷。坡地上部的土壤和空氣，一般比下部要干燥，而陰坡的下部經(jīng)常是潮濕寒冷，陽坡的下部則是濕而暖。如果就暖季整個坡地進行比較，陽坡上部干而暖，下部濕而熱；陰坡上部潮而涼，下部最濕又最涼。2023/2/350第三節(jié)地形小氣候二、谷地小氣候在山地中，除不同坡向的小氣候有差異外，低洼的谷地和山頂?shù)男夂蛞灿忻黠@不同。周圍山地對谷地的遮蔽作用，是谷地小氣候形成的地理因素，它使谷地的日照時間比空曠平地的短，得到的太陽輻射總量少。同時，由于谷地受谷坡的包圍，和鄰近空曠地段的空氣交換受到很大限制，熱量和水汽的交換，與坡頂有很大不同。2023/2/351第三節(jié)地形小氣候白晝，由于谷底和谷坡接受太陽輻射熱量的面積大，使單位體積空氣吸收較多熱量而強烈增溫。加之受熱空氣和周圍空曠地段的交換較慢，而坡頂空氣與周圍自由大氣的交換比較暢通。因此，白晝谷地的氣溫比坡頂高；夜間，谷地空氣接觸谷坡和谷底冷卻的面積比較大，單位體積空氣受到冷卻的影響比較顯著，特別是從坡頂和谷地徑流來的冷空氣沉積在谷底，造成谷底氣溫比坡頂?shù)偷枚?表8—7)。同時，這里出現(xiàn)的逆溫現(xiàn)象，比空曠地更為明顯。2023/2/3522023/2/353第三節(jié)地形小氣候山谷風(fēng)呈周期性晝夜交替，白天為谷風(fēng)，夜間為山風(fēng)。夏季，它的晝夜交替，表現(xiàn)得最明顯，冬季則比較微弱。在晴朗白晝，谷風(fēng)把谷地的水汽帶至坡頂，在正午前后的幾小時內(nèi)，這種作用最為強烈。因此，這時坡頂?shù)目諝鉂穸仍黾?，谷底的空氣濕度減小。夜間，山風(fēng)把水汽帶人谷中，使谷底的濕度增大，坡頂?shù)臐穸冉档?。然而在陰天大風(fēng)條件下，坡頂與谷底的溫度和濕度的差別減小，有時甚至坡頂?shù)臏囟群蜐穸韧鲜鱿喾础?023/2/354第三節(jié)地形小氣候從農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的觀點來看，地形起伏對作物凍害的影響很大。冬季輻射型天氣下，由于冷空氣向低洼地段匯集，谷地的溫度很低，常引起作物凍害。但在冷平流的天氣下，坡頂迎風(fēng)面的溫度最低，谷地的溫度較高，受凍害重的地方不是谷底，而是坡頂。所謂“風(fēng)打山梁霜打洼”，就是上述兩種情況的總結(jié)。當(dāng)然，溫度分布除和本身地形有關(guān)外，夜間輻射冷卻，谷底最低溫度和谷底匯集面積大小有密切關(guān)系。在夜間，匯集面積不同的谷地，其最低氣溫差別相當(dāng)大。匯集面積大的谷底，從地面以上2cm到4cm高處的最低氣溫，比匯集面積小的谷底要低1.3—1.7℃。同時也可以看出，匯集面積大的谷底，逆溫現(xiàn)象更為明顯。即使在谷底，由于冷空氣匯集面積的大小不同，低溫強度也各異。甚至緩坡淺谷和陡坡深谷，低溫強度后者比前者更為極端。如果發(fā)生凍害，則后者比前者重。

2023/2/355第四節(jié)設(shè)施農(nóng)業(yè)的小氣候

在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，采用各種人工的保護設(shè)施，為農(nóng)作物、園藝作物和畜牧業(yè)創(chuàng)造適宜的環(huán)境條件，是克服不利氣象條件的一種有效手段。目前生產(chǎn)上應(yīng)用較多的保護設(shè)施有：地膜覆蓋、塑料大棚、溫室等。不同的設(shè)施，小氣候效應(yīng)也不同。目前主要用于蔬菜、花卉等經(jīng)濟價值較高的作物栽培。2023/2/356第四節(jié)設(shè)施農(nóng)業(yè)的小氣候一、地膜覆蓋小氣候用很薄的塑料薄膜緊貼地面進行的覆蓋栽培。也可采取先蓋天，后蓋地的方式，即先把膜直接蓋在苗上或弓形架上，待天氣稍暖和再破膜掏苗，把膜蓋在地上。采用地膜覆蓋，改善了田間小氣候條件，為作物生長創(chuàng)造了適宜的生態(tài)環(huán)境，在蔬菜、西瓜、花生、棉花及其他多種作物上有明顯的早熟及增產(chǎn)作用。我國自20世紀70年代末引進地膜覆蓋技術(shù)，到1986年已發(fā)展到247萬hm2，成為世界之首。2023/2/357第四節(jié)設(shè)施農(nóng)業(yè)的小氣候1．增溫、保溫作用

白天地面吸收的能量大部分貯藏在土壤中，能夠明顯提高耕作層的溫度。降溫時，深層土壤貯存的熱量可以向表層傳導(dǎo)，同時水汽大量地在膜內(nèi)凝結(jié)釋放潛熱，所以夜間的地溫也比較高。據(jù)觀測，晴天白天地表溫度可提高5～8℃；增溫值隨深度的增加而減小，5一10cm深土層增加3℃左右，20cm深僅增溫1.8℃。

2023/2/358第四節(jié)設(shè)施農(nóng)業(yè)的小氣候2．保水作用蓋膜后切斷了土壤水分同大氣水分的交換通道，膜下土壤蒸發(fā)出來的水汽聚集在地膜與土表之間2—5mm厚的“小氣室”之內(nèi)，水汽在薄膜內(nèi)壁凝結(jié)成小水滴并形成一層水膜，增大的水滴又降至地表，這樣就構(gòu)成一個地膜與土表之間不斷進行的水分內(nèi)循環(huán)，大幅度減少了膜下土壤水分向大氣的擴散。山東農(nóng)業(yè)科學(xué)院蔬菜研究所觀測(1979)

2023/2/359第四節(jié)設(shè)施農(nóng)業(yè)的小氣候3．改善了土壤物理性狀蓋膜后采用溝畦灌水，向覆蓋畦滲透，避免了直接灌水及雨水沖刷造成的板結(jié)，土壤孔隙度增加，減少了肥料的淋溶流失。土溫的升高還可使土壤微生物活動增強，有機質(zhì)分解快，為根系活動提供了良好的條件。

除此之外，地面覆蓋薄膜后，由于薄膜較土壤反射更多的太陽光，使近地層空間的光強也有所增加，有利于提高植株下層葉片的光合效率。2023/2/360第四節(jié)設(shè)施農(nóng)業(yè)的小氣候總之，地膜覆蓋為作物生長發(fā)育創(chuàng)造了多因子的綜合效應(yīng)，所以在生產(chǎn)上它已成為實現(xiàn)早熟、優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)的栽培技術(shù)體系，春季菜田蓋膜，可提早上市5～15d，增加產(chǎn)量和產(chǎn)值。除蔬菜外，棉花、花生應(yīng)用地膜可改善品質(zhì)，棉花增加霜前花，花生提高飽果率，雙仁率，甘蔗、西瓜糖分增加。麥棉兩熟地區(qū)使用地膜，可實現(xiàn)麥棉雙豐收。晚播麥地覆蓋地膜，麥苗冬前能獲得足夠熱量，達到壯苗標(biāo)準(zhǔn)并安全越冬。早春麥地覆蓋地膜，可使小麥提前返青、進入穗分化期，增加小穗數(shù)，減少春季升溫快、穗分化期短的不利因素影響。應(yīng)該指出，在地膜普遍推廣應(yīng)用過程中，也發(fā)現(xiàn)一些值得注意并應(yīng)設(shè)法解決的問題。如關(guān)于植株前期早發(fā)，后期早衰現(xiàn)象；如何更好抑制膜下雜草生長的問題以及廢舊薄膜未及時清除造成對土壤和農(nóng)田環(huán)境的污染與破壞等。2023/2/361第四節(jié)設(shè)施農(nóng)業(yè)的小氣候二、塑料大棚小氣候采用塑料大棚可使蔬菜生產(chǎn)春季提前、秋季延后。

(一)大棚內(nèi)的光照

1．影響光照的因素塑料大棚內(nèi)的光照狀況除受緯度、季節(jié)及天氣條件影響以外，還與大棚的結(jié)構(gòu)、方位、塑料薄膜種類及管理方法有關(guān)。2023/2/362第四節(jié)設(shè)施農(nóng)業(yè)的小氣候塑料大棚結(jié)構(gòu)從型式上可分為單棟大棚、雙連棟大棚和多連棟大棚。結(jié)構(gòu)不同的大棚，遮蔭面積不同，透光率亦有差別。據(jù)測定，單棟大棚的透光率要比連棟大棚透光率大。塑料大棚的方位主要有南北向和東西向兩種。據(jù)測定，在春秋季，南北延長的大棚受光均勻，其透光率比東西延長的大棚高6％一8％；入冬后到次年3月中旬期間，東西延長大棚的透光率則比南北延長的大棚高12％。因此，可根據(jù)使用時期確定建棚方位。另外，不同的塑料薄膜，透光率也有差別。一般的塑料薄膜透光率約在80％以上，較好的新膜透光率接近玻璃，可達90％，長期受紫外線或過高過低溫度影響的老化膜透光率約降低23％～30％，薄膜上的塵埃和水滴也能使透光率下降20％～30％。因此，經(jīng)常清除膜上塵土和水滴或選用加入去霧劑的“無滴膜”，可改善棚內(nèi)的光照條件。2023/2/363第四節(jié)設(shè)施農(nóng)業(yè)的小氣候2．大棚內(nèi)各部位的光照狀況

大棚內(nèi)光照度的垂直分布特點是從棚頂向下逐漸減弱，近地面處最弱。并且棚架越高，近地面處的光照越弱，大棚內(nèi)光照度的水平分布依棚向而異。南北延長的大棚，上、下午兩側(cè)均受光照，棚內(nèi)各部位分布比較均勻，東、中、西三部位的水平光照相差10％左右；而東西延長的大棚，棚內(nèi)光照度水平分布不均勻，南側(cè)光照強，北側(cè)光照弱，南、北部水平光照度相差25％。2023/2/364第四節(jié)設(shè)施農(nóng)業(yè)的小氣候

(二)溫度狀況1、氣溫

大棚內(nèi)的氣溫變化主要取決于天氣、季節(jié)、棚的大小等因素。棚內(nèi)晴天增溫明顯，陰雨天的增溫效果不顯著。一般情況下棚內(nèi)平均氣溫比棚外高2～6℃。棚內(nèi)晝夜溫差因季節(jié)不同而異。在冬季(12月至翌年2月中旬)，由于外界氣溫低，棚內(nèi)增溫慢，晝夜差在10℃左右；而在春秋季，棚內(nèi)增溫快，晝夜溫差可超過20℃。棚的大小對夜間溫度影響較大。一般大型棚的比面小(棚面／地面)、容積大，白天貯存熱量較多，夜間散熱慢，比中、小型棚的保溫效果好。通常當(dāng)棚外氣溫降至-2～-4℃時，棚內(nèi)就會出現(xiàn)霜凍。因此，在晴朗無風(fēng)的夜晚，有冷空氣入侵降溫時，棚外四周覆蓋草簾、棚內(nèi)采用多層覆蓋等措施，防止棚內(nèi)蔬菜遭受凍害。在春季，隨著太陽輻射的增強，白天棚內(nèi)溫度常常超過30℃

，易造成高溫危害，生產(chǎn)中，應(yīng)在高溫出現(xiàn)前就及時通風(fēng)降溫。2023/2/365第四節(jié)設(shè)施農(nóng)業(yè)的小氣候

2．土溫隨季節(jié)和棚內(nèi)氣溫發(fā)生明顯變化。在早春和晚秋時節(jié)，棚內(nèi)土溫均高于棚外裸地，而在晚春和早秋期間，棚內(nèi)土溫則比裸地低1～3℃。利用早春和晚秋棚內(nèi)土溫較高的特點，可以提早定植和延后栽培蔬菜。2023/2/366第四節(jié)設(shè)施農(nóng)業(yè)的小氣候

(三)濕度塑料薄膜的透氣性差，且不透水。白天，隨著棚內(nèi)溫度的升高，土壤蒸發(fā)和植物蒸騰作用增強，使棚內(nèi)水汽含量增多，相對濕度經(jīng)常在80％一90％以上，夜間因溫度降低，相對濕度更大。為防止高濕引起的各種病害發(fā)生，要及時放風(fēng)，降低棚內(nèi)濕度。此外，在棚內(nèi)空氣濕度大時，土壤的蒸發(fā)量減小，使土壤濕度增大，加之膜上凝結(jié)的大量水珠落回地面，使地表潮濕泥濘、容易形成板結(jié)層，不利于作用根系生長，應(yīng)及時中耕，疏松土壤。

2023/2/367第四節(jié)設(shè)施農(nóng)業(yè)的小氣候三、日光溫室小氣候

日光溫室是一種具有保溫和增溫功能的農(nóng)業(yè)設(shè)施，在保護地栽培中占有重要地位。溫室的種類很多，有加溫溫室和不加溫的日光溫室。按外形又可分為一面坡日光溫室、兩折面改良溫室，雙屋面溫室及全鋼架大型連接式自動控制溫室等。

我國北方各地目前推廣的日光溫室(以下簡稱溫室)多是由一面坡式溫室改進而成（圖8—12）。這種溫室以太陽能為熱源，依靠透明覆蓋物、加厚或中空的墻體、防寒溝及草苫等形成一封閉空間，進行御寒保溫，是一種節(jié)能型溫室，是寒冷地區(qū)冬、春蔬菜生產(chǎn)的主要方式。

2023/2/3682023/2/369第四節(jié)設(shè)施農(nóng)業(yè)的小氣候(一)溫室小氣候的形成溫室的輻射收支與熱量收支是決定溫室小氣候的形成和特征的主要影響因素(圖8—13)。白天，太陽輻射是主要能源，當(dāng)它到達溫室表面后，部分被反射和吸收，大部分透射進室內(nèi)到達床面，這部分輻射除少量被反射外，其余被床面吸收，因此，溫室內(nèi)地面的輻射收支主要決定于太陽總輻射、地面反射輻射及溫室的透光率。2023/2/370第四節(jié)設(shè)施農(nóng)業(yè)的小氣候溫室的熱量交換可分為兩方面，一是溫室內(nèi)的熱交換：包括室內(nèi)地表面與淺層土壤在晝夜之間進行的熱交換B；由室內(nèi)不同部位接受的輻射熱差異造成的地面與空氣的顯熱交換P；還有白天地面蒸散的水汽作為潛熱LEc保留在溫室內(nèi)，夜間因降溫水汽凝結(jié)放出潛熱，減慢了夜間的降溫速度。二是溫室內(nèi)、外的熱交換：包括溫室結(jié)構(gòu)外表面的輻射和分子傳導(dǎo)失熱Q，這種熱傳導(dǎo)取決于室內(nèi)外溫差、覆蓋物的導(dǎo)熱率、厚度及散熱面積；通風(fēng)窗的開啟或通過縫隙可以漏出一部分熱量Q。另外，在淺層土壤中，水平方向上沿著溫室四周邊界還要向外傳導(dǎo)一部分熱量Q。2023/2/371第四節(jié)設(shè)施農(nóng)業(yè)的小氣候白天，由于室內(nèi)地面凈輻射比室外高，室內(nèi)蓄熱，氣溫、地溫均高于室外。夜間，溫室散熱降溫，室內(nèi)溫度的維持主要靠白天地中蓄熱并通過地面輻射和亂流交換提供熱，室內(nèi)凈輻射比室外低，但由于土壤熱交換比室外多，加之各種保溫措施，使氣溫、地溫仍比室外高。溫室是一種半封閉的小氣候系統(tǒng)，其圍護結(jié)構(gòu)阻止了溫室內(nèi)外空氣的交換，從而具有“封閉效應(yīng)”，由于溫室向外傳遞的熱量減少，便可有保溫的作用。但封閉效應(yīng)也阻止了溫室內(nèi)外的物質(zhì)交換，溫室內(nèi)易形成高濕和低C02濃度的特點。

2023/2/372第四節(jié)設(shè)施農(nóng)業(yè)的小氣候(二)溫室內(nèi)的小氣候狀況

1、溫室內(nèi)的光照由于溫室結(jié)構(gòu)和覆蓋材料等因素的影響，溫室內(nèi)的光照要低于室外。溫室建造方位可影響透光率，如在冬、春季，東西延長溫室的透光率比南北延長的溫室平均提高10％。

另外，溫室的屋面傾角對太陽直接輻射的透過率也有明顯影響，當(dāng)太陽光入射角為0～40°時，反射率大約為7％一8％；入射角超過60°時，反射率急劇增大，所以，設(shè)計合理的東西延長溫室屋面傾角，使其冬至日前后的太陽光入射角小于45°，就可以將反射率控制在10％以下，室內(nèi)光照不會明顯減弱。

2023/2/373第四節(jié)設(shè)施農(nóng)業(yè)的小氣候由于各種因素的影響，使溫室內(nèi)的光照度只有室外的50％一80％，開且在室內(nèi)的分布很不均勻。東西延長的溫室，其南側(cè)為強光區(qū)，北側(cè)為弱光區(qū)；在東西方向上，由于兩側(cè)山墻的影響，在上、下午分別有一陰影區(qū)；在垂直方向上，溫室南側(cè)光照度自上向下遞減。據(jù)測定，當(dāng)溫室頂部光照為外界自然光照度的80％時，0.5～1m高度處減為60％，距地20cm減為55％，北側(cè)弱光區(qū)光照度則上、下層弱，中間強。2023/2/374第四節(jié)設(shè)施農(nóng)業(yè)的小氣候2．溫室內(nèi)的溫度溫室內(nèi)的溫度主要取決于溫室的比面積大小、通風(fēng)換氣情況、潛熱消耗和覆蓋材料的輻射特性等因素，并隨室外光照和溫度的變化而變化。溫室內(nèi)的氣溫具有明顯的日變化。晴天，最低氣溫出現(xiàn)在揭草席等覆蓋物后的短時間內(nèi)，之后隨太陽輻射增強迅速上升，13時左右達到最高值。夜間最低氣溫平均比室外高11—18℃；白天最高氣溫平均比室外高13—28℃

，陰天室內(nèi)外的溫差減小，多在15℃左右，且日變化不明顯，說明天氣條件對溫室的增溫效果影響很大(表8—17)。2023/2/375第四節(jié)設(shè)施農(nóng)業(yè)的小氣候

溫室內(nèi)氣溫的分布很不均勻，室內(nèi)各部位的溫差最大可達5～8℃。在水平方向上，白天南側(cè)光照條件好，溫度可比北側(cè)高2—3℃；夜間南側(cè)降溫快。由于南部晝夜溫差大，光照條件好，有利于蔬菜生長。在垂直方向上，白天氣溫隨高度增加而升高，垂直梯度較大，高溫區(qū)位于溫室的中上部，夜間各部位溫度的垂直梯度均減小。

溫室內(nèi)的土溫不僅影響蔬菜根系生長，而且是室內(nèi)熱量的直接來源。溫室內(nèi)各個深度的土壤溫度都明顯高于外界。白天，土壤在水平方向上向外傳導(dǎo)熱量的結(jié)果，室內(nèi)中間地段的溫度較高，向四周逐漸降低，降溫梯度在0.5℃·m-1

左右；夜間由于后墻的保溫作用，溫度自北向南遞減，南墻下溫度最低。2023/2/376第四節(jié)設(shè)施農(nóng)業(yè)的小氣候

3．溫室內(nèi)的濕度狀況在溫室中，溫度較高，蒸散量較大，四周密閉，室內(nèi)相對濕度經(jīng)常在90％以上，在夜間或陰天溫度低時，相對濕度更大，多處于飽和或接近飽和狀態(tài)。這樣的高濕條件可以抑制蔬菜的蒸騰作用，影響其生長，而且會引起一些病害的發(fā)生發(fā)展。

4．溫室內(nèi)的二氧化碳溫室內(nèi)的二氧化碳主要來源于土壤有機質(zhì)分解和作物有氧呼吸過程，消耗在作物的光合作用中。溫室內(nèi)二氧化碳濃度具有明顯的日變化，整個夜間是二氧化碳的積累過程。清晨，室內(nèi)二氧化碳濃度達到高峰，約為500～1000微升／L，比裸地高1～2倍。日出后，隨著作物光合作用的加強，二氧化碳濃度迅速下降，但此時溫室內(nèi)的光、溫條件對光合作用有利，二氧化碳濃度過低，將限制對光能的充分利用，為此，須及時通風(fēng)換氣，改善二氧化碳供應(yīng)，以滿足光合作用的需要。2023/2/377第四節(jié)設(shè)施農(nóng)業(yè)的小氣候(三)溫室小氣候的控制與調(diào)節(jié)

1．溫室內(nèi)光照的調(diào)節(jié)在建造溫室時要選擇受光多的方位及合理的屋面角，設(shè)法減少支柱和框架的遮蔭，選用優(yōu)良的透明覆蓋物。當(dāng)陰天或日照時數(shù)少時，根據(jù)需要，可采用人工補充光照。夏季，為防止高溫強光，可在屋頂表面涂白或改用窗紗遮光簾等。

2．溫室內(nèi)溫度、濕度的控制①在溫室四周挖防寒溝，②加蓋草簾或使用雙層薄膜。③在寒潮人侵時，可臨時人工加溫：④增施有機肥、地膜覆蓋、加設(shè)塑料小拱棚等。在春天、秋初晴天中午前后，若室內(nèi)溫度過高、濕度過大，要及時通風(fēng)降溫除濕，通風(fēng)方式有自然通風(fēng)和強制通風(fēng)。生產(chǎn)上以自然通風(fēng)為主，以天窗和側(cè)窗的開閉時間和開口大小控制通風(fēng)量。2023/2/378第五節(jié)果園小氣候

一、果園小氣候的概念在一定的大氣候背景下，由于果樹的樹種、樹齡、樹冠結(jié)構(gòu)與形態(tài)、郁閉程度及管理技術(shù)等綜合影響下所形成的小氣候環(huán)境。

2023/2/379第五節(jié)果園小氣候

樹冠、葉幕結(jié)構(gòu)和葉的形態(tài)都影響果園的光照條件。自然生長的果樹，葉和果實多集中于樹冠外圍，只有少數(shù)葉和果實分布在樹冠的內(nèi)膛，如圖4-1-3。樹冠內(nèi)光照分布大致可以分為四層：第一層的光照度為70％以上，第二層為50％一70％，第三層為30％～50％，第四層小于30％。隨著樹齡的增加，樹冠不同部位光照度差別愈來愈大，進入內(nèi)膛的光照度越來越少。二、果園小氣候的特點

1、光2023/2/3801、光光照不足，使內(nèi)膛出現(xiàn)小枝完全光禿的部位，這種部位占樹冠總體積的比例還隨著樹齡的增加而加大，如20—30年生的樹，其內(nèi)膛部位占樹冠總體積的30％，甚至可達50％。當(dāng)然經(jīng)過修剪，樹冠的無效部分可降低，冠內(nèi)的光照條件可以得到改善。此外，樹冠內(nèi)不同高度上太陽輻射的透光率也不一樣，從樹冠活動面以上部位到活動面以下部位太陽輻射透射率逐漸減小，其比值從高于80％降到40％以下。2023/2/381第五節(jié)果園小氣候2、溫度果園內(nèi)的溫度決定于輻射強弱，枝條、葉片的疏密和部位等狀況。資料表明，主枝條與主干角度大，樹體溫度低，反之樹體溫度高。夏季日光直射在果樹及果實上，使果實溫度上升。溫度過高時抑制果實的膨大，導(dǎo)致日灼病的發(fā)生。不同方位樹皮溫度有所不同，如最高溫度出現(xiàn)的時間就有自東向南西北逐漸滯后的現(xiàn)象。在果園生產(chǎn)中要注意對水體和山體小氣候的利用。2023/2/382第五節(jié)果園小氣候3、濕度果園內(nèi)的空氣濕度受土壤水分、果樹大小、樹體蒸騰強弱和天氣類型等的影響。雨季園內(nèi)南面空氣濕度比北面大2％，在旱季，北面比南面大3％一4％，雨季過后的晴天園內(nèi)濕度比裸地大5％，旱季和有風(fēng)的天氣，兩者差異較小，約為2％～3％。冠內(nèi)相對濕度垂直梯度較大。湖泊、河、海等大水體，對附近果園小氣候有調(diào)節(jié)作用，因此使某些樹種和果樹的栽培界限向北推移。果園覆蓋草被也可以調(diào)節(jié)果園內(nèi)的濕度，特別是在旱季果園內(nèi)有利于果樹生長。2023/2/383第五節(jié)果園小氣候4、風(fēng)果園內(nèi)正常的風(fēng)速對調(diào)節(jié)溫、濕度有利，大風(fēng)有害。風(fēng)災(zāi)危害大樹較重，小樹較輕，短果枝較輕，長果枝較重。果園內(nèi)風(fēng)速的分布，決定于果樹種植密度、樹齡、冠形、種植行向，種植行向與風(fēng)向平行時，則風(fēng)速增大，但較裸地仍小1／2—1／3。枝葉密集的冠內(nèi)風(fēng)速最小，樹冠以上風(fēng)速隨高度而增大，地表附近的風(fēng)速幾乎為零，地表至第一側(cè)枝下，風(fēng)速又有所增大。防護林是調(diào)節(jié)果園風(fēng)速，減輕風(fēng)害的有效措施。據(jù)測定，林外風(fēng)速為11.8m／s，通過防護林在林高4倍處風(fēng)速為4.5m／s，14倍處為5.9m／s，因此，園內(nèi)水分蒸發(fā)減少，空氣濕度提高，林地土壤水分比無林地土壤水分高4.7％一6.4％，相對濕度高10％。此外，北方果園防護林還具有改善果園積雪和防止土壤沖刷的作用。2023/2/384第五節(jié)果園小氣候三、果園小氣候的調(diào)節(jié)果園小氣候直接影響果樹的生長發(fā)育、產(chǎn)量和品質(zhì)，通過人工措施調(diào)節(jié)小氣候環(huán)境，滿足果樹所需要的氣候條件，從而提高果品產(chǎn)量和質(zhì)量。常見的調(diào)節(jié)措施如下：1、果園地面覆蓋法目前使用的有兩種方法，一是用碎草、馬糞等有機物覆蓋，二是用各種塑料薄膜覆蓋。2、果園灌溉合理灌溉不僅影響果樹當(dāng)年生長和結(jié)果，而且還會影響果樹的壽命。灌溉直接增加了土壤濕度和空氣濕度，從而調(diào)節(jié)了果園的地溫和氣溫，3、樹干涂白可以降低樹干和主枝溫度，減輕日灼。據(jù)測，涂白的樹干比不涂白的樹干南側(cè)的溫度降低7．5℃。

4、修剪整形可以改善果樹通風(fēng)透光條件和溫度、濕度條件。

5、興建果園防護林不僅可以減輕大風(fēng)危害，而且也可以改善溫度狀況，對防止果樹凍害有重要作用。

2023/2/385第六節(jié)防護林帶、林網(wǎng)小氣候營造防護林帶是人工改造小氣候的一種有效措施，它使林帶間各種氣象要素發(fā)生一系列有利的變化，形成特殊的防護林帶小氣候，有效地防止強風(fēng)、飛沙、吹雪、平流霜凍以及水土流失和干旱，從而大大提高農(nóng)田產(chǎn)量。2023/2/386

一、林帶的防風(fēng)效應(yīng)

林帶最顯著的小氣候效應(yīng)是使風(fēng)速和亂流交換減弱。林帶的防風(fēng)效果決定于穿過林帶氣流的動能消耗程度，以及穿過林帶氣流與翻過林帶氣流互相混合造成的動能消耗情況。動能的消耗與林帶結(jié)構(gòu)、風(fēng)向與林帶所成的交角、林帶寬度以及有無林帶網(wǎng)等因子有關(guān)。林帶的防風(fēng)效能與林帶結(jié)構(gòu)有密切關(guān)系。一般根據(jù)林帶的透風(fēng)系數(shù)或疏透度把林帶分為透風(fēng)結(jié)構(gòu)、緊密結(jié)構(gòu)和疏透結(jié)構(gòu)三種。2023/2/387一、林帶的防風(fēng)效應(yīng)透風(fēng)系數(shù)是當(dāng)風(fēng)向垂直于林帶時，林帶背風(fēng)面林緣在林帶高度以下范圍內(nèi)的平均風(fēng)速與曠野同一高度范圍內(nèi)的平均風(fēng)速之比。疏透度或稱透光度是林帶縱斷面透光孔隙的面積占林帶縱斷面面積的百分比。2023/2/388一、林帶的防風(fēng)效應(yīng)1、透風(fēng)結(jié)構(gòu)的林帶林帶上部林冠為緊密或疏透結(jié)構(gòu)，下部樹干有相當(dāng)大的透光孔隙，