植物生長與氣候環(huán)境調(diào)控-農(nóng)田小氣候

目

錄小氣候的基本概念1小氣候的特點2農(nóng)業(yè)小氣候3小氣候概述（一）小氣候的概念小氣侯是近地氣層由于下墊面性質(zhì)只有局部特性所引起的與大氣候不同的小范圍內(nèi)的氣候。小氣候主要表現(xiàn)在個別氣象要素的數(shù)值和個別天氣現(xiàn)象的差異上，它不會改變大規(guī)模的天氣狀況。形成小氣候的主要因素是下墊面（作用面、活動面）的構(gòu)造和性質(zhì)。小氣候概述（一）小氣候的概念下墊面包括農(nóng)田、林地、坡地等，由于不同的下墊面吸收外來輻射（包括太陽輻射和大氣輻射）不同，本身向外放出輻射的能量也不同，因此導(dǎo)致鄰近于它的空氣層和土壤層的光、溫、濕度等發(fā)生變化。由于小氣候影響的范圍正是人類生產(chǎn)和生活的空間，研究小氣候具有很大實用意義。我們還可以利用小氣候知識為人類服務(wù)，例如：城市中合理植樹種花，綠化庭院，改善城市下墊面狀況，可以使城市居民住宅區(qū)或工廠區(qū)的小氣候條件得到改善，減少空氣污染。小氣候概述（二）小氣候的特點相對于大氣侯，小氣候特點主要表現(xiàn)在個別氣象要素和個別天氣現(xiàn)家(光、溫、風(fēng)、濕等)的不同，不影響整個天氣過程，小氣候具有范圍小、差別大、很穩(wěn)定三大特點。1.范圍小是從空間尺度上來說的。從空間尺度來說，小氣候現(xiàn)象的垂直和水平尺度都很小。小氣候概述（二）小氣候的特點2.差別大差別大是由于小氣候范圍很小引起的。由于小氣候考慮的尺度很小，局地差異不易被大規(guī)?？諝膺\動所混合，所以無論垂直或水平方向上的氣象要素相差都很大小氣候概述（二）小氣候的特點3.很穩(wěn)定是指小氣候規(guī)律相對很穩(wěn)定，由于尺度小、差異大、不易混合，各種小氣候現(xiàn)象較穩(wěn)定，只要下墊面不變，其差異不會發(fā)生逆轉(zhuǎn)。小氣候概述（二）農(nóng)業(yè)小氣候1.概念農(nóng)業(yè)小氣候指的是以農(nóng)作物為下墊面所形成的小氣候，即指農(nóng)業(yè)生活環(huán)境(如農(nóng)田、果園、溫室、畜舍等)和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)活動環(huán)境內(nèi)(如曬場、噴藥、農(nóng)產(chǎn)品儲運環(huán)境等)的氣候。這些小氣候與農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和農(nóng)業(yè)生物有著密切的關(guān)系，主要表現(xiàn)為它們之間物質(zhì)和能量的交換。農(nóng)業(yè)小氣候的范圍，垂直方向大約為幾米，一般不超過10米，水平方向上沒有明確規(guī)定，從幾米到數(shù)百米以上。小氣候概述（二）農(nóng)業(yè)小氣候2.分類農(nóng)業(yè)小氣候按系統(tǒng)進行分類可分為:農(nóng)田小氣候、園田小氣候、保護地小氣候、溫室小氣候、畜舍小氣候、農(nóng)業(yè)地形小氣候和農(nóng)業(yè)水域小氣候。目

錄農(nóng)田小氣候的一般特征1地形和水域小氣候的一般特征2果園小氣候的一般特征3不同小氣候的特點（一）農(nóng)田小氣候的一般特征1.農(nóng)田中光的分布在生育初期，作物幼小，對地面覆蓋程度很小，作物層主要活動面尚未形成，如同裸地，此時期土面就是主要活動面，在這里稱為內(nèi)活動面。不同小氣候的特點（一）農(nóng)田小氣候的一般特征1.農(nóng)田中光的分布當(dāng)作物封行以后，就形成了作物層的主要活動面，特別是生育期植株莖葉最為茂密的高度，稱之為外活動面。不同小氣候的特點（一）農(nóng)田小氣候的一般特征1.農(nóng)田中光的分布農(nóng)田中總輻射強度、直接輻射強度和散射強度的垂直分布，趨勢是相似的，都從植株頂部向下遞減，并都是在開始時遞減較慢，在中間層迅速削弱，再往下遞減速度又緩慢下來。因此，過分密植的農(nóng)田不利于下層透光，培植適當(dāng)?shù)闹晷停瑢τ行Ю锰柲芎苤匾?。不同小氣候的特點（一）農(nóng)田小氣候的一般特征2.農(nóng)田中溫度的分布生育初期，植株矮小稀疏，白天最高溫度和夜間最低溫度在地表附近。生育盛期，莖高葉茂，農(nóng)田外活動層形成，白天最高溫度和夜間最低溫度在外活動層。生育后期，枝干葉枯，株間太陽輻射增多，白天最高溫度和夜間最低溫度在地表附近。不同小氣候的特點（一）農(nóng)田小氣候的一般特征2.農(nóng)田中溫度的分布農(nóng)田中溫度的分布，決定于農(nóng)田輻射差額和農(nóng)田亂流情況。不同作物、不同生長期和栽培措施下，溫度分布是不同的。生長發(fā)育初期谷類作物在分蘗以前，因莖葉幼小，與裸地情況基本相同，即白晝盛行日射型，夜間盛行輻射型的溫度分布。不同小氣候的特點（一）農(nóng)田小氣候的一般特征3.農(nóng)田中水分的分布生育初期，植株矮小稀疏，濕度隨高度增加而降低。生育盛期，白天蒸騰作用，外活動面濕度最大；夜間溫度較低，各部濕度相對平衡。生育后期，莖葉干枯，株間透風(fēng)透光增多，白天濕度隨高度而降低，夜間因地表溫度較低，濕度最大。不同小氣候的特點（一）農(nóng)田小氣候的一般特征4.農(nóng)田中CO2的分布白天，農(nóng)田是CO2的匯；大氣是CO2的源。夜間，農(nóng)田是CO2的源；大氣是CO2的匯。農(nóng)田中CO2濃度垂直分布：白天，垂直分布曲線由地面向上遞減；夜間，CO2濃度的最低點出現(xiàn)在作物層的某一高度上，并由此向上、向下濃度明顯增大。不同小氣候的特點（一）農(nóng)田小氣候的一般特征5.農(nóng)田中風(fēng)的分布農(nóng)田中的風(fēng)速與作物群體結(jié)構(gòu)的植株密度關(guān)系很大。由于植株阻擋，摩擦作用使農(nóng)田中的風(fēng)速相對較小。從風(fēng)速的水平分布看，風(fēng)速由農(nóng)田邊行向農(nóng)田中部不斷減弱，最初減弱很快，以后減慢，到達一定距離后不再變化。從鉛直方向看，風(fēng)速在作物層中莖葉稠密部位受到較大削弱;頂部和下部莖葉稀少，風(fēng)速較大;離邊行較遠的地方的作物層下部風(fēng)速較小。不同小氣候的特點（二）地形小氣候的一般特征1.谷地小氣候由于周圍山地的遮蔽，使谷地的日照時間比空曠平地短，太陽輻射總量比平地少，與外界熱量和水汽的交換也受到很大限制，因此形成了谷地小氣候。不同小氣候的特點（二）地形小氣候的一般特征1.谷地小氣候谷地的氣溫日變化較四周山坡和山頂劇烈。谷底和山坡之間有山谷風(fēng)存在。山谷風(fēng)在夏季最明顯，而在冬季較弱。白天，谷風(fēng)把水汽帶到山頂，使山頂濕度增加，谷底濕度減??；夜間，山風(fēng)又把水汽帶回谷中，使谷底濕度增加，山頂減小。不同小氣候的特點（二）地形小氣候的一般特征2.坡地小氣候與平地形成一定的角度的地面稱為坡地。坡地以坡向、坡度的不同對小氣候產(chǎn)生很大的影響形成坡地小氣候。不同小氣候的特點（二）地形小氣候的一般特征2.坡地小氣候

輻射

太陽輻射在坡地上的分布規(guī)律是，在緯度30～50°N的地區(qū)，到達偏南坡地上的太陽輻射總量都比水平面上多，而偏北坡地都比水平面上少；東坡與西坡介于南、北坡之間，兩者相差不大。不同小氣候的特點（二）地形小氣候的一般特征2.坡地小氣候

溫度

坡地地面上日平均溫度的高低主要取決于坡地吸收輻射能的多少，所以它的分布規(guī)律與太陽輻射的分布相似。風(fēng)

地形對風(fēng)速影響的規(guī)律一般是，凸出地形頂部風(fēng)速最大，側(cè)風(fēng)坡中部次之，迎風(fēng)坡較小，背風(fēng)坡和低洼處最小。不同小氣候的特點（二）地形小氣候的一般特征3.水域小氣候水面的輻射平衡比陸地大。由于水體吸收的輻射能主要用于蒸發(fā)耗熱和水體儲存熱量的能力很強，所以水體溫度升高不大。不同小氣候的特點（二）地形小氣候的一般特征3.水域小氣候水域上空氣溫變化的大小與水域面積和深度有關(guān)。水域面積越大，深度越深，氣溫變化越?。环粗?，則氣溫變化較大。水域?qū)ρ匕蛾懙氐拇杭净嘏颓锛窘禍囟加醒泳徸饔?，對冬季降溫也有緩和作用。因此對沿岸的越冬作物和果樹有良好的保護作用。在春、秋兩季，當(dāng)霜凍發(fā)生時，沿岸農(nóng)田也能減輕或免受霜凍的危害。不同小氣候的特點（三）果園小氣候的一般特征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)、閉郁程度及管理技術(shù)等綜合影響下所形成的小氣候環(huán)境。不同小氣候的特點（三）果園小氣候的一般特征1.光當(dāng)陽光照射到樹冠上，由于樹冠的吸收與反射，越到樹冠內(nèi)部光照越弱；從樹形來看，小型果樹的光照比大型果樹強；從栽種方式看，寬行距、窄株距的方式可以增加單位面積的栽植密度，減少光能浪費；行向來說，南北行向的果園，在一天中樹冠上光照分布均勻，上午東面受光，下午西面受光，光照時間也相等。而東西行向的果園，在生長期內(nèi)樹冠南、北兩側(cè)面的直接輻射相差太大。不同小氣候的特點（三）果園小氣候的一般特征2.溫度冬季，果園內(nèi)的日平均氣溫較果園外稍高。春季，對落葉果園來說，白天氣溫比果園外高，夜間氣溫卻較果園外低。夏季，白天氣溫比果園外低；夜間氣溫反比果園外高。秋季，對落葉果園來說，又恢復(fù)到春季的情況。不同小氣候的特點（三）果園小氣候的一般特征3.水分

果園內(nèi)空氣濕度幾乎全年都高于果園外空曠地的濕度。4.風(fēng)

一般密植果園內(nèi)，冠層風(fēng)速明顯小于裸地，而樹冠內(nèi)幾乎沒有風(fēng)。當(dāng)行向與風(fēng)向平行時，園內(nèi)風(fēng)速減弱較小，但仍較裸地小1/2～1/3。目

錄耕作措施1栽培技術(shù)措施2農(nóng)業(yè)技術(shù)措施的小氣候效應(yīng)（一）耕作措施1.耕翻耕翻的氣象效應(yīng)：使土地疏松，土壤中空氣含量增加，熱容量和導(dǎo)熱率減小，有調(diào)節(jié)土溫減慢蒸發(fā)，提高土壤蓄水能力等作用。農(nóng)業(yè)技術(shù)措施的小氣候效應(yīng)（一）耕作措施2.松土

（1）使土壤疏松，增加土壤的透氣性和透水性，提高土壤的蓄水能力，對下層土壤來說，有保墑效應(yīng)；（2）使土壤熱容量和導(dǎo)熱率減小，削弱上下層土壤間熱交換，增加土壤表層溫度的日較差；（3）低溫季節(jié)，松土層有降溫效應(yīng)，下層有增溫效應(yīng)，高溫季節(jié)，松土層有升溫效應(yīng)，下層有降溫效應(yīng)。農(nóng)業(yè)技術(shù)措施的小氣候效應(yīng)（一）耕作措施3.鎮(zhèn)壓土壤經(jīng)過鎮(zhèn)壓后，空隙減少，具有調(diào)節(jié)土溫和改善水分輸送的功能。（1）減小土壤透氣性和透水性，增加土壤的毛管量，加速土壤水份蒸發(fā)；（2）增加土壤的熱容量和導(dǎo)熱率，減小土壤溫度的日較差；（3）在土壤干燥時，鎮(zhèn)壓可以保持土壤水分。農(nóng)業(yè)技術(shù)措施的小氣候效應(yīng)（一）耕作措施4.壟作壟作能使土壤疏松層加厚通氣良好，提高表層土壤溫度，對保持下層土壤水分有良好效果，在多雨時，還有利于排積水降低土壤濕度。一般南北壟的東西兩側(cè)，土壤溫度相關(guān)不大；而東西壟的南北兩側(cè)溫度有顯著差異，南側(cè)溫度遠高于北側(cè)，就整體平均來看，南北壟的土壤溫度高于東西壟。

農(nóng)業(yè)技術(shù)措施的小氣候效應(yīng)（二）栽培技術(shù)措施1.種植行向的氣象效應(yīng)在夏半年，東西行向的受光照時間比南北行向要多。冬半年，南北行向受光照時間比東西行向多，為了使農(nóng)田通風(fēng)良好，還要使行向與作物生長盛期出現(xiàn)最多的風(fēng)向接近。農(nóng)業(yè)技術(shù)措施的小氣候效應(yīng)（二）栽培技術(shù)措施2.種植密度的氣象效應(yīng)農(nóng)田的通風(fēng)透光性密度的加大而減弱，空氣濕度隨密度增大而增加，在同一密度下種植方式不同，其氣象效應(yīng)也不同，采取寬、窄行種植方式能增加株間光照，改善農(nóng)田通風(fēng)條件和溫、濕度狀況。農(nóng)業(yè)技術(shù)措施的小氣候效應(yīng)（二）栽培技術(shù)措施3.間作、套種的氣象效應(yīng)間作和套種改平面受光為立體受光，增加了光合面積和作物層內(nèi)的透光性，提高了光能利用率，同時改善了農(nóng)田的通風(fēng)條件，保證二氧化碳有供應(yīng)，提高了光合效率。

農(nóng)業(yè)技術(shù)措施的小氣候效應(yīng)（二）栽培技術(shù)措施4.灌溉農(nóng)田灌溉后，反射率降低，吸收的太陽輻射能增加，同時由于農(nóng)田中蒸散加劇，土壤溫度降低，空氣濕度增大，高溫時灌溉地上氣溫比未灌地低，夜間低溫時，灌溉地氣