農業氣象學

農業氣象學是研究農業生產與氣象條件之間相互關係及其規律的科學。農業科學的基礎學科之一，氣象學科中應用氣象學的重要分支。農業氣象學研究的目的在於圍繞農業的發展與現代化，不斷認識和解決生產中的氣象問題，提出促進農業生產的最優氣象條件和措施。^[1]

簡介

農業氣象學是研究農業生產對象和過程與氣象條件之間的相互關係，以利用、創造有利並抗避不利氣象條件為目的，為農業的高產、優質、低消耗而服務的一門邊緣學科。農業生產對象包括農作物、深林植物、園藝植物（果樹、蔬菜、花卉）、食用菌、牧草、牲畜、家禽、魚類等大農業的各個方面；農業生產過程是系指各農業生產對象的生長與發育、產量與品質、農業技術實施、產後流程、農業氣象災害與病蟲害的發生、發展變化以及防治等。氣象條件指直接影響農業生產的光、溫、水、氣等基本要素的時空分布。農業生產對象和過程與氣象條件之間的相互關係包括兩個方面：一方面是與農業生產有關的氣象條件的發生、變化和分布規律；另一方面是受氣象條件影響和制約的有關農業問題及其解決途徑。

農業主要是在自然條件下進行的生產活動，光、熱，水、氣的某種組合對某項生產有利，形成有效的農業自然資源；另一種不同的組合可能就會對農業生產有害，構成農業自然災害。農業氣象學的基本任務就在於研究這些農業自然資源和農業自然災害的時空分布規律，為農業的區劃和規劃、作物的合理布局、人工調節小氣候和農作物的栽培管理等服務；另外還要開展農業氣象預報和情報服務，對農業生產提供諮詢和建議，以合理利用氣候資源。

一方面，農業氣象學作為生態學的重要組成部分，通過定量觀測、研究植物或動物的生長發育與環境氣象因子的關係而發展起來。如1735年著名的列氏溫度表創始人列奧米爾發現，可用積溫來衡量植物的生長速度，這一學說至今仍是農業氣象學的一個重要基礎理論；另一方面，農業氣象學又是作為地理氣候學的一個重要分支而發展起來。如：俄國的沃耶伊科夫、奧地利的蘇潘、德國的柯本、中國的竺可楨等人，對植被、動物、土壤與氣候的關係以及地區分布進行了研究，為農業氣候學和農業物候學的發展開闢了道路。但是農業氣象學形成一門完整的獨立的學科，並進行系統的研究則只是20世紀30～40年代以後的事。

研究領域

現代農業氣象學的主要研究領域有：作物氣象、畜牧氣象、林業氣象、病蟲害氣象、農業氣候、農田小氣候和小氣候改良、農業氣象預報、農業氣象觀測和儀器等。

作物氣象

作物的生長、發育和產量形成，同氣象條件有密切的關係，農作物光合作用和生長發育的全部能量來自太陽輻射。光對植物的作用有三個方面，即光合作用、光周期效應和向光性效應。不同波長的輻射對植物有不同的影響。太陽光譜中決定植物光合作用的主要是0.38～0.71微米波段的可見光，稱之為光合有效輻射，光合有效輻射一般占總輻射的45～53%。

溫度對光合作用強度的影響有兩種效應：一方面溫度增高時光化學過程加快而使總光合作用強度增加，另一方面溫度增高時呼吸消耗增加。因此淨光合產物在初期隨溫度增加而增加，而當超過最適溫度以後，淨光合產物則隨溫度增加而減少。

作物氣象指標是反映作物生長發育或受害同氣象條件關係的量值，它是評價氣象條件的農業意義、開展農業氣象預報和進行農業氣候區劃的客觀標尺，因此研究和確定作物的氣象指標是農業氣象學的基礎工作之一。作物氣象指標主要為溫度指標和水分指標，對於某些感光性強的作物，還應有光照指標。

溫度指標是指作物生長發育的下限溫度、最適溫度、最高溫度、致死溫度和積溫等。積溫是作物生長發育階段內逐日溫度的總和，它是衡量農作物生長發育過程的一種標尺。農作物通過某一發育階段或完成全部生長發育過程所需的積溫為一個相對固定值。

水分指標是反映農田水分狀況對作物生長發育的影響的指標，常用土壤濕度和蒸散量來表示。一般劃分為過干、適宜、過濕三個等級，大多數早地作物的適宜水分指標為土壤相對濕度60～80%%。水分虧缺對產量影響十分明顯，根據土壤水分的多寡影響作物生長和產量的程度，可確定作物早害或濕害的指標。

蒸散量是由作物葉面蒸騰和土壤表面蒸發造成的農田水分損失量。它是決定農田水分狀況，作物光合作用和生長狀況的重要因素。土面完全被植物覆蓋和土壤充分濕潤時的蒸散量稱為可能蒸散。實際蒸散量是可能蒸散、土壤含水量和植被覆蓋狀況的函數。

研究同一個農業氣候區域內，由於地形不同而形成局地的氣候差異以及對農業的影響，也是農業氣候的一個重要內容，這稱為農業地形氣候學。其研究方法一般是對典型的地形進行短時間的氣象觀測，並用物理模型進行計算或數理統計分析，確定地形影響氣候條件的規律及其農業意義。

此外應用生態學的方法，根據自然景觀、指示植物、自然物候等的差異推斷不同地形的農業氣候條件，也是農業地形氣候學的一種常用的研究方法。

農田小氣候和小氣候改良

小氣候是指由於地形、下墊面特徵或其他因子引起的小範圍的氣象過程或氣候特徵。由於耕作措施和農作物群體動態變化的影響，改變了農田活動面狀況和物理特性，導致輻射平衡和熱量平衡各分量的變化，從而形成不同類型的獨特的農田小氣候。而農田小氣候又反過來影響農作物的生長發育進程和產量形成。

小氣候改良包括溫室、陽畦、塑料大棚、塑料薄膜地面覆蓋、風障、農田防護林、蒸發抑制和土面增溫劑等。

溫室氣候是溫室內的微氣象過程和微氣候特徵，它是一種人工調節的小氣候。由於玻璃對於入射的短波輻射的透過率大於向外的長波輻射的透過率，使得溫室具有白天高溫的特徵。此外溫室的結構、方位、屋面坡度、屋脊高跨比，以及使用的透光材料均對溫室內的光照度和溫度的分布及其變化有顯著影響。

除了上述人工調節小氣候的措施外，由於自動化技術的發展，完全由人工控制光、溫等氣象條件的人工氣候室或植物生長箱已在農業研究中使用。在蔬菜和珍貴植物栽培方面，也已出現了人工調節氣溫濕度和二氧化碳濃度，並採用無土栽培技術的自動化的植物生產工廠。

畜牧氣象

農業氣象的一個重要方面。主要研究氣象條件與畜牧業生產之間的關係及其變化規律，包括氣象條件對畜禽生育、引種、疾病防治、放牧和舍飼、牧草生長以及畜禽產品的儲藏、運輸、保鮮的影響等。畜牧氣象的研究還可為制訂畜牧氣候區劃提供依據。

林業氣象

農業氣象學的一個分支。研究森林與氣象條件間的相互關係。溫度、水分、風等氣象因子對森林的組成和分布有重要的影響：熱帶植被主要是熱帶雨林，寒溫帶植被主要是落葉松；在中國，年降水量大於400毫米的地區才有森林；風力直接制約着森林的蒸騰。反之，森林對大氣也具有多重影響。它能調節氣溫、涵養水源、淨化空氣、改善局地小氣候等

病蟲害氣象

從本質上說氣象、氣候條件是影響到防治的。例如天氣條件特別適合病蟲害發生，病蟲害嚴重了，需要的不僅是預防性防治，甚至需要認真防治，可能防治幾次；如果天氣、氣候條件不太有利於病蟲害的發生，可能防治一次或者兩次，也許還不採取人為措施防治也沒有問題。從這個意義上來說，天氣、氣候條件影響到病蟲害防治的次數、時間和方法。

農業氣候

農業氣候是指與農業生產和農作物生長發育密切有關的氣候條件。包括光、熱、水分等作物生長發育不可缺少的因子；也包括旱、澇、霜凍、大風等不利氣候條件。這些條件不僅影響農業生產的地理分布，也影響農作物產量的高低和質量的優劣。

農業生產與氣象條件的關係

農業生產過程主要是在自然條件下進行的，氣候和土壤條件是最基本、最重要的自然環境I資源因素。而土壤的形成、水熱狀況和微生物活動等，在很大程度上又受氣候條件的制約。可以說，農業是對環境氣象條件最為敏感和依賴性最強的產業。不僅氣象災害給農業造成巨大損失，全球氣候變化對未來農業可持續發展也帶來巨大的威脅。

大氣重要生存環境和物質能量基礎

農業生產的對象是植物、動物、微生物等生命有機體，其生長發育和一切生命活動都離不開溫度、水分、光照、氣體成分、氣流等氣象要素。特別是綠色植物光合作用的基本原料和能源，主要來自大氣環境，農業動物和農用微生物的物質能量轉換過程又都建立在消費和分解綠色植物的基礎上。

大氣提供了可供農業生產利用的氣候資源

農業生物順利完成生長發育或完成預定農事活動郁需要一定的物質基礎、能量積累或有利多境，其中有利的氣象條件可稱為農業氣候資源。嚴重不利的大氣環境條件往往形成農業氣象危害，是導致農業生產波動的最主要原因。

氣象條件農業生產活動的全過程產生影響

氣象條件對溫室、畜舍、倉庫等農業設施的小氣候及生產性能產生影響，對農機作業、化肥和農藥等生產資料的使用和效率、農產品加工、運輸、貯藏等產後活動有很大影響。

大氣影響着農業生產的宏觀生態環境

土壤、植被、水體等其他環境系統的形成演變很大程度上受到大氣環境的影響和制約，土地、水資源、生物等其他自然資源的數量、質量及其與氣候資源的相互配置關係到農業生產類型分布和經濟效益，特別是人類活動產生的溫室效應導致的全球氣候變化及其應對措施直接關係到人類社會、經濟的可持續發展。

世界古代文明發源地積累了農業生產與氣象相互關係的知識和經驗。古埃及根據雨季時間型安排尼羅河流域作物播種與收穫。中國商代甲骨文有天氣與災害影響收成的記載，西漢已形成完整的二十四節氣並廣泛應用於農業生產。公元前1世紀的《汜勝之書》記載了區田法和耕作保墒技術。清代大型農書《授時通考》標誌着根據農時與氣象安排生產的知識已系統化。

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