[科普中国]-农业气候学

简介

农业气候学就是研究农业生产对象和农业生产过程与气候条件之间相互关系及其规律的科学，也就是研究气候与农作物栽培条件、动物饲养，特别是与整个农业作业方法之间的关系及其规律。1

研究对象（1）对农业具有重要意义的气候条件；

（2）农作物(或饲养动物)在这样的条件下生长发育的状况。2

研究内容研究农、林、牧、渔等农业生产对气候的要求和反应，并用一定数量的气候要素值表示出其间的定量关系(及农业气候指标)，分析这些农业气候指标的时空分布规律，评价地区气候资源，为合理利用气候资源、防御气象灾害、逐步实现农业生态良性循环、保证农业不断增产提供科学依据，为农业合理规划布局、改进耕作方法和改革种植制度等提供战略参考。2

基本任务农业气候学的目的就是要使农业生产充分而合理地利用当地有利的气候资源，最大限度地抗御和避免不利的气候条件，实现高产、稳产、优质和低耗能。因此，农业气候学的基本任务包括：

（1）研究农业生产对气候条件的具体要求和反应，确定农业气候指标

（2）农业气候资源分析和农业气候区划

（3）农业气象灾害发生规律与防御措施的小气候效应

（4）气候变化与农业生产

（5）农业气候资料的处理与农业气候业务、服务体系的建设2

农业气候学研究基本原则抓住重要农业气候问题，目的明确具体农业气候调查是农业气候研究的基本工作。调查方法种类很多，如利用现有的气候资料、灾情报告、农业生产年度总结等资料对一个地区农业气候特点进行研究；利用物候现象间接推断气候的特点；还可以向有经验的老农、农业技术人员等进行访问。劳动人民在几千年的农业生产中积累了关于气候与农业生产的丰富经验。通过深入调查既有利于抓住问题，又可以启发寻求分析问题解决问题的方法。2

着重考察对农业生产起决定作用的气候因子农业生产过程要受到各种外界环境条件(因子)的影响，在其生长发育和产量形成过程中要求一定数量的光、热、水等气候条件，而且对这些气候条件的要求来说是同等重要的，不可代替的，这些因子称之为“基本因子”或“生存因子”，其数量的多少及变化对作物生育和产量产生很大的影响。只有生存因子得到充分满足并且协调配合，生物体才能正常的生长、发育，完成各个生理环节，获得高产、稳产。如果生存因子超过生物所能忍受的极限，比如气温过低或过高，生物体就将受害或死亡，这些因子就会成为“灾害因子”。另外，有些气候因子如空气湿度、风、云等，一般情况下不会对作物产生很大的影响，只起加强或削弱基本因子的作用，称之为“影响因子”或“环境因子”。只有它们达到一定强度或者与其他因子配合在一起时，对作物才会产生一定的影响。比如空气湿度在小麦生育过程中只有在乳熟到蜡熟期低湿配合高温才会引起危害。当这些因子的强度达到灾害程度时，必须把它们当做基本因子来考虑。各种环境因子并不是同等重要的，应该将生存因子和环境因子区别开来，并且着重考察对农业生产(产量、质量)具有决定作用的时期和因子，即关键期和关键因子。2

农业气候相似原则德国学者玛依尔为使农业能够最大限度的利用气候资源，创立了“气候相似学说”。按此理论，植物的移植必须首先考虑地区的气候相似。而在生产实践中，气候条件差异明显的两地能生长同种作物，而在气候条件十分相似的两地却不能生长同一种作物。例如，原产于热带地区亚马逊河流域的橡胶，现在在中国台湾、海南、两广等地也有种植；中国华南地区与青藏高原气候条件截然不同，但是将华南地区某些春性较强的冬小麦品种在青藏高原作春麦栽培却获得了成功。橡胶原产地的气候条件(高温高湿，气流平稳)与我国华南地区相比差异显著，如华南地区大于10℃积温比原产地少1500～2000℃，年平均气温低5～8℃，最冷月平均气温低l0℃，年极端最低温度低15℃，年降雨量少500～1000 mm。若根据玛依尔的“气候相似学说”，华南等地是不能种植橡胶的，但因华南处于季风气候区，夏季高温多雨，潮湿条件相当于橡胶生长的最适指标和下限指标之间。与原产地相比，温度日较差大，降水强度小，使积温和降水的有效性提高，冬季比原产地干冷，橡胶生长缓慢，为适应当地气候条件而休眠。可见，在典型的热带和中国受季风影响的热带地区，尽管它们的气候条件有所差异，但都可使橡胶得到适宜的生存条件，并能获得一定产量。对橡胶来说，这些地区是“农业气候相似”而不是“气候相似”。2

研究方法农业气候调查法农业气候调查既是农业气候研究所必须遵循的原则，也是一种基本的工作方法和有效途径。

气候分析法（1）对比分析法

同地区、不同年份的农业气候条件不同。通过对气候要素时空分布变化与农业生物生育状况、产量、质量的对比分析，可以确定某种农业生物最适宜和最不适宜的气候条件，并寻找一定条件下的最优农业技术措施。2

（2）统计分析法

即根据样本资料研究随机变量的分布特征、相关关系和随机过程等问题。2

物候学方法物候学方法就是以物候现象出现日期为指标研究历史时期气候的变化。中国在公元前11世纪便开始了物候观测，最早见于《诗经·豳风·七月》“四月秀荽，五月鸣啁”。几千年来，丰富的物候记载典籍为我们了解中国历史时期物候的变迁提供了依据。2

数学模拟法数学模拟法是通过建立数学模式，用数学函数关系描述气候条件对农业生产过程的影响。

新技术、新方法的应用随着人类科学技术的高度发展，电子计算机、航空航天技术、信息技术、空间科学技术、生物技术、新能源技术、海洋开发等新技术；系统论、控制论、耗散结构论、协调论、突变论等理论得到了广泛应用。

此外，农业气候研究还应考虑农田小气候与植物气候的差异性，作物、牧草和牲畜生长发育与气候周期性变化的复杂性等问题。2

研究进程在人类的农业生产过程中，气候的影响最为直接也最为密切，所以农业气候学是一门十分古老的科学。纵观3 000年的研究发展可以分为3个时期。

萌芽时期萌芽时期主要是指16世纪中叶以前这一段漫长时期，其显著的特点是由于人类生活和生产的需要，进行一些零星的局部观测，积累了一些感性认识和经验，对某些天象作出一定的解释，尚未形成一门完整的学科。

气候一词原出于希腊文，原意为倾斜。古希腊人认为，地球上由于受到不同倾斜角度的太阳光线的照射，于是产生了气候，并且建立了关于热带、温带和寒带的概念。直到15世纪中期地球大探险时期，人们才认识到气候的形成不仅受太阳光线倾斜角度的影响，还与大气环流、海陆分布状况等有关。2

中国在这一时期的成就处于世界领先地位。早在春秋时期就已有了二十四节气和七十二候的完整记载。秦汉时期的《吕氏春秋》、《淮南子》等涉及物候的书籍是世界上最早的关于物候学的文献。北魏贾思勰《齐民要术》一书，更将物候现象与农业生产系统地结合起来，根据自然物候季节变化安排农事活动。《诗经》中有“上天同云，雨雪纷纷”的记载；《道德经》里则有“飘风不终朝，骤雨不终日”的记载；《汜胜之书》有“冬雨雪止，辄以蔺之，掩地雪，勿使从风飞去，后雪复蔺之，则立春保泽，冻虫死，来年宜稼”。这种增熵、防旱、防病虫害的措施沿用至今。2

初建时期初建时期包括从16世纪中叶到19世纪末这一时期。科技水平的迅速提高，物理学、流体力学的快速发展，地理学的蓬勃兴起，同时气象观测仪器纷纷发明，使气候学逐渐成为一门独立的科学。西方各国普遍发展较快，而中国由于封建统治的压抑，生产力水平低下，处于长期停顿状态。2

发展时期19世纪中叶以后，各国气候学者相继将气候学与农业生产结合起来，如A．N．沃耶依柯夫、J．汉恩、A．苏潘、W．柯本等，联系植被、土壤等，先后进行了全球或地区的气候分析与分类。19世纪末期，俄国学者A．N．沃耶依柯夫提出农业气候学基本原理，运用农业气候相似原则，成功地研究了俄罗斯棉花、茶树、柑橘、烟草等的适宜栽培地区，他所制定的原则为现代农业气候研究奠定了基础，之后，原苏联学者T．T．谢良尼诺夫、Φ.Φ达维塔雅、卡拉斯柯夫等人继承并发展了这一思想体系，建立了原苏联农业气候学研究方案，创立了新型的农业气候区划方法。C.A.萨鲍日尼柯娃用“气候肥力”概念评定气候的农业生产潜力，比较不同地区的农业气候条件。原苏联学者创立的农业气候体系亦为世界上许多国家农业气候学者采用。2

中国现代农业气候研究的奠基人是竺可桢，他在1927年创立了气象研究所，次年在南京北极阁建立气象台。他在1916年指出，中国多熟制的形成是各地温度、雨量不同的结果；根据气候与农业的关系，提出适于中国气候的分区标准并作出分区。建国后，中国农业气候科学得到高度重视与发展。20世纪60年代以来，对中国主要作物的农业气候指标、地区农业气候资源、农业气候灾害发生规律作了大量研究。近年来，为配合农业自然资源调查与农业区划，广泛开展了光资源、水分资源、热量资源和气候生产潜力的研究。全国绝大多数的省(自治区)、市、县完成了农业气候资源调查与区划；中我国的牧区进行了畜牧气候区划。2

近二三十年来，随着生理学、生态学、数学、气象学、经济学等学科的迅速发展，以及遥感、航天技术、电子计算机的广泛应用，农业气候的研究逐渐由定性分析转向定量分析，由单因子分析转向多因子的综合农业气候指标分析，并从系统的观点致力于作物一大气一土壤、作物一天气一措施的统计物理模式研究，提出了作物产量与土地、气候资源分析与分区的方法。2

20世纪70年代以来世界性的气候异常变化给农业生产造成严重的损失，引起各国和有关国际组织对气候变迁与粮食生产关系的重视，并制定了世界气候计划(WCP)，以加强对作物产量预测方法的研究。美国和澳大利亚都出版了关于气候变化与粮食生产关系的专著，日本于1978年出版了《气候变迁与粮食生产》。这些研究对农业气候学的发展起到了促进作用。2