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教案课程:农业气象学学时:30学时班级:草业2002教师:刘丽华黑龙江八一农垦大学教学进度计划课程名称：农业气象学专业年级：草业科学授课教师：刘丽华周次学时教学内容备注12气象学、农业气象学的定义和任务；大气的组成及结构，辐射的基本知识。22太阳辐射在大气中的传播规律及减弱方式和影响减弱的因子，太阳辐射与牧草生产。32土壤温度、水温、气温的变化，大气稳定度的判定。42积温在生产中的应用，气温与牧草生产的关系，蒸发、蒸腾、和蒸散。52大气中水汽凝结的条件，各种凝结物的形成，水分与牧业的关系。62大气压力的概念及变化情况，风的形成及变化，大气环流的基本知识。72几种地方性风的形成规律及原因，风与牧草的关系。82气团、锋等天气系统的介绍，牧区常出现的灾害性天气。本文节选自（）92草地灾害的形成原因及防御。102气候带和气候型的特点。掌握中国气候四大特点和光、温、水三大气候资源的分布。114实验一和实验二126实验三、四、五说明：此教案以2学时为单位（即一讲）编写。绪论一、教学目的要求：通过本绪论的讲授，使学生掌握气象学与农业气象学的区别，了解农业气象学的任务。二、教学方法：采用课堂教学。三、重点：气象学与农业气象学、气象要素与农业气象要素、天气与气候的区别。气象学研究对象、方法和农业气象学研究对象、方法的区别。四、教学时数：1学时五、教学内容：第一讲第一节气象学与农业气象学一、气象学（一）气象简单地说，大气物理现象称气象。如风云雨雪、虹晕雷电、冷暖干湿。（二）气象学研究大气的物理过程和物理现象的一门科学称气象学。二、气象学的分支（解释以下定义）。（一）天气学（二）气候学（三）大气污染学注：近年来环保专业开设了这门课。农业气象学中不作为重点介绍。（四）大气物理学注：属气象专业学习范畴。农业气象学所牵涉到的内容不需讲得太深。三、气象学的研究对象简单地说,研究对象为大气中的物理过程和物理现象。四、气象学的研究任务（一）把大气当作研究的客体,从定性和定量两方面来说明大气的特征。（二）研究导致大气现象发生和发展的能量来源、性质及其转化。（三）研究大气现象的本质，进而解释大气现象，寻求其发生、发展的规律（四）应用上述规律，控制自然和改造自然、造福人类。五、农业气象学的研究对象(对比气象学)农业气象学是应用气象学最大部门，研究对象是大农业，包括农、林、牧、副、渔。六、农业气象学的任务(对比气象学)（一）对农业气候资源进行分析、利用和区划。（二）确定农业气象指标，根据指标鉴定气象条件对农业生物生长发育和产量的影响。（三）研究农业气象灾害发生规律及防御措施。（四）开展农业气象测报、预报和情报的服务工作。（五）农业与气候的调节、利用和改造研究。第二节大气的组成和垂直结构一、大气的组成和大气污染（一）大气的组成(学习各组成成分的作用)1、干洁空气2、水汽3、固体杂质（二）大气污染（从概念、种类、形成环节上分析）二、大气的垂直结构(一)根据不同高度气层的特点，可从地面到大气上界将大气层分为五层（图示法讲解）外层800KM暖层85KM中间层55KM平流层12KM对流层0KM(二)根据空气质点所受摩擦力的大小分两层1、摩擦层：在1-2km高度以下的气层2、自由大气：在1-2km高度以上的气层思考题1．农业气象学与气象学的根本区别在什么地方？2．气象学与农业气象学的研究对象、任务是什么？参考书1．李来胜主编，《农业气象学》，成都科技出版社出版，1994年2．中国农科院农业气象研究室主编，《中国农业气象学》气象出版社出版，2000年3．陈家豪主编，《农业气象学》，中国农业出版社出版，1999年第一章辐射一、教学目的要求本章是气象要素的重点章，通过1个学时的课堂讲授和2个学时的多媒体辅助教学，要求学生掌握太阳辐射、地面辐射和大气辐射以及净辐射的变化规律，太阳辐射对植物（作物）生长发育和产量及品质的影响。二、教学方法采用传统授课与多媒体辅助教学相结合。三、本章重点太阳辐射（特征）变化规律，地面有效辐射和净辐射，太阳辐射与牧草生产的关系。四、本章难点太阳高度角，方位角。五、教学时数3学时(1学时的课堂讲授、2学时的多媒体辅助教学)六、教学内容第一节辐射的基本知识一、辐射的一般知识(一)概念：绝对零度以上以电磁波和粒子的形式向四周放射能量，称辐射。粒子性(二)根据定义分析辐射的性质：波动性（三）表征辐射特性的物理量：(分别解释以下物理量)1、辐射通量2、辐射通量密度（F）3、辐射强度（I）4、光照度（光照强度）二、辐射的基本定律的学习三、物体对辐射的吸收、反射、透射a+r+t=1四、太阳辐射太阳表面温度6000K，中心达2万多度，是一个炽热的火球体，同样以电磁波和粒子的形式把太阳能辐射到地球上，称太阳辐射。大气上界的辐射光谱：红外线为43%，紫外线为7%，可见光为50%。太阳辐射的特征用太阳辐射光谱、光强、光照时间来表述。第二节太阳辐射时间长短一、日地关系二、地球的自转和公转三、太阳高度角和方位角用多媒体演示。通过多媒体教学，学生可以从地球绕太阳公转，自转的动画中直接掌握四季形成，昼夜的长短及高度角、方位角的计算。第二讲第三节太阳辐射在大气中的减弱本节主要解决：1.大气对辐射的减弱方式。2.太阳辐射穿过大气层能量和光谱比例成分的减弱规律。第四节到达地面的太阳辐射一、到达地面的太阳辐射能量（一）直接辐射（Sˊ）Sˊ=S0.PmsinhS0为太阳常数，P为大气透明系数，h为太阳高度角。（二）直接辐射（D）假设散射辐射一半返回宇宙空间，另一半在不考虑大气吸收作用下到达地面则散射辐射的强度为：D=S0/2（1-Pm）sinh（三）总辐射（Q=Sˊ+D）（四）总辐射的变化1．日变化:夜间为零，日出后逐渐增大，午后又开始减少。2．年变化:最大值出现在夏季，最小值出现在冬季。（五）日照与日照百分率太阳光在一天中实际的照射时数称日照，以小时为单位。日照百分率=实际照射时数/可照时数×100%，大小说明一地的光能与降水充足与否。二、到达地面上的太阳辐射光谱红外线和红光随太阳高度角减小而增多（解释朝霞不出门，晚霞行千里）；紫外线、蓝紫光随太阳高度角增大而增多（解释天空蔚蓝色原因）；可见光随高度角增大，阴天变化比例不大，晴天增加。第五节地面有效辐射和地面净辐射一、地面辐射地球表面化温度300K，按照自身的温度直接放射出长波辐射，称为地面辐射。二、大气辐射1、概念：大气主要吸收地面辐射，同时又按自身的温度向外放射辐射的现象。2、大气逆辐射：朝向地面的这部分辐射。（图示说明）3、温室效应：透过太阳短波辐射，阻挡地面长波辐射。三、地面有效辐射F0=Eg-σEaF0为地面有效辐射，Eg为地面辐射，σ为地面吸收率或称吸收系数，Ea为大气逆辐射。四、地面辐射差额（又称辐射平衡、辐射收支、净辐射）表达式：晴天R=（Sˊ+D）（1-r）-F0阴天R=D（1-r）-F0晚上R=-F0含义：R为地面辐射差额，Sˊ+D为总辐射，F0为地面有效辐射。第六节太阳辐射与牧草生产一、光合有效辐射（PAR）：指太阳辐射中对植物光合作用有效的光谱成分PAR=0.43Sˊ+0.57D二、光照强度对生物的影响(一)光强与光合作用1、光饱和点：在一定的光照度范围内，光合强度是随着光照的增加而增加的，但当光照度增加到一定数值时，光合强度便不再增加，这种现象叫光饱和现象，开始达到光饱和现象时的光照度，叫光饱和点。2、光补偿点：当光合作用吸收的二氧化碳与呼吸作用放出的二氧化碳相等时，也就是净光合强度等于零，这时的光照度，称为光补偿点。(二)光照强度对牧草品质的影响在太阳光充足的情况下，牧草经常处于光饱和状态，这对牧草光合作用与营养物质的积累极为有利。牧草在红光下形成碳水化合物，在蓝光下合成蛋白质，因此，在我国牧区太阳辐射强，光质好的情况下，与南方草山草坡的牧草相比，牧草多具“三高一低”的特点，即蛋白质高、脂肪高、无氮浸出物高，粗纤维低。这类牧草适口性强，家畜食后易于上膘，对草原畜牧业的发展非常有利。三、光能利用率及提高途径1、概念：单位面积作物收获物中包含的能量与该单位面积上所得到的可见光能量的比值2、提高途径：⑴改进耕作制度及种植方式，增加作物对光能的吸收比例⑵选育高光效品种，育成合理株型、叶型、高产不倒伏品种⑶改善水、肥、气、热等外部条件，增加光合潜力⑷尽可能延长光合作用时间，提高光合生产率⑸趋利避害，充分利用光能资源第二章温度一、教学目的要求通过本章讲授,学生应重点掌握三温的变化规律，温度在牧业生产中的应用。二、教学方法采用课堂讲解，挂图辅助。三、本章重点，土温、气温的变化规律、积温的计算应用。四、本章难点大气稳定度、绝热变化。五、本章教学时数3学时六、教学内容第三讲第一节土壤温度的变化一、土壤表面的热量平衡（一）土壤表层的热量平衡白天：Q1=R-M-B-LE晚上：Q2=-R+M+B+LE昼夜：Q=±R±M±B±LE解释各项物理含义。（二）土壤表面的热量平衡±R±M±B±LE=0解释各项物理意义二、物质热特性导热率（λ）：概念什么叫热特性？主要包括热容量（CV）：概念导温率（K）：概念三、土壤温度的日变化和年变化（一）土温的日变化一天中最高值出现在13h，最低值在天亮前，解释原因。1.太阳高度角2.导热率影响土表温度日变幅大小的因素：3.土壤热容量4.云量5.地形6.土壤颜色(二）土温的年变化最热月出现在7、8月,最冷月出现在1、2月。四、土温的垂直分布绘图解释土温的分布的四种类型第二节水温的变化一、水的热特性(水、陆增热和冷却差异的原因)1．水的热容量大，升、降温缓慢。2．水为半透明体，热量透射到10cm以下，到100m左右水层吸收，3．水的传热方式不一样，为流体运动，比分子传热快几千倍。4．水面蒸发耗热大于陆面。二、水温的日变化和年变化1．日变化最高值在15～16h，最低值出现在日出后3个小时（8—9h）。2．年变化最热月8月，最冷月2～3月。第三节气温的变化一、气温的日变化和年变化（一）气温的日变化最高值出现在14h（冬天），夏天最高值出现在15h时左右，最低值出现在天亮前（5-6h）。气温日较差要受到以下因子的影响：1．纬度，高纬度日较差小，低纬度日较差大。2．天气，晴天日较差大，阴雨天日较差小。3．云量，多云日较差小，少云日较差大。4．地形，凸地（脊地）日较差小，凹地（谷地）日较差大。5．海拔高度，高海拔日较差小，低海拔日较差大。6．下垫面，海洋日较差小，大陆日较差大。（二）气温的年变化最热月大陆7月，海洋8月，最冷月大陆1月，海洋2月。年较差要受到以下四个因子影响：1．纬度，高纬度年较差大，低纬度年较差小，举例说明。2．距海远近，近海年较差小，远海年较差大。3．海拔高度与地形，高海拔比低海拔年较差小，凸地比凹地年较差小。4．云和降水，雨季年较差小，干季年较差大。（三）气温的非周期变化二、对流层的逆温现象晴天白天气温随高度升高而升高，称逆温。(一)产生逆温的主要原因有：1．辐射2．平流3．空气下沉，在山区常发生逆温。(二)逆温在农牧业上的应用：（详细说明）1．农副产品贮藏2．防治病虫害，喷药方法3．冬季熏烟防霜4．在山区进行综合开发利用，考虑逆温层的分布规律，充分利用冬季逆温现象，为家畜选择比较温和的冬营地。三、气温的绝热变化什么叫绝热变化，先举自行车打气的例子，再延伸到空气。空气上升、下降没有与周围发生热量交换的过程称绝热过程。干绝热递减率：1℃/100m，称干绝热递减率。湿绝热递减率：0.5℃/100m。物理含义：同一气块在不同高度上气温的变化。四、大气稳定度的概念气块受到垂直方向扰动后，大气层结使它具有返回或远离原来平衡位置的趋势和程度，称为大气稳定度。五、绘图解释判断大气稳定度的依据第四讲第四节气温与牧草生产的关系一、三基点温度最高温度、最低温度和最适温度称三基点温度。作物生长温度为5～40℃，最适发育温度为20～30℃，维持作物生命活动的温度为-10～50℃。二、积温1．活动积温1、积温的分类及计算2．有效积温3．正积温和负积温2、积温在生产中的应用（1）积温可以作为鉴