课程单元教学设计

《农业气象》单元教学设计任课教师：熊自立《农业气象》课程单元教学设计设计者：熊自立所属系部（教研室）：农生系基础教研室本单元标题：第2章温度授课班级设施农业11-2上课时间7周10月18日第1-2节上课地点教1-308周月日第节教学目的1、让学生了解影响土壤温度的因子；2、熟悉土壤温度的日变化、年变化以及土壤温度的垂直变化特点；3、了解影响空气温度升降的两种物理过程；4、熟悉空气温度的日变化、年变化以及土壤温度的垂直变化特点；5、熟悉土温、气温与农业生产的关系，掌握农业界限温度和积温在指导农业生产中重要意义。教学目标能力（技能）目标知识目标1、初步掌握一些常见的调节土壤温度的农业技术措施；2、利用土壤温度年变化规律，来指导农产品合理贮藏；3、学会利用逆温现象来指导农业生产；4、学会利用农业界限温度和积温来指导农业生产。1、了解影响土壤温度的因子；2、熟悉土壤温度的日变化、年变化以及土壤温度的垂直变化特点；3、了解影响空气温度升降的两种物理过程；4、熟悉空气温度的日变化、年变化以及土壤温度的垂直变化特点；5、熟悉土温、气温与农业生产的关系。重点难点及解决方法重点：土壤温度的时间和空间变化，空气温度的时间和空间变化，土温、气温与农业生产的关系。难点：影响土壤温度的因子；积温及其应用。解决方法：采用逻辑分析法让学生理解影响土壤温度的因子和积温相关概念；采用农业生产的实际案例阐述积温怎样用于指导农业生产。参考资料1、《农业气象》，李亚敏主编，化学工业出版社，2007年6月版2、《农业气象》（第二版），阎凌云、姚学华主编，中国农业出版社，2010年5月版3、《农业气象》，姚运生主编，高等教育出版社，2009年5月版第一部分：组织教学（时间：…3…分钟）检查出勤人数及假条。复习太阳辐射的相关知识。第二部分：学习新内容【步骤一】宣布教学内容、目的（时间：…3…分钟）1、教学内容：第2章温度具体为：（1）土壤温度；（2）空气温度；（3）温度对农业生产的意义。2、教学目的：通过教学，让学生了解影响土壤温度的因子；熟悉土壤温度的日变化、年变化以及土壤温度的垂直变化特点；了解影响空气温度升降的两种物理过程；熟悉空气温度的日变化、年变化以及土壤温度的垂直变化特点；熟悉土温、气温与农业生产的关系，掌握农业界限温度和积温在指导农业生产中重要意义。【步骤二】新知识的引入及讲解（时间：…80…分钟）第2章温度一、土壤温度（一）影响土壤温度的因子1、地面热量差额（Qs）地面温度的变化，主要是由地面热量收支不平衡引起的，地面热量的收入与支出之差，称为地面热量平衡，又称地面热量差额（Qs）Qs=±R±P±B±LER:辐射方式进行的热交换。P：地面和近地层的热量交换。B：地面与下层土壤的热量交换。LE：水分蒸发或凝结的热量交换。2、土壤的热特性2.1土壤热容量(C)：表示土壤容热能力的物理量。是指单位容积的土壤温度升高(或降低)1℃所需要吸收(或放出)的热量。单位是J/m3·℃。2.2土壤导热率(λ)：解释土壤传热能力大小的物理量。是指上下两层土壤厚度为1cm，温度相差1℃时，每秒钟所通过的热量。单位是J/m·s·℃。土壤热容量和导热率的大小均取决于土壤的组成成分。水的热容量和导热率较大,空气的热容量和导热率较小。（二）土壤温度的变化1、土壤温度的日变化：土表温度最大值出现在午后（13时）、最小值出现在接近日出时。表层土壤温度日较差最大，土壤深度愈深，温度日较差愈小。中纬度地区土壤深度100厘米以下，温度日变化基本消失（日变消失层）。土壤深度每增加10厘米，温度最大值、最小值出现的时间落后2.5--3.5小时。2、土壤温度的年变化：表层土壤月平均温度的最大值出现在7月，最小值出现1月；随土壤深度的增加，温度的变幅减少，10米以下的土壤，已为常温层；土壤深度每增加1米，月平均温度最大值、最小值出现的时间落后20—30天3、土壤温度的垂直变化：3.1辐射型：土温随着深度增加而升高，热量由下向上传递。3.2日射型:土温随着深度增加而降低，热量由上向下传递。3.3过度型:土温的垂直分布分别具有日射型和辐射型特征。（三）土壤温度对农业生产的意义1、影响植物根系对水分和矿物质营养的吸收；2、影响种子的发芽、出苗；3、影响作物地下储藏器官的形成；4、影响地下微生物和昆虫的活动；5、影响耕作和肥效。二、空气温度（一）影响空气升降温的原因1、空气和周围物质的热传递和热交换过程主要发生在地面和低层空气、空气和空气之间，主要方式有辐射、对流、平流、乱流、分子传导和水分相变等6种。2、空气的决热变化过程根据空气运动方向不同可分为绝热冷却和绝热增温；根据空气中水汽含量分为干绝热变化（干绝热直减率γd，γd＝1℃/100m）和湿绝热变化（湿绝热直减率γm，γm＝0.5℃/100m）。（二）空气温度的变化1、气温的日变化：气温的日变化与土温日变化相似，一天中最高气温出现在14-15时，最低值出现在日出前后。气温的日较差比土温的日较差较小，并且离地越高，日较差越小。2、气温的年变化：大陆性气候区和季风性气候区，一年中最热月出现在7月，最冷月出现在1月；海洋性气候区分别出现在8月和2月。影响年较差的因子有纬度、距海远近及地形和天气状况等。3、气温的非周期性变化：气温除了由于太阳辐射作用引起的周期性日、年变化外，在大气水平运动的影响下还会发生非周期性变化。４、气温的垂直变化：４.1在对流层中，气温的垂直分布特点一般是随着高度的增加而降低。用气温直减率表示，γ＝0.65℃/100m4.2在一定的条件下,对流层中也会出现气温随高度的增加而升高的现象,称之为逆温。出现逆温的气层叫做逆温层。逆温分为辐射逆温、平流逆温、下沉逆温和锋面逆温等4种类型。4.3、逆温现象在农业生产上的应用：(三)空气温度对农业生产的意义1、三基点温度与植物生长发育作物在生长发育过程中能忍受的最低温度、最高温度和遇到的最适温度。在最适温度下，作物生长发育迅速良好，在最低温度、最高温度下，作物停止生长发育，但仍能维持生命。不同作物都有其生长发育的三基点温度，同一作物在不同生育时期，其三基点温度也是不同的。三基点温度的用途在于确定温度的有效性、确定作物的种植季节与分布区域、估算作物生长发育速度和计算作物光合生产潜力2、周期性变温对植物的影响作物生长发育对气温周期性变化的反应称为作物的温周期现象。作物为了完成其生长发育进程，必须经历所需要的昼温与夜温交替的日温周期。日温周期是农作物所共有的普遍现象。2.1气温日变化对植物的生长有明显促进作用;2.2气温日变化对植物有机物质积累有重要意义;2.3变温能提高植物种子的萌发率;2.4变温促进植物生长开花和结实，影响植物产品质量三、温度对农业生产的意义（一）农业界限温度的重要意义：农业界限温度：具有普遍意义，标志某些重要物候现象或农事活动的开始、终止或转折的温度，称为农业界限温度。它对一个地方的作物布局、耕作制度、品种搭配和季节安排等，都具有重要的指示意义。农业上常采用的界限温度（日平均温度）有：0℃、5℃、10℃、15℃（二）积温及其在农业上的应用1、积温的定义和分类积温：作物只有当温度累积到一定总和时，才能完成其特定的生长发育周期。完成这一特定生长发育周期时段内,逐日平均气温之和称为积温。积温表明作物在其全生长期或某一发育期内对热量的总要求。常用有活动积温和有效积温两种。（1）生物学下限温度（B）：植物有效生长的最低温度，又称生物学零度。也是作物三基点温度中的最低温度。（2）活动温度（ti≥B）：高于生物学下限温度的当日平均温度。（3）有效温度（（ti）≥B－B）：活动温度与生物学下限温度之差。（4）活动积温：作物（或昆虫）某一生育期或全生育期内活动温度的总和。（5）有效积温：作物（或昆虫）某一生育期或全生育期内有效温度的总和。（6）活动积温与有效积温区别：在表示植物生长发育对温度的要求方面，有效积温与活动积温相比，其数值更稳定。因为活动积温包括了低于生物学下限的那部分无效积温，而有效积温则排除了低于生物学下限的那部分无效积温。进行农业气候分析、农业气候区划时，多采用活动积温；研究作物对热量的要求，预报作物生育期对温度的要求，以及对病虫害预测预报，多采用有效积温。2、积温的应用2.1积温是作物与品种特性的重要指标之一；2.2为作物引种服务，以避免引种或推广的盲目性；2.3作为物候期预报、收获期预报、病虫害发生预报的重要依据。【步骤三】总结（时间：…3…分钟）通过教学，让学生了解影响土壤温度的因子；熟悉土壤温度的日变化、年变化以及土壤温度的垂直变化特点；了解影响空气温度升降的两种物理过程；熟悉空气温度的日变化、年变化以及土壤温度的垂直变化特点；熟悉土温、气温与农业生产的关系，掌握农业界限温度和积温在指导农业生产中重要意义。【步骤四】作业（时间：…1…分钟）1、土壤深层温度的年变化和土壤表面温度的年变化有何不同?在实际生产中有什么意义?2、何谓温度的日较差和年较差?分析影响气温日较差和年较差的因子有哪些?