[科普中國]-作物氣象

定義

作物氣象學(xué)是農(nóng)業(yè)氣象學(xué)的一個分支，是研究作物生長發(fā)育和產(chǎn)量形成與氣象條件相互作用的定量關(guān)聯(lián)及其規(guī)律的學(xué)科，而作物氣象是其主要內(nèi)容。

作物氣象是農(nóng)業(yè)氣象的一個重要方面。主要研究氣象條件和作物生產(chǎn)的相互關(guān)系及其變化規(guī)律，包括氣象條件對作物的分布、生長發(fā)育、產(chǎn)量、品質(zhì)和栽培管理等的影響。

內(nèi)容基本介紹作物氣象主要是研究作物地理分布與氣候的關(guān)系，氣象因子對農(nóng)作物生長發(fā)育及產(chǎn)量、品質(zhì)的影響，農(nóng)作物豐產(chǎn)栽培中的農(nóng)業(yè)氣象問題及其對策的農(nóng)業(yè)氣象依據(jù)。農(nóng)作物品種及引種的氣候適應(yīng)性及其經(jīng)濟(jì)效益．農(nóng)作物栽培措施的農(nóng)業(yè)氣象條件預(yù)報以及農(nóng)業(yè)氣象產(chǎn)量預(yù)報等。研究和掌握作物對氣象條件的定量要求及其反應(yīng)的規(guī)律，建立作物一氣象模式與生產(chǎn)管理秩序，結(jié)合天氣監(jiān)測和預(yù)報，可為合理利用氣候資源，趨利避害，改善田間小氣候，有效地為農(nóng)業(yè)增產(chǎn)服務(wù)，提供農(nóng)業(yè)氣象依據(jù)。中國現(xiàn)代作物氣象研究始于本世紀(jì)20年代，是由竺可禎提出的，但系統(tǒng)的研究是從1953年開始的，江西的作物氣象研究工作亦是始于50年代，但取得較大進(jìn)展乃是70年代以后，主要先后對水稻、油萊、小麥、棉花、柑桔等作物生育的氣象條件及其指標(biāo)鑒定，作物氣象預(yù)報，水稻爛秧和寒露風(fēng)等災(zāi)害規(guī)律及防御措施，種植制度、低溫冷害．雜交稻制種、栽培的氣象條件及產(chǎn)量預(yù)報等進(jìn)行了較廣泛的研究。2

作物生產(chǎn)的實(shí)質(zhì)是一個能量轉(zhuǎn)換、物質(zhì)循環(huán)和積累的過程。在自然條件下，光、熱、水、氣等氣象要素，既是作物的基本生活因子，又是環(huán)境因素的重要組成部分，因此，氣象因子除提供能量并參與作物的物質(zhì)循環(huán)和積累過程外，其數(shù)量和組合在時、空范圍內(nèi)的變化，還制約著作物品種的分布、適應(yīng)范圍和生育狀況。研究和掌握作物對氣象條件的要求及其反應(yīng)的規(guī)律，建立作物——?dú)庀竽Ｊ脚c管理措施程序，結(jié)合農(nóng)業(yè)氣象監(jiān)測和預(yù)報，可為合理的利用氣候資源，趨利避害，改善田間小氣候，以及提高農(nóng)作物產(chǎn)量等提供充分的氣象依據(jù)。

不同作物、或同種作物的不同品種類型，對氣象條件的要求有差異，從而形成分布上的區(qū)域性。作物分布主要受生長季、越冬條件、積溫和水分條件等制約。高海拔地區(qū)作物栽培的最高海拔界限,主要由溫度條件決定。有顯著旱季雨季的地區(qū)，降水是決定作物栽培區(qū)的支配條件。在中國，冬小麥種植北界大致和多年平均極端最低氣溫-22～-24℃線相吻合。喜溫的茶、柑橘等主要分布在長江以南。喜涼的莜麥、馬鈴薯則多分布于山西北部和內(nèi)蒙古、黑龍江等地?？购档氖蝠?、粟可在半干旱地區(qū)種植。喜濕的水稻則主要分布在濕潤地帶。同一作物的不同品種類型分布地區(qū)也不一致，如大豆感光性弱的品種，多分布于高緯度地區(qū)，感光性強(qiáng)的品種多分布在中緯度地區(qū)。寬皮類柑橘和甜橙類的受害溫度分別為-9℃和-7℃，故前者的分布區(qū)域可比后者偏北一些。氣象條件對作物分布的制約，決定了引種和品種調(diào)配要充分注意其生物學(xué)特性和兩地的農(nóng)業(yè)氣候特點(diǎn)。

影響因素影響作物生長發(fā)育的氣象條件主要有太陽輻射、溫度、降水、濕度、風(fēng)、二氧化碳濃度等。各種作物由于起源、演化等的不同，其不同的生育期對農(nóng)業(yè)氣象條件的要求和反應(yīng)各異，并各有其最低點(diǎn)、最適點(diǎn)和最高點(diǎn)。當(dāng)農(nóng)業(yè)氣象條件處于最低點(diǎn)至最適點(diǎn)間，作物生長發(fā)育速度隨氣象條件的改善而加快。超過最適點(diǎn)以后，生長發(fā)育速度不但不再增加，甚至還會減慢；作物的農(nóng)業(yè)氣象條件在一定時期內(nèi)處于最低點(diǎn)以下或最高點(diǎn)之上時生長受到抑制，甚至產(chǎn)生各種農(nóng)業(yè)氣象災(zāi)害。

太陽輻射和日照

太陽輻射是植物生命活動的能源。光質(zhì)、光強(qiáng)影響作物生長的形態(tài)，如植株的高矮、莖桿的粗細(xì)、葉片的大小厚薄等。日照長短在一定階段對作物的發(fā)育，尤其是開花結(jié)實(shí)有決定性影響。長日照作物必須經(jīng)歷日長大于某一時數(shù)的光周期才能開花結(jié)實(shí)。而短日照作物，則要求經(jīng)歷日長小于某一時數(shù)的光周期才能完成其發(fā)育過程。

在影響作物生長發(fā)育和最終產(chǎn)量形成的外界氣象因素中，首先考慮的是光，它是農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的能量源泉。在作物群體光合生產(chǎn)中，光照強(qiáng)度對作物有機(jī)物質(zhì)的積累和品質(zhì)優(yōu)劣有重要意義，當(dāng)光強(qiáng)度處于光補(bǔ)償點(diǎn)和飽和點(diǎn)之間時，光合作用速率隨光強(qiáng)度增加而增加。喜光植物（如棉花、向口葵等）只有在太陽直射光下才能正常生長，直射光是干物質(zhì)積累的主要能量來源，漫射光的強(qiáng)度比直射光弱，但光合有效輻射多，被作物利用的效率高，某些耐蔭植物（如茶葉、人參等）生長在漫射光條件下產(chǎn)量高、品質(zhì)好。

光對作物生育的影響，還表現(xiàn)在光刺激作用，即光為作物提供信息，影響其生理、生態(tài)過程。光對植物體色素的形成、細(xì)胞原生質(zhì)的粘度及其流動等有重要作用。某些植物的器官有顯著的趨光性，并可作自動調(diào)節(jié)運(yùn)動。作物群體為適應(yīng)光照強(qiáng)弱，以莖葉密度的消長進(jìn)行控制調(diào)節(jié)。不同波段的太陽輻射光譜對植物有不同的作用，并能引起植物相應(yīng)的反應(yīng)。一年中某個季節(jié)白天與黑夜的交替及其時間長度的變化引起植物的光周期效應(yīng)；同一值物的不同品種，也有感光性強(qiáng)弱之分等等，這些都與日長變化和光刺激有關(guān)。光條件在作物生產(chǎn)力形成中是個重要的環(huán)境因子，但光是非限制因子，在當(dāng)前農(nóng)業(yè)生產(chǎn)水平下，重點(diǎn)影響因素是溫度與水分。3

溫度

溫度是制約作物發(fā)育速度的主要因子。一般作物苗期要求較低的溫度。特別是越冬作物，苗期要求有一定的低溫階段才能正常開花結(jié)實(shí)，即所謂春化現(xiàn)象。生殖生長期要求較高的溫度，溫度的影響表現(xiàn)為作物各發(fā)育期出現(xiàn)的早晚和持續(xù)時間的長短。發(fā)育期出現(xiàn)的季節(jié)不同，所遇到的綜合氣象條件也就不一，最終的產(chǎn)品質(zhì)量亦有差異。在其他條件滿足作物需要的前提下，作物完成某個發(fā)育期或全生育期需要有一定的積溫。水分既是構(gòu)成作物體的組成部分，也是其生長發(fā)育的重要環(huán)境因子。作物在整個生長發(fā)育的各個階段對水分的要求不同，在作物生殖生長期前后，對水分最為敏感，稱作物需水臨界期，此時缺水常造成大幅度減產(chǎn)。

溫度是通過強(qiáng)度、持續(xù)時間和時空變化影響作物的生長發(fā)育。作物的生命活動溫度范圍約為-10一50。C，在這個范圍內(nèi)溫度升高10。C，作物的生理生化反應(yīng)速度增加1一2倍。在作物生命過程中有最適、最高和最低三個基本點(diǎn)溫度，在最適溫度下作物生長發(fā)育迅速而良好，在最高、最低溫變下，作物停止生長發(fā)育，但仍能維持生命。不同作物或不同品種的不同生育時期，三基點(diǎn)溫度是不同的。

水分

水分與作物生育關(guān)系更是十分密切，它一方面是作物光合作用、合成碳水化合物的主要原料之一，又是作物體內(nèi)輸送養(yǎng)分的載體。降水量是評價一個地區(qū)作物水分供應(yīng)狀況的重要指標(biāo)，但對作物生育影響主要是土壤水分，或者說決定于土壤水分平衡狀況。在土壤水分平衡各分量中，主要收入項(xiàng)是降水量，蒸發(fā)量（在作物覆蓋下為蒸散量）是主要支出項(xiàng)，降水量與蒸發(fā)量的比例，決定了土壤水分狀況及其變化規(guī)律。

空氣

空氣——是作物賴以生存的玉要因素和物質(zhì)來源，其組成物質(zhì)有干潔空氣、水汽和塵埃等雜質(zhì)，其中農(nóng)業(yè)氣象學(xué)所著重研究的CO2成分對農(nóng)業(yè)自然條件的變化和產(chǎn)量形成至關(guān)重要?？諝庵械腃O2在正常清況下為320ppm，即每立升空氣含0.6毫克，它是作物光合作用形成有機(jī)物質(zhì)的來源?？諝庵蠧O2濃度的增長，有利于C3作物光合效率的提高，CO2對波長13一17微米的波譜區(qū)間的紅外輻射有強(qiáng)烈的吸收作用，產(chǎn)生“溫室效應(yīng)”，增加大氣溫度，可能引起氣候變異和作物種植界限的變更。

實(shí)際上，一個地區(qū)的氣象條件總是以氣候或天氣條件綜合的影響作物的生長發(fā)育。氣候泛指某一地區(qū)氣象條件的多年平均狀況，天氣（則指氣象要素值（或天氣現(xiàn)象）在一較短時段內(nèi)的狀況，氣候、天氣條件和作物的相互關(guān)系各有其側(cè)重面，氣候條件的綜合影響表現(xiàn)在作物分布的地帶性和種植制度的區(qū)域性。3

產(chǎn)量品質(zhì)光強(qiáng)影響光合速率和干物質(zhì)的積累；這是中國的主要小麥高產(chǎn)區(qū)都分布在全年太陽總輻射能較大地區(qū)的原因。生長季節(jié)的長短和積溫的多少決定作物的可能生育時期從而影響產(chǎn)量。

氣溫變化的快慢對谷類作物的灌漿速度影響很大，變化緩慢時，灌漿延長，有利于增產(chǎn)。氣溫日較差大時，由于光合作用增強(qiáng)，夜間呼吸作用減弱，可使光合產(chǎn)物積累增多，產(chǎn)量增高。此外，水分也是光合作用不可或缺的重要原料和植物體內(nèi)物質(zhì)運(yùn)輸?shù)妮d體。作物產(chǎn)品的品質(zhì)與天氣氣候條件也有密切關(guān)系。濕潤地區(qū)水分供應(yīng)充分，如配以其他適當(dāng)?shù)臈l件，作物形成的貯藏物質(zhì)將以淀粉、糖分、纖維和脂肪占優(yōu)勢；在干燥氣候條件下則貯藏物質(zhì)以蛋白質(zhì)等占優(yōu)勢。溫度是影響大豆含油量的主要環(huán)境因子之一，在大豆成熟前20～40天內(nèi)的溫度與豆粒含油率的相關(guān)系數(shù)最大。果樹在果實(shí)成熟期間如紫外線減少，果實(shí)的含糖量就下降。纖維作物在紫外線照射下品質(zhì)良好；高山云霧環(huán)境中生長的茶葉的品質(zhì)較佳。氣象條件影響栽培管理措施的效果。如晴天時中耕除草效果好；大風(fēng)天氣灌溉易引起作物倒伏；靜風(fēng)逆溫條件適宜噴灑農(nóng)藥；連陰雨天氣不利于收割、打場,還易造成收獲霉?fàn)€,等等。因此確定作物的栽培措施時既要考慮當(dāng)時的天氣條件，又要顧及作物各生育期所處的氣象條件是否適宜。反之，耕作、灌水、行向、密度、間套復(fù)種等栽培措施也會影響局地小氣候環(huán)境，從而影響作物的生長發(fā)育和產(chǎn)量形成。如套種使作物生長發(fā)育交替延續(xù)，能充分利用季節(jié)與光熱水資源；間作對改善田間通風(fēng)條件,調(diào)節(jié)CO2的供應(yīng)有利等。4

作物防護(hù)防災(zāi)、救災(zāi)措施

一是牢固樹立防災(zāi)抗災(zāi)的意識，繃緊農(nóng)作物氣象災(zāi)害這根鉉，時刻不放松。

二是根據(jù)氣象災(zāi)害發(fā)生的特點(diǎn)和發(fā)生頻率，農(nóng)業(yè)、氣象、水利等有關(guān)部門及早制定防救應(yīng)急預(yù)案，及時發(fā)放到鄉(xiāng)鎮(zhèn)和有關(guān)部門，并在氣象災(zāi)害易發(fā)生時段及時作出預(yù)警，積極組織抗災(zāi)救災(zāi)，使災(zāi)害損失降到最低程度。

三是組織救災(zāi)組，及時進(jìn)行災(zāi)情調(diào)查，研究補(bǔ)救措施，加強(qiáng)技術(shù)服務(wù)。在春播、春管和三搶（搶收、搶栽、搶管）期間，縣委、政府組織了各種救災(zāi)組、服務(wù)團(tuán)、指導(dǎo)隊(duì)120多個，近1000人，分赴各鄉(xiāng)鎮(zhèn)、深入田間地頭開展調(diào)查研究、組織種肥藥膜等物資幫扶農(nóng)民，開展技術(shù)指導(dǎo)服務(wù)。農(nóng)業(yè)局抽派出了68名技術(shù)人員，長期在鄉(xiāng)村與農(nóng)民同吃、同住，開展救災(zāi)工作和技術(shù)指導(dǎo)服務(wù)。

一是加強(qiáng)田間管理，防蟲治??；

二是對春播期間遇凍害、低溫、寒潮而引起爛種、死苗的田塊，立即組織農(nóng)戶進(jìn)行補(bǔ)種或改種，前期遇爛種、死苗的田塊及時進(jìn)行補(bǔ)種，后期死苗的田塊改種其它作物；

三是對受冰雹損毀的田塊，視季節(jié)早遲進(jìn)行補(bǔ)種或改種其它作物，對已絕收的田塊幫助農(nóng)民及時作好規(guī)劃，補(bǔ)種紅苕、蔬菜或適時改種蕎麥、洋芋或其它晚秋作物；

四是對受洪澇災(zāi)害損毀的田塊，首先是盡快排干積水，并對作物清瘀洗苗、培土施肥；若受淹超過2天的田塊，則進(jìn)行補(bǔ)種或改種其它作物，對已絕收的田塊及時作好規(guī)劃，改種紅苕、蕎麥、洋芋、蔬菜或其它晚秋作物；5

五是對不良?xì)夂蛩鸬霓r(nóng)作物病蟲害及時進(jìn)行綜合防治；

六是狠抓氣象災(zāi)害發(fā)生的防除，及時進(jìn)行驅(qū)雹；

七是確保救災(zāi)抗災(zāi)工作前后銜接。災(zāi)情頻繁，不同災(zāi)害種類前后相連，在救災(zāi)抗災(zāi)工作中統(tǒng)籌安排，前后銜接。各類庫、塘抓住降雨季節(jié)引水入庫(塘)，蓄水預(yù)防干旱，同時組織農(nóng)戶對堰、溝、渠進(jìn)行全面清瘀和維修，以保證旱災(zāi)發(fā)生時及時使用。

影響（1）中國農(nóng)學(xué)會農(nóng)業(yè)氣象研究會于1986年9月9日～13日,在安徽省歙縣召開了作物氣象學(xué)術(shù)研討會。參加會議的有來自全國各地農(nóng)業(yè)科研單位、氣象部門、高等農(nóng)業(yè)院校和中國科學(xué)院系統(tǒng)的代表共44人。會議收到論文五十多篇,有25人作了學(xué)術(shù)報告。從內(nèi)容看，為適應(yīng)農(nóng)業(yè)商品生產(chǎn)發(fā)展需要，作物氣象研究正在不斷深入，研究的對象由幾種作物擴(kuò)展到多種作物，由糧食作物擴(kuò)展到經(jīng)濟(jì)作物和名、優(yōu)、特作物,且有些研究成果已經(jīng)取得了經(jīng)濟(jì)效益，得到生產(chǎn)部門和群眾的好評，同時對作物品質(zhì)與氣象條件關(guān)系的研究也取得了進(jìn)展。6

（2）作物氣象提出了氣象災(zāi)害的類型以及對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的影響，并提出了防避氣象災(zāi)害的有效措施：一是加強(qiáng)農(nóng)業(yè)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)；二是加強(qiáng)宣傳，提高防災(zāi)意識；三是大力推廣各種防災(zāi)農(nóng)業(yè)先進(jìn)技術(shù)。7