农田小气候有何特征

Question

农田小气候有何特征

Answer 1

　　错综复杂的农田小气候常通过农田中不同作物群体结构内辐射、温度、湿度、风和二氧化碳等农业气象要素的变化反映其主要特征.在作物生长发育的盛期（如谷类作物的抽穗期）,这种特征的反映往往更为典型.这是因为作物群体结构、农田活动层及其边界层到这时才得到充分发展,因而由蒸腾作用、光合作用、呼吸作用等生物学过程所引起的作物与土壤、空气之间的水汽、二氧化碳等物质交换,以及作物层辐射能、热能的能量转化等物理学过程,最为旺盛和突出.
　　光和辐射 太阳光进入农田作物层中,受到茎叶层层削弱,有些被吸收,有些被反射,部分透过第1层叶片,进入第 2层之后又被反射和吸收,部分则经过从茎叶空隙直达地面.作物茎叶对太阳光能进行多次反射和吸收.透射的强弱程度与作物本身的生育状况和群体结构有关,后者也反过来影响作物的生长发育.
　　在作物生长发育的盛期,不同高度上单位体积内的茎叶表面积数量表现为上层多、下层少；上层茎叶密集,遮挡了大量的直射光透入下层.茎叶对光能的削弱作用,也是上层显著,下层较差.总辐射、直接辐射和漫射辐射的铅直分布趋势基本相似,都是从上往下递减,并且都在开始时递减缓慢,通过枝叶密集的作物群体上层时递减迅速,到了下层递减速度又减慢.晴天农田各个高度上太阳辐射的日变化基本一致,均为早晚弱而中午强；但是量值变化白天在各个高度上却存在差异；高度越高光照强度越大,反之则越小.
　　温度 农田作物层中的空气温度,主要决定于作物群体结构内不同茎叶层透入太阳辐射和湍流交换（影响水汽和热量输送）强弱的对比关系.在作物群体密度大的情况下,由于作物群体内辐射被削弱,作物层内白天的空气温度与裸地比较相对较低,夜间则相对较高.如作物密度不大,则在其对湍流的削弱作用大于对辐射的削弱作用情况下,作物层中的温度在夜间就可能相对高些.由于不同作物和不同生育期农田小气候的物理学和生物学基础不一,农田上温度的铅直分布情况有相当的差异.
　　生长发育初期和后期 在初期,作物茎矮叶小,植株覆盖面积少且分布稀疏,白天和夜间空气温度的铅直分布几乎与裸地一样,即白天呈温度由地面向上递减的日射型分布,夜间呈温度随高度增加而相应上升的辐射型分布.到作物成熟的生长发育后期,禾谷类作物茎叶枯黄,阳光透达地面,植株蒸腾减弱,农田空气温度的铅直分布又几乎回复到生长发育初期的状况.水平阔叶作物（如棉花地）的情况有所不同,白天空气温度铅直分布廓线的最高点并不出现在地面,而是在植株顶部的叶面附近,夜间温度廓线的最低点却仍在地面.
　　生长发育盛期 这一时期,作物封行,枝繁叶茂,形成小气候的因子变化频繁,温度铅直分布情况也较为复杂,白天和夜间温度的分布曲线正好相反.在作物茎叶密集层的上部,亦即邻近外活动面之外,白天获得太阳辐射热量较多,而湍流较弱,蒸腾也较小,温度铅直廓线上的最高值就出现在这一部位.到了夜间,农田冷空气既不能停滞在作物顶部,也不会下沉到作物保护下的地面,而是积聚在作物层中某一高度上.这一高度既是作物层上表面下沉的冷空气汇集之处,又是株间空气受作物本身辐射最显著的地方.其温度是铅直廓线上的最低值,其向上、向下的温度都是递增的.白天农田内温度廓线上的最低值大多出现在茎叶密集层内,这是因为这个部位所得到的热量本来就不如上层多,且大量也消耗在作物蒸腾上,用于提高空气温度的热量相对较少.出现最高值和最低值的部位,一般都有位移现象,即随着植株高度和密度两者的增加相应抬升.
　　温度在水田上的分布情况和旱地有异.这种差别在贴近水面的气层内,表现得最为明显.在水田中,白天铅直分布的特点同旱地一样,也有一个温度铅直分布的最高点处在某高度上.在此高度以上,温度铅直分布趋势同旱地基本相似,也呈日射型分布,但在此高度以下,由于水体蒸发耗热和对太阳辐射的减弱作用,温度呈辐射型分布,类似裸地夜间温度分布情况.夜间,植株上层空气虽然较冷,而贴近水面的空气温度仍较高,温度铅直分布的形式恰与白天相反,即下部呈日射型,上部略呈辐射型.
　　湿度 农田中的空气湿度状况主要取决于农田蒸散(即土壤蒸发和植物蒸腾之和)和大气湿度两个因素.农田作物层内土壤蒸发和植物蒸腾的水汽,往往因为株间湍流交换的减弱而不易散逸,故与裸地比较农田中的空气湿度一般相对较高.
　　绝对湿度 绝对湿度铅直分布情况同温度近似.在植物蒸腾面不大、土壤或水面蒸发为农田蒸散主要组成部分的情况下,农田中绝对湿度的铅直分布,均呈白天随离地面高度的增加而减少,夜间则随高度而递增的趋势.在作物生长发育的盛期,作物茎叶密集,植物蒸腾在农田蒸散中占主导地位,绝对湿度的铅直分布就有变化.邻近外活动面的部位,在白天是主要蒸腾面,因而中午时分绝对湿度高；到了夜间,这一部位常有大量的露和霜出现,绝对湿度就低.
　　相对湿度 农田中相对湿度的铅直分布比较复杂,它取决于绝对湿度和温度.一般在作物生长发育初期,不论白天和夜间,相对湿度都是随高度的升高而降低.到生长发育盛期,白天在茎叶密集的外活动面附近,相对湿度最高,地面附近次之；夜间外活动面和内活动面的气温都较低,作物层中各高度上的相对湿度都很接近.生长发育后期白天的情况和盛期相近,但夜间由于地面气温低,最大相对湿度又出现在这里.
　　水田中湿度铅直分布相对比较简单,不论白天和夜间绝对湿度都随高度增加而降低；相对湿度在白天和绝对湿度的分布一致,夜间则相反.
　　风 农田中的风速与作物群体结构的植株密度关系很大.由于植株阻挡,摩擦作用使农田中的风速相对较小.从风速的水平分布看,风速由农田边行向农田中部不断减弱,最初减弱很快,以后减慢,到达一定距离后不再变化.从铅直方向看,风速在作物层中茎叶稠密部位受到较大削弱；顶部和下部茎叶稀少,风速较大；离边行较远的地方的作物层下部风速较小.
　　二氧化碳 农田二氧化碳的状况,决定于农田湍流交换强度、大气中二氧化碳含量和土壤释放二氧化碳数量 3方面的因素.作物层内二氧化碳浓度在叶面积密度最大层次附近为最低.在白天,农田二氧化碳由作物层上部向下和由地面向上输送.