农业气象学

来自中文百科专业版
跳转至: 导航搜索

  农业气象学汉语拼音:Nongye Qixiangxue;英语:Agrometeorology),研究农业气象之间相互关系及其规律的科学农业科学基础学科之一,气象学科中应用气象学的重要分支。农业气象学研究的目的在于围绕农业的发展与现代化,不断认识和解决生产中的气象问题,提出促进农业生产的最优气象条件和措施。

概述

  远在3,000多年前,人们已认识到春夏秋冬的季节变化及其农业意义。中国古代著作中早就有“春耕、夏耘、秋收、冬藏”和“不违农时”的论述,公元前2世纪已有二十四节气七十二候的记载。在西方,公元前希腊人也已能根据气候变化确定一年中农事和航海时间,并有了两分两至(即春分秋分夏至冬至)的记述。

  作为一门学科,农业气象学是19世纪末在农业科学和气象科学发展的基础上逐步形成的。当时,一些科学家为使农作物获得高产和合理利用气候资源,曾应用气象学的成果来探讨作物生长与气象条件的关系,并根据光热水条件进行农业气候区划等。

  进入20世纪后,西欧苏联北美日本等国家和地区相继建立了农业气象机构,开展各项农业气象服务和试验研究工作,并在农业气象指标鉴定、农业气候资源分析与区划、农业小气候改良、农业气象灾害防御、农业气象情报和农业气象预报服务方面取得较大进展。

  中国现代农业气象学的研究始于20世纪初叶。1922年竺可桢的《气象与农业的关系》、1945年涂长望的《农业气象之内容及其研究途径述要》中都提到了农业气象研究的作用与任务。50年代以后,农业气象的研究、业务和教育机构逐步建立,农业气象观测、试验研究以及农业气象情报、预报和农业气候服务工作逐步开展,并培养了一批专业人才。70年代以后,农业气象学开始向定量化方向发展,气象学观点被应用于探讨农业生产中的物质输送与能量转换问题。同时,农业污染的气象问题、农业气象灾害的预防、荒漠化评价和防治的农业气象问题以及高空生物学的气象问题等日益受到重视。随着系统分析、模式建立和各种模拟实验的进行,计算机技术遥感技术的广泛应用,农业气象研究更趋精确,服务工作更加广泛有效。

气象条件与农业生产

  农业生产对象所处的外界环境,垂直尺度并不大。就植物而言,其上部边界最高不过几十米,下部边界深入土壤只限几米。这一范围的环境条件与生物有机体相互联系相互制约,成为一个土壤–植物–大气系统。这个系统内的状态和有关机制决定了植物的生长发育和产量形成。动物的参与形成了新的系统。通过对这个新的系统的调节与控制,最终形成动物产量。在这个系统中,太阳辐射、温度、水分、空气等气象因子既作为农业环境条件之一,影响农业生产;又为生物有机体的生长发育提供所必需的物质和能量,并通过影响自然环境中的其他因子间接地作用于农业。气象因子的不同组合对农业生产产生不同的影响。只有当这些因子的组合处于最优状态时,才能使农业产品获得最高的经济产量。反之,任何一个因子的不足或过量都会对农业造成损害。“风调雨顺,五谷丰登;旱涝风冻,减产失收”,是中国古代对于气象与农业之间密切关系的概括。

  农业生产也反过来影响气象条件。人们的生产活动是形成农业小气候的重要因子之一。很多农业气象灾害往往通过采取一定的农业措施得以减轻或防止。人类大规模地改造自然的工作,如大规模的水利建设、开垦荒地、防护林带的营造等都会影响一定地区内的天气、气候状况。由农业技术措施造成的影响有时甚至可以大于邻近地区天气、气候的自然差别。

研究尺度

  农业生产与气象条件的相互作用实际上是以多种尺度交错进行的。因而在农业气象的研究和服务中,也常根据不同的对象划分各种尺度,全球气候决定大的生物群落,即大尺度,相应的农业气象内容有农业气候带的形成与分布,农业类型、结构及其布局中的气象问题等;全球气候中所包含的地方气候决定植物群落和它的群丛以及它们的生长速度,即中尺度,相应的农业气象内容有作物种植制度和合理布局的气象问题、地区的农业气候区划等;群落中小区域群体所形成的小气候,即小尺度,相应的内容有农业小气候、农业设施和农业技术措施的气象效应等;植物器官(如茎、叶、花等)所贴近的气层可称为表面气候,即更小尺度,相应的内容有蒸发抑制剂的气象效应等;表面气候性质又影响植物体内(如组织)的温度、细胞间的二氧化碳浓度,这些可称为体内气候,即最小尺度,相应的内容有小麦冻害、水稻花器官受害、作物抗旱性等。

  20世纪70年代后,农业气象的研究与服务已涉及各个尺度,但主要还是在中小尺度内进行,并因研究对象和角度的不同而逐步形成各种分支学科。

研究内容与任务

  按农业生产对象,可分为作物气象、畜牧气象、森林气象、渔业气象、蚕业气象、养蜂气象等。由于这些分支的建立与发展有先有后,与气象关系的密切程度也各有不同,在同一时期它们往往并不处在同一水平上。按农业气象学原理和应用的研究重点,还可分为农业气象学基本原理、农业气候、农业小气候、农业气象灾害、农业气象预报、农业气象观测试验等。

  在具体实践中,农业气象研究工作大致有下列几方面:①鉴定农业生产的对象和过程对气象条件的要求及反应,以及它们对气象条件的反馈作用,从而提出农业生产中的气象问题及其对策。②农业气候资源与区划,农业气候生产潜力及农业气候相似理论研究,为发展农林牧副渔各业、改革种植制度、引进优良品种以及实施重大农业技术改革等提供气象学依据。其中,农业地形气候的研究对开发山区,发展多种经营,水土保持,保护和改善生态平衡尤其具有重要意义。③农业气象灾害规律及其防御措施的研究。主要是确定受害指标,探讨受害机制,分析灾害规律,发布灾害预报,研究防御措施的气象效应等。④农业气象预报和农业气象情报。包括农用天气预报、产量预报、农田土壤水分预报等。其中,在应用遥感技术和电子计算机网络的基础上,与观测资料传输相结合,进行数值模拟并逐步建立农业气象服务自动化体系,已成为农业气象为农业服务的主要形式之一。⑤农业小气候研究。包括农田、保护地、畜禽舍、贮藏库等气候,是农业生产对象实际所处的气候环境,其变化直接影响农业生产对象的生长发育及其产量。农业小气候的利用、调节和改造,是农业气象研究工作中的一项长期的重要任务。⑥农业气象观测仪器与试验研究方法的研究,以不断提高农业气象服务工作的质量和试验研究的水平。