[科普中国]-作物气象

定义

作物气象学是农业气象学的一个分支，是研究作物生长发育和产量形成与气象条件相互作用的定量关联及其规律的学科，而作物气象是其主要内容。

作物气象是农业气象的一个重要方面。主要研究气象条件和作物生产的相互关系及其变化规律，包括气象条件对作物的分布、生长发育、产量、品质和栽培管理等的影响。

内容基本介绍作物气象主要是研究作物地理分布与气候的关系，气象因子对农作物生长发育及产量、品质的影响，农作物丰产栽培中的农业气象问题及其对策的农业气象依据。农作物品种及引种的气候适应性及其经济效益．农作物栽培措施的农业气象条件预报以及农业气象产量预报等。研究和掌握作物对气象条件的定量要求及其反应的规律，建立作物一气象模式与生产管理秩序，结合天气监测和预报，可为合理利用气候资源，趋利避害，改善田间小气候，有效地为农业增产服务，提供农业气象依据。中国现代作物气象研究始于本世纪20年代，是由竺可祯提出的，但系统的研究是从1953年开始的，江西的作物气象研究工作亦是始于50年代，但取得较大进展乃是70年代以后，主要先后对水稻、油莱、小麦、棉花、柑桔等作物生育的气象条件及其指标鉴定，作物气象预报，水稻烂秧和寒露风等灾害规律及防御措施，种植制度、低温冷害．杂交稻制种、栽培的气象条件及产量预报等进行了较广泛的研究。2

作物生产的实质是一个能量转换、物质循环和积累的过程。在自然条件下，光、热、水、气等气象要素，既是作物的基本生活因子，又是环境因素的重要组成部分，因此，气象因子除提供能量并参与作物的物质循环和积累过程外，其数量和组合在时、空范围内的变化，还制约着作物品种的分布、适应范围和生育状况。研究和掌握作物对气象条件的要求及其反应的规律，建立作物——气象模式与管理措施程序，结合农业气象监测和预报，可为合理的利用气候资源，趋利避害，改善田间小气候，以及提高农作物产量等提供充分的气象依据。

不同作物、或同种作物的不同品种类型，对气象条件的要求有差异，从而形成分布上的区域性。作物分布主要受生长季、越冬条件、积温和水分条件等制约。高海拔地区作物栽培的最高海拔界限,主要由温度条件决定。有显著旱季雨季的地区，降水是决定作物栽培区的支配条件。在中国，冬小麦种植北界大致和多年平均极端最低气温-22～-24℃线相吻合。喜温的茶、柑橘等主要分布在长江以南。喜凉的莜麦、马铃薯则多分布于山西北部和内蒙古、黑龙江等地。抗旱的黍稷、粟可在半干旱地区种植。喜湿的水稻则主要分布在湿润地带。同一作物的不同品种类型分布地区也不一致，如大豆感光性弱的品种，多分布于高纬度地区，感光性强的品种多分布在中纬度地区。宽皮类柑橘和甜橙类的受害温度分别为-9℃和-7℃，故前者的分布区域可比后者偏北一些。气象条件对作物分布的制约，决定了引种和品种调配要充分注意其生物学特性和两地的农业气候特点。

影响因素影响作物生长发育的气象条件主要有太阳辐射、温度、降水、湿度、风、二氧化碳浓度等。各种作物由于起源、演化等的不同，其不同的生育期对农业气象条件的要求和反应各异，并各有其最低点、最适点和最高点。当农业气象条件处于最低点至最适点间，作物生长发育速度随气象条件的改善而加快。超过最适点以后，生长发育速度不但不再增加，甚至还会减慢；作物的农业气象条件在一定时期内处于最低点以下或最高点之上时生长受到抑制，甚至产生各种农业气象灾害。

太阳辐射和日照

太阳辐射是植物生命活动的能源。光质、光强影响作物生长的形态，如植株的高矮、茎杆的粗细、叶片的大小厚薄等。日照长短在一定阶段对作物的发育，尤其是开花结实有决定性影响。长日照作物必须经历日长大于某一时数的光周期才能开花结实。而短日照作物，则要求经历日长小于某一时数的光周期才能完成其发育过程。

在影响作物生长发育和最终产量形成的外界气象因素中，首先考虑的是光，它是农业生态系统的能量源泉。在作物群体光合生产中，光照强度对作物有机物质的积累和品质优劣有重要意义，当光强度处于光补偿点和饱和点之间时，光合作用速率随光强度增加而增加。喜光植物（如棉花、向口葵等）只有在太阳直射光下才能正常生长，直射光是干物质积累的主要能量来源，漫射光的强度比直射光弱，但光合有效辐射多，被作物利用的效率高，某些耐荫植物（如茶叶、人参等）生长在漫射光条件下产量高、品质好。

光对作物生育的影响，还表现在光刺激作用，即光为作物提供信息，影响其生理、生态过程。光对植物体色素的形成、细胞原生质的粘度及其流动等有重要作用。某些植物的器官有显著的趋光性，并可作自动调节运动。作物群体为适应光照强弱，以茎叶密度的消长进行控制调节。不同波段的太阳辐射光谱对植物有不同的作用，并能引起植物相应的反应。一年中某个季节白天与黑夜的交替及其时间长度的变化引起植物的光周期效应；同一值物的不同品种，也有感光性强弱之分等等，这些都与日长变化和光刺激有关。光条件在作物生产力形成中是个重要的环境因子，但光是非限制因子，在当前农业生产水平下，重点影响因素是温度与水分。3

温度

温度是制约作物发育速度的主要因子。一般作物苗期要求较低的温度。特别是越冬作物，苗期要求有一定的低温阶段才能正常开花结实，即所谓春化现象。生殖生长期要求较高的温度，温度的影响表现为作物各发育期出现的早晚和持续时间的长短。发育期出现的季节不同，所遇到的综合气象条件也就不一，最终的产品质量亦有差异。在其他条件满足作物需要的前提下，作物完成某个发育期或全生育期需要有一定的积温。水分既是构成作物体的组成部分，也是其生长发育的重要环境因子。作物在整个生长发育的各个阶段对水分的要求不同，在作物生殖生长期前后，对水分最为敏感，称作物需水临界期，此时缺水常造成大幅度减产。

温度是通过强度、持续时间和时空变化影响作物的生长发育。作物的生命活动温度范围约为-10一50。C，在这个范围内温度升高10。C，作物的生理生化反应速度增加1一2倍。在作物生命过程中有最适、最高和最低三个基本点温度，在最适温度下作物生长发育迅速而良好，在最高、最低温变下，作物停止生长发育，但仍能维持生命。不同作物或不同品种的不同生育时期，三基点温度是不同的。

水分

水分与作物生育关系更是十分密切，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，又是作物体内输送养分的载体。降水量是评价一个地区作物水分供应状况的重要指标，但对作物生育影响主要是土壤水分，或者说决定于土壤水分平衡状况。在土壤水分平衡各分量中，主要收入项是降水量，蒸发量（在作物覆盖下为蒸散量）是主要支出项，降水量与蒸发量的比例，决定了土壤水分状况及其变化规律。

空气

空气——是作物赖以生存的玉要因素和物质来源，其组成物质有干洁空气、水汽和尘埃等杂质，其中农业气象学所着重研究的CO2成分对农业自然条件的变化和产量形成至关重要。空气中的CO2在正常清况下为320ppm，即每立升空气含0.6毫克，它是作物光合作用形成有机物质的来源。空气中CO2浓度的增长，有利于C3作物光合效率的提高，CO2对波长13一17微米的波谱区间的红外辐射有强烈的吸收作用，产生“温室效应”，增加大气温度，可能引起气候变异和作物种植界限的变更。

实际上，一个地区的气象条件总是以气候或天气条件综合的影响作物的生长发育。气候泛指某一地区气象条件的多年平均状况，天气（则指气象要素值（或天气现象）在一较短时段内的状况，气候、天气条件和作物的相互关系各有其侧重面，气候条件的综合影响表现在作物分布的地带性和种植制度的区域性。3

产量品质光强影响光合速率和干物质的积累；这是中国的主要小麦高产区都分布在全年太阳总辐射能较大地区的原因。生长季节的长短和积温的多少决定作物的可能生育时期从而影响产量。

气温变化的快慢对谷类作物的灌浆速度影响很大，变化缓慢时，灌浆延长，有利于增产。气温日较差大时，由于光合作用增强，夜间呼吸作用减弱，可使光合产物积累增多，产量增高。此外，水分也是光合作用不可或缺的重要原料和植物体内物质运输的载体。作物产品的品质与天气气候条件也有密切关系。湿润地区水分供应充分，如配以其他适当的条件，作物形成的贮藏物质将以淀粉、糖分、纤维和脂肪占优势；在干燥气候条件下则贮藏物质以蛋白质等占优势。温度是影响大豆含油量的主要环境因子之一，在大豆成熟前20～40天内的温度与豆粒含油率的相关系数最大。果树在果实成熟期间如紫外线减少，果实的含糖量就下降。纤维作物在紫外线照射下品质良好；高山云雾环境中生长的茶叶的品质较佳。气象条件影响栽培管理措施的效果。如晴天时中耕除草效果好；大风天气灌溉易引起作物倒伏；静风逆温条件适宜喷洒农药；连阴雨天气不利于收割、打场,还易造成收获霉烂,等等。因此确定作物的栽培措施时既要考虑当时的天气条件，又要顾及作物各生育期所处的气象条件是否适宜。反之，耕作、灌水、行向、密度、间套复种等栽培措施也会影响局地小气候环境，从而影响作物的生长发育和产量形成。如套种使作物生长发育交替延续，能充分利用季节与光热水资源；间作对改善田间通风条件,调节CO2的供应有利等。4

作物防护防灾、救灾措施

一是牢固树立防灾抗灾的意识，绷紧农作物气象灾害这根铉，时刻不放松。

二是根据气象灾害发生的特点和发生频率，农业、气象、水利等有关部门及早制定防救应急预案，及时发放到乡镇和有关部门，并在气象灾害易发生时段及时作出预警，积极组织抗灾救灾，使灾害损失降到最低程度。

三是组织救灾组，及时进行灾情调查，研究补救措施，加强技术服务。在春播、春管和三抢（抢收、抢栽、抢管）期间，县委、政府组织了各种救灾组、服务团、指导队120多个，近1000人，分赴各乡镇、深入田间地头开展调查研究、组织种肥药膜等物资帮扶农民，开展技术指导服务。农业局抽派出了68名技术人员，长期在乡村与农民同吃、同住，开展救灾工作和技术指导服务。

一是加强田间管理，防虫治病；

二是对春播期间遇冻害、低温、寒潮而引起烂种、死苗的田块，立即组织农户进行补种或改种，前期遇烂种、死苗的田块及时进行补种，后期死苗的田块改种其它作物；

三是对受冰雹损毁的田块，视季节早迟进行补种或改种其它作物，对已绝收的田块帮助农民及时作好规划，补种红苕、蔬菜或适时改种荞麦、洋芋或其它晚秋作物；

四是对受洪涝灾害损毁的田块，首先是尽快排干积水，并对作物清瘀洗苗、培土施肥；若受淹超过2天的田块，则进行补种或改种其它作物，对已绝收的田块及时作好规划，改种红苕、荞麦、洋芋、蔬菜或其它晚秋作物；5

五是对不良气候所引起的农作物病虫害及时进行综合防治；

六是狠抓气象灾害发生的防除，及时进行驱雹；

七是确保救灾抗灾工作前后衔接。灾情频繁，不同灾害种类前后相连，在救灾抗灾工作中统筹安排，前后衔接。各类库、塘抓住降雨季节引水入库(塘)，蓄水预防干旱，同时组织农户对堰、沟、渠进行全面清瘀和维修，以保证旱灾发生时及时使用。

影响（1）中国农学会农业气象研究会于1986年9月9日～13日,在安徽省歙县召开了作物气象学术研讨会。参加会议的有来自全国各地农业科研单位、气象部门、高等农业院校和中国科学院系统的代表共44人。会议收到论文五十多篇,有25人作了学术报告。从内容看，为适应农业商品生产发展需要，作物气象研究正在不断深入，研究的对象由几种作物扩展到多种作物，由粮食作物扩展到经济作物和名、优、特作物,且有些研究成果已经取得了经济效益，得到生产部门和群众的好评，同时对作物品质与气象条件关系的研究也取得了进展。6

（2）作物气象提出了气象灾害的类型以及对农业生产的影响，并提出了防避气象灾害的有效措施：一是加强农业基础设施建设；二是加强宣传，提高防灾意识；三是大力推广各种防灾农业先进技术。7