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气象与农业生产国家气象中心王建林主要内容一、气象与农业概述二、玉米与气象三、大豆与气象四、主要农业气象灾害五、主要病虫害一、气象与农业概述1、光照与农业2、温度与农业3、水分与农业4、风与农业农业的生产过程完全或基本上是在自然条件下进行的。气象条件影响着各地的农业组成、布局、熟制和产量等，任何地方的农业生产，都应考虑气象因素，注意利用有利的气象条件，避免和克服不利气象因子的影响。天气和气候条件在时间上的变化—决定农业生产具有明显的季节性天气和气候条件在空间上的变化—决定农业生产具有明显的地域性太阳辐射是绿色植物通过光合作用制造有机养分的唯一能源。农业生产就是在人为干预下将太阳能转化为人类可以利用的生物能的过程。太阳辐射也是地球表面的主要热量来源，在很大程度上决定着生物的生存环境。太阳辐射对农业生产的影响主要包括：1、光照与农业光照强度的影响光照长度的影响光谱成分的影响光照强度与农业生产光照强度对农业的影响—主要表现在对作物光合作用的影响光合作用就是植物的叶绿体利用太阳光能，把空气中的二氧化碳和作物根部吸收来的水合成碳水化合物。在一定的光照强度范围内，光合作用的强度随着光强的增加而增强，制造的有机物质也随之增多；反之，光强减弱，光合强度也随着减弱。阴雨寡照作物生长不良、产量下降。但光照不是越强越好，当超过了一定的光照强度后，光合作用便保持在一定的水平不再增加了，这种现象称为光饱和现象，这个光照强度就是临界点，称为光饱和点。在光饱和点以上的光照对光合作用不再起作用，超过的那部分光照，已不能为光合作用所利用，只能以热的形式释放出去。光照太强时，还会引起叶绿素的分解，使光合作用的速度和效率降低，不利于作物的生长发育，作物甚至会被晒死。光饱和点和光补偿点那么光照强度变弱会怎样呢？光照强度降低时，光合作用也随之降低，当作物通过光合作用制造的有机物质与呼吸作用消耗的物质相平衡时，这时的光照强度称为光补偿点。低于光补偿点时，作物的消耗将大于积累，使作物长势极弱，甚至引起死亡。在华南地区的个别年份，春季出现长期阴雨天气，光照强度极弱，早稻秧苗长期处于光补偿点以下，秧苗的叶子逐渐由绿变白，失去制造有机物质的能力，长势偏差，抗寒力大大降低，加上低温的影响，往往造成烂秧、死苗。在较强的光照条件下才能正常生长发育的植物称为喜阳植物，绝大部分农作物属于这一类，如水稻、小麦、玉米、棉花等。喜阳植物的光饱和点较高，对太阳能的利用率也较高，生产潜力较大。喜阳植物和喜阴植物不同植物对光照强度的要求是不相同的。一般可分为喜阳和喜阴两大类。喜阳植物在较弱的光照条件下才能正常生长发育的植物称为喜阴植物，喜阴植物虽然要求较充分的阳光，但可忍耐不同程度的荫蔽，对光照条件有较大适应性的植物有茶叶、烟草等。喜阴植物光照长度与农业生产光照长度是指一个地方日出至日落之间的可能日照时数，即可照时数，简称日长或光长，以小时表示。日长是随季节和纬度的不同而变化的。在北半球，一年中以夏季光照时间较长，“夏至”那一天最长；冬季光照时间较短，“冬至”那一天最短。夏半年日长随着纬度的提高而增加，冬半年则随着纬度的提高而缩短。日长对农作物的影响主要表现在作物能否通过光照阶段，由营养生长期进入生殖生长期，从而开花结实。在不同纬度培育出来的作物，由于长期生长在不同的日长条件下，形成了要求不同日长的生物特性，因而农业上常按它们通过光照阶段时，对每天日照时间长短的要求不同，把农作物划分为长日照作物、短日照作物和中性作物。一般认为要求每天光照时间大于12～14小时才能开花的为长日照作物，小于这一界限的为短日照作物。长日照作物长日照作物在日照时间较长的条件下才能开花结实，如小麦、油菜等。这类作物原产于寒带或温带地区，多为两年生，抽穗开花期在夏季。延长日照时间，可使开花期提前到来；缩短日照时间则会延迟开花期，甚至不能开花，只长茎叶。短日照作物在日照时间较短的条件才能开花结实，如原产于热带和亚热带地区的水稻、玉米、大豆、棉花等。这类作物多为一年生，一般在秋季抽穗开花。因为秋季日照时间已明显缩短，使其形成了要求短日照的特性。缩短日照时间可使这些作物的开花期提早到来；延长日照时间则延迟开花日期的到来，甚至不能开花结实，只进行营养生长。短日照作物中性作物对日照时间反应不敏感，不论在长的或短的日照条件下都能正常抽穗开花，如水稻中的早稻品种、特早熟的大豆品种等。这类作物由于对日长的适应性强，只要其他条件适宜，在各地均可种植。中性作物同一类型的植物和品种间，有感光性强弱之分。感光性的强弱一般有两个标准。第一表现在植物的“临界光照长度”上。临界光照长度就是可以使植物通过光照阶段而开花结实的光照时间的临界值。对于短日照植物是指其上限值，长日照植物是指其下限值。所以，对短日照植物来说，所谓感光性强，是指其临界光照长度短，感光性弱则临界值较长；长日照植物正好相反。作物感光性第二个标准是发育速度随光照时数而变化的大小。感光性强，光照时数稍有变化就对发育速率有较大的影响；感光性弱则相反。光谱成分与农业生产可见光是农作物进行光合作用、制造有机物质的主要光源。不同的作物，因其长期生长的环境条件不同，对光谱的要求和反应也不一样。例如，水稻、小麦、玉米等谷类作物，在红、橙、黄光的长期照射下，能迅速生长发育，而且早熟。黄瓜在红、橙光的长期照射下，植株营养体小，产量低；在蓝、紫光的照射下，才能形成大量的干物质，产量高。一天中太阳高度角不同，各种波长的光谱组成比例也不同。早晨和傍晚，太阳高度角小，阳光斜射大地，光强虽比正午小，但含红、橙光的比例大，对农作物的生长发育有利，因此，充分利用这两段时间的光照，对提高谷类作物的产量有积极作用。北方的玉米、高梁等比南方的长得粗壮且高产，其中一个原因就是北方纬度高，受太阳斜射的时间较长，获得红、橙光的机会较多。另外，蓝、紫光能促进秧苗生长、粗壮。紫外线波长较短的部分能抑制作物的生长，还能杀死病菌孢子；波长较长的部分对作物有刺激作用，可促进种子发芽和果实的成熟，并能提高蛋白质和维生素的含量。紫外线的含量随光强大小而变化，光线强，含量多，反之则少。高山和高原地区，以及夏季、秋季的晴天、正午前后光线强，紫外线含量较多；春季与冬季，空气潮湿、云雾多的地方和每天早晚光线弱，紫外线含量较少。红外线对作物的萌芽和生长有刺激作用，但不能直接被作物的叶绿素吸收。因此，红外线只能使土壤、水和空气增热，为作物的生长发育提供必需的热量条件。2、温度与农业植物体内所进行的各种生理过程都受温度的影响。温度直接影响作物的生长、分布和产量，影响作物的发育速度，从而影响作物全生育期的长短及各发育期出现的早晚，影响光、水资源的利用和作物生产的安排，影响作物病虫害的发生和发展。气温与农业生产土壤温度与农业生产水温与农业生产气温与农业生产对于作物的每一个生命过程来说，都有三个基点温度，即最适温度、最低温度和最高温度。在最适温度下，作物生长发育迅速而良好，在最低和最高温度下，作物停止生长发育，但仍维持生命。当气温高于生育最高温度或低于生育最低温度，则作物开始不同程度地受到危害，直至死亡。在三基点温度之外，还可以确定最高与最低致死温度指标，统称为五基点温度指标。三基点温度作物的三基点温度（℃）作物种类最低温度最适温度最高温度小麦3～4.520～2230～32玉米8～1030～3240～44水稻10～1230～3236～38棉花13～152835同一作物的不同发育期及不同生物过程的三基点温度不同。如水稻秧苗生长要求温度13～15℃以上，但灌浆期要求20℃以上。三基点温度是最基本的温度指标，在确定温度的有效性、作物的种植季节、分布区域、计算作物生长发育速度、计算作物生产潜力等方面都有很重要的意义。农业界限温度农业界限温度是指具有普遍意义的、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。农业上常用的界限温度（用日平均气温表示）有0℃、5℃、10℃、15℃和20℃。0℃—土壤冻结和解冻；农事活动开始或终止。冬小麦秋季停止生长和春季开始生长，冷季牧草开始生长。0℃以上持续日数为农耕期。5℃—早春作物播种；喜凉作物开始或停止生长，多数树木开始萌动。冷季牧草积极生长。5℃以上持续日数称生长期或生长季。10℃—春季喜温作物开始播种与生长，喜凉作物开始迅速生长。10℃以上的持续日数为喜温作物的生长期。15℃—喜温作物积极生长，春季棉花、花生等进入播种期，可开始采摘茶叶。稳定通过15℃的终日为冬小麦适宜播种的日期；水稻此时已停止灌浆；热带作物将停止生长。20℃—水稻安全抽穗、开花的指标，热带作物正常生长。界限温度可以分析对比年代间与地区间稳定通过某界限温度日期的早晚，以比较其冷暖的早晚对作物的影响；可以分析对比稳定通过相邻两界限温度之间的间隔日数，以比较升温与降温的快慢缓急和分析对作物的利弊影响；春季到秋季稳定通过某界限温度日期之间的持续日数可作为鉴定生长季长短的标准之一。气温对农作物生长发育的影响作物的有机物质积累过程，是作物在光合作用和呼吸作用的过程中形成和积累的。而温度对光合作用和呼吸作用都起着重要的作用。在光、水、空气和养分都不缺乏的情况下，作物的光合作用和呼吸作用是随着温度的升高而加快的，只有在超出一定范围的时候才减弱下来。气温日较差对农作物的有机物质积累速度也有明显的影响。光合作用是在白天有光照的条件下进行的；呼吸作用则在白天和晚上都进行。若白天气温较高，光照充足，光合作用强，制造的有机物质多，而且夜间气温较低，呼吸作用弱，消耗的有机物质少，则作物有机体积累的营养物质就比较多。所以，在气温日较差大的地区，作物的产量较高，品质也较好，东北大米比南方好就是这个原因。积温是某一时段内逐日平均气温累积之和，它是研究作物生长发育对热量的要求和评价热量资源的一种指标，单位为℃。农业气象工作中常用的积温有活动积温和有效积温两种。活动积温—高于作物生长下限的日平均温度为活动温度，在某时期内活动温度的总和即为活动积温。有效积温—日平均温度与作物生长下限温度之差为有效温度，在某时期内有效温度的总和即为有效积温。积温对农作物生长发育的影响活动积温常用来估算地区的热量资源；有效积温稳定性较强，常用来表示作物生长发育对温度的要求。在农业生产上，可以根据作物所需的积温和当地的气温变化情况，预测作物的主要发育期；也可以根据作物所需的积温和当地的热量资源情况，合理选择、安排作物的种类或品种。土壤温度与农业生产用土壤温度做指标来描述温度对种子发芽、出苗的影响比用气温做指标更为确切。小麦在土壤温度平均为1～2℃即能萌发；棉花、水稻则需12～14℃。土壤温度的高低对出苗时间也有很大影响，当温度在5～20℃时，温度每升高1℃，冬小麦达到盛苗期的时间可减少1.3天。土壤温度对种子发芽与出苗的影响土壤温度与作物根系的生长关系密切，一般情况下，根系在2～4℃时开始微弱生长，10℃以上根系生长比较活跃，土壤温度超过30～35℃时根系生长受阻。另外，土壤温度的高低还影响根的分布方向，例如，在低温土壤中，大豆根系横向生长，几乎与地表面平行；在高温土壤中，大豆根系却是纵向生长，能够伸向深层土壤当中，这对根系吸收水分和养分都是十分有利的。土壤温度对根系生长的影响对马铃薯来说，土壤温度低（8.9℃）则块茎个数多，但小而轻；土壤温度适当（15.6～22.2℃）块茎个数少而薯块大；土壤温度过高（28.9℃）则个数少而薯块小，大大减产。土壤温度对块茎和块根形成的影响低温减少作物根系对水分和养分的吸收。其主要原因是低温使根系代谢活动减弱，增加了水与原生质的粘滞性，减少了细胞膜的透性。但是土壤温度过高会造成根系代谢失调，对水分的吸收也不利。土壤温度的高低还影响作物根系对矿物质营养的吸收，低温可减少根系对多种矿物质的吸收。土壤温度对水分和养分吸收的影响水的增温主要靠太阳辐射，放热主要是水面的辐射与蒸发。由于各地获得的太阳辐射热、水源、水体大小及其状态不同，水温的高低和变化也不一样，把不同温度的水灌入农田，将会产生不同的效果。水温与农业生产水温