1、第二章 农业气候分析,习题：,1、农业气候资源包括什么？ 2、农业气候资源特征是什么？ 3、农业气候分析的任务主要有什么？ 4、农业气候分析的原则是什么？ 5、农业气候指标的特点？ 6、保证率 7、条件性水分平衡,一、农业气候分析概述,1 农业气候资源,从农业观点看，气候是重要的资源之一，称为“农业气候资源”或“气候肥力”。 它包括：太阳辐射、温度、降水、风、CO2等。,农业气候资源特征：,(1)光、热、水各因子间相互联系、相互制约，一种因子变化会引起另一因子的变化； (2)光、热、水各因子的时空分布不均衡， (3)一地区某时段内，光、热、水资源的数量是相对稳定的，从总体来看是取之不尽的； (
2、4)局部地区的资源是可改造的，有潜力可挖的。,2、 农业气候分析及其任务,所谓“农业气候分析”就是根据农业生产的具体要求来分析当地的气候条件。,农业气候指标,气候因子,农业生产对象,分析,时空分布特征,农业气候分析的任务主要有：,(1)为各地区农、林、牧及其作物种类合理布局，提供农业气候依据； (2)为避免、抗御灾害提供农业气候依据； (3)为采用科学的栽培、耕作、农机操作等措施提供农业气候依据； (4)为有效的引种、扩种提供农业气候依据。,3 农业气候分析的原则,关键气候因子 关键期 农业气候指标具有稳定性 农业气候相似原理,4 农业气候指标,（1）农业气候指标的概念 农业气候指标是指在当地
3、气候条件和生产水平下，表示农业生产(作物生长发育、田间作业等)对气候条件的要求和反应的一种气候要素值或一综合性数值。,(2)农业气候指标的特点,明显的地区性 多年性（保证率） 反映在当地一定的生产水平条件下，作物与气候条件之间的关系。农业气候指标具有地区性、多年性及在一定农业技术水平下获得的特点。,保证率（probability） 是指在某一时段内，某一气象要素值（或）某一界限值的累积频率。,成都气温稳定通过10初日保证率,(3)农业气候指标的表达形式,日数:生长期、无霜冻期、发育期间隔日数、不同界限温度出现日期之间的间隔日数、降水日数等； 日期：播种期、移栽期、作物的发育期、霜冻等灾害天气出
4、现和终止日期等； 气候要素值：平均气温、极端气温、降水量、降水变率、日照百分率、光照强度等。,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。 光强，即光照的强弱。 光质，即光谱组成的不同。,第1节 光资源的分析,光质,太阳辐射光谱成分随日、季、纬度的变化，及其对作物的影响。,光照长度,一地区内可照时数在年、季、月的变化规律及在地区内的变化规律。 5、10期间的可照时数的时、空分布规律。,不同电磁波的具体波长范围,可见光波长范围,光照强度,光合有效辐射,光合有效辐射一般采用间接计算的方法:,QPAR为生理辐射，S为直接辐射，D为散射辐射,莫尔达乌确定的公式为 :,当太阳高度角大于20
5、时，计算误差不超过5。一般计算的生理辐射相当于太阳总辐射的47+3，为简便起见，可用12总辐射作为生理辐射。,作业：光资源分析综述,要求：学号在 选择3-4篇相关文献，标记在综述后； 字数2000-3000字； 综述内容可以是光资源的任何方面； A4纸打印，题目下方写学号姓名； 下周一可准备演讲稿或板书简单讲解，时间5-10分钟； 交稿时间：下周三。,第2节 热量资源的分析,1、 生长期间热量资源的分析 (1)生长期长度广义的生长期指无霜冻期；某种作物的生长期则是从播种到成熟期间的日期。,计算生长期,首先要计算界限温度(0、5、10、15、20)及霜的初终日期。 利用平均日期序列表即可求出生长
6、期。 对一地区来说，生长期(即各界限温度间日数)长短各年不，因此需要计算极值和保证率。 计算保证率要求资料年代较长(气温20年以上，降水40年以上)。,(2)生长期间的热量累积 某界限温度间的活动积温； 温度在生长期或某时段随时间的累积。,确定界限温度 绘制不同的界限温度间积温的分布图,(3)生长期间的热量强度 最热月平均气温、 生长期间某关键时期的平均气温、 某界限温度间的平均气温、 某时段白天的平均气温及气温日较差来表示。,2、 春秋季节热量资源的分析,(1)年型：春季分为春暖、正常、倒春寒、春寒；秋季分为秋暖、秋常，秋凉。 (2)分析春(秋)各界限温度初日(终日)间的持续日数。 (3)春
7、秋季寒潮(冷空气)活动的次数、强度及对作物生长发育和农业措施的影响。 (4)霜冻的初终日期、强度持续时间及其对作物的影响。,3 越冬期间热量分析,越冬期间热量分析一般包括以下几方面： 极端最低气温的平均值。 极端最低气温。 最冷月平均温度、负积温、低于某界限温度的持续时数。,作业：热量资源分析综述,要求：学号 选择3-4篇相关文献，标记在综述后； 字数2000-3000字； 综述内容可以是热量资源的任何方面； A4纸打印，题目下方写学号姓名； 下周三可准备演讲稿或板书简单讲解，时间5-10分钟； 交稿时间：下周三。,第3节 水资源分析,1、降水量 （1）降水量的统计 面雨量的概念：一个地区（某
8、流域内）若干测站一年内降水量的加权平均。,面雨量的计算,rj为降水量 Fj为降水量具有的权重,(1.29),泰森法：,(1.29),三角形法：,(1.30),（2）农业气候分析的降水量指标 年降水量； 旬、月及作物某发育期间的降水量； 降水保证率； 降水变率； 降水量的等值线图等。,2、土壤水分,(1)土壤湿度的计算 以占土壤重量的百分数来表示。即指单位重量无水土壤干土)中，土壤水分重量所占的百分数(B)，表示为B= 100% （1.22）,土壤水重,干土重,(1.23), 以土壤相对含水量来表示。即以土壤水重量百分数占田间持水量(有效水分上限)的百分数来表示土壤湿度。,以土壤水分厚度来表示。
9、即将一定深度土壤中，所含的实际土壤水分，换算成水层深度来表示。单位：mm,(1.24),(1.25),(2)有效水分计算,(3)灌溉水量的计算,3、条件性水分平衡,一个地区对作物的水分供应情况，不仅决定于水分的收入，也与作物消耗的水分有关。我们将水分收入量与作物需水量的比值称为条件性水分平衡。它只表示了作物与水分的供求关系，而不表示地区水分全部收支的真正平衡。,R为地区水分收入量(主要是降水)， Et为作物需水量(主要是蒸散)， K为湿润系数(湿润指数、湿润度)， K为干燥指数(干燥度)。,条件性水分平衡的基本表达式：K=R/ EtK= Et /R,湿润系数 谢良尼诺夫水热系数Kc,布德科水热
10、系数K,(1.41),(1.42),伊万诺夫湿润系数KN,(1.43),(1.44),么枕生湿润系数K,干燥指数 布德科辐射干燥度K,张宝堃干燥度K,(1.46),(1.45),干燥度等级表,4、蒸散及其计算,（1） 蒸散农田土壤蒸发和作物蒸腾的总耗水量叫蒸散，也称为腾发量、总蒸发量。,（2）蒸散计算,1）桑斯韦特平均温度法,经验公式：,(1.9),我国常用的公式为：,(1.10),式中I为热指数，由下式决定,(1.11),i为个月的热指数，它与各月平均气温有关,(1.12),经验系数a与年热指数有下述关系：,(1.14),日长对潜在蒸散的影响，桑氏建议用下式计算潜在蒸散：,D为所计算时段的日
11、数，N为该时段的平均日长，以小时计。,2）彭曼的热量平衡法,半经验半理论公式,(1.15),为饱和水汽压-温度曲线的斜率 RL=R/L，为净辐射的蒸发当量(mm/d) R为净辐射，L为汽化潜热 =cpP/0.622，为干湿表常数（或测湿常数） cp为比定压热容，P为大气压,为干燥力(mm/d) ea为空气的饱和水汽压 ed为空气实际水汽压 V为风速,用E0求E的系数,3）布德科水热平衡联系方程,土壤湿度U 土壤湿度临界值U0,当U U0时,当U U0时,(1.17),(1.16),在蒸发面充分潮湿的条件下，热量平衡方程可写为：,R为净辐射 Q为蒸发面与空气的湍流热交换， B为蒸发面与土壤的热交
12、换(kcal/cm2.mon),(1.18),经推导、整理，并取近似值，(1.18)式可化为：,Ra为按气温Ta(K)计算有效辐射所求出的蒸发面的净辐射(kcal/cm2.d) B可用经验公式或用土柱中含热量的变化来计算， Ts为蒸发面温度(K),(1.19),5、水分盈亏分析,降水蒸发差DD=R-Et R为进行农业气候分析某时段的降水量； Et为同期作物群体的潜在蒸散量。 D表示本地水分收入与支出的相互关系，是制定合理灌溉的依据。,5、水分盈亏分析,蒸散蒸发差DeDe=Et-E E为与Et同期的蒸发量； Et为同期作物群体的潜在蒸散量。 De表示作物群体的蒸腾量，是用来计算农田合理的灌溉定额
13、。,作业：水资源分析综述,要求：学号 选择3-4篇相关文献，标记在综述后； 字数2000-3000字； 综述内容可以是水资源的任何方面； A4纸打印，题目下方写学号姓名； 第三周周一可准备演讲稿或板书简单讲解，时间5-10分钟； 交稿时间：第三周周三。,5、丘陵山区的农业气候资源分析,1 我国丘陵山区农业气候资源特征 (1)热量资源特征 垂直差异显著，立体层次分明 TMTTm 冬季逆温、暖带,(2)水分资源特征 降水量及雨日多 1000m高度以下 ：降水随高度增加 蒸发量随高度增加急剧减小,(3)光资源特征 光资源偏少，散射光资源丰富 在最大降水高度稍偏低的高度有一个最小日照高度层。,(4)山
14、区农业气象灾害较频繁 暴雨、 干旱、 春季低温连阴雨、 秋季低温冷害和冻害,2、 合理利用丘陵山区的农业气候资源,(1)根据丘陵山区的气候特点，布局立体农业。 (2)确定山区作物(经济林果)栽培的适宜地带(高度)。 (3)选择山区有利地形来种植作物(或经济林果)。 (4)利用山区温度随高度而递增的逆温现象所构成的“暖带” 。,第4节 农业气候资源分析及利用实例,四川省彭州市立体农业气候资源研究,1、资料来源和处理,2、热量资源的农业气候分析,(1)气温变化的一般特征 气温随海拔高度的变化,(2)气温年际变化,(3)气温年变化,(4)极端温度,市气象站 19591991,25 年 日平均温度低于
15、0 的天数 0,有8年 日平均温度低于0 的天数 14 天;日平均温度大于25 的天数 1856 天; 1959 年 日平均温度大于30 , 1 天 其余各年 日平均温度大于30 的天数 0。大于25 的天数 2538 天日平均气温年最高值为27.028.8 ,日平均气温年最低值为0.6 2.4 。,白果坪 19851989 年 日平均温度低于0 的天数 4 - 21 天;大于25 的天数 0; 日平均气温年最高值为20 - 24 ,日平均气温年最低值为- 3.7 - 1.7 。显然,随海拔高度的增加,极端温度减小,温度强度降低。,3、农业界限温度的初终日期及持续日数,1 农业界限温度的初、终
16、日期与持续日数,2 初、终日期的保证率要求80 %以上的保证率,个别多年生作物要求90 %以上的保证率。下表列出了不同保证率对应的各界限温度的初、终日期。,3 积温的分析 1）不同界限温度的积温,2） 积温的年变幅 19591991 年市气象站 0 积温最多年5935 ,最少年5457 ,相差478 ;10 积温最多年5193 ,最少年4498 ,相差695 ;20 积温最多年3350 ,最少年2148 ,相差1202 。,这表明积温年变幅较大,可根据积温的这种变化,划分冷、暖年,以表示热量资源偏多或偏少,同时可以看出,界限温度越高,其积温的变化幅度越大。,19591991 年白果坪 0 积温
17、最多年4104 ,最少年3671 ,相差427 ; 10 积温最多年3674 ,最少年951 ,相差723 。,与气象站积温变幅相比可知,随海拔高度的增加,积温年变幅增大。,3） 积温保证率分析,结论,彭州市热量资源丰富,78 月为最热月,122 月为最冷月。多年最冷月平均温度大于1.7 ,可一年四季进行农业耕作,有利于作物越冬和多年生作物的种植;最热月温度不高,多年平均低于24.9 ,某些喜温作物在生殖生长阶段要求较高温度强度,难以满足。大多年全年稳定通过0 ,生长期长,积温丰富,可结合不同作物对下限温度,上限温度,生长期积温,以及温度强度的要求,合理的安排种植制度,充分利用其热量资源。各界
18、限温度的初、终日期及持续日数变化较大,积温的年变幅显著。由于彭州市具有平地、丘陵和山区,海拔高度差异大,热量资源随海拔高度增加而减少,初日推迟,终日提前,持续日数和积温减少,温度强度也降低,形成显著的立体农业气候。,一方面应当考虑这种热量差异,根据不同热量资源特点进行种植和引种,充分利用热量资源, 另一方面,也可利用这种立体农业气候造成播种期和生长成熟期的不同,延长蔬菜上市供应时间,增加农民收入,丰富城镇菜市。 综上分析，可为今后彭州市农业生产的合理布局提供农业气候的依据,对进一步研究粮食、蔬菜、花卉的种植和引种具有重要的参考价值。,1、农业气象预报及其依据 2、农业气象预报的主要方法,第三章
19、 农业气象预报,一、农业气象预报及其依据 (1)农业气象要素对农业生产过程作用的持续性。 (2)作物生长发育状况对外界气象条件反应的前后相关性。 (3)外界气象条件对作物生长发育及产量形成作用的不等同性。,二、农业气象预报的种类,按预报内容，主要可分为以下三种： 1 田间工作适宜期预报 (1)农作物适宜播种期和收获期预报。 (2)土壤水分(包括灌溉期、灌溉量)预报 。 (3)牧区牲畜放牧期和放牧条件预报。,2 抗御自然灾害方面的预报 (1)晚稻抽穗开花期的低温冷害预报 (2)冬小麦干热风预报 (3)春秋季节霜冻预报 (4)冬作物越冬冻害预报 (5)旱涝趋势预报 (6)病虫害预报 (7)森林火险
20、预报,3、 产量形成条件预报 (1)农作物主要物候期预报 (2)农作物产量质量预报 (3)农业年景趋势预报,三、农业气象预报的主要方法,收集历史资料,加工处理资料,提取相关因子或有关指标,建立预报关系式或预报模式,试报符合要求后用于预报,1 数理统计方法,一般是将预报对象y和有关因子xi(i=1，2，3，n)经过大量统计，最后建立项报方程：,2 天气学方法,(1)趋势法(外推法) (2)物理分析法 (3)模式法(即相似形势法) (4)预报指标法,3 气候学方法,(1)周期分析法 (2)相似分析法 (3)最大最小可能性分析法,4 生物学方法,常用的方法有：(1)积温法。常用的表达式为:,5、卫星
21、遥感法,(1)用历史产量资料和绿度资料做相关分析。 (2)建立绿度产量预报模式。,式中y为产量，G为绿度值，a，b为待定系数。 (3)预报年的绿度资料订正。 (4)遥感综合测产。,农业气象预报实例水稻产量预报,1、预报因子的选择,(2)产量预报方程的建立： 利用最小二乘法建立产量三要素与气象因子之间的回归方程：,y1 = 6.8543 + 0.0898x1 y2 = 187.131 + 3.307x2 y3 = 32.058 + 4.6434x3 - 2.1902x4 y4 = 29.373 + 0.0399x5 - 0.3176x6,产量预报方程,斤/亩,600000/100*1000*500 = 0.012,检验 预报,2011年内蒙古天然牧草返青期预报,内蒙古生态农业气象中心 2011年入春以后,气温与常年相比正常到偏高,土壤墒情较好，对牧草返青十分有利。预计中东部大部牧区牧草返青期将较常年推迟26天，西部牧区牧草返青正常到偏早15天。,
