| 词条 | 农业气象学 |
| 释义 | 农业气象学是研究农业生产与气象条件之间相互关系及其规律的科学。农业科学的基础学科之一，气象学科中应用气象学的重要分支。农业气象学研究的目的在于围绕农业的发展与现代化，不断认识和解决生产中的气象问题，提出促进农业生产的最优气象条件和措施。 简介农业气象学是研究农业与气象条件之间相互关系及其规律的科学，它既是应用气象学的一个分支，又是农学的一门基础学科。 农业主要是在自然条件下进行的生产活动，光、热，水、气的某种组合对某项生产有利，形成有效的农业自然资源；另一种不同的组合可能就会对农业生产有害，构成农业自然灾害。农业气象学的基本任务就在于研究这些农业自然资源和农业自然灾害的时空分布规律，为农业的区划和规划、作物的合理布局、人工调节小气候和农作物的栽培管理等服务；另外还要开展农业气象预报和情报服务，对农业生产提供咨询和建议，以合理利用气候资源。 人类从狩猎、采集过渡到种植业以后，便逐步积累气象条件对农业生产影响的知识。中国早在春秋时代已知用土圭测日影的办法定季节，有了春分、秋分、夏至、冬至四个节气。在《诗经·幽风·七月》中已经有“八月剥枣，十月获稻”的物候记载。西汉初的《淮南子·天文训》一书中已有二十四节气的全部名称。 《逸周书·时训解》中将一年分为七十二候，每个节气为三候，每候五天，各有一相应的物候现象。这是中国最早形成的结合天文、气象、物候知识指导农事活动的历法，这可看作古代农业气象学的萌芽。温度表的发明并用于气象学和生物学研究之后，开始了植物生长发育与气象条件定量关系的观察研究。随着气象观测网的建立，逐步开展了气候与农业关系的研究。 一方面，农业气象学作为生态学的重要组成部分，通过定量观测、研究植物或动物的生长发育与环境气象因子的关系而发展起来。如1735年著名的列氏温度表创始人列奥米尔发现，可用积温来衡量植物的生长速度，这一学说至今仍是农业气象学的一个重要基础理论；另一方面，农业气象学又是作为地理气候学的一个重要分支而发展起来。如：俄国的沃耶伊科夫、奥地利的苏潘、德国的柯本、中国的竺可桢等人，对植被、动物、土壤与气候的关系以及地区分布进行了研究，为农业气候学和农业物候学的发展开辟了道路。但是农业气象学形成一门完整的独立的学科，并进行系统的研究则只是20世纪30～40年代以后的事。 第二次世界大战之后，由于人口增长对粮食需求的压力，加之气候异常引起粮食生产的巨大波动，使各国政府对粮食生产极为关切，农业气象学在世界范围内受到重视。在农业科学和大气科学迅速发展的同时，农业气象学也得到相应的迅速发展。 研究领域现代农业气象学的主要研究领域有：作物气象、畜牧气象、林业气象、病虫害气象、农业气候、农田小气候和小气候改良、农业气象预报、农业气象观测和仪器等。 作物气象作物的生长、发育和产量形成，同气象条件有密切的关系，农作物光合作用和生长发育的全部能量来自太阳辐射。光对植物的作用有三个方面，即光合作用、光周期效应和向光性效应。不同波长的辐射对植物有不同的影响。太阳光谱中决定植物光合作用的主要是0.38～0.71微米波段的可见光，称之为光合有效辐射，光合有效辐射一般占总辐射的45～53%。 温度对光合作用强度的影响有两种效应：一方面温度增高时光化学过程加快而使总光合作用强度增加，另一方面温度增高时呼吸消耗增加。因此净光合产物在初期随温度增加而增加，而当超过最适温度以后，净光合产物则随温度增加而减少。 作物气象指标是反映作物生长发育或受害同气象条件关系的量值，它是评价气象条件的农业意义、开展农业气象预报和进行农业气候区划的客观标尺，因此研究和确定作物的气象指标是农业气象学的基础工作之一。作物气象指标主要为温度指标和水分指标，对于某些感光性强的作物，还应有光照指标。 温度指标是指作物生长发育的下限温度、最适温度、最高温度、致死温度和积温等。积温是作物生长发育阶段内逐日温度的总和，它是衡量农作物生长发育过程的一种标尺。农作物通过某一发育阶段或完成全部生长发育过程所需的积温为一个相对固定值。 水分指标是反映农田水分状况对作物生长发育的影响的指标，常用土壤湿度和蒸散量来表示。一般划分为过干、适宜、过湿三个等级，大多数早地作物的适宜水分指标为土壤相对湿度60～80%%。水分亏缺对产量影响十分明显，根据土壤水分的多寡影响作物生长和产量的程度，可确定作物早害或湿害的指标。 蒸散量是由作物叶面蒸腾和土壤表面蒸发造成的农田水分损失量。它是决定农田水分状况，作物光合作用和生长状况的重要因素。土面完全被植物覆盖和土壤充分湿润时的蒸散量称为可能蒸散。实际蒸散量是可能蒸散、土壤含水量和植被覆盖状况的函数。 研究同一个农业气候区域内，由于地形不同而形成局地的气候差异以及对农业的影响，也是农业气候的一个重要内容，这称为农业地形气候学。其研究方法一般是对典型的地形进行短时间的气象观测，并用物理模型进行计算或数理统计分析，确定地形影响气候条件的规律及其农业意义。 此外应用生态学的方法，根据自然景观、指示植物、自然物候等的差异推断不同地形的农业气候条件，也是农业地形气候学的一种常用的研究方法。 农田小气候和小气候改良小气候是指由于地形、下垫面特征或其他因子引起的小范围的气象过程或气候特征。由于耕作措施和农作物群体动态变化的影响，改变了农田活动面状况和物理特性，导致辐射平衡和热量平衡各分量的变化，从而形成不同类型的独特的农田小气候。而农田小气候又反过来影响农作物的生长发育进程和产量形成。 小气候改良包括温室、阳畦、塑料大棚、塑料薄膜地面覆盖、风障、农田防护林、蒸发抑制和土面增温剂等。 温室气候是温室内的微气象过程和微气候特征，它是一种人工调节的小气候。由于玻璃对于入射的短波辐射的透过率大于向外的长波辐射的透过率，使得温室具有白天高温的特征。此外温室的结构、方位、屋面坡度、屋脊高跨比，以及使用的透光材料均对温室内的光照度和温度的分布及其变化有显著影响。 除了上述人工调节小气候的措施外，近年来由于自动化技术的发展，完全由人工控制光、温等气象条件的人工气候室或植物生长箱已在农业研究中使用。在蔬菜和珍贵植物栽培方面，也已出现了人工调节气温湿度和二氧化碳浓度，并采用无土栽培技术的自动化的植物生产工厂。 畜牧气象农业气象的一个重要方面。主要研究气象条件与畜牧业生产之间的关系及其变化规律，包括气象条件对畜禽生育、引种、疾病防治、放牧和舍饲、牧草生长以及畜禽产品的储藏、运输、保鲜的影响等。畜牧气象的研究还可为制订畜牧气候区划提供依据。 林业气象农业气象学的一个分支。研究森林与气象条件间的相互关系。温度、水分、风等气象因子对森林的组成和分布有重要的影响：热带植被主要是热带雨林,寒温带植被主要是落叶松；在中国,年降水量大于400毫米的地区才有森林；风力直接制约着森林的蒸腾。反之,森林对大气也具有多重影响。它能调节气温、涵养水源、净化空气、改善局地小气候等 病虫害气象从本质上说气象、气候条件是影响到防治的。例如天气条件特别适合病虫害发生，病虫害严重了，需要的不仅是预防性防治，甚至需要认真防治，可能防治几次；如果天气、气候条件不太有利于病虫害的发生，可能防治一次或者两次，也许还不采取人为措施防治也没有问题。从这个意义上来说，天气、气候条件影响到病虫害防治的次数、时间和方法。 农业气候农业气候是指与农业生产和农作物生长发育密切有关的气候条件。包括光、热、水分等作物生长发育不可缺少的因子；也包括旱、涝、霜冻、大风等不利气候条件。这些条件不仅影响农业生产的地理分布，也影响农作物产量的高低和质量的优劣。 前景从20世纪70年代以来，农业气象学在观测手段研究方面正逐步实现自动化、遥测和精确化。在作物气象条件研究方面，从过去单因子研究向多因子综合研究发展，其方法上突出的特点是开展数值模拟和模型实验。如作物-天气-土壤的各种统计模式和动态模式的试验研究，作物的生长发育和产量同气象条件的关系等。 在农业气候方面，应用聚类分析、模糊数学等近代数学方法，使农业气候相似研究和农业气候区划工作更加客观化和定量化；应用线性规划和统计决策等方法，使农业气候区划工作由只考虑单个生产对象发展到综合考虑多个生产对象在不同区域的最优配置。 发展农业气象学的发展，也促进了有关学科的发展，例如：同植物生理学的交又滓透，通过对植物的外界环境和内部生理过程关系的研究，发展了植物生理生态学。而同多学科的交叉综合，也促进了农业生态学和农业系统工程的发展。 其它大气科学分支学科 大气科学、气候学、物候学、古气候学、年轮气候学、大气化学、动力气象学、大气物理学、大气边界层物理、云和降水物理学、云和降水微物理学、云动力学、雷达气象学、无线电气象学、大气辐射学、大气光学、大气电学、平流层大气物理学、大气声学、天气学、热带气象学、极地气象学、卫星气象学、生物气象学、农业气象学、森林气象学、医疗气象学、水文气象学、建筑气象学、航海气象学、航空气象学、军事气象学、空气污染气象学 简史远在3000多年前，人们已认识到春夏秋冬的季节变化及其农业意义。中国古代著作中早就有“春耕、夏耘、秋收、冬藏”和“不违农时”的论述；公元前已有二十四节气和七十二候的记载（见中国农业气象史）。在西方，公元前希腊人也已能根据气候变化确定一年中农事和航海时间，并有了两分两至的记述。 作为一门学科，农业气象学是在19世纪末叶农业科学和气象科学发展的基础上逐步形成的。当时，一些科学家为使农作物获得高产和合理利用气候资源，曾应用气象学的成果来探讨作物生长与气象条件的关系，并根据光热水条件进行农业气候区划等。进入20世纪后，西欧、苏联、北美和日本等国家和地区相继建立了农业气象机构，开展各项农业气象服务和试验研究工作，并在农业气象指标鉴定、农业气候资源分析与区划、农业气象情报和农业气象预报服务方面取得较大进展。 中国现代农业气象学的研究始于20世纪初叶。1922年竺可桢《气象与农业的关系》、1945年涂长望《农业气象之内容及其研究途径述要》等文都提到了农业气象研究的作用与任务。中华人民共和国成立后，农业气象的研究、业务和教育机构逐步建立，农业气象观测、试验研究以及农业气象情报、预报和农业气候服务工作逐步开展，并培养了一批专业人才。70年代以来，世界农业气象学开始向定量化方向发展，气象学观点被应用于探讨农业生产中的物质输送与能量转换问题。同时，农业污染的气象问题、农业气象灾害的预防、沙漠化评价和防治的农业气象问题以及高空生物学的气象问题等日益受到重视。随着系统分析、模式建立和各种模拟实验的进行，计算机技术的发展和遥感技术的应用，农业气象研究更趋精确，主要农作物生长动态监测与预报手段更趋先进，服务工作更加广泛有效。目前，中国气象学会设有农业气象和生态气象学科委员会，挂靠在南京信息工程大学。 关系农业生产对象所处的外界环境，垂直尺度并不大。就植物而言，其上部边界最高不过几十米，下部边界深入土壤只限几米。这一范围的环境条件与生物有机体相互联系相互制约，可看作一个系统：土壤-植物-大气系统。这个系统内的状态和有关机制决定了植物的生长发育和产量形成。动物的参与形成新的系统。通过对这个新的系统的调节与控制，最终形成动物产量。在这个系统中，太阳辐射、温度、水分、空气等气象因子既作为农业环境条件之一，影响农业生产；又为生物有机体的生长发育提供所必需的物质和能量，并通过影响自然环境中的其他因子间接地作用于农业。气象因子的不同组合对农业生产产生不同的影响。只有当这些因子的组合处于最优状态时，才能使农业产品获得最高的经济效益。反之，任何一个因子的不足或过量都对农业造成损害。“风调雨顺，五谷丰登；旱涝风冻，减产失收”，是中国古代对于气象与农业之间密切关系的概括。 农业生产也反过来影响气象条件。人们的生产活动是形成农业小气候的重要因子之一。很多农业气象灾害往往通过采取一定的农业措施得以减轻或防止。人类大规模地改造自然的工作，如大规模的水利建设、防护林带的营造等都会影响一定地区内的天气、气候状况。由农业技术措施造成的影响有时甚至可以大于邻近地区天气、气候的自然差别。 研究尺度农业生产与气象条件的相互作用实际上是以多种尺度交错进行的。因而在农业气象的研究和服务中，也常根据不同的对象划分各种尺度。全球气候决定大的生物群落，即大尺度；相应的农业气象内容有农业气候带的形成与分布，农业类型、结构及其布局中的气象问题等。全球气候中所包含的地方气候决定植物群落和它的群丛以及它们的生长速度，即中尺度；相应的农业气象内容有种植制度和作物合理布局的气象问题、地区的农业气候区划等。群落中小区域群体所形成的小气候，即小尺度；相应的内容有农业小气候、农业设施和农业技术措施的气象效应等。植物器官（如茎、叶、花等）所贴近的气层可称为表面气候，即更小尺度；相应的内容有蒸发抑制剂、涂白剂的气象效应等。表面气候性质又影响植物体内（如组织）的温度、细胞间的二氧化碳浓度，这些可称为体内气候，即最小尺度；相应的内容有小麦冻害、水稻花器管受害、作物抗旱性等。 20世纪70～80年代，农业气象的研究与服务已涉及各个尺度，但主要还是在中小尺度内进行，并因研究对象和角度的不同而逐步形成各种分支学科。 研究内容按农业生产对象，可分为作物气象、畜牧气象、森林气象、渔业气象、蚕业气象、养蜂气象等。由于这些分支的建立与发展有先有后，与气象关系的密切程度也各有不同，当前它们并不处在同一水平上。按农业气象学原理和应用的研究重点，还可分为农业气象学基本原理、农业气候、农业气象预报、农业小气候、农业气象观测试验等。 在具体实践中，农业气象研究工作大致有下列几方面： ①鉴定农业生产的对象和过程对气象条件的要求和反应，以及它们对气象条件的反馈作用，从而提出农业生产中的气象问题及其对策。 ②研究、制订农业气候资源区划，为发展农林牧副渔各业、改革种植制度、引进优良品种以及实施重大农业技术改革等提供气象学依据。其中，农业地形气候的研究对开发山区、发展多种经营，水土保持，保护和改善生态平衡尤其具有重要意义。 ③进行农业气象灾害规律及其防御措施的研究。主要是观测受害症状和受害时期，确定受害指标，探讨受害机制，分析灾害规律，发布灾害预报，研究防御措施的气象效应等。 ④农业气象预报和农业气象情报。包括农用天气预报、产量预报、农田土壤水分预报等。其中，在应用遥感技术和电子计算机网络的基础上，与观测资料传输相结合，进行数值模拟并逐步建立农业气象服务自动化体系，已成为农业气象为农业服务的主要形式之一。 ⑤农业小气候的研究。直接影响农业生产的实际上是生产对象所处的小气候环境，大气候的变化通过小气候环境才能影响农业生产对象的生长发育及其产量，农业小气候的利用、调节和改造，是农业气象研究工作中的一项长期的重要任务。 ⑥进行农业气象观测仪器与试验研究方法的研究，以不断提高农业气象服务工作的质量和试验研究的水平。 研究方法研究农业生产对象及其生产过程与气象条件相互关系的方法。对农业生产对象的生长发育、产量形成和相应的农业气象要素进行平行观测和分析，是进行农业气象试验研究的基本途径。在实际运用时常借助气象学、生物学、数学、物理学和地理学等学科的理论和技术。一般要经历资料的获取、整理和分析 3个过程。每个过程所选用的技术方法的科学性、代表性及比较性都将直接影响研究的效果。 资料获取取得资料数据是研究工作的基础，它对研究结果往往有决定性的影响。目前取得资料数据常用的研究方法大致有人工环境模拟、自然环境试验、野外考察和遥感信息分析、农业气象数值模拟5类。 资料整理农业气象资料的整理包括资料的审查、订正以及各种特征数的统计等，具体内容视研究目的和分析要求确定。 资料分析农业气象资料分析技术主要有：①统计分析方法。包括数理统计学方法、模糊数学分析法等。②数理统计学方法。即将生物的生长、发育和产量变化和气象条件之间的关系，看作是随机变量，利用相关和回归等分析方法建立统计模式。一元或多元回归方程式、积分回归方程式，两个或多个函数的阶乘函数式是常见的统计模式。③模糊数学方法。即应用近代数学的模糊集概念，用综合隶属函数拟合、模糊类型识别、相似分析、聚类分析、综合评判等方法来研究农业气象中诸如农业气候区划、资源评价、作物气候适应区、产量年景展望等模糊性问题。④数学物理方法。即以生物学过程的物质输送和能量转化与平衡为基础，根据实测（或计算）数据用数学物理方程式来模拟生物的生长、发育、产量形成过程。这类模拟理论或动力学模式通常比统计学模式更能揭示生物和气象条件间的内在机制。⑤对比分析方法。即对较为简单的农业气象问题，直接根据获得的平行观测数据或相应图表，分析气象条件对生物有机体生长发育、产量变化以及某些农业技术措施的利弊关系，从而得出有关的定量指标。方法简单，结果也较直观可靠。 相关学科大气科学、气候学、物候学、古气候学、年轮气候学、大气化学、动力气象学、大气物理学、大气边界层物理、云和降水物理学、云和降水微物理学、云动力学、雷达气象学、无线电气象学、大气辐射学、大气光学、大气电学、平流层大气物理学、大气声学、天气学、热带气象学、应用气象学、森林气象学、医疗气象学、水文气象学、建筑气象学、航海气象学、航空气象学、军事气象学、空气污染气象学。 |
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