李剑萍 宁夏气象服务中心
2012年12月19日
气象基本知识概念
天气与气候
天气是指短时间（几分钟到几天）发生的气象现象，如雷雨、冰雹、台风、寒潮、大风等。
气候是指长时期内（月、季、年、数年、数十年和数百年等）天气的平均或统计状况，通常由某一时段的平均值以及距平均值的离差（距平值）表征，主要反映一个地区的冷、暖、干、湿等基本特征。
农业气候资源的含义
农业生产与气象条件息息相关。
气候是进行农业生产的自然环境中最基本、最重要的条件之一。
气候为农业生产提供了光、热、水、空气等能量和物质资源。
气候是农业自然资源的重要内容之一。
农业生产所能利用的那一部分气候资源称为农业气候资源，包括太阳辐射、热量、水分、风等资源要素。
揭示气候与农业的关系，充分合理利用农业气候资源，对发展高产、优质、高效和可持续农业具有重要意义。
因此要：
——掌握农业气候资源的主要特征和时间空间变化规律；
——了解农业气候资源与农、林、牧、渔各业的关系；
——制定各地合理开发利用农业气候资源的途径。
光能资源：太阳辐射
太阳辐射是一种数量巨大的天然能源。地球所接受到的太阳辐射能量仅为太阳向宇宙空间放射的总辐射能量的二十二亿分之一。
“万物生长靠太阳”。太阳辐射是地球上一切物理过程的能源和动力；是维持地球上一切生命的基础；是地球上大气环流、天气、气候形成的根源。
不同波长的太阳辐射对植物的作用不同，利用这些特性，在农业生产中可以进行光的控制，实现不同农业生产目的。
0.72-1.0µm的红外光对植物起伸长作用，其中0.7-0.8µm的近红外光对光周期和种子形成具有重要作用，并控制开花和果实的颜色。
0.315-0.4µm的近紫外光起成形作用，能使植株矮化和叶片变厚。
波长小于0.315µm的紫外光具有杀伤作用。
大于1.0µm红外光不参与生化反应，但具有热效应。
太阳辐射光谱中可被绿色植物的质体色素吸收、转化并用于合成有机物质的一定波段的辐射能。即指到达地面的波长为0.38—1.71µm的那部分太阳辐射。
一个地方的日照条件的指标有可照时数、实际日照时数和日照百分率。
可照时数是指每天从日出到日落之间，无云和障碍物遮挡的情况下，太阳可能照射的时间。它随纬度、海拔、季节而变化。
实际日照时数是指受当地云及地形等影响，气象台站观测得到的日照时间。
实际日照时数占可照时数的百分比为日照百分率。
白天与黑夜的交替以及日长是作物开花的重要环境因子。按照植物开花对日长的反映，可将植物分为不同的感光类型。
长日照植物
只有当日照长度超过临界日长(14～17小时)，或者说暗期必须短于某一时数才能形成花芽的植物。否则不能形成花芽，只停留在营养生长阶段。
长日照植物有冬小麦、大麦、油菜、萝卜等，纬度超过60°的地区，多数植物是长日照植物。
短日照植物
只有当日照长度短于其临界日长(少于12小时，但不少于8小时)时才能开花的植物。在一定范围内，暗期越长，开花越早，如果在长日照下则只进行营养生长而不能开花。
许多热带、亚热带和温带春秋季开花的植物多属短日照植物，如大豆、玉米、水稻、紫花地丁等。
日中性植物
开花对日照长度没有特殊的要求，在任何日照长度下均能开花，因此可四季种植，这种植物开花受自身发育状态的控制。
日中性植物包括蕃茄、四季豆、菜豆等。
光照强度
一定时间内太阳辐射投射到单位面积的能量。
充足与适宜的光照强度是作物形成高产优质的重要物质基础。
在一定范围内，光合强度随光照强度增强而增大。植物在一定的光照下.当光照强度下降到一定范围时作物有机物的形成和消耗相等，不能累积干物质，这个光照强度叫光补偿点。同样当光照强度太高时作物也不能累积干物质，这个光照强度叫光饱和点。
通常生育期长的品种和玉米等C4作物要求更多的有效辐射，增产潜力更大。
光合生产潜力：又叫光合潜力、光能潜力。是指植物群体结构及其环境因素处于最事宜状态时，由光能决定的产量潜力。其估算方法不一而足，既有线性模型，也有非线性模型。
差距较大原因：光合面积小；光合时间短；环境制约；作物本身制约。
提高途径：
一、充分利用生长季：采取间作套种和轮作制度，合理安排茬口，改善农田群体结构，使田间作物保持有旺盛的群体，提高群体的光能利用率。间作套种还把单作的间歇用光变为套作的延续交替用光，延长群体的光合时间，同时加大总体光合面积
二、选育合理的株型、叶型、高产不倒伏品种。从叶型上来说，一般斜立叶较利于群体中光能的合理分布与利用。
三、采取合理的栽培技术措施：在不倒伏和不妨碍通风透光的前提下，扩大群体的密度、还可采用育苗移栽(如水稻)以充分利用季节与光能；采用中耕、镇压与施用化学激素等，以调整株型，改善群体光条件；精量播种，间苗以减少郁蔽等等。
四、提高叶片的光合效率：用化学药剂抑制光呼吸作用，补施二氧化碳肥料，人工调节光照时间等，均可增加光合能力，提高光合效率。
五、加强田间管理，改善作物群体的生态环境：包括水肥管理、及时除草、及时消灭病虫害、有效防御各种农业气象灾害等具体措施，都可以增加产量，提高光能利用率。
热量资源：温度条件
在自然条件下热量是生物体及其周围环境温度升高的原因。
作物生长要在一定的温度条件下进行，温度对生物体的影响，主要是对酶的活性次生影响。
三基点温度
植物生命活动过程的最适宜温度、最低温度和最高温度的总称。
在最适温度下，作物生长发育迅速而良好；在最高和最低温度下，作物停止生长发育，但仍能维持生命。如果继续升高或降低，就会对作物产生不同程度的危害，直至死亡。
主要农作物不同生育期的三基点温度（℃）
作物 | 播种期 | 营养生长期 | 开花期 | 结实期 | ||||||||
最低 | 最适 | 最高 | 最低 | 最适 | 最高 | 最低 | 最适 | 最高 | 最低 | 最适 | 最高 | |
玉米 | 7-8 | 10-12 20-25 | 30-32 | 10 | 25-28 | 30-32 | 20-22 | 24-26 | 28-30 | 15-16 | 20-25 | 30 |
水稻 | 10-12 | 早12-15 晚20-25 | 30-32 | 18-20 | 25-30 | 32-35 | 20-22 | 25-28 | 30-32 | 10-12 | 20-25 | 30-32 |
冬小麦 | 10-12 | 冬15-18 春14-16 | 18-20 | 0-3 | 5-20 | 25 | 10-12 | 15-18 | 25-28 | 12-15 | 20-22 | 25-30 |
油菜 | 12-14 | 16-18 | 20-22 | 3-5 | 5-20 | 25 | 8-10 | 15-18 | 25-28 | 10-12 | 15-20 | 25-26 |
界线温度
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。
界线温度：0℃
土壤冻结和解冻，越冬作物秋季停止生长，春季开始生长。
春季0℃至秋季0℃之间的时段即为“农耕期”。低于0℃的时段为“休闲期”
界线温度：5℃
早春作物播种、喜凉作物开始生长、多数树木开始生长。
春季5℃至秋季5℃之间的时段为冬作物或早春作物的生长期（生长季）。
界线温度：10℃
春季喜温作物开始播种与生长，喜凉作物开始迅速生长，秋季水稻开始停止灌浆，棉花品质与产量开始受到影响。
一般来说，春季开始大于10℃至秋季开始小于10℃之间的时段为喜温作物的生长期。
界线温度：15℃
初日为水稻适宜移栽期，棉苗开始生长期，终日为冬小麦适宜播种日期，水稻内含物的制造和转化受到一定阻碍。
初终日之间的时段为喜温作物的活跃生长期。
界线温度：20℃
初日为热带作物开始生长时期，水稻分蘖迅速增长，终日对水稻抽穗开花开始有影响，往往导致空壳。
初终日之间的时段为热带作物的生长期，也是双季稻的生长季节。
生长期和无霜期
一年中植物显著可见的生长期间，称为生长期。分为气候生长期和实际生长期。前者是指植物可能生长的时期，也可用无霜冻期表示；后者是指作物从播种到成熟的日期，多年生植物从返青到枯黄的日期，也称作物生长期。
生长期与温度条件有着密切的关系，在一定以上的温度可继续生长的期间就成为生长期。通常，日平均气温5℃作为界限。
在干旱地区，水分条件往往决定着生长期的长短。
生长期的长短多决定着植物（尤其是树木）分布的北限。生长期越短，植物可生育的纬度和海拔高度也越高。
无霜期
一年内终霜(包括白霜和黑霜)日至初霜日之间的持续日数。即一年内终霜日至初霜日之间的持续日数。
用地面最低温度大于0℃终、初日期间的天数来表示。也有用日最低气温大于2℃的持续期近似地作为无霜冻期。
无霜期与生长期
无霜期与生长期并不是一回事。一般而言，无霜期长于喜温作物的生长期，但短于喜凉作物的生长期。一年中无霜期越长，对作物生长越有利。
初、终霜冻
5月份以前出现终霜冻，仅对育苗移栽的作物有影响，6月份出现终霜冻，对大多数出苗的作物就都有较大影响。
秋季初霜冻如果出现在9月下旬对大多数作物影响不大，如果在9月中旬出现初霜冻将影响大多数作物的安全成熟，造成减产和水分过大。
积温
作物生长需要一定的温度积累，称为积温。某一时段内逐日平均气温的累积值。分为：
——活动积温、有效积温、负积温、地积温、日积温等
积温反映作物对热量的要求，为地区间作物引种和新品种推广提供依据；作物发育时期都有积温指标，根据积温可对作物发育期进行预报；负积温的多少，有时做为低温灾害的指标之一。
各温度带的积温和作物熟制
温度带 | 范围 | ≥10℃积温 | 作物熟制 |
寒温带 | 黑龙江省北部、内蒙古东北部 | <1600℃ | 一年一熟。早熟的春小麦、大麦、马铃薯等。 |
中温带 | 东北和内蒙古大部分、新疆北部 | 1600—3400℃ | 一年一熟。春小麦、大豆、玉米、谷子、高粱等。 |
暖温带 | 黄河中下游大部分地区和新疆南部 | 3400—4500℃ | 两年三熟或一年两熟。冬小麦复种荞麦等，或冬小麦复种玉米、谷子、甘薯等。 |
亚热带 | 秦岭、淮河以南，青藏高原以东 | 4500—8000℃ | 一年两熟到三熟。稻麦两熟或双季稻。双季稻加冬作油菜或冬小麦。 |
热带 | 滇、粤、台的南部和海南省 | >8000℃ | 水稻一年三熟。甘蔗。 |
各种作物不同类型所需≥10℃的活动积温
作物 | 早熟型 | 中熟型 | 晚熟型 |
水稻 | 2400-2500 | 2800-3200 | —— |
棉花 | 2600-2900 | 3400-3600 | 4000 |
冬小麦 | —— | 1600-1700 | —— |
玉米 | 2100-2400 | 2500-2700 | ＞3000 |
高梁 | 2200-2400 | 2500-2700 | ＞2800 |
谷子 | 1700-1800 | 2200-2400 | 2400-2600 |
大豆 | —— | 2500 | ＞2900 |
马铃薯 | 1000 | 1400 | ＞1800 |
热量保证率
P（％）＝（m/n）×100
P：热量保证率，m：热量得到满足的年数，n：总年数，
通常种植一年生作物要求80％以上的保证率
种植多年生果树等要求达到90％以上的保证率。
气温日较差
气温在一昼夜间最高值与最低值之差。亦称气温日振幅。其大小和纬度、季节、地表性质及天气情况有关。
气温日较差的大小随纬度、季节而变化，又和地表性质、天气情况有关。
在农业生产上需要较大的气温日较差，这样有利于作物高产。因为，日较差大就意味着，白天温度较高，而夜间温度较低，这样白天叶片光合作用强，制造碳水化合物较多，而夜间呼吸消耗少，积累较多，作物产量高，品质好。
光温潜力
光温生产潜力是在一定的光、温条件下，其它环境因素（水分、二氧化碳、养分等）和作物群体因素处于最适宜状态，作物利用当地的光、温资源的潜在生产力。
通常采用光合生产潜力乘以温度订正函数进行估算。温度订正函数的经验公式，主要有光合作用温度分段线性拟合式，光合作用温度二次曲线拟合式，界限温度间隔日数代数式等。
光温生产潜力可近似地看成当地作物产量的上限，是规划作物生产的科学依据。
水分资源：降水条件
降水量：一定时段内液态或固态(经融化后)降水, 未经蒸发、渗透、流失而在水平面上累积的深度 。以毫米为单位。
大气降水是农业水资源的主要来源。年降水量是一年内降水量的总和，是评价一个地方水分资源的基本数据。
降水强度
单位时间的降水量，单位mm/d或mm/h。
降水强度影响降水的有效性。
可分为小雨、中雨、大雨、暴雨、大暴雨、 特大暴雨，小雪、中雪、大雪和暴雪等。
通常暴雨和微量降水的水分资源有效性很低。
降水变率
降水变率就是用以表示降水量变动程度的统计量。分降水绝对变率和降水相对变率两种。
降水绝对变率又称降水距平。指某地实际降水量与同期多年平均降水量之差。
D=Ri-R
式中D为降水绝对变率,Ri为第i年某时段内实际降水量(i=1,2,3,…n),R为同时段内几年的平均降水量。
降水绝对变率与多年平均降水量的百分比,称为降水相对变率。
Q=（D/R）×100% (4-24)
式中Q为某年的降水相对变率，D为降水绝对变率，R为同时段内几年的平均降水量。
降水变率是衡量降水稳定度的指标。
降水变率越小，说明降水年际变化越小，降水量越稳定。
降水变率越大，降水年际变化大往往引起旱涝灾害。
在作物生长季，降水变率若＞25％，就会对作物造成不利影响；降水变率若＞40％，就可能出现旱涝灾害。
作物水分临界期
作物不同生长发育期对水分的敏感程度不同。
作物对水分供应特别敏感的时期称为作物水分临界期。
临界期不一定是作物需水最多的时期。
临界期水分的多少对产量的影响较大。
在水分临界期要求有较高的降水保证率。
主要作物的需水临界期
作物 | 水分临界期 | 作物 | 水分临界期 |
春、冬小麦 | 孕穗-抽穗 | 大豆、花生 | 开花 |
高梁、谷子 | 抽穗-灌浆 |