凡例
感光性
photonasty
属于中国特殊内容的条题，一般不另英译。
五、一个条目的内容涉及到其他条目，需由其他条目释文补充的，采用“参见”方式。所参见条题在本条释文中出现的，用黑体字排印，例如在“生态需水”的释文中说：“小麦乳熟期灌水有防御干热风的作用”。所参见条题未在本条目出现的，另用括号加“见”字标出，例如“但有时要从作物的生态条件安排农田灌溉（见生态需水）……”。
六、条目释文中出现的外国人名、地名、外国组织机构名，一般只用汉语译名，卷末设外国人名译名对照表。
七、彩色图汇编成插页，并在有关条目中注明“见彩图××页或××图”。
八、正文书眉标明双码页第一个条目及单码页最后一个条目第一个字的汉语拼音和汉字。
九、各卷均附该卷全部条目的汉字笔画索引、外文索引和内容索引。
十、本书所用科学技术名词以各学科有关部门审定的为准，未经审定或尚未统一的，从习惯；地名以中国地名委员会审定的为准，常见的别名必要时加括号注出。
十一、本书的计量单位，采用《中华人民共和国法定计量单位》。农业气象卷暂附换算表。
G
盖格，R.
德国著名气候学家、农业气象学家。曾先后在埃尔兰根大学和基尔大学学习数学和物理学，1920年毕业。嗣后，在慕尼黑林业研究所从事气象工作。1933年任慕尼黑大学副教授。1937年任埃伯斯瓦尔德（Ebers-walde）气象和物理研究室主任。1948年任慕尼黑大学气象学教授，1950年任该校理学院院长，1958年退休。1968年获霍恩海姆（Hohenheim）大学名誉博士学位、日本农业气象学会名誉会员。
盖格从20年代起即致力于近地面层微气象观测、试验和研究，先后发表《贴地气层温度垂直分布的观测》（1923～1927年）、《土壤中热层结构的观测》（1933～1937年）、《斜坡地的气候观测》（1925～1926年）等论文。特别是他对园丘的日射、风速和降水量分布所进行的研究成果，长期以来为许多气象学教科书所引用。《近地面层的气候》是盖格申请教授资格的研究论文，从1927年第一版问世后，经过增补、修订，到1961年出了第四版。《小气候学》专著已有中、英、俄几种译本。他与柯本合编《气候学大全》（1932～1938），也很著名。1969年在美国学者H.E.兰兹伯格主编的《世界气候学丛书》（World Survey of Climatology）第二卷中他编写了“地形气候”部分。
干旱
见旱灾。
干期和湿期
连续无雨或少雨的时段称干期；连续有雨的时段称湿期。一个季节中降水量的时间分配常不同，总降水量往往不能很恰当地反映降水的分配特点和对农作物的作用，所以常需进行干期、湿期的分析。分析时所采用的干期、湿期视各地的气候、季节特点和应用目的而有不同的含义。最简单的是以连续出现几天无降水称为干期几天，连续有降水（日降水量≥0.1毫米）几天为湿期几天。为符合应用上的需要，将降水量较小的不作降水日计算；还可以规定连续干湿日数较短的时段不作为干期、湿期。
么枕生曾分析长江流域一些地方1月和7月的干期、湿期出现的概率（以日降水量≥0.1毫米的持续期为湿期，反之为干期）。据1877～1953年的记录.上海干、湿期出现的概率如表所示。
上海干、湿期出现的概率
表中大于30天的干期延续到下月（或开始于上月）。
在分析干、湿期与农作物的关系时，应同时考虑前期的土壤水分条件或降水量等因素。
干热风
研究历史
中国北方麦区历史上比较严重的干热风平均十年一、二遇，20世纪的1913、1930、1941、1953、1958、1960、1961、1964、1968、1974、1978、1980年是本地区重干热风危害年.每一个干热风年的危害面积多在两亿亩以上。在长江中下游地区，1959、1962、1972、1978年的盛夏季节都出现过较严重的干热风害。中国从1954年开始对北方小麦的干热风害进行系统地研究。苏联农业气象学家А.И.沃耶伊科夫从1912年开始即研究干热风形成的天气学原因，他指出这是气旋前方的一种类似焚风的下沉气流。30～50年代И.Е.布钦斯基、Е.А.楚别尔比列尔和А.Н.巴布什金等人研究了乌克兰、中亚细亚、西伯利亚森林草原地区的干热风指标、进行了区划，提出了防御措施。日本在40年代研究过水稻的干热风害，发现水稻在抽穗期间，如果遇到相对湿度小于60%的干风，就会出现白穗现象。美国中西部地区常遇的干热风威胁，由于40年代以来从北达科他州到得克萨斯州建起了近3万公里的防护林带，而得以减轻。
危害
作物受害症状
受干热风危害的小麦颖壳发白，有芒品种芒尖干枯或炸芒，叶片、茎秆和穗变黄，在雨后暴热的条件下，茎叶青枯，受害的麦粒干秕、种皮厚、腹沟深，千粒重一般下降1～3克，严重的下降5～6克（见彩图97）。水稻受干热风危害后，穗呈灰白色，秕粒率增加，严重者整穗枯死，不结实。
危害时期
干热风危害小麦多在乳熟中、后期。在此以前，因植株生活力较强，尚能抵抗轻型干热风危害。乳熟期以后，灌浆过程已基本完成，即使有很强的干热风，对产量也不会有重大影响。水稻抽穗扬花期遇到干热风，会使柱头变干，影响授粉；在灌浆成熟期遇到干热风则导致子粒逼熟、粒重下降。
如果植株前期发育不良，也会加重干热风危害。在同一类型干热风条件下，有两类春季天气会使危害加剧，一是降雨过多的春季，二是干旱的春季，两者都会使植株发育不良，生长瘦弱，降低抗逆力。从土壤条件来看，一般通气性良好的轻壤土能减轻植株受害程度，砂土、低洼地的盐碱土则会加重受害程度。高岗丘陵地和沿河砂滩地的作物均易受干热风的危害。
危害机理
干热风通过影响植物的蒸腾作用、光合作用和细胞膜透性使植物受害。①高温、低湿和风加强了植物蒸腾，使叶片含水量减少，根系活力降低，导致植株水分平衡失调。②干热风破坏了叶片的光合作用。③干热风破坏植物细胞膜的透性，影响植物体的物质运输。在高温条件下，细胞膜发生相变，由液晶相变为固相，膜的透性受到损伤，造成细胞内电解质外渗。高温可以使植物筛管细胞原生质发生解体，产生一种由多糖构成的胼胝质，堵塞筛孔，从而影响有机质的输送，使植株的灌浆过程趋于停止。高温还会促使原生质蛋白质分解，使植物体内积累有毒的中间代谢产物，如氨。
中国的干热风
气象指标
根据作物受害程度与温、湿、风三要素相配合的情况，中国北方小麦的干热风危害可分为轻重两级，不同级别干热风日的指标见表1。
在长江中下游地区，对于水稻来说，连续三天以上日平均气温≥30℃、14时的相对湿度≤60%，即被认为是干热期，在干热期内14时的风速≥5米/秒，即作为一个干热风日。
表1 高温低湿型干热风指标
在华北平原和西北的宁夏、甘肃地区，有时雨后遇到高温天气，使小麦发生青枯。即在小麦乳熟中、后期，一次降雨过程，雨量为5～10毫米，雨后日最高气温≥30℃，即发生青枯，称为雨后热枯型。
气象成因
春末夏初，中国北方气温迅速增高，但雨季未到，天气晴朗少云，太阳辐射强，地面增温快。5～6月华北、关中、汾河谷地月平均升温值为5～6℃，即每5～6天升高1℃。河套、河西走廊和新疆等地月平均升高6～8℃，每4～5天升高1℃。高温和干燥构成了北方麦区干热风的气候背景。
从天气学上分析，北方麦区干热风形成主要有两种类型，一种是对流层中纬度暖性高压的暖空气入侵，其高空形势是青藏高原至新疆、内蒙古为一暖脊，有时西太平洋副热带高压伸向江南，暖平流较强，地面为一热低压，干热风危害区在低压北部。中国河西走廊的干热风多属于这一类（图1）。另一种是由于春夏之交极地大陆冷空气南下变性增温造成的。在高空暖性高压脊控制下产生强烈的下沉干暖气流，南下的冷空气也逐渐增暖变性，地面热低压南部吹西南风，表现为华北地区的干热风天气（图2）。
图1 河西走廊干热风过程各层天气形势图
图2 华北地区干热风出现时500百帕形势图
长江中下游地区的干热风多出现在7月上、中旬。在500百帕图上通常表现为中国东部及海上为稳定的副热带高压控制，天气热而干旱；副高脊线常呈停滞状态，长江中下游地区维持较长时间的干热风天气。
时空分布
中国北方麦区的干热风主要分布在华北平原、河西走廊和新疆三个地区。华北平原因太行山的地势引起焚风增温作用，使冀中、冀南、豫东、豫北、鲁西和鲁西北成为重干热风区。汾河谷地由于地形的作用，形成了以临汾、侯马为中心的重干热风区。关中平原干热风次于汾河谷地。宁夏和内蒙古的河套地区除磴口外，均为轻干热风区。河西走廊由于受祁连山和沙漠的影响，使安西、敦煌盆地成为重干热风区。新疆吐鲁番盆地为全国特重干热风区，塔里木盆地以若羌为中心，向盆地四周和沙漠边缘减轻，准噶尔盆地以莫索湾为中心向四周减轻。由此说明，北方麦区的干热风危害规律是东西两头重、中间轻，并随着海拔的升高而减轻，干热风危害区一般不超过海拔1700～1800米。
干热风出现的时间，一般从5月开始至7月为止，由东南向西北推迟。华北平原、汾渭河谷集中出现时段为5月下旬末～6月上旬，宁夏和内蒙古河套地区为7月上、中旬，河西走廊为6月上旬～7月中旬，南疆为5月中旬～6月中旬，北疆在6月中旬～7月中旬。
气候区划
以干热风年平均日数和天气过程年平均次数作主导指标，以干热风年型十年机遇作辅助指标（见表2），将北方麦区干热风危害区域划分为四级九区（见图3），即华北（包括华北平原中、北部和黄土高原东部）Ⅰ区（重区）、Ⅱ区（次重区）、Ⅲ区（轻区）：河西走廊（包括黄土高原西部、宁夏及河套灌区）Ⅰ区、Ⅱ区、Ⅲ区，新疆Ⅰ区、Ⅱ区、Ⅲ区。第四级为无干热风区，分布在轻区的外围。
表2 干热风气候区划分区指标
图3 北方麦区干热风气候区划图
防御措施
①浇麦黄水。可以改善农田小气候，延长灌浆时间，以减轻或消除干热风的危害。②营造防风林带。可以减弱风速，增加农田相对湿度，降低田间温度，以减轻干热风的危害。在风沙盐碱、土地瘠薄、灌溉条件差的地区，防风林的作用更为显著。③培育和选用抗干热风的优良品种。现有的高秆小麦品种比矮秆品种抗干热风能力强，大多数无芒或仅有顶芒的品种比有芒品种抗性差；抗寒性弱的品种比抗寒性强的品种对干热风的抵抗能力相对较强。在中国北方麦区早熟或中早熟品种一般都能避开干热风害。④喷洒化学药剂。用石油助长剂、氯化钙、磷酸二氢钾、硼、草木灰水等防御干热风害。⑤运用综合农业技术措施。如合理施肥，调整播种时期和播种方式，改革种植制度等。
干热风预报
预报步骤
①确定干热风强度指标。干热风对作物的危害，是气象条件和作物本身相互作用的结果。同一强度的干热风，对处于不同生育期、不同生育状况的作物，受害程度不同。②分析和预报出现干热风的天气形势和环流系统。③预报作物关键物候期。④根据前期天气形势和征兆及干热风强度指标、作物的关键物候期预报，作出干热风出现时间、出现强度及持续时间的预报。
预报方法
主要有两种：①天气学方法。可用于各种时效的预报。长期预报需要先确立环流型与预报对象的关系，然后根据环流型预报作出干热风预报（见长期天气预报）。例如，在华北产生干热风的天气形势大体可归纳为两类，一类是极地大陆冷空气南下型；另一类是热带大陆暖空气入侵型。中期预报是在搞清干热风出现的天气形势基础上，将干热风预报归结为影响系统和环流动向的预报。如陕西省气象台研究指出，当绕极涡旋发生断裂时，陕西省小麦生长后期有一次干热风过程。短期预报与一般天气预报相同。②统计学方法。运用各种相关概率和回归分析技术，寻求预报对象与主要气象因子或环流型特征量、环流型指数间的关系，建立相应的预报方程。在预报方程所反映的某些特定条件下，可用来作定量或定性预报，如干热风有无、类型、出现时期以及持续日数（见统计天气预报）。
干物质重量测定
作物经干燥后体重的测定。作物干物质是光合作用的产物，其重量是表征作物生长状况的基本特征量之一。它用于分析干物质的积累和分配与气象条件的关系；鉴定农业技术措施的效应；掌握一定气候条件下的作物产量形成过程及其特点，研究其气候适应性；还用于计算其它生长特征量（如净同化率等），评定其光能利用率等。此项测定在一般作物生育状况观测地段或专题试验地上进行。根据不同的目的，确定观测的时间、次数和项目。一般可在每个发育期的普遍期或在某一生育阶段定期测定，其间隔天数可定为10、15或20天。每次测定整株或分别测定某些器官（根、茎、叶、叶鞘、穗等）的干物质重量。测定时，在地段上几处（一般为4个测区）任选一定数量（一般为10～20株）有代表性的植株，连根挖取（若不测根系可切去），冲洗干净，用纱布吸干附着的水分，注意防止植株失水而萎蔫，随即称其鲜重（克），并装入纸袋，作好标记，放入恒温干燥箱，先在100℃下烘烤约半小时，以杀死植株，然后降至60～80℃以下烘烤约24～48小时，直至样品重量不变为止（可根据样品的大小、老嫩和多少，适当掌握其温度的高低和烘烤时间的长短）。此时称得的样品重为干重（克），据此可计算：
干燥度
综合性气候指标之一，又称干燥指数、干燥度指数（index of aridity），用以表示一地（区）气候的干燥程度。1926年法国人E.德马东首先提出干燥指数。
德马东干燥指数（I）计算式为：
式中 γ为年降水量（毫米）；T为年平均温度（℃）。I值愈小，表示该地（区）的气候愈干燥；反之，则愈湿润。E.德马东依此式计算并绘制了世界干燥指数分布图，规定：干燥指数0～5为沙漠气候区；5～10为草原气候区；10～20为需要灌溉的旱地耕作区；干燥指数接近或超过30时，为森林气候区。按此标准划分，不仅与世界上的植物分布类型大体上相一致，而且与世界上的土壤分布类型也基本吻合，因此在划分世界范围的农、牧区域界限，划分气候干燥、半干燥、湿润、半湿润的区域界限方面，具有一定的参考价值，在气候学、农业气象学的计算、研究方面应用较广。1943年波兰W.戈尔琴斯基、1948年苏联М.И.布德科等人，又分别提出了各自的干燥指数。
戈尔琴斯基的干燥指数A计算式为：
式中 Tx、Tn分别为最热月和最冷月的平均温度（℃）；γx、γn分别为50年内最大和最小年降水量（毫米）；rm为50年平均年降水量（毫米），φ为地理纬度。戈尔琴斯基根据A值（%）大小依次划分为：温和气候区（A＜20%），草原气候区（A＝20～40%）和沙漠气候区（A＞40%）。
布德科的干燥指数Q计算式为：
式中 R为地面年辐射平衡（千焦·厘米-2·年-1）；L为蒸发潜热（596卡/克）；γ为年降水量（毫米），故又称辐射干燥指数。布德科根据Q值的大小，依次划分为：苔原气候区（Q＜0.35），森林气候区（0.35～1.1），草原气候区（1.1～2.3），半沙漠气候区（2.3～3.4）和沙漠气候区（Q＞3.4）。
戈尔琴斯基和布德科的干燥指数计算式，分别考虑了纬度（φ）和蒸发潜力的影响，在所考虑的因子方面较德马东的干燥指数计算式有所改进，但因资料来源困难，其应用范围反而不如德马东计算式广泛。此外，英国气象学者H.L.彭曼1948年又提出以年可能蒸发量与年降水量的比值作为干燥指数。1959年中国科学院自然区划委员会所作的中国气候区划用的干燥度，为0.16乘日平均气温稳定在10℃以上期间的积温与同期降水量之比。1966年中央气象局中国气候图集采用彭曼干燥指数公式计算干燥度。
甘薯气象
分布与气候
甘薯在世界分布甚广。主产区位于40°N～40°S之间。中国甘薯种植遍及热带到温带地区。根据气候特点等条件全国分为五个薯区：北方春薯区，黄淮夏薯区，长江夏薯区，南方夏秋薯区和华南秋冬薯区。
生长发育与气象
光照
甘薯是喜光短日照作物。在遮荫条件下，甘薯茎叶容易徒长，产量与品质下降。一般品种在光照8小时左右，可以开花，光照在12小时左右，有利于薯块膨大。在温度23～31℃范围内，单叶光饱和点为2.5万勒克斯左右，而群体光饱和点则在3万勒克斯以上。
甘薯光合强度与照度一般呈直线正相关，而薯块产量与叶面积指数则呈曲线相关，当叶面积指数在3～5之间时，能最有效地利用光能，产量也最高。
温度
甘薯是喜温作物，温度在15℃以上才生根，因此在10厘米土温达到16℃以上才能栽插薯苗。从20～30℃，甘薯植株生长加快，其中以22～24℃最适于薯块膨大。大于35℃对生长不利。温度下降到12℃时，为适宜收获期。若最低气温下降到2℃，则茎叶受霜冻伤。温度影响甘薯品质，在温度较高的地区，甘薯含糖较多；反之，含淀粉较多。在贮藏期间，窖温偏低的情况下，有利于糖分转化。
水分
甘薯是耐旱作物，根系发达，块根含有大量水分，体内胶体束缚水多。干旱时能相应发展成旱生结构，没有明显的水分临界期，甚至在年降水量不足200毫米的地区种植甘薯，也有一定收获。但甘薯植株含水率很高（占70%～85%），每形成1千克鲜薯，需水200～340千克，蒸腾系数为300～500，北方春薯生长前期（5～6月）适宜的土壤湿度为田间持水量的60%～70%，遇干旱则易死苗。中期（7～8月）要求土壤湿度为田间持水量的70%～80%，水分过大易徒长。后期（9～10月）土壤湿度为田间持水量的70%为宜。长期积水，造成烂薯，长期干旱则严重减产，应根据具体情况进行排灌。
空气
甘薯是地下块根作物，要求土壤疏松、透气，以利于养分向下运转和块根膨大，促进土中好气性细菌对肥料的分解，增强根系吸收钾肥的能力。
生产与气象
育苗
中国北方多采用种薯加温育苗。育苗的温度范围为20～35℃，25℃左右薯苗生长健壮。育苗一般可分为三个阶段：①前期（排种后8～10天）高温催苗，苗床中保持30～35℃的温度和80%的湿度，以利于防病和萌芽。②中期（齐苗后10～15天）平温长苗。苗床中保持25～28℃的温度和70%的湿度，光照充足，通气良好，可以使秧苗健壮生长。③后期（采苗前5天左右）低温蹲苗。苗床中保持20～25℃的温度和60%的湿度、充分的光照和透气，栽插后可以提高秧苗的成活率。
贮藏
薯块在10℃以下会受低温冷害而腐烂，因此甘薯的收获期应在平均气温下降到12℃以前。如用屋窖贮藏甘薯，进行高温愈合处理，可促进伤口愈合，抑制病害发展。高温愈合处理的要求是：平均薯温为35℃±2℃，窖内相对湿度为90%±5%，窖内空气中氧气大于18%，CO2小于3%，保持时间为4昼夜。经过高温愈合后，应迅速开窗降温，转入正常贮藏条件，即温度10～15℃，相对湿度80%～90%，氧气大于18%，CO2小于3%。
预防气象灾害
温度较长时间高于40℃造成热害，低于10℃造成冻害。北方早霜常导致夏薯冻害。土壤湿度大于或相当于田间持水量95%时，造成涝害；小于45%造成旱害。贮藏期窖内O2小于18%，CO2大于3%时，造成缺氧窒息。以上情况都会致使坏烂死亡。大风、暴雨和冰雹（见雹害）也会造成甘薯减产。但甘薯叶片再生能力强，且块根是营养生长。只要条件好转，一度停止生长的薯块还能继续膨大，因此甘薯受灾后，较其它作物损失小。
病虫害
甘薯受到多种病虫害的侵袭，它们都是在一定的气象条件下发生的。例如：青霉病的发病适温为12℃，病毒病在22℃以下发生，23℃左右适合于软腐病发展，23～27℃适合于黑斑病发展，在35℃以上，这些病菌都受到抑制；根腐病、茎线虫病和薯瘟病的发病适温分别为25～28℃、25～30℃和27～28℃（见植物病虫气象）。
甘蔗气候区划
根据甘蔗的农业气候指标编制的农业气候区划。中国有广大的亚热带和热带地区宜于种植甘蔗；光照条件不是甘蔗生产的限制因子，水分也能满足甘蔗生产的需要。甘蔗的产量、含糖量主要受温度条件的影响。以日平均气温≥20℃积温为主要指标（∑T），以年极端最低温度（T m）＞80%保证率为辅助指标，将中国划分为4个甘蔗气候区（见表、图）。
中国甘蔗气候区划图
甘蔗气候区划指标
甘蔗气象
分布与气候
中国是甘蔗原产地之一，种植甘蔗已有悠久的历史。主要分布在热带、亚热带南部的台湾、广东、广西、福建、四川、云南、江西、浙江等省（区）（见甘蔗气候区划）。
生长发育与气象
生长与气象
①发芽。甘蔗在13℃便可萌发，随着温度的升高，发芽速度加快，最适宜的发芽温度为30～32℃。在上述温度范围内，下种时温度高，有利于提高出苗率和缩短出苗天数。②分蘖。分蘖温度最低需20℃，随温度上升分蘖加速，30℃分蘖最盛。秋植蔗分蘖期气温高，日照长，分蘖比春植蔗快而多。分蘖期土壤水分以田间持水量的70%为宜。③生长。甘蔗在12～13℃时可缓慢伸长，20～25℃伸长逐渐加快，30℃时为最适温度，伸长最快，超过34℃，则伸长又减缓。蔗茎伸长快慢与气温呈密切的指数函数关系。在伸长的温度范围内，日照时数多少与甘蔗伸长快慢呈线性关系，日照时数能充分发挥气温对甘蔗伸长的作用，获得高产。④成熟。温度和日较差，对甘蔗成熟有很大影响。在广东春植蔗经过一定生长后，遇到日较差10℃左右，最低温度在13～17℃之间的条件，30天转入成熟。降雨多、湿度大易引起糖分下降，因而低温干燥对成熟有利。
发育和气象
年平均温度在20℃左右，低温期月平均气温在18℃以上，绝对最低温度在5℃以上，甘蔗能抽穗开花。花芽分化的临界夜间温度为18℃。高温多湿会使甘蔗继续生长，推迟孕穗。抽穗开花对日照时间反应十分敏感。据台湾研究，甘蔗从营养生长转向生殖生长需日照时数为12～13小时；而海南岛研究认为10小时日照抽穗率高，开花早。
含糖量与气象
甘蔗生长前、中期温度较高，在20℃以上；生长后期温度渐降，但又不太低，在13～18℃之间，早熟且积累糖分好。若前期热量不足，后期降温快，则产量低，含糖分不高。若成熟期温度降到0℃左右，则糖分因转化而下降。后期干燥对糖分积累有利。据广东研究，9～10月份的降水量和11月份的甘蔗含糖量呈负相关。
气象灾害及其防治（见彩图99）干旱
冬、春旱害影响下种及全苗，减少有效茎数，抑制苗期生长；秋旱影响甘蔗生长量，对秋植蔗的下种和苗期生长也不利。灌水和改良土壤是积极的防旱办法，还可采用覆盖物和抑制蒸散剂等措施来防止或减轻干旱的危害。
涝害
对苗期及留宿根的蔗田影响极大，严重的可使甘蔗生长点死亡、腐烂、蔗头死亡。据观测，受浸没顶的甘蔗，3～5天内受害不大，5～10天死亡率逐渐增大，10天以上死亡率高，蔗头也不能保存（见洪涝灾害）。
霜冻
霜冻低温可分为三级。－1.5～－2℃仅叶部及茎生长点部分受害或死亡；－3～－5℃茎生长点及大部分侧芽冻死；－6℃以下全部叶枯死，茎生长点及绝大部分侧芽冻死，绝大部分茎组织受害。
台风
直接危害是吹折、吹倒甘蔗，引起产量和质量的损失；间接危害是吹裂叶片，影响光合作用。应选育抗风、抗倒的品种；采取深植沟，施足基肥，促根系发达以增强抗倒能力；风前捆扎蔗株和风后及时扶蔗。
参考书目
王鉴明编著：《甘蔗栽培生理》，农业出版社，1980。
柑桔气象
分布与气候
柑桔是亚热带常绿果树，性喜温暖而畏低温、干旱。从最干旱的沙漠地带（有灌溉）到湿润的亚热带（无灌溉）都有栽培（见柑桔气候区划）。
生长发育与气象
影响柑桔的气象因素中，气温对柑桔的生长发育影响最大：①柑桔的种子发芽温度为20～35℃，以31～34℃为最适宜。温度越高，发芽越快。枝梢生长，以23～31℃为最适宜，32℃以上生长缓慢，12℃以下或37～39℃以上停止生长。开花前要有2～4个月较低的温度，可以促进花芽分化，提高产量。1969年美国F.伦兹在人工气候箱中试验脐橙开花温度，昼夜温度变动在24～19℃时可以开花，在30～25℃时不能开花，30℃以上花芽不能分化，在15～10℃时花芽可以分化。15～20℃是柑桔花粉形成的适宜温度。13℃以下花粉管生长缓慢，影响受精。②高温常常引起大量的生理落果。5～6月气温在40℃以上，常常引起脐橙和温州蜜柑的大量生理落果。1972年美国W.鲁特于加利福尼亚州试验，在30～34℃，21～25℃的昼夜温度变化中，夏橙幼果均脱落，而20～22℃，11～13℃时结果多，果实生长快。华盛顿脐橙叶面温度在20～30℃时的净光合量最高，CO2的吸收量最大，其光饱和点约为25000勒克斯，32℃以上光合强度下降。③温度影响果实品质。在温暖的气候条件下，果形大，果皮粗厚，着色差，多汁，含酸量低，维生素C亦低。在比较凉爽的气候条件下，果形较小，果皮薄而光滑，着色鲜艳，少汁，可溶性固形物和含酸量均高，维生素C亦较高。气候湿润果皮薄，干旱果皮粗糙。温州蜜柑8～9月间气温在20～25℃时，果实增长最快，30℃以上果实停止生长。1972年鲁特报道：美国加利福尼亚州温暖地区，夏橙需要16个月固酸比达到9∶1，在凉爽地区的佛罗里达州只需15个月，在南美哥伦比亚南部需13个月，北部只需8个月。中国温暖地区果实含酸量降低快，所以广东的柑桔不酸，而四川、湖北生产的同样品种含酸量高。温州蜜柑的柠檬酸含量，当昼夜温度变动于13～8℃时，为1.4%；18～13℃时，为1.0%；28～23℃时，为0.8%。
冻害
是威胁柑桔生产的主要气象灾害。世界上柑桔栽培的地区，大都在亚热带，可以获得高产、优质的果实。但由于周期性冻害，使柑桔的安全越冬，受到很大的威胁。美国南部的得克萨斯州，1949、1951、1962年遭受3次大冻，低温达－11℃，摧毁了这个州全部柑桔树的80%。西班牙是世界上脐橙、夏橙的主产地，1956年1月出现－10℃的低温，冻死一半以上的柑桔树。1955年1月，湖南衡山大冻，温度下降到－7.7℃，甜橙树冻死14万株，占该地总树数的75%。1977年1月，长江中下游遭到百年来未有的大冻，柑桔树受冻1600万株。柑桔忍受低温的临界温度，温州蜜柑、红桔、朱红桔为－9℃，甜橙、柚约－7℃，柠檬为－3℃。持续时间越长，冻害程度越重。吉村大野（1962）认为细胞液的浓度和渗透压越高，原生质的水分越不易渗出，因此渗透压高低就成为抗寒性的生理指标。
抗寒性
近年来应用电导法测定柑桔新梢在－13℃低温处理8～10小时后，其电介质渗出液比对照增加5～12倍。从而用电导率仪测定柑桔不同品种器官的电介质渗出率，可以作为早期鉴定柑桔品种或杂交育种苗耐寒性的一种可靠指标。柑桔经过低温锻炼，可以提高它的细胞耐寒性，因此柑桔停止生长前的早冻和解除休眠后的晚冻，最容易受到冻害。1970年，美国佛罗里达州R.杨认为柑桔的低温锻炼大约在13.0～－3.3℃之间。初冬日照短，叶片的光合功能受到光敏色素的感应，即停止生长，并改变其代谢方式，淀粉酶活动增加，大量淀粉水解为糖，脯氨酸、缬氨酸和丝氨酸增加，提高其耐寒性。
柑桔各器官受冻的临界温度/℃
柑桔的花蕾和幼果最不耐寒，叶片新梢次之。衰老树、病虫树、幼年树耐寒性弱，见表。
防御措施
①因地制宜的栽培抗寒品种。②选择避冻区。利用地形小气候，选择避冻区域，如北面高山屏障，大水体附近和坡地逆温层等地区都是理想的种植区。③采取防冻技术措施。植防风林，设风障；密植避风；培土保墒。④抹除夏梢，控制晚秋梢发生。⑤喷施抑制蒸发保温剂（见彩图110）。
参考书目
章文才等编：《中国柑桔冻害研究》.农业出版社.1983。
柑桔气候区划
根据柑桔的农业气候指标，编制的农业气候区划。中国柑桔主要栽培在长江流域和华南地区。柑桔是亚热带常绿果树，对低温的反应敏感，冬季低温是影响柑桔分布和生产的主要气象因素。中国农业科学院农业气象研究室和柑桔研究所合作编制的中国柑桔气候区划，以极端最低气温多年平均值为主要指标；以年平均气温和一月份平均气温为辅助指标，根据柑桔对不同低温的反应，划分出5个气候区。以极端最低气温多年平均值低于－9℃划分出柑桔不适宜栽培区，以等于或大于－9℃、－7℃、－5℃、－3℃等指标，并考虑了辅助指标，分别找出可栽培气候区、次适宜、适宜和最适宜栽培气候区。通过区划反映出中国柑桔生产区域的适宜程度和适宜发展的地区（见表和图）。
中国柑桔气候区划示意图
中国柑桔气候区域分区指标
感光性
参考书目
北京农业大学农业气象专业编：《农业气象学》，科学出版社，1982。
（日）尾田义治著，刘瑞征译：《植物光形态建成》，科学出版社，1981。（尾田義治著，植物の光形態形成，東京大学出版會，1976）
感光指数
衡量植物感光性强弱的一种指标，又叫感光系数。它是指在其它条件基本相同时，作物的播种期每差一天，相应的生育期天数的差值。差值越大则表示该植物或品种的感光性越强。由于光照长度随季节变化，播种期的不同，实际上标志着光照长度的差别。1977年，南京市农业科学研究所依据影响水稻生育天数的温光公式所推算的不同类型水稻品种的感光指数如表。根据水稻品种的感光指数，可以合理安排水稻的安全播种期和安全移栽期。
不同类型水稻品种的感光指数
感温性
作物生长、发育对温度条件的反应特性。作物长期适应自身环境中温度的规律性变化，形成了作物对温度感应的特性。所有作物都需要在一定的温度条件下才能正常地生长、发育，而且在不同的发育时期，对温度的要求不同，有时需要较低的温度（感低温特性），有时需要较高的温度（感高温特性）。在引用新品种和进行农作物区划，必须注意这一特性。
起源于北方或高原地区的作物，多具有感低温的效应，在种子发芽、生长或在苗期必须经过一定时间的低温刺激后，才能正常生长、发育（见春化现象）。大多数作物在其生育过程中，需要一定时期的较高温度条件。在一定的温度范围内，随着温度的升高，作物的生育速度加快，发育周期缩短，水稻表现尤为显著。
温度因子对水稻生育期的影响主要发生在营养生长时期，营养生长期分为基本营养生长期和可消营养生长期。可消营养生长期是指水稻的营养生长期内可随温、光等外界环境条件的变化而变化的时期。由于温度因子是制约可消营养生长期的因子之一，从而得出水稻感温性的概念。
水稻的感温性是指在不同温度条件下，水稻品种穗分化快慢的反应特性，通常用高温下能促进抽穗的速度（常以日数表示之，称为高温促进率）来表示感温性程度。在高温下能显著表现出缩短抽穗日数的水稻品种，为感温性强品种；反之则感温性弱。前者，又可称为对温度反应敏感类型，后者，称为对温度反应不敏感类型。
局度表
利用气压随高度变化关系的测高仪器。因测值是海拔高度，又叫海拔表。可用来测定某点的海拔高度，也可测两点间的高度差。仪器的主要部分是一个小型空盒气压表。在气压刻度盘的外面加了一个等距离刻度的高度盘（单位m），是一个与气压刻度盘同心的圆环，被固定在仪器的侧壁上，能够自由转动。仪器内部有一个被固定在底座上的真空膜盒，盒的上部有一个露出气压刻度盘的指针，用以指示气压值和高度值。有的高度表还在底座下面安置了一个能调整指针位置的螺钉。大气压强随高度的增加而逐渐减小，使指针往气压减小的方向偏转。因此就能从高度盘上直接读出所在位置的高度。高度与气压之间的关系一般用下式表示：
式中 P0、T0分别为起始位置的气压值和温度值，PH表示H高度的气压值，γ是气温的垂直递减率，R是摩尔气体常数（8.3145焦·摩-1·开-1），g是重力加速度。高度盘是按照标准大气条件进行刻度的。标准大气条件是以海平面高度为0，p0＝101325Pa，T0＝288K（即15℃），γ＝0.0065K/m，g用纬度45度时的值9.81m/s2，pH用Pa。将这些数据代入公式，即可得出高度H与pH的关系。当测量海拔高度时，一开始就应将起点的海拔高度值转到对准高度表指针的位置；当测量高度差时，则在起始点处将高度盘的零点转到对准高度表指针的位置，然后到达测点时就会分别得到相应的读数。
由于高度盘是根据标准大气条件进行刻度的，与使用时的大气实际状况有差异，必然影响测高的准确度。因此用高度表测得的高度是个近似值。另一方面，由于大气压强本身也是随着时间在变化的，这会引起使用时起始点的定高误差，从而影响到各测点高度读数的准确度。因此整个观测的时间不宜过长，最好在途经有高度标志的地点时都重新调校高度。
高空大气探测
对自由大气及高层大气的状况所进行的探测，简称大气探测。按测定方法，包括直接探测（如无线电探空和飞机观测等）和遥感探测两类。其中为高空天气分析所需的那些观测，习惯称为高空观测。进行高空观测须有高空台站网，而一些高度较高、暴露条件较好的高山气象站，它的地面观测结果，也常用作高空观测资料。按运载工具来区分，有飞机探测和气球探测。飞机探测指用机载高空气象仪探测高空压、温、湿等气象要素，包括飞机水平飞行和垂直飞行所作的探测。气球探测包括云幕气球（测云高）、测风气球（测20公里以下的风向、风速）、系留气球（测低空大气状况）、探空气球（测30公里以下温、压、湿、风等）、定高气球（测定高空等压面风场及大气参量）以及飞机和火箭施放的气球（测对流层及平流层和中间层的大气状况）等。按探测高度，可以30公里为界分两层。对30公里以上高空的大气探测，习惯称为高层大气探测。它分为两类：一类是火箭直接探测，所用工具为气象火箭（测100公里以下）或高层探测火箭（测100公里以上大气）；另一类是气象卫星的被动遥感探测以及地面或机载仪器对高层大气所进行的主动遥感探测（见彩图19）。
高空天气图
将各地同一时间的高空气象观测资料填写在空白地图上，以了解高空气象情况的一种天气图（见天气图分析）。初期的高空天气图为等高面上的气压分布图，称为等高面天气图。现在常用的高空天气图是等压面天气图。等压面天气图是把各地同一时刻探测得到的同一气压层上的气象资料填写在空白地图上，经分析绘制而成。这些资料包括等压面的位势高度、风向风速、温度及温度露点差。在等压面天气图上，经常绘制等位势高度线和等温线，也可绘制流线及其它等值线，用以分析气旋、反气旋、锋区、急流、大气波动等天气系统及其特性。日常采用的等压面也称标准等压面，它们相应的平均海拔高度如表所示。在一般气象台站业务中，以8 50、7 00、5 00百帕等压面图为最常用。各层等压面图与地面天气图配合，可分析天气系统三维空间的结构及大气环流状况，将前后时间和各高度层次的天气图联系思考，可获得天气系统和大气环流演变的认识（见天气形势）。各层等压面图，均为彩色绘图。图中测站填有气象要素值，其意义如图所示。彩图面上，灰色细线表示等位势高度线，红色细线表示等温线，粗棕色线表示槽线或切变线，蓝色G字为等压面高度的高值中心，红色D字为等压面高度的低值中心，红色N字为暖中心，蓝色L字为冷中心。
等压面的平均海拔高度
高空等压面图气象要素填写型式
高粱气象
分布与气候
高粱是一种喜温耐旱的作物，主要分布在温暖地区，自赤道至高纬度均有栽培。欧洲到48°N，北美到45°N，中国东北地区到48°N的地方皆有栽培。中国高粱主要分布在辽宁、河北、山东、吉林、黑龙江、山西、河南等七省，约占全国高粱面积的80%。凡全年大于15℃的活动积温在1600℃以上，大于15℃的持续日数在85天以上的地区，均为高粱的适宜种植区。全国可分五个气候特点不同的种植区：①北方冷凉春播早熟高粱区。大于15℃积温1600～2200℃，持续日数80～105天，包括黑龙江省大部，吉林省东部山区，以及晋北、冀北和内蒙古海拔较高的冷凉地区。一年一熟，春播，冷害极重。②北方凉温春播中熟高粱区。大于15℃积温2200～2800℃，持续日数105～125天，包括黑龙江省哈尔滨以南地区，吉林省中部和西部平原，辽宁省北部平原和东部半山区，内蒙古的哲里木盟和昭乌达盟，以及晋北、陕北和北疆等地。一年一熟，春播，低温冷害较重。③北方温和春播晚熟高粱区。大于15℃积温2800～3800℃，持续日数125～160天，包括辽宁省大部分地区，河北省中部和北部平原，以及晋中、关中、南疆等地。一年一熟，春播，冷害较轻。④黄淮平原暖温夏春播高粱区。大于15℃积温3800～4200℃，持续日数160～175天，包括山东、河南两省及冀南、苏北、皖北等地。春播和夏播约各占一半。一年两熟夏播高粱有冷害危险。⑤南方暖热湿润多播高粱区。大于15℃积温4200～9300℃，持续日数175～365天，包括长江流域以南的广大地区，均为零星种植。有春播、夏播、秋播，海南岛还可冬季种植，并有育苗移栽和培育再生等方法。
生长发育与气象
温度
高粱种子萌发的下限温度为5～10℃，最适温度为30～35℃，最高温度为44～50℃。在自然条件下，高粱播种至出苗的天数，随着温度的升高而缩短。在7～24℃范围内，高粱播种至出苗天数与5厘米地温呈指数曲线关系。高粱出苗至拔节以20～25℃为适宜，拔节至抽穗以25～30℃为适宜。高粱出苗至抽穗的天数也随温度的升高而缩短。在平均气温20～24℃范围内，高粱出苗至抽穗的天数与平均气温呈直线相关。高粱的光合作用以30～36℃时为最高，随温度的下降而减少。在低温条件下，光合作用随低温的延长而减弱。在人工气候室进行试验（光周期12小时，夜温21℃），结果播种至开花的日数在日温32℃时为52.8天，在27℃时为68.3天，日温下降5℃，开花延迟15.5天。高粱的大部分品种在抽穗后3～5天开始开花，开花是整个生育期中要求温度最高的时期，在26～30℃的温度下对高粱开花最有利，开花集中，持续时间短。平均气温23℃，开花持续7天；20.1℃持续9天；14.8℃则持续达16天。高粱灌浆与温度关系密切，开始灌浆的头18天，当日平均气温23～25℃时灌浆速度快，低于20℃则灌浆速度显著减慢。在平均气温18～24℃范围内，抽穗至成熟日数与平均气温呈直线关系。平均气温19℃时45天成熟，22℃时40天成熟。
水分
高粱既抗旱又抗涝，其蒸腾系数为204～380。高粱发芽需要一定的水分。在吉林省公主岭黑土上试验（温度保持13～15℃）以土壤湿度20%～25%（田间持水量的75%～94%发芽率为最高，10天出苗；低于15%（田间持水量的56%）则发芽率显著降低，20天以上才出苗。高粱生育期间需水量较少，经吉林省农科院31年的试验，以5～9月降水量400～500毫米时产量最高。高粱的耐涝性很强，尤其是茎表面形成硬皮时更耐涝。可以在洼地种植，只要地表积水不淹没穗部就不会无收。
光照
高粱为短日照作物。在人工气候室中进行不同光照长度的实验（日温27℃，夜温21℃）结果，从播种到开花的日数光长10小时的为57.2天；12小时的为68.3天；14小时的为68.6天。温光对高粱生育起综合作用。随着温度的升高和光照时数的缩短，高粱播种至开花的日数相应减少。
生产与气象
①根据气候条件，因地选用良种。北方生育期短，温度低，年际变幅大，高粱往往因低温冷害而减产。因此要根据积温带和其它生态条件，划分品种生态区，搞好良种的合理使用。②适时播种。高粱对播种期要求严格，早了会粉种、烂种，晚了会贪青晚熟遭受霜害。一般以5厘米地温达到10～12℃时进行播种为宜[见播种（栽插）期预报]。③覆盖和移栽。对高粱进行塑料薄膜地面覆盖，5厘米地温能提高1.5℃，早成熟1星期，增产20%左右。有条件的地方可以育苗移栽，利用苗床可增加积温300℃左右，增产20%～30%。
高亮之 （1929～ ）
中国现代农业气象学家。1929年5月20日生于福建省长乐县。现任江苏省农业科学院院长，副研究员，兼任农业气象研究室主任，中国农学会农业气象研究会副理事长，中国气象学会农业气象专业委员会委员。1946～1948年在浙江大学植物病虫系肄业，1956～1957年在北京大学地球物理系进修。先后在华东农业科学研究所，南京市农业科学研究所从事农业气象研究工作。致力于水稻、小麦农业气象条件和江苏省农业气候区划的研究。他主持的南方稻作区种植制度的气候区划研究，1979年曾获江苏农业科学研究三等奖，1982年农业部技术改进一等奖。主要著作有《中国稻作的气候条件》、《中国水稻生长季与稻作制度的气候生态研究》、《中国水稻光能利用的气候生态研究》、《中国稻作气候生态区划》、《中国水稻的气候生态研究》。现从事中国水稻品种气候生态和水稻气象生态及其系统模拟研究。（李林）
高温逼熟
见热害。
高温促进率
提高温度促进植物抽穗、开花的速度比率。在一定的温度范围内，随着温度的升高，农作物播种至抽穗所需要的天数就减少，所以它可用所减少的抽穗天数与原天数之比来表示。
1961年丁颖等以水稻为试验作物，分别在云南蒙自和广州同时播种，两地纬度相近，可照时数基本一致，影响水稻发育速度主要是温度条件，蒙自水稻出苗至抽穗的平均温度为22.3℃，广州为24.5℃，如蒙自水稻播种至抽穗的日数为n1，广州为n2，则
高温促进率大的，表示高温促进抽穗程度大，即感温性强，反之，则感温性弱。通过试验资料的比较，全部供试品种的高温促进率为－5.0%～45.0%，按感温性强弱一共分为九级。高温促进率这一概念，可用于各类作物对温度条件的反应，考虑到日照条件对作物发育速度的类似作用，在研究促进率的问题时，亦可综合研究光、温促进率。
高压
见反气旋。
高压脊
三面气压较低而一面气压较高的天气系统。简称为高脊或脊。脊内气流，在北（南）半球作顺（逆）时针旋转。天气图上高压脊内各等压线或各等高线曲率最大点的连线称为脊线。在地面天气图上，高压脊内气流较弱，常伴有辐散和下沉运动，天气晴好。在高空等压面天气图上，脊线附近及其下游多属晴好天气，上游易出现云和降水。
高原气候
因高原地形影响形成的一种气候类型。原气候的一般特征是日射强烈，温度的年、日较差大。降水稀少，气候比较干燥。中国有四大高原——青藏高原、云贵高原、内蒙古高原和黄土高原。由于各高原的地理纬度、海拔高度和地面植被情况各异，其气候特征也各不相同。①内蒙古高原有典型的草原气候特征：年降水量较少，干季较长，雨季较短，雨量集中，干湿季明显，气候比较干旱；冬寒夏暑，昼热夜凉，气温的年、日较差较大；全年日光充足，日照时数多，热量条件比较优越。②黄土高原的气候特征与内蒙古高原有相近似处，具有明显的大陆性气候特点。③云贵高原是贵州高原和云南高原的总称，两者在气候特征上存在明显差异。贵州高原的雨量较充沛，雨势较和缓。雨日特别多；全年多云雾、少日照；冬暖夏凉，温度年变和缓。云南高原，冬无严寒，夏无酷暑，温暖适宜，四季如春；一年之中，温度变化和缓，无明显的四季变化，仅能划分为干季（11～4月）和湿季（5～10月）。④青藏高原是世界上最高最大的高原，平均海拔在4000米以上。大部分地区太阳辐射很强，气温日较差很大。4000米以下的向阳坡谷，年降水量在400～500毫米之间，夏季7月份的平均气温可达10℃以上，青稞仍能良好生长；4000米以上，越向上气候越寒冷，高山上终年积雪，气候严寒，月平均气温终年都在零摄氏度以下，全年降水都是以雪、冰形式降落。藏南河谷东部，夏季受季风暖、湿气流影响，山脉南坡湿润多雨，年降水量高达600～3000毫米。
根茎灼伤（林木）
林木幼苗或幼树根茎受表层土壤高温灼伤的一种林业气象灾害。灼伤后幼嫩树苗与高温表土接触处出现约2毫米宽的环状伤痕，轻者树皮微黄，1～2天后出现倒伏现象；重者树皮呈暗褐色，当即死亡。根茎灼伤对苗圃育苗及山地直播造林危害较大，一般可降低成活率百分之几到百分之几十。根茎灼伤大多出现在中国的西北和北方地区。林木幼苗，尤其是含沙较多的苗圃地和造林地的实生苗，在干热的夏季最易发生。根茎灼伤与近地表层的小气候、土壤条件、林木种类及地形有关。在气温高、湿度小、蒸发量大、连续干旱的情况下，强烈的蒸腾作用使苗木大量失水，则易发生灼伤。大兴安岭地区，当气温在26℃以上，地温在36℃以上，相对湿度小于40%，土壤湿度小于5%时，落叶松幼苗就出现灼伤。砂质土壤热容量小，土表温度升高快，易发生灼伤。土壤中水分多，土温不易提高，不易发生灼伤。山地比平原气温低、湿度大、灼伤出现的时间晚，危害也轻。防御措施：喷水可以增加湿度，降低土温，喷水的时间最好在高温出现前，切忌在高温出现时喷水，避免忽热、忽冷加速苗木死亡；搭荫棚、插遮荫枝、盖草等，当遮荫度达80%时，可避免灼伤；适当早播，使幼苗提前生长，提早木质化，增强抵抗灼伤的能力；干旱地区应选择耐灼伤的阳性树种造林；采伐时应采用带状皆伐，使保留下来的树木对更新的幼树起遮荫的作用。
耕作措施小气候效应
耕耙的小气候效应
农田耕耙可使土壤表层粗糙，反射率降低，地面收入的太阳辐射和地面有效辐射增加。因此，就地表的辐射收支差额而言，耕耙地与未耕耙地两者并无显著差别。耕耙使耕层疏松，空气含量增加，从而使土壤热容量和导热率减小。热容量小的耕耙层，得热后升温与失热后降温的程度加剧，导热率小的耕耙层，同土壤下层之间的热量交换能力减弱。这样，白天或者暖季热量积聚于耕耙层，温度б未耕耙地高，但耕耙层以下土层温度б未耕耙低；夜间或冷季情况正相反，耕耙层以下的土层向耕耙层输送的热量б未耕耙地的少，因此温度б未耕耙地的低，但是耕耙层以下土层的温度б未耕耙地同深度的土层高。在旱季，土壤经过耕耙，切断了耕耙层及其下层的毛细管联系，下层的水分通过毛细管作用只能上升到耕耙层同底土连接的地方，不易上升到地表，因而减少了下层土壤水分的损失；又由于耕耙层土壤孔隙变粗，毛细管作用减弱，水分传导不畅，因而减缓了土层的蒸发强度；另外，耕耙层内水分是以汽态扩散的方式逐渐下降，使表土变干，并形成了干土层，对下层土壤水分的蒸发可起到抑制作用。所以，耕耙表层土壤有散湿作用，而对深层土壤则具有明显的保墒效应（表1）。但是在雨季，土壤处于湿润状态时，耕耙的效应就和上述情况不同。这时耕耙层的土壤，由于透水性能增强，土壤蓄水能力提高，在一定时间内耕耙层的土壤湿度б其下层的高，并且б未耕耙的土壤湿度也高（表2）。为了尽量把降水保蓄下来，采取适当耕耙措施，如在作物的行间中耕以及休闲地的伏耕都将起到保存底墒的作用。以耕耙为中心的抗旱保墒措施，在中国北方地区效应十分明显。
表1 棉田中耕的土壤湿度效应/%（1958年3月30日 河南新乡）
表2 轻壤土玉米地松土的土壤湿度效应（北京郊区 1961年8月17日）
垄作的小气候效应
实行垄作，可改变地表几何形状，增厚疏松土层，改善通气条件，增强排水能力，这对提高表层土温，保持下层土壤水分有良好作用。垄作对农田小气候的主要影响是：①垄作措施使垄面的反射率б平作的反射率小，这种差别在种子萌发和出苗期最为显著。作物在生长初期，虽然垄作地的反射率较平作地小，使垄作地表面收入的短波辐射略多于平作，但是由于垄面的辐射面积增大，地面有效辐射要б平作增高，因此垄作和平作在净辐射方面相差甚微。可是由于蒸发耗热和土壤热特性的差异，在地表辐射增热和冷却的变化方面，垄作地要б平作地急剧得多。②垄作地白天吸收的热量较多，地温高于平作地；夜间散热也多，地温低于平作地，使垄作地表的昼夜温差б平作大。在暖季，由于昼长夜短，垄作地上白天吸收的热量大于夜间散失的热量，使得日平均土温高于平作。冷季（尤其是高纬度地区的冷季）昼短夜长，垄作地白天虽б平作地多吸收了一些短波辐射，但由于夜间地面有效辐射的增大，导致垄作地的辐射平衡б平作地低，其温度效应和暖季相反，土壤表层已不是增温而是降温。作物封垄以后，垄作与平作对短波的反射率和农田有效辐射实际上已无差别。在湿润地区或多雨暖季，由于垄作暴露面大，垄面蒸发较强烈；但垄面变干后，蒸发就会б平作小得多。因垄作地改变了地表热量平衡，增加了土壤热通量，故土温常б平作地高；加之垄作地的热容量б平作地的小，导温率б平作地的大，致使表层的土温б平作更形增高。在土壤表层，垄作与平作温差⊿T的最大值出现在正午附近（图1），且随深度增加而减小，最大差值出现的时间也相应落后。③垄作的表层土壤疏松，渗水性强，地表隆起，蒸发面积加大，对降低上层土壤湿度和排渍抗涝有一定作用。因此在雨季，垄作地上层的土壤湿度比平作低，下层则常相反。在暖季和北方的干旱时期，垄作主要是增温保墒作用。在多雨季节以及多雨地区，垄作主要是排水降湿效应。④垄向不同，垄面各部分的土温差别也不一样：一般南北垄向的东侧和西侧的温度差别不大；而东西垄向的南侧土温远高于北侧。垄向对太阳辐射时间和辐射总量的变化，随纬度和季节也有相应的变化：夏半年，纬度愈高，东西垄比南北垄日照时间愈长，辐射日总量愈多，使全垄日平均温度东西垄高于南北垄；冬半年，纬度愈高，南北垄比东西垄日照时间愈长，辐射日总量愈多，使全垄日平均温度南北垄高于东西垄。这一特征与太阳的周年运动有关。因此，在不同季节和地方要注意寻求有利的垄向。
图1 垄作和平作温度差的日变化
镇压的小气候效应
镇压地土表紧实，增大了地面对太阳辐射的反射率，减小了地面白天的短波辐射收入，故有明显的降温和提墒效应。夜间，镇压地因土中热传导能力增强，不断地将热贮量从深层向土表输送，造成地表温度较高，因而地表的有效辐射б未镇压地高；即镇压地失热较多，但全天的辐射差额实际上б未镇压地的要少。镇压措施的降温效应并不是由于辐射平衡的降低，而是由于土壤热特性的改变，引起热交换的差异所致。镇压可使土壤的空隙度减少，毛细管作用加强，上层土壤的容积热容量和导热率显著增大。因此，白天地面增温时，镇压地地表向深层传导的热量б未镇压地要多，使下层增温较多，但表层温度却б未镇压地低；夜间地面降温时，镇压地从深层向地表输送的热量也多于未镇压地，使镇压地表层温度较高（图2）。可见，镇压地的表层白天有降温效应，在夜间有增温效应，镇压有减小土温日变幅的作用。各种土壤在不同的天气条件下，镇压的温度效应也有差别。一般疏松的土壤适于在回暖天气结束前进行镇压，偏粘的土壤可在寒潮侵袭后一、两天内进行镇压。
镇压对土壤水分的效应依土表的湿润程度而有不同。在土表湿润的情况下，镇压加强了土壤的毛细管作用，表层水分增加，特别是粘重土壤，甚至会引起土壤板结，出现渍害。在地表干燥的情况下，由于镇压减少了表层土壤孔隙，使毛细管作用加强，表层水分增加，可以有提墒的效果（表3）。根据观测资料表明，镇压后，表层干土层的厚度一般可减少2～3厘米，土壤含水量可提高1.0%～3.0%，以10～40厘米土层中水分的增加最为显著。在华北地区，早春或春播前后，土壤水分经常处在田间持水量以下，且表土出现干土层，此时若采取疏松表土（如耙地）的措施，不但不能抑制水分的散失，反而会加剧土壤水分的汽态扩散，加速耕层的失水；如进行镇压与压后耙地，使土层紧实并有一个疏松的薄土层覆盖其上，土壤水分就可在毛细管作用下从深层输送到表层，这对涵蓄春季土壤水分，保证适时播种，出苗，有良好作用。此外，已干松的耕层，昼夜温差较大，通过镇压可使土壤导热性能提高，而增加土壤温度的稳定性，有利于作物的出苗和生长。（陈盛录）
图2 镇压地和未镇压地的土壤热交换*日变化（1963年1月8日 南京）
表3 镇压对土壤湿度的影响（北京郊区 1961年）
谷子气象
分布与气候
谷子对气候条件的适应性很强，一般大于10℃的活动积温2000℃（高纬早熟品种1600℃）以上，年降水量300～400毫米以上，海拔2000米以下均可种植。谷子的主要产区在32°～48°N和103°～130°E之间。根据中国主要产谷区的气候特点和种植制度，可分为四个气候特点不同的区：①东北寒冷春谷区：黑龙江、吉林、辽宁西部及内蒙古东部。大于10℃的积温2000～3000℃，年降水量400～600毫米。气候寒冷，无霜冻期短。但日照充足，降雨量集中，水热同季，对谷子生育有利。不利气象因素有春、秋季的大风和生育后期的低温冷害。②北方高原春谷区：包括内蒙古、甘肃、宁夏、陕北、山西大部及河北北部。大于10℃积温2000～3500℃，年降水量200～600毫米。大部分处于半干旱地区，谷子生产上的主要气象灾害是干旱，特别是孕穗到抽穗期的“胎里旱”和“卡脖旱”。③华北平原温暖春、夏谷区：河北省大部及河南、山东、山西的部分地区。大于10℃的积温3600～4500℃，年降水量约500～700毫米。气候温和，雨量适中，但在谷子灌浆及收获季节常因降雨过多形成涝害。个别地区种夏谷热量不足。④黄淮流域高热夏谷区：黄河沿岸的陕西、山西、河南、河北的部分地区及江苏、安徽的淮北部分地区。大于10℃的积温4000～5000℃，年降水量700～900毫米。主要在小麦、油菜茬后复播夏谷，播种时易因墒情不足影响全苗，出苗后逢雨季对幼苗生长不利，后期有早霜危害。
生长发育与气象 温度
水分
谷子是耐旱作物，蒸腾系数约为142～271。种子吸水达自身重量的25%即可发芽，在拔节前耐旱性很强，土壤湿度在10%～12%时，也能正常生长。苗期若过分干旱，叶片纵卷呈假死状，一旦有水分供应又可恢复生长。谷子拔节前耗水量只占全生育期的6%。拔节后耐旱性减弱，拔节到抽穗是需水临界期，耗水量约占全生育期需水量的44%。开花灌浆期要求天气晴朗，土壤湿润，土壤含水量以占田间持水量70%～80%为宜。灌浆至成熟需水量减少，喜晒怕涝，阴雨连绵则贪青晚熟。谷子一生需水规律可概括为：“早期宜旱，中期宜湿，后期怕涝”。
光照
谷子是短日照作物。出苗后5～10天即进入光照阶段，在8～10小时光照条件下，多数品种10～15天即可通过光照阶段。春播品种比夏播品种对光照反应敏感。谷子喜光不耐荫，光补偿点约为3400～4500勒克斯。花粉母细胞四分体分化期，对光照反应敏感，光弱影响花粉分化，空壳率增加。灌浆成熟期也要求充足的光照。
生产与气象
播种期
10厘米土温稳定通过12℃时即可播种。生产上确定适宜播期尽可能使谷子需水规律与当地自然降水规律一致。华北和西北地区雨季一般在6月下到7月初开始，高峰多出现在7月中、下旬。春谷播期为立夏至小满之间；播种过迟，后期易遇冷害，尤其夏谷则更宜以抢时早播为宜〔见播种（栽插）期预报〕。
干旱
谷子抗旱能力强，在旱作农业中占有重要地位。谷子生育期短，有的品种仅60～70天，在其它作物不能正常播种时，可作为救灾作物补种，仍有一定收成。
锢囚锋
冷锋追上暖锋或两冷锋迎面相遇而形成的锋。如图所示，当地面冷锋移动快的部分与暖锋移动慢的部分开始相交于B点，则AB之间的地面暖空气被锋面所围住，故有锢囚之名。当被围的暖空气因抬挤而离开地面后，AB间的锋叫锢囚锋。B点称锢囚点。这种被围的暖空气区，在实际工作的天气图上不易见到，所称锢囚锋并不拘泥于是否有此过程。地面锢囚锋线的两侧都是冷空气，按其移动的方向，锋线后方的气团比前方更冷的，地面锋线具有冷锋属性，则称冷式锢囚锋。如前方气团比后方更冷，地面锋线具有暖锋属性，则称暖式锢囚锋。如前后方气团的温度无差异，则称中性锢囚锋。锢囚锋上云和降水的分布，大致为冷锋云系和暖锋云系相叠置的情况。锋系发生锢囚后，该段锋面特征就开始减弱，云层逐渐变薄、消散。中国东北地区常出现冷锋追上暖锋的锢囚锋，同时伴有气旋的发展。河套地区、新疆南部、武夷山附近易出现两冷锋迎面相遇的锢囚锋（见锋面气旋）。（张裕华）
锢囚锋形成示意图
管形总辐射表
对作物植株间辐射分布或透光率进行测定的仪器。用涂黑的温差电堆作为感受器，测定感受面上因辐射能产生的温差电流值，与绝对辐射仪器比较检定，得到换算系数，而求得辐射值。
惯性离心力
质点作曲线运动时，在非惯性坐标系中所观察到的由于惯性作用而产生的使质点离开曲率中心的一种象似的力，常用表示。例如，气块按曲线路径移动时，在惯性作用下有偏离曲线路径沿切线方向移动之势，对瞬时曲率中心来说似有离心倾向，看起来气块好象受到了由惯性所产生的离开曲率中心的作用力，这就是惯性离心力。作用在单位质量气块上的惯性离心力的数值，等于气块的线速度平方与路径曲率半径之比。也等于气块的转动角速度平方与曲率半径之乘积。当空气移动路径的曲率半径小而移速大时，惯性离心力可达很大。若物体相对于地面静止，因地球旋转而作用在单位质量上的惯性离心力，常与地球引力放在一起合称（有效）重力。
灌溉小气候效应
在土壤浅地层（0～40厘米深）和贴地气层（0～200厘米高）中，因灌溉而引起的农田水热状况的变化。由于灌溉水的作用，使土壤和贴地气层的热学特性以及地表面的辐射平衡发生变化。灌溉使地表颜色变深，地面反射率减小，同时空气中水汽含量增加，使地面有效辐射减小，导致灌溉地的辐射平衡值增大，从而影响了地面热量平衡各项的比例，特别是潜热交换项显著增大。
灌溉地的辐射平衡，比未灌溉地大。从清晨到中午前后，灌溉地比未灌溉地土壤热交换小，但下午到傍晚，便逐渐转为负值，到了夜间，灌溉地就比未灌溉地大了。在午后高温时期，灌溉地上形成逆温，其乱流热交换反而由空气输向地面。而未灌溉地上则仍由地面输向空气，灌溉地上的蒸发耗热比未灌溉地大，灌溉地上的辐射平衡大部分用于蒸发耗热。灌溉地与未灌溉地的热量平衡各分量差异，在中午最大，傍晚后趋于和缓，夜间则最小。白天灌溉地的土壤温度较低，这是因为灌溉使土壤的容积热容量和导热率增大。灌溉地的容积热容量比未灌溉地约大0.4倍，导热率约大1.5倍。灌溉地白天吸收太阳辐射，虽比未灌地多，但由于容积热容量和导热率大，热量贮存和向下输送都较大，使表层土温较低。夜间，灌溉地有效辐射比未灌溉地略大，但因下层热量向上层输送较快。所以，灌溉地夜间降温也比未灌溉地缓和，温度较高，灌溉地的地表温度日较差要比未灌溉地的小。根据北京1956年4月20日的观测资料，灌溉地的地表温度日较差为14.0℃，未灌溉地则为23.7℃；在5厘米深度处，灌溉地日较差为8.0℃，而未灌溉地则为9.6℃。随着深度的增加，这种差异也随之减小，到40厘米深处差异就不明显了。灌溉地蒸发耗热大，使乱流热交换减小，削弱了空气的增温作用，因而在白昼高温阶段，灌溉地上的气温比未灌溉地的低；反之，在低温阶段，由于灌溉地辐射冷却缓和，并且贴地气层中水汽含量多，使灌溉地的气温要比未灌溉地的高。这种灌溉地的气温效应，在越紧贴地面的气层中越为明显。由于高温阶段的增温不多，低温阶段的降温也不多，所以灌溉地上的气温日较差减小。灌溉不仅改善了土壤水分状况，使土壤湿度增大，而且对贴地气层中水分状况，也产生较大的影响。在灌溉地上，由于蒸发加强和白天气温较低，使空气的绝对湿度与相对湿度都增大。并且，最大差别发生在最高温度出现前后的13～15时之间和100厘米以下的气层内。一般说来，灌溉的面积愈大、土壤颜色愈浅、土质愈松和天气愈干燥，灌溉所引起的小气候效应就愈大；离地面深度愈深、离地面高度愈高和离灌溉时间愈长，灌溉的小气候效应也就愈小。到某一深度和高度，往后延长到某一时期，这种效应也就消失了。
灌溉的小气候效应，在农业生产上有着重要的作用。早春时期，气温较低，白天在稻秧田里灌浅水，晚上灌深水，这样可提高水温、地温和气温，以防止秧苗遭受冷害。炎夏季节辐射强烈，气温很高，白天灌深水，可降低水温、地温和气温，以促进晚稻秋苗返青。北方小麦冬灌（又称灌冬水、封冻水、冻水），是防止冬麦受冻和春季受害常用的措施。冬灌的麦田比未冬灌的麦田的地温一般高1～2℃，有利于麦苗安全越冬。
灌浆速度测定
禾本科作物抽穗开花至成熟期间，单位时间子粒干物质增长量的测定。灌浆速度是表征子粒成熟早晚、快慢和饱满程度的生长特征量。它用于鉴定不同作物和同一作物的不同品种灌浆期间的农业气象条件，研究农业气象灾害和农业技术措施对产量形成的影响，建立作物生长或产量预报模式等。其测定步骤是：①定穗。测定前，在欲测地段上，选择数百茎（其数量一般大于整个测定期间总取样量的一倍以上）同一天抽穗（玉米为吐丝）的植株，挂牌定穗，注明日期。有的作物（如小麦）抽穗后多日才开花的，须进行第二次定穗，即从原定的样株中选同一天开花的穗茎，再挂牌注明日期。②取样（子粒）。定穗后开始测定的时间一般在子粒形成后，即从开花授粉后约7～10天起，每隔3或5天测定一次，直至种子成熟为止。每次从挂牌（同一天开花）的株茎上取20～40穗带回室内。测定时，所取的穗粒部位按预定要求摘取，每次或固定取穗上某部位（如小麦取中部）的子粒，或取半穗（以穗轴为界），或取全穗子粒。③子粒称重。取下子粒后，数其总粒数，称其鲜重（克），然后放入铝盒，在恒温干燥箱中，用60～80℃温度烘烤24小时以上（幼小子粒烘烤温度宜低），直至子粒重量不变为止。此时称得的子粒重量为干重（克）。④用以下公式求算：
光饱和点
在一定的光强范围内，植物的光合强度随光照度的上升而增加，当光照度上升到某一数值之后，光合强度不再继续提高时的光照度值。
1883年德国J.赖因克首先发现植物的光饱和现象，并指出：光饱和点取决于所研究的对象。喜阴植物（深水藻或阴生叶片）在海平面全光照的十分之一或更低时即达光饱和；喜阳植物，尤其是荒漠植物或高山植物，在中午直射光下还未达到光饱和。对于水稻、小麦等C3植物，光饱和点为3～5万勒克斯。C4植物的光饱和点一般比C3植物高，有的C4植物在自然光强下甚至测不到光饱和点（如玉米的嫩叶）。作物群体的光饱和点较单叶为高，小麦单叶光饱和点为2～3万勒克斯，而群体在10万勒克斯下尚未达到饱和。这因为光照度增加时，群体的上层叶片虽已饱和，但下层叶片的光合强度仍随光照度的增加而提高，所以群体的总光合强度还在上升。
光补偿点
植物的光合强度和呼吸强度达到相等时的光照度值。在光补偿点以上，植物的光合作用超过呼吸作用，可以积累有机物质。光补偿点以下，植物的呼吸作用超过光合作用，此时非但不能积累有机物质，反而要消耗贮存的有机物质，长时间如在光补偿点以下，植株逐渐枯黄以致死亡。耐阴植物的光补偿点为几百勒克斯，而喜阳植物的光补偿点达一千勒克斯以上。温度条件对光补偿点有显著影响，温度高时呼吸作用增强，光补偿点就上升。因此，温室中栽培植物，在光照不足时要避免温度过高，以降低光补偿点，利于有机物质的积累。植物群体的光补偿点也较单叶为高，因为群体内叶子多，相互遮荫，当光照度弱时，上层叶片还能进行光合作用，但下层叶片呼吸作用强，光合作用弱，所以整个群体的光补偿点上升。
光补偿点对光合作用量子效率的测定有重要意义，因为从光合作用的光曲线可知，量子效率数值必须在“光限制”状态——光照度接近于零时才进行测量。所以，在实际操作中，是在补偿点附近的光照度下，测定植物的量子效率。
光度计响应的余弦特性
光度测定仪器感应头对光强度相等而入射方向不同的光响应，按余弦规律变化的特性。理想的“角度响应”应该符合余弦定律，即在垂直入射（光线与法线的夹角为0）的方向上响应最大，随着入射角的增大，其响应按余弦规律减小。到入射角等于90°时，则响应为0。这个特性也叫光度计的角分布特性。
为使光度计响应接近余弦型的角分布特性，通常选用下列几种修正方式：最简单的有平板状和皿状乳白玻璃修正器，较复杂的有截球状、环状和球壳状等，其结构如图所示。几种余弦修正器的效果如表所示。从表中可以看出，球壳状修正器效果最佳，但体积相对大一些，制造工艺较复杂。平板状简单，制造容易，但修正效果差一些。选用何种修正器可根据对精度的要求和设计的可能性而定。未加余弦修正器的光度计已不为光学界承认。（巴昆）
3种角分布特性修正器示意图
常用余弦修正器的效果比较
光合强度
参考书目
沈允钢、王天铎著：《光合作用～从机理到农业》，上海科学技术出版社，1978。
光合生产潜力
在光、热、水、CO2等外界环境条件和作物的群体结构、长势以及农业技术措施都处于最适宜状态时，由作物的光合效率所形成的群体最高产量，亦称作物产量的理论上限。研究光合生产潜力的重要意义在于探讨影响作物干物质生产的限制因素，以采取有效措施.充分地利用太阳能，最大限度地提高作物产量。竺可桢于1964年曾指出长江流域单季稻光能利用率如能达到3%，稻谷亩产可达到2823斤。1962年日本农业气象学会认为未来的水稻产量可提高十倍（见附表3）。
作物的生物学产量形成主要有两个阶段，即能源和原料的输送，以及光能转化为生物化学能。中国的于沪宁在美国R.S.卢米斯等的理论基础上，提出了计算生物学产量的生产潜力Y。的通式：
Yp＝Qε(1－α)(1－β)(1－γ)(1－ρ)(1－ω)ф×4250-1×(1－0.08)-1
式中 Q为太阳总辐射；ε为光合有效辐射占的比例；α为反射率；β为漏射率；γ为光饱和限制；ρ为植物非光合器官的无效吸收；ω为呼吸作用损耗；φ为量子效率。公式的最后两项表示1克干物质能够放出4250卡热量和植物体内无机养分约占8%。
中国科学院地理研究所估算了中国河北省几种主要作物的生产潜力，如经济系数为0.40，冬小麦的经济产量为13085.2千克/公顷，夏玉米为13489.5千克/公顷，一季稻为19653.8千克/公顷。小麦、玉米两熟制的全年产量可达25266千克/公顷（见附表6）。
不同纬度地带作物可能获得的生物学产量
光合生产潜力在不同地区是不同的，从表中资料可见，低纬度地区生产潜力б中、高纬度要高（见农业气候生产潜力）。
光合势
作物生长期内进行光合生产的叶面积与日数的乘积。单位为平方米·日。作物产量不仅取决于光合效率的高低，还取决于能进行光合生产的叶面积的大小。在较低产量条件下，增加光合势是提高产量的主要方面。亩产千斤的小麦，其生长期累积光合势为16～18万平方米·日。有些学者提出叶日积（LAI-D）的概念，即作物生长期内平均叶面积指数（LAI）与日数（D）的乘积，它与光合势意义相近。LAI-D与光能利用率成显著正相关。
光合有效辐射
参考书目
H
海陆风
在沿海地区发生的昼夜间有风向转换现象的风。一般日间吹海风，夜间吹陆风，总称海陆风，是一种局地环流。昼间地表受热后，陆地增温б海面快，出现由海洋指向陆地的气压梯度，在下层形成由海洋吹向陆地的海风，入夜后，陆地表面辐射冷却，使陆面气温低于海面，出现与日间相反的热力环流，下层风由陆地吹向海洋，形成陆风，见图。海陆风现象在夏季晴朗日子最容易观测到，一般在上午出现海风，13～15时海风最盛，日落后海风减弱，并转为陆风。海风风力一般比陆风强，可达5～6米/秒或更大，陆风一般只有1～2米/秒。海风在低纬地区厚度可达1公里左右，水平范围50～100公里；在中纬度厚度约几百米，水平范围为几公里至几十公里。陆风的厚度比海风小得多。由于海陆风影响，使得沿海地区夏季不十分炎热。凡在地表受热不均的地方，如大湖沿岸，森林内外，城市与郊区之间都可观测到类似于海陆风的局地风状况。研究沿海地区的海陆风（或大湖沿岸的湖陆风）状况，对在这些地区的厂矿建设规划、避免空气污染有指导意义。（翁笃鸣）
海陆风环流
寒潮
中国寒潮源地和路径
亚洲的寒潮冷空气常形成于北冰洋、西伯利亚等地。这些冷空气常取三条主要路径移向图中的阴影区（4 3～6 5°N、70～9 0°E之间），并在阴影区汇集和加强（有时还取东路），再取三条路径移出阴影区而进入中国。①西北路冷空气经蒙古、内蒙古、河套附近南下，直达长江中下游及江南地区。②东路冷空气主体经内蒙古和东北地区向东移去，其低层部分冷空气可经华北、渤海南下，有时可到两湖盆地。③西路冷空气经新疆、青海、青藏高原东侧南下。有时东路和西路两股冷空气在黄河中下游会合南下。如果上述各路冷空气到达江南后势力仍然强大，在特定的环流条件下，还可继续南移到华南沿海，南海、东南亚。组成寒潮的主要天气系统是强冷高压和强冷锋，有时伴有强烈发展的气旋。与此同时，对流层内部有东亚大槽发展，槽后脊前出现大范围的强劲北风分量，引导冷空气南下、冷锋南移。
寒潮天气预报
就是分析冷空气的强度，判断会不会发生寒潮、预报冷空气的移动方向、路径和速度。在这种预报的基础上，结合气象要素的分布状况，制作各地的降温、大风、降水等天气预报。寒潮降温主要发生在寒潮冷锋过境之后。冷锋前后气温的差值越大，冷锋移动越快，则降温数值越大。而最低气温往往出现在寒潮冷锋过境之后1～3天的早晨。寒潮大风主要出现在冷锋过境之后，持续时间一般为几小时到十几小时，也有达两三天的。大风风向在中国北方多为偏西北风，中部多偏北风，南方多偏东北风。寒潮大风的出现，主要取决于冷锋至冷高压之间的气压梯度，气压梯度越大的地区风速越大。寒潮大风与地形地表状况也有关，海面、湖面风速较大，山地、森林风速较小。与大风相伴随的可有吹雪或风沙等天气现象出现。在冬季，内蒙古和东北地区易有吹雪；春季，西北、内蒙古和华北地区易有风沙。寒潮冷锋的降水主要取决于暖空气内水汽条件、气层稳定度和空气上升运动情况。寒潮对农业的为害主要是剧烈降温造成的霜冻、冰冻等冻害，以及大风、大风雪、大风沙等灾害天气。春季寒潮易冻伤作物幼苗；秋季寒潮常影响作物成熟；冬季寒潮可造成严寒，为害越冬作物。寒潮对农业也会带来一些好处，降水可以解除干旱，积雪可以保墒，严寒可以冻死害虫等。
参考书目
朱乾根等编著：《天气学原理和方法》，气象出版社，1981。
寒露风
简况
低温引起水稻不实和空秕粒现象，在历史上早有记载，如明朝《沈氏农书》中指出：“若值天气骤寒，霜早，凡田中有水，霜不损稻；无水之田，稻即秕矣。”1902年和1913年日本北海道地区水稻因遭低温危害失收；1980年发生冷害，北海道减产19%；青森县东部和北部减产90%以上，全县平均减产53.4%。1965、1972年两年秋季严重低温，南方水稻大幅度减产，部分地区几乎失收。随着水稻种植逐步向温度较低的高纬度和丘陵山区发展、高产晚熟水稻品种的增加、以及复种指数的提高，使水稻开花期往往处于较低的温度条件下，因此，低温危害比较突出。
寒露风形成的天气条件
秋季是夏季风转变为冬季风的过渡时期，西伯利亚高压开始增强，太平洋副热带高压明显减弱、南退，其间冷空气不定期的爆发南下，引起大范围降温，形成寒露风天气。寒露风出现早晚与高空东亚大槽及副热带高压强弱有密切关系。中高纬度经向环流加强，东亚大槽加深，有利于冷空气南下，寒露风往往出现偏早（见图1）；中高纬度环流平直，东亚槽不明显，不利于冷空气南下，寒露风往往出现偏晚（见图2）。一般在东亚槽深厚、副热带高压减弱的情况下，容易形成强寒露风天气。入秋以后，寒露风发生的次数由少逐渐增多，由北往南强度逐渐减弱，低温持续日数逐渐缩短，影响范围也由大变小。北方冷空气和南方较暖湿的气团相遇，在长江中下游地区，常常出现低温阴雨天气，形成所谓“湿冷型寒露风”；广东、广西及福建等地区，受南海台风侵袭的影响，诱发冷空气南下，造成明显的降温，天气晴朗干燥，形成所谓“干冷型寒露风”；广西钦州一带还出现一种“干风型寒露风”，因大风和空气干燥导致当地后季稻空壳受害。
图1 寒露风偏早年（1957、1958、1967、1970、1971、1972、1974年）9月500hPa高度场及距平场
水稻受害时期和特征
水稻生育期间，有3个对低温比较敏感的时期：①幼穗分化期（抽穗前25～30天）；②花粉母细胞减数分裂后的四分体期——（抽穗前10～15天），对低温反应最为敏感；③抽穗开花期。第一个时期受低温影响，主要延迟抽穗；第二个时期遇低温，主要影响花粉不能正常成熟，引起雄性不育；第三个时期遇低温，轻者出现包颈（稻穗不能完全抽出）、黑壳（谷粒颖壳形成黑斑）现象，重者损害花器，柱头变黑，花粉部分不开裂或完全不开裂，不能正常授粉，使空壳率增多，甚至全穗都是空粒。
水稻受低温危害的程度，不仅决定于低温出现的时间和强度，而且与水稻发育期有密切关系。在中国南方水稻幼穗分化期和小孢子初期，基本上处在秋初。这时冷空气南侵次数少，强度弱，降温过程不明显，幼穗分化期基本上不受低温影响，只有个别年份小孢子初期会受到低温危害。水稻抽穗开花北方单季稻区在8月中、下旬，长江流域和南岭以南双季晚稻在9月中、下旬和10月上旬，这个时期冷空气南下次数增多，强度大，有明显的降温过程，容易发生低温危害，从而增加水稻的空秕粒。
危害指标
低温对水稻的危害指标，因品种和发育期不同而有差异。减数分裂及小抱子初期，一般当日平均气温低于20℃或日最低气温低于或等于17℃时，水稻生理活动受到障碍，造成谷粒畸形和空壳。低温强度增大，持续天数增长，危害明显加重。抽穗开花期，日平均气温持续3天以上低于18～20℃时，粳稻受害；日平均气温持续3天以上低于20～22℃时，籼稻、杂交稻受害；水稻抽穗开花期，遇短期低温有“闭花耐冷”的特点，如低温超过3天以上，则闭花耐冷对颖花的保护作用明显减弱。最高气温对水稻开花结实有十分重要的作用，当日平均气温低于临界温度、最高气温高于临界温度时，不仅能诱导开花，并能正常受精发育，在一定温度范围内，最高温度越高，结实率提高，空壳率越低。
图2 寒露风偏晚年（1951、1953、1955、1960、1961、1962、1975年）9月500hPa高度场及距平场
分布规律
中国水稻受寒露风危害的情况是：一般高纬度地区比低纬度多，海拔高的地方比海拔低的地方多；出现时间由高纬度向低纬度、由内陆向沿海逐渐推迟，5日平均温度小于20℃的寒露风出现日期，由低纬度向高纬度、由沿海向内陆逐渐提前。最早、最晚等日期线的走向，在30°N以北，受纬度、海陆影响大；30°N以南的平原、山地、丘陵和湖泊等复杂地形，直接影响等日期线的分布，而纬度的影响不明显。南岭山脉北部的两湖盆地，因冷空气被南岭山脉阻挡，往往形成持久的低温阴雨天气，属于“湿冷型”寒露风，山脉南部寒露风出现次数较少；山区寒露风随高度而变化，远远大于纬度、海陆的影响。1979年浙江省天目山南坡，有两个海拔相差771米的地区，寒露风出现的日期相差37天。山区由于山体对冷空气有屏障作用，特别是早期的冷空气，强度小，不易越过山脉，因而南坡寒露风出现次数少，北坡则发生时间早、次数多，出现高度低，受害严重。
防御措施
①掌握寒露风发生的气候规律，力求在寒露风来临前促使水稻齐穗。②开展寒露风农业气象预报，预测低温出现的时间和强度，了解不同水稻品种的抽穗开花期，以便及时采取有效的防御措施。③改善田间小气候，增强抗御低温的能力。灌温度较高的水，或日排夜灌，使土壤和株间温度相对提高，以减轻寒露风的危害；喷洒化学保温剂，使稻田水面形成薄膜，以防止水分蒸发，达到保温的目的。喷施叶面肥和根外追肥，也可以弥补寒露风侵袭后根部吸收养分的不足，使植株及时得到养分。④选育抗低温的高产品种，培育壮秧，合理施肥，科学用水，提高植株抗逆能力，对防御寒露风也有作用。
参考书目
中央气象局气象科学研究院天气气候研究所编：《寒露风》，农业出版社，1980。
旱灾
形成原因
旱灾是气象、地形、地貌和人类活动等多种因素综合影响的结果，其中大气环流异常、高气压长时期控制一个地区是造成旱灾的气象原因。地形、地貌对旱灾的形成也具有重要作用。沟壑纵横的黄土高原，平时雨量不多，一遇暴雨，水土大量流失，所以坡地极易发生旱灾。夏季暖湿气流受山脉的影响，可使山脉背风面降水量显著偏少，容易出现旱区。土壤植被状况与旱灾发生程度也有密切关系，土层深厚、质地较细的肥沃土壤，保水、蓄水能力较强，旱害较轻，砂质土和瘠薄土壤容易出现旱象。植被能减少地表径流、减轻水土流失、调节气候，因此植物多的地方，旱害较轻，植物稀少的地方，旱灾较重。人类活动对旱灾的发生也有一定影响，如毁林毁草开荒，造成农业生态条件恶化，能使偏旱年出现机率增大。
旱灾发生的准周期性
根据中国气象部门对1470～1977年近五百年来中国旱涝发生情况的分析，旱灾发生具有准周期的特点，旱灾具有2～3、5～6、10～11、20年左右和35年的准周期波动，频发年代和少发年代交替出现，公元3、6、7、15和17世纪为雨水较少、旱灾较多的时期。中国东半部近500年来旱灾的发生可以分为3个阶段：①1479～1691年间旱灾发生频率高，大早年就有10次；②1692～1890年间旱灾发生较少，大旱只有4次；③1891年以后旱灾又趋频繁。在以上每个时段内还有一系列10～20年的干湿交替变化，在干期中旱灾发生频率较高。如1482～1486年，连续5年大旱；1638～1642年、1875～1879年，也都出现了连续5年的特大旱灾。20世纪以来，已发生12次严重旱灾，其中1900～1949年5次，1950～1979年7次。
中国各地旱灾发生的主要季节很不一样。北方，3～5月份常发生春旱，有“十年九春旱”的气候特点，长江中下游地区多伏旱，华南及华北部分地区有时发生秋旱。
危害
旱灾的危害程度与其发生季节、时间长短、以及作物所处的生育期有关。春旱往往造成春播作物缺苗断垄，影响越冬作物返青后的正常生长，延迟果树的发芽时间和降低发芽势等。北方初夏旱往往阻碍玉米抽穗，影响夏种作物的出苗和生长。7～8月发生的伏旱，影响玉米、高粱的正常生长和发育，造成棉花蕾铃脱落，还会影响南方早稻和中稻的正常灌浆和晚稻的移栽成活。秋旱会影响秋收作物的产量及越冬作物的播种出苗，并使土壤底墒不足而加剧翌年的春旱。
防御措施
①加强农田基本建设，进行综合治理，建设旱涝保收的基本农田。②造林种草，涵养水源，改善小气候，保护生态环境。③开源节流，引水灌溉。建设水利工程，提高灌溉技术。④精耕细作，合理耕作，蓄水保墒，使有限的水分在关键时期得到充分的利用。⑤合理布局，抗旱栽培。根据旱灾的发生规律，因地制宜实行作物合理布局；选种抗旱作物和耐旱品种；调整作物播期，趋利避害，躲过旱灾威胁；在旱灾发生时选用相应的抗旱栽培措施（见洪涝灾害）。
参考书目
中国农业科学院农业气象研究室主编：《北方抗旱技术》，农业出版社，1980。
黑白片日射计
以双金属片为感受器测定总辐射的自记仪器。在近代新式仪器出现之前，这种仪器曾得到广泛应用。仪器感受面是并排的三块尺寸为35×15×1.5（毫米的双金属片，两边两块的上表面涂以白色氧化锌，中间一块的上表面涂黑。两白片的一端被固定不动，另一端和黑片紧联在一起。黑片的另一端与杠杆及记录笔系统相联接。这种结构的特点是，虽然在黑、白片感受面上的气温发生变化，但无辐射作用时，黑、白三块金属片发生的弯曲完全一致，杠杆系统不会使自记笔产生移动。当黑、白片受辐射时，吸收系数较大的黑色片比白色片更急剧地弯曲，带动杠杆使自记笔产生上下移动，在自记钟筒上划出辐射强度随时间变化的曲线。为了防止风和湿气影响，整个仪器用玻璃护盖盖紧，仪器底座上方放有吸湿剂，以防止罩内湿气对感受面的影响。仪器记录纸的指示值以焦·厘米-2·分-1为单位。仪器灵敏度是通过出厂时与精密的辐射表进行对比检定求出换算系数而确定的。其比例通常是4.1855焦·厘米-2·分-1为25～50毫米。仪器的惯性系数约25分钟，因此测定时应使仪器至少感受辐射25分钟。其主要缺点是：灵敏度受太阳高度角和方位角影响较大，而且有较大的温度系数，精度较差。在气象台站上已被精密的热电型仪器所代替。但它的构造较简单，观测方便，可以连续记录（见彩图134）。
黑白球日射表
早期用于测定太阳总辐射强度的仪器。因构造相同的两支水银温度表组成而得名：一支表的球部用无光黑漆涂成黑色，另一支表球部涂以白色氧化锌。两支表再分别装在抽成真空的球状玻璃套管中。当将黑白球温度表安置在相同辐射强度条件下时，由于黑球吸收辐射比白球多，两者所获得的热量也就不同，其差异可由黑白球温度表的示值求出。不同的辐射强度，其差值也不同，借助仪器出厂时给出的换算系数可计算辐射强度。求换算系数的方法，一般是把精密的辐射强度表与黑白球温度表放在相同自然光条件下对比观测。使用时两支表的球部应放置在同高度的水平位置上，相互间的距离要大于玻璃套管圆球直径的三倍。由于温度表的惯性系数较大，使用时应使仪器至少感应25分钟。它构造简单，使用方便，但由于不够准确，现已很少在气象部门使用。
黑灾
类型
黑灾有两种类型：一是断续型，发生时间分为11～12月和3～4月两个阶段；二是连续型，在黑灾可能发生期内各月都有出现。一般多出现在3～4月份，这时期虽有少量降雪，但早春气温回升快，极难形成稳定的积雪，因而这时黑灾出现次数多，灾情重。
分布
中国黑灾的主要发生地区是新疆准噶尔盆地、甘肃河西牧区及内蒙古自治区的呼伦贝尔盟、锡林郭勒盟、乌兰察布盟和巴彦淖尔盟的北部边缘的缺水草场。乌兰察布盟和巴彦淖尔盟最为严重。1962～1963年冬乌兰察布盟的百灵庙地区长达117天无积雪。蒙古人民共和国和苏联中亚牧区也多发生黑灾。
指标
内蒙古自治区把冬春日平均气温在0℃以下的期间作为黑灾的可能发生期。各地黑灾发生期的长短差异很大，一般变化在90～170天之间。在黑灾的可能发生期内，是否能够发生黑灾以及灾情轻重与否，主要取决于连续无积雪日数（即无积雪或虽有积雪但积雪连续日数不足3天）的多少，据此又把黑灾分为三个级别，其指标是：
轻黑灾 连续无积雪日数为20～40天
中黑灾 连续无积雪日数为41～60天
重黑灾 连续无积雪日数超过60天
黑灾持续期的长短是衡量某地黑灾强度的标志，一般都在40天以上，大部分地区在50～80天，部分地区超过100天，最为严重时整个冬季几乎全无积雪。
防御措施
注意天气预报，及时转移牧场，在转场途中设立饲料补给点和供水站；有条件的地方选择有利地形，进行人工积雪；调整畜群结构，有计划地扩大抗灾力强的牲畜的比重，以提高畜群的抗灾能力。
参考书目
中国科学院内蒙古、宁夏考察队编：《气候与农牧业的关系》，科学出版社，1976。
徐德源、桑修诚编：《新疆农业气候》，新疆人民出版社，1981。
恒温干燥箱
配有热源并控制一定的温度以便烘烤潮湿物质的装置。箱内热源，大多是借助高瓦数的电热丝，通电后形成红外热辐射，也有使用红外灯泡的。其功能大小取决于电热丝和红外灯泡的瓦数。干燥箱的控温设备通常采用双金属片控温器，电接温度表或晶体管电路。其温度范围由几十度至一、二百度。仪器外形多为四方体，箱内空间容积以几十升至一、二百升不等，内有分层隔板。为加强箱内空气流通，提高烘烤效率，有的还带有鼓风设备。箱壁夹层内充填隔热材料以利保温。箱顶留有可调气孔，以备热湿空气逸出。
红外测温仪
测温原理
任何温度高于绝对零度的物体都向外发射红外辐射，其能量E大小与物体表面的绝对温度T的四次方成正比：E＝εбT4，式中：σ为斯蒂芬-波尔兹曼常数，ε为物体的相对辐射率。只要测知E便可求出物体的表面温度T。为了避免CO2和水汽等的干扰，多选用某个大气窗口的相应波段进行测量。各国的红外测温仪多选用8～14微米作为测量波段。
结构和工作原理
以中国HD型红外测温仪为例，上图所表示的是仪器的结构示意图。单晶锗透镜有两个作用，一是聚焦，二是滤光，它只允许8～14微米的红外辐射通过。接收器是一个交流热释电敏感元件，频谱响应均匀。调制片是一个用电动机驱动的叶轮，受脉冲发生器控制，它的温度就是仪器所处的环境温度，由放在它附近的环境温度敏感器测量。仪器上还附有瞄准被测物的望远镜。当望远镜对准被测物时，目标物发出的红外辐射被单晶锗滤光并聚焦，经过调制片时受到控制：受阻挡时，接收器接收的是调制片发射的相当于环境温度的红外辐射；不受阻挡时，才是目标物的红外辐射。因此，接收器所输出的脉冲信号反映出目标物的温度和环境温度之差，经放大和检波后转变成直流电平△V。△V与两个温度的四次方之差成正比。环境温度敏感器所测温度经放大和四次方校正网络电路就变成电平△P，与△V共同输入相加电路并经线性化网络处理后输出到电表或数字显示器，显示器所显示的就是被测物的实际温度。仪器体积小，便于携带。测量时必须使被测物充满仪器视场，避免其它目标干扰，影响精度；测量面积较小的麦类、水稻叶片时，镜头应与地面成45°交角，防止下面土壤红外辐射的干扰。室外测量应避免直接照射仪器，以免影响精度。禁止将仪器镜头直接对准太阳或其它高温源以免损坏热敏元件。雾对红外线不透射，故雾天应停止使用。因被测物的ε小于1，所以指示温度比物体的实际温度偏低，应考虑相对辐射率ε不同所引起的误差。（卫林）
红外测温仪结构示意图
红外湿度计结构示意图
红外湿度计
利用水汽能吸收一定波长红外辐射的原理进行测湿的仪器。红外湿度计使用两个狭窄的红外辐射带工作，一个辐射带是水汽很敏感的吸收波长（如2.60微米），另一个辐射带则是水汽几乎完全不吸收的波长（如2.45微米）。这两个辐射带能量的比值服从比尔定律（Beer's Law）：
故可求得被测空间内空气中的水汽平均含量c。式中的L是被测空间的长度，K是水汽的吸收系数，可用实验方法求得，E 0是水汽不吸收的红外辐射能量，E是被水汽吸收后的红外辐射能量。仪器由相隔一定距离的发射器和探测器两部分组成。如图，发射器部分包括红外光源、透镜和滤光装置。探测器有透镜、红外光敏电池、放大和显示记录等几个部分。
仪器工作时，红外光源发射出稳定的红外辐射穿过空间到达探测器，再经过透镜聚集被红外光敏电池接收并转换成电信号，经放大滤波后由显示器进行记录显示。在发射器内有一个由同步电机带动的滤光转动轮，轮上相间安装着上述两种不同波长的滤光片。因此，同一光源通过滤光转动轮的滤光便交替产生了两个狭窄的红外辐射带。当滤光转动轮中水汽不吸收那个波长的滤光片转到光通路中时，接收器接收的能量为E0；当能被水汽吸收的那个波长的滤光片转到光通路中时，接收器所接收的是被水汽部分吸收后的辐射能E。空气中的水汽含量愈大，E愈小。有了E0和E两个数据即可求得空气中的水汽含量。
红外湿度计所测量的是整个L距离内的水汽量的总和，是该距离内的平均情况。气温在0℃以上，空气中水汽含量较低时仪器的灵敏度较高，对水汽的响应速度也快，但在气温低于零度以后，其灵敏度将下降。
洪涝灾害
简况
洪涝灾害是世界上许多国家的重大灾害，也是中国的一种主要自然灾害，中国从公元前206年至1949年间的2155年中，就有1092年发生了较大的洪水灾害，平均每两年一次。1950年以来，中国平均每年受灾面积约700多万公顷，成灾400万公顷，约占全国耕地面积的4%，其中1954年、1956年、1963年、1964年，每年受灾面积都在1400万公顷以上，成灾面积都在1000万公顷以上。黄淮海平原，长江中下游，东南沿海，松花江和辽河中下游等地是洪涝灾害发生较多的地区，尤以黄淮海平原和长江中下游最为严重，占全国受灾面积3/4以上，而西北，云贵高原，青藏高原和内蒙古等地洪涝灾害最少。
中国从远古起就有洪涝灾害发生及其防治的记载。公元前12世纪的殷墟卜辞中有：“其（有）大水”，“御水于土”等文字，《诗经》中记载，如“洪水芒芒，禹敷下土方”，描写的就是大禹治水事迹，战国时《管子·度地篇》中指出水、旱、风雾雹霜、厉、虫五害之中，以水灾最严重，当时著名的都江堰（公元前306～公元前251年），魏国天井堰（公元前445～公元前296年），秦代郑国渠（公元前246年）等水利工程都具有防洪、灌溉增产的双重功用。近代科学家竺可桢曾根据史料研究了中国旱涝发生的规律，20世纪60年代，又进行了不少区域性旱涝的分析，70年代末，中央气象局等单位协作编制出公元1470年以来《中国近五百年旱涝分布图集》，并分析研究了近500年来的中国旱涝发生规律。1949年以来，先后在黄河三门峡、刘家峡和长江葛洲坝等地修建拦河大坝，在淮河、海河流域和长江中游进行大规模综合治理，大大减轻了洪涝灾害，为农业灌溉、发电和航运提供了条件。
形成原因
降水时间过长、过于集中是形成洪涝的主要原因。中国大部分地区为季风气候，当夏季风向北推进时与北方冷空气相遇，在锋面附近形成雨带。通常4、5月雨带平均位于华南，5月下旬6月上旬位于长江以南，6月中旬到7月中旬位于江淮，7月中旬以后越过黄河很快到达华北。当大气环流异常时，雨带在某个地区长期徘徊，大雨一再出现，易形成洪涝。由于各地不同年份冬夏季风的强弱、进退早晚和持续时间不同，出现暴雨的地区也不同，地区降水量的年际变化很大，当副热带高压提前北跃，则华北雨季提前，江淮出现“空梅”，往往形成北涝南旱，反之，若雨带长期停滞在长江流域，则形成南涝北旱。一年之内，旱涝在不同地区、不同季节常交替出现。此外，水库溃坝、冬季北方河流解冻时的凌汛、沿海的海啸、台风和海潮结合等也都可造成洪涝。地形对洪涝分布有很大影响，低洼农田易积水成涝。
发生季节及对农业生产的影响
按照水涝发生季节，可分为春涝、春夏涝、夏涝、夏秋涝、秋涝等，不同季节的洪涝对农业生产影响不同。①春涝及春夏涝，主要发生在华南及长江中下游。农田积水后常引起小麦、油菜的烂根，早衰，病害流行。②夏涝，黄淮海平原，长江中下游，东南沿海、四川盆地以及东北地区发生频率较高，影响夏收夏种，造成小麦倒伏秕粒，发芽霉烂，旱粮作物烂根，结实率低，棉花蕾铃脱落，水稻轻则倒伏减产，重则绝收。③秋涝和夏秋涝，西南和陕西中南部发生较多，其次是华南及长江中下游、江淮，黄淮、东北和华北也时有发生，对秋收作物生长、发育和产量影响较大，有时还影响秋收秋种。
不同作物抗涝的能力不同，涝害情况也不同（表1）。
涝害指标
由于不同作物及其不同生育期的抗涝能力不同，而且不同地区的其它自然条件和生产条件不同，因此在农业生产上洪涝指标常常需要根据地区、作物及生育期而定。中央气象局等单位在分析研究中国东部季风区近五百年来的旱涝资料时，采用降水量和标准差进行旱涝分级：
（Ri为某年5～9月降水量，为历年同期降水量平均值、δ为标准差）。
表1 主要农作物抗涝能力比较
此外，也有用旱涝指数等其它方法来进行旱涝分级的。如旱涝指数I＝，R为某年降水量，为该地多年平均降水量，δ为该地年降水量的标准差。当I＞2为大涝年，－1≤I≤1则为常年。
表2表示涝害程度与棉株受害的关系。
表2 涝害程度与棉株受害的关系
防御措施
①有计划地进行水利工程建设。治理水系，兴修水库，加固堤防，拦蓄洪水，疏浚河道，以利排水，减少洪涝。②植树造林，增加森林覆盖面积，既能储集水分于森林土壤中，又能减少地表径流和水土流失。③改良土壤结构，以提高渗水和排水能力。④建立排灌系统，平整土地，使积水能迅速排出。⑤低洼易涝地区，应调整农业布局，多种耐涝作物。⑥注意天气预报，及时做好防汛准备。
参考书目
中央气象局气象科学研究院主编：《中国近五百年旱涝分布图集》，地图出版社，1981。
竺可桢著：《竺可桢文集·中国历史上气候之变迁》，科学出版社，1979。
胡椒气象
生长发育与气象
温度
胡椒要求高温。在年平均气温大于20℃，无霜或基本无霜的地区，能正常生长和开花结果；年平均气温在24～28℃时最适宜胡椒生长；当最高气温高于35℃，植株生长受到抑制；高于39℃，植株嫩叶受害；当地表温度高于52.5℃时，幼苗蔓枝被灼伤，重者植株死亡。旬平均气温低于18℃，生长缓慢；低于15℃时，基本停止生长；最低温度低于10℃时，嫩叶出现寒害；小于6℃，持续2～3天，嫩蔓、嫩枝受害断顶；低于3℃将导致节枝脱落、蔓枯、落果以致失收（见热带作物寒害）。
水分
胡椒要求年降水量1800～3000毫米，且分布均匀。在1000～1500毫米，只要分布均匀，胡椒也能正常生长发育。雨量过多，土壤排水不良，会引起渍害，导致根腐病或瘟病的发生。土壤湿度保持在30%左右时，生长发育正常，低于21%，生长发育受限制。高温干旱，土壤含水量低于18%时，轻则植株生长不良，叶片退绿；重则影响开花结果，果实皱缩、脱落，造成减产。胡椒开花期间，以相对湿度在70～80%为宜。
光照
胡椒属短日性半阴性作物。对光照的要求因品种和椒龄不同而异。栽培的品种不需荫蔽，但有少数喜阴品种，一龄以下定植初期，需要荫蔽度30%～40%为宜。成龄植株需充足的光照，才能正常开花结实。若光照不足，易徒长，影响花芽形成与分化，花穗数少，产量低；光照太强，也影响植株生长。
风
胡椒是浅根、攀缘性蔓生作物，适宜静风环境。一般在年平均风速小于3米/秒时，可正常生长；尤以年平均风速小于2米/秒时，生长良好。当年平均风速大于3米/秒或有台风时，植株生长受影响。
生产与气象
引种
中国的台湾、广东、广西、福建、云南等省（区）南部，位于北回归线以南，分别属北热带、南亚热带季风气候区域，与世界主要胡椒产地的农业气象生态特点较接近。经多年来的引种观察，光照条件不是胡椒引种的限制因素，低温是胡椒引种成败的关键：渍害、风害对胡椒引种成败影响也很大。①寒害。中国华南从1951年起，32年来，出现极端气温5℃以下的寒害有2～11次，以西双版纳最少（2次），龙州最多（11次）；湛江、龙州等地均出现过0℃以下的低温，对胡椒的越冬极为不利。低温对热作的寒害，随坡向、坡位、坡度而变化，在辐射型寒害天气条件下，热带作物寒害以东坡和东南坡最重。所以，可根据胡椒对气象条件的要求，利用地形小气候环境条件或采用塑料大棚等人工防寒措施种植。②渍害。连阴雨，排水不良，土壤水分过多，发生渍害，导致细菌性的胡椒瘟或根腐病和叶斑病的严重发生。胡椒的引种必须注意雨季的土壤排水措施。③风害。胡椒根系浅，枝条脆弱，需支柱攀缘。强风折伤主蔓，造成伤口，招致病虫害侵袭与危害。此外，在冬春出现低温冷害时风与寒相互影响，会增加冷害的严重性，故避寒防风应同时进行。
病害
①胡椒瘟。又称疫霉病、茎根腐病、黑水病，为胡椒的主要病害。病菌一般靠雨水、地面流水、风、人畜活动传播。瘟病周年都可发生，但主要流行于雨季。其流行高峰与雨量高峰末期基本一致。预防方法首先是椒园雨季排水防渍。其次，摸清植椒区降水时段、规律及土壤水分状况做出胡椒瘟病发生的农业气象预报，及早采取措施。②细菌性叶斑病。高温干旱季节，多为植株下层叶缘及叶尖感病；雨季，则上、中、下层叶片均感病；台风季节，有利于病害的发生与流行：雨量多，湿度大，病情重。由于台风雨是发病的主导因子，应以防水为主，并加强台风雨与病害发生的农业气象预报（见病虫气象预报）。此外，加强农田管理，铲除椒园内和附近的野生寄主植物，消灭初次侵染源（见植物病虫气象）。
花生气象
分区与气候
花生在世界各大洲的温暖地区都有分布。中国南起海南岛崖县，北至黑龙江甘南县，西自新疆莎车县，东至黑龙江富锦县的广大温带、暖温带、亚热带和热带地区都有种植。根据自然气候条件和种植制度的地域性差异，可分成七个具有不同气候特征的栽培区。①黄河流域大花生区。花生生育期间（春季稳定通过12℃到秋季稳定通过15℃）的积温3500℃以上，日照1300～1500小时，年降水量450～800毫米，生育期163～203天。春季常旱，7、8月多雨。以一年一熟和二年三熟的麦套花生为主，近年来夏播花生发展较快。②长江流域春、夏兼作花生区。生育期间的积温3500～5000℃，日照1000～1400小时，年降水量1000毫米左右，生育期163～255天。春、夏多雨，易发生伏旱。主要为二年三熟和一年两熟的套种或夏播花生，也有部分春播花生。③东南沿海和华南春、秋两作花生区。生育期间积温在6000℃以上。年降水量1200～1800毫米，日照1300～2500小时，生育期265天以上。多春雨，易发生夏涝或秋旱。主要为一年二熟、一年三熟和二年五熟的春、秋花生，海南岛等地还可种冬花生。④云贵高原花生区。生育期间积温在3000℃以上，年降水量500～1400毫米，日照1100～2200小时，生育期一般为163～265天。有明显干、湿季，降雨量多集中于雨季（5～10月）。一年一熟为主，部分地区二年三熟。花生播期以降雨时间确定，云南元江、西双版纳等地可春、秋两作花生。⑤黄土高原花生区。生育期间的积温2300～3100℃，年降水量250～550毫米，日照1100～1300小时，生育期123～163天。易春旱，夏季多雨。主要为一年一熟的春花生。⑥东北春播花生区。生育期间积温2300～3300℃，年降水量330～600毫米，日照900～1450小时，生育期123～163天。易春、秋干旱，主要为一年一熟的春花生。⑦西北花生区。生育期间的积温2300～4300℃，年降水量10～125毫米，日照1150～1900小时，生育期113～183天。干旱少雨，无灌溉条件不能种花生。主要为一年一熟的春花生。
生长发育与气象
温度
花生是喜温作物。珍珠豆型和多粒型花生，要求播种层温度稳定在12℃以上时播种，龙生型花生则要求在15℃以上播种。发芽的最适温度为25～35℃。超过最适温度，发芽虽快，但生长嫩弱；40℃以上，胚根生长受阻；超过48℃不能发芽。温度高时花芽分化快，反之则慢。夏播花生在真叶还未展开时，花芽原基已分化，而春播花生在出土真叶展开后，花芽原基才分化。开花受温度影响明显。花粉粒发芽以22～30℃为最适宜，12℃以下和36℃以上则完全失去发芽能力。日平均温度25～28℃开花数最多。低于22℃或高于30℃，开花数量显著下降。温度小于或等于19℃时，受精过程受阻。荚果发育的适宜土温是25～35℃；最低15～17℃；最高37～39℃。从果针入土到荚果成熟，需5厘米土层有效积温（以15℃为生物学零度）480～570℃左右。
水分
花生虽是旱地作物，但耗水量并不少。全生育期需水量，因气候、土壤，栽培措施、品种而异。一般情况下，北方春播普通型大花生每公顷产2250～2625千克，每公顷耗水量3150～3450米3；南方的珍珠豆型花生，生育期较短，每公顷产3000千克，每公顷耗水量1800～2595米3。花生苗期需水少，开花结荚期需水多，成熟期需水较少。一般播种至出苗田间持水量以60%～70%为宜，出苗至开花以50%～60%为宜，开花至结荚以60%～75%为宜；结荚至成熟以50%～60%为宜。各生育阶段的田间持水量若高于70%（开花至结荚高于80%）或低于40%，均对花生生育不利。
光照
花生为中性作物。短日照可以适当控制茎叶生长，促进开花，成熟度好，增加荚重。长日照能促进主茎生长，使第一对侧枝的生长相对延缓，生殖效率高。光照微弱则形成“线苗”，枝叶柔嫩，开花数显著减少，丛生型花生易倒伏。
黑暗是荚果发育的首要条件。离开黑暗条件，子房柄无论生长多长，子房也不会膨大结实。1976年E.扎姆斯基等认为，黑暗与机械刺激是花生结荚的必要条件。1982年潘瑞炽等试验认为，花生结荚对黑暗的要求一直延续到子叶形成期和真叶分化期（相当于果针入土后20～25天），其后在光照下仍继续发育充分成熟，黑暗或光照下的机械刺激任何一个条件，都能使花生正常结实。
生产与气象
病虫害与气象
花生根结线虫病是中国北方产区的主要病害。在土温12～19℃时，幼虫10天才能侵入，土温20～26℃时，4～5天能大量侵入，土壤含水量占田间持水量的70%左右，是线虫侵入最适宜的土壤湿度。早播病重，晚播病轻。据在山东烟台地区观察，4月中旬～5月下旬播种的花生感病重，而6月初以后播种的发病轻。花生青枯病发生的最适温度为28～33℃。当旬平均气温稳定在20℃以上，5厘米地温稳定在25℃以上，土壤潮湿即引起病害发生。发病盛期，北方花生产区在6月下旬～7月下旬；中部地区在6月；南方春播花生在5～6月，秋播花生在9月下旬～10月下旬。特别是连续降雨后骤晴，植株大量发病。花生锈病发病的适宜温度是25～28℃；叶片上有水滴或水膜，病原菌就能发芽，暗环境下发芽率最高。花生蚜虫发生最适宜平均气温16～22℃，在适温范围内，相对湿度50～80%有利于繁殖。在干旱年份，或雨后干旱时，发生最盛。6、7月是盛发期。雨水多时，蚜虫大部分死亡（见植物病虫气象）。
引种与气象
花生对日照反应不甚敏感，但对温度要求较严格。不同类型品种及其所需积温由低到高的顺序是多粒型→珍珠豆型→龙生型→普通型。同一品种的生育期由南向北延长。在无霜期短，积温少的地区，主要受积温的限制，如黑龙江等地引种普通型花生就不能成熟。在无霜期长，积温多的地区，则主要受耕作制度前后茬口农时需要所制约。若普通型大花生引向南方，由于生育期太长而不适合当地耕作制度。花生开花结荚时间的日平均气温高低，适温期的长短，也是限制因子之一。如昆明生育期间积温虽在4000℃以上，但6～8月温度偏低，种植普通型花生不能成熟。
参考书目
山东省花生研究所主编：《中国花生栽培学》，上海科学技术出版社，1982。
《淮南子·时则训》
中国汉代记载物候学知识的著作之一。《淮南子》，亦称《淮南鸿烈》。西汉淮南王刘安（公元前179～公元前122年）及其门客苏非、李尚、伍被等编著。成书于公元前139年。书中有不少自然科学史料，其中《天文训》一卷，较早记载了二十四个节气的名称；《时则训》是第五卷，主要记述候应。每年分春、夏、秋、冬四季，每季分孟、仲、季三月，逐月记述候应。如孟春之月记为“东风解冻，蛰虫始振苏，鱼上负冰，獭祭鱼，候鸟北”等五个候应。其物候记述较之《夏小正》更为丰富，文字简练易懂。本书与《夏小正》、《礼记·月令》以及《逸周书·时训解》等均为研究中国古代七十二候形成的重要农业气象专著。《淮南子·时则训》首先根据先秦古籍形成“月令”（月令是指按月叙述天象、天气、物候、农事等为主要内容的一种古历书体裁），即逐月叙述候应，但当时尚未形成七十二候这种物候历。《淮南子》今存清光绪浙江书局的刊本。
黄淮海平原农业气候资源利用
见农业气候资源利用。
黄土高原农业气候资源利用
见农业气候资源利用。
活动层
能够完全吸收净辐射的物质层。在作物层中，辐射的吸收和放射、水分的蒸发和凝结等的热转换过程，不只发生在一个面上，而常发生在一定厚度的物质层中，这就是活动层，又称作用层。不同物质的活动层，对长波辐射和短波辐射的吸收各不相同，活动层厚度也不一样。例如，就短波辐射而言，在砂性土壤中，活动层厚达几毫米，在水中可达几米甚至几十米；就长波辐射而论，在雪被和水域上，活动层厚仅几分之一毫米；在疏松的耕地上，可增至几厘米。在农田中，不论短波或长波辐射，作物层就是农田活动层。
活动层的厚度和性质，决定于活动面的种类、状态以及到达活动面的辐射性质。活动面状况不同，活动层性质也不同，下垫面辐射性质也随之而异，形成不同的辐射状况，产生不同的小气候特点。
活动积温
作物某生育时期内日活动温度（即高于或等于生物学零度的日平均温度）的总和，以Aa表示。
式中 n为发育期历经的天数，计算时从进入该发育期的第二天算起；为发育期内每天的平均温度，i＝1，2，……n；B为作物发育生物学零度。
活动积温计算б较方便，农业气象中应用较广泛。它既能较好地反映作物发育速度与温度条件的关系，又能用以表示某一地区的热量资源。主要作物不同品种类型全生育期所需大于或等于10℃的活动积温见表。
主要作物不同品种类型全生育期所需≥10℃的活动积温
活动面
影响邻近空气层或物质层（如土壤层）温度变化的表面，也称作用面。各种暴露的自然表面都属于活动面，如地球表面、水域表面、冰雪表面、作物表面、叶片表面等。这些面都不断吸收外来辐射（太阳辐射和大气辐射），同时其本身又不断向外放射辐射。正是这种吸收辐射和放射辐射的过程，使邻近这些面的空气层或其它物质层，产生各种各样的温度变化，并引起一系列小气候的变化。不同性质的活动面，其辐射、热力、动力和水文等特性不相同，从而形成不同的小气候条件。例如，水域活动面与裸地活动面同在夏季的晴朗天气下，会形成两种截然不同的小气候特征，前者空气温度低而湿度大，后者则相反。所以就气候意义来说，可以把活动面定义为一个系统中气候活动的主要面。它的性质的差异是形成小气候差异的根本原因。
在农田中，作物处于幼苗时，土面是吸收和放射辐射的主要场所，是邻近空气层和土壤层热量变化的源地，这时农田活动面仍是土壤表面，其小气候条件与裸地差异甚微。一旦作物封行后，原先在土壤表面发生的过程，抬升到作物体最密集的部位，这里变成了吸收辐射和放射辐射的主要场所，是邻近其上的空气层和其下的作物层热量变化的源地，这时农田活动面就是作物密集的部位，即所谓农田外活动面。而地面成为辐射交换次要场所，称之为内活动面。此时农田小气候条件和裸地相差悬殊。当然，内活动面与外活动面在农田小气候形成中，其作用是随作物生育期而有主次变化。当作物生长量比较少的初期和茎叶枯黄脱落的后期，以农田内活动面为主，而在作物封行以后的生育盛期，以农田外活动面为主。通过种植措施，调整外活动面，可以改善株间小气候；通过土壤耕作措施，调整内活动面，可以改善土壤层的小气候。
火箭气象探测
利用发射携有高空气象感应仪器的火箭对高空气象要素进行的直接探测。在火箭射达顶点时，高空气象仪器由下投的降落伞或气球携带，在下落途中进行探测。业务应用的气象火箭，把高空探测延伸到100公里的高度，其中小型气象火箭探测范围为20～70公里，一般气象火箭则为30～100公里。大型的气象火箭可提供300公里以下的垂直探测资料。以研究为目的的高层大气探测火箭，则可将空间探测的范围一直延伸到约760公里的高度。这些探测高度，正好位于无线电探空仪探测高度以上、卫星运行高度以下这层空间范围，因而填补了这一高度范围内气象资料的空白。气象火箭可探测高层大气的风、温、压、密度等气象要素，还可探测水汽、臭氧等大气成分以及宇宙射线、电离层结构、大气电场、太阳活动及地磁活动等地球物理现象。这些探测到的资料可用于空间科学和国防现代化研究上。早期的气象火箭较大较重，探测高度较高，用降落伞作为仪器的载荷体。近期发射的火箭一般较小较轻，但有效载荷较大，震动和冲击力小、燃时短、弹道直、可靠性高、简单价廉。适于常规施放，探测仪器的载荷体改用罗宾（Robin）球和稳缓伞（STARUTE）。罗宾球是一个装有化学溶剂膜盒的涤纶球，当火箭把球体弹出时，依靠头体分离时的过载，使重锤刺破膜盒，盒中的化学溶液迅速蒸发成气体，把球充气到内压为10～12百帕的程度，保持下降过程的充胀，使地面雷达得以跟踪测风，据其下降速度可测大气密度。所谓稳缓伞，在高空能自动充气开伞，充气后在其直径最大处有一气泡墙，使下降速度迅速减小，并且很快保持稳定，可靠性高。火箭探空仪中，用以测温的，主要是热敏电阻温度表和金属丝测温元件。用以测压的，有薄膜压力表、真空压力表和电离气压表等，还可以由温度和高度来推算气压。测密度，以可测球下落速度和加速度的落球法为主，也有用在高空抛出，装有测摩擦加速度的加速度计的铝制金属球的方法来测密度的。
J
积光仪
测定一段时间内照度累积值的仪器。用于鉴定作物不同生育阶段的环境光能指标及光能资源的考察和研究工作。
积光仪由光照测头和放大显示两个主要部分组成。光照测头的感光元件为光电管或光电池，外形为圆形或长形。放大显示部分由比例运算电路、积分电路、显示器及计数器组成。显示器用电表显示瞬间照度值，用脉冲电磁计数器记录照度累积值。输出电压或电流与照度成线性关系。用电压或电流大小控制电磁计数器动作。计数器动作一次作为一个计数单元，它代表一定的积分量，一段时间内计数器显示的数字乘以计数单元所代表的积分量就是总积分量。
积温
某一时段内逐日平均气温累积之和。它是研究作物生长、发育对热量的要求和评价热量资源的一种指标。单位为℃。研究温度对作物生长、发育的影响，既要考虑到温度的强度，又要注意到温度的作用时间。在一定的温度范围内，当其它环境条件基本满足的情况下，作物发育速度主要受温度的影响。早在1735年A.F.德列奥米尔首先发现，植物完成其一定发育阶段，要求有一定的积温；作物从播种（P）到成熟（M），要求一定量的日平均温度的累积（At）。
式中为P到M之间逐日平均温度，当ti＜0℃时，按＝0℃累加。一个世纪以后，一些作者，用相同的方法计算了谷类作物从播种到成熟所需要的“热”总量，并称这个时期的天数乘其间日平均温度之积为“度·日”。20世纪初，积温在苏联农业气象服务中得到广泛的应用。虽然用积温作为作物的热量指标，还有不足之处，但由于它使用方便，一直沿用至今。常分为活动积温和有效积温两种。此外，有人把小于0℃的日平均气温累加称为负积温，把某一深度的土壤温度日平均值累加，称为某一土层的地积温。
计算作物所需要的积温应注意两点：一是计算时段不宜按旬、月、季、年来划分，一般按作物生长、发育时期划分；二是作物发育的起始温度（又称生物学零度）不一定和0℃相一致，因作物种类、品种而异，而且同一作物，不同发育期也不相同。多数都在0℃以上，冬小麦春季恢复生长的温度是0～5℃，玉米发芽的温度是5℃，水稻、棉花在10℃以上开始出苗，番茄、黄瓜的出苗温度是15℃。计算各种作物不同发育期的积温时，应当从日平均温度高于生物学零度时累积，只有当日平均温度高于生物学零度时，温度因子才对作物的发育期起作用。
积温可为农业气候热量资源的分析和区划以及为农业气象预报、情报服务。①分析热量资源，编制农业气候区划，规划种植制度。主要是比较各地区间积温数值的大小。研究热量条件在地理上的分布和季节上的分配，作为农业气候专题分析与区划的重要依据，以合理规划种植制度，搭配适宜的作物和品种。②积温是作物与品种特性的重要指标之一，分析引进或推广地区的温度条件能否满足作物生育所要求的积温，为作物引种服务。③利用作物发育速度与温度的相关关系，可以用积温预报作物的发育期，公式如下：
式中D为所要预报的发育时期；D1为前一发育时期出现的日期；At为由D1到D期间作物所要求的积温指标；t为D1和D期间的平均空气温度：B为该发育时期所要求的起始温度。④负积温的多少，有时做为低温灾害的指标之一；日积温（度·时）的高低可用来分析一天内作物生长发育与温度的动态关系。
积温指标除因作物和发育期不同而有所差异外，在地区之间和年际之间也有变动。作物的发育是外界环境条件综合作用的结果。外界环境条件是在不断变化着的，因此作物积温指标的稳定性只是相对的，即同一作物或该作物同一生育期所需要的积温，不同地区不同年份以至不同播种期之间常有差异。①有些作物感光性比较强，发育时期对光周期的反应比较敏感。如果光照条件对作物发育速度的影响超过了温度条件的作用，便明显地表现出积温指标的不稳定。对这类作物可进行光照长度的订正。②作物积温的不稳定性既表现在同一地区的年际之间，也表现在同年的不同地区之间以及同年不同季节之间。因此，积温与发育速度的关系实际是非线性的，线性关系只是在一定条件下的特殊情况。③促进作物生育的农业技术措施，如催芽、苗期促控等，对积温值有明显影响，其它一些措施，如中耕等对积温的稳定性的影响较小。
积温仪
用来测定一定时段和某个温限内温度累积值的仪器。2 0世纪5 0年代开始制作。最早的积温仪只用一个测温头、一个温限工作。现已发展成用一个测温头、多温限数字显示的新积温仪器。其测温范围一般为0～5 0℃，分辨率为0.1℃。积温原理如图1。设函数T（t）表示某处的温度T随时间t变化的情况，将T（t）曲线下的各个小面积叠加即可求得该处的积温值。当△t→ 0时，积温值可表达为T（t）dt，并用积分运算电路进行运算。积温仪的基本结构如图2所示。感温器中的感温元件，可以是热敏电阻、p—n结感温元件或其它的感温元件。感温器的输出电压被送到运算放大器进行放大后，分成两路输出，一路送到瞬时值显示器中，直接显示出感温元件所处环境的温度值；另一路被送到门限控制器，其中又可分为两种积温情况进行工作：一种是测有效积温，一种是测活动积温。有效积温线路中有低限（又叫冷限）和高限（又叫热限）两个温度控制门串联联结，只有这两个门同时接通时才有信号输出，积分器才工作。当环境温度低于低限温度时，低限门断开；高于高限温度时，高限门又断开。所以，在这样两种情况下，积分器都因无信号输入而不工作，积温计数器就无数可计。因此只有待环境温度处于低限以上、高限以下的有效积温范围内，低限门和高限门都同时工作时，积分器才能恢复工作，计数器才继续计数。所以计数器中记录的是有效积温。另一种是测活动积温，活动积温不考虑高限，只有低限控制门起作用。在环境温度高于低限温度时，积分器都工作，计数器记录的是活动积温。仪器上有一组开关控制“有效”或“活动“积温。有两个电位器调节旋钮，分别给定“低限”温度和“高限”温度。
图1 某处温度随时间的变化
图2 积温仪结构示意图
积雪
地区分布
中国除广东、广西、福建南部、台湾等少数地区外，冬季都有降雪，青藏高原及某些高山（天山等）全年都可发生。东北北部降雪初日出现在9月下旬，到第二年5月中旬结束，可持续近9个月。全年降雪日数在青海东南部可超过100天，祁连山区在80天以上，东北平原在60天以上，华北沿海以及淮河以南在10天以下，大致沿北纬25度是降雪日数为1天的界线。经勘察的山中，阿尔泰山和伊犁河谷地区最大积雪深度超过60厘米，黑龙江北部超过40厘米。在一些特殊地形中，曾有过更深积雪的报道。气象台站的积雪观测项目包括积雪初、终日期，积雪深度、密度和积雪含水量等。
高山气温低，当某一高度上降雪量超过夏季融雪量时，就产生常年积雪，此高度称雪线高度。雪线高度主要与降雪量和温度条件有关，一般是降雪量愈多，温度愈低的山区，雪线高度愈低。故低纬、高大山脉南坡和干燥地区的雪线高度，高于高纬、北坡和湿润地区。世界上雪线高度最高的地方是在南美洲南纬20°～25°间的安第斯山上（6800米）。在极地雪线高度可降至海平面。
小气候效应
由于雪面的特殊物理性质，在其上形成特殊的雪被小气候。雪被对太阳辐射的反射率很大（一般新雪反射率可达86%～95%，湿雪反射率在45%左右），雪吸收和放射长波辐射的能力也很大，接近于绝对黑体。这就导致雪被表面通常出现负的净辐射，对雪面起降温作用。雪被的导热率约0.0008～0.0046焦·厘米-1·度-1·秒-1，只相当于矿质土壤的1/5～1/10。因而使得雪被内温度变化很小。据观测，雪被内的温度日变化主要集中在上层0～20厘米内，在30厘米以下基本上无日变化。在有雪被覆盖下的地温，一般保持在较高的水平上。积雪深度愈深，它对雪下地面温度的保护效应愈显著。雪被上的气温通常全天呈逆温分布。积雪能阻碍雪下地面蒸发。春季，由于融雪，回暖较慢。融化的雪水能较多地渗入土中，减少了地表径流，提高了土壤含水量。各地的积雪深度直接与降雪日数、降雪量和温度条件有关。
积雪能够保护土壤免受冻结，对秋播作物越冬起御寒作用，雪被融化后能提高土壤湿度，为越冬作物和春播作物提供必要水分，以免受春旱危害。“瑞雪兆丰年”就有这个意思。在中国西北干旱地区，夏季高山积雪融化是农田灌溉的主要水源。过多的积雪也能对建筑物、公路、铁路交通以及农作物、牲畜带来严重危害。
积雪观测
冬季积雪时间、积雪深度、积雪密度、雪中含水量和春季融雪等的观测。不同深度和密度的积雪对冬作物越冬有不同的保护作用。春季适时融雪，渗入土中的水分可以防止干旱。雪中含水量观测可以精确计算水分收入量。积雪深度用量雪尺测量。量雪尺是一木制的有厘米刻度的直尺，将其垂直地插入雪中到地表为止，依雪面遮掩尺上的刻度线读取积雪深度。积雪密度和雪中含水量用量雪器测定。量雪器是一内截面积为100平方厘米的金属筒，取垂直于地面的整个雪层（深度为n），如以雪融化后的体积为p立方厘米，则雪的密度为，雪中水层厚度厘米＝0.1p毫米。融雪现象主要在春季观测，若在冬季出现，同样进行观测。由于积雪分布不均匀，使积雪密度有所不同，所以要想得到某一地段雪中含水量的可靠资料，需要进行量雪。其方法有：①定点量雪：选择能反映地形及植被特点的一些测点，测定积雪深度和密度；②线路测量：按照预定的路线进行，依地形特点测定各点的积雪深度和密度。某一地段的雪中含水量等于该地段面积乘以雪中含水量的水层厚度。近年来，利用气象卫星的可见光和红外云图来研究积雪。首先在可见光云图上目视判读出积雪范围，然后用电子图象转绘仪把卫星照片上的积雪范围转绘到作业图上，制成积雪分布图，并量出积雪面积。
急流
急流结构
带内风速为30米/秒以上的叫急流区，风速极大值处叫急流核，大致沿气流方向、经过急流核的最大风速的连线叫急流轴。一般位于平流层或对流层上部，急流区宽度几百公里，厚度几公里，长度几千公里，甚至围绕着整个半球。急流轴呈准水平状态，可以分支，可以汇合，轴上有一个或多个急流核。急流在水平面和垂直面上的风速切变都很大，水平切变的量级为每100公里5米/秒，垂直切变的量级为每公里5～10米/秒。急流轴的左侧为正涡度，右侧为负涡度。急流轴附近的涡度梯度最大。在气压场上，与急流相对应的是气压水平梯度极大带。在温度场上，急流下层常存在着温度水平梯度很大的行星锋区。
急流类型
①按纬度分，有温带急流（即极锋急流）、副热带急流、热带东风急流和平流层极地急流等。图2为北半球冬季温带急流（J p）和副热带急流（J s）的剖面示意图。对流层顶在急流附近常有断裂现象。这两支急流主要是西风。它们的活动如图1所示，副热带急流的位置变化较小，以粗线表示其平均位置；温带急流南北摆动范围大，以阴影区表示其急流轴的活动范围。这两支急流在东亚常常靠近和合并，成为地球上最宽最强的急流，在日本附近，急流中心风速可达100～150米/秒，甚至曾达200米/秒。中国习惯上常把位于青藏高原南侧的西风急流叫南支急流，它是副热带急流，10月至翌年6月一直存在；把位于青藏高原北侧的西风急流叫北支急流，冬半年属温带急流，夏半年属副热带急流。急流的这种进退，对中国天气和气候特点关系密切。夏季，西风带向高纬度移动，东风带范围向高纬度扩展，东风带内的风速可达到急流标准，出现热带东风急流。亚洲南部为东风急流的最强区域，盛夏最强的平均东风急流位于10～15°N附近的阿拉伯海上空。平流层极地急流位于纬度50°～70°上空。此处冬季为西风，夏季为东风，冬季西风远强于夏季东风。②按高度分，上述急流通称高空急流。对流层下部的强风带称为低空急流。低空急流的风速标准无统一规定，通常规定为：在850百帕等压面天气图上要大于12米/秒，700百帕等压面天气图上要大于15米/秒。其长度有的是几百公里，属中尺度天气系统，有的达1000～3000公里，宽度为儿百公里，属于天气尺度的天气系统。低空急流有输送暖湿空气及其它动力作用，对暴雨和强对流天气的形成具有重要作用。中国暴雨和强对流天气常出现在西南风低空急流和东南风低空急流的前方和左侧。在离地面几十到几百米的低空，也有超低空急流出现，它有明显的日变化，以早晨和夜间最强，是对航空安全有威胁的天气系统。（张裕华）
图1 副热带急流平均位置和温带急流活动区
图2 北半球冬季急流Jp和Js剖面示意图
季风
见季风气候。
季风气候
世界季风区
按照С.П.赫洛莫夫季风指数划分（见季风指数），世界上主要的季风区域，一般都出现在大陆东岸，例如亚洲大陆东岸（包括中国、日本、朝鲜、印度等国家）、南部非洲东岸、北美洲大陆东岸、美国南部的墨西哥湾沿岸以及大洋洲的北部地区等，见图。季风气候区一般是农业生产б较发达的地区，充沛的降水、一定的温度、热量条件为农业生产的发展提供了良好的气候条件。
世界季风分布
中国季风气候
中国是典型的季风气候国家。冬季，在单一的极地大陆气团影响下，盛行偏北风，各地的气温、湿度普遍降低，并低于同纬度的其它地区，气候寒冷干燥，具有大陆性气候特征。夏季风有两支：一支是来自北太平洋副热带高压的东南季风，影响中国东部广大地区；另一支是来自印度低压的西南季风，主要影响中国西藏南部、云贵高原以及华南地区。在夏季东南季风和西南季风的影响下，东部、南部广大地区，盛行偏南风，降水增多，湿度增大，气候湿热。受夏季风影响的西界，大致在大兴安岭—阴山—贺兰山—巴颜喀拉山—冈底斯山一线；此线西面、北面，已不属于季风气候区。
参考书目
中国科学院《中国自然地理》编辑委员会编：《中国自然地理》（气候），科学出版社，1984。
C.S.拉梅奇著，冯秀藻等译：《季风气象学》，科学出版社，1978。（C.S.Ramage，Monsoon Meteorotogy，Academic Press，1971.）
季风指数
综合性气候指标之一，是表示某地气候受季风影响程度的量数。其值愈大，表示受季风影响的程度愈显著，季风气候特征表现愈明显；其值愈小，则相反。
各国学者曾提出多种季风指数，主要有：①德国J.汉恩1908年提出的季风指数定义是：1、7月份（分别代表冬季和夏季）的盛行风向频率和同月份相反风向频率差值的和。其计算式为：
IH＝(f1－V1)＋(f7－V7)
式中 f1、f7分别为1、7月份的盛行风向频率；V1、V7分别为与1、7月份盛行风向相反风向的频率。②德国学者M.希克1953年提出的季风指数定义是：冬季（1月）盛行风向频率和夏季（7月）同，一风向的频率差与夏季盛行风向频率和冬季同一风向频率差值之和。其计算式为：
Is＝(f1－f7)＋(V7－V1)
式中 f1为冬季1月份的盛行风向频率；f7为夏季7月份与冬季1月份盛行风向相同风向的频率；V7为夏季7月份的盛行风向的频率；V1为冬季1月份与夏季7月份盛行风向相同风向的频率。③С.П.赫洛莫夫1957年提出了另一概念，他首先勾画出盛行风向在1月与7月之间至少变移了120°的地区，然后按下式计算了这些地区的季风指数：
Ix＝(F1＋F7)/2
并按此式计算结果划出了世界的季风范围（见季风气候）。④中国高由禧1962年提出的季风指数定义是：Ik等于1月与7月某一风向和相反风向出现频率的最大差值之和。中国气候学者根据此指数讨论并划分了中国的季风区域。
假设检验
见统计推断。
简易对比试验
单因素多处理的一种农业气象田间试验方法。这种方法直接对各试验处理的作物状况和气象条件进行平行观测和分析，方法简单易行，适于广大气象台、站采用。简易对比试验法主要用于研究和确定某项农业技术措施的农业气象效应及其规律以及对作物的影响。如为防止水稻烂秧，作比较秧田不同覆盖物的增温效应的试验；为探求作物合理种植密度时，研究不同密度下农田小气候规律等都可采用此法。
简易对比试验的设计，也应遵循农业气象田间试验方法的基本原则，才能获得正确的试验结果。
简易农业气象模拟
设施
简易农业气象条件模拟经常采用的设施有：①温度控制设施。多用塑料棚、温室、冰室等设施，造成一定的高温、低温或适温条件，将试验作物移入此控制环境中，观测其影响；②光照控制设施。用安装辅助光照（荧光灯、镝灯、白炽灯或生理辐射灯）设备的自然光室、暗室（宜通风）或各种遮光网罩等配合使用，模拟光照时间、光照度和光质变化；③降水控制设施。在试验材料上部安装淋雨器，其雨量和强度可通过变速马达调节水压及改变喷头孔径加以调节；④土壤水分控制设施。多用特制的作物栽培箱（钵），使箱（钵）重量及土壤重为一已知数，然后根据试验设计的要求，将土壤湿度控制在雨涝、干旱或一定干湿状态下进行试验；⑤风速控制设施。主要通过各种型号的鼓风机或变速马达风机来调节风速，进行不同风速的试验；⑥控制空气成分及CO2浓度的设施。一般为一封闭式小室（箱）。按设计要求，用空气压缩机组将组合空气或一定浓度的CO2气输入室（箱）内进行试验。
特点
简易农业气象条件模拟试验方法的设备较简单，易于推行，但由于与实际的天气变化有一定差距，模拟精度较低，在农业气象试验研究中常作为田间试验方法的补充试验或辅助试验。此法多以盆栽作物为材料，采用分批培育试验材料的方法，可提高试验效率。
简易复因子模拟试验虽能调控较多气象因子，但试验工作量常较大，为了节省人力，物力，多使用正交试验设计来制定试验组合。
江爱良（1921～ ）
中国现代农业气象学家。1921年10月21日生于福建省福州市。1943年毕业于西南联合大学物理系；1946年又毕业于该校地理地质气象系。曾先后在中法大学、华北气象台和中国科学院地球物理研究所、地理研究所工作。1953年参与华北农业科学研究所（中国农业科学院前身）农业气象研究组的筹建工作。现任中国科学院自然资源综合考察委员会副研究员，南方山地考察队顾问，中国农业科学院农业气象研究室顾问，中国农学会农业气象研究会副理事长，中国气象学会理事及国际地理学联合会热带气候工作组通讯组员和国际山地学会会员。曾主持华南橡胶树北移的风害和寒害问题研究。1958年发表《华南植胶区防护林带气象效应的考察报告》，提出营造林带适宜结构（网格）规格方案，及其对台风、减轻寒害和旱害等综合气象效应，为中国最早的防护林小气候专著。1961年研究中、小地形对小气候的作用，划分寒流“难进易出”、“易进易出”、“难进难出”和“易进难出”四种地形类型，为选择有利地形植胶提供农业气候依据。1976年在云南省西双版纳等植胶区进行寒害调查，提出逆温层在西南植胶区的利用。1981年将华南橡胶树寒害划分为：霜害、烂脚、短期风害和长期阴冷等四种亚型，为橡胶树北移提供科学依据。80年代初，参与中国亚热带北部柑桔冻害利用地形气候的避冻区划和《中国柑桔冻害研究》一书的编写工作。（刘明孝）
降水观测
雨量器
直接测量雨量的器皿（图1）。雨量器包括储水筒、漏斗及储水瓶，此外，另配有雨量杯在测定时应用。雨量器的口径中国规定为20厘米。在测定固体降水时，除了采用融化或加温水融化测水深的方法以外，可用称量法。雨量器器口离地高度，中国统一规定为70厘米（世界气象组织建议各国尽可能低一些，许多国家取30厘米）。在冬季积雪可能超过30厘米的地区，还装有备用的雨量器架，使器口在积雪较深时距地高度达1.0～1.2米。
图1 雨量器
虹吸雨量计能自记雨量并通过虹吸管自动排水的一种测雨量仪器（图2）。降雨时，水从承水口漏斗进入浮子筒，浮子通过直杆与自记笔杆相连，当浮子升到顶端（一般相当于10毫米降水量），筒内的水就由虹吸管排出，这时笔尖就落到自记纸的零线上，然后随着继续降水面又重新上升。自记曲线斜率的大小就表示降雨强度的大小。虹吸排水时间一般不应超过20秒。因在虹吸时间内的降水也同时被虹吸排出，而不能记录在纸上。故在降水强度大的情况下须进行虹吸订正，即以虹吸时间乘以当时估计的（或内插的）降水强度。
图2 虹吸雨量计
翻斗式遥测雨量计 能遥测雨量的一种自记仪器。中国SL1型翻斗式遥测雨量计由感应器和记录器组成。感应器装在室外，主要由承水器、上翻斗、计量翻斗和下翻斗（计数翻斗）及起闭合开关作用的干簧管等组成。记录器安在室内，由计数器、记录笔、自记钟、控制线路板等组成。降雨时，翻斗的往复倾倒通过电传（信号转换线路）和机械装置将频率记录下来或通过记数器显示出来。
量雪尺
测量积雪深度的木尺。上有刻度，长100厘米。当雪掩盖地面视区面积一半以上时（称为积雪），即垂直插入雪地进行测量。如发现雪层下面覆有冰层，则在测定积雪深度以后，还要将雪扒开再测定冰的厚度并作适当的注明，以便在计算水分储量时考虑在内。
称雪器
用来称雪的重量并测量雪压的仪器（图3）。它包括带盖的圆筒、秤和小铲。圆筒的截面积为50厘米2。取样时，将圆筒垂直插入雪中，直到地面。把小铲插到圆筒底沿下面，连同圆筒一起拿起。再将筒翻转，然后称量重量。因为秤杆上每一个刻度单位为50克（再分为10个小格），故雪压，式中 M为样本重量（克），n为秤杆刻度数。雪压的单位为克/厘米2，取一位小数。
图3 称雪器
体积量雪器
用来量雪重并计量雪压的仪器（图4）。由一内截面为1 00厘米的金属圆筒、小铲、带盖的金属容器和量杯组成。取样后将雪放入容器中，待雪融化后，用量杯测定其容量。雪压（克/厘米2），M为样本重量（克）（见降水现象）。
（林晔）
图4 体积量雪器
降水量
一定时段内的降水深度（如为固态降水，须化成液态水计算）。以毫米为单位。记录到的极端最多年降水量为26461毫米，1860年8月～1861年7月出现在印度乞拉朋齐（Cherrapunji，26°N，92°E）。
降水临界值
在水分临界期内保证作物最小需水量的降水下限和最大需水量的降水上限值，其上、下限之间的降水量称为降水当量。降水临界值与作物的地区分布和作物类型有密切关系。如国家气象局对湖北省天门、应城等县冬小麦降水临界期的研究，提出小麦抽穗前10～15天（水分临界期）的降水当量为30～90毫米，即在这一时段内降水量大于90毫米或小于30毫米都会使产量显著下降。而陕西省在小麦生育期内的4～5月份（水分临界期前后）适宜降水量的上、下限为90～110毫米。
在农业气象工作中常用降水临界最小值的概念，如北京地区壤质土，3～5月份冬小麦降水临界最小值为120～150毫米，这是保证小麦在3～5月份不受土壤干旱威胁的最少降水量。
降水强度
单位时间内的降水量。常用的单位是毫米/天、毫米/小时。中国气象部门规定服务时的降水强度用语如表。记录到最大日降水强度为1870毫米，出现在1952年3月1 5～16日印度洋的留尼汪岛西劳斯地方（Cilaos，2 2°S、5 6°E）。
各级降水的降水强度
降水现象
雨
从云中降落的滴状液态降水。有连续性、间歇性及阵性之分。连续性指持续时间较长或停歇时间较短，间歇性指持续时间较短或停歇时间较长，阵性指降水强度变化大，开始和停止都比较突然。出现阵雨时，有时伴有雷暴。
毛毛雨
由微滴组成并纷密飘降的液态降水。多降自层云或雾，偶或降自层积云。落在水面无波纹，落在干地上无湿斑，与人面接触有潮湿感。
雪
由水汽凝华而成的固态降水。多呈白色不透明的六出分枝的星状或六角形片状结晶（雪花），状如图1。常缓缓飘落，强度变化较缓慢，但阵雪的强度变化较大，降落和停止б较突然。互相攀连的雪花可粘附成雪片，半融化的雪或雪与雨同降时称为湿雪或雨夹雪。
霰
辐枝状冰晶在下降时俘获过冷却云滴而生成的白色不透明的球状或锥形的固态降水物，或称软雹，如图2。直径约2～5毫米，降于雪前或与雪同降，下降时常带阵性，松脆易碎，着硬地反跳。
图1 雪花的各种形状
雹
坚硬的球状、锥状或形状不规则的固态降水。常降自强烈的积雨云中。直径超过5毫米的称为冰雹，小于5毫米的称为小雹。雹核一般不透明，但也有透明的。外包有由透明层与不透明层相间的冰层。小雹以霰为核心，包有薄冰层。
图2 霰
冰粒
透明的丸状或不规则状的固态降水，直径1～3毫米。它是由雨滴（或大部分已融的雪花）在空中冻结而成，如图3。坚硬、着地反跳，常降自高层云或雨层云。冰粒内部有时还有未冻结的水，如被碰碎，只剩下一层碎壳。
图3 冰粒（小冰丸）
米雪
白色不透明的比较扁的或比较长的小颗粒固态降水。常降自含有过冷水滴的层云或雾中。直径一般小于1毫米，着硬地不反跳。
冰针
飘浮于空中的微小冰晶。成片状或针状，有时可降落地面。由空中水汽在严寒时直接凝华而成。在阳光照耀下，闪耀可辨，有时可形成日柱或其他晕的现象。多出现于高纬度和高原地区的严冬季节。
净辐射
见辐射平衡。
净辐射表
原理与结构
常利用一块上、下两面涂黑的板，水平放置，根据上、下两个黑色表面的温度差测定地面的净辐射。各种类型净辐射表的基本构造是：感受元件都是由两块表面涂黑，特性完全一致的平板构成（如图1）。要求上、下两个感受面的黑体能够吸收所有波长的辐射。当平板水平置于自然条件下时，其两面的温差与它们所接收到的净辐射通量成正比。温差的大小由串联在上、下感受面背面的温差电堆测定。这种原理的净辐射表所测得的净辐射与温差之间的关系，可以用下式非常近似地表示出来：
图1 净辐射表感受面原理图
Фe＝(T1－T2)〔K＋f(v)〕,
式中 Фe为净辐射，T1、T2为感受器上、下面的温度，K为仪器常数，f（v）是与感受器上、下面风速有关的函数值。由式可知，只要解决风速影响的问题，即可由温差来决定净辐射通量。
类型
通常有三种办法来解决风速影响的问题，因而有以下三种类型的净辐射表：
风速订正型净辐射表即热电式雅尼舍夫斯基相对净辐射表。感受器是由中间用绝热材料隔开的两块相同的铜盘构成，铜盘上面涂有能够吸收所有波长的黑色涂料。温差电堆的冷、热接点穿过中间的绝缘层串接于上、下感受面的背面。测定时，仪器完全裸露，安装于距下垫面一定高度上。上、下两个感受面受到不同辐射通量的作用，产生温差，并由温差电堆表示出来。为了抵消风速对温度的影响，现在控制净辐射不变情况下，改变感受面上、下的气流速度，作出一系列在不同风速条件下的“温差一风速”订正曲线。使用时，同时测定温差和仪器感受器周围的风速，根据风速在上述曲线上查出订正的温差电流值与换算系数求得净辐射通量。这种类型仪器的缺点是：由于自然大气中的风速不易精确测定，同时自然风速的变化情况与实验模拟的情况有很大差异，故可引起很大误差。仪器的感受器直接暴露于自然环境中，感受面极易污染。此外，当有凝结、降水出现时不能使用。
人工通风型净辐射表
它的感受器也是两面涂黑的平板，由温差电堆来测定板上、下两面的辐射通量值。为了抵消在测定时自然风速对温差的影响，仪器上附有人工的通风器（如图2）。通风器的气流均衡地吹过上、下两个感受面。当控制通风速度达到一定值后，自然风速对感受器的影响可以忽略。这时f（v）近似常数。故测定时只需根据温差大小与换算系数就可求得净辐射值。这种仪器在使用时，应注意使上、下面通风速度一致、稳定；通风管口朝向下风方向。当自然风速变化在0～12米/秒时，误差小于3%。缺点是仪器体积较大，会使地面上形成较大阴影，而且需要电源。此外，感受面易受污染，有凝结及降水时也不能使用。
图2 通风型净辐射表构造示意图
防风膜型净辐射表
感受器的构造与通风型相同。在测定时，为了使感受器不受自然风速对温差的影响，用特定的聚乙烯塑料薄膜制成半球形的防风罩，加盖在上、下感受面上，这样f（v）可以近似常数。薄膜的厚度为0.1毫米时，在波长为0.3～40微米之间的辐射都能透过，其透过率大于90%。只有在3.5微米、7微米、14微米三个波长附近有很窄的吸收带，对测量精度影响不大。聚乙烯薄膜防风罩固定在仪器上、下感受面后，使用时将罩内充干燥空气即成半球形。当防风罩上有凝结物出现时，可利用附加在感受器外围的电加热环提高感受器周围的气温，以防止或消除凝结现象。也可对半球罩外面送风，加强扰动，以防止凝结发生。
防风膜型净辐射表构造简单，适于农业气象工作中使用。仪器感受面的尺寸标准为直径6厘米，微型的为1厘米。这种类型的净辐射表，当在其底下感应面用里面涂黑的金属罩代替聚乙烯薄膜时，就可当作总辐射表使用。
九九
中国古节令名。有冬九九和夏九九之分，是从冬至（或夏至）算起的9个九天，共81天的总称。冬至（或夏至）后第一个9天为头九（或一九），以后依次为二九、三九、……、九九。通常所说的“九九”是指冬九九。
“九九”表示寒冷季节各个时段的气温变化过程。冬至后进入一年中最寒冷的时期，中国境内主要受极地大陆气团控制，天气寒冷，地面热量散失最多。各地最冷时期一般为1月中、下旬，大致在三九前后，“冷在三九”的说法表示出这种气候上的规律。三九后天气逐渐变暖，九尽时进入春季，寒冷季节即告结束，黄河流域春耕季节开始到来。
“九九”源于黄河流域，后传播到全国，因而有不同的内容。北方温度低，南方温度高，自然季节现象有明显的差异，各地农事活动的安排也就不同。例如六九在2月中旬初，北方还处在寒冷时期，土壤冻结，冬小麦处在越冬阶段；华中小麦开始拔节孕穗，华南已经灌浆黄熟。为了反映中国各地“九九”期间自然季节的变化过程，民间流传有九九歌谚，北方有“一九、二九不出手；三九、四九冰上走；五九、六九沿河看柳；七九河开，八九燕来；九九又一九，耕牛遍地走”。南方（江南）有“一九、二九相见弗出手；三九二十七，篱头吹筚篥；四九三十六，夜晚如鹭宿；五九四十五，太阳开门户；六九五十四，贫儿争意气；七九六十三，布衲担头担；八九七十二，猫儿寻阳地；九九八十一，犁耙一齐出”。
九九期间，特别是三九时期，往往引起冬麦、果树等温带越冬作物和柑桔、茶树、橡胶等热带、亚热带作物的冻害。因此三九期间是防冻的重点时期。三九期间如果温度过高，越冬作物提早萌动，如遇倒春寒更易受冻害。
绝对直接日射强度表
测定太阳直接辐射量的主基准器。其辐射标尺不依靠标准辐射源而通过电热源进行刻度。仪器以均方根差体现的准确度在±0.25%，其年精度变化在±0.1以内。
测定辐射量的仪器的世界统一标准保存在瑞士达沃斯（Davos）的世界辐射中心，那是四种以上不同设计的空腔型绝对直接日射强度表，组成世界标准辐射仪器组（简称WSG），WSG的观测平均值为世界辐射基准（值）（World Radiation Reference）简称WRR。各国的辐射标准仪器都必须直接或间接地与WSG进行对比以取得WRR值，符合前述仪器的两个技术要求的就可作为主基准辐射表，否则降为副基准器。
四种空腔型绝对直接日射强度表的腔体和结构各异（见图）。但都将空腔涂黑作为接受面，另有电加热器。它们的形状特征和元件种类如下表。仪器又分为主动型和被动型两类：①被动型：测量时先将仪器对着阳光，待温差稳定后读取温差电堆的温差电势Vi，然后将遮光罩盖住腔口，调整加热电阻功率，稳定后读取温差电堆的温差电势Vc，即可得太阳辐射值：
空腔型绝对直接日射强度表四种腔体示意图（斜线部分为散热器）
四种腔体的形状特征和测温元件
Фe＝K·Vi(P－I2R)/Vc
式中 K是仪器的特征系数，由腔体吸收系数、光孔面积和光筒漫射系数导出，P是加热电功率，R是加热器外加导线电阻，I是加热电流。②主动型：测量时先加遮光盖；以一定的电热功率对仪器加热，直到温差电堆有一个稳定的输出为止。然后去掉遮光盖，将仪器正对阳光，加热功率将减小为Pi，仪器能自动追踪太阳并调节加热功率，使温差电堆的输出稳定不变，则太阳的辐射值：
Фe＝K(Pc－Pi)
K
可能蒸散计
自动供水式土壤蒸发器
主要由蒸发筒、供水筒、水分调节器和溢流筒组成（如图）。蒸发筒内盛土样（取原状土或扰动土），里面栽种作物，其横截面积大小、形状和深浅不一，可根据试验要求而定。供水筒是补给土壤水分用的贮水器，并附有水位标尺。水分调节器利用马利奥特管（Mariotte tube）或浮沉机械装置随着土面蒸发和植物蒸腾的变化自动对蒸发筒内土壤水分进行补给，其补给水量由供水筒的水位标尺读出。溢流筒用来收集通过蒸发筒内土体的渗漏水而测定渗漏量。
马利奥特管是图中进水管、通气管和进气管等三根管的总称。通气管直立部分的下端有一个45°的切口，一般情况下处于水面以下。当水面由于蒸发而降低时，切口便露出水面，由进气口传来的大气压力就可以通过通气管传递到贮水筒内，以迫使水分通过供水管而进入水分调节器内，使其水面回升，待通气管下端的45°切口被重新淹没时便停止供水，这就是一次自动供水过程。可能蒸散量：
E0＝P＋Q－Y
式中 为降水量或灌水量，Q为补给水量，y为渗漏量。此仪器在简体不深的情况下，由于土壤中毛细管上升水能够源源不断地供给蒸发，所以它实际上是测定保持一定潜水位的最大蒸发量，也称潜水蒸发量。它既可用于水田，也可用于旱田。
注水式土壤蒸发器
也是供水式蒸发器的一种，但构造较简单，只有蒸发筒和渗漏筒两部分。蒸发筒形状、大小、深浅不一，其底部呈锥形，并有一出水口，由导管与渗漏筒相连接，用来排泄渗漏水。筒底铺一层砂砾石，其上填装土样，并使其保持田间持水量。使用时，每天用喷壶向蒸发筒土面注入一定量水，注水量根据土壤性质、作物种类和天气状况而定。最大蒸发量：
E＝P＋Q－Y
式中 P、Q、Y分别为降水量、注水量和渗漏量。此仪器在湿润地区和灌溉农田测定效果较好（见可能蒸散量）。
自动供水式土壤蒸发器
可能蒸散量
由大气状况决定的控制植物蒸散过程的能力或提供蒸发消耗的潜在能量。这种能量用单位时间内所蒸发、蒸腾水量（毫米）表示，也称为最大可能蒸散量或潜在蒸散量。提出这个量在农田灌溉、地气水分循环、气候和农业气候的干湿季节划分和区划研究中均有十分重要意义。
自然界中土面的，水面的蒸发或植被的蒸腾均受两方面条件的制约，它一方面是决定于蒸发物的含水量，另一方面决定于可供蒸发消耗的能量，即大气蒸发能力。同是水面蒸发，在不同的气候区域，由于大气的蒸发能力不同而有很大差别。另外，在同一地区，即大气蒸发能力相同的条件下，因土面、水面或植被等下垫面可以提供蒸发的水量不同，其蒸发、蒸腾量亦有很大差异。因此，大气蒸发能力是一个重要的天气、气候特征量。按照定义，大气蒸发能力由下式计算：
式中 L为蒸发潜热；E为大气蒸发能力，以水深（毫米）表示；R为下垫面的辐射平衡值，K为湍流热通量。蒸发能力的数值与大水体的水面蒸发量相接近，但不完全相等。在春季升温季节，大气所含能量有一部分消耗于加热下垫面，即有一个向下的土壤热通量，因此水面蒸发量小于大气蒸发能力。在秋季降温季节，下垫面释放一部分能量，即有向上的土壤热通量，因此水面蒸发量大于大气蒸发能力。全年的大气蒸发能力则等于水面蒸发量。
计算水面蒸发、植被可能蒸散的研究很多，英国气象学家H.L.彭曼提出了一个计算蒸发能力（即水面蒸发）E0的半经验半理论公式（彭曼公式）：
式中 E0单位为毫米水/日；R0＝R/L；⊿为饱和水汽压-温度曲线的斜率；γ＝称为干湿表常数；Cp为定压比热；p为大气压，在海平面条件下γ≈0.65百帕/℃；Ea为空气的干燥力（drying power）。Ea由下式计算：
Ea＝(ea－ed)f(u)
式中（ea－ed）为饱和差；ea为饱和水汽压；ed为实际水汽压；f（u）为道尔顿蒸发量经验公式的风速函数。彭曼依据英国和瑞典的资料得出适于北欧的E0和Ea的计算公式：
式中 α为反射率；QA为理论太阳辐射；n/N为日照百分率；σ为斯蒂芬-波尔兹曼常数；Ta为气温，用绝对温标；ea、ed单位用百帕；u为2米高处的风速，单位用米/秒（如用气象站风速须换算）。
彭曼的水面蒸发E0乘一系数f即求出绿色作物田间的可能蒸散量ET，f从田间试验中求得。计算可能蒸散量采用彭曼公式的很多，不少国家的研究者也进行本地区的田间观测试验。联合国粮农组织为了提供确立作物需水量和推广灌溉技术所需的可能蒸散量依据，曾收集世界各地的较好的试验结果，综合成一个修改的彭曼公式，供本地区无Ea值测定的地方使用。
ET0＝C〔W·Rn＋（1－W）·f（u）·（ea－ed）〕公式中的f（u）综合各地结果修改为：
u为24小时风程，以公里/日为单位。修正公式中包括一订正系数C，以考虑昼夜风速差异的影响，Rn为草面净辐射W＝⊿/（⊿＋γ），此式得出的可能蒸散量称为标准蒸散量（ET0），它的定义是：株高8至15厘米、高度均一、土壤水分不短缺的完全覆盖广大地面的绿色草面上的蒸散量（毫米/日）。联合国粮农组织搜集综合许多作物的作物系数Kc（见附表5）用来求算大田作物在水分条件满足时的最大蒸散量（ETm），ETm＝Kc·ET0。
除彭曼方法外，联合国粮农组织还推荐：①布兰尼-克里德尔（Blaney-Criddle）法；②太阳辐射法；③蒸发皿蒸发量法。
空气
见大气。
空气湿度
混合比
单位体积湿空气中，水汽质量mv与干空气质量ma之比，即混合比（克/千克或克/克）。饱和湿空气的混合比称为饱和混合比，饱和混合比有相对于水面和冰面之别，在同一温度下，前者的数值比后者大。所谓饱和，指在给定的温压条件下水汽在蒸发面（水面或冰面）上达到分子运动的动态平衡，即逸出表面与返回表面的分子数相等时的湿空气状态。
比湿
单位体积湿空气中，水汽质量mv与湿空气质量mv＋ma之比。即比湿：
式中 e为水汽压；p为湿空气的气压。饱和湿空气的比湿称为饱和比湿，在同一温度下，水面饱和比湿大于冰面饱和比湿。
绝对湿度
湿空气中，水汽质量mv与其所占体积V之比。即绝对湿度（千克/米3或克/厘米3），所以又称水汽密度。饱和湿空气的绝对湿度称为饱和绝对湿度，在同一温度下，水面饱和绝对湿度大于冰面饱和绝对湿度。
水汽压
湿空气中水汽所产生的分压强（分压力）。在气压为p、混合比为γ的湿空气中，水汽压。在一定温度时，水汽压的最大值称为饱和水汽压E。饱和水汽压有相对于水面和冰面的区别，在同一温度下，水面饱和水汽压大于冰面饱和水汽压。饱和水汽压仅仅随温度T而变化（附表10）。，水汽压的单位为百帕（hPa）、毫巴（mb）或毫米水银柱高（mmHg或mm）。（见气压）。若e取mmHg为单位，温度用绝对温度T表示时，（千克/米3）；e取mb为单位时，a（千克/米3）。即绝对湿度与水汽压只有在温度取定值时才有线性关系。当温度变化时，水汽压随绝对湿度和温度而变。
相对湿度
湿空气中具有的实际水汽压与同一温度下的饱和水汽压的百分比，或实有的绝对湿度与同温度下饱和绝对湿度（w）的百分比。即相对湿度
露点（霜点）温度
在保持空气中水汽含量不变的条件下，通过定压降温使空气中的水汽达到饱和时的温度。如达到的是相对于水面（或冰面）饱和状态的温度就称为露点（或霜点）。当相对湿度小于100%时，露（霜）点温度低于实际气温。气温与露（霜）点温度差值愈大，相对湿度就愈小。当空气中的水汽相对于水面（或冰面）达到饱和，即相对湿度为100%时，实际气温就等于露点（霜点）温度。在同一温度下相对于冰面的饱和水汽压小于相对于水面的饱和水汽压（如图示），因此霜点温度（T d）iб露点温度（T d）w要高。当霜点为－10℃时，高出1.10℃；当霜点为－2 0℃时，高出2.84℃。
冰面、水面饱和水汽压及露点、霜点示意图
饱和差
在给定温度时，饱和水汽压E与实际水汽压e的差值。饱和差d＝E－e（单位取hPa）。式中的E，相对于水面时E＝ew，相对于冰面时，E＝e1，见图。
空气湿度测定仪器
测量空气湿度的仪器，有湿度表和湿度计。中国在公元前2世纪曾有利用木炭吸湿后的重量变化来测量空气干湿程度的记载。17世纪一些国家也有用细绳长度的变化来测量空气的干湿变化状况（图1）。1670年左右，侨居中国的比利时人南怀仁，把欧洲测湿技术引进中国，制作了用鹿肠长度变化来测空气湿度的湿度计。从18世纪中叶到19世纪中叶，各种测湿仪器相继出现，并投入使用。①干湿表。从18世纪发现了潮湿表面蒸发降温的现象之后，到1815年才由法国人L.J.盖-吕萨克推导出干湿法的测湿公式。后来又由美国J.艾弗里把这一理论用于气象观测。1825年法国人E.F.奥古斯特把用干湿法测湿的仪器命名为“psychrometer”（干湿表）。19世纪末，德国人R.阿斯曼制成了通风干湿表，各国至今仍在使用。②毛发湿度表。1783年瑞士人H.B.德索叙尔造出第一支毛发湿度表。1822年俄国人И.Г.斯列兹涅夫斯基阐述了毛发的吸湿理论。③露点计。其原理是利用水汽的冷却凝结来测定空气的含水量。1751年法国人勒尔瓦制造出了雏形的露点计。其后，到1819年才出现了实用的丹尼尔露点计（图2）。1845年法国G.勒尼奥研制出能够结露、观察露发生的露点计，并于次年阐明了露点的测湿原理。20世纪以来，以吸收水分而改变某种物质电学特性的各种湿敏元件相继出现，新的测湿仪器也有发展。如1938年美国人F.W.邓莫尔制造的氯化锂湿度计，石英露点计以及不结露的氯化锂露点计，都是利用湿敏元件制作的。这些湿敏元件还可用于制造自动化、遥测化的测湿仪器。近年来还研制了光谱测湿仪器。为了统一空气湿度的观测标准，世界气象组织决定于1985年起使用澳大利亚R.G.怀利研制的标准通风干湿表作为湿球温度不低于0℃时的空气湿度测量，兼作气温测量的标准仪器。
图1 17世纪的细绳测湿
图2 丹尼尔露点湿度计
测定空气湿度的仪器有干湿法测湿仪、毛发测湿仪、露点测湿仪、以吸收水分为基础的湿敏元件测湿仪和光谱测湿仪等五类。
空气污染
污染物的来源
有的来自自然界（如火山喷出的烟灰），有的来自人类活动，其中工业、交通运输产生的废气是主要的污染源。空气污染可分为气体污染物和气溶胶状污染物两大类。气体污染物包括SO2、O3、氮的氧化物以及碳氢化合物等；气溶胶污染物包括固体粒子（粉尘、烟尘气）和液体粒子（烟雾、雾气）两类。直接向空气中排放的污染物质，叫一次污染物。空气与污染物之间相互作用，产生反应，或空气中光化学反应引起的污染物变质所产生的新污染物，叫二次污染物。空气污染物种类很多，其中对农业威胁较大的约有十多种，如SO2、HF、Cl2和光化学烟雾等。
气象条件对空气污染物的影响
水平风速和对流层高度是影响大气稀释空气污染物能力的两个气象要素。当农田上空主导风向来自污染源时，农田容易受有害气体的危害；风力强弱则影响空气污染物的扩散速度，污染物在空气中的浓度与平均风速成反比；通常午后湍流强，空气处于不稳定状态时，有利于扩散。夜间晴朗无风，近地面逆温层可使污染物在地面上停滞积聚，加剧空气污染的程度。另外，在准静止的高气压系统中，由于下沉逆温阻止下层排放的污染物扩散到大气上层，可形成近几百米厚的污染层。各国多次发生的严重空气污染事件大都是在低逆温层、风速小和无雨的气象条件出现几天之后形成的。
空气中一些污染物例，如SO2和悬浮于空气中的农药颗粒等，经雨水淋溶落到地面，又可污染土壤和植株。
污染物对植物的危害
一般是通过气孔进入植物组织，干扰酶的作用，阻碍代谢机能，有的有毒物质在体内还可进一步分解或参与合成过程，产生新的有害物质，侵害细胞组织，抑制光合作用，使生长受阻、产量降低、品质变劣。其危害分为急性、慢性和不可见危害等。高浓度污染物造成急性伤害，引起产量显著下降，低浓度污染物，在长时间作用下，造成慢性危害，一般症状不明显。不可见危害只造成生理上的障碍，一般没有症状。
植物受空气污染危害的程度，主要受下列因素影响：污染物浓度和植物接触它的时间；植物本身的构造和所处的发育期以及环境条件的影响。如充足的光照，适宜的温度、良好的供水和空气湿润，较高的CO2浓度等，都能导致叶片气孔开放，易受污染危害。
植物对大气的净化功能
不少植物具有一种以酶作催化剂的潜在解毒力，能够分解一些有毒物质，或形成一些大分子络合物，暂时可以降低毒性。1公顷森林，每年可吸滞灰尘30多吨，1公顷柳杉林，每年可吸收700多公斤SO2，柑桔树的叶子可吸收储存硫达1%，青杨和桑树具有较强的吸收铅尘的能力，加拿大杨，银杏、榆树、梧桐、桉树等都是较好的“天然吸尘器”。草坪的吸附粉尘能力比裸露地面大几十倍。因此环境科学的任务之一，是要充分发挥植物净化大气的作用。选择吸收污染能力强的植物，扩大造林绿化面积；根据污染源位置、污染物汇集区的地形地势、风向和污染气体的季节分配，统一考虑构成一种包围式或隔离式的林带，使含尘气流在移动中途被树林吸收。另方面要研究采取控制或减少排放污染物的措施，以保证大气质量符合规定的标准。
参考书目
唐永銮编著：《大气污染及其防治》，科学出版社，1980。
张志杰编著：《环境保护生物学》，冶金工业出版社，1982。
空腔型绝对直接日射强度表
见绝对直接日射强度表。
扩散阻抗
空气阻抗
叶片以外的扩散阻抗，包括乱流大气层阻抗和叶面边界层阻抗。乱流大气阻抗，常被称为空气阻抗或空气动力学阻抗（aero-dynamic resi-stance）。1963年J.L.蒙蒂思引用空气动力学研究成果，提出作物冠层以上空气阻抗（γa）的计算公式：
式中 u为z高度上的风速；d为零平面位移；z0为粗糙高度；k为卡曼常数，取值为0.41；a为常数，约为8；R1为理查逊数，其计算式为：
Ri＝gz(T－T0)/u2T
其中 g为重力加速度；T与T0为z和z0高度上的绝对温度。
由于空气层经常处于乱流状态，空气阻抗比气孔阻抗要小得多，一般为0.1～1或2秒/厘米。在计算作物群体光合量和蒸腾量时，可以忽略不计。但是，大多数阻抗法的计算公式中，仍然予以考虑。至于冠层以下气层中的空气阻抗，至今研究得不够深入，没有得到理想的计算方法。根据观测结果，冠层内空气阻抗为10-1到10-3数量级之内。
叶面边界层阻抗
它是叶面边界层中的空气阻抗，其大小决定于叶面边界层的厚度和其气流性质。当叶面边界层内的气流为片流时，叶面边界层阻抗（γb）为：
式中 D为空气分子扩散系数；为叶面边界层的平均厚度，，其中：（d为叶面边界层厚度；C为常数；u为d处风速；L为叶片长度）。当叶面边界层内的气流为乱流时，则叶面边界层阻抗γb为：上述叶面边界层阻抗公式，都是根据实验室方法得出的，目前尚不能用于实际工作。在农田条件下，由于气层经常处于乱流状态，叶片往往摇曳不定，所以叶面边界层的阻抗比较小。在采用阻抗法计算农田CO2或水汽通量时，往往可以略而不计。
气孔阻抗
随叶片气孔的开度、大小及数目等而有不同，在很大程度上受气孔开度的支配。根据植物生理学家的研究，单个气孔的扩散阻抗）为：
式中 d为气孔直径；l为气孔深度；D为空气分子扩散系数。而单位面积气孔阻抗γs，相当于该面积内N个气孔阻抗的并联，即：
γs＝(4l＋πd)/NDπd2
实际上我们计算的或用气孔阻抗计测量的都是γs，而不是。如果气孔为椭圆形（大多数中性植物就是椭圆形气孔）时，就可用直径d等于长、短两半轴长a、b的几何平均数）代入上式，得出椭圆气孔阻抗。如果对气孔几何形状和单位叶面积上气孔个数N（即气孔密度）进行测量，就可确定气孔阻抗。当然，气孔的几何尺寸，因其开闭程度而定，而其开闭程度受环境影响。在充分供水的条件下，光合作用强，气孔张开，其阻抗减小；高温干燥和土壤供水不足时，气孔关闭，气孔阻抗加大。气孔全开时的气孔阻抗，大体为3～4秒/厘米，而在黑暗下则为35～40秒/厘米。
此外，同气孔阻抗并列的表皮（或角质层）阻抗γc，其值在20～80秒/厘米以上，但沙漠中的旱生植物也有达200秒/厘米的。气孔关闭时，表皮阻抗接近最小值。由于表皮阻抗γc比气孔阻抗γs大，所以，在计算扩散通量时，不予考虑。叶肉阻抗γm，随许多生物化学因素（如羧化酶）而变化很大，其数值介于2～10秒/厘米之间。
L
腊
中国古代节令名。有腊日、腊月之分，以冬至后第三个戌日为腊日。这个节令起源很早，殷代叫清祀，周代叫大蜡，秦代叫嘉平，汉代才叫腊日。而农历十二月叫腊月。东汉许慎《说文解字》对“腊”的解释是：“冬至后三戌，腊祭百神。”南梁（502～557年）宗懔《荆楚岁时记》称十二月八日为腊日。明代《月令广义》解释说：“腊，猎也，谓猎取禽兽，以祭先祖。”可见腊日起初是打猎祭祖的节令，以后兼有表示寒冷季节的意思。冬至后三戌，正是最寒冷的季节，说明很早以前对寒冷季节与冬至的关系有了较准确的认识，并以此指导农业生产。现在农历十二月仍称腊月，还有过腊八的习俗。
兰
旧太阳辐射强度单位。1942年为纪念美国物理学家S.P.兰利而命名。规定1卡每平方厘米的辐射通量为1兰，即：
1Ly＝1cal/cm2＝4.1855J/cm2
曾应用于物理、气象、农业气象，特别是农田小气候等领域。现在SI单位制中，已用辐[射]照度取代辐射强度，单位为瓦/米2。换算关系为：
1Ly/min＝697.8W/m2＝69.78mW/cm2
雷暴
分类
产生雷暴现象的积雨云叫雷暴云，一个雷暴云叫做雷暴单体，它的水平范围约十几公里，云厚几公里至十几公里，持续时间几十分钟，属于小尺度天气系统。初生阶段，单体内是上升运动，成熟阶段，云内一部分是上升运动，一部分是下沉运动，消散阶段，多为下沉运动。雷暴云可以孤立分散出现，形成一般雷暴，这是比较弱的雷暴天气系统。可以组成雷暴群和雷暴带，出现在几百公里到上千公里的范围内。可以紧密地结合在一起，组成多单体雷暴，其中有的单体新生，有的单体消亡。多单体雷暴的水平范围可达几百公里，延续时间几小时到十几小时或更长时间，移动路程几百公里甚至千公里以上，是一种强对流中尺度天气系统。云体特大的雷暴云叫超级单体或超单体雷暴，水平范围达几十到几百公里，云体内包含有规则的上升和下沉气流，上升气流部分云体在增长，下沉气流部分云体在消散，并以这种方式向前传播，传播的路程可达几百公里到千公里以上，生存时间可有几小时到十几小时或更长时间，也是强对流中尺度天气系统。多单体雷暴和超单体雷暴又统称为强雷暴。强雷暴常伴有大风、冰雹、龙卷、暴雨和雷击等灾害性天气。大风持续时间一般只有几分钟或十几分钟，瞬时风速大，一般可达20米/秒左右，强的可达30～50米/秒或更强，造成风灾。如出现龙卷则风速更大。降水为阵性，一般时间短而强度大，降水强度可达每小时几十到几百毫米，如果持续时间长可形成暴雨，造成洪水灾害，是热带和中纬度夏季降水的主要中尺度天气系统。
天气条件
产生雷暴天气系统的主要条件是大气的层结不稳定（见大气静力稳定度），特别是对流层中上部有干而冷的平流，近地面层有暖湿平流相叠置的区域，最有利于强雷暴的生成。雷暴主要发生在暖气团内，出现在锋面前后、热低压内、气旋暖区、副热带高压西北部、高空冷涡区及台风等内。由雷暴下落的雨滴或冰粒的温度，比近地面的气温低，它们离开云底而经过干的气层时，又有蒸发冷却作用，在近地面层形成冷空气堆，出现冷高压，叫雷暴高压。雷暴高压的水平范围与降水的积雨云或积雨云群相当。雷暴高压有向外流的气流，与周围环境的气流之间可产生辐合，这是产生新积雨云的有利条件。雷暴高压是可触发新雷暴的中尺度天气系统。
雷达气象探测
气象雷达种类
因探测的目的不同，须使用不同波段、功率及脉冲特性的气象雷达，见表。例如为探测云或降水，须分别使用测云雷达及测雨雷达，它们的工作波段分别为毫米波段及厘米波段。
常规气象雷达多指测雨雷达，通常具有三种显示器，即显示目标物距离的A型显示器、平面位置显示器（PPI）和距离高度显示器，由此可显示云雨的水平结构、垂直结构及回波强度。此外，还有探测晴空回波的超灵敏雷达，探测大气边界层中温度层结和风分布的声雷达（声回波探测器）和激光雷达，探测冰雹的双波长雷达，还有用接收因云雨滴运动引起的雷达波的多卜勒频移，以显示气流场特征的多卜勒雷达；将这种雷达与测雨雷达配合使用，能同时显示回波强度和流场，为研究中小尺度灾害性天气的发展和消亡，提供了良好的探测工具。中国所使用的气象雷达，除701型二次雷达和无线电探空仪配合用于测高空风外，工作波长为3厘米的711型测雨雷达已构成探测网；为了进行降水定量测定以及有效地研究中小尺度灾害性天气，制成了工作波长为5厘米的713型测雨雷达；除此以外，沿海部分地区还装备有工作波长为10厘米的843型雷达。其探测范围大，降雨衰减少，对定量探测台风及降水更为有利。
气象雷达工作频率
回波分析
辨认和分析回波是雷达气象探测的重要内容。为此必须首先区别气象回波和非气象回波（如地物回波和超折射回波等），其次要根据回波形状及结构（回波强度分布）上的特征，辨认显示器上的回波所代表的云雾种类、降水性质和强度等特性，还要根据回波的大小、位置及运动，判定云和降水的空间范围、地点、移速及变化等；如能结合多卜勒显示，则可进一步了解气流流向、流速及扩散、切变、涡动等流场特征（见测雨雷达回波分析）。
雷电现象
闪电
云和云间及云和地面的放电现象。常伴有强烈电光。有枝状闪电、片状闪电、珠状闪电及球状闪电之分，但最常见的闪电是枝状闪电。闪道长度短的约2～3公里，长的可达20公里。直径约为几十厘米。地平线远处的雷暴，往往只见电闪而不闻雷声，称为远电（见彩图53）。
雷
伴随雷暴闪电而来的声学现象。在闪电路径上，由于加热和水滴汽化而空气突然增热膨胀，发生巨响。声波从云层及地面的反射，使雷声常具有持续长时间轰鸣的特点。由于声折射效应和云、雨对它的衰减作用，通常能听到雷声的距离一般不超过15～20公里。
冷锋
由冷空气地区向暖空气地区移动的锋。冷锋在中国的移动方向多为自北向南和自西向东。在新疆南部和贵州等少数地区，会出现由东向西移动的冷锋。冷锋过境之后，气温下降，气压上升。常伴随大风、雨、雪或风沙等天气现象。冷锋一年四季都可以出现，是中国出现最多、造成天气较严重的锋面天气系统。寒潮冷锋是一种强烈的冷锋。冷锋南下后，冷气团在中国南方变暖，冷锋到华南或南海消失。每次冷锋南下，伴随大风和降水过程，这是中国天气变化的一个基本特点，在冬季半年尤为显著。按照冷锋移动的快慢可分为第一型冷锋和第二型冷锋。第一型冷锋移动慢，坡度小，地面锋线在高空槽前，如图1所示。由于冷空气在下方挤抬，使暖空气沿锋面向上滑升，在锋面的上方形成主要的云带，并可出现稳定性降水。降水带常在地面锋线的后方，即冷空气一侧。降水带б较宽广，平均宽度约为1 50～2 00公里。第二型冷锋移动快，坡度大，地面锋线处在高空槽后或附近，如图2所示。云和降水天气多出现在地面锋线两侧的狭窄地带，常伴有阵雨、雷暴、冰雹、大风等猛烈天气，春夏季尤为常见。冷锋上云和降水天气的出现，主要取决于暖空气内的水汽含量。当暖空气特别干燥，冷锋上可能没有云和降水，中国西北、内蒙古、华北地区常有这类冷锋，春季较多伴有风沙。当暖空气内水汽充沛，冷锋上多有降水，江南、华南多属这类冷锋。（张裕华）
图1 第一型冷锋
图2 第二型冷锋
冷高压
内部气温比四周低的高压。又称冷性反气旋。它是一种浅薄的天气系统。在其近地面部分较强，到上空较弱，甚至变为低压或其它天气系统。如果地面为冷高压，而对流层中上部为冷低压或冷低槽，说明这是一团深厚而强大的冷气团，寒潮冷空气多属这种结构。冷高压主要是因地表辐射冷却使气温下降而形成和加强的，多活动于中高纬度。亚欧大陆是跨中高纬度的最大大陆，地球上最强大的冷高压就出现在这个地区，最强大时可占据这个大陆3/4的面积。它的中心常在西伯利亚西部和蒙古一带，这个高压全年都对中国天气有影响，冬半年经常控制中国大部地区。影响中国的冷高压可从西北、北方和欧洲三条路径移来（见寒潮），这三条路径的冷高压到西伯利亚的西部和蒙古地区加强，然后影响中国。有的冷高压在蒙古附近生成和加强后，直接南下进入中国东部地区。由于地形地表的性质差异，对大气加热或冷却的作用不均匀，也可以出现一些范围较小的冷高压，这种冷高压具有明显的日变化。例如长白山小高压，直径只有几百公里，早晨较为明显，下午就可以消失了。冷高压内部由于存在下沉运动，多晴朗天气，风速小，有时有辐射雾、烟等视程障碍天气现象。冷高压移动的前方常有冷锋天气，后方可有暖锋天气。强大的冷高压与冷锋相配合南移，则可能形成寒潮，出现强烈降温、大风和霜冻等恶劣天气。
冷害
分布
冷害不仅出现在高寒地区，温带、热带地区也有发生。中国、日本、朝鲜、尼泊尔、孟加拉、巴基斯坦、印度尼西亚、澳大利亚、美国及秘鲁等国家都有冷害发生。冷害在春、夏、秋季都可出现，危害的农作物有水稻、高粱、玉米、谷子、豆类、果树、桑树及蔬菜等。中国的春季回暖以后，常有间歇性冷空气侵袭，形成倒春寒。夏季东北三省是冷害常发区（见东北冷害）；南方夏初低温对早稻孕穗期也有危害；西北甘肃河西走廊地区，偶遇夏季低温引起小麦败育。河北省1976年夏秋低温，70%～80%的麦茬作物成熟不好或不能成熟；南方各省双季晚稻的冷害也很严重（见寒露风），云南昆明地区低温年水稻空秕率为20%左右，严重年份达40%～50%；春季低温对南方早稻常造成烂秧死苗和僵苗（见倒春寒）。日本在70年代曾发生过3次严重冷害，其中1980年的一次冷害使农作物受害面积达206.5万公顷，农业总受害面积为288.6万公顷。
中国古代就有低温对农作物影响的记载，如公元前3世纪的《吕氏春秋》中就提出：“仲夏……行春令，则五谷晚熟”。“季夏……行秋令，则丘隰水潦，禾稼不熟”。日本从1935年开始对冷害进行了系统的研究，逐步明确了水稻冷害的指标、关键期及其生理机制，鉴定和培育出耐冷性较强的水稻品种，提出早育壮秧技术以及抗御冷害的综合措施，对大豆、小麦的冷害也进行了研究。中国从50年代开始对水稻低温烂秧和开花期冷害进行了研究。60年代初期分析了东北冷害对产量的影响。70年代以来系统地研究冷害的地区分布以及主要作物的冷害类型和危害关键期；并针对品种使用不当而加剧冷害的情况作出了农作物品种区划；此外，还提出水稻早育壮秧，旱田作物适时早播、地膜覆盖，早熟丰产施肥技术等抗御冷害措施，在生产上发挥了作用。
机理
低温对农作物生理的影响主要是：①降低光合作用强度。以各种作物在24℃条件下的光合作用强度为100%计，在12℃条件下大豆光合作用强度则为85%，水稻为81%，高粱为74%，玉米为62%。②减少根系对养分的吸收。在24℃条件下作物根系对养分的吸收以100%计，在12℃时，水稻对铵态氮的吸收则为50%，磷为67%，钾为70%；大豆对铵态氮的吸收为87%，磷为55%，钾为70%。③影响养分的运转。低温能妨碍光合产物和矿物质营养向生长器官输送，使正在生长的植物器官因养分不足而瘦小、退化或死亡；在幼穗伸长期，茎秆向穗部输送养分受阻，花药组织向花粉输送碳水化合物不正常，会妨碍花粉的充实和花药的正常开裂、散粉。灌浆过程中，低温不仅降低光合作用，碳水化合物的合成减少，并且阻碍光合产物向穗部输送。
类型
低温冷害根据其危害机制，一般可分为以下3种类型：①延迟型冷害。作物生育期遇到较长时间的低温，会削弱植株生理活性，生育期显著延迟，不能正常成熟，引起减产。②障碍型冷害。在作物生殖生长时期主要是孕穗期和抽穗开花期，如遇短时间低温，就会破坏生理机能，造成空粒而减产。③混合型冷害。作物生育初期遇低温，会延迟抽穗开花，抽穗开花期又遇低温危害，会造成不育和秕粒。从天气型上分，东北冷害可分为湿冷型、干冷型、霜冷型和阴冷型。南方秋季低温冷害通常分为干冷型、湿冷型和干风型3种。南方春季低温冷害则分为持续干冷型、低温阴雨型和阴雨转晴型3种，对水稻的危害多在秧苗期、三叶期和分蘖期分别导致水稻烂秧、死苗和僵苗。
冷却率温度表
原理
将温度表球部浸入（不高于80℃）热水中，待酒精上升至管顶膨大部分的一半时，取出擦干，置于被测处空气中，便会散热，在任何条件下，只要气温T为定值，它由38℃冷却到35℃，都会散失同样的热量，但所需时间则随当时空气流动速度而有不同。风速v与冷却时间t及气温T有如下关系：
式中 A、B都是系数，F为仪器的冷却系数，它们与仪器的结构有关，由实验决定。因此，可测定冷却时间来算出风速。系数A、B还随风速大小而略有差异，根据实验，刻度为35～38℃的冷却率温度表，可按v＜1m/s时，A＝0.20，B＝0.40；v＞1m/s时，A＝0.13，B＝0.47。
仪器使用时一般应重复观测数次，求得平均值；在风小时，观测间隔时间长。
冷雨害
一种畜牧气象灾害，是伴有显著降温和大风的降雨天气，对牲畜造成的损伤。中国北方牧区，冷雨多出现在晚春和夏、秋季节。内蒙古牧区每年可出现1～2次以上，以春季出现的冷雨危害为最严重，因牲畜在越冬后抗灾能力较弱，而且春季是接羔保育和羊只剪毛抓绒期，在剪毛后一星期，遇冷雨受害最重。秋季羊只剪毛后遇冷雨也易受害，但因膘情好，抗灾力较强，受灾轻。冷雨的危害程度主要决定于冷雨的强度。冷雨气象条件视季节而异：①春、秋两季，当日降雨量≥5.0毫米，24小时降温（平均气温）6.0℃以上，日平均气温5.0℃以下，以及风力4级以上；②夏季，日降雨量18.0毫米以上，降雨时数持续15小时以上，24小时降温6.0℃以上，以及日平均风力4级以上。牲畜经受较长时间的雨淋后，雨水渗透毛层，加上显著降温和大风的影响，不能正常采食，畜体内的热量平衡遭到破坏，新陈代谢失调，体温下降，表现出弓腰、颤抖、瘫痪等症状，重者死亡，有些牲畜如马群受到冷雨袭击时还会有惊群、跑散等现象。一般说，骆驼、牛、马比羊受冷雨危害轻些；老幼、瘦弱牲畜比壮畜受害较重。防御措施是：①设棚圈；②利用有利地形环境，如固定、半固定的沙丘牧场，由于日间气温高和沙丘所造成的屏障，可减轻冷雨的危害；③对合群性较强的马，在冷雨来临前拴牢公马，马群就会聚集在一起，不致惊群跑散。
《礼记·月令》
中国古代记载物候知识的著作之一。《礼记》是汉代戴圣根据其叔戴德所撰《礼记》重新删定，史称《小戴礼记》，简称《礼记》，约成书于公元前1世纪。其中《月令》篇，按年分四季，季再分孟、仲、季三个月，除逐月记载礼仪、政令之外，最重要的是记述了各月的物候。如孟春之月的物候为“东风解冻，蛰虫始振，鱼上冰，獭祭鱼，鸿雁来”等。又“是月也，天气下降，地气上腾，天地和同，草本萌动，王命布农事”，说明春天来到，气候已适于农事活动。又如季夏之物候为“温风始至，蟋蟀居壁，鹰乃学习，腐草为萤”。因之，“是月也，土润溽暑，大雨时行，烧薙行水，利以杀草，如以热汤，可以粪田畴，可以美土疆”。《月令》中所反映的大体上是战国时代黄河流域的情况。究其来源，完全脱胎于前人著作。从内容来看是《吕氏春秋·十二纪》各纪篇首的抄合。《月令》篇是研究中国古代物候学，研究七十二候形成的重要参考著作之一。
荔枝气象
生长发育与气象
温度
荔枝根在地温23～26℃时生长最快。枝梢生长的最低气温为16～18.5℃，而以24～29℃，生长最快。花芽分化，以最低气温0～2℃为宜，在－4℃左右花器被冻死。气温13℃时，开始开花，20～24℃时花粉萌发率最高，开花最盛；高于26～27℃时，花粉萌芽受到抑制。当冬季最低气温在－3～－5℃时，就会受到不同程度的冻害。
水分
荔枝在年降水量1000～1800毫米的地区生长良好。枝梢生长期需要充足的水分，若每5～7天降雨一次或有充足水源灌溉时，则抽梢迅速，枝条生长旺盛，有利形成成熟的结果母枝。花芽分化期要求干燥天气，但在花穗抽出后，则需要适当的水分以利花穗生长。果实膨大期需要水分最多，但是暴雨及连续阴雨会引起果实霜霉病，造成大量落果。
日照
荔枝枝条生长和花芽分化需要一定的日照，但是光照过强，水分蒸发大，引起花丝凋萎，柱头固结，授粉困难。果实成熟期需要充足的日照才能增进果实色味。
栽培与气象
荔枝结果“大小年”现象比较明显，除与品种特性、栽培措施有关外，还与气候条件密切相关。福建龙溪地区有“冬寒，春旱，谷雨花（荔枝在谷雨节气开花），荔枝丰收；冬暖，春霉，清明花，荔枝歉收”的经验。因此，荔枝花期的天气条件是形成“大小年”的关键因素。中国荔枝产区开花结果的不利天气，归纳起来有三种类型：①低温阴雨型。持续5～10天以上低温阴雨（日平均气温低于16℃，日雨量2～10毫米）。雄花花药不开裂散粉，花粉丧失发芽能力，蜜蜂由于低温阴雨停止活动。②阵雨急剧降温型。有5～10米/秒东北风，中到大雨，甚至暴雨，气温下降幅度在5℃以上，雌花大量脱落。③大风干冷型。出现6～7级大风，气温骤降5℃，相对湿度下降到60%左右，会造成大量落花。
鲜果贮藏与气象条件
荔枝在高温高湿条件下成熟，水分多，糖分高，采收后不耐长途运输与贮藏，在28℃的室温条件下，一般1周左右即全部变质腐烂。采用冷藏方法和自发气体贮藏法可以保鲜防烂。①冷藏法。将荔枝鲜果消毒后放进冰库－23℃条件下速冻，然后贮藏于－18℃温度下。②自发气体贮藏法。荔枝装塑料袋密封后装箱，在1～5℃低温条件下，由于本身的呼吸作用，造成自发保藏的低氧和高CO2的贮藏环境，使荔枝在30～40天中，仍保持其色、香、味。利用自发贮藏，温度变化幅度越小，效果越好：塑料袋内CO21%～10%效果良好，超过10%荔枝有酒精味。
连阴雨
连续几天到几十天阴雨的天气过程。连阴雨期间可有短暂的晴天，降水强度可以是小雨、中雨、大雨或暴雨。当西风带里的长波槽脊和副热带高压所组成的天气形势持续少动，使短波槽、切变线、低涡、锋面、气旋等降水天气系统在某地区停留或反复出现时，该地区就可能出现连阴雨。它多属北方冷空气随短波槽后一次次南下，南方暖湿空气沿槽前或西太平洋副热带高压西北部的西南气流北上，二者交汇而形成的雨带。雨带大体位于地面锋线和700百帕等压面图上切变线之间。西风带环流和副热带高压有季节性变化，连阴雨出现的地区也随之变化：由冬到夏，位置向北移，由夏到冬，位置向南移。雨带的这种位移具有跃进的特点。中国常见的连阴雨有：春季华南连阴雨和江南连阴雨；初夏江淮连阴雨，即梅雨，盛夏华北和东北连阴雨；秋季长江中下游连阴雨，西南连阴雨，西北（甘肃、宁夏、陕西）连阴雨；冬季、华南到华北都可能出现连阴雨雪。贵州冬半年都可出现连阴雨。就各年而论，某地区连阴雨的差异很大，有的年份连阴雨时间很长；有的年份则没有连阴雨，而有干旱现象。连阴雨对农业影响主要是洪涝、日照过少和连续低温，春季江南连阴雨对水稻育秧不利，易发生烂秧，初夏秋季连阴雨对夏收、秋收不利，谷物不易晒干而易发芽霉烂。
林带动力效应
林带的防风效应
林带的结构特征
结构类型
气流遇到紧密结构林带时难以通过，背风面形成静风区或弱风区。距林缘15H距离内，高度（林带的平均高度）以下的风速平均降低约为55%，背风面风速恢复较快。气流遇到疏透结构林带时，一部分从上面越过，另一部分透过林带，在背风面形成弱风区，最低风速约出现在距林缘3～8H之间。背风面风速恢复缓慢，防护距离可达50H以上。气流遇到通风结构林带时，主要从下层树干间穿过，相对风速较大（有的林带可大于旷野同高度的风速），在背风面林缘开始扩散，风速逐渐减弱，最小风速约出现在3～10H处。通风结构林带背风面风速恢复缓慢，防护距离可达50H以上。
林带透风系数（或疏透度）
是影响林带防风效应的重要因素。当以减弱风速20%为指标时，有效防护距离变化于14～34H之间，按最大有效防护距离所确定的最适透风系数为0.61；当以减弱风速30%为指标时，有效防护距离变化于9～24H之间，最适透风系数为0.52。此外，林带防护距离与林带的平均高度成正比。林带的宽度是影响林带透风系数（或疏透度）的主要因素。较为紧密的林带，当宽高比小于或等于5时，林带宽度对防风效应的影响不大，当宽高比大于5时，则随带宽的增加防护距离减小。
气象条件
影响林带防风效应气象因子主要是大气温度层结（见大气静力稳定度）和风向，风速影响不大。近地面层大气温度层结可影响上、下层空气的动量交换，因而也影响林带背风面风速的恢复。大气处于稳定（逆温）层结和中性层结时风速恢复缓慢，防护距离较大；反之，大气处于不稳定层结构时（超绝热），防护距离较小。二者的有效防护距离可相差20%以上。林带的有效防护距离和透风系数是风向偏角（风向和林带法向的交角）或风向交角（风向和林带的交角）的函数，当风向偏角为零度（或风向交角为90°）时，有效防护距离最大，透风系数也最大；但当偏角小于或等于30°时，这种影响很小。风速对林带防风效应的影响较小。
地面因子
地形起伏引起风向和风速的局地变化，影响到林带的防护距离。向风坡风速增加，有效防护距离小；背风坡风速减小，相应的有效防护距离增加。在底面粗糙的风洞中所做的模型实验，林带的防护距离较小，在底面光滑的风洞中所做的模型实验，林带的防护距离较大。
对于多条纵横交错的林带组成的农田防护林网，仅第二条林带背风面相对风速约比第一条林带背风面低百分之几，以后各条林带则不再继续降低。但气流通过大面积林网地区就象通过具有很大粗糙度的地面一样，使近地面层内的风速明显降低。据观测结果和理论估算，在H高度上的风速较无林网的地区降低25%左右。摩擦层上界的高度可抬高几十米。
林带对乱流交换的影响
是林带动力效应的又一重要内容。苏联学者认为林带保护下的农田1～2米高处的乱流交换平均减弱15%～25%；丹麦学者观测的日平均乱流交换系数约为旷野的30%；美国学者测得玉米带保护下的甜菜地中午时的乱流交换系数约为无保护地的50%。
参考书目
曹新孙主编：《农田防护林学》，中国林业出版社，1983。
林带热力效应
辐射
由于林带的遮荫，缩短了林带两侧的日照时数。林缘附近的太阳辐射日总量无论在向阳面或背阴面均比旷野小。理论计算表明，在中纬度地带，东西走向的林带北林缘收入的太阳辐射日总量约为旷野的20%，南林缘为旷野的80%，距离林缘两倍林高以外则影响甚微。各种不同方位的林带愈靠近林缘太阳辐射日总量的减少愈显著。林带附近太阳辐射的日变程比较复杂，林带侧面被直射光照射的时段内，由于林带的反射作用，有一部分短波辐射被反射到林缘地面，这部分能量大于因林带的遮蔽而减小的散射辐射能量，促使地面升温。一般来说，向阳林缘在受直射光照射的时段内，温度高于旷野。背阴林缘太阳辐射收入较少，温度变化缓慢，温差小。林带对有效辐射的影响是随距林缘距离的增大而减小，林缘附近有效辐射仅为旷野的50%～60%。
空气温度
林带不仅对风速和乱流交换有减弱作用，而且还能改变林带附近热量收支各分量，从而引起温度的变化。在白天，林带可以使气温增加，也可以使气温降低。随着地区气候的不同，林带所起的作用也不同。在实际蒸散与可能蒸散接近的湿润地区，林带防护范围内影响气温的主要因素是风速。有林带保护的地方，风速降低，气温就有所增高。在实际蒸散小于可能蒸散的半湿润地区，叶面气孔的调节作用开始产生影响，一部分能量没有被用于土壤蒸发和植物蒸腾，助长了气温的升高。这时林带有两种相反的作用，一方面由于降低风速，使气温升高；另一方面因促进蒸腾使气温降低。林带对这一地区的温度有着正负两种作用。在比较干旱的地区，在林带防护范围内，由于植物蒸腾而引起的降温作用，比因风速降低而引起的增温作用的影响显著。因此，在林带防护范围内气温比旷野低。在严重干旱地区，林带对于实际蒸散的影响很小，这时风速的降低成为影响气温的决定性因素，林带促使气温增高。林带对夜间温度的影响，主要决定于风速、水汽凝结和有效辐射。林带可以降低风速，减弱乱流交换，促使气温加速下降，特别在紧密结构林带的防护范围内，有效辐射强的夜间，温度日较差加大，发生冷害的机会增多。然而，夜间又因水汽凝结时释放热量使降温有所缓和。有林带保护的地方，空气绝对湿度高，达到露点较早，加之林带本身的辐射也可以缓和林缘附近的降温作用。因此，在林带防护范围内，夜间温度与旷野差异不太显著。林带对气温的影响还决定于天气形势，有冷平流时，有林带保护的地方起着“热源”的作用，林带能使气温增加。有暖平流时，则出现相反的情况。就这一点而论，疏透结构林带的影响要比紧密结构林带大得多。
土壤温度
在林带防护范围内，土壤温度的变化是由于太阳辐射发生变化而引起的。同时，风速、蒸散及显热交换的变化也间接地影响到土壤温度。一般地说，林带对地表温度的影响比对空气温度的影响要明显，地表温度的变化与近地层空气温度的变化有相似的规律性。在林带防护范围内，土壤温度比旷野要高些，根据苏联在卡明草原防护林地区的休闲地上的观测，林带网格内的日平均土壤温度（5～20厘米）比旷野高1℃左右。林带网格内土壤温度的变化与风速有密切关系，当风速减弱72%时，网格内20厘米土壤温度比旷野高0.4～0.8℃，风速减弱42%时比旷野高0.2～0.4℃，风速降低愈大，愈能提高林带网格中的土壤温度。影响林带热力效应的因素很多，观测结果往往差异很大，不同情况要作具体分析，不能笼统地作出一般性的结论。
林带疏透度
表示林带结构特征的重要参数，是林带纵断面上透光孔隙的投影面积（A′）与林带纵断面面积（A）之比，也称透光疏透度（β），用小数或百分数表示。
式中A＝L·H；L为林带的长度；H为林带的平均高度。其值取决于林带密度（株行距）、宽度（行数）、树种组成以及搭配方式等。林带密度大、林带较宽、枝叶茂密、冠形宽大的树种（如旱柳、樟子松、油松、侧柏等），主乔、亚乔和灌木搭配营造的复层结构的林带，疏透度较小；反之林带密度小的窄林带，选用枝叶稀疏、冠形窄小的树种（如钻天杨、箭杆杨等），不配植亚乔和灌木的林带，则疏透度较大。
疏透度的测定方法主要采用目测估计法。观测者站在被测林带法线上，距林缘约10H处，按林带纵断面上透光孔隙分布特征将林带分为3～5层，同层的疏透度基本一致，目测估计每层的疏透度βi，由下式计算林带的平均疏透度β。
式中 hi为第i层的厚度。
此外，也常采用①方格景框法。即把刻有均匀方格（每小格1平方厘米）的透明玻璃板（长30厘米，宽40厘米）镶嵌在木框上制成，观测时安装在三角架上，置于林带一侧距林缘约10H处使玻璃板上下缘与林带上下界重合，逐格估测透光孔的面积，以求得平均疏透度。②照相法。拍摄林带的纵断面，然后在照片上用求积仪计算各测量值。③概率估算法。测量长为L，冠层厚为h1，树干高为2的林带内所含有的枝条数，枝条的平均直径、平均长度、方位角、树干的平均直径等统计计算出林带的疏透度。
林带的疏透度可以通过人工抚育和间伐调控到最适值，以发挥最大的防护效益。对于落叶树林带，疏透度随季节而变化，无叶期较大，全叶期明显变小。由于疏透度的观测方法简便，林业生产上应用比较广泛。
林带水文效应
蒸散
①对可能蒸散的影响。可能蒸散是指供水充足条件下植被蒸腾和土壤蒸发所消耗的水量，主要决定于辐射平衡、风、温度和空气湿度等因素，同自由水面物理蒸发过程的影响因素完全一样。在实际蒸散与可能蒸散接近的湿润地区，由于植物体供水充分，土壤湿度较大，影响可能蒸散的主要因素是风速。因此，有林带保护的地方，风速降低，可能蒸散比旷野小。在实际蒸散小于可能蒸散的半湿润地区，由于一部分太阳辐射能量没有被利用于蒸散而使温度上升、空气的干燥程度增加，一般用与气温相同的自由水面的蒸发来表示，自由水面的蒸发与风速成正比。由于林带可以减弱风速，因此在林带防护范围内的可能蒸散一般也比旷野低。在干旱地区，林带能使可能蒸散降低。②对实际蒸散的影响。实际蒸散是指在自然条件下植被蒸腾和土壤蒸发所消耗的水量。它与植物生理反应相联系。当植物最大水分输出量小于可能蒸腾量时，植物气孔或多或少要自行关闭，而起到调节蒸腾的作用。在湿润和半湿润地区，植物最大水分输出量与可能蒸散量差异不大，在林带防护范围内可能蒸散量降低，实际蒸散量也随之降低。在较干旱地区植物供水不足的情况下，一天内有部分时间植物出现萎蔫现象，当可能蒸散量大于植物最大水分输出量时，林带能使实际蒸散增加，反之则降低。在严重干旱地区，有林带保护的地方和旷野植物都有可能发生萎蔫现象，林带对实际蒸散影响很小。林带对实际蒸散的日变程也有一定影响，清晨减小，午后随可能蒸散的增加而增大。
湿度
①对土壤湿度的影响。林带对土壤湿度的影响主要决定于降水和蒸散。通常在林带防护范围内土壤湿度有所增加。在降雪多的地区，这种作用尤为明显。在湿润和半湿润地区，林带防护范围内实际蒸散的减少则成为增加土壤湿度的决定因素。在较干旱地区，如可能蒸散小于植物最大水分输出量，林带能使实际蒸散减小，防护范围内的土壤湿度比旷野大；反之则减小。在严重干旱地区林带的这种作用并不明显。②对空气湿度的影响。在林带防护范围内，由于风速降低和乱流交换作用减弱，植物蒸腾和土壤蒸发的水汽，停留在近地层大气中的时间比较长。空气湿度通常比旷野要高些。在湿润和半湿润地区，空气本身湿度很大，林带对提高空气湿度的作用不明显。在较干旱地区，如可能蒸散大于植物最大水分输出量，林带能使实际蒸散增加，林带防护范围内空气湿度比旷野大，反之则降低。严重干旱地区林带对空气湿度的影响很小。
降水
林带对一个地区的垂直降水影响很小，但对降水分布有利。林带背风一侧降水量比旷野有明显增加。林带能引起大量的水平降水，在有雾的季节和地区，由于林带可阻留一部分雾水量，尤其在滨海和河谷地带比较明显。另外，林带枝叶辐射面积大，夜间辐射冷却，可产生凝结水，如露、霜、雾等，其量比旷野要大。
积雪
由于林带对水平风速和乱流交换的减弱，林带附近容易形成较厚的积雪层。各种结构林带对减弱风速和乱流交换作用的不同，积雪分布也不一样：紧密结构林带以向风林缘积雪最厚，林带防护范围内积雪分布则很不均匀；疏透结构林带以背风林缘最厚，防护范围内可保存相当厚度的积雪：通风结构林带由于冠层下部风速较大，积雪分布比较均匀。林带内积雪随林带行数增加和疏透度减小而增大，林带防护范围内积雪量则相对减少。一般营造3～5行，行距为2.5米左右，带间宽度为300～400米，疏透度为0.5左右的林带，不仅积雪厚度最大，而且分布均匀，对提高农田土壤水分的作用比较明显。
径流和地下水
①对径流的影响。林带根系发达，能增加地面粗糙度和土壤渗透性，对径流系数的减小有明显作用。在降雪较多的地区和在坡地上营造林带，对减少径流的作用非常显著。②对地下水的影响。林带可以促使水平降水增加，径流减少，使得地下水的补给较好。苏联卡明草原营造林带后，从1893～1947年，地下水位平均升高2.64米。但在灌溉地区，林带则起到降低地下水位的作用。灌溉地区，渠道附近农田地下水位高，农田中央低，地下水位由渠道向农田倾斜，呈凹形分布。当渠上有了林带后，地下水位即呈凸形分布。在整个生长季节，渠道林带下地下水位比农田低，对防止或减轻渠道两侧的土壤盐渍化有明显作用。
林带透风系数
鉴定林带动力效应的重要参数，是当风向垂直于林带时，背风面林缘林带高度（H）以下的（空间）平均风速与旷野同一高度平均风速之比，以小数或百分数表示之。透风系数也称透风度，若以（Z）表示林带背风面林缘的平均风速：U0（Z）表示旷野的平均风速，则透风系数（α）为：
式中 Z0为地面粗糙高度；[]表示对空间的平均。具有不同透风系数的林带，防护效果差异很大，可通过抚育、间伐调控到最佳值。因此在研究中和生产上常以透风系数值作为判断林带结构优劣的主要指标。透风系数能反映林带的动力特征，在研究林带动力效应时应用较广。
透风系数的测定方法通常是在背风面林缘H高度以下分成3～5层，每层设一台风速仪，测定每层的透风系数，同一层内的透风系数应基本一致，并在旷野观测同一高度的风速，以求得每层的透风系数，然后用加权平均求得林带的平均透风系数α。
式中 hi为第i层的厚度；αi为第i层的透风系数。据风洞实验和野外观测资料的分析，疏透度（见林带疏透度）和透风系数有一定的关系，当林带宽高比小于1时，疏透度大的林带透风系数也大，疏透度为0时，透风系数可有一定的变动范围。这是因为不透光的林带可以透风。
林粮间作小气候
光
间作区光照条件强弱与树高、冠幅、密度、行向、季节以及太阳高度等因素有关。种植密度大和夏、秋季枝叶茂密时透光率小，冬、春季树木无叶期间则接近全光照。树高冠大时，间作地被遮荫的范围增大。据测定株行距5米×30米，树高13～16.2米，冠幅6.4～8.5米的间作地中，其光照度相当于无林对照区的75%～86%。林木遮光范围与太阳高度角的季节变化和日变化有很大关系，它随太阳高度角增大而减小；反之亦然。一年之中在北半球中、高纬度地区，以夏至日太阳高度角达到最大值（中午），因此，夏至日以前向夏至日接近的日期，林木遮光范围逐渐缩小；夏至日以后的日期，林木遮光范围逐渐扩大。一天之中，中午的太阳高度角达最大值，则午前至中午这段时间，林木遮光范围逐渐缩小；中午以后，林木遮光范围逐渐扩大。太阳高度角对林木遮光范围的影响，又与林木的种植行向有关。不同的种植行向，使林间农田光照时间的长短和光照度有很大的差异。据河南省鄢陵县对南北树行日观测资料（4月15日）表明：7时、8时、9时、12时树冠遮光范围逐渐缩小，依次为树高的1.58～4.5倍处、0.76～2.2倍处、0.48～1.4倍处、0.16～0.5倍处，12时以后树木遮光范围又逐渐扩大；14时、16时、18时树冠遮光范围依次为树高的0.24～0.7倍处、0.51～1.5倍处和2.04～5.8倍处。东西树行影响光照季节变化明显而日变化影响较小。
风
由于林木对风速的阻挡作用，可使间作地的风速具有明显的降低。如在株行距5米×20米～5米×60米，胸径16～35厘米，树高6～13米，枝下高2.7～5.3米，冠幅4.6～8.4米的间作区，观测结果，风速可降低21～55%。其风速减弱程度，随着树高、株行距以及面积的增大而增加，反之，防风作用则小。
湿度
因间作地风速小，土壤蒸发与作物蒸腾的水汽在间作区停留时间长，树木根系吸收土壤深层的水分通过树叶蒸腾将水汽散发到间作区，树木遮荫使气温略低，减少了间作区的蒸散作用。上述原因提高了空气湿度。间作地与无林对照区相比，空气相对湿度白天平均增加9%左右，夜间增加4%左右。旱季间作区湿度增加显著，雨季，间作区的湿度增加较少，甚至有低于无林对照区的情况。
温度
在夏秋的晴天，间作区由于树木遮荫和蒸散耗热可使气温降低。在深秋和冬季，因间作区风速小，湿度大，树冠吸收地面长波辐射具有增温作用。据河南省民权县1976～1978年4～8月测定，间作区比无林对照区：白天气温降低0.4～2.4℃，夜间4月中旬和6月上旬降低0.2～1.0℃，8月增高0.2～1.7℃。
林木发育期观测
对林木生命过程中，年生长发育周期内各阶段外部形态特征的观测。其目的在于掌握林木生长发育速度及其与气象条件之间的定量关系，多用于编制自然历，预告农时以及引种驯化、品种选育，造林绿化、环境保护等林业气象服务与科学研究方面。观测地段选择有代表性的地形、地势、土壤和管理条件的地块。观测树种根据观测目的与要求确定有代表性树种的一种或几种；观测植株以生长正常，无病虫害，发育完全的为宜。一般在地段上选择10～15株，作为长期固定的观测对象。观测时，如某发育期征象在某个枝条上出现，即记为该株进入了某发育期。观测时间和次数，可根据观测的不同目的，以不漏测为准，由观测者掌握。观测主要发育期的特征标准见下表。
林木主要发育期的特征标准
林木主要发育期的特征标准（续）-1
林业气象
林木生长对气象条件的要求
温度
多数温带树种，在气温5℃时萌发，土温达5℃、气温达10℃时开始生长。低于这个温度，则处于休眠状态，开花需要在15℃以上，生长最适温度一般在25～30℃。温度是影响地球上森林植被组成及分布的重要因素，按积温和最低温度区分不同的热量带，都有其相应的树种和森林类型，即由热带的多种树种的组成逐渐变为寒带的单纯树种。①热带。活动积温大于或等于8000℃，最冷候平均气温不低于15℃，植被主要是热带雨林，没有针叶林。②亚热带。活动积温在4500～8000℃之间，最冷候平均气温在0～15℃之间，天然植被为常绿阔叶林或落叶和常绿树混生阔叶林，其中有热带树种，也有温带树种，针叶树也很普遍。③暖温带。活动积温在3400～4500℃之间，最冷候平均气温－10～0℃，是亚热带和温带之间的过渡。完全没有常绿阔叶林和亚热带标志的树种。④温带。活动积温在1600～3400℃之间，最冷候平均气温－30～－10℃，天然植被为针叶树与落叶阔叶树混交林。⑤寒温带。活动积温低于1600℃，最冷候平均气温低于－30℃，天然植被以落叶松为主。
水分
在中国年降水量在400毫米以上的地方才有森林分布，生长季节内相对湿度若小于65%，则天然林难以形成，干燥度K值小于1时为湿润，自然植被为森林；K值等于1.0～1.49时为半湿润，属森林草原地区；K值大于1.5时，为半干旱、干旱，自然植被为草甸、干草原或荒漠。
光照
树种的耐荫程度分为三类：①阳性树种：只能在全光照条件下正常生长发育，最不耐庇荫。补偿点高，光饱和点也高，生长快、成熟早、寿命较短。如落叶松、白桦、樟子松、马尾松等。②阴性树种：能忍受庇荫，当光照达到一定强度后，光合作用反而下降，光补偿点低，光饱和点也低。一般生长较慢，成熟较晚，开花结实较迟，而寿命较长。如紫松、臭松、鱼鳞松、云杉、杉木、毛竹等。③中性树种：介于阳性树种和阴性树种之间。随年龄、环境条件不同，表现不同程度的偏阳性或偏阴性。一般在幼年能耐一定的庇荫，随着年龄的增大，耐荫能力逐渐减小，对光照要求越来越大，如红松、椴、水曲柳、黄菠萝等。
风
风能增加林木的蒸腾作用。当风速在0.2～0.3米/秒时，可使蒸腾作用加强3倍，但风速过强，耗水过多，叶子气孔便会关闭。风直接影响空气中CO2的含量，在平静无风的天气，空气中CO2含量等于1.22毫克/升，风速为0.8米/秒时，为0.67毫克/升。风速为1.2米/秒时，为0.54毫克/升。风力愈强，林木的生产力就愈低。据观测，当风力经常在10米/秒时，林木的直径生长要比5米/秒时低二分之一。
森林对气象条件的影响
森林的水量平衡
森林水量平衡的所有分量均随林分种类、结构、密度等因子而变化。森林具有多层结构和发达的根系，可截留大气降水和涵蓄吸收地下水。一般林冠截留降水占降水总量的15%～40%，阔叶林截留量少于针叶林。森林蒸发是水量平衡的主要项，对水分循环，改善气候、改良土壤等具有重要作用。
林分气候
林分气候包括林冠表面、林冠空间、树干空间及森林土壤四部分的大气状况。白天，林冠吸收、反射和透射辐射，是林分温度最高的区域；夜间林冠放出长波辐射，又是最冷的区域；林冠蒸腾是水汽的源地、林冠粗糙使林内风速减小，因此林冠是林分的主要作用面。影响林分气候的主要因素，除海拔、纬度和地形等因子外，森林的组成、结构、密度等是形成林分气候特征的重要因子。
净化大气
森林通过林木的光合作用，能大量吸收CO2、并放出氧气。一公顷阔叶林，1天可消耗1吨CO2，释放0.73吨氧。此外，森林还具有吸收大气中有害气体的功能，大气中的气溶胶物质，如有害气体、离子、尘埃、烟雾等，通过林冠的吸收过滤而净化。如松树每天可从1立方米的空气中吸收二氧化硫20毫克，一公顷柳杉每年可吸收720公斤的二氧化硫（见森林碳循环、空气污染）。
参考书目
东北林学院主编：《森林生态学》，中国林业出版社，1981。
R.Lee,Forest Microclimatology,New York.Columbia University Press 1978.
临界光长
见光周期。
零平面位移
描述农田粗糙度的一种参数。在浓密作物群体或高秆作物层中，作为高度原点的不是Z＝0的地面，而应该是地面以上Z＝d的某一高度。可以把d高度的平面看作一个新的”地面”，即高度原点向上位移到d，因此，这个高度被称为零平面位移。d是一个概念性的量，利用它可使粗糙表面之上的风速廓线成为对数风速廓线，即风速u与ln（Z-d）之间是一条直线关系。这个参数根据大气中性或接近中性稳定时的实测风速廓线资料，可以用图解法或统计学方法进行计算。
当气流通过高而密的农田时（见图），气流受作物层的影响被迫抬升，此时风速廓线就相应地发生了位移，好象把原来在裸地上的廓线垂直地位移到某一新的高度Za（活动层高度）上。在Za以下，由于受作物层的影响，风速分布将有别于上方的廓线，并且一般以乱流脉动速度为其主要特征。该高度Za＝Z0＋d，式中Z0为粗糙高度。因此，零平面位移d＝Za－Z0。
实际上，作物层以上的涡旋平均大小，同d以上的距离成比例，而不是与离地距离成比例。在农田中，d是作物群体吸收动量的有效高度，表示作物群体各组成部分吸收动量的平均高度，即整个空气动力学曳力在作物层上作用的高度。
零平面位移d的大小，与许多因素有关，首先与作物高度有关。1969年G.斯坦希尔曾经验地得到高秆作物高度h和零平面位移高度d的关系为：
lgd＝0.979h－0.154
作为一个粗略的近似，可以从下式得出d：
d＝0.63h
即。
（江广恒）
气流通过高而密的作物地时的示意图
龙卷
出现在强对流云内由云底下垂及地，具有强烈涡旋的小尺度天气系统。又称龙卷风。它具有漏斗状云柱（如云柱仅倾斜地悬挂在空中，则称漏斗云）。龙卷风能吸起地面的尘土、砂石、水及其它杂物，常伴有雷电和冰雹现象。出现在陆地上的称陆龙卷（tornado），出现在水面上的称水龙卷（waterspout）。龙卷的水平尺度很小，在地面上，直径一般约几米到几百米，最大为1公里左右；在空中，直径可有几公里，最大达10公里。风速极大，估计最大达100～200米/秒。在北半球，龙卷多数作逆时针旋转，极少数作顺时针旋转。龙卷中心的地面气压可低至400百帕，甚至200百帕。水平气压梯度可比大尺度天气系统的大十万倍，是破坏力最大的天气系统。龙卷移动的距离一般为几百米到几公里，个别可长达几十公里。其持续时间一般为几分钟到几十分钟。龙卷可同时在几个地方出现，或此生彼消。1974年4月3～4日的24小时内，北美洲出现148个龙卷。龙卷出现在飑线、低压、冷锋、准静止锋、台风等天气系统之中或气团内部。
露点湿度表
凝结湿度表
由盛乙醚的金属容器、光亮的凝结表面、温度表和皮囊组成。观测时，将乙醚注入容器，用皮囊打气促使乙醚蒸发，空气因乙醚蒸发而冷却。当空气冷却达到饱和，使抛光镜面结露时，读取当时温度，即为露点温度，即可据此查出空气湿度。
自动露点湿度计
用光学方法探测露的形成。它的凝结面使用铑镀银，金属面坚硬，导热性能好，配有热电冷却器，用电测温度表来控制镜面的温度，使镜面维持凝结状态，并测其露点温度，以求算出空气湿度。要求镜面保持洁净，否则会影响测定精度。
石英露点计
用以一定频率振动的石英振子，作为结露面与被测气体接触，在其后面用电子冷却器进行冷却。结露面生露后，由于质量的增加，引起石英振子共振频率数的偏移，将此结露信号传给控制器，使冷却器停止工作，结露面温度便回升。经过多次反复，最终石英振子的温度便达到一定的稳定状态，通过测温系统指示出露点温度，据此求算空气湿度。当大气温度在零下时，可能会出现露点和霜点两种不同状况，石英露点计能进行自动识别。因为露点的粘性大，使共振时的等效串联电阻值增加，故露点时的阻值比霜点时大得多。此仪器还能将霜点温度自动转换成露点温度后显示出来。
氯化锂露点计
通过测定氯化锂饱和溶液的水汽压与空气的水汽压相平衡时的温度来确定空气露点温度，这是在1945年出现的一种不用结露方式测定露点温度的露点计。氯化锂饱和溶液的水汽压是随温度的升高而增大的。当氯化锂饱和溶液的水汽压，大于大气中的水汽压时，氯化锂感湿元件表面不吸收水汽，而保持固态：反之，则吸收水汽逐渐潮解而成液态。气压相等时，空气中的水汽与氯化锂溶液中的水分交换达到平衡。如再加热、氯化锂元件的水汽压将提高并吸收水汽潮解，当它与大气中的水汽压达到新的平衡时，测定氯化锂饱和溶液的温度，便可确定当时空气的露点温度。该仪器感应元件的结构是在一铂电阻温度表外，加一玻璃丝网套，平行绕2～3根加热丝，再将整个元件浸渍氯化锂饱和溶液。加热丝用来提高氯化锂饱和溶液的温度，使其吸收空气中的水汽。用电子线路控制加热丝的工作，氯化锂饱和溶液处于由固态向液态相变的瞬间，读取铂电阻温度表的示度，依此算出当时的露点温度。使用时应控制流经露点计的气流小于1米/秒，以防加热丝的热量过分散失。感应元件通常有一光亮的保护罩，既可以挡风又可以防辐射。该仪器构造简单，使用方便，不用光亮洁净的结露表面。但在长期处于高湿状态下，由于氯化锂潮解而成液态，易使感应元件中各处浓度发生不均匀的变化，从而影响仪器的准确度。
吕炯（1902～1985）
中国现代农业气象学家。字蔚光，江苏无锡后桥镇塘西村人，1902年3月7日生。1926年毕业于南京东南大学地学系，获学士学位。1928年为中央研究院气象研究所研究生。1930～1934年在德国柏林大学、汉堡大学攻读气象学、海洋学、地震学以及农业气候学。1934年回国后，曾任中央大学、浙江大学教授。1936年至1944年担任中央研究院气象研究所代理所长。1943～1949年任中央气象局局长。1945年起两次任国际气象组织理事。1949年起在中国科学院地球物理研究所工作，1957年起任中国科学院地理研究所研究员。
吕炯重视气象和农业的关系，认为旱涝长期预报，须加强物理基础，须重视海洋表层温度的变化对大气的影响。1950年发表《海水温度与水旱问题》的论文。
1952年，吕炯参加了中国农业气象研究机构的筹建工作，1953年3月由中国科学院地球物理研究所和华北农业科学研究所联合成立农业气象研究组（1957年1月改为研究室），吕炯担任主任，直至1966年。50年代华北地区小麦出现两次大面积冻害，华南橡胶树也发生两次严重寒害，他都深入现场调查，写出《华南橡胶幼树区域寒害问题》（1955年），《地形与霜冻》（1956年）和《云南植胶区调查报告》等论文。他研究地形对于低温和霜冻的影响，是中国农业地形气候学研究的先导。发表的论文还有：《从气温和日照谈植物的春化和光照》（1953年）、《关于小麦春冻问题的初步探讨》（1953年）、《论植物的气候生态型》（1963年）等。
《吕氏春秋·审时篇》
参考书目
夏纬瑛校释：《吕氏春秋上农等四篇校释》，农业出版社，1961。
王毓瑚著：《先秦农家言四篇别释》，农业出版社，1981。
氯化锂露点计
见露点湿度表。
氯化锂湿度计
利用氯化锂吸湿后电阻的变化测定空气相对湿度的仪器。氯化锂感湿元件构造简单，在绝缘片两侧的电极上分别焊接延引导线，两电极之间均匀地涂上氯化锂溶液，如图。有的在绝缘片上绕两根平行的金属丝（一般是铂丝或金丝、镀金银丝）作为电极，在包括电极的整个片上均匀涂上氯化锂溶液为吸湿剂。氯化锂溶液吸收空气中的水汽后，其电阻发生变化。当空气中相对湿度大时，氯化锂吸收水汽多，其电阻值小；当相对湿度小时则反之。因此，测定氯化锂测湿片的电阻值便可确定空气相对湿度的大小。但是，一定浓度的氯化锂溶液只能反映某一范围的空气相对湿度。要扩大其测量范围，需把几个不同浓度的氯化锂测湿片组合起来，构成一个组合元件。为防止极化，可采用小功率交变电压。测定氯化锂电阻值需要经过整流、放大，最后由指示器显示出空气的相对湿度。
氯化锂测湿片示意图
氯化锂测湿元件是1938年由美国的F.W.邓莫尔设计制作的。它的特点是对空气相对湿度的响应速度快，体积小，能直接产生电信号，可用于遥测。到60年代后期已广泛应用于气象观测。但是，此种元件性能不够稳定，使用一定时间需要再涂氯化锂溶液，并重新检定。氯化锂测湿片的电阻值不仅与空气相对湿度有关，还与空气的温度变化有关，在制作时需加处理。
滤色片
为使光度计的总光谱响应S（λ）接近视见函数V（λ），而在接受器上覆盖着的玻璃片，通常称为V（λ）滤色片。
正如人眼对不同波长的光具有不同的灵敏度一样，大部分用于光照测量的光电感应器件也是这样。如光电倍增管、光电池、硅光二极管都有一个与光入射波长有关的响应度。材料的光谱响应，在很大程度上取决于材料本身以及材料中存在什么样的杂质。如下式：S（λ）＝V（λ）＝K（λ）·τ（λ），其中K（λ）为光电感应器件的相对光谱灵敏度，S（λ）为仪器的总响应，τ（λ）是滤色片的透射率。为了得到和V（λ）接近的S（λ），常采用由固体、液体等材料作成的修正滤光器覆盖在光电感应器受光面的上方。利用它对不同波长光波的透射比，给光电感应器本身K（λ）引起的偏离V（λ）值进行修正。对于光电管、光电倍增管、光电池和硅光二极管的光谱灵敏度修正，选用3～5种适当的玻璃组成滤光器，就可以获得满意的修正结果。
乱流
气层内空气块的不规则运动。又名湍流。乱流分热力乱流和动力乱流两种。热力乱流指由于局部地面受热不均匀而形成的不规则小型气流和小型涡旋。动力乱流可由地面粗糙度、上下层空气的风速差等原因引起。实际大气中的乱流常由热力、动力两种原因共同引起。但在地面障碍物多而高、风速大、风速随高度变化大时，以动力原因为主；在风速小、地面受热不均匀时，以热力原因为主。大气中乱流运动的强弱与空气温度、大气垂直稳定度、风随高度的变化率有关。乱流产生后其强度的改变可按L.F.理查森所研究出的理查森数（Ri）判定：
式中 g是重力加速度；T是空气温度；γd是干绝热直减率；γ是垂直温度梯度：是（环境空气）位温随高度的变化率；是水平风的高度变化率。式中，分子包含乱流的热力因子，分母包含乱流的动力因子。若以Ric代表Ri的临界值（称临界理查森数），则当Ri＜Ric时，乱流加强：当Ri＞Ric时，乱流减弱。Ric的值小于1，不同作者求得的Ric值不同（可从1/24变至1/2），一般取1/11。大气中乱流运动经常存在。近地面层的乱流，一般是陆地比海面强、山地比平原强、白天比夜里强、夏季比冬季强。对流层中，乱流易出现在近地面层、摩擦层顶附近、锋面与飑线附近、急流附近。乱流是地面与近地面层间热量、水汽、动量以及其它物理量进行交换的主要方式，它对近地层气候的形成起主要作用。它还影响着空气中CO2等成分的扩散与输送，从而对作物的生长和发育有影响。
乱流交换系数
用来鉴别乱流输送强度的特征量。它是在流体中，当某一物理属性的浓度梯度等于1时，由乱流所引起的该物理属性的通量；或是穿过流体中任一点的物理属性通量与该点同一方向上该属性的浓度梯度之比。乱流交换系数，也叫湍流交换系数，简称为乱流系数，或湍流系数，有人也把它称为涡动扩散率。它的物理量纲为L2/T，即“单位时间的面积”。这就意味着：在流体中某一点的扩散过程，与其单位时间内扩散作用所影响的面积有关。根据乱流输送的物理属性不同，乱流交换系数有：动量交换系数Km、热量交换系数Kh、水汽交换系数Kv和CO2交换系数Kc等等。所有乱流系数，因地面状况和气象条件而有很大变化。影响乱流强度的因素，主要有地面粗糙度、风速和大气稳定度（见大气静力稳定度）等方面。它们或者是通过动力作用，或者是通过热力作用而影响乱流强度。当空气流经起伏不平的地面时，地面愈粗糙，高低不平的障碍物愈多，造成的乱流也愈强，乱流系数就愈大，这就是影响乱流的所谓粗糙度的概念。例如，平滑的湖泊表面上的乱流交换系数比丘陵、森林和农田上的乱流交换系数小；浅草和矮秆作物地上的乱流系数比高秆作物地上的小；离地高度愈高，地面影响减小，由于风速随高度增加，所以乱流交换系数就愈大。近地层风速愈大，动力对乱流作用加强，乱流交换系数也愈大；大气不稳定度愈强，热力对乱流作用加强，乱流交换系数也愈大。上述因素对乱流交换系数的影响可用下式表示：
式中 Km（Z）为离地面高度Z处的乱流交换系数；K为卡门常数，其值取0.40；u1为Z1的高度处的平均风速；Z0为地面的粗糙高度；T1和T0分别为Z1和0高度上的气温。
乱流交换系数具有明显的日变化，特别是在暖季、晴天和干燥的地面上变化幅度更大。最大值出现在正午前后，最小值发生在夜间或清晨时刻。冬季，阴雨天，大风天以及湿润的下垫面上，乱流交换系数日变化幅度比较小，而且规律性不明显。水面上乱流交换系数日变化与陆面上有明显不同，日间水面上由于蒸发的结果，层结稳定，乱流交换系数比较小。夜间，水面上蒸发减弱甚至停止，层结不稳定，乱流交换系数反而比较大。
在相同的条件下，对不同物理属性的乱流交换系数其大小不同。1971年W.O.普鲁伊特等人，在大田条件下，用独特的方法测得如下结果：在接近中性层结条件下，水汽交换系数与动量交换系数的比值收敛于一个略大于1的值；在很不稳定层结条件下，这个比值可增至1.4或更大；而在很稳定条件下，其比值可减小至0.7或更小。但由于目前测试手段尚不能严格区分它们之间的差别，实际工作中都认为它们是相等的，并以动量交换系数代替其他属性交换系数计算各种属性垂直输送通量。
作物层中乱流交换系数除受上述因素影响外，还受作物种类、作物群体结构等因素的影响，如果向作物层垂直输送的动量，所受作物曳力不因高度而变的话，作物层中乱流交换系数随深度的变化，近似符合指数递减规律，即：
式中 Km（Z）为作物层中高度为Z处的动量交换系数；Km（h）为作物顶面（作物平均高度h处）的动量交换系数；n为衰减系数。禾谷类作物的n介于2～3之间，水平叶为主的作物n＞3。由于外界条件的不同，n的变化也很大。例如，夜间由于动力乱流占主导，乱流交换系数是从作物表层向下层递增的。然而一般作物上层的乱流交换减弱快，而下层减弱则较慢。从上式可以看出，作物层内乱流交换系数是呈指数递减的。
M
麻类作物气象
生长发育与气象
温度
麻类作物在适宜温度条件下生长发育正常（表1），涂敦鑫等（1964）研究结果，长果种黄麻出苗至开花期间日数与同期内日平均气温呈负相关。温度对纤维产量的效应因生育期不同而异。黄麻从5月下旬开始，温度效应逐渐增大，以旺盛生长期的7月下旬最大，旬平均气温升降1℃，平均亩产量增减7斤左右，8月下旬后，温度效应又逐渐减小。温度过高，光合作用强度降低。物质的消耗大于积累，影响麻株的生长；低温不仅影响麻类作物正常的生理活动，而且会引起冻害。苗期低温，造成烂种、死芽、死苗。后期低温，影响性器官的形成和发育，延迟开花，或引起落花落果，甚至种子不能成熟。
光
各种麻对光照反应是不同的。短日性的黄麻、红麻、苎麻、大麻与青麻，其临界光长为12～13.5小时，延长日照，可促进营养生长，推迟现蕾开花；长日性的亚麻，要求日照14小时以上，缩短日照，也可推迟现蕾开花。在生育期内，阳光充足，光照时数多，有利纤维发育。此外，在漫射光线多的地方，苎麻常能获得品质良好的纤维，紫外线使苎麻纤维素分子长链减短，影响纤维强力。
水分
麻类作物除亚麻外均属高秆作物，叶面积大，蒸腾系数达6 00～1000。各种麻对水分的要求不同（表2）。同一种麻，在不同生育时期需水量也有差异：苗期需水较少，旺长期需水较多，占总需水量的50～70%，在纤维积累盛期，需要较干燥的环境条件。水分不足，不仅影响纤维的合成和纤维细胞的伸长，而且会引起纤维木质化，降低纤维品质。黄麻、红麻、青麻及大麻收割后需要沤麻，没有天然沤麻水源，又不能挖池沤麻的地区不宜种麻。
风
苎麻、黄麻、红麻，枝叶繁茂，易遭风害。苧麻更怕风，通常4级以上的风就会受害，轻则损伤纤维，生长停顿，重则麻株倒伏或折断，造成减产。台风侵袭，常使黄、红麻麻株折断或倒伏，一般减产10%～30%。选用抗风性强的品种、营造防风林、加厚土层、合理密植等均有一定的防风效果。
表1 麻类作物对温度要求/℃
表2 麻类作物与水分的关系
生产与气象
①南种北植，即将南方的红麻、黄麻品种引到北方种植（黄麻圆果种的南种北植范围只能由华南引到长江流域）。红麻、黄麻属短日性作物，引到北方后，由于生长期内的日照时间比南方长，温度低，现蕾开花推迟，延长了营养生长期，有利于纤维的形成和积累。南种北植多采用晚熟品种，在北方收不到成熟种子，须年年从南方调种。而南方常受台风等气候因子影响，种子生产极不稳定。北方在调种的同时，苗期可采用遮光处理，人为地缩短每天日照时数，达到提前开花结实，解决部分用种问题。②利用易涝地种麻，利用低洼易涝地（北方）和江河湖泊沿岸易涝滩地（南方）种植黄麻、红麻，可充分利用农业气候和土地资源，扩大麻类生产。但必须掌握降雨和洪水涨落规律，选择抗涝耐淹品种，灵活掌握播期，淹水前加强栽培管理，促苗快长，淹水后及时追肥、浇水淋麻，漂洗泥浆。③麻类纤维和种子的贮藏运输。由于麻类纤维吸湿能力强，入仓前必须充分晒干、冷却。入仓后要严格控制麻包内温湿度，保持干燥通风，以防发霉变质。黄麻、红麻纤维吸水放热，积热不散时会引起自燃。贮运过程中更要防潮、防雨，以免产生自燃。麻类作物种子开放通气贮藏时，寿命短，极易降低发芽率。黄麻种子在低温、干燥条件下，降低含水，用塑料袋密封贮藏，可延长种子寿命达10年之久。
马铃薯气象
分布与气候
世界上马铃薯生产区域主要分布于北半球，特别是欧洲产量占9 0%以上。中国以内蒙古、东北各省、青海、山西和西南各省栽培较多。在中国北部和西南高原地带，气候凉爽，适于马铃薯的生产。在江南种植水稻的地区，春播马铃薯在早稻收获前成熟。根据马铃薯栽培制度、栽作类型、品种类型和各地气候特征，可划分为四个气候特征不同的马铃薯栽培区（见图）。①北方一作区。包括黑龙江、吉林、辽宁大部、河北北部、山西北部、内蒙古、宁夏、甘肃、陕西北部、青海、新疆和西藏北部边缘区。本区年平均气温4～10℃，最热月平均气温2 4℃以下，最冷月平均气温－8～－2 8℃之间，年降水量5 0～1000毫米。由于气候凉爽，日照充足，昼夜温差大，适于马铃薯生育，一般春季4月或5月上旬播种，秋季9月或1 0月上旬收获。②中部两作区。包括辽宁、河北、山西、陕西四省南部，湖北、湖南两省东部，河南、山东、江苏、浙江、安徽、江西诸省。年平均温度1 0～18℃，最热月平均温度22～28℃，最冷月平均温度1～4℃，年降水量5 00～1750毫米。本区夏季长，温度高，不适于马铃薯生长，因而于2月下旬至3月上旬播种，5月下旬至6月上、中旬收获，作商品薯生产，所收新块茎催芽后再于8月份秋播，到1 1月份收获，作为留种栽培。③南方二作区。南岭、武夷山以南，包括广西、广东、福建、台湾等省。年平均气温18～24℃，最热月平均气温28～32℃，最冷月平均气温12～16℃，年降水量1000～2000毫米。本区冬暖夏长，日照时数少，马铃薯栽培季节多在冬、春两季，秋播期10月下旬，收获期12月末至1月初；冬播期1月中旬，收获期4月上、中旬。因马铃薯生育期短，便于与许多作物间套复种，加之本区很少霜冻危险，故播期又可根据间、套种的要求而有所变化。④西南一、二季混作区。包括云南、贵州、四川、西藏等省区及湖南、湖北的西部山区。此区地势复杂，海拔高度变化大，气候呈垂直分布特征。在高寒山地，气温低，夏季凉爽，云雾较多，雨量充沛，多为春种、秋收一年一作：在低山河谷或盆地，气温高，夏季长，冬季暖，雨量多，湿度大，适于两季栽培。
中国马铃薯栽培区划示意图
生长发育与气象
马铃薯喜冷凉，生室期100～150天，其中早熟种90～120天，中熟种120～150天，晚熟种150～180天。
温度
种薯通过休眠后，在4℃以上即可萌发。适宜的发芽温度是15～25℃，而以20℃发芽最好，30℃以上发芽缓慢，35℃发芽基本上停止。在整个生育期内适宜温度为18～20℃。白天气温低于10℃或高于30℃生长不良。茎叶生长最适温度为21℃，薯块形成后期以17～18℃最为适宜，大于25℃块茎变小。25℃以上地上茎节间伸长、叶片变小，块茎细小而成畸形。29℃以上则块茎停止发育，产量降低，品质变劣。茎叶与块茎遇零下低温时即被冻死。
水分
马铃薯适于栽培在排水良好的高燥地块。全生育期需降水500～700毫米，一般在壤土上种植的马铃薯，每形成1公斤干物质需水330～530公斤，在砂土上520～610公斤。花蕾形成期和开花期如果缺水，对产量有明显影响。块茎形成期，水分不足，则形成畸形薯块。在块茎形成前，要求土壤湿度保持田间持水量的60%。开花期和块茎膨大期，土壤湿度保持田间持水量的80%为宜。块茎形成期要求水分适量，结薯后期则以占田间持水量的60%为宜。此外，暖湿而阴沉、早晚多雾露或连阴雨天气，易发生马铃薯晚疫病。中国西南产区，如云、贵、川降水多，湿度大，是晚疫病常发区。
光照
马铃薯是喜光作物，属长日照及中间型。营养器官在长日照下生育最好，但块茎在短日照下容易形成。马铃薯栽培种根据其临界日照长度可划分为长日和短日两种类型：早熟品种日照为16～18小时；中熟品种和晚熟品种为13小时左右。若短日型品种种植在长日照条件下则表现极晚熟，产量低，易开花，匍匐茎变长；长日型品种在短日照条件下则表现早熟，低产，不开花或少开花，匍匐茎极短。因此，在高纬度高海拔地区（42°N和海拔800米以上），宜选择长日性品种，长江，淮河流域宜选择中日性品种，华南冬作地区由于结薯期处于短日照条件下，无论什么品种都成为早熟种。生产上如需要高产、耐贮藏，可选择中、晚熟品种。若为了提早上市和二季作，宜选择早熟矮秧品种。
生产与气象
①播种期。当10厘米地温达6～8℃时即可播种。春播时掌握在不受霜冻危害的前提下尽量提早播种，使在夏季高温期来临前采收。南方秋播时应在晚霜前及时成熟的范围内尽量延迟播种，以减少秋季高温的影响。播种过早或过迟都会使产量降低〔见作物播（栽）期预报〕。②种薯的保存和春化处理。在贮藏中必须避免受高温的影响，最好维持在1～3℃的恒温中，并保持85%～90%的湿度为宜。春化处理时，温度维持在12～15℃为宜，不能超过25℃。③马铃薯退化与气象。在高温地区或高温季节栽培的马铃薯，植株逐年变得矮小瘦弱，叶片变小，易染病，产量显著降低。这种现象是由高温引起病毒的感染所致，称为马铃薯退化。在贮藏中高温还直接刺激已萌动了的块茎芽眼，使芽眼因组织衰老而感染病菌。防止马铃薯退化的方法有：用无病整薯，夏播密植，建立无病留种地，严格选株，防止病毒感染；调整播期，使马铃薯生育期处于当地凉爽季节。
毛管持水量
土壤中毛管上升水的最大数量。在地下水位以上，土壤含水量从饱和持水量开始随着高度上升而减小，至某一高度土层时土壤含水量等于田间持水量，由地下水位至这个高度称为毛管活动层。毛管活动层的厚度可达3米左右，在这一层内所含的水量即为毛管持水量。因此毛管持水量一方面决定于土壤质地和孔隙度，另一方面还决定于该土层离地下水位的距离。所以，毛管持水量并非一个确定值，而是介于田间持水量至饱和持水量之间的一个范围值。
毛管持水量测定
属土壤农业水文特性测定，是测土壤毛管上升水达到最大量时的土壤含水量。在地下水位较高的条件下，测定土壤毛管持水量，可作为鉴定地下水对根分布层土壤含水量的影响及其对作物生长利弊的依据。常用的测定方法是吸水饱和法，即在测定地段上，用带有网底的容重环刀（见土壤容重钻）逐层分别切取原状土，每层取3～5个重复，其方法与测定土壤容重相同（见土壤容重测定），因此两者常共用一土样。土样带回室内后，切勿破坏土体结构，将环刀有孔盖的一端（内垫滤纸）放入盛水的平底磁盘内，水面略高于有孔盖的表面，浸泡4～12小时（砂性土4～8小时，粘性土8～12小时），取出环刀，擦去附着在其表面上的水分，立即称重。然后将环刀再次放入水中，过2～4小时，再次称重。如此重复多次，直至恒重为止。此时，从每个环刀中取土10～20克，用称重烘干法测其湿度，求得同一土层各重复的算术平均，即代表该土层的毛管持水量。此法使用的仪器设备简单，操作易行，但室内分层测得的毛管持水量偏高。
若在田间从地下水位向上直至毛管水活动层上界，逐层采取土样，测其湿度，即可了解到实际毛管上升水的垂直分布状态。
梅雨
参考书目
朱乾根等编著：《天气学原理和方法》，气象出版社，1981。
美国农业气象发展史
参考书目
D.R.Whitnah,History of the U.S.A.Weather Bureau,University of Illinois Press,Urbana,1961.
P.Hughes，American Weather Services，WeatherwiseVol.33，No 3.American Meteorological Society，Boston.1980.
蒙蒂思，J.L.
英国微气象学、农业气象学家，生理生态学家。在伦敦帝国学院攻读博士学位期间研究了露的形成过程和形成所需要的气象条件。1954～1967年间，在罗桑斯特德试验站物理部彭曼指导下研究大田作物能量平衡，包括作物群体内光强变化，作物群体与大气之间CO2与水蒸气的交换和群体光合速率等。他认识到叶片气孔对水蒸气扩散的阻抗，修改了彭曼公式，世称彭曼-蒙蒂思公式。1967年起蒙蒂思在诺丁汉（Notting ham）大学农学院开设环境物理讲座。设计、建成一组五个用自然光的人工气候室，对珍珠稗和花生在不同水分条件下的水分平衡、光合、呼吸作用和生长作了详细研究。蒙蒂思还曾研究绵羊等家畜的热量平衡，包括羊毛对体热散失的影响的物理学分析。他对各种气象因素变化的测定仪器和测定的自动化也十分注意。曾发表综述和研究沦文数十篇。主要著作有《微气象学用仪器》（1972）、《环境物理学原理》（1973）、《动物与人的热量散失》（与L.E.Mount合编，1974）、《植被与大气》（主编，1975～1976）。
蒙蒂思于1971年当选为英国伦敦皇家学会会员，次年被选为爱丁堡皇家学会会员。曾任英国皇家气象学会会长（1978～1980）和英国生态学会副会长（1977～1979）。（王天铎）
蒙新干旱地区农业气候资源利用
见农业气候资源利用。
棉花气候区划
根据棉花的农业气候指标编制的农业气候区划。苏联、中国等编制了棉花气候区划。
中国东部季风地区棉区，棉花的产量与从现蕾至秋季气温下降到20℃之间的天数，以及这一期间的日平均温度、阴雨日数密切相关；西北干旱灌溉棉区，棉花产量主要取决于现蕾至秋季气温下降至20℃期间的天数。中国农业科学院农业气象研究室编制的《中国棉花气候区划》（见表、图），是以棉花从现蕾至秋季气温下降到20℃期间的天数为主，用同期阴雨日数作汀正，定出区划指标：
式中 n为棉花现蕾至秋季气温下降到20℃期间的天数：P为棉花现蕾至秋季气温下降到20℃期间的阴雨日数：C＝16.2，是中国南北棉区过渡带（天门、南通两县）现蕾至秋季气温降至20℃终日期间平均阴雨日数。另外，棉花还受无霜期、日平均气温≥10℃积温、最热三旬的气温等条件的影响。
中国棉花气候区划图
中国棉花气候区划系统
棉花气象
分布与气候
由于棉花喜高温干燥、阳光充足，有灌溉条件下栽培最有利。因此，世界一些国家棉田逐渐从气候湿润的旱作地区向气候干燥的灌溉区集中。如美国棉田从东南部老棉区向西部亚利桑那、加利福尼亚、得克萨斯、新墨西哥等州的干旱灌溉地区移动。苏联的棉田几乎全部集中在中亚细亚和外高加索的灌溉区。中国华南棉区因高温多雨，虫害重，防治难，又因该区为重要热带经济作物产区，基本上也已不种植棉花。长江流域棉区的棉田面积趋于稳定，黄河流域棉区和西北内陆棉区则有很大的发展潜力（见棉花气候区划）。
生长发育与气象
温度
棉籽发芽的适宜温度为28～30℃，不同品种最低临界温度为10.5～12℃左右，与5厘米地温稳定通过12℃一致，但在这种条件下播种，常遇低温危害，且因棉花下胚轴伸长需15℃以上，所以生产上多以5厘米地温稳定通过12～15℃，作为棉花适宜播种期的温度指标。在地膜覆盖情况下，5厘米地温稳定通过8～10℃即可播种。棉花生长发育的适宜温度范围在18～30℃之间，不能低于14℃或高于40℃。营养生长期内，不能低于20～30℃。开花受精最适温度为25～30℃，如低于20℃，则花粉败育，雌蕊异常，不能受精；高于40℃，则抑制花芽形成，也影响花粉受精能力。棉桃发育最适温度在27～32℃，高于38℃造成减产。蕾铃期以日平均气温25～30℃为宜，当气温超过32℃时，高温使植株蒸腾加剧，常因水分供应不足，引起蕾铃脱落。低于15℃时，棉铃生长趋于停顿（见热害）。从气温为20℃开始下降到霜前，活动积温不足400℃时，开花后的秋桃多为无效桃。如日平均温度降到10℃以下，日最低气温降到－1℃时，棉株生长停止，当出现－2～－3℃的秋霜时，棉叶枯落，植株死亡。不同种类棉花对温度要求不同，海岛棉更喜温耐旱，种子发芽最低温度11℃，但出苗后，各生育期对温度的要求均比陆地棉高。中国新疆棉区，当大于10℃的活动积温达4100～4300℃，无霜期190～240天以上时，才可种早熟海岛棉，中晚熟的品种要求热量条件更高。
光照
棉花为短日照作物，晚熟品种和海岛棉对短日照要求严格，适当缩短日照，可以提前现蕾开花。棉花对光反应敏感，棉叶的光饱和点较高，约为50000～70000勒克斯，光补偿点为1000～2000勒克斯，盛花期高产棉田下部光照常处于光补偿点以下。棉花群体内光照度随叶面积增加而减弱，如表1。棉花光合强度随照度变化而不同，光照度为10～20千勒克斯时增加最快，照度至35～40千勒克斯时光合强度呈平缓状态，见图。
表1 棉花群体内光照度与叶面积指数关系
光合强度与光照度的关系图
水分
棉花叶面积大，蒸腾系数为300～600，较干旱地区达8 90。全生育期需水量为7 00～1300毫米，早期需水量低约占全生育期的1 0%，开花后叶面积增大，需水量约占50～60%，生育后期需水量迅速衰减如表2。
表2 棉花各生育期需水量
棉花播种后，土壤湿度为田间持水量的55%～65%时，对出苗有利。晚播棉花因地温升高，对土壤湿度要求高，一般以65%～70%为宜。现蕾期进入初夏，棉田耗水量增加，要求田间持水量为65%～75%。若水分达田间持水量的80%，应加强中耕控制水分。花铃期棉田叶面积达最大值，需水也进入高峰，此阶段需水占总耗水量50%，田间持水量以70%～80%为最好，低于6 0%明显受旱。吐絮期需水较少，为田间持水量65%70%，吐絮中、后期土壤湿度还继续下降。如棉花现蕾期到吐絮期遇有干旱则脱铃情况增加；干旱受害土壤湿度指标如表3。海岛棉б陆地棉耗水量大，但抗旱能力又较陆地棉强。在雨水过多地方，也会造成棉株疯长和蕾铃脱落。
表3 棉花现蕾到吐絮期受旱的土壤湿度指标
生产与气象
播种期指标
播种期指标要因地而异，对黄河流域棉区的旱地棉田，特早熟棉区和西北内陆棉区以5厘米地温稳定达到12℃即可：对华北灌溉棉田、低洼盐碱地棉田以稳定通过14℃为宜；长江流域则以稳定通过15℃为宜。采用育苗移栽，可使棉花现蕾后延长15～25天。地膜覆盖后能使0～20厘米的土壤温度增温3～5℃，0～50厘米土壤湿度增加3%～6%，促进棉花早发，各生育期提前，伏前桃增多，增产效果显著[见作物播（栽）期预报]。
霜冻指标
中国北方棉区（包括特早熟、西北内陆及黄河流域北部）由于无霜期短，生育期有限，在生产上广泛采用“霜前播，霜后出”的措施，但在个别年份仍会发生霜冻危害。综合各地资料，棉苗轻霜冻指标为0℃左右，相当于最低气温3～4℃，重霜冻指标为－1℃以下，相当于最低气温2℃。
土壤水分指标
长江以南棉区，春季多雨，着重田间排水以防烂籽，北方地区多数年份春播时墒情差，要浇好底墒水和做好耙耱镇压。不同土壤性质棉花播种最低土壤湿度如表4。
表4 不同土质的棉花播种最低土壤湿度
蕾铃脱落的气象原因
棉花蕾铃脱落，除棉花本身的生理原因和由于不利气象条件而导致的生理反应以及病虫危害以外，不良的气象条件也是原因之一。①光是影响莆铃脱落的最主要环境因子，尤其是密植田，由于枝叶重叠郁闭，严重缺光则成为蕾铃脱落的主要原因，用遮光试验叮以说明（表5）。从表5看出，任何遮光处理，总脱落率均高于对照，且光线越弱脱落越多。②棉花开花盛期缺水能造成大量蕾铃脱落。中国农业科学院棉花研究所发现，在中、上等肥力棉田，土壤水分适宜（16%～19%）时，脱落率为20%；若土壤水分降为13%～15%，脱落率增加5%～20%，土壤水分为10%～12%时，脱落猛增至40%～55%。土壤含水量过高；在20%以上，脱落亦大量增加。此外，降雨时间、雨量大小对蕾铃脱落率都有影响。
表5 不同发育期遮光对棉株蕾铃脱落的影响（1955年）
改善棉田光照
合理密植，把盛花期叶面积指数控制在3～3.5之间可改善农田光照。若将每亩2400株左右密植棉田的植株顶部的光照定为100%，则中部距地面50厘米处，透光率只有顶部光照的47.0%；距地面20厘米处，透光率为25.6%。棉田密度超过每亩4000株，下部透光率可降至8.4%，显然对植株生长是不利的。及时整枝、打顶、打边心、去枝杈等都是保证株间通风透光，使中、下株间光照得到改善的有效措施。
铃重下降的气象原因
热量条件对铃重起决定性作用，冷空气侵袭时，带来的降温、连阴雨天气，易造成轻铃瘪籽。江苏省气象台根据资料分析铃重与有效积温之间的关系如表6。棉花纤维素合成需较高温度，纤维伸长期（开花后25～30天）温度不宜低于16℃、纤维充实期（开花后25～50天）需20℃以上，否则纤维淀积加厚停滞。秋雨还会造成烂铃，棉铃生长阶段，随气象条件（降水量、雨日、相对湿度、日照）的变化，烂铃率也有变化，烂铃的气象指标如表7。
表6 有效积温与铃重的关系
表7 烂铃的气象指标
病虫害与气象
病害
棉苗炭疽病、角斑病主要由带菌种子传播为害；立枯病主要由土壤传播。炭疽病发病适温为2 4～28℃，11℃以下或37℃以上都不能发生，湿度低于70%时不利于发病。在土壤中经冬季5个月死亡。如在地表12个月死亡，在干燥的种子上12～15个月尚能生存。角斑病病原借风、雨、昆虫传播再侵染。病原细菌喜欢生长在潮湿土壤中；土温21～28℃，湿度85%以上，多露时发病最烈；低于15℃，高于38℃则不易发病。如在强烈日光下曝晒15分钟，病菌大部死亡，但潜伏种子内的还能存活。立枯病病原在土中或寄主病残体上越冬。在土温15～21℃时易发病，18℃时发病严重。人、畜、农具、风雨、流水均可传播。其他如轮纹斑病、褐斑病均属真菌，风雨、气流都能传播。
虫害
害虫中有棉蚜、棉红蜘蛛、棉叶蝉等，其发生条件各不相同，如表8。
表8 棉花虫害发生的气象条件
参考书目
中国农业科学院棉花研究所主编：《中国棉花栽培学》，上海科学技术出版社，1984。
北京农业大学农业气象专业编：《农业气象学》，科学出版社，1982。
灭生性辐射
给绝大多数有机体带来伤害和死亡的紫外线辐射。波长小于290纳米的短紫外线对植物有机体有杀伤作用。大多数高等植物或真菌在这种辐射线的照射下几乎立即死亡，只有少数植物如玉米、小麦、海滨麦瓶草以及某些高山型柳叶菜对短紫外线有一定的抵抗性。短紫外线能被O2和O3强烈地吸收，所以达到地面上的太阳辐射光谱在290纳米处非常微弱，对植物已无大影响。315～400纳米的紫外线对植物无害，并起成形作用，使植物变矮、叶片变厚。在农业上，常用小于315纳米的紫外线，进行种子处理或土壤消毒，以杀死病菌。
模糊数学方法
简况
电子计算机技术的发展促进了模糊数学的出现。1965年，美国控制论专家L.A.扎登首先提出模糊集（Fuzzy sets）概念，形成了模糊集理论，为用数学方法描述事情模糊性提供了手段。1979年陈国范等人首次把模糊数学应用于天气预报业务。此后，开始用于农业气候区划、地区气候资源评价、作物宜植区的气候选择、产量预报等研究中。现在已显示出其独到的优点。①是用隶属函数表示农业对象与气象环境因子的关系，可为其适宜程度提供一个游动边界，比用传统的指标硬划分，更符合由量变到质变的客观实际；②是通过对隶属函数的确定，可把因子的原始量测值同对象的反应指标结合起来；③是对一些复杂的难以取得精确量测数据的现象，可用经验公式或定性评分的方法，使其数量化，以便计算和分析；④是对受多指标变量影响的系统，可用各指标相应的隶属函数的逻辑复合运算，模糊关系转换，得出多因子对对象影响的综合评判值，这种评判值比加权平均合理，有利于多因子综合分析。
方法
综合隶属函数拟合
这是利用因子隶属函数的软代数运算去拟合对象的方法。首先据经验定出因子模糊子集的边界条件，以此建立隶属函数，计算出各因子相应的隶属度，再作交、并、补等各种软代数组合运算。用所得综合隶属度，分别对对象模糊子集作拟合判别，从中选取拟合最优的组合运算，建立预报方程。优点在于能通过隶属函数的设计，吸收定性经验到方程中去；且能通过组合运算，从原始因子序列中提取较多的信息，是一种实用而有效的方法。多用于农业气象预报和类型识别。此方法的关键是要设计出一个能合理刻划事物模糊性的隶属函数。常见的隶属函数有正态型、戒上型和戒下型三种，使用时可根据实际需要选取，并给出相应的参数值。
模糊模型识别
这是确定被识别对象在已知模型集合中归类的方法。按最大隶属原则，判别对象在给定模型集中的归属问题，称为模糊数型识别的直接方法。若被识别对象不是一个确定元素，而是一个子集，则须分别求算对象子集与已知各模型之间的贴近度，再依据接近原则，确定其归属，后者即模糊模型识别的间接方法。适用于作物宜植区的气候选择和农业气象预报。
模糊相似分析
这是用模糊集和模糊关系的理论，决定群分析中相似选择的取舍方法。以引种工作中宜植区的气候选择为例，原产地和拟引入地的农业气候环境单元，均被定义为气候指标集空间上的向量。则问题便归结为确定拟引入地区中，某一具体单元和原产地单元的相似较之其它拟引入地单元优先的程度。首先确定能有效地刻划环境单元农业气候特征的因子指标集，标定在因子空间上两环境单元间的距离（或相似）系数。求算各具体单元相对于其它单元与原产地单元相似的模糊优先比，建立在选择比配对上定义的拟引入地单元直积空间上的模糊优先比矩阵，再将矩阵元素由大到小，依次定作门限水平阈值，求其水平截集，则矩阵元素大于阈值者为0，小于阈值者为1（均对矩离系数而言，若用相似系数则相反）。若矩阵中某一行，除主对角线元素外，在门限阈值由大到小逐步扩展过程中最先全达到1，则该行所代表的单元和原产地单元最相似，即最优，对应的阈值为其优先水平。同样，次达到者为次优，依此类推。此方法适用于引种气候选择、产量预报的相似型选择。
模糊聚类分析
这是对事物按一定要求进行分类的数学方法，对其引入模糊数学语言，便称为模糊聚类分析。模糊等价关系是模糊分类的依据。对样本实行分类，先据需要选取合适的统计量——相似系数（或距离系数），建立样本序列直积空间上的模糊相容关系矩阵，使矩阵元素归一化，此时关系矩阵具有自反性、对称性，但不具有传递性。需通过二次幂的连续复合运算，将模糊相容关系矩阵，改造为具有自反性、对称性和传递性的模糊等价关系矩阵。再由小到大，依次选取门限水平阈值，矩阵元素大于阈值时取值为1，小者则为0。据此模糊等价关系进行截集显示，其每一水平阈值的截集显示，都可将样本确切地加以分类，得出一系列的不定图象，即各种不同的分类。
模糊综合评判
这是利用模糊关系变换求算对某一事物的多因素综合评语的数学方法。若因素和评分为有限集，则可视其从因素集到评语集的模糊关系为一模糊变换器，根据矩阵的复合运算规则，任给一个因子着眼点权重的模糊子集，便可得出一相应的模糊综合评判子集，即评语向量。通常还需对综合评判向量元素作归一化处理，便于直观比较。以上是已知输入（因子着眼点权重）求输出（综合评判），是综合评判的正问题。若已知输出求输入，则称谓综合评判的逆问题，对总结经验中的优越权重分配，有普遍的实际意义。若将输出改为决策行为的集合，则综合评判问题就变为综合决策问题。适用于对资源的综合评价和作物引种改制的适区气候选择。
参考书目
L.A.Zadeh,Fuzzy sets,Information and control,8(1965),338-353.
摩擦层风
大小和方向
空气运动受到的摩擦力（）包括地面摩擦力（外摩擦力）与内摩擦力。在北半球的方向在风的相反方向之左侧约35°～40°。在直线等压线情况下，当空气运动速率不变时，水平地转偏向力（）、摩擦力（）的合力与水平气压梯度力（相平衡（图1）。由于摩擦力的影响，实际风速（V）小于相应的地转风速，风将斜穿等压线从高压吹向低压方向。地面粗糙度越大、大气稳定度越大、纬度越低，则实测风与等压线的交角（α）越大。据统计：在中纬度地区，风向与直线等压线的交角，陆上约为3 5°～4 5°，海上约15°～20°；陆地上地面风风速（即10～12米高度上的风速）约为该气压场相应的地转风风速的35%～45%，在海上约60%～70%。在弯曲等压线情况下，北半球的低压区空气按反时针方向向低压中心辐合，高压区摩擦层风按顺时针方向向外辐散。
垂直分布
在贴地层（0～2米），因地面摩擦力随高度很快减小，故风速随高度增加最快，2米高以上风速随高度增加变慢（图2）。在近地面层（从地面至高度5 0～1 00米左右），平均情况下风向随高度变化很少，平均风速随高度呈对数分布（中性层结）或指数分布（非中性层结）。不稳定层结有利于层内空气的上下交换，促使层内上下风速差变小；稳定层结能抑制空气的上下交换，致使风速随高度增加要明显些（见大气静力稳定度）。在摩擦层上部（从近地面层顶至摩擦层顶），若水平气压梯度力与湍流系数不随高度改变，将各高度上求得的风速矢量投影在同一平面上，其矢量端点的连线如图3所示，称爱克曼（E km an）螺线。一般把第一个风向和等压线相合的高度作为摩擦层顶高度。由图3可见，在气压场随高度无明显变化条件下，因摩擦力随高度减小，故风速一般随高度增大、风向随高度向右（北半球）或向左（南半球）偏转；高度抵达摩擦层顶附近，风向、风速接近于地转风。若由于热力等原因引起气压场随高度有明显变化时，则还应考虑气压梯度力随高度变化带来的影响，风随高度的变化情况就更复杂。
图2 风速随高度的变化
图3 上部摩擦层中风随高度的变化
日变化
摩擦层中的风具有日变化。白天乱流强，上下空气交换频繁，致使近地面层风速增大、摩擦层上部风速减小；夜里乱流弱，上下空气交换少，故近地面层风速减小，摩擦层上部风速增大。风的正常日变化可被强气压系统过境所扰乱和掩盖。
参考书目
王鹏飞著：《气象学基本原理》，科学出版社，1959。
杨大升等编著：《动力气象学》，气象出版社，1980。
摩擦力
空气的摩擦力包括内摩擦力与外摩擦力。内摩擦力也称粘滞力。它包括分子摩擦力与乱流摩擦力。气层间的分子摩擦力由分子的随机运动在气层间输送动量所产生，其大小正比于风速随高度的垂直变化率。气层间的乱流摩擦力由乱流运动在气层间输送动量所产生。上、下层风的速度差越大、乱流越强，则乱流摩擦力越大。内摩擦力中分子摩擦力很小，一般只考虑乱流摩擦力。外摩擦力也称地面摩擦力，是指贴近地面的空气运动时所受地面的阻力，与地面粗糙度有关，其方向与风向相反，大小与风速成正比。外摩擦力可通过空气运动的动量交换逐层向上传递而影响上空各气层。摩擦力对空气运动的影响主要在摩擦层内，其中尤以近地面层较显著。
牧草发育期观测
对牧草从出苗或返青到种子成熟期间进行的植株外部形态变化的观测。通过观测结合气象资料可以掌握牧草生长发育与外部气象条件的定量关系，以采取相应的技术措施，改良草场；还可以进行畜牧气象研究，并为编发畜牧气象情报、预报等提供资料。
随着畜牧业生产发展，不少国家建立了为畜牧业服务的农业气象机构，进行牧草物候观测和研究。俄国在1897年组织的农业气象观测网，就把牧草列为观测对象。中国于1961年在内蒙古自治区的畜牧气象站，进行牧草发育期观测。70年代后，一些国家运用卫星遥感等技术对牧草的生育状况等进行监测。
观测方法：①观测场选择，在能代表当地一般地形、地势、土壤和植被类型的草场中，避开河流、牧道，选出5～10亩或更大面积为固定的观测场，周围用栏保护，防止人畜践踏；②场内观测点选择，在场内根据牧草群落分布情况，均匀选定四个小区作为观测点，每个小区的面积为2.5平方米（2.5×1.0或5.0×0.5平方米），四周留出0.5或1.0米的保护缘和行走小路。小区作好标志，编上序号；③观测株（丛）选择，每年在每个测点（小区）按牲畜喜食的可食优势种、伴生种和饲用价值较高的几种牧草，分别选定10株或25株（丛），每种牧草共4 0或1 00株（丛）。观测其进入发育期株（丛）数。观测牧草的品种要稳定，多年连续观测；④观测时间，在不漏测所规定的任一发育期的原则下，从即将进入出苗或返青时起，每日或隔日观测，至最后一种牧草进入黄枯普遍期为止。规定观测的发育期均需计算进入发育期的百分率。当进入发育期的株（丛）数≥10%时为始期；≥50%时为普遍期；≥80%时为末期。禾本科与豆科牧草各主要发育期特征见下表。
牧草的主要发育期及其特征（禾本科与豆科）
牧业气象试验站
专门进行牧业气象试验研究的专业气象站。它主要试验研究家畜、家禽生长发育，生产性能，以及牧草、饲料作物的生长发育过程，产量、品质形成与气象条件的关系。还进行牧业气象基本观测，开展服务以及对本地区下属的从事牧业气象工作的一般气象站进行技术指导。
牧业气象试验站应根据气候、植被、畜种分布和经济效益设在有代表性的地点。其具体任务是：①进行牧业气象平行观测，积累基本资料，研究气象条件对畜牧生产的影响。②开展畜牧气象资料、情报、预报服务工作，进行牧业气候分析。③研究防御或减轻影响牧业生产的气象灾害方法和措施。④研究本地区的专门牧业气象问题。⑤研究棚舍小气候，为畜、禽提供良好的小气候环境。⑥整理总结牧民牧业气象经验。
牧业气象试验站要制定解决本地区重要牧业气象问题的较长期的试验研究计划；有一定数量的专业科学研究人员；有必要的试验设施和数据分析处理设备（见彩图17、18）。
N
能见度
视力正常的人能够从天空背景中看到和辨认出目标物（黑色，大小适度）的最大距离，单位为米或千米。夜间则是指由一定强度的灯光的能见距离所折算的相当于白天的能见度。气象观测中通常多指水平能见度，即水平方向上的有效能见度。有效能见度是指四周视野中一半以上的范围都能看到的最大水平距离。航空部门也常用垂直能见度和倾斜能见度。能见度的好坏，决定于观测者与目标物之间的大气透明度（它随大气及其所含杂质对光线能量的散射和吸收强弱而变）、目标物和它所投影的背景面上的视亮度对比以及观测者的视觉感应能力。能见度对交通和航空、航海的安全具有实际意义；在大气物理研究中也是一个重要的考虑因素。
凝结湿度表
见露点湿度表。
《农候杂占》
中国清代月令形式的农书。编者梁章钜（1775～1849年），字茝林，福建长乐人。本书于同治癸酉年（1873年）付刻。全书分四卷，卷一包括十二个月逐月占候，卷二至卷四分类列出天象、物象乃至草木虫鱼等天气现象和气候变化的谚语，大多是前人著述的摘录。主要根据南方农事活动摘引和注解，而且还引用了一部分福建当地的谚语。如“清明谷雨，寒死老鼠；小满立夏，寒死老郎爸“。现存浙江书局所刻的《二思堂丛书》本。1956年中华书局根据清同治福州梁氏藏版校刊。
《农桑衣食摄要》
中国元代一部农家历性质的农书。作者鲁明善，本名铁柱，维吾尔族人。生卒年代不详。此书是延祐元年（1314年）他在寿州（今安徽省寿县）做官时，为鼓励农桑而撰。其内容除按月列举应做的农事外，还包括丰歉预测和防止某些农业气象灾害的技术措施。文字简炼通俗，适于一般农民阅读。寿州接近江南，该书反映的地域比唐、五代《四时纂要》反映的地域广，专指性也强。这部书版本很多，元明两代都有多种刻本。明刻本也有叫《农桑撮要》、《养民月宜》的。清代又有收入《四库全书》、《墨海金壶丛书》中的版本，但近世通行本错讹较多。1960年王毓瑚以明刻《农桑撮要》为主进行了认真的校注后，由农业出版社重印。
农田边界层
受来自农田边界面的切应力影响的气
层。1963年美国E.R.莱蒙曾描述裸露地段风经矮秆作物到高秆作物时，玉米地上边界层的发展过程（见图）在。矮秆作物地段，由于风速大约在2米高度开始减低，因而该地段的风速随高度变化，显示出一个相对低的边界层。而在高秆作物的玉米地上，充分发展的农田边界层可达到很大高度。其边界层高度h是离田边距离x的函数，即h＝0.75x0.8。农田边界层的变化不仅决定于作物种类，而且与作物生育状况有关，其中形成的农田小气候特点，同作物地的特性也是直接相关的。只有在农田边界层中的小气候特点，才是真正由这块农田所形成的。即农田小气候特点，仅反映在农田边界层内。这一点对研究农田小气候有重要的理论意义。此外，农田中的孢子、花粉和许多无机微粒的运动，也受农田边界层内气流结构的影响。当微粒处于片流区内时，它们或作层状运动，或飘浮在空中，但是一旦进入乱流区，即朝不同方向飞溅，甚至达到相当大的高度。这一点对研究农田喷药和施肥有实际意义。
玉米地边界层示意图
另外，由于叶片同空气摩擦而产生的粘滞切应力，也使叶片表面形成了一个空气边界层，即叶面边界层。1963年D.M.盖茨等应用司列伦照像（Schlieren photograph）揭示各种叶面附近的空气对流现象；1970年矢吹等也借司列伦照像进行了叶面边界层的分析。根据他们对甘蔗叶面边界层的司列伦照像，发现从前缘开始，顺着风向叶面边界层逐渐变厚，但随风速的增大而变薄。由于CO2或水汽分子的输送，都要穿过这一边界层，所以，该层的厚度影响极大，而且边界层内的气流，到底是乱流还是片流，也是重要的问题。这两个问题彼此都是互相关联的。
农田动量交换
农田中以乱流交换方式输送动量的过程。近地面物理属性的垂直输送，是由乱流推动的，除一部分乱流是由热力原因引起外，大多数乱流是由于地面（其中包括农田）对风的摩擦减速而产生的。这种摩擦减速，完全可以视为地面连续不断地从风中吸收动量的过程，从而产生一个由气流到地面的连续向下的动量通量。这是一个同近地面乱流相结合的主要通量，它同风速与地面粗糙度有关，它的大小可以用来表示乱流输送的效率。因此，近地面层动量交换作用，对大气中各种物理属性的输送有决定性影响。在农田中，这种影响也不例外。
在没有强烈热力作用条件下，摩擦影响的厚度，决定于地表粗糙度（图1）。图中廓线是强风下测得的，高度Z g为边界层顶（见农田边界层），在这个高度以上，风随高度变化趋近常数（即地面曳力可略而不计）。这一层厚度随粗糙度的增加而增加。于是平均风速的垂直梯度，在平滑地面之上为最大，而在粗糙地面之上为最小。微风时，厚度Zg决定于地面产生的热力对流量。地面强烈增热时，Zg大于图1上的值；而地面冷却时，Zg比较小。
图1 不同地面风廓线和边界层顶高度Zg的变化
当没有垂直温度梯度产生的浮力涡旋时，在均匀地面之上的气流中，摩擦产生的涡旋分布，所引起平均风速随高度的变化，呈指数曲线关系增长。即在地面附近，风的垂直切变最大，向上均匀地减小[图2（a）]，若将其绘成风速u与对数高度Z的关系曲线[图2（b）]时，便得到一条直线。图中所示，在均匀高度h的作物群体之上的乱流边界层内气流表现，好似群体各组成部分的垂直分布位于距地某一距离d处。d 被称为气流的零平面位移（δ为确定Z0和d的参考量）
图2 在均匀高度h的作物地上典型的风速廓线
从作物群体到农田边界层顶，是农田动量交换的范围。在这一层次内，农田中各种物理属性、有机微粒（如：花粉、孢子等）和无机微粒（如轻雾滴、悬浮尘粒、硫酸盐和硝酸盐等）的输送，主要受农田动量交换的影响。
农田二氧化碳浓度测定
农田二氧化碳梯度观测
观测场地要选择在有代表性的地方，如大面积农田的中央。其上竖立一根金属杆，杆高依测量高度决定。将多根聚乙烯塑料管（或不吸收CO2的其它管子）固定在欲测的各个高度上，管口离杆5厘米以上，塑料管的另一端分别接到红外CO2气体分析仪的各个通道上。仪器工作时即指示出各个高度的CO2浓度，于是获得CO2的梯度变化，进而得到CO2日变化量的资料。观测高度没有统一的规定，如有人按离地面20厘米，作物的作用面，及其冠层上50厘米、3米、5米、10米等六个高度设置。在裸地上，有的是按离地面20厘米、50厘米、1米、3米、5米、10米等六个高度设置。
用单一通道红外CO2气体分析仪作CO2梯度观测有两种方法：一种是用几个仪器按上述方法同时进行观测；另一种是一台仪器工作，用采样器按时在各个高度上迅速采样，随即分别测出不同高度空气中CO2浓度。这种方法主要有两个缺陷，一是容易受人为的影响，如采样者呼出的CO2，影响精确度，二是资料不连续，观测高度也受限制。
土壤释放二氧化碳浓度的观测
在研究作物的光合作用和CO2平衡时，都要考虑土壤释放出的CO2量。它可在实验室内用化学方法测得，也可直接在农田中测定。在农田中测定的方法是：将被测土壤表面上的作物和杂草去净，罩上透明度很好的塑料罩，罩的尺寸大小不限（如可用面积为0.5平方米，体积为1/4立方米），罩的四周密闭，在罩的东西两侧分别开口，一侧的斜上角开出气口，另一侧的斜下角靠地面处开进气口。从较大的气流量中分流，用两根聚乙烯管分别接到红外CO2气体分析仪的两个通道上，便分别测得两个CO2浓度值，则用下式算出土壤释放出的CO2浓度：
式中 F为气流量（升/分），qc、qc1和qc2分别为土壤释放的、出气口和进气口的CO2浓度，单位均用ppm（百万分之一），A是罩内土壤的表面积（平方米），V是罩内空气的体积（立方米），K为换算系数（分·米-1·升-1）。
光合强度的观测
分为同化室法和同化箱法。①同化室法。同化室是一个圆形或长条形的透明盒子（有的用透明有机玻璃制作），体积小，适于测单叶或单株作物的光合强度。同化室的两侧各开一个口，一侧是进气口，另一侧是出气口，两个口不能相对，用两根聚乙烯管把它们分别接到CO2红外气体分析仪的两个通道上。将单叶或单株作物放进同化室内（要保证密封）。分别测定进气口（室外大气）和出气口的CO2浓度后，光合强度P用下式计算：
式中 S是叶面积，F是同化室内空气的流量（升/分），K是不同温度下CO2浓度与重量的换算系数（毫克·升-1·ppm-1），qc3、qc4分别为进气口和出气口的CO2浓度，单位均为ppm值；②同化箱法。同化箱的体积大，用来测定作物群体的光合强度。测定群体的光合强度时一定要考虑土壤释放CO2的量。如果同化箱的尺寸和前面介绍的土壤释放CO2量的观测所用的透明罩的尺寸相同，气流量也相同，可按照同化室法所用的公式算出群体的光合强度P。此时式中的qc4应该用qc1值。
农田防护林带小气候
风速
防风效应是林带的主要作用，林带向风面10H（H为林带平均高度）前后风速即开始减弱，最低风速出现在林带背风面0～10H之间，远离林带农田风速逐渐加大，到一定距离即恢复到无林带保护的田野上同一高度的风速——旷野风速。林带附近风速降低的程度，最低风速出现的位置、林后风速的分布特征以及恢复到旷野风速所达到的距离（称为防护距离）和林带的结构有关。防护距离不仅和林带结构有关，还受天气条件和下垫面状况的影响，变化于20～55H之间。从Я.А.斯玛雷科在苏联进行野外观测的结果可以看出，林带背风面和向风面存在弱风区。相对风速（即林带附近风速与旷野同一高度风速之百分比）小于100%。为林带的防护范围，在此范围内，风速受到减弱的高度和林带结构、大气稳定度等有关，一般大于林带的平均高度。在不稳定大气层结时甚至可达3.5H以上。在林带上面1.5～3.0H处有一增速区，相对风速大于100%，其值随林带透风系数的减小而增大。在透风系数为0时可达130%以上；在透风系数为最适期（0.5～0.6）时约为115%。
辐射
由于林带遮荫，林网内日照时数减少，使下垫面的总辐射收入降低，以林缘附近最为明显。野外观测结果表明，南林缘达85%以上，北林缘达29%左右。由于林带侧面的反射辐射可使地面的总辐射瞬时值比旷野大5%以上，林缘附近有效辐射可减少50%～60%。
温度
林带对辐射状况、风速、乱流交换和蒸发等的影响，使防护林附近的热量平衡各分量发生变化，影响到附近的空气温度、地面温度和土壤温度。这种影响和林带的结构有关，也和天气状况、气候条件等有关，一般在0～10H，尤其在0～2H 范围内较明显，直到20H 仍能观测到温度的差异。阴天和风速较大时，林带附近和旷野的温度差异极微，晴天无风或风速很小时，则较明显。林带附近向阳的一侧，地表温度高于旷野，见表1。N E面（背阴面）地面温度只有1H（4米）处在上午7～9时以前较旷野高，S W 面（向阳面）11～17时较旷野高，最大（在1H）高5.8℃。其他时间由于林带遮蔽作用，温度较旷野低。夜间2H 以内林带附近有效辐射减少，地表温度较旷野高。大量观测结果表明，白天辐射差额为正值时，林带有增温效应，夜间辐射差额为负值时，林带有降温效应。据中国北方各农田防护林区的观测，冬春季有林带防护的地区平均气温增加不到1℃；最高气温约增加1～2℃，个别的观测结果达4℃以上；最低温度既观测到提高1～2℃的纪录，也有降低的情况。在北方比较湿润的生长季节以及广东橡胶防护林的观测结果表明，有林带防护的地区平均气温降低0.5～2.5℃，在辐射型天气条件下甚至观测到降低4.0℃以上的例子。
在有风天气林带背风面温度的分布规律和风速分布规律相似，据詹森的观测，风速小于0.5米/秒时，林网内和旷野夜间最低气温相差不大；风速在0.5～1.5米/秒时，林网内由于林带的防护作用风速极小，上层暖空气和低层冷空气的热交换微弱，空气温度较旷野低0.5～1.5℃；当风速大于1.5米/秒时，林网内外的热交换均不太小，空气温度差异又趋于消失。林带的热效应使林网内的温度分布不均，可引起林网内的局地环流，产生一定的局地风速，这对空气温度可产生反馈作用，使林带附近与旷野的温度差异减小。
表1 林带两侧地表温（℃）的日变化
林带的动力效应和水文效应可改变防护区内土壤的物理性质，使土壤含水量增大，导致土壤导热率和热容量的增大，从而影响到土壤温度的改变。0～20厘米土壤温度提高0.5～1.0℃，在个别情况下5～10厘米层土温度可比旷野高3℃以上。
降水
林带明显地影响降水的再分配。苏联长明草原的观测表明，林网内比无林带保护的农田可增加10～20%的积雪。林带结构愈紧密，林带内及其附近保存的积雪也愈多，通风结构窄林带内的积雪虽少，但林网内积雪的分布较均匀，总积雪量大。
土壤湿度
林网内的土壤湿度与旷野相比略有增加。林缘附近由于林带树木根系的吸收、土壤湿度较小；在2H前达最大；更远离林带处逐渐减小到旷野值。
蒸散
由蒸发器测得林带附近的蒸发能力比无林带保护的农田明显减小，中国北方各防护林区的观测结果表明，网格内的蒸发能力平均约降低10%～25%，最小值与风速最低值出现的位置相一致，当风速大、湿度小时，在5H 处甚至可减少40%以上。林带影响蒸发能力的范围和影响风速的范围相一致。苏联的观测结果表明，林网内平均蒸发能力比旷野减低10%～20%。林带防护下的农田实际蒸散量与蒸发能力并不一致。林网内土壤较湿润，总蒸散量有时反而较旷野高。表2是康斯坦丁诺夫的观测结果，带内农田蒸散量为空旷农田的125%，蒸腾量为163%，土壤蒸发为90%。林网内的农田不仅降低了无效蒸发（土壤蒸发），蒸腾系数也降低了23%，他认为这种降低是农业森林土壤改良综合措施的结果。一般林带可使蒸腾系数降低15%左右。
表2 春小麦地的有效蒸发和无效蒸发的比较
空气湿度
林带附近的空气湿度一般比旷野略高。中国北方各防护林区的观测结果表明，林网内相对湿度较旷野约高2～10%；个别情况下更大。
参考书目
曹新孙主编：《农田防护林学》，中国林业出版社，1983。
农田辐射平衡
叶片净辐射
因为叶片有上、下两个表面，于是短波净辐射（图中a），除投射至上表面的短波辐射Kin（t）外，还有来自下面的短波辐射Kin（b）。如果叶片上、下表面的反射率为α，透射率为τ，则上表面的反射与透射的辐照度分别为：
Kout（t）＝αKin（t）与τKin（b）
而下表面的反射与透射的辐照度分别为：
Kout（b）＝αKin（b）与τKin（t）
若上表面与下表面的短波净辐射分别为于是叶片短波净辐射为：
同理，叶片的长波净辐射L*（图b），除叶片上表面向外放射长波辐射Lout（t）外，同时下表面也向外放射长波辐射Lout（b）。如果叶片很薄，上下两面温度相等，即：
式中 δ是相对辐射率为0.90；σ为斯蒂芬-波尔兹曼常数，σ＝5.67×10-8瓦·米-2·开-4；T1为叶面温度（开）。若叶面附近空气和地面的相对辐射率与叶面的相等，则空气向叶片上表面的长波辐射为：
叶片净辐射图
以及地面向叶片下表面的长波辐射为：
式中 Ta与Ts分别为空气与地面温度（开）。于是叶片上表面和下表面的长波净辐射分别为：
则叶片的长波净辐射为：
因此，叶片的净辐射或辐射平衡方程为：
从上面所得方程可知，叶片的净辐射决定于来自上、下方向的短波辐射，叶片反射与透射的能力、叶面温度以及叶片和空气温度差，以及叶片和地面温度差等。
作物层的辐射平衡
作物群体中的辐射有下列几种：①直接太阳辐射。叶片缝隙间所观测到的明亮光斑，是由进入作物层中的直接太阳辐射所构成。由于太阳视面角直径有限的缘故，光斑外缘存在一个半影区。这种半影效应，是随测定高度和离顶面叶片的距离而增大。这种阴影面积，随深度增加而增加，光斑面积却随深度增加而减少。②漫射太阳辐射。穿过叶片缝隙而没有受到叶丛影响的漫射太阳辐射，可以把它看作枝条和叶片之间的天光。③补充辐射。由直接太阳辐射和漫射太阳辐射投射到叶片和地面上而形成的补充辐射。这种辐射的向上部分，构成了作物层的反射辐射。
作物层中，晴天昼间存在上述三种短波辐射输送过程。它们除和入射辐射的条件（即天气条件）、作物辐射特性和地面辐射特性有关外，作物群体结构是确定作物层中辐射过程的一个很重要的因子。晴昼的条件下，由于光斑和阴影的交错，辐射变化较大。它决定于植株密度，作物上层结构、叶片多少、大小和方向等。
作物群体的长波辐射交换和短波辐射交换不同，长波辐射的散射可略而不计，而作物茎叶和地上其他部分器官的长波辐射则必须考虑，在多数情况下，大气长波辐射比叶面辐射要小，因而稠密的作物群体的长波净辐射为负值。如果地面辐射大于叶面辐射，而叶面辐射又大于大气辐射时，向上的长波辐射是递减的，而向下的长波辐射则是增加的，作物群体中所有层次的长波净辐射都是负值，而且最上层的辐射损失最大。就整个作物层的净辐射而言，昼间短波辐射占优势，净辐射从作物上层向下减少，越接近地面，净辐射越小（称递减型）；而夜间则自作物顶面向下递增，有效辐射减小，到作物下层有效辐射接近于零（称递增型）。这种情况是由于作物上层对下层有覆盖和隔离作用，阻拦了作物与大气之间的长波辐射交换（见农田小气候要素的垂直分布）。
农田灌溉预报
根据气象条件推算最适宜的农田灌溉时间和灌溉量的农业气象条件预报。它是农田科学管理的重要依据，是调节土壤水分，为农作物在各生育时期创造适宜水分条件、合理利用水分资源的基础工作。
估算灌溉量应考虑灌溉期内能保证作物正常生长发育的需水量。需水量一般指在相应天气条件下能满足农田蒸散量达到最大值所需要的水量。计算灌水数量时，灌水量（d），以毫米水深表示，指作物在当地土壤和气候条件下，土壤水分提高到田间持水量所需要灌的水量。任何作物可取用的水分，只是土壤最大有效水分（Sa）的一部分，即p·Sa，这里，p是作物最大可能蒸散量所耗去的水分占Sa的百分数。p的大小视作物而异，有的作物能取用较多的水分，如棉花等；有的作物则较少，如马铃薯。很多作物的p值随生育阶段而异，且与作物蒸散强弱有关（见附表13）。p值在作物蒸散量（ETm）弱（≤3毫米/日）时比蒸散量强（≥8毫米/日）时要大。这种情况，细密土壤比粗疏土壤更明显。灌水量等于整个根深D（米）的可取用水量。由于田间灌水的不均匀性，还需乘以灌溉效率系数Ea。
D的数值可参见附表12。表中的数值适用于ETm为5～6毫米/日的情况，其他情况下需作修正。根深需根据作物的不同生育阶段而定。灌溉期（t）即水分能保证ETa＝E′m的时期，应根据作物需要和生产阶段来确定。在考虑灌溉方法作灌溉计划时，可用下式计算：
上述方法，是从农田灌足水后开始计算的。如果从某一天实际土壤水分为S毫米时开始计算，则应以田间持水量减去S替换两式中的Sa。
在附表中所列各参考数值是根据国际许多研究结果综合而成的，必要时，可根据其它资料和实验结果加以更换。计算中未包括可能出现的雨量，可用预报雨量作修正（见农田土壤水分预报）。
农田潜热交换
农田活动层和大气之间在水分输送过程中由于水分相变所引起的热交换过程。水分输送包括农田蒸散和凝结两个相反过程。从能量观点来看，当水分从农田进入大气时，向大气输送水汽，同时随水汽带走的尚有它蒸发时所吸收的汽化潜热；当水汽在作物表面或土壤表面凝结时，这部分热量仍交还给农田作物层或土面（可能是极少的一部分热量），这就是农田潜热交换的情况。因此，农田蒸散的水分，可用其耗热来计量或用农田潜热交换来衡量。在热量平衡方程中，即用水汽通量E乘以水的汽化潜热L来表示。
蒸发过程决定于可获得的水分、相变时所能得到的能量、蒸发表面上的水汽浓度梯度以及乱流强弱等。地面和大气之间的水汽交换决定了低层空气湿度。水汽通量大多数是向上的。昼间蒸发失水很强，夜间蒸发速率减小，但蒸发继续存在。在结露的情况下，蒸发可以停止，但同昼间的水分通量相比，几乎可以略而不计。大气中的水分，主要是以水凝体返回地面，而以水汽乱流输送至地面的不多。昼间的水汽浓度廓线，随离开水源的高度而递减。类似显热传输一样，水汽是由乱流扩散过程向上输送的。上午，地面水分（露、土壤水和植物水）通过蒸发过程进入不稳定的大气中，增加了低层空气的水汽，使空气湿度急剧增大。正午以后，虽然蒸散为峰值，但由于对流向上带走一部分水汽，使低层水汽浓度稍有下降；同时又由于和上面下来的干空气混合，使低层水汽浓度变低。傍晚前，地面冷却，最低层空气变得稳定，因此，水汽向较高层空气输送的能力小于地面继续增加水汽的速率，水汽累积在最低气层。这时观测到第二个峰值。进入夜间，蒸散减弱，有时发生凝结，使低层水汽浓度减小，甚至形成地面附近水汽廓线的逆转。直到次日日出后，又重新步入新的水汽交换日变程（见农田小气候要素分布）。
农田水汽交换决定于湿度梯度、温度梯度和风速梯度，因此小气候学中，常采用扩散法、热量平衡法和阻抗法估算农田蒸散，从而得出潜热交换量。如果动量、热量和水汽交换系数相等，同时测量温度、风速和水汽梯度，则农田蒸散的水量或耗热量，可以根据水汽梯度来计算。但是，在目前仪器精度比较低的情况下，各种物理属性垂直梯度数值还不能很好测定，以致影响了潜热交换的精确计算。
农田热量平衡
活动面热量平衡
在农田中，能量形式有辐射能、热能、动能、势能和生物能等等。输入能量（能源）可以完全是辐射能，而输出能量则可以是其余若干种能量的混合体。同样，输入和输出能量的传输方式，可以有很大的不同。农田中经常出现的能量传输方式有：辐射、传导、对流（包括乱流）、同化和异化过程等。例如，在农田活动面热量平衡方程中：Ra＝Pa＋LEa＋lA＋QT＋Qc＋Qa，等号左边为活动面收入热量Ra，右边为活动面热量支出项。支出热量有：①Pa为活动面和大气之间以乱流传输方式进行的热量交换，称为乱流热交换或显热交换（见农田显热交换）；②LEa为活动面和大气之间以农田蒸散和大气水分凝结方式进行的热量交换（潜热交换）。其中Ea为水汽通量，L为蒸发或凝结潜热；③lA为通过植物生理过程，将太阳能转化为生物能时所消耗辐射热量，其中A为单位时间内，单位叶面积上同化CO2的重量，l为同化单位重量CO2所消耗的热量，等于2500卡/克。作物光合作用上消耗的能量与投入农田的太阳能总量的百分比是不高的，一般为0.1～1.0%（平均约0.5%），在最有利的条件下，也不超过5%；④QT为植物体和土壤之间的热量交换；⑤Qc为叶片积累的热量；⑥Qa为叶片与株茎内的热交换。因Qc近于零，lA与Qa很小，故Ra＝LEa＋Pa＋QT＋lA。方程表明：活动面所得净辐射（或辐射平衡）Ra，主要用于农田蒸散耗热LEa上，用于活动面和大气之间乱流热交换Pa上以及用于茎、叶和土壤之间的热量交换QT上。这同休闲地（裸地）热量平衡方程（R＝LE＋P＋Qs）的形式是相似的。
根据Н.П.鲁辛1955年资料绘制的图1为休闲地、小麦地和水稻田活动面热量平衡示意图，箭头指向表示热输送方向：凡指向活动面的为正，表示活动面得到热量；反之，离开活动面为负，表示活动面失去热量。箭头长短表示热量多少，以占辐射平衡的百分数表示。从图中可以看出：休闲地（裸地）辐射平衡热量R，主要用于乱流热交换P上，即主要消耗在空气增温上；而农田辐射平衡R a，则主要消耗于蒸散耗热LEa上，水稻田比小麦地更为突出。农田土壤热交换Q T，比休闲地的Q s要小，水稻田比小麦地的更小。休闲地乱流热交换P最大，小麦地的次之，水稻田的最小。当水稻田中，蒸散耗热L E a用去了辐射平衡Ra的绝大部分热量时，甚至在白昼出现短时间乱流热交换指向活动面的现象。这时气温分布和休闲地、旱地相反，出现逆温分布型（即辐射型温度分布）。虽然农田活动面热量平衡，随农田种类、生育期和农业技术措施的不同而异，但其上述特征基本不变。
图1 农田活动面热量平衡示意图
作物层热量平衡
同上述活动面热量平衡不同，作物层热量平衡是一个体积的热量平衡问题。在分析许多实际系统的能量交换时，这样考虑是比较合适的。从一个体积的能量平衡方程式可以看出：输入能量Qin等于输出能量Q out与能量贮存变化△Q s之和（图2）。当Q in＞Q out时，体积内必将得到一个净能量贮存（＋△Qs），使体积增暖；当Qin＜Qout时，体积内必将消耗其能量贮存（-△Qs），使体积冷却；当Qin＝Qout时，体积内没有能量的净变化，它的温度没有变化。很显然，作物层热量平衡，就是一个上表面为植株顶、下表面为土壤表面的体积热量平衡。影响作物层热量平衡的是其上下两个表面通量的净变化，而不只是通量的方向。作物顶面热量平衡方程为：
图2 一个体积的能量平衡
R1＝LE1＋P1＋QT＋lA
式中 R1为作物顶面的辐射平衡；LE1为作物顶面蒸腾耗热；P1为作物顶面和大气之间的乱流热交换；QT为作物顶面通过茎叶和土壤之间的热交换；lA同前。作物地面热量平衡方程为：
R2＝LE2＋P2＋Qs
式中 R2为作物地面的辐射平衡；LE2为地面土壤蒸发耗热；P2为地面和作物层之间乱流热交换；Qs为土壤热交换。此外，作物层中因水汽随时间变化所贮存热量Qv和因空气增温随时间变化所贮存热量Qθ，都属于能量贮存的变化项目。因此，农田作物层热量平衡为：
(R1－R2)＝L(E1－E2)＋(P1－P2)＋(QT－Qs)＋lA＋Qv＋Qθ
由于（QT－Qs）值很小，可略而不计，于是：
上式左边为热量收入，而右边前二项为热量支出，最后三项为热量贮存的变化，这和一个体积的能量平衡方程式完全一样。为了表明式中各项数量级大小，可以斋藤隆幸等人的资料为例（见
水稻作物层热量平衡各分量占辐射平衡的百分率/%
参考书目
T.R.Oke,Boundary Layer Climates,Methuen& Co.Ltd 1978.
农田土壤热交换
传导过程
当土壤表面吸收太阳辐射能后，以分子传导方式把部分热量往下层传送，使下层土壤也随之增温。反之，当土壤表面由于辐射冷却，温度下降到比下层土壤温度低时，热量由下层土壤传向土壤表面，并由土壤表面散失。农田中，由于作物的存在，到达土壤表面的太阳辐射能比裸地少，另外，农田土壤中的腐殖质（包括草根层）也比裸地多，腐殖质是非常不良的导热体，所以农田土壤热交换量一般比裸地小。而且随作物密度、生育期变化较大。表示土壤热交换的公式为：
式中 Qs（0）为土壤表面的热交换量，它表示单位时间内，沿垂直方向通过单位截面积的热流量，通常称为土壤热通量；λ为土壤导热率，它是表征热量在土壤中传播速度快慢的物理量，其单位为焦·厘米-1·度-1·秒-1。是土壤表面的温度梯度（度/厘米）。这个公式的物理意义是：当土壤温度由土壤表面向土壤下层递减时，温度梯度为负，Qs（0）为正，表示有热量自土壤表面向下层土壤输送；当土壤温度由土壤表面向下递增时，温度梯度为正，Qs（0）为负，表示有热量自土壤下层向土壤表面输送，并由土壤表面散失。
影响因素
农田土壤热交换量的大小受多种因素影响，在其他条件相同的情况下，凡是吸收太阳辐射多、导热率大以及蒸发弱的土壤表面，其土壤热交换量就大；凡是反射率大，导热率小以及蒸发强的土壤表面，其土壤热交换量就小。例如，就土壤表面吸收太阳辐射而言，在其他条件一定的情况下，同一作物、同一生育期，密度小的农田比密度大的农田吸收太阳辐射多，故前者土壤热交换量比后者大。同一种作物不同生育期，土壤热交换量也是不同的，生育初期和后期与生育中期相比，前者土壤热交换量比后者大，这是因为前者（茎叶稀疏）土壤表面吸收的太阳辐射多于后者（茎叶密集）。就土壤导热率大小而言，在其他条件一定的情况下，品种、密度、生育期都相同的两块农田，导热率大的农田与导热率小的农田相比。土壤热交换量前者大于后者。影响土壤导热率大小的因素又取决于土壤性质和土壤耕作措施。就土壤性质而言，例如，腐殖质少的农田与腐殖质多的农田相比，土壤热交换量是前者大于后者，因为前者导热率比后者大。颜色深的土壤比颜色浅的土壤反射率小，故土壤热交换量前者大于后者。土壤耕作措施可以导致土壤热力特性的改变，故对土壤热交换量影响也很显著。
日变化和年变化
农田土壤热交换量的日变化和年变化一般是不同的。白天或暖季，土壤获得热量，热量由土壤表面向下层输送，是土壤贮热时期：夜间或冷季，土壤释放热量，热量由下层向土壤表面输送，并由土壤表面散失，是土壤的放热时期。土壤热交换的变化为一周期函数，其大小与温度梯度、导热率成正比。其最大值与最小值出现时间，均比同深度最高温度和最低温度提前π/4。如在日变程中约提前2～3小时（大约出现在11时左右），在年变程中约提前1～2个月（大约出现在5～7月）。但在赤道到回归线以内的地方，由于太阳每年两次经过天顶，土壤热交换量的年变化具有双峰型的特点，其最大值出现在春季和秋季，最小值出现在冬季和夏季。由于土壤中热交换量在一日或一年中有得有失，故土壤热交换的日总量和年总量是很小的。据中国的南京大学1961年5月在德州小麦地观测表明，在晴朗天气条件下，白天由土壤表面进入下层土壤的正热交换量为79.52焦/厘米2，夜间由土壤下层流向土壤表面的负热交换量为71.15焦/厘米2，日总量为＋8.37焦/厘米2。土壤热交换量对于近地面层温度的日变化，特别是夜间温度的变化有很大的影响。在其他条件一定时，凡是土壤热交换量大的农田，地面层白天的增温和夜间的冷却就比较缓和，寒冷季节的霜冻害也比较轻；凡是土壤热交换量小的农田，温度日变化就比较剧烈，霜冻也比较严重。
确定方法
莱赫哈特曼—采京方法
这个方法是根据土壤热传导方法导出，计算式是：
Δθ0、Δθ5、Δθ10、Δθ15、△θ20分别为0、5、10、15、20厘米土壤深度处，相邻两次观测时间的地温差（由后一时刻t2减去前一刻t1，τ＝t2－t1（以分为单位），θ（20、t1）表示t1时刻20厘米深度的土温，余者类推：Cm和K分别为土壤容积热容量（焦·厘米-3·开-1）和导温系数（厘米2/时）。
该方法是由苏联学者Д.Л.莱赫特曼于1947年提出，经Г.Х.采京于1953年简化建立起来的。中国50年代后期引进作为气象台站的规范方法。
土柱热含量法
它是一种能量平衡法，其计算式是：
式中 Z*为地温日变化恒温层深度，把0—Z*土层分割成i层；Hi、Cmi和Ti分别为第i层的厚度，平均容积热容量和地温变化〔△Ti＝Ti（t2）－Ti（t1）〕，t1、t2为观测起止时刻。该方法是根据在一定的时间间隔内，由土壤表面流入土柱或由土柱流向土壤表面的热量等于土柱热含量变化这一能量平衡原理而建立的，其理论依据可靠，若土壤温度观测深度在80厘米（土壤日变化恒温层深度一般在40～80厘米）以下，使用该方法比较合理。
热传导法
由土壤热传导方程和土壤温波方程导出，具体计算式为：
式中 Qs（0，t）是t时刻通过土壤表面的热通量；λ和Cm分别为土壤的导热率和容积热容量；ω＝2π/T为时角、T为周期；ψ为位相差；⊿T0为地面温度的日振幅。该方法只有在土壤温度日变化的正弦波比较典型，且天气晴朗时使用比较好，若云量多变或阴雨天气，则误差较大。
农田土壤湿度测定
测定要求
由于农田土壤物理特性和化学成分分布的不均一性，以及耕种的影响，造成土壤中水分含量的垂直梯度和水平分布的差异。因此，测定土壤湿度时要求分层和多点（多次重复）测定，求得农田不同层次的平均土壤湿度。为了掌握土壤湿度随时间的变化规律，还要进行周期测定。测定地段一般选在观测农作物生育状况的田块上，分固定和非固定地段两种。前者选在地形、地势和土壤等条件有代表性的地段，周年进行测定。在土壤不冻结和冻结深度未超过10厘米时，每旬末和作物各发育期普遍期时测定。当土壤冻结深度超过10厘米以后，则停止测定。测定深度是地表下100厘米，每隔10厘米取一土层（表层分为0～5、5～10厘米）。每一土层取四个重复。非固定地段随主要作物生育状况观测地段的转移而变动。观测日期、分层和重复次数与固定地段做法相同，但测定深度改为50厘米。
测定方法
直接测定法
是把土壤中水分与固体部分相分离的方法。属于这类的方法有：①称重烘干法。用取土钻从田间取来土样，在100～105℃恒温条件下，烘烤到干燥状态，并用烘干前后的重量求出土样的含水量。烘烤土样多采用电热恒温干燥箱，它能控制适宜的烘烤温度，因此测定结果比较准确，使用较广，但缺点是测定时间长。有的使用红外干燥箱，虽然缩短了烘土时间，但因温度较高，容易影响测定精度。采用简易加热设备的，则因烘烤温度不易控制，精度较差。称重烘干法是人工取土，劳动强度较大，又不能定点观测土壤湿度的连续变化；②酒精法。将土样置于金属罐中，浇以酒精，点火燃烧，反复数次。称量燃烧前和最后一次燃烧后的土样重，求得土样的含水量。此法测定速度快，便于野外考察时使用。其测定精度与土壤含有机质的多少有关，有机质含量越高，精度越差。
间接测定法
测定反映土壤含水量的土壤物理参数或气体体积的方法。属于这类方法有：①碳化钙法。根据碳化钙（CaC2，俗称电石）和土壤水分作用产生乙炔气的原理，依排出乙炔气的体积大小来测定土壤含水量多少。此法测定速度快，但精度较差；②电阻法。根据土壤水分与土壤溶液电导性的密切关系测定土壤湿度。由于土壤含盐量的不同和电阻块的电阻与土壤水分关系存在滞湿现象，使电阻法测定精度有限。此法仪器低廉，操作简单，可定点连续测定，但不够灵敏，在高湿条件下不准确。对不同土壤要做不同的校准曲线；③γ射线法。γ射线通过土壤时的衰减程度即可表示土壤湿度的变化。这种方法不需取土，还可测薄层土壤含水量，但仪器构造较复杂，不易推广：④负压计法。当未饱和土壤吸力与器内的负压力平衡时，压力表指示的负压力即为土壤吸力（见负压计）。由于土壤吸力与土壤含水量之间并非单一函数关系，所以用负压计测定土壤含水量的误差较大。但它可以在田间定点观测土壤水分的连续变化，也宜于作为掌握田间灌溉的依据；⑤微波法：当微波在含有水分的介质中传输时，其能量损耗主要决定于介质中水分含量的多少，以此建立土壤含水量与微波能量损耗之间的关系。将土样装入微波导管，测量出微波能量通过土体后的衰减量，再按上述关系求得土样的含水量。此法不需烘烤土样，测量迅速，但土壤湿度高时，仪器的灵敏度较差，不够准确；⑥中子法。中子源放出的快中子在土壤中的慢化能力主要取决于土壤水分含量的多少。利用中子探测器测得通过土壤后慢化中子流强度，再借助于事先的标定，便求出土壤含水量的多少（见中子土壤湿度计）。由于使用的仪器价格昂贵，又需专门的防护设备，因此多在科研部门中使用。
遥感法
可见光及近红外光谱通过水后被强烈吸收，在光谱上形成一强烈吸收带。水分含量不同的土壤对可见光及近红外光谱的反射率也有明显差异。在MSS（多光谱扫描器）4，5，7波段的标准假彩色合成片上，水分含量多的土壤表现为淡蓝色至较深的蓝色等暗色调，含水量少的土壤，则表现为淡色调。因此，通过对低空红外摄影或卫星图象的判读可确定广域的地表土壤湿度，此法便于进行区域或全球的土壤表层水分状况和旱情的连续监测（见彩图116）。
农田土壤水分平衡
土壤水分贮存量
在干旱或半干旱地区和湿润地区的干旱季节，土壤中贮存的水分常需估算。估算一般是依据时段内的降水量、蒸散量和时段开始时的土壤水分贮存量。当作物根部范围土层的水分贮存量为田间持水量的85～90%时，是作物生长需要的适宜值，当土壤水分贮存量低于田间持水量60%时，影响作物的正常生长和产量。
农田灌溉
根据水分平衡方程计算蒸散量和可能蒸散量，结合降水量和土壤含水量的测定，以及对照各种不同发育阶段的作物需水量，可制定农田灌溉计划。
作物产量预报
作物产量由多种环境条件、因素决定，在半干旱和半湿润地区，水分常常是影响作物产量的主要因素。利用农田土壤水分平衡状况与作物产量间的关系，可作为产量预报的一种依据。
农田干旱指标
农田土壤水分平衡中的蒸散量，及其相联系的可能蒸散量、降水量和土壤水分贮存量等可用来表示干旱程度的指标，应用于农业气候区划、土地利用等方面。
农田土壤水分预报
水量平衡法
对于灌溉农田或充分湿润农田，土壤水分含量为田间持水量。土壤中有效水分含量为田间持水量减去凋萎湿度，并称之为最大有效水分（Sa，毫米/米土层）。最大有效水分因土壤类型而异。粘重土壤一般为200毫米/米土层，中等质地的土壤为140毫米/米土层，砂质土为60毫米/米土层。当作物根系分布深度为D（米）时，根系分布层的最大有效水分为Sa·D毫米（作物生长盛期的平均根系分布深度可查找附表12）。作物生育期土壤水分含量不同时，实际蒸散（ETa）是不同的。灌溉工作常用的模式中，土壤水分实际蒸散可分为两个阶段计算：①当土壤水分充足时，实际蒸散等于可能蒸散，即ETa＝ETm。在这一阶段，根系分布层中作物易吸收的土壤有效水分为P·Sa·D（P是ETa＝ETm的阶段中，这种作物易吸收的有效水分与最大有效水分的比值，可从附表13中查得）。设t′为ETa＝ETm可维持的天数，则t′＝P·Sa·D/ETm。任何一天（t）的根系分布层土壤的有效水分含量以S·D表示，那么，当t≤t′时，
这阶段，St·D≥（1－P）Sa·D，将（1）式从t＝0（即灌溉或大雨后）到t′积分，得：
ETm的估算可按下式进行：
式中 ET0为标准蒸散量，其值可根据彭曼公式计算，或从附表8中查得；Kc为作物系数，可从附表5中查得。②第二个阶段，t＞t′，则在t′后到t之前的任何一天，假定其最大耗水率与t′天的土壤存余的土壤有效水分成比例，土壤水分消耗可按下式计算：
这阶段St·D≤（1－P）Sa·D，将（4）式从时间t′到t进行积分，得出根系层在t天的水分含量（St·D）为：
如做预报时，土壤水分未达到田间持水量，（2）和（5）式须另作修改。上面所用的各附录表中的参数都是综合各国的研究成果编制而成的，必要时可根据当地的试验资料，确定相应的数值。以上计算方法，未考虑预报期内的降水量，需要时，可加上预报的降水量或用按一定概率计算的降水量，进行上述计算。
统计相关法
某时段（多以旬为单位）土壤中有效水分含量或有效水分含量的变化与这时段初的土壤有效水分含量以及这时段内的一些气象因子（主要是降水和温度）密切有关。根据实测资料，建立各种统计相关公式，应用天气预报或概率计算所得到的资料，进行土壤水分的估算。不同学者选用不同的气象因子作为自变量。如有的选用旬平均气温和旬降水量以及旬初土壤水分作为自变量。气象因子与气候及季节有关。因此，选用因子应随地区和季节而异（见统计天气预报）。
参考书目
J.Daorenbos,W.O.Pruitt,Yield Response to Water(FAO Irrigation and Drainage Paper No.33),Food and Agri-culture,,Rome,Italy,1979
农田显热交换
农田活动层和大气之间通过对流（包括乱流）作用交换热量的过程。不论暴露在辐射中的物体，还是由其他方式给它们提供能量的物体，都要通过对流过程交换其中一部分能量。例如，当大气比农田活动层温度低时，热量向大气输送，反之，则热量向活动层输送。这种交换称为显热交换，又称感热交换。在农田边界层中，显热交换既包括分子热传导（片流边界层），又包括乱流热交换（乱流边界层）。空气分子热扩散能力差（其热扩散率为10～20毫米2/秒），因而传导热量很少。裸地中午显热通量密度可达400瓦/米2，在片流边界层中，需要温度梯度达到16×103℃/米，才能获得这么大的显热通量。实际上，这种温度梯度，只可能出现在非常薄的气层中。例如，在5毫米厚的气层中，要达到上述温度梯度，其温度差在8℃左右。在农田边界层中，涡动扩散率比分子扩散率可大10万倍。可见，在农田显热交换中，占绝对优势的是乱流热交换。因此农田显热交换可视为农田乱流热交换。
显热通量P决定于乱流交换系数Kh和温度梯度。热交换的方向，由温度梯度决定。昼间温度梯度为负（温度随高度递减），P为正（从地面指向大气）；夜间温度梯度为正（逆温），P为负（从大气指向地面）。这里以图所示来说明以涡旋进行显热垂直交换的情况。这个图表明120秒钟内气温脉动T、垂直风速ω和相应的瞬时显热通量的变化。这个资料是白昼大气不稳定时的垂直风速迹线（见农田小气候要素分布）。气温的同步记录显示出和垂直风速相同的型式。而且温度脉动的位相，和垂直风速脉动的位相接近。于是，其相关的平均值，在不稳定条件下，上升气流（正ω值）和温度T的增加同步，而下沉气流（负ω值）和温度T的降低同步。在稳定条件下，许多类似的观测表明，垂直气流ω和气温T的迹线，同风脉动的偏差角一样，变化都比较平稳。ω和T的脉动互为反位相。在上述不稳定情况下，上升和下沉气流的结果，在测量高度上的净热通量是向下的。在中性条件下，ω迹线只是由微小的强迫对流脉动所构成，但实际上T迹线显示出随时间没有变化。这是因为涡旋通过测量高度上、下移动，它们在上升和下降时，调整其温度，使其经常和环境温度保持相同数值。因此，净热通量为零。近地面每日温度波动，主要是通过垂直乱流热交换传至大气中的。这种温度波动的向上移动，同土壤中的相似。当温波离地较大距离时，出现时间滞后和振幅减小。然而在空气和土壤中，温波移行距离和速率有相当大的差异。在土壤中受土壤热扩散率（米2/秒）控制，而在大气中则受涡动扩散率Kh影响，后者的作用对空气中温波更直接有效些。这说明为什么气温波动到达100米高度时，才能显出时间滞后和一点振幅减小。
气温脉动T、垂直速度ω和相应瞬时显热通量P的关系（根据不稳定和稳定条件下草地之上23米处高灵敏度仪器测定的结果）
晴昼气温廓线（见农田小气候要素分布）的日变化是：日出前接近地面最低温度出现的时候，大气最低层为逆温。这是由于地面穿过大气“窗”放射长波辐射，使地面冷却而产生辐射逆温。地面低温促使大气低层向下输送显热通量，因此低层大气也随之冷却。如果风平静下来，这种显热损耗可以同辐射通量损耗叠加起来，甚至为辐射通量损耗所取代。日出后，由于太阳辐射加热，向上显热通量使最低层空气增暖，并逐渐发展。对流性增暖使邻近地面产生不稳定层，其厚度随时间增长。到中午时增暖使温度递减廓线伸展到整个边界层。在黄昏时地面冷却，重新建立一个地面辐射逆温层，空气仍保持微弱不稳定，随后逆温加强。稳定层增厚，直到日出后，逆温破坏，近地层气温升高，又重新开始进入新的日温波动。
农田小气候
形成
农田小气候，不仅受农田土层和气层之间物质（如水汽和CO2等）和能量（如辐射、显热、潜热和土壤热量等）交换作用的影响，而且还受作物群体变化和其生物学过程的影响。因此，农田小气候形成的基础，有物理学和生物学的两个方面。在不同的地方、季节、昼夜和天气状况下，辐射条件和大气状态不同，农田小气候形成的物理基础就不一样，其特征也相应改变。同时随作物种类、品种、生育期和生长状况变化，农田小气候形成的生物学基础也随之而异，其特征也会发生相应的变化。农田小气候不仅是土壤和大气之间物理过程和现象的反映，而且是农田土壤（soil）—植物（plant）—大气（atmosphere）所构成的系统（SPA）中各组成部分之间的物质和能量交换的最终体现。
在农田SPA系统中，土壤—大气之间的物质和能量交换，主要用活动层（或活动面）能量平衡方程表示；作物—大气之间的物质和能量的交换，可用作物群体的能量平衡方程描述；土壤—作物之间的物质和能量交换，主要通过作物的输导组织进行水分和热量输送，一方面为作物光合作用和蒸腾过程提供物质基础，另一方面为生理过程提供能源。
特征
作物群体同农田小气候之间，既相互联系，又相互制约。谷类作物在生育初期，茎叶幼小、稀疏，植株覆盖面积小，气温随高度的分布昼间为日射型，夜间为辐射型，几乎和休闲地或裸地一样。在生育盛期，特别在作物封行以后，群体结构得到充分发展，农田小气候特征有显著变化，由于蒸腾消耗大量热能，农田气温随高度分布的廓线亦随之改变，植株茎叶密集的高度处气温较低，其上、下层的气温较高；在生育末期，作物茎叶枯黄、部分脱落，农田蒸散锐减，阳光容易透入地面，气温随高度的分布型，同生育初期又颇相似，温度廓线上的最高点和最低点，又出现在地面附近了。在农田小气候适合作物生育要求时，作物枝繁叶茂，株间郁闭度逐步增大，当超出一定限度后，便会导致田间通风透光和温湿度条件急剧恶化，抑制植株生长，引起病虫害的发生和流行，以致造成作物群体的衰退、死亡。这种现象，在自然条件中，完全依赖于SPA系统内部的适应性来调节。但在农田中，人们可以通过农田技术措施，对农田SPA系统进行调节。
研究方法
主要采用农业气象的平行观测法，直接在大田条件下或控制环境中，研究气象因子同作物产量形成、病虫害发生、流行以对某些环节施加影响，改善作物的生育环境，达到高产、优质和低耗的目的。因此，农田技术措施对农田SPA系统是一个很大的影响因素，也是一个独立于系统之外的人为因素。人们通过土壤改良措施，改变土壤热特性和水文特性，调节土壤水热状况，改善对作物水热供应条件；通过农田种植措施，调节株间辐射和乱流交换状况，改变作物群体和农田小气候环境之间的物质交换和能量转化的特征。因此，在农田小气候研究中，为了探求农田技术措施对SPA系统的调节作用及其生产潜力和实效，必须加强对农田技术措施小气候效应的研究。
研究概况
在小气候研究的发展道路上，德国R.盖格1927年著的《近地面层气候》和英国O.G.萨顿1953年著的《微气象学》收集了大量资料，作出了重要贡献。后来，苏联А.Ф.丘德诺夫斯基、Н.П.鲁辛、М.И.布德科等人，用热量平衡法研究植被的发育条件和作物霜冻预报以及阐明农田小气候形成的变化规律，进一步推动农田小气候研究工作的发展。50年代以后，各种辐射表、红外气体分析仪和气孔阻抗计等仪器的相继问世，为研究农田小气候提供了新的手段。尤其是电子计算机的应用，为模拟农田小气候和作物反应之间的研究，为开展农田SPA系统中能量和物质交换的研究，提供了可能性。中国从50年代中期开始，有不少研究者，结合农业生产问题，在华南植胶区防护林小气候效应、灌溉地小气候效应、不同密度水稻田的热量平衡、农作物栽植密度与小气候，间作套种与小气候关系以及在土壤改良和保护地栽培措施的小气候效应等方面，进行了一定的研究工作。对于植物群体和小气候环境关系的研究，是门司正三和佐伯敏郎首先进行的，1953年他们对植物群体中光照度分布及其对植物生产的作用进行了研究，后有英国J.L.蒙蒂思、J.威尔逊、美国M.安德森、苏联T.尼利松和Ю.К.罗斯等人对植物群体结构和光透入的关系进行了研究。特别是罗斯著的《辐射状况和植被结构》和蒙蒂思主编的《植被和大气》，除了用植物叶面积密度函数，叶面积方向排列函数和叶面积空间分布参数，来定量地描述植物群体结构和透入其中的太阳总辐射、直接太阳辐射、漫射太阳辐射、反射辐射和净辐射的关系外，对植物群体中的物质、动量和热量的输送等作了一些实验性的探索，对农田小气候的研究，具有重要的意义。
在微气象学中，乱流对各种物理属性的输送，是一个较为复杂的问题。过去只在流体力学中研究了乱流边界层的问题，1960年美国E.R.莱蒙第一次提出了农田边界层的概念，并应用到玉米地边界层的生成上。由于乱流对各种物理属性的输送，主要局限于乱流边界层内，因而某一种农田小气候特点，也主要反映在该农田的边界层内。同时，农田中许多无机和有机微粒的运动，往往也受到农田边界层内乱流输送作用的制约。后来英国A.S.汤姆等人提出，了解作物层和大气相互作用，必须考虑热量，动量和物质的“源”与“库”在植被中的分布问题，并采用简单的估算方法，可以得到很好的定性结论。1969年D.麦金托什和汤姆利用植物生理学家早年提出的阻抗概念建立了空气动力学阻抗的概念。除了在大气乱流的研究中，提供了一个新的物理参数外，更为重要的是在研究农田SPA系统的物质和能量交换中，找到了共同的物理属性输送参数。例如，植物生理学家，在研究SPA系统中的水分移动时，采用了阻抗法。70年代以来，甚至在研究动物活动过程中，也广泛测定和计算有关各种流体动性和阻抗，进行了不少有意义的科学探索。
展望
农田小气候作为一门独立学科，还有待进一步发展。但在农业生产中，它的理论和方法，已越来越为人们所接受。在农业气象学领域中，农田小气候已为作物的农业气象鉴定，农业气候资源的开发和利用，农田技术措施的评定和应用，病虫害发生、发展的估计和防治，农业气象灾害的出现和防御，以及农田环境的监测等等做出了贡献。
参考书目
翁笃鸣等编著：《小气候和农田小气候》，农业出版社，1981。
农田小气候观测
观测的特点
农田小气候是由于农田中各种农作物群体结构不同而形成的局地小气候。它在短时期内，或在作物的某个生育期中，以及在相似的天气条件下变化是不大的，即具有相对的稳定性。因此，农田小气候观测具有短期的，间断的和季节性的特点。在农田中进行观测，必须保持原有的群体结构和自然状态，观测资料才具有代表性。作物群体是个空间结构，各群体的空间结构不完全相同，因此，必须选择几个测点，计其平均值作为群体的代表值。农田小气候观测多采用梯度观测或者是某一平面上的多点观测，为保证观测资料的可比性，要求观测读数迅速。
观测方法
农田小气候观测方法按研究目的和任务灵活掌握。内容主要包括选择观测地段、观测高度、观测时间、观测项目等。①选择观测地段要有代表性，能代表当地大面积的农田情况，包括土壤质地、地形、地势、农业技术措施、作物生育状况等。有些需要进行对比观测的项目还需选择对照地段，除了要对比的条件不同外，其它条件要与观测地段的条件相同。在选定的地段内还要选好测点。测点可分基本测点和辅助测点。基本测点是主要的，它的观测项目齐全，一般是定时观测；辅助测点是为了补充基本测点的资料不足而设立的，其观测项目，观测时间，观测高度等视需要而定；②观测时间的选择。要了解某要素的日变化，最好采用每日观测24次，至少12次。有的要素日变化不剧烈（如地温），则可每日观测4次。如果有些要素白天变化大，黑夜变化小，也可以根据情况增减观测次数。如果研究病虫害规律，需根据病虫害的特点和生活习性等选择观测时间。不论几次观测，其中要有3～4次观测时间与大气候观测时间一致。③观测高度的选择。因为农田小气候观测一般都是梯度观测，观测高度按以下三方面灵活掌握，即研究目的、作物各生育期外部形态和主要器官的部位、近地面层气象要素的垂直分布特征。如测空气温、湿度的梯度变化，裸露农田在无风条件下，温、湿度随高度按指数规律变化，贴地气层的梯度变化大，间距应小些，可选离地面5厘米、20厘米、50厘米和150厘米：测小麦、谷子等作物群体，则选20厘米、150厘米和代表作物活动面的2/3株高；如果测玉米，因其植株比较高大，可选50厘米、3米和代表作物活动面的2/3株高；测地温一般选地面和某一、二层深度（如5厘米或10厘米）的温度。④如果是研究农作物病虫害发生的农田小气候条件，应该选择与这个生育期密切相关的主要气象要素进行观测，而且还要对这个生育期的主要器官部位和外部形态进行观测记载（见彩图117）。
参考书目
翁笃鸣等编著：《小气候和农田小气候》，农业出版社，1981。
[美]罗森堡著，何起章等泽：《小气候——生物环境》.科学出版社，1982。（N.J.Rosenberg Microclimate，The Biological Environment.John Wiley&Sons，1974.）
农田小气候要素分布
概况
人们对农田小气候要素时空变化规律的认识是在生产实践中逐渐积累的。早在1927年德国的R.盖格观测了大麦地各个生育期温度的垂直分布，1932年B.詹森首次研究了农田辐射状况，此后，日本学者门司正三、佐伯敏郎和苏联学者Ю.К.罗斯和T.尼利松等，均对农田中辐射进行了测定和研究，提出了辐射垂直分布模式。植被中风速垂直分布的测定和研究始于W.方斯和H.F.波彭迪克对森林中风速垂直分布的测定与研究。此后，H.S.坦恩和S.C.林，日本学者井上荣一、武田等人都相继对农田作物层中风速垂直分布进行了测定和理论研究，各自提出了风速垂直分布模式。60年代二氧化碳红外分析仪的研制成功和灵敏度的提高，为农田CO2垂直分布的测定和研究提供了条件，先后有日本井上荣一.美国E.R，莱蒙和英国J.L.蒙蒂思等对农田CO2分布的研究作出了贡献。中国也对农田中各种气象要素进行了测定和研究，提出了垂直分布模式。
图1 农田中气象要素垂直分布示意图
图2 裸地上气象要素分布示意图
太阳辐射的分布
太阳辐射在作物层中的传递大致符合朗伯-比尔（Lambert-Beer）定律，是呈指数递减的，叶面积密度愈大，递减得愈显著。可用下式表示：
式中 Q0和Qz分别表示到达作物层上表面和离上表面z深度处的总辐射量；K为作物对总辐射的削减系数；A（z）是高度z处叶面积密度，它是高度的函数，有，F为累积叶面积指数
农田作物层中直接辐射的垂直分布也是符合上述指数递减规律的。但作物层中直接辐射不易测定，它在作物层中的递减，多以光斑面积的递减来表示。如果作物叶片在空间排列是随机的，光斑面积比率（单位水平面积上光斑面积的数值）递减规律可用下式表示：
式中 A（F）为作物层中，与累积叶面积指数F相应高度上的光斑面积，A为该高度上水平面积；K为以光斑面积递减为特征的削减系数，是叶片倾角、方位角以及太阳高度角和方位角的函数。
农田中漫射辐射由天空漫射辐射和总辐射进入作物层后被茎叶透射、反射、再透射、再反射而产生的次生漫射辐射所构成。天空漫射辐射在作物层内的传播规律与直接辐射相似，即天空漫射辐射在作物层内的垂直分布也是呈指数而递减的。如果以D0表示作物层上方的天空漫射辐射，DF示累积叶面积指数为F的深度处水平面上的天空漫射辐射，那末：
式中 Kd（h）＝cosechGL（h）是作物对天空漫射辐射的削减系数，它是叶片倾角的函数，随叶片倾斜角的增大而减少；h、φ是散射质点的高度角和方位角；GL（h）＝cos（γDγC）（γD为散射质点方向矢量，γC是叶片法向矢量）是相对于高度h上散射质点叶片的有效投影面积（见农田辐射平衡）。
风速的分布
作物层中能量与物质的交换和分配受作物层中扩散系数的影响，而扩散系数又与作物层中风速关系密切。通风良好的农田，有利于CO 2交换和光能利用率的提高。农田中的风速分布包括三种情况：作物层上方的风速分布，作物层中的风速分布，以及土壤表面附近的风速分布。图3是农田中不同高度的平均风速分布廓线，实线Ⅰ是作物层之上的风速廓线；实线Ⅱ是作物层中的风速廓线；实线Ⅲ是作物层下方靠近地表面的风速廓线。作物对气流具有阻挡和摩擦作用，靠近作物表面，风速急剧减弱，随着离作物表面高度的增加，风速逐渐增大。①如果农田面积较大，作物长势又均匀，作物层之上的风速垂直分布可用下式表示：
式中为摩擦速度（厘米/秒）；k为卡曼常数，其数值变化范围0.35～0.42，平均取0.40；d为零平面位移（厘米）；z0为粗糙高度（厘米）；ρ为空气密度（克/厘米3）；τ为动量通量；φm（ξ）＝，叫做通用函数。当层结为中性状态时，φm（ξ）→0，说明风速随高度增加呈对数增加，通常称为对数律；当层结为不稳定状态时，φm（ξ）为正，说明风速随高度增加而增加的速度比中性状态时慢；当层结为稳定状态时，φm（ξ）为负，说明风速随高度增加而增加的速度比中性状态时快，故φm（ξ）又称层结订正项。动量从作物表面进入作物层内，植株茎叶摩擦阻挡消耗其动量，致使风速逐渐减弱，其规律是在植株上层和基部减弱比较剧烈而中层比较缓慢，其垂直分布规律可用下式表示：
图3 农田中风速垂直分布示意图
式中 U（H）为作物层平均高度H处的风速；α为风速减弱系数，受作物密度影响。②作物层内风速的垂直分布与作物层以上不同，它受作物密度垂直分布为特征系数α影响，随深度呈指数递减，作物密度愈大，递减愈显著。③在作物层下部靠近地表面的一薄层，由于作物茎叶稀疏，地表面对动量的削弱作用要比作物茎叶对动量削弱作用更显著，这一层的风速分布廓线与裸地上的风速分布廓线相似，一般是随离地表距离的增加而呈对数增加。但在农田边缘地段，水平气流较多地通过这一层而使风速出现一个次大值，在农田边缘地段，整个作物层内风速垂直分布是“S”型，如图4所示。作物对于脉动风速也有减弱作用，在垂直方向上，作物层内脉动风速，随离作物层上表面距离的增加而递减，在作物上层，脉动风速递减迅速，而在下部，脉动风速减弱缓慢。在水平方向上，作物对脉动风速的减弱作用由田块边缘沿平均风向距离的增加而增强（见农田显热交换）。
图4 玉米、谷子株间风速的垂直分布
温度分布
农田中的温度状况一般指下面几种：①作物层上方任一高度z处的温度T（z）大体上服从下列分布规律：
式中 T0表示高度d＋z0处的气温（℃）；P表示显热通量（焦·厘米-2·秒-1）；
其他符号与（4）式同。白天，显热通量P为正，温度向上递减；夜间，显热通量为负，温度向上递增。②作物层内的气温分布取决于辐射和乱流交换状况，而辐射和乱流交换又受群体结构的影响，故不同群体结构的作物层内温度垂直分布是不同的。白天作物层内气温低于裸地同高度气温，夜间则相反。作物密度愈大，差异愈显著。稀疏的作物层中，如果作物对乱流的削弱作用超过对辐射的削弱作用，作物层中温度昼夜都高于裸地，这种现象在高纬度地区和高山上更为明显。③农田土壤温度分布。有作物覆盖的农田土壤温度和裸地土壤温度不同，在土壤表层（10厘米以上），白天作物削弱了到达土壤表面的太阳辐射，其温度低于裸地，且随作物密度加大差值增大。夜间，直立叶禾谷类作物能阻挡冷空气下沉，其下面的土壤温度高于裸地土壤温度，而水平叶作物不能阻挡冷空气下沉，其下面土壤温度可能低于裸地土壤温度。而在土壤下层（10～20厘米），有作物覆盖的土壤温度整天都低于裸地相应深度的土壤温度，且随土壤深度增加其差异减小。有作物覆盖的土壤温度不仅日变化的振幅比裸地显著地减少，且最高、最低温度出现时间比裸地落后。农田土壤温度与裸地土壤温度的差别在晴天，在干燥的沙漠或半沙漠地区以及低纬度热带地区最为显著（见农田显热交换）。④作物叶温与周围空气温度不同，在作物上层，白天，叶温比周围空气温度高，在晴朗的正午，叶温比气温高达数度以上；而在夜间，叶温比气温低，在晴稳的夜间，差异更大。在阳光很少到达的作物下层，白天叶温比气温略低；夜间叶温与气温无明显差异。叶温与气温的差值大小受多种因素影响，叶面接受辐射多，差值大；风速大，空气湿度大，差值减小；单面气孔叶片的温度高于双面气孔叶片的温度等等。了解叶面温度的变化规律对于防止夜间低温、霜冻危害以及正确确定各种农业气象的温度指标是有意义的。
湿度分布
农田中湿度分布包括作物层上方，作物层内以及土壤层三种情况。任一高度z处的湿度垂直分布服从下列分布规律：
式中 ρvo表示d＋z0处的水汽密度（克/厘米3）；ρv为任一高度z处的水汽密度（克/厘米3）；E表示水汽通量（克·厘米-2·秒-1），
其他符号同（4）式所述。①在白天E为正，农田作物层上方水汽密度随高度增加而减小；晚上E一般为负，水汽密度随高度增加而增大。②农田中空气湿度状况主要取决于总的蒸发量和空气温度。通常作物层内土壤表面蒸发和作物蒸腾的水汽，因乱流交换弱，而不易逸散，其空气湿度比裸地显著增大。作物层内空气湿度垂直分布随离地面高度增加而减小，白天递减率最大，夜间递减率减小。作物层内空气湿度与裸地的最大差别发生在蒸发强烈而温度差异最大的白天，夜间由于蒸发微弱温度差异小而差别变小。农田土壤湿度与裸地土壤湿度的差异视作物密度而不同，对于作物密度不十分大的农田，由于总蒸发结果，土壤上层的湿度比裸地小。作物过分密集的农田，太阳辐射很少到达土壤表面，蒸发微弱，土壤上层的湿度反而比裸地偏大，而作物根系分布密集的下层土壤因水分被根系吸收其湿度仍比裸地小（见农田潜热交换）。
二氧化碳分布
农田中CO2浓度的垂直分布包括作物层上方和作物层内两种不同情况。①在光合作用旺盛的白天，CO2浓度随着离作物表面高度的增加而递增；在夜间，作物呼吸放出CO2，情况正好相反，作物层上方任一高度z处二氧化碳浓度可用下式表示：
式中 c（z）与c0分别为z和d＋z0高度上二氧化碳浓度（克/厘米3）；P a为二氧化碳通量密度（克·厘米-2 ·秒-1 ），白天为负号，夜间为正；其他符号同前（图5）。因作物光合作用具有明显的日变化，作物层上方大气中CO2浓度也相应具有日变化。白天浓度低，夜间浓度高，且有随高度的增加振幅减小，位相落后。
图5 农田上方CO2浓度分布模式图
②农田作物层内叶丛既吸收CO2又排出CO2，因此，作物层内CO2的垂直分布与作物上方有很大差别。作物层内有一低CO2浓度层，CO2便从大气和地表输向该层。在直立叶较多的作物层内，CO2最低浓度层随太阳高度的增加而向下移动，水平叶较多的作物层内，这种移动现象不明显。夜间地面和作物呼吸放出CO2，所以随离地面高度的增加，其浓度是递减的。作物层内CO2浓度廓线可用下式近似表示：
式中 c（H）为作物层上表面CO2浓度；fL（z′）为叶面积密度函数（厘米2/厘米3）；Pn（z′）为叶片净光合强度；K（z′）为扩散系数。作物层内CO2浓度垂直分布随作物群体结构和乱流交换强弱不同而有很大变化。
农田小气候综合测定仪
结构
中国于1980年研制成功的整套仪器由探头、支架、传输线、放大和显示等部分组成（见图）。①测量探头，有温、湿、风综合探头和地温、光照探头。气温感应元件选用球状热敏电阻，需使几个元件的输出特性一致且呈线性变化，以便用同一微安表显示。地温探头是全封闭式的，将热敏电阻和传输导线焊接好后放入细金属管内，用胶密封而成。选用体积小的湿敏电阻测定空气相对湿度，它的电阻值与相对湿度变化呈指数关系。风速测量用旁热式热线微风仪。加热元件用高稳定性的锰铜丝绕制，用温差电堆感温，冷热端的结构、大小基本一致，且均涂上白漆，以防太阳辐射。气温、湿度和风的感应元件组装为一体，成为直径约6cm、高约10cm的综合探头。其上为热线微风仪，并用螺旋形的金属罩保护。其下有一个双层圆形防辐射罩，罩下是测气温和湿度的感应元件。测光探头采用10个硅光电池串联而成。每个电池为2×1cm2，其光特性调到基本一致，放入一个上端开口的镀铬薄铜管内。在光电池的上面配有滤光片和乳白色的余弦修正片，以修正由于波长和入射角不同而引起的误差（见光度计响应的余弦特性）。②支架和传输导线。支架是安装各种探头的，其主干总长3m，由6根0.5m长带螺纹的轻金属管组成，工作长度根据需要任意组装。此外，主干上还有装配各个探头的支管，以便安在不同高度上。各个探头和放大、显示部分之间分别用数十米长的10芯电缆线连接。③放大和显示部分。除测温用电表直接读数外，其余要素均用集成电路放大。整个仪器上用两只微安表指示，分别有开关控制。一只指示温、湿度，另一只指示风速和光照。为了提高测量精度，各要素都分为两档或三档工作。④电源。交流或直流皆可。
特点
此仪器探头小巧灵敏，安装在植株群体内不致破坏其自然状态，且能遥测，避免了人为影响，保证观测资料具有较好的代表性和准确性。观测时，可通过转换旋钮迅速地读取同一要素不同高度的观测值或采用连续记录。因此能满足小气候观测关于同时性的要求，使观测资料具有较好的可比性
农田作物能量转化
部分农田净辐射通过作物光合作用转化为生物能和通过呼吸作用将生物能的一部分转化为热能的过程。研究作物能量转化的主要目的在于揭示各种作物能量转化的规律与特点，阐述制约这些转化过程的物理机制和生理机制，为提高作物光能利用率，增加粮食和其他植物产品的产量，开辟新途径。
作物光合作用中摄取能量和呼吸作用释放的能量，是农田热量平衡方程中的一个组成部分。若规定光合作用摄取能量为正，呼吸作用释放能量为负，在作物植株密度较大的生育盛期，则农田热量平衡方程（见农田热量平衡）可简写为：
R＝LE＋P＋lA
式中 R为辐射平衡，即农田净吸收的辐射能；E为农田的蒸散量；L为蒸发潜热；P为农田活动面与大气之间的乱流热交换；A为农田同化或释放CO2的量；l为同化或释放单位重量CO2时所交换的热量。
根据扩散理论可分别用下列三个方程确定蒸发耗热LE、乱流热交换P和因光合作用或呼吸作用所交换的热量lA，即：
式中 ρ为空气密度；qs为气孔腔内薄膜组织的比湿，等于叶温条件下的饱和比湿，q为自由大气的比湿；D′为水汽从薄膜组织表面到叶子外表途径上的有效扩散速度；D″为水汽从叶片表面到自由大气的扩散速度；Cp为空气定压比热；θw为植被活动面温度；θ为气温；c为自由大气中CO2的浓度；c1为薄膜组织表面的CO2浓度；为CO2从叶片表面到薄膜组织表面的扩散速度；为CO2从自由大气到叶片表面的扩散速度。
把上述三式代入热量平衡方程中，便得到lA的表达式：
这个公式的物理意义是：在白天，R为正值，lA为正，说明作物光合作用把部分净辐射能转化为生物能；在夜间，R为负值，lA为负，说明由于作物呼吸作用而释放能量。公式也说明，作物能量转化的速度随自由大气中CO2浓度与薄膜组织表面上CO2浓度差值的增加而增大，随净吸收的辐射能增多而增大。由于自由大气中CO2浓度变化很小，近似一个常数，于是转化速度随c1的减小而增大，又因c1在数值上比c小得多（c1《c），于是上式可近似地写成：
借助这个公式，可粗略估计在最有效利用空气中CO2的条件下，农田作物由于光合作用所消耗净辐射能的概量。假定1克空气中c平均等于0.46×10-3克；L＝2511焦/克；l＝10.464千焦/克；a取3.26焦·克-1·度-1；b取2.60焦·克-1·度-1便得出：
考虑到在中纬度夏季昼间的平均情况下，活动面（叶面）与空气平均温度差为5℃，平均空气相对湿度取50%，平均气温取20℃，便得到qs＝2.0×10-2[当活动面（叶面）温度为25℃时]；q＝0.7×10-2，把这些数值代入上式，便得到lA＝0.08R，即在中纬度平均的气候条件下，消耗于同化作用的能量，占辐射平衡的8%。辐射平衡一般占总辐射的55%～60%，这样，植被大约能够利用太阳辐射到达量的5%。用热量平衡方法得到的这一估计，同有利条件下辐射能利用率的平均经验资料是很一致的。实际上，在自然条件下，由于光饱和现象以及其他原因，还要浪费许多辐射能，真正消耗于光合作用的辐射能，平均情况下只有太阳辐射到达量的1%～4%，许多情况下，还不到1%。作物在光合作用中，把辐射能转化为化学能的概量，和热量平衡方程其他分量相比是很小的，以致过去讨论农田热量平衡方程时，一般都不考虑。但70年代以来，随着提高作物光能利用率而研究的作物能量转化问题的深入，应用农田热量平衡理论，研究这一问题，也逐步受到重视。
农业地形气候
地方海拔高度的影响
随着地方海拔高度上升，一般太阳直接辐射、总辐射和辐射差额增加，漫射辐射减小，空气温度降低，年较差减小，无霜期缩短，空气绝对湿度减小，但相对湿度随海拔高度的变化，情况比较复杂，有的地方和季节是先增后减，有的是先减后增，无一定规律。空气温度随海拔高度变化的递减率，一般是夏季大（大多在5～8℃/千米之间），冬季小（大多在3～5℃/千米之间），全年平均为5～6℃/千米左右。有时随着高度范围而变化，特别是冬季，由于冷空气沉积，在山体的下部出现逆温，使气温递减率变为负值。在某些地区，由于地形和气候特点的原因，气温递减率有冬大夏小或全年少变的情况。山地降水随海拔高度的分布大多呈抛物型，即降水先随海拔升高而增加，在达到最大降水量高度以后再转为向上减少。气候越干燥，出现最大降水量的高度越高。在中国新疆一带年最大降水量大多出现在2000～4000米拔海高度之间，秦岭为2000米左右，且北坡高于南坡，皖、浙山地大致在1000米左右。在气候湿润的印度西南沿海一带，出现最大年降水量的高度可降低到500～600米之间。但是有些地方由于地形和气候特点，也有非抛物型的变化。在其他条件相似的情况下，山地的风速一般是随地方海拔升高而增大，但其变化的快慢与具体地形情况有关。
坡地方位的影响
坡地方位不同，坡地上每天的可照时间和所接受的太阳辐射量就有差异，这种差异随纬度和季节不同而不同。在中国纬度范围内，夏季南坡的可照时间一般都比平地和北坡短，在冬半年则与平地相同而比北坡长。就坡面对可照时间和天文太阳辐射通量的影响来说，在夏半年南坡的坡度增加一度相当于纬度降低一度，在冬半年北坡的坡度增加一度相当于纬度升高一度。
根据理论计算结果（图1），坡地方位对直接太阳辐射影响的规律是：北半球夏半年在赤道附近的低纬度是北坡接受辐射最多，南坡接受辐射最少，随着坡度增大，南坡上接受的辐射量急剧减少，北坡上接受辐射量的变化则相对地小得多。在回归线附近则以东坡和西坡接受辐射最多，北坡接受辐射最少，南坡次之。随纬度升高，接受辐射最多的坡向便逐渐转向南坡，且辐射量随坡度的变化在南向坡地上变得比较缓和，在北向坡地上则变得愈来愈急剧，同时南向坡地在一定坡度范围内可以获得比平地较多的太阳辐射量，而北向坡地比平地获得更少的太阳辐射量，且坡度愈大，所接受的太阳辐射愈少。冬半年，坡地上的太阳辐射特点与夏半年很不一样，北半球不论在任何纬度都是南坡接受太阳辐射最多，北坡最少，且纬度愈高，坡度愈大，相差愈大。同时，南向坡地当坡度在一定范围内由小增大时，辐射总量增加，且纬度愈高，增加愈快，待至越过一定坡度以后，坡地上的辐射才转为随着坡度增大而减少。在北向坡地上的辐射量，不论在任何纬度都随着坡度增大而减少。
图1 北半球坡地上的可能直接辐射总量Wa与平地上的可能直接辐射总量W0的比值Wa/W0随坡向、坡度及纬度和季节的变化（曲线上的数字代表坡地的坡度）
不同方位坡地上的温度差异，主要是由辐射的差异而引起，在其他条件相似的情况下，凡是接受太阳辐射少的坡地，其温度也低；凡是接受太阳辐射多的坡地，其温度也高。因此，坡地上温度随坡向、坡度及季节和纬度而变化的规律，一般是与坡地上的辐射变化相类似，而且气候愈干燥、植被愈稀少、天气愈晴稳，不同方位之间的温度差异愈显著。但是由于不同坡地上的风速差异很大，特别是在大地形下，云雾和降水的差异，会在不同程度上加强或减弱这种由于辐射分布特点所造成的温度差异。在中纬度地区，就相对高度差几十米到二、三百米的中等坡度的小地形来说，南坡的平均气温在冬季可比北坡高1～2℃，在夏季一般只高零点几度，东坡和西坡的温度介于南坡和北坡之间，而与平地相接近。但随着地形尺度增大，不同方位之间的温度差异也相应增大。冬季，特别是有冷平流时，南北坡地的温度可以相差好几度。坡地方位对土温的影响比对气温的影响要大得多，在冬季晴天南坡表层土壤的平均温度可比北坡高4～6℃，比平地高3～4℃，地面最高温度南坡可比北坡高十多度，最低温度可比北坡高3～5℃（图2）。
坡地方位对湿度的影响比较复杂，对足以影响天气系统或过程的大地形来说，一般是向风坡降水多，湿度大，背风坡降水少，湿度小。但是高度不大的地形，因为对降水本身影响不大，其土壤湿度和空气湿度的相对大小主要决定于蒸发的强弱以及降水的分布和地面保水情况。所以在小地形中，坡地方位对土壤湿度的影响，一般正好与对太阳辐射的影响相反。凡是接受太阳辐射多、温度高的坡地，因为蒸发能力强，土壤水分消耗快，其土壤湿度一般都比较小；凡是接受太阳辐射少，温度低的坡地，由于蒸发能力弱，土壤水分消耗慢，其土壤湿度一般都比较大。坡地方位对空气湿度的影响与气候条件有关，在气候湿润的地区，因为各种坡向土壤水分都比较充足，坡地上的蒸发主要决定于热力条件，所以接受太阳辐射多的坡地，随着蒸发到空气中的水汽多，其空气湿度也大。反之，则小。在气候比较干燥的地区，由于接受太阳辐射多的坡地，土壤湿度小，其蒸发能力虽强，但实际蒸发到空气中的水汽少，空气湿度就反比接受太阳辐射少，而土壤湿度较大的坡地小，特别是相对湿度在上述两种坡地上，可出现很大的差异。
图2 10厘米深度的土温与坡向的关系（南京方山，冬季晴天）
综上所述，夏半年在回归线以外以及冬半年在极圈以外的地区，北半球南向坡地的小气候特点是太阳辐射较强、温度较高、温度较差大，冬季土壤冻结较浅，霜冻少而轻，但蒸发能力较强，土壤比较干燥；北向坡地的小气候特点是太阳辐射较弱、温度较低、温度较差小，冬季土壤冻结较深，霜冻多而重，但蒸发能力较弱，土壤湿度较大。纬度愈高，南北坡向之间的小气候差异愈大，而冬季的差异又远大于夏季。因此，在气候比较湿润而温度条件不足的地区是南向坡地的小气候条件对植物生长比较有利，北向坡地最差。但是在日射丰富而水分不足的地区，则是北向坡地的小气候条件比南向坡地对植物生长更为有利。
地形形态的影响
地形形态对温度的影响在很大程度上与天气条件有关。在辐射型天气下，在周围山坡围绕的谷地与盆地，由于风速小和乱流交换弱，对白天增温和夜间冷却都造成有利条件，且夜间周围山坡上的冷空气都向低处注泻，更加强了谷中的冷却，可以形成“冷湖”。在高地的顶部和坡地上，因为风速较大，乱流交换较强，且夜间地面附近的冷空气可以沿坡流失，而换来自由大气中较暖的空气，所以不论白天增温或夜间冷却都比谷地或盆地大为缓和，夜间在谷坡上常可出现暖带。因此，谷地、盆地以及其他避风低洼地白天温度较高，夜间温度较低，温度振幅较大，辐射霜冻较重；高凸地和迎风的坡地白天温度较低，夜间温度较高，温度振幅较小，辐射霜冻较轻。但是在冷平流天气下，由于风速愈大，降温愈快，则地形低洼和避风的地方昼夜温度都比高凸和迎风的地方高，平流霜冻比较轻。纬度愈高、地面植被愈低矮稀少，地形对温度的影响愈大，且冬季的影响远大于夏季。根据观测，在纬度较高的地方，周围山坡上植被稀少的谷地和盆地冬季月份的平均气温可比平地低2～10℃，无霜期可比平地短20～30天，甚至更多。高地顶部和坡地的平均气温可比平地高2～4℃，无霜期可比平地长10～25天。但在夏季月份，各种地形与平地温度的偏差一般只有1～3℃，甚至更小。在纬度较低的地方，特别是当地面有高而密的植被时，不同地形下的温度差异就大为减小，即使在冬季月份，也只有零点几度到1～2℃（见彩图105）。
在起伏地形的坡地，因为降水容易流失，土壤一般比较干燥；凹洼的低地，因为周围坡上的径流向此注集，土壤最为湿润；高地的顶部和梯田，因为地面比较平缓，径流减小，土壤湿度亦大。空气湿度因为和土壤湿度、风速以及温度有关，一般谷地和盆地空气湿度比较大，高地的顶部和坡地空气湿度比较小，且前者日变幅大，后者日变幅小。根据中国福建省丘陵地的观测资料，那里分布在比较开阔的谷地或盆地底部的农田与同海拔较高的开旷地相比，1月平均气温低0.7℃，平均最低气温低1.2℃，年平均气温低0.5℃，大于10℃的积温少138℃，年日照时数少281小时，平均相对湿度偏高2%；而分布在狭谷底部的山垄田，冬季平均气温又比开阔谷地或盆地底部的农田低1.0～1.5℃，最低气温低3℃以上，而相对湿度高2%，初霜期早20多天。山垄走向不同，其小气候也有差异，南北走向的山垄田1月平均气温和最低气温比东西走向的山垄田约低0.3℃，平均土温低2℃左右，而相对湿度高6%。在夏季山垄田（水稻田）的平均气温和最低气温均比开阔谷地的农田低0.8℃，最高气温低1.1℃，而相对湿度高4%。因此，山垄田是当地山区主要低产田类型之一。
地形对风速影响的规律一般是：凸出地形的顶部风速最大，侧风坡的中部其次，向风坡又次之，背风坡和低洼地形的底部风速最小（图3），且地形对风速影响的程度和距离是背风面大，向风面小。在比较平直的河谷内，当一般环流风近乎垂直河谷吹时，由于气流受阻，河谷内的风速照例是比平地减小；当风近乎平行河谷吹时，由于流区压缩，产生“狭管效应“，河谷内的风速要比平地增强，风向和河谷走向交角愈小，风速增强愈多。河谷愈深愈窄，河谷内风速的减弱或增强愈厉害。在山地、在晴稳的天气下，常见山谷风和坡风（见山谷风）。地形相对高度愈大，地面植被愈低矮稀少，山谷风和坡风的强度愈大。
图3 小山岗的风速分布
对大地形来说，降水的分布一般是向风坡多，背风坡少。但在一般像小山岗和丘陵地之类的起伏地形中，由于地形高差不大，对气流上升运动影响有限，其降水的分布主要受风的影响，风速大的地方降水少，风速小的地方降水多。
参考书目
傅抱璞著：《山地气候》，科学出版社，1983。
农业界限温度
热量资源的一种表达形式，是对农业生产有特定意义的几个日平均温度。农业气候上常用的界限温度有日平均温度0℃、5℃、10℃、15℃、20℃等。界限温度的出现日期、持续日数对确定地区的作物布局、耕作制度、品种搭配等都具有十分重要的意义。计算农业界限温度的初、终日期的常用方法有直方图法、两倍偏差法和五日滑动平均法等。①0℃：春季稳定通过0℃时，土壤开始解冻，早春作物（春小麦、青稞等）开始播种。秋季0℃稳定终止时，冬小麦开始越冬，土壤开始冻结，青稞停止生长。因此，0℃以上的日数可用来评定地区农事季节的总长度。这期间的积温反映可供农业利用的总热量。②5℃：春季稳定通过5℃时，喜凉作物（如春油菜、马铃薯）开始播种，小麦进入分蘖期，树木开始萌动。秋季5℃稳定终止的日期正是秋播小麦开始进入抗寒锻炼期。③10℃：是一般喜温作物生长的起始温度，也是喜凉作物积极生长的温度，多年生作物开始以较快的速度积累干物质。一般以10℃以上的持续日数和积温作为喜温作物的生长期和可利用的热量，是评定喜温作物生长期长短和热量多少的指标（见农业气候指标）。④15℃：是喜温作物积极生长、热带作物组织分化的界限温度。同时棉花、花生等进入播种期，可开始采摘茶叶。15℃的终日与冬小麦最晚播种期相当，水稻此时已停止灌浆，热带作物将停止生长。⑤20℃：是水稻安全抽穗、开花的指标，也是热带作物橡胶正常生长、产胶的界限温度。
农业气候分析
分析内容
农业气候分析多为农业生产远景规划服务，要考虑到与农作物或牲畜生长、发育、产量有直接的天气条件循环更替的一切复杂性。可以按旬、月、季、个别生育阶段、整个生长期、或某一具体日期（如播种期、收获期、灾害天气出现日期等）的形式进行分析。随着地区条件的变化和农业技术与生产水平的提高，农业气候指标会发生相应的变化，分析内容和方法也要适应新的变化。一般情况下，除对气候要素的多年平均值进行分析外，还要分析其出现的机率或保证率（见气候要素统计量），以便做出全面、正确的农业气候评价。
分析方法
农业气候分析的主要方法，有对比、统计、数学模拟三种：
对比分析
对不同地区、不同年份、不同条件进行对比分析。由于各地区和各年的气候条件不同，同一作物或品种在各地或各年中生长、发育和产量的表现各异；而同一作物或品种在同一气候条件下对不同农业技术措施的反应也不一样。因此，根据以上各种对比分析可以确定某一作物或品种的最适和有害气候条件以及某种气候条件下的最优农业技术措施。
统计分析
有相关分析、概率分析、周期分析等（见统计学方法）。借助统计分析和检验，可以确定对作物生长、发育和产量起主要作用的气候因子，排除次要和偶然性的因子，而得到客观的、定量化的判断标准。如回归分析，就在于求出用回归方程表达的作物生长、发育、产量与气候条件之间客观的、定量的联系形式。自然界各年出现的气候情况是随机的，但长年又具有一定的规律，概率分析就是根据长年的观测资料确定某种农业气候条件下出现的机会（概率）。而周期分析则用于确定某种农业气候条件出现的周期。概率分析和周期分析对长远的农业生产规划和布局以及多年生作物的引种、栽培均有重要参考价值。
数学模拟
有静态模拟，动态模拟等。是用数学的函数关系描述气候条件对生物生长、发育、产量的影响，建立相应的数学模式，并可根据获得的模式在一定范围内加以引伸和推论。静态模拟用于模拟不随时间而变化的一些过程（如光照度—光合强度曲线模式等）；而动态模拟则用于模拟随时间而变化的一些过程（如光合量、呼吸量、干物质增长量的模式等）。因为生物的生长、发育是随时间变化的，所以生态系统和农业气候分析中的许多模式属于动态的模拟和模式（见农业气象模式）。
不同类型的农业气候问题可采用不同的分析方法和分析内容。例如，在确定农业气候指标时，可用调查分析、产量与天气条件对比分析、作物分布区与分布界限分析等方法。在研究农业气候资源时，主要采用统计方法分析光、热、水等条件的均值、总量、极值、保证率等。而在研究农业气象灾害时，则主要分析其强度、频率、周期规律等。
农业气候区划
沿革
早在两千年前的中国地理名著《禹贡》中，就把全国分为九个州，对各地的土壤、物候、农产、田赋等划分均有记载，这是世界上最早的农业地理分区。W.柯本1900年发表的气候分类，把植物地理分布与气候结合起来进行区划，并采用温度和降水的临界数值作为分界标准，是最早的有农业意义的气候分类。竺可桢于1931年、涂长望于1936年先后根据中国气候特点和农业生产实际，提出东半部雨量丰沛，足敷农业之用，应以冬季温度为指标；西北地区雨量稀少，冬季过寒无农事活动，土地利用程度随雨量多少而异，应以雨量多寡为分类标准，并将中国划为八类气候区域。张宝堃等1957年根据中国自然地理条件的差异把全国分为东部季风区、蒙新高原区及青藏高原区；并在东部季风区内根据积温（∑t≥10℃）和最冷月平均温度及平均极端最低温度划出六个热量带，每个热量带都有典型的天然植被、农作物种类及种植制度，分区已有明确的农业意义。50年代末开展农业气候区划工作，先后作出了江苏、湖南、新疆等省（自治区）级农业气候区划。60年代，中国科学院地理研究所和自然资源综合考察委员会先后完成了中国南亚热带农业气候分区和内蒙及其毗邻地区农牧业气候区划。1979年中央气象局等单位根据农业区划的需要，在各地普遍开展了农业气候资源调查和区划工作，先后完成了中国综合农业气候区划初稿，中国小麦、柑桔、甘蔗、茶树等气候区划，以及北方小麦干热风区划，杂交水稻（籼型）气候适应性区划，大部分省（区）和部分市（县）的农业气候区划和单项区划。
苏联的农业气候区划工作开展较早。П.И.伯罗乌诺夫早在1928年进行了按作物和植物划分的气候地带。30年代起，Г.Т.谢良尼诺夫作出了苏联农业气候区划和世界农业气候区划。Ф.Ф.达维塔亚1948年完成了苏联葡萄气候区划，A.H.巴布什金1960年作出了中亚棉花气候区划。
40年代，大后美保（1945年）根据气象因子与产量关系，划分了日本小麦、大麦、亚麻、橄榄等的适宜气候栽培区。西内光等从作物分布的临界气象条件及田间试验中找出作物与气候条件的关系，划出了日本作物分布界限。内善兵卫用农田水热平衡法进行了日本水稻气候区划，吉野正敏等用航空摄影图、地形图等进行作物霜冻和寒害的农业气候区划。阿根廷的A.J.帕斯卡尔先后于1962年和1969年提出了世界小麦和大豆农业气候区划指标系统。印度、法国采用桑斯威特分类方法进行了全国的农业气候区划。
区划原则
区划应遵循：①农业气候相似原则；②要适应农业生产发展规划的需要；③有利于充分合理利用气候资源，发挥地区气候资源优势；④要能反映农业生产中主要农业气候问题，为发展农业生产提供依据。
区划种类
①根据区划任务的不同，把农业气候区划分为两类：一类是综合农业气候区划，综合考虑农、林、牧、渔与气候的关系作出的综合农业气候区划；另一类是单项农业气候区划，以专业、作物、灾害为对象作出的农业气候区划。②根据区划范围大小可分为全球、洲、区域、地方等农业气候区划；国家、省、县农业气候区划。由于区划的范围、服务对象不同，区划方法和对精度的要求都有不同。
区划步骤和内容
一般包括：农业气候调查，气候和农业资料的收集和整理，进行农业气候条件和农业气象灾害的鉴定和分析；确定农业气候区划指标和区划系统，进行划区和分区评述。
区划指标
用作划分农业气候区域界限，反映地区农业气候特点和表示农业气候区域内的相似和区域间的明显差异，以及农业气候问题。在农业气候区划工作中，确定区划指标值是区划的关键。在选择、确定农业气候区划指标时，应考虑划区指标必须具有明确的农业意义，能反映出地区农业生产的差异。由于气候波动对农业生产的影响，通常需要考虑气候保证率，在运用农业气候指标时，须根据指标农业意义的重要性，分出主导指标和辅助指标，并要求两者相结合。可采用综合指标法反映多种气象要素的综合作用。在进行小范围区划时（县、乡、国营农场）考虑选用土壤、地形、物候等自然景观的差异作为补充指标。区划中常用的热量指标有：农业界限积温（大于0、5、10、15、20℃积温），作物生长期，最冷月（1月）和最热月（7月）平均温度、平均极端最低温度等；水分指标有：降水量、降水变率、蒸散量、降水蒸发比（干燥度或湿润度）、降水蒸发差等。另外还有光照、农业气象灾害和综合指标。
区划系统和划区方法
一般农业气候区划按分级多少和范围大小，划分为带、区、地区和小区。各国最常用的划区方法是逐级分区法。此外，还有集优法、聚类分析法、最优分割法等。
分区评述
分区评述内容应包括各区域地理位置和所辖范围、主要农业气候特征、气候条件与农林牧布局及主要农作物和种植制度的关系，主要气象灾害、农业气候生产潜力和合理开发、充分利用农业气候资源的途径和意见。
参考书目
北京农业大学农业气象专业编：《农业气象学》，科学出版社，1982。
农业气候生产潜力
光合潜力
1978年黄秉维提出农作物生物产量和太阳总辐射量（Q）的关系式：Y（Q）＝A·Q，式中Y（Q）为最大可能生物产量（千克·公顷-1·年-1），亦称光合生产潜力；A是换算系数，A＝K·ε，式中K为能量转换系数，ε为光能利用效率。公式是在假设温度、降水等其它条件都适宜情况下对光能利用“上限”的估算（见光合生产潜力）。
光、温生产潜力
在自然条件下，假定水分条件得到满足时，一个地区农作物产量所能达到的上限。即考虑光、温两个因子与农业生产潜力的关系，其表达式为：
式中 Y（Q、T）系光温生产潜力（千克/公顷），为经济产量，若折算成生物学产量需乘以2.5。在计算全年Y（Q、T）时，把各时段的温度累加，乘以一定系数。也有人考虑到作物分喜温和喜凉两大类：喜温作物（如水稻、玉米）其适宜温度可取27℃，下限温度取10℃；喜凉作物（如麦类）最适温度取20℃，下限温度取0℃，这样计算更符合实际。
光、温、水生产潜力
江爱良1984年提出考虑光、温、水三因子的生产潜力估算法，以光为最本质的要素，温度和雨量看作促进或限制光合作用的因素。采用如下阶乘式模式：y（Q、T、P）＝f1（Q）·f2（T）·f3（P），式中y（Q、T、P）代表光、温、水三因素的生物质量。右方三函数假设具有如下形式：f1（Q）＝A（Q）；f2（T）＝0～1；f2（P）＝0～1。式中Q为太阳总辐射；（Q）为上述黄秉维的Y（Q）乘一系数0.07以考虑不同生育阶段太阳辐射利用的差异；f2（T）按不同作物用0～1之间的不同值，反映不同的最适生长温度；f3（P）为反映雨量（P）与需水量（PE，可能蒸散量）的比值。P≥PE时，f3（P）＝1；P＜PE时，f3（P）＝P/PE。
江爱良用以上三种估算法试算一些地区的农作物产量生产潜力，进行比较。估算结果如下表。
从表中数字可见，从实际情况和可能达到的水平看，三因子——y（Q、T、P）估算法较接近现实。
中国几个地区的农作物产量生产潜力（千克·公顷-1·年-1）
李斯模式 联合国科教文组织的《自然与资源》刊物于1972年发表了H.李斯在国际生物学计划（In ter-national Biological Programme）支持下做的世界初级生产力模拟研究。所用的模式有两个基本回归方程，分别表示年平均气温、年平均降水量与年干物质产量的关系，取两个方程算得的两个产量值中较低的一个。H.李斯绘制了世界生物生产力分布图。1977年苏联H.A.叶菲莫娃根据布德柯的研究，以辐射平衡年总量为基础所表达的热量和以干燥指数（干燥指数＝净辐射量·年降水量-1×蒸发潜热-1）表达的湿润条件之间的关系，估算出这些气候因子与自然植被生产力之间的定量关系（见图）。又进一步用净辐射量分布图和干燥指数分布图计算出全球自然植被初级生产力。
植物生产力与辐射平衡R和干燥指数R/Lr）的关系（1cal＝4.185J）
农业气候手册
由农业气候资料、附属图表和说明文字汇编的为农业服务的工具书。在农业气候调查、农业气候资料整理、农业气候分析及大量农业气象研究成果的基础上，按照农业生产的需要加工、整理、编制而成。
主要内容有：①概述自然地理概况、主要气候特征、农业生产特点及存在的问题。②农业气象资料：生物（包括农、林、牧等）对气象、气候条件的要求和反应，主要用农业气象、农业气候指标表示；物候和产量资料；土壤水分含量及土壤农业水文特性资料；农业气象灾害指标、发生规律及防御措施；病虫害发生、发展的农业气象指标及防御措施；节气及相应的农事活动。③气候、农业气候资料：光（太阳辐射、日照），温度（日平均气温、日最高最低气温、界限温度起止日期、持续日数和积温以及土壤温度等），水（降水、积雪），风，湿度等要素的多年平均值、极值、不同等级要素值出现的频率及保证率等。④主要的农业气候图表：如曲线图、相关图、列线图、等值线图等。⑤有关农业气象、农业气候术语释义及资料单位换算等.例如降水量毫米数换算为米3/亩，风力与风速换算表等等。地区性农业气候手册除收有一般性气候和农业气候资料外，大都是围绕当地农业生产中存在的主要农业气候问题和影响当地农业的关键气候因子和时段进行编汇的。
农业气候图
农业气候地图
用等值线形式表示某一农业气候要素（如气温等）或多个农业气候要素和物候期的地域分布规律的地图。区划图可以用气候要素的平均值、极端值，一定概率值、出现日期、持续日数等作等值线图。其特点和作用是：表示农业气候要素与物候现象的地域分布，推测无资料地区的基本农业气候特征或物候期，判断不连续记录资料的正误，综合分析判断各地农业气候条件的相似性与相异性，能给出比数字资料更直观、明确的地区农业气候条件概况。图的比例尺视研究目的与区域大小而定。大比例尺的农业气候图所描述的范围较小，如县、国营农场的农业气候图。省级、全国、全球的农业气候图，其比例尺相应缩小（图1）。
图1 中国小麦黄熟期等候线图（虚线为冬、春小麦分布界线）
图2 上海各节气累年平均气温与降水量（1951～1970）
图3 合肥全年一米深土层平均地温剖面图（℃）
农业气候图表
包括各类单要素图表和多要素图表。用来表示各类农业气候要素的时间、空间变化规律或有关要素的相关性等。根据内容与形式叮以分为：时间变化图（图2）、剖面图（图3）、点聚图（图4）、列线图（图5）、相关图（图6）、以及综合图（图7）等。其中点聚图、相关图常用做分析农业气候指标的工具之一；列线图除反映农业气候规律外，还可以综合分析具体农业气候问题。
图4反映出冬小麦拔节以后，各级低温下的受害情况，根据点的散布情况，可以分析冬小麦拔节期的霜冻指标。
图4 冬小麦拔节期霜冻危害点聚图
图5表明当地日平均气温大于10℃多年平均积温和早、晚稻品种的积温指标综合分析资料，可查出各晚稻品种的最晚播种期，为当地合理搭配早、晚稻品种提供气候依据。
图5 龙泉山区积温列线图
图6表明豆粒含油率与成熟前50～20天内的平均最高温度和整个生长季内日照时数的数量关系，可为大豆适时、适地栽培提供气候依据。
图6 豆粒含油率与温度和日照的关系
图7表明该地主要农业气候特征、农业气象灾害、水稻生育期、生长动态等，便于概略地了解该地水稻农业气候条件。
图7 云南大理县水稻农业气候条件综合图表
农业气候学
简史
中国早在春秋时期已有节气和物候的记录。秦汉时期就有了二十四节气和七十二候的完整记载。北魏贾思勰的《齐民要术》一书记有根据节气与物候的规律掌握农时，利用物候预告农时的方法。欧洲在两千多年前的古希腊和罗马时代，也已制定和颁发物候历。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。如苏联А.И.沃耶伊科夫，德国J.汉恩、A.苏潘、W.柯本、苏联П.И.伯罗乌诺夫等人联系植被、动物、土壤与气候，先后进行了全球的或地区的气候分析与分类。19世纪末期，俄国学者沃耶伊科夫和伯罗乌诺夫运用农业气候相似原则，成功地研究了俄国的棉花、茶树的适宜栽培区域。1937年苏联Г.Т.谢良尼诺夫等探索了世界农业气候区划。20世纪中叶以后，农业气候学开始形成体系，发展成为独立的学科。50年代至80年代初，随着生理学、生态学、气象学、数学等的迅速发展和向农业气象学领域的渗透，以及遥感技术、电子计算机在农业气候研究中的应用，对农业气候的研究逐步由定性描述转向定量分析，由单因子分析向多因子的综合分析发展。
中国现代农业气候研究工作开始于20世纪初，1916年竺可桢指出：中国多熟制农业的形成，是各地温度、雨量不同的结果。20年代期间，他发表了许多农业气候、农业气象灾害等方面的论著。根据气候与农业的关系，提出中国气候的分区标准，并做出区划。随后涂长望等人先后做出结合农业的中国气候区划。50年代末期，广泛开展农业气候调查，编制了全国农业气候资源图集和农业气象服务手册。60年代以后，对中国主要作物的农业气候指标、地区农业气候资源、农业气象灾害问题（如水稻烂秧、橡胶树的寒害和霜冻害、棉花蕾铃脱落）等进行了专门研究。1964年竺可桢发表题为《论我国气候的若干特点及其与粮食作物生产的关系》的论文，把光能列为农业气候资源，将农业气候体系的研究向前推进了一步。他根据长期物候观测记录进行了理论研究，与宛敏渭合作编著了《物候学》一书，指出美国A.D.霍普金斯定律的局限性，阐明物候变化的内外因素，物候研究的目的和作用。70年代末，为配合农业自然资源调查与农业区划，广泛开展了光资源、热量资源、水资源和农业生产潜力的研究。各省（市、自治区）、县进一步开展了农业气候资源调查和区划。对小麦干热风、东北冷害、杂交水稻的农业气候条件、柑桔冻害以及东北平原、黄淮海平原、黄土高原、长江三角洲、海南岛地区及亚热带山区农业气候资源的合理利用进行了研究（见农业气候资源利用）。与此同时，还进行了稻、麦、棉、大豆、甘蔗、柑桔、茶树等作物的农业气候区划。
内容
它的研究内容一般包括农业生产对象（农、林、牧、渔）及农业生产过程（栽培措施、种植制度等）对气候条件的要求和反应；地区的、专题的和农业生产对象的农业气候资源分析；农业地形气候和农业土壤气候的利用和改善；农业气象灾害发生规律与防御措施的气候效应；农业气候区划以及农业气候资料处理与服务方法的研究等。在中国，山区占国土面积的三分之二以上，干旱、半干旱地区约占全部国土的一半以上。为了发展多种经营，恢复与维持生态平衡，山区与干旱、半干旱地区农业气候资源的开发、利用与改善，已成为中国农业气候工作的重要内容。农业气候服务也是农业气象工作为农业生产服务的主要内容之一。它的服务形式主要有：专题与综合的农业气候分析、农业气候区划、农业气候图、农业气候资料手册、农业气候志等。
方法
它的研究方法应遵循农业气候相似原则。农业气候相似指地区间关键的农业气候条件的相似，而非全部气候要素特征值的一致性。这些关键的农业气候条件，影响农业的地理分布、农业生产结构、种植制度、栽培方式、产量、产品质量；对动植物的生物学特性，土壤的形成和发育、土壤理化性状、土壤微生物的活动，以及农业病虫害的发生、发展等也有影响。同时，人类的生产活动，在一定程度上也会引起地域气候的改变，从而又影响着农业生产的变化与发展。在研究农业气候的工作中着重考虑对农业生产类型、农作物合理布局、农作物生长发育、产量形成等起决定作用的农业气候条件。农业气候因子包括生存因子和非生存因子。生存因子即生物体在生活过程中所必须的光、温、水等外界气候条件。只有在生存因子得到充分满足且结合适宜时，生物才能正常生长、发育，并获得高产。各种生存因子具有同等重要性，彼此不能代替。而非生存因子，如湿度、风、云、雾等，在一般情况下只起加强、抑制或削弱生存因子的作用。农业气候研究应着重分析作物体关键时期生存因子的作用。
参考书目
H.E.Landsberg,World Survey of Climatology vol.3,1981,Elsevier Scienlific Publishing co.New York.
А.С.Масиящ,Агроклцмамаческυü СбoрнцкРабомВы-nусн14,Гидрoметеoизлат,Москва,1975.
农业气候指标
种类和形式
光能指标
主要形式有：日照时数、日照百分率、太阳总辐射、光合有效辐射和农田群体摄取的太阳辐射量等。
热量指标
主要形式有：日平均气温稳定通过各种农业界限温度（0℃、5℃、10℃、15℃等）的初终日期、持续日数和积温以及春（或秋）季各界限温度初（终）日期间的间隔日数等。利用这些指标，可以评定地区不同类型作物的可能生长期到来和结束的迟早、可能生长期的长短、可利用的总热量以及春秋期增温和降温的速度。结合作物的相应指标，便能评定地区热量资源对农业的利弊程度。
中国中纬度温带地区大多数作物生长期与日平均气温大于10℃的时期大致相当，以往10℃指标应用甚广，近年来，为充分挖掘地区气候资源，并考虑越冬作物的生育状况，多采用日平均气温大于0℃期间日数和积温以反映地区可能生长季长度和热量资源。积温由温度强度和持续时期两者构成，但积温相同的两地，其温度强度和持续时期可以不同。温度年、日变化有差异；同样，两地日平均气温大于10℃持续日数相同，初、终霜冻出现的迟早可有差异。因此，积温指标有时单独可表达一地的热量资源，有时还要辅以其他热量指标，如最热月平均温度、初终霜冻日期等，才能正确评价地区热量条件。此外，在评定越冬条件时常用最冷月平均气温、年极端最低气温及其多年平均值、负积温、积雪日期、积雪深度等指标（见积温和农业界限温度）。
水分指标
主要形式有：大气降水量、土壤湿度和有效水分储存量及湿润度（或干燥度）、水分盈亏（降水量与可能蒸散量之差）、蒸散差（可能蒸散量与实际蒸散量之差）、相对蒸散（实际蒸散量与可能蒸散量之比）等。以上指标除大气降水外，都考虑到水分收入和支出两个方面。应用以上指标对比作物需水量指标，便能评定地区农业水分供应状况。
确定农业气候指标的方法
①平行观测资料对比分析法。包括一般农业气象观测和分期播种、地理播种、小气候播种等田间试验及人工模拟试验所取得的资料进行统计检验，反复验证，逐步归纳，求得指标。②调查分析法。总结群众有关农业气象和农业气候经验，结合气候资料进行对比分析，求算农业气候指标。运用此法需因时、因地、因条件制宜地验证经验的适用范围和程度，才能得出确切的指标。③作物产量气候因子分析法。首先，影响农业产量最主要的是气象条件和农业技术水平。除去由于技术水平的变化所引起的产量变化，可显出气象条件对产量的影响。第二，影响农业产量的气候因子中，有起主导作用的关键因子和关键时期。明确关键时期与关键因子，便能有针对性地求得相应的指标。④作物分布区域与分布界限的气候分析法。可以认为，在当前农业技术水平下，作物分布现状基本上合理地利用了当地的气候资源。因此，调查现有栽培作物的分布区域和分布界线，并将它们的产量、品质与当地气候资料结合起来进行分析，可以求得指标（见农业气候分析）。
农业气候资源
世界农业气候资源分布
太阳总辐射
世界上各地太阳总辐射量在60～200千卡·厘米-2·年-1之间，高、中纬度地区分布具有带状特征，赤道附近由于云量增加，总辐射量显著减少。年总辐射最大值出现在南、北半球的副高压带，一般为160～180千卡·厘米-2·年-1，东北非洲沙漠地区可达220千卡·厘米-2 ·年-1 （图1）。夏季（6月）总辐射分布在北非、中东和拉丁美洲有三个高值中心，月辐射量大于22千卡/厘米2，东南亚为一低值区，月辐射量小于12千卡/厘米2。南半球随纬度增加而显著减弱，月辐射量从10千卡/厘米2减至2千卡/厘米2。
图1 全球年总辐射量分布（千卡·厘米-2·年-1，1卡＝4.1855焦）
热量全球日平均气温大于10℃的年积温分布，除极圈内年积温低于1000℃外，其他地区均在1000～10000℃之间，赤道与热带地区可达8000～10000℃，欧亚大陆的温带和亚热带地区在2000～8000℃左右，大洋洲从南部4000℃向北增至10000℃，地中海地区约6000℃左右。平原地区的积温随纬度而变化，但因受地形及海陆影响，同纬度呈不规则分布。例如中国青藏高原为一低值区，西北欧受洋流影响积温偏高。北美东岸地势平坦，积温呈带状分布；西岸地形起伏，积温随海拔升高而减少。
降水量 欧亚大陆及北美西岸年降水量约500～2000毫米，深入内陆降水有减少趋势。大洋洲降水呈环状分布，沿海多、内陆少。东南亚地区受季风、台风和洋流影响，年降水量在2000毫米左右。全球有几个降水高值区，如中美洲巴拿马、南美北部厄瓜多尔、非洲西海岸加纳和几内亚湾、印度的阿萨姆、智利西南部等年降水量达5000毫米。全球降水低值区在北非沙漠区、中东、苏联中亚细亚及中国西北地区，年降水量低于200毫米（图2）。
中国农业气候资源分布
中国地域辽阔，兼有热带、亚热带、温带多种农业气候区，并且雨热同季，适宜各种类型的农作物生长。日平均气温大于10℃积温在8000℃以上（云南高原在7500℃以上）的地区为热带，多数地区年降水量在1400～2000毫米，年总辐射量为460～586千焦/厘米2，农作物可全年生长，橡胶、椰子、咖啡、胡椒等典型热带作物生长良好；秦岭、淮河一线以南至热带北界地区为亚热带，日平均气温大于10℃积温在4500℃以上，年降水量900～2000毫米，年总辐射量352～523千焦/厘米2，是水稻主要产区，也盛产亚热带经济林木（油桐、油茶、茶树、柑桔、杉树、马尾松、毛竹等）；暖温带日平均气温大于10℃积温在3500～4500℃，年降水量为500～800毫米，年总辐射量为502～586千焦/厘米2，是小麦、玉米为主的一年两熟（包括间套作）地区，也适于棉花、花生、大豆、谷子等作物生长；中温带的东北松辽平原，日平均气温大于10℃积温为2500～3500℃，年降水量为400～600毫米，年总辐射量为460～544千焦/厘米2，春小麦、马铃薯、甜菜等喜凉作物生长良好，水稻、玉米等喜温作物亦可种植。西北地区气候干旱，局部热量够的地区若有灌溉条件可种植长绒棉、优质瓜果（哈密瓜）及无核葡萄等；青藏高原的河谷地区可种植春小麦、青稞、马铃薯等作物。西北干旱地区和青藏高原降水虽少，后者热量也不够，但仍可满足牧草生长需要（见生长期、无霜冻期及彩图138～142）。（韩湘玲）
图2 全球年降水量
农业气候资源利用
参考书目
竺可桢：论我国气候的几个特点及其与粮食作物生产的关系，《地理学报》，1964年1期。
中国科学院地理研究所：《中国农业地理总论》.科学出版社，1980年。
东北平原
农业气候资源特点
日平均气温≥10℃期间的活动积温2200～3770℃，无霜冻期120～160天以上，最热月平均气温22～24℃，年降水量东部多于西部，南部多于北部，变化在400～750毫米之间，其中80%以上集中在作物生长季（5～9月）。齐齐哈尔—哈尔滨—长岭—双辽一线以东地区，年干燥度1.49以下，为湿润和半湿润气候区；以西为半干旱气候区，年干燥度大于1.50。全区大部分地区年总辐射量419～544千焦/厘米2，年日照时数2400～3000小时，作物生长季日照时数为1100～1400小时，日照百分率在50%～60%以上。作物生长季（5～9月）的总辐射量为239～293千焦/厘米2，其中光合有效辐射117～142千焦/厘米2。全年日平均风速大于5米/秒的日数达80天以上，多集中在春季。主要不利气候条件是冷害（见东北冷害），西部易旱，东部易涝（见洪涝灾害）。
资源利用不合理之处，主要是：①农、林、牧结构不合理，引起了生态环境的恶化。松辽平原的耕地、林地和牧地之比为48∶1∶2.7，森林覆被率低，草原沙化、碱化。三江平原农、林、牧用地分别为29%、37%、1.7%。自开发以来，由于森林覆被率的降低干旱发生较频繁。②农作物及其品种布局不合理，西部易旱区由于扩种玉米而挤了抗旱耐旱作物（谷子、高粱），限制了抗旱优势的发挥；北部热量条件差的地区，种植生长期长的玉米品种，从而使低温危害加重。③对治涝重视不够。
利用途径 ①合理调整农业结构。建设稳产高产的粮、豆、糖、油生产基地。种草植树退耕还林、还牧。逐步提高森林覆被率。②搞好作物及其品种的合理布局。北部积温低于2600℃的地区种植喜凉作物，如春小麦、马铃薯、甜菜等，以及玉米、水稻、大豆等早熟品种。中部和南部地区，可种植喜温作物的中熟种和晚熟种。③发展灌溉，防御干旱，对松辽平原西部地区尤为重要；雨期治涝。特别是三江平原，开垦宜与治涝相结合。④开发风能。本区风能与农事活动（灌溉等）急需能源补给的时间一致，具有开发价值（见风能资源）。
黄淮海平原
农业气候资源特点
光热资源丰富，年总辐射量481～565千焦/厘米2，光合有效辐射量230～272千焦/厘米2、日照百分率50%～60%，日平均气温≥0℃积温4100～5400℃、日平均气温＞10℃积温3800～4700℃，无霜冻期175～220天，最热月平均温度24～28℃，可以春播喜温作物，如玉米、高粱、谷子、水稻、棉花、大豆、甘薯、花生、芝麻、烟草等。最冷月平均温度0～－5℃，年极端最低温度多年平均值－10～－20℃，冬小麦和苹果、梨等温带果树均可越冬，但有明显的越冬休眠期。年降水量500～800毫米，季节分配不均，集中夏季，7～8月的降水量约占全年的45%～65%。此时高温多雨，有利于春播作物生长。秋、冬、春三季均为水分亏缺的干旱期，小麦生长期内缺水达150～200毫米。全年水分支出大于收入，亏缺水分约400毫米。
农业气象灾害
主要有旱（见旱灾）、涝（见洪涝灾害）、干热风、霜冻等。干旱较为频繁，春旱重于秋旱，尤以春末夏初的干旱最重，影响春播、夏播和旱地小麦的生长。涝灾主要发生在降水集中的7～8月，作物受涝后大幅度减产。春末夏初的干热风是本地区小麦子粒灌浆期的严重灾害，尤以太行山东麓京广铁路两侧最严重。干热风在5月中、下旬到6月上、中旬出现，但集中在5月下旬到6月上旬，半数以上的年份都受到不同程度的危害。晚霜冻（春霜冻）多出现在4月上、中旬，对处于拔节、孕穗期的冬小麦和处于开花期的苹果、梨等果树都有危害。冬小麦受害地区主要在本区的南半部，愈往南冬小麦进入拔节、孕穗的时期愈早，受害机会愈多，受害也愈重，每2～3年即有一次。早霜冻（秋霜冻）多出现在10月中、下旬，正值棉花吐絮期，造成霜后花，影响棉花质量，特别对本地区北部的棉花危害较大。
利用途径 缺水是黄淮海平原农业发展的限制因子，农业措施应以蓄水、节水、合理用水为前提。①合理用水，适当发展小麦。小麦整个生长期都处于干旱少雨期，光热条件充分，生长后期温度较高，在有水分保证的条件下具优质高产的气候条件。②在缺水源的地区，适当发展耐旱作物，如谷子、高粱、甘薯、花生、芝麻、棉花等。其中高粱既耐旱，又耐涝、耐盐，是对旱涝盐碱适应性广的作物。林木、果树、苜蓿、棉花等深根作物能利用较深土层水分，在干旱季节不需或只需少量灌溉，特别适宜干旱缺水的地方种植。发展林业，特别是营造护田林网，以及在旱薄地发展枣粮间作，在地下水位低的高地发展粮桐间作，均能有效地降低风速、增加空气湿度、减少农田蒸发。③因地制宜，合理安排种植制度。在无灌溉条件的地方，应着重考虑水分限制因素。由于一年生作物的需水临界期与降水集中的季节基本同步，因而自然形成了以春播作物为主的一年一熟或二年三熟的旱地传统种植制度。北部是以春播作物为主的一年一熟制。春播作物中最适于玉米、高粱、谷子等生长。在水肥条件较好的地方宜发展两年三熟，并采取套作形式增加春播作物的比重；中部宜于小麦比重较大的两年三熟制，小麦后茬的夏播作物主要为玉米，一年一熟春播作物主要是棉花；南部宜于一年两熟，其形式有小麦—水稻、小麦—玉米、水稻—绿肥。也可发展冬油菜，以充分利用冬春的水热资源。水浇地适当发展一年两熟，可提高土地与光能利用率，特别是本地区的中、南部两熟潜力更大，可视水肥保证条件分别采用小麦—玉米、小麦—大豆、小麦—甘薯、小麦—谷子等形式。（见彩图61～65）。
黄土高原
农业气候资源特点
光能资源
本区年总辐射量为502～669千焦/厘米2，北部、西部达586～669千焦/厘米2。生长季（≥0℃期间）的总辐射量占年总辐射量的70%以上。年日照时数为2200～3000小时。年总辐射量和年日照时数与同纬度的华北地区相比，分别多84～126千焦/厘米2和200～300小时。
热量资源
年平均温度在6～14℃之间；1月平均温度在－2～－14℃，平均最低温度为－6～－22℃；7月平均温度为20～24℃。日平均气温≥10℃的积温和无霜冻期，除高山（如太行山、吕梁山、六盘山）低于2500℃、小于120天外，大部地区为2500～4500℃、150～250天。年气温日较差在10～16℃之间，对植物干物质积累十分有利。由于地势起伏，气温的地域分布差异大，垂直变化明显，海拔每升高100米，无霜冻期减少5～7天，日平均气温≥10℃积温减少100℃左右。
降水资源
全区年降水量为150～700毫米，自东南向西北急剧减少。但在一些高大的土石山区，降水量较四周多100～200毫米（如子午岭、六盘山等）。汾渭谷地降水量较丰沛，达600～700毫米；西北部长城沿线降水最少，仅200～300毫米；其余大部地区在300～600毫米之间，是中国旱农集中区域之一。
风能资源
本区全年日平均风速≥5米/秒的日数达30～50天，个别地方可达50天以上。
利用现状
①除六盘山南侧、子午岭、黄龙山、吕梁山、太行山尚保留部分森林，西北部尚有30～50%荒坡草地外，大部土地已辟为农田，天然植被十分稀少。森林面积约占总面积的6.5%。草场已普遍超载。在水热条件较好的东南河川盆地及黄土塬地区，多为一年两熟或两年三熟，以种冬小麦、玉米、棉花为主；水源缺乏的地区及高原的西北部，为一年一熟，作物多以小麦（长城以北地区为春麦），糜子、谷子、马铃薯为主。此外，在陕北延安一带及黄河两岸热量较高的地区，苹果、核桃、红枣等林果有所发展。②农、林、牧结构比例失调。如黄土丘陵区约15万平方公里的地区内，农、林、牧用地分别为51%、7%、20%，个别县开垦指数高达87.8%，水土流失严重，燃料、饲料、肥料俱缺。
利用途径
①调整农、林、牧结构：除河谷平原川地及黄土塬区以种植业为主外，其它广大地区以发展林（果）、牧业为宜。②保水保土，提高农业气候资源利用率。在种植业生产中，对具有水源条件的川、塬、盆地，积极开辟水源，建立稳定的一年两熟和两年三熟制；在水源缺乏的塬区和沟谷台地及坡地，应以种树种草发展林、牧业为主。
亚热带地区
农业气候资源特点
①雨热同季。年总辐射量多在377～544千焦/厘米2，全年日平均气温大于10℃的积温在4250～8000℃之间，大于10℃持续天数，在220～350天左右。年降水量为1000～2000毫米，多数降在作物需水较多的温暖季节，降水变率较小。②丰富多样：既有大范围的季风型亚热带，也有台湾及东南沿海迎风坡上的终年湿润型亚热带。在海南岛山区和藏南山地，还有垂直分布的亚热带。其不足之处是：冬季有冻害，危害常绿植物；南方夏季高温多雨，易使作物病害蔓延；部分地区伏旱较严重。
利用途径
①发挥水热资源丰富的优势，兴修水利，扩大旱涝保收的面积；改造低产田，降低地下水位，增施有机肥，暖性肥，提高土温。②大力植树，增加森林覆盖面积。中亚热带，可多营造杉木、毛竹等速生丰产林。在丘陵地带，可发展油桐、油茶、乌桕等木本油料作物。在南亚热带，可大力发展桉树、木麻黄等速生树以及花藜木，紫檀、柚木、台湾相思树等珍贵的高级用材林。③充分利用丰富的水力资源和生物能源。在降水丰富的丘陵山区，发展水力发电，增加农田灌溉面积。利用丰富的野生植物，发展沼气，提供生物能源和有机肥料。④开展多种经营。在圩区、平原，充分利用江河湖泊的水面，发展渔业、水生生物（菱、藕、菰、芡等）及家禽等的生产。特别是一些涝洼地可推广桑基渔塘养蚕、养鱼、植桑；在丘陵山区，可发展柑桔、茶叶、食用菌（木耳、香菇等），以及发展牛、羊（见彩图77～81）。
热带地区
中国热带气候特征
①季风型，干湿季明显：5～10月为雨季，11～4月为干季；冬季气温较低，极端最低可降到0～2℃。②由于地形和海陆原因，地区间气候差异显著：如南沙群岛属南热带气候，海南岛五指山区以南、中沙、西沙、东沙群岛属中热带气候，其余属北热带气候。③热带气候不太典型。此外，气象灾害也较频繁。如冬季强寒潮会造成北部地区橡胶等热带作物寒害；雨季降水强度大，易引起山区水土流失和谷地平原洪涝灾害；冬春干旱较重，影响海南岛西部及滇南一带的农作物正常生长；夏秋季东部沿海常受台风侵袭，对水稻、橡胶、香蕉等危害较大。
农业气候资源特点
中国热带地区日平均气温≥10℃积温8000～10000℃，最冷月平均气温15～18℃以上，终年无霜，年雨量1000～2000毫米，年总辐射量为460～586千焦/厘米2，光、热、水资源丰富，是中国气候生产潜力最高的地区。
利用途径
①发挥热带农业的优势，大力发展橡胶等热带作物。海南岛南部400米以下，西北部350米以下，云南西双版纳800米以下的地方是最适植胶区；海南岛东部、台湾东南部和雷州半岛南端适宜发展椰子；海南岛西南沿海，滇南干热河谷适宜发展腰果、芒果和木棉；雷州半岛和海南岛北部适种植剑麻、香茅等。②发挥冬暖优势。海南岛南部是各地加速育种和繁殖良种的基地，也是可以为出口服务的果蔬和热带花卉生产基地。③发挥生长季长的优势，发展甘蔗和水稻生产。甘蔗产量和含糖量高，水稻可一年2～3熟。过去限于水利、地力和施肥水平等条件，土地利用率还不高。今后在改善水肥条件基础上进行合理轮作，逐步提高复种指数和产量。④发挥高温多雨速生的优势，发展林业，并改善生态条件（见彩图71～76）。
蒙新干旱地区
农业气候资源特点
光资源丰富，热量条件较好，日平均气温大于10℃积温约2600～4300℃（吐鲁番盆地高达5400℃），晴天多，年总辐射量在586～691千焦/厘米2之间，全年日照时数为2600～3400小时，日照百分率达60%～75%，均大于东部季风区域。这些条件的配合极有利于植物光合产物的积累，作物生物产量高，瓜果、甜菜等含糖量高，棉花品质优良。年降水量普遍小于250毫米，干燥度在2.5以上，其中一半以上地区降水量小于100毫米，干燥度大于4.0，远远不能满足农作物的最低的需水要求。农业主要靠高山雪水灌溉，广大的山麓平原和土质戈壁，只要有灌溉水源即可成为良好耕地。冬春多强风，风蚀沙害严重；蒸发强烈，土壤次生盐渍现象非常普遍。地表植被稀疏，土壤有机质贫乏，大部牧场载畜量低。
利用途径
①充分合理利用有限水源，提高水的利用率。根据春旱严重，夏雨集中和温度较高的特点，选择耐旱的、需水与降水分配规律基本一致的作物，并采用有效的旱地耕作保墒措施，集存雨水，积雪防旱。修建水库，挡洪截水，整修水利工程，防止渠道渗漏。如新疆大多数渠道有效利用系数仅0.3～0.35；若提高到0.5，现有耕地的春旱缺水将得到较好的调节。平整耕地，改变大水漫灌的灌溉方法。②有计划地退耕还牧，种草造林，防风固沙。在风沙前缘，保护固沙植物，营造防沙林带，防止沙丘前移；在沃洲内部营造农田防护林网，防止土壤侵蚀，绿化沙丘。③合理利用季节草场，加强草原建设。夏秋牧场由于地势高，雨水较丰富，牧草产量高，载畜量大，但生长季节短，利用不充分；冬春牧场牧草生长差，载畜量低，而利用时间长，过牧超载。因此，加强草原建设，调整部分秋牧场为冬春牧场，提高冬春牧场的载畜能力，是本区发展农业的重要措施（见彩图66～70）。
云贵高原
农业气候资源特点
夏半年受太平洋和印度洋湿润气流影响，温暖多雨，各地差异不大；冬半年冷空气南下势力较强，受高原地形的阻挡，在昆明—贵阳一线形成昆明准静止锋。其东侧多云雾，细雨，西侧天气晴朗，气候温和。云贵高原东部和西部农业气候资源有很大差异（见表1）。云贵高原太阳辐射西部优于东部，热量和水分条件则东部优于西部。亚热带山地气候特征显著、雨水和云雾多、湿度大、日照少。贵州是全国日照最少、云雾最多的地方。由于垂直地形的特点，高原山地夏季气温一般不高，7月平均温度只20～22℃，不利于喜温作物如棉花、双季稻等生长。
表1 云贵高原农业气候资源的地区差异
利用途径
根据地形、纬度、海拔差异分为以下几种类型：①高原湖盆、山间河谷盆地（平坝）和丘陵区。海拔较低，光、热、水资源较充足，适宜发展各种农作物。粮食作物中，水稻居首位，产量占粮食总产量的50%以上，多数地区为水稻（或玉米）和冬小麦（或油菜、蚕豆等）一年两熟。广大石灰岩高原湖盆、山间河谷盆地和丘陵区，干旱缺水，以种植玉米、小麦、黄豆等作物为主。贵州油菜籽产量曾居全国第二位。烟草生长期内，雨热同季，光照和煦，昼夜温差大，有利于干物质积累，烟叶品质优良，制成烤烟颜色金黄，具有光泽，是滇中高原湖盆区的特产。②低中山区。气候温凉湿润，适宜发展各种经济林木，油桐、乌桕、油茶、核桃是云贵高原地区传统的木本油料。其中油桐、乌桕要求温度、水分条件稍高，适宜在东部海拔1300米以下、西部1850米以下地区发展；油茶、核桃适应范围较广，在温凉湿润、阳光充足的气候条件下结实多，出油率高，东部海拔2400米以下，西部3000米以下适宜发展。东部海拔1400米以下，西部2500米以下地区适宜发展生漆生产，所产生漆质量优良。云贵高原用材林种类繁多，有不少地方优良树种。杉木是贵州的速生树种，海拔1800～2400米以下的地区均可发展。此外，云贵高原盛产中药材，天麻、贝母、当归、党参、黄连、厚朴、茯苓、红花、桔梗、木香等均适宜发展。③南部西双版纳地区，极端最低气温在0℃以上，适宜发展三叶橡胶、咖啡、胡椒等热带作物。根据地形气候差异，可在河谷平坝区种植水稻、甘蔗；洼地、阴坡种植咖啡；山坡的下部暖带发展三叶橡胶、胡椒；中、上部有灌溉条件宜种植甘蔗。由于垂直气候显著，在农、林、牧各业布局上需注意适宜高度界限。种植业：水稻2700米，玉米3100米，春小麦4000米，青稞4100米。林业：云南松、高山松3400米，云杉3800米，冷杉4200～4300米。牧业：干旱河谷灌丛草坡2800米，以山羊为主；高山草甸4700米，主要为牦牛、藏绵羊。牛分布也有明显垂直地带性：水牛2700米，黄牛3800米，牦牛4700米。
青藏高原
农业气候资源特点
①光热资源。一方面光资源丰富。大部地区年总辐射量为502～753千焦/厘米2。西南部达753～837千焦/厘米2，为中国太阳辐射的高值区。作物生长季光合有效辐射188～293千焦/厘米2。太阳辐射强，日照百分率高，有利于发展农、林、牧业；另一方面与中国东部同纬度低海拔地区比较，由于地势高，全年无夏，冬季漫长，热资源不足，只适宜种植喜凉作物和牧草。但尖扎、林芝与同纬度高度也相近的东部的华山（陕西）、峨嵋山（四川）比较，不仅平均气温和极端最高气温高，而且日平均气温≥0℃日数和积温也高（表2）。因此，尖扎、林芝是高原上的主要粮食作物产区。而华山，峨嵋山则只能种植生长期很短的小油菜、小白菜等。②水资源。青藏高原东部及东南部边缘地区，年降水量由400～600毫米增加到1000～1500毫米，有大面积草甸草原和森林；西半部年降水量由150毫米左右降至30毫米以下，为大面积高寒草原，高寒半荒漠和荒漠。高山地区广泛分布着现代冰川和永久积雪，夏季冰雪消融，是山麓地带牧场和农田灌溉的主要水源。③气候类型复杂。青藏高原南北约跨15个纬度，地势高差悬殊，从东南部河谷到“世界屋脊”顶部的气候变化，依次有亚热带、高原温带、高原寒带，水平变化和垂直变化交错，干湿状况亦有湿润、半湿润、半干旱、干旱等差别。
表2 尖扎、林芝和华山、峨嵋山热量条件比较
利用途径
①北部区，适宜发展畜牧业生产。东北部，气候寒冷湿润，以禾本科和莎草科喜凉牧草为主，草质优良，粗蛋白质含量高，粗纤维含量低，适口性强，适宜发展具有高原特色的牦牛和藏绵羊等；西北部，气候严寒、干旱，风大，植被为高寒草原、高寒半荒漠和荒漠，适宜发展藏绵羊和山羊等。②高原河谷、湖盆区，光、热、水条件好，是青藏高原主要农耕区，占总耕地面积的80%。适宜发展青稞、小麦、油菜、马铃薯等喜凉作物，各种作物种植高度和放牧的上限见表3。此外，还可发展在高原特殊气候条件下生长的珍贵药材，如冬虫夏草、藏红花、麝香等。目前，西藏作物生长期的光能利用率不到1%，还有很大生产潜力。③横断山脉峡谷区，海拔在3000米以上，有的高山超过4000～5000米，谷底与山岭之间相对高度达2000米以上，气候垂直变化明显。这里蕴藏着大片的原始森林，以云杉、冷杉为主的高山暗针叶林，一直延续到藏东南和藏东北。且其林木生长速度快，木材蓄积量高，病腐率低。察隅地区树龄2000年的云杉，树高达80米，直径2.5米，单株材积量达40立方米，分布上限4400米。林线以上为天然牧场。宜以发展林业为主，林、牧并重（见彩图92～96）。（张谊光）
表3 青藏高原牧、农、林业等分布上限
农业气象产量预报
发展简史
在中国，“瑞雪兆丰年”、“麦收八十三场雨”等古老民谚的广泛流传，说明农民很早就注意到作物产量形成与气象条件的密切关系。在《农桑撮要》、《农候杂占》等古农书上收录并整理有大量农业气象预报和产量丰歉年景预测的经验。最早的估测作物收成的报告见于20世纪30年代末的《华北棉产汇报》上。该报告曾根据当年的气候条件和虫害情况，对棉花收成作出了相应估测。40年代中期，涂长望曾论述了作物收成预测研究的意义、原理和方法。70年代中后期，产量预报有了较广泛的开展，不仅在预报方法上作了比较系统和深入的探讨，国家和部分省、市、县气象部门还试作了粮食总产和水稻、小麦等各种作物的产量预报。1981年中国气象学会举办了农业气象预报学术讨论会，会后编辑出版了《农业气象预报文集》（1983），其中产量预报方法占有很大比重；1982年组织了农业产量气象预测预报研究协作组。
世界上产量预报的研究是从20世纪初开始的，大致经历以下几个阶段：①早期的对比、相似定性研究阶段。主要是对作物产量与气象条件进行对比分析，根据相似程度，预报收成的好坏；以后逐步作一些简单的相关统计研究。这时期的代表著作有大后美保的《日本作物与气象的研究》（1945）。②统计模拟研究阶段。50年代以来，随着统计学和生理学的进展，开始出现作物产量—天气关系的各种回归模拟模式。通常是先对历史产量资料作趋势处理，而后建立一元或多元线性或非线性等回归模式。日本的门司正三、佐伯敏郎和苏联学者在这方面作了不少研究。③理论生长模拟与遥感监测研究阶段。60年代中后期开始，借助于现代计算技术，产量—天气模式的研制进入统计—动力和动力模拟阶段，提出各种生长模拟方案和模拟模式。70年代以后，产量预报取得了明显的进展，不仅将土壤、地势等因素引入预报模式，还开展了作物群体生长的理论模拟研究，提出了诸如ELCROS和SPAM等复杂的生长模拟模式。美国在1974～1978年期间执行了一个大面积作物监测试验计划。即LACIE计划，利用地球资源卫星的遥感技术测定小麦生长状况，并结合天气站网的气象资料进行产量估算；其后又提出了一项空间遥感监测农业资源（AgRISTARS）的试验计划，进一步改进LACIE计划中的产量预报方法。此外，不少国家逐步将预报模式交付业务部门试用，如美国、苏联、加拿大、印度等国每年向农业部门提供平均单产和总产量的预报服务。
原理与特点
以当前和前期的天气条件预报未来作物产量的基本原理是：①如果未来天气正常，那么用作物生长前期已经出现的天气条件估算作物的现状，这种作物生长现状决定了它未来的生产能力。②用气候资料推算未来天气的概率分布，并据此确定作物未来的可能变化及其相应的生产能力。③假设种植的大田作物群体每年都有相同的生长发育过程，则由于各天气要素，尤其是温度和辐射，在大范围内是相对稳定、均匀分布的，所以只需选用几个代表站点，就可以估测该地区的产量。④由于预报模式在一定程度上考虑了作物前期的生长状况及土壤条件等所谓惰性参数，所以大范围单位面积的平均产量或总产量的趋势预测有一定准确性。
农业气象产量预报模式一般有以下特点：①模式应包括那些对作物生长发育有直接影响的各主要气象（候）因子。②模式应包括前一段时期的作物状况（或与其相应的天气气候条件）。③模式可以从作物的现况估算未来的可能产量。④模式可以通过未来的天气预报或气候的概率分布来估算作物的最终产量。
预报方法
统计回归模拟
作物产量（Y）的农业气象统计回归模式可表述为：
Y＝Yt＋Yw＋△Y
式中Yt 为产量的时间趋势分量；Yw为产量的气象效应分量；△Y为随机误差项（又称随机“噪音”）。而农业气象预报的产量为：
式中为预测的时间趋势产量，其中包括某地区作物在正常天气条件下，农技措施没有明显变化时的基本产量特征；为预测的气象产量。
影响作物产量的因素很多，相互间的机制关系也很复杂。各国大都将这些影响因素划分为农业技术措施、气象条件和随机“噪音”三大类。其中农技措施类包括施肥、经营管理、病虫害控制、品种特性及其它增产措施等。它反映了一定历史时期的社会生产发展水平。相应的产量分量称为时间（或技术）趋势产量，简称趋势产量。在随机“噪音”项里，除了一般统计中所产生的随机误差外，还包括那些在具体模式计算中，前两类因素项里所没有考虑到的其他偶然因素的影响。
趋势产量
一般情况下，尤其在大范围地域的农业生产中，农技措施对作物产量的影响，在时间序列上是一个变化比较平缓的过程，相邻两年间的产量一般不会因农技措施的变化而发生剧增或锐减。一项农技措施的变革往往是逐渐发生、扩大，并且要持续多年。因此，在具体处理时，通常把年序或其他时间参数简单地作为“自变量”，而以某种函数关系去模拟农技措施这类非气象因素对作物产量影响的时间变率。在天气—产量的实际模拟中，趋势产量代表了除模拟所用因素以外的所有非自然因素对产量贡献的总和，也就是除农技措施的影响外，还包括其他类似于农技措施影响的自然与非自然因素对产量的影响。模拟趋势产量常用的方法有：①滑动平均模拟。又称动态平均模拟，常用的滑动时段有3年、5年、7年和10年。这是一种简化的模拟，它平滑了产量曲线上的短周期波动，从而反映出产量序列的动态趋势。②线性模拟。这是一种以时间的线性函数来模拟趋势产量的方法。这种模拟，其线性关系比较明显，计算也比较简单。由于把其他各种因素（除气象因素外）对产量的错综复杂影响都简化为线性关系，故不十分确切。此外，还可能把起非线性影响的重要因子忽略掉。③非线性模拟。又称曲线模拟，从产量序列的历史演变来看，在历史上的不同时段，产量增长的速度是不相同的，有时急速增长，有时又停滞不前，甚至下降。因此采用时间非线性函数来模拟趋势产量，比较符合实际情况。虽然高阶次多项式模拟可以最大限度地逼近产量的历史演变实况，但这种逼真容易导致分离不出气象产量，从而失去模拟趋势的意义。总之，一般可按时间函数对产量序列进行趋势处理；虽然，非线性模拟比线性模拟的效果为好，但在线性趋势明显时，各种方法效果差异不大。而线性模拟计算简便，有一定的准确性。
气象产量
在影响作物产量的各外界因素中，气象因素对作物产量的影响在时间序列上是一个颇不稳定的随机过程，往往能使相邻两年间的产量发生较大幅度的增减。通常把经过趋势处理后的产量序列剩余项视为受气象因子影响的产量分量，统称为气象产量。实际上，在天气—产量模拟中，气象产量还包括那些偶然起作用的，以及时间演变不很稳定且变幅较大的其它自然与非自然因子对产量的贡献。经验表明，用气象因子模拟气象产量是比较适宜的，在大多数情况下，均可取得较好的模拟效果。常用的气象产量模拟预报方法有以下几种：①回归模拟。包括从一元一阶的线性回归模拟到一元高阶和多元高阶的各种非线性回归模拟。理论上，一个方程的元素越多，阶次越高，模拟效果越好；但在资料序列较短的情况下，方程中因子过多不仅能导致模拟的不稳定，更易模糊模拟的生物学意义。此外，由于输入变量与气象产量间的相关回归关系在时间序列上是不稳定的，因此统计规律外延的有效性往往是气象产量回归外推预报成败的关键。在对历史资料处理适当的情况下，这种方法仍是一个切实可行的简便方法。②周期分析模拟。先分析作物气象产量历史序列的周期变化，并假设未来序列将按过去的周期规律演变，再以叠加几个主要周期的方法来模拟气象产量序列的未来时间演变，即作外延预报。实际上，这是一种将所有气象因子，以及那些类似气象因子作用的其他因子对产量的影响，进行综合周期模拟的方法。这种周期模拟理应与气象因子的周期变化有关，但作物本身的变化也将对气象产量序列产生一定的影响（周期或非周期），从而使气象产量序列的周期波动变得复杂，形成自己独特的变化规律。③模糊数学模拟。这是一种按事物本来的模糊面貌，综合多种气象因子对产量的影响，进行半定性半定量的预测方法。运用比较简便，可作资料序列短的单点气象产量丰平歉预测。④天气学统计模拟。以大尺度大气环流特征在很大程度上决定了大范围作物生产地区气候状况的认识为基础，直接建立环流特征与作物产量之间的统计回归模式，并据此预报未来的产量。这种方法不仅可以避免先预报气象要素所带来的双重误差，还可将预报时效大大延长，它与航测摄影和卫星遥感监测一样，可用作大范围作物生产的监测和展望。
产量结构分析合成模拟
其基本思路是：作物产量由作物的有效穗数、每穗粒数和千粒重构成。因此先根据各产量构成要素与主要气象影响因子间的定量关系，建立有效穗数，每穗粒数和千粒重的农业气象预报模式，最后再合成为总模式或构成为一个模式系统，经过大田实况订正后，可用以预测作物的最终产量。这类模式的生物学涵义、产量形成的机理过程均比较明确，可以取得较好的效果。
理论数值模拟
这是一种在各种理论假设前提下，利用作物生长发育基本资料及气象资料对光合、呼吸、蒸腾等各生长生理过程及干物质形成和累积过程进行理论模拟的方法。理论上，无论是机制或定量精度均应比其他各种模拟方法取得较好的效果，具有较明确的生物学涵义。由于变量增多，函数关系复杂以及边界条件局限效应的增大，最终导致模拟效果下降。
上述各种方法，应根据实际需要和可能选用。就现有资料状况和技术水平来看，近期内回归模拟仍然是一个简便的、切实可行的方法。
应用
农业气象产量预报、预报模式及有关基础分析和研究可以有效地应用于：①对作物生产情况进行估测，为国家制定正确的粮食分配、供应、贮运与贸易等方面政策以及为计划、管理和安排等提供科学依据。②有关分析和资料可以用于作物生产的农业气候分析以及农业气候资源的地理分区和利用规划。③估算作物对天气条件的反应，尤其是不同发育阶段对光、温、水分及其他环境气象要素的要求，并据此给出作物反应曲线，进行作物的气候生态型研究。④天气—作物产量模式可用来把假设的气候变化与作物反应，如生长、发育和产量联系起来，对地球气候变化的潜在影响进行模拟研究。
展望
国内外的研究工作表明，大范围作物产量的趋势预报有一定的准确性，以小麦为例，误差一般不超过实产的±10%。随着预报模式的改进和完善，准确率将获得进一步的提高，开展产量气象预测预报的国家将越来越多。在预报时效上，长、中、短期预报以长、中期为主，其中长期预报更日益向超长期预报方向发展。回归统计预报模式将日益广泛地应用于业务产量预报；而理论模拟将不仅为建立具有普遍意义的预报模式提供理论基础，也可尝试将它简化为可供业务预报的应用模式。近年不少研究者开始应用卫星遥感技术于产量预报，推进现代的农业气象产量实时预报的发展。
农业气象电码
专用于传递农业气象观测资料的电报编码。用它收集指定范围内各气象台站气象和农业气象观测资料，供编制和开展农业气象情报服务之用。按照国家和地方气象业务部门编制和开展农业气象情报服务的需要，凡担负农业气象测报任务的基层台站，必须定期或不定期地将情报资料以统一规定的农业气象电码型式，编成电报，拍发给地方和国家气象局。
电码内容主要取决于农业生产需要和天气气候特点。不同国家的农业气象电码型式不完全相同。国家气象局1981年制定的农业气象电码，包括气象、农业气象、灾害和地方补充等四段，共21个基本组。
农业气象调查
调查步骤
准备工作
主要包括调查方案制定、人员组织和仪器准备三项，并须对调查人员进行必要的业务技术培训。
实地调查
可采取直接与间接调查、综合与专题调查、一般与典型调查相结合，点与面，集中与分散相结合等方式，进行周密的部署，实地调查的技术方法有四种。
仪器实测法
包括定点观测与流动对比观测两种。定点观测可以是长期的，也可以是短期的。流动对比观测是农业小气候考察中常用的一种，它常常是短期的、不固定的。按测点性质不同，流动对比观测又可分为：定点固定仪器巡回观测；定点携带仪器巡回观测；不定点流动观测。
物候观测法
主要有①指示植物法。利用对气象要素反应敏感的某些植物地域分布，及其生长状况，推断该地域气象条件的方法；②物候法。根据植物发育期、动物的活动与分布和季节现象等判定该地气象条件的方法；③物象法。通过对生物和非生物的一些特殊形态的调查，来判定其所在区域的气候和小气候条件的方法。如从“旗树”树冠的指向，可以推断当地的最多风向。从河床水痕位置，可以了解河水最高水位和山洪暴发情况等；④树木年轮法。通过对树木年轮宽度的变化，来推测当地气候极值和演变情况。
访问群众
以个别走访和开调查会相结合进行调查。
搜集文献资料
根据调查的内容和要求向有关部门和单位了解情况、查阅档案、记录、文献等资料。
资料处理分析
将调查材料初步归纳整理、筛选、进行气象和物候资料的订正与序列延长，最后分析总结。调查材料的归纳整理，包括各种资料图表的编制和简要的文字说明。重点资料需要经过对比性和合理性分析，对其质量加以鉴别，发现疑问要重点复查，反复核实，决定取舍。
调查种类
普查
内容包括：①自然环境条件调查。包括地理位置，地形地貌特征，气候概况，水系及其分布，土壤类型及其分布，植被种类和分布状况等。②农业生产情况普查。包括农业经济结构、主要特点和经济效益，耕作制度及其演变，作物种类和品种布局、面积和产量的年际变化，农事季节，土地和耕地面积、农业人口和劳力，水利条件和土壤肥力状况，农业发展的前景、途径、主要问题和改进措施，农业区划和农业生产发展规划等。③农业气候资源状况普查。包括搜集本地和邻近地区气象站哨、水文站、雨量点及其它专业气象观测点的气象资料，通过定位或半定位流动性观测、路线考察、自然景观和物候现象的调查，摸清当地光、热、水、风等气象要素的时空分布和变化规律，分析农业气候资源的利用情况及其生产潜力。④农、林、牧、渔等专业气候调查。搜集当地农、林、牧和水产等部门的观测试验资料及有关科研成果，查清影响其产量和产品质量的主要气候因素和农业气象问题。⑤农业气象灾害调查。影响当地农业生产的主要气象灾害（包括病虫害）及其时空分布和变化规律，生产实践中防灾、抗灾的主要技术措施和经验等。⑥天气谚语、农谚的调查。收集当地群众中流传的天气谚语和农谚，并鉴定和验证其科学性和实用性。
专题调查
根据既定的目的，带着问题进行深入细致的专项调查。如农业气象灾害调查。具体有以下三个方面：①农业气象灾害发生发展的时空分布规律，包括时间（时段、持续时间）、地点（路径）、强度、天气、气候特点和地理分布特征等。②对农业生产危害的情况，包括受害作物的种类、品种、面积、所处生育期和植株受害部位、征状，以及对产量和产品质量影响的程度等。③农业气象灾害发生的原因及防御对策，包括农业气象灾害的预报方法和经验，各种农业、非农业的预防和补救的技术措施及其效果和经济效益等。农业气象灾害调查，针对性强，对生产有直接的指导作用，是农业气象服务的重要手段，同时也是农业气象日常工作的一项重要内容。因此，调查要i井求时效，要深入实地及时进行。有的灾害一次调查即可完成。有的却需要进行多次才能取得全过程的完整资料。重点灾区作典型调查，一般灾区作面上调查；调查结果不仅要有一般的定性材料，而且还应力求有准确可靠的数据。调查结束，及时写出调查报告。
小气候调查
按农业小气候类型划分，主要有：植被（农田、林地、蔬菜地、牧草场、果园、茶园等）小气候调查；农业地形小气候调查；水域小气候调查；保护地栽培（温室、薄膜覆盖、风障、防护林带等）小气候调查和人工措施（灌溉、熏烟、化学药剂喷洒等）小气候效应调查等。调查内容包括：①小气候要素的分布特征及其变化规律；②下垫面的状况、性质和特点；③大气候项目的平行调查；④合理利用与改善农业小气候的途径和措施等。
农业小气候调查，通常采用仪器实测法或指示植物法进行。由于调查的空间范围小、要素的垂直和水平变化大，以及差异相对比较稳定等特点，组织实施时，要注意以下几个问题：①观测项目要有针对性，主测点的观测项目可以多一些，辅助测点的项目则可少一些。②测点的选择要有代表性、可比性，布点要合理。一般在小气候要素急剧变化的层次和下垫面过渡的区域应加密测点。③观测时间一般只需短时期的、季节性的，但应注意选择典型天气。④每天观测时、次，应多于大气候观测，并应包括大气候观测次数，一般每隔2～3小时测定一次，也可以在每天的某一时段增加观测次数。⑤观测仪器事先须经过统一检定。
农业气象发展史
参考书目
J.F.Griffiths,a Chronology of Items of Meteorological Interest,Bulletin of the American Meteorological Soceie-ty,Vol.58 No.10,1977.P.Hughes,American Weather Services Weatherwise,Vol 33 No.3,American Meteorological Soceiety,Boston,1980.
Guide to Agricultural Meteorological Practices,second edition,WMO No-134,Secretariat of the World Metoro-logical Organization,Geneva Switzerland,1981.
农业气象服务
见农业气象业务。
农业气象服务一览表
把全年各季的农事活动、当地基本气候特点、重大的灾害性天气、主要作物各发育期适宜的和不利的农业气象条件、需考虑采用的措施等列成一览表，便于及时服务。气象台站全年为农业服务项目一般包括：农事活动种类、需用的农业气象指标、需考虑的措施等。内容主要有：全年各月（旬）气温、降水、日照、10℃以上的积温，二十四节气和主要气候特征；主要作物主要发育期及其有利和不利农业气象条件；各关键月（期）的特点，各界限温度通过的日期及积温；可能出现的灾害性天气及其对作物生长发育和产量的影响，栽培管理措施；病虫害发生发展的气象指标和防治办法。表中图不与文字简述结合，醒目易于查索。这是中国气象台站普遍采用的一种服务方法。其他国家也有类似的图表，有的称为“作物—天气历”。
农业气象观测
参考书目
竺可桢、宛敏渭著：《物候学》，科学出版社，1980。
农业气象季报
评述报道过去一个季节或农业季度的气象和农业气象条件及其对农业生产影响的一种不定期农业气象情报。主要供农业和计划部门指挥和安排农业生产使用，也为开展科学研究提供基本数据。季报以评述为主，图表为辅，不定期编发，一般以历史资料与同期气象条件对比分析的方法，针对农业生产关键时期的重要天气气候特征，对其有利和不利两方面，尤其是对产量的影响进行分析评定。
中国编发的农业气象季报大体上分为两类：一是按自然季节发布的季报；二是按春播、夏收夏种、秋收秋种、冬作越冬等农业季度或农作物主要发育阶段发布的季报。后一类居多。按农业季度编发的农业气象季报，针对农业生产中存在的问题，结合作物生长发育和产量形成中的农业气象问题，尤其是灾害性天气对作物生育的影响，进行调查研究，综合分析，作出评定，提出建议。基本内容包括：①评定过去一季或一个农业生产季度的基本天气气候条件；②鉴定过去一季或一个生产季度的气象和农业气象条件对该地主要农作物、牧草生育和产量形成、畜牧以及各项农事活动等方面的影响；③估测未来天气条件的预报或展望及其对农业生产的影响，为采取农业技术措施提出建议；④附以必要的气象和农业气象要素图表。
农业气象刊物
刊载农业气象研究论文、工作经验等的定期或不定期的刊物，主要有：①荷兰出版的英文版《农业气象》（Agricultural Meteorology），为国际性农业气象学术刊物，由20多个国家的农业气象学家组成编委会。根据世界气象组织农业气象委员会的建议于1964年由荷兰埃塞维尔（Elsevier）出版公司发行。1981年起由双月刊改为月刊。从31卷第1期起（即1984年2月）刊名改为《农业和森林气象》。主要刊载农业气象学各分支学科的学术论文、评论、书评、最新论文文献目录等。②日本农业气象学会主编的《农业气象》（Journal of agricultural meteorology），1943年9月创刊，是世界上出版发行较早的农业气象刊物之一（季刊）。主要刊载农业气象研究成果、各国农业气象述评、组织机构、科研动态、学术活动、讲座、书评等。
世界气象组织不定期出版的有关农业气象学方面的技术报告。这种农业气象专题技术报告，由世界气象组织农业气象委员会邀请各国农业气象专家编写。到1982年有关农业气象方面的技术报告有63种。很多国家没有专门的农业气象刊物，农业气象方面的论文多刊登在各种农业、气象、地理等有关学科的期刊杂志上。有些国家农业气象科学研究所，如全苏农业气象科学研究所（Всесоюзный Научно-исследователь-ский Институт Сельскохозяйственной Метеорологии）不定期出版本所研究成果论文集。
中国的农业气象刊物最早的是1958年10月中央气象局创办的《农业气象》半月刊。它是一种通俗性的农业气象刊物，主要介绍群众气象经验和农业生产经验；介绍和推广基层气象台站在农业气象服务工作中的经验和试验研究成果，普及农业气象知识，于1960年停刊。现在出版发行的主要农业气象刊物有：①《农业气象》季刊，1979年10月中国农业科学院农业气象研究室创办的综合性学术刊物。主要刊登包括农业气象、农业气候、小气候、农业气象预报、灾害气象、林业气象、畜牧气象、病虫气象等领域的论文。②《国外农学—农业气象》，情报性农业气象刊物，季刊。1982年8月由中国农业科学院农业气象研究室和北京农业大学农业物理气象系联合创办。主要介绍国外农业气象科学的进展、研究成果、新的方法、观测仪器、工作经验、学术活动。国家气象局气象科学研究院等单位还出版不定期的农业气象论文集、译文集。也有不少农业气象论文刊登在《科学通报》、气象、农学、地理学、自然资源等有关学科的刊物上（见彩图4、5）。
农业气象模拟
分类
农业气象条件模拟试验方法从其可控程度来看可分为简易模拟试验法（见简易农业气象模拟）和人工气候箱（室）法〔见人工气候箱（室）模拟试验〕；从其可控因子来看又可分为单因子模拟方法及多因子模拟试验方法；从其学科范畴又可分为统计学模拟和理论（能量）模拟试验方法。具体选用哪种方法，要根据试验的要求和设施条件进行。
随着科学技术的发展，特别是计算机控制的反馈式气候模拟设施的发展和应用，以及各学科的密切结合，完全有可能开展大规模的农业气象模拟试验，以确定获得最高可能产量的农业生产方案。而田间试验可作为检验模拟结果的手段，这样就可大大缩短农业气象研究的试验周期。
参考书目
F.W.Went,the Experimental Control of Plant Growth,Waltham,Mass.USA.1957.
农业气象模式
表示农业生产对象或过程与气象条件关系的数学表达式或文字逻辑图式。前者是根据已知的农业生产与气象条件的数量关系和各种理论假设，由一些变量、系数和常数组成的方程式；后者是由各种文字、符号构成的逻辑框图。实际上，农业气象模式只能近似地表示农业生产与气象条件的关系。要想用它完整精确地表示出这种关系是困难的。因为农业生产与气象条件的关系极为复杂，在研制农业气象模式时，往往不得不作一些简化处理，模式中引入的变量比实际存在的要少得多。
随着人们对农业生产与气象条件关系认识的不断深入，农业气象模式的研究也在不断发展。特别是20世纪50年代以来，由于数理统计学的发展，为经验统计的农业气象模式的研究提供了条件。电子计算机与人工控制气象条件设施的出现，以及植物生理、生化、微气象学的发展，使模拟试验变得简便易行，大大推动了农业气象模式的研究和应用。60年代中期，以能量平衡为基础，引进太阳辐射，风速，CO2浓度，土壤温、湿度，土壤热通量和CO2释放速率等大量参数，开展各种作物群体生长的理论模拟研究，建立土壤—植物—大气系统的农业气象模式。
农业气象模式种类繁多，分类方法也多种多样。①按所描述的内容或过程分：有作物生长模式、产量形成模式、光合作用模式、呼吸作用模式、叶面气孔阻力模式和同化物输送—再分配模式等等。大都是在搞清作物生长、发育的各个具体生理、生化过程与气象条件关系的基础上进行数学模拟的结果。②按描述的对象和尺度分：有内容比较单一的子模式（或亚模式）和内容比较复杂的模式系统。常见的模式系统有土壤—植物—大气模式和作物—天气模式（包括产量—天气模式）两类。土壤—植物—大气模式（简称SPAM）是一种植物生长模拟模式。它实质上是一个把描述各种关系、尺度不同的大大小小的子模式有机结合组成的农业气象模式系统。可以简括描述土壤—植物—大气系统内作物生长过程以及土壤、大气、植物三者之间的错综复杂关系，对作物的生长和干物质的积累进行定量模拟。模式本身包含作物生长的限制因子，在实用中不受地理、气候条件的限制。它能洞察土壤、作物和大气之间的各种相互关系，解释为什么在产量形成中，某些因子比另外一些因子更有意义，并可从统计角度发现一些有意义的因子，为进行新的试验提供基础。这种模式可预测作物的生长和产量形成，还可检验主要因子的反应能力。作物—天气模式是作物与环境气象条件之间各种复杂关系的简化表达形式。它不需要对作物和影响因子的变化过程提出前提假设，不需要象生长模式那样详细地输入多种资料，在只有作物和天气、气候资料可供使用的情况下，就能很好地分析作物对天气、气候的反应。模式中的系数可用经验统计方法求算。常用日，也可用时、周、旬的时间间隔分析天气、气候因子对作物产量形成的贡献量。③按模式性质分：有经验模式（又称统计模式）、理论模式（又称动力模式）和经验—理论模式（又称统计—动力模式）3种。前者以统计学理论为基础，对多年观测资料进行统计分析。后两种以能量平衡和物质输送过程的机制为基础，对作物的生长发育和产量形成的全部过程进行数值或统计分析和模拟。
此外，农业气象模式还有静态和动态之分，前者用于研究某一特定时刻，农业生产与气象条件的关系，其各个参数不随时间而变化。后者，用于研究这种关系随时间的变化规律，各个参数也随时间而变化。一般说来，动态农业气象模式，模拟的结果更符合实际，但建立起来比较困难。最常见的是作物—天气模式、天气—产量模式和各种统计模式。尽管统计模式的预测效果不甚稳定，理论上有一定缺陷，但由于它比较简便，实践中被广泛应用。在各种假设条件下，建立的作物生长模式和理论模式，尚处于探索研究阶段。
建立农业气象模式，在生产、科研中都有重要意义。应用模式可推断不同地区农业生产过程中的有利和不利条件，估算农业生产的进程和最终产量，为合理利用农业气候资源和趋利避害提供科学依据，为农田基本建设及农田管理措施提供参考意见。根据农业气象产量模式，还可以发布农产品的产量预报，供计划部门制定贸易和运输计划，以及调整国民经济发展计划作参考。
农业气象年度报告
以简报形式评述过去一个农业生产年度的气象特点和农业气象条件的一种定期农业气象情报。其服务对象主要是农业领导机关和生产计划部门以及科学研究单位。内容、编制方法和步骤大体与季报和月报相同。年度报告以文字评述为主，基本内容一般有：①过去一个农业生产年度的基本天气气候特点的简要分析与评价。②综述过去一年的水、热、日照等气象要素的特征。③分析和评定天气气候和农业气象条件对作物、牧草的生长发育以及产量的影响。这是年度报告的主要部分。④与常年情况对比分析和评定该地区各农业生产季节的水、热状况、光照条件以及灾害性天气的叙述，包括出现的初终日期、次数、受灾程度、成灾面积、受灾作物及品种，并与常年情况进行比较。⑤采取的农业技术措施及其效果。⑥附有气温、降水等要素和灾害性天气分布图表。
农业气象年鉴
气象资料表
一般有：旬平均气温、旬绝对最高和最低气温、不同界限气温的持续天数，定时相对湿度、旬相对湿度小于或等于30%以下的天数，旬平均饱和差，旬降水量、旬降水日数、无降水时期，阴、晴天日数、日照时数、分蘖节深度，历年土壤绝对最低温度；春秋季候正积温、不同深度的旬土壤温度、春秋日平均气温稳定通过0℃、5℃、10℃、15℃和20℃的日期，逐月各种积温；冬季稳定积雪形成和春季消失的日期、积雪持续时期、积雪最大厚度和密度，冻土深度、冰壳出现日期等；夏季不利天气现象：5～8月各月空气相对湿度小于等于20%、最高温度大于等于30℃的天数，雹日，某一等级以上的雨日，大风天数，尘暴日数以及作物生长期内各级霜冻初终日期及日数等。
农业气象资料表
有：农田土壤湿度资料表，可以包括目测耕层土壤湿度评定和农田100厘米以内几个深度的土壤湿度、土壤有效水分（毫米）。各作物发育期和生长状况表在农业气象资料中占有重要地位。每一作物单独列表，其中包括作物品种、播种日期、各发育期开始日期、株高、植株密度、作物各主要发育期生长状况的记录。冬作和牧草越冬观测资料表可以包括品种、播种日期、秋季调查日期、雪前生长状况、死亡植株百分率、返青后某规定日期的生长状况。农业气象观测地段的土壤类型、以及整地、田间管理等农业技术措施的记载。它对正确地使用农业气象观测资料极为重要。这些资料通常包括观测地段的土壤类型、整地方法和日期、灌溉日期和灌溉量、施肥日期和施肥量、使用肥料种类以及作物产量等。
农业气象情报
分析过去和当前天气条件并鉴定其对农业生产影响的专业气象情报。基本内容有：①过去和当前（如前五天、一旬或一年等）与农业生产关系密切的天气条件及其对作物、牧草生长发育、禽畜的舍饲、放牧以及各项农事活动等影响的鉴定；②未来天气条件展望及其对农业生产影响的估计；③建议应采取的农业技术措施，附有必要的气象与农业气象资料图表。农业气象情报的目的在于帮助农业生产部门合理地利用有利气象条件，及时防止或减轻不利气象条件的影响。例如土壤含水量的及时报道，有助于决定采取灌溉或抗旱措施；气象灾情调查分析，可为领导部门了解灾情，为安排救灾工作提供依据；农业气象条件分析和所附资料为农业生产经验总结和科学研究提供必要的参考资料。
农业气象情报工作在一些国家开展较早。如美国发布的《天气与作物周报》是由1872年开始编制的每周天气记述发展而来的，至今已有一百多年的历史。苏联从1922年开始编发农业气象旬报，目前它的每个州、边区共和国都发布各种农业气象情报。中国各省和许多县自1958年以来，农业气象情报一直是农业气象服务的基本内容之一。同年6月原中央气象局开始编制全国农业气象旬报。
农业气象情报依报道的时间和内容特点分为定期、不定期和专题的农业气象情报。①定期农业气象情报：农业气象旬报、月报、每日、每周或五日的农业气象公报，农业气象季度简报、农业气象年鉴和农业气象年度报告。②不定期农业气象情报：雨情报、灾情报、墒情报以及专题报道（指农业气象分析或调查报告）等。
农业气象旬报或月报，主要在于说明和鉴定上一旬或上一月农业气象条件，通常是定期编发。其它形式的农业气象情报很多是在农忙季节或在一个生长季度结束后编发。农业气象年报除一般天气条件鉴定外，还包括比较详细的气象与农业气象资料。在天气条件异常期间，及时编发专门性农业气象条件分析，具有重要作用。
农业气象情报编制的基本方法是：①获取有关地区内各种气象及农业气象资料；②运用有关的农业气象指标或农业气象模式，采用对比分析方法，明确所鉴定时间内天气条件的特点；③对该时间内总的天气特点和农业气象条件做出评价；④再按主要农业气象条件或作物生育阶段分别进行评述。其中，对比分析主要是围绕水分条件、热量条件、气象灾害和作物生长或牲畜发育状况等方面进行。
农业气象情报服务形式多种多样，应根据需要选择不同的服务形式。近年来有些国家开展的航空、卫星等遥感资料为快速取得大范围地区可靠的农业气象情报资料开辟了新的途径，现代通讯技术的发展为情报传递提供了更好的条件。
农业气象试验站
以农业气象试验研究为主要任务的农业气象站，世界气象组织称为主要农业气象站。任务还包括进行农业气象基本观测，提供详细的平行气象和生物情报，对本区域下属的农业气象站进行技术指导。各个农业气象试验站的试验任务根据地区特点、专业特点的不同而各有侧重。
农业气象试验站的建设应根据农、林、牧、渔各业的发展，从农业气象服务、科学研究的需要出发，按不同气候、土壤、农业结构，农业生产问题等进行布局。设置形式因地制宜，站址可设在气象台站、大专院校、农业科学研究部门或生产单位。它有以解决本地区重要农业气象问题为目标的长期稳定的试验研究计划，有一定数量的专业科学研究人员，有足够的试验田地，必要的试验设施（如温室、网室、暗室、实验室和人工控制气候装置等）、观测仪器（包括常规气象仪器、小气候观测仪器、土壤水文特性和农业气象观测仪器，有关的生理测定仪器等）和数据分析处理设备。
农业气象田间试验
基本要求
首先要求试验的目的明确。其次应设法使作为试验因素的作物发育期（或生长发育状况）以及相应的气象条件能同时出现。这是试验成功的前提。为满足这一要求，常用简易对比试验、分期播种、地理播种等方法。第三，在拟定试验方案时应采取正确的田间试验设计和合理的统计分析方法，以减小由于土壤肥力不均匀、农业技术措施不一致、病虫危害及防治效果不同、取样技术、观测方法与标准的不一致等原因产生的试验误差。第四，试验要有代表性，即试验地的生产条件（耕作制度、作物类型、品种、施肥水平）和自然条件（气候类型、土壤类型、地形、地势等）要有代表性。
基本原则
试验方案拟定应遵循：①根据试验的目的和具体条件选择适宜的试验方法；②试验处理，如分期播种方法中的首期播种期、播种次数和播期间隔，地理播种方法中的播种点和间距等应安排适当；③试验处理间应采用唯一差异原则，即除了保持试验目的所要求的差异外，其他条件应力求一致；④应设置具有代表性的对照，以便比较；⑤收集各国与这项试验有关的文献和资料，在一定程度上应对预期结果有初步设想。
基本内容
试验设计内容包括：①试验名称；②试验目的、依据（包括问题的提出、现有研究水平、状况、发展趋势、存在问题）和预期效果；③试验地点和年限；④试验田的土壤、地势等基本情况以及供试作物品种、耕作方式、前作状况。试验处理（播期或地理播种点和对照）的设置方案及依据；⑤田间设计，包括小区大小、形状、排列、重复等；⑥观测项目、标准、方法及仪器设备；整地、播种及各项田间管理措施；⑦试验资料的处理、分析方法和要求；⑧试验所需要的土地、经费、人力等条件；⑨试验的主持人及具体执行人。
农业气象条件
对农业生产有影响的天气和气候条件的总称。包括影响农业生产对象（植物和动物）生长、发育、产量形成和农业生产过程（即播种、栽插、中耕、施肥、灌溉、喷药、收获、运输、贮藏等）的气象条件。农业气象条件由单一农业气象要素或多个要素综合形成。干热风害便是由温度、湿度和风三个要素综合形成的。
农业气象条件有有利与不利之分。有利的农业气象条件，使生物生长发育良好，可望丰产，人们往往称之为“风调雨顺”；反之，生长、发育不好，导致减产失收。农业气象条件有利与否，因时、因地、因农业生产对象与过程而有所不同。研究农业气象条件形成的规律，采取相应的措施，可以在农业生产中充分利用有利的农业气象条件，防御不利的农业气象因子，对提高农业生产水平具有重要意义。
农业气象学
农业气象学的发展
恩格斯说：“科学的发生和发展从一开始就是由生产决定的”。许多古老的农业国，早在农业气象学建立之前，就积累了大量的农业生产与气象条件关系的知识和经验。如中国战国时期的典籍就反映出中国传统的重农时思想。中国的《诗经》和《礼记》等典籍中载有农事和物候的知识；《吕氏春秋》论述了“凡农之道，厚（候）之为宝”；《逸周书》记载了七十二候及相应的物候现象；《淮南子》中更有完整的二十四节气与农事活动的记载；《氾胜之书》强调了“凡耕之本，在于趣时”。后来许多大型农书中都有授时、占候专卷，其中有不少农业气象内容。如《齐民要术》详细讨论了防霜的方法，史书、地方志等也记载了各地的旱、涝灾情。这些早期的农业气象经验与知识，对中国古代农业的发展起过重要作用。
近代农业气象学起始于19世纪后半叶。1881年，美国在华盛顿召开了各州气象局代表会议，讨论了一些果树和小麦生长期间的气象条件。俄国学者А.И.沃耶伊科夫于1884年制定第一个农业气象观测计划；1897年，П.И.伯罗乌诺夫创立了对作物和气象进行平行观测的研究方法，研究了一些主要作物不同生长发育阶段所要求的气象要素值，这被认为是农业气象成为一个学科的标志。到20世纪初，欧美一些国家和日本先后成立了农业气象机构，开始组织农业气象观测站网，积累观测资料。通过这些对关于农业气候资源的鉴定、农作物栽培计划的制定，以及近代农业气象学的发展，都起到了促进作用。20年代，随着气象学的发展，太阳辐射仪器的发明和热量平衡测定方法的改进，推动了微气象学的发展。微气象学和对小气候研究的许多成果很快应用到农业气象学的试验研究中，提供了更精确的测定手段和多种多样的研究方法。意大利学者G.阿齐在农业生态学研究中，开始将农业气象学与农业生态学联系起来，认为必须使外界因素（环境）与内部因素（生产能力与适应性）彼此协调，才能获得农业高产。
50年代前后，农业气象学者和作物生理学者对主要作物的生长发育过程与气象条件的关系作了更加深入的研究，使农业气象学开始向广度与深度发展。热量平衡法和空气动力学方法开始应用于研究农田水分平衡，并逐渐推广到农业气候鉴定和灌溉水量计算等方面。从60年代起开始了多学科的协同研究和对土壤—植物—大气系统的试验研究，并更多地采取了生态学的观点。研究工作还伸展进人工控制和模拟环境条件的领域，并深入植物群体中物质和能量的交换、传输过程以及CO2的收支等方面。在这期间特别是与农业气象密切相关的植物生理、生态，农业气候灾害及林业、牧业气象的研究得到了加强，使农业气象学的理论与应用都提高到一个新的水平。70年代以来，随着计算机技术和卫星技术以及测试技术的进步，使得农业气象学研究从资料获取、数据处理和理论模式计算等方面都进入一个崭新的发展阶段。
农业气象学研究内容
农业气象监测
包括仪器的研制、站网设置和观测、监测方法等，是发展农业气象学事业的基础工作。许多要素和作用，如太阳辐射、地温、土壤水分含量、蒸发、蒸散、空气成分及CO2含量等的测定，需要研制性能良好、易于推广的仪器。而为了对生物的生长发育进行平行观测，除采用一般的物候学方法外，也要运用现代生物生理学、生态学的各种测量和分析仪器。农业气象站网如何分布才能对不同气候区、不同地形和海拔高度下的自然条件更具有代表性，也是一项重要的研究课题。除了一般的气象站网外，还须根据不同试验项目设计专门的观测网点。应用航天、航空遥感探测技术，在大范围内对作物生长状况及土壤水分变化的观测和对产量的预测，则是近十多年来才发展起来的一项新技术。
农业气候资源的开发、利用与保护
研究农业气候的主要目的是为了充分、合理地开发、利用气候资源。光能、热能、水分、大气中的CO2是植物生长所必需的能量和物质，是重要的气候资源。气候资源的分布并不均衡，各地区有显著不同的季节和年际变化特点，应从开发、利用与保护的观点出发，分析和说明一个地区的气候资源的多年平均状况和长期变化特点，为因地制宜地确定生产的类型、结构，改善种植制度，调整作物布局，引种和搭配品种等，提供科学依据。
农业小气候的利用与调节
地形小气候、农田小气候、森林小气候、水域小气候以及各种人工影响措施（如风障、防风林、塑料薄膜覆盖、砂田等）的小气候效应的研究，对于改善植物的生长环境，选择小气候条件较优的地区种植经济价值较高的作物，预防不利气象条件，有着重要的作用。如中国南亚热带地区植胶小气候的研究、北亚热带的桔园小气候的研究等，都有很重要的经济价值。风障和防风林带的设置，对于提高保护区内的湿度、温度、减少风沙危害，有显著的效果。塑料薄膜覆盖可增温保墒，对延长作物生长期，克服热量不足的矛盾，具有多种实际效用，已在许多地区推广。近年来重视农田能量平衡、农田温、湿、风分布规律等的研究，为提高光能利用率、经济合理用水提供了气候依据。研究和阐明近地面气层的详细状况与作物的相互关系，可为农业小气候的调节与改善提供依据和措施。
农业气象灾害规律的掌握及灾害防御
研究干旱、洪涝、暴雨、冰雹、台风、龙卷风、寒潮、低温、霜冻、高温、大风等灾害性天气对农业的影响，包括它们对农业生产对象的危害时期、危害指标与机制、危害规律以及各种防御措施的气象效应和经济效益等是自古以来一直要求解决的问题。根据这方面的研究资料，各地气象台站可以经常监视灾害性天气，及时发布预报和警报。
农业气象情报、预报
农业气象情报、预报是为农业生产服务的重要手段。其种类较多。主要有：①农用天气预报。如干旱地区第一场透雨的预报、农田施肥、喷药的天气条件预报等。②农业气象灾害预报。如霜冻、干热风、寒露风的强度和范围的预报，森林火险预报等。③作物发育期预报。如播种期、移栽期、开花期、齐穗期及收获期预报等。④根据有关气象因子编制产量预报。⑤根据资源卫星获取的作物生长状况及气象条件等资料，估计大范围的某种作物的产量是富有成效的新课题。准确、及时提供各类农业气象情报和预报，在生产过程中正确使用，可以获得很大的经济效益。据世界气象组织农业气象委员会估计，在国民经济各部门中，农业是使用专业气象预报、情报获得最大经济效益的部门。
农业气象学基础理论的研究
这是农业气象学学科发展的重要条件，也是拓展服务领域，提高气象服务质量的重要途径。农作物产量形成的农业气象理论、气候资源生产潜力理论、农业气象系统中物质传输与能量转化过程及其模式、发展多种经营最优化的气象条件与措施等都是近年来农业气象基础理论加强研究的内容。
农业气象研究方法
农业气象学的研究方法可分为资料获得、资料处理和资料分析三个方面。资料获得的方法是整个研究工作的基础，所获资料的准确性与科学性对预期的研究结果有决定性的作用。资料获得的方法主要有：①调查考察法，又可分直接调查考察法、物候学法、自然播种法等。②田间试验法，又可分为简易对比法、分期播种法、地理播种法、地理分期播种法、地理移植法等。③农业气象条件人工模拟法，又可分为人工气候室（箱、箱群）法、简易农业气象条件人工模拟法（例如采用暗室、温室）等；④遥感法。这些方法可单独使用，也可结合使用（见农业气象研究方法）。
资料处理的方法，主要包括资料的审核和订正、数学处理，如滑动平均、标准化等。资料分析的方法因研究目的和资料的情况而有不同。主要有统计学法、数值模拟法、系统分析法、模糊聚类法等，一般多采用遵守平行分析的原则。
农业气象学研究方法最初借用农学、气象学所采用的方法收集和处理资料，分析解决农业气象问题，后来在生产实践中，逐渐形成自己的研究方法。现在常按不同问题，综合采取气象学、农学以及数学、地理学、植物生理学、生态学等的研究方法，且与其他许多学科的协同研究日益发展。60年代以来许多学者从事植被与大气间相互作用的测定和分析，农业气象学家分析、研究气象如何影响产量；微气象学家研究近地面大气层的气象要素时、空变化的模式；生理、生态学家测定、研究决定植物生长发育速度的作用（如光合、光呼吸等），探讨这些作用与环境状态的联系及其模式。近年来一些微气象学家和生态学家共同工作，把物理学的和生物学的方法结合起来，对基本机制进行深入研究。这类多学科研究的发展，使农业气象研究工作者开阔了眼界，有利于提高专业水平。
农业气象学研究的目标，只有在农学家与气象学家之间、农业部门与气象部门之间充分合作才能达到。
农业气象学的分支学科
虽然现代农业气象学建立较晚，因结合生产较紧，成效显著，故发展较快，已逐渐形成了发展程度不同的若干分支，按所研究的专业气象范围来分，有：农业气象学基本原理、农业气象统计、农业气候学、农业气象预报、农业小气候和农业气象监测等。按所研究的农业对象来划分，有：作物气象、林业气象、牧业气象、园艺气象和渔业气象等。
作物气象
畜牧气象
研究牲畜的繁殖、饲养、饲料生产等与气象条件的关系。其中牲畜繁殖、牧草的生长、牧场的载畜量与天气、气候的关系尤为密切。某些畜产品的生产过程受气象条件的影响较大，例如奶牛的产奶量。草场退化的气象原因，畜舍小气候的调节等也都是重要的研究课题。
林业气象
研究森林与天气、气候的相互关系和相互作用，如：育林与气象条件的关系，森林砍伐对气候的影响，森林火灾的发生与天气条件的关系，根据气象条件预报森林火险的方法，森林在一定地区内对水分平衡与能量平衡的影响以及森林小气候的规律等。
渔业气象
研究气象条件对渔业生产和渔业资源分布及数量变化的影响。如风对鱼类游动方向及水面营养物质分布的影响，温度季节变化的迟早对渔场、渔量的变动、鱼汛迟早的影响，以及预报灾害性天气为渔业生产服务。
上述专业气象还包括一些共同的内容，即研究植物的病害、虫害的范围和数量，动物疫病的流行以及空气污染对动植物的危害程度等与天气条件的关系。比如：气象条件影响寄主对病原体的抵抗力，影响细菌、病原体在其生活史中的演变，影响病虫害消长的程度，影响采取防治措施的时间、效果和经济效益。农业气象学研究这些关系，并根据前期条件对病虫害等的发生地区和时间进行预测。
农业气象学研究的现况和展望
现代科学已进入到把自然界的事物作为整体系统来研究，因而出现了多学科的相互渗透，协同研究的势态。作为土壤—植物—大气这个生态系统的一个组成部分的气象环境，随着生产的发展和生物科学、农学、气象学的发展，其研究范围日益扩大，研究方法也愈加与生物科学、农学相互渗透而得以深入发展。
为使气象信息合理地应用于农业生产，首先需要知道农业对象个体以至群体在全生育过程中受到哪些气象因子的具体作用，并且要知道各农业区的气候特征。这些气象因子和气候特征与农业对象间的相互作用是以各种大小不同尺度在进行的，农业气象问题也相应地属于不同尺度，并涉及多种学科领域。近三十年来生态学、植物生理学和物理学对植物与环境间在多种尺度下的联系和耦合的研究逐步深入。最大尺度的气象过程：全球大气环流和辐射、温度、雨量时空分布所控制的全球气候，决定大的生物群落的分布，而大的生物群落反过来又影响气候。全球气候中所包含的地方、地区气候决定植物群落和它的群丛能否成活以及它们的生长速度。地方（区）气候与这些群落间的相互作用又造成一种小气候，它是群落中各个个体所处的环境，直接影响其生长和产量。同样，群落中各个个体与小气候间的相互作用又产生尺度更小的小气候，只限于植物的器官（如叶、茎、花等）所贴近的空气层，可称之为表面气候。表面气候的性质又影响植物内部（如细胞）的温度、细胞之间的CO2浓度等，可以称之为体内气候。植物与大气间的这些不同尺度的耦合，指的是它们之间的物质输送和能量交换。这些不同尺度的耦合关系和相互作用可作如下图示：
上述各种尺度间实际上是相互交错的。开展多学科的研究，给不同尺度的农业气象学领域提供理论基础。虽然很小尺度的气候与作物的耦合研究还刚刚开始，但它的发展将为深入研究较大尺度的问题提供条件，使许多农业气象问题的解决有越来越坚实的生物学、物理学基础。与以上各尺度相对应的农业气象问题很多。与最大尺度相对应的有：农业气候带的形成、以气候为依据的作物生产潜力的全球分布、农业类型、结构及其分布等。与地方（区）相对应的有：种植制度、作物种类分布、作物引种的气候适应性以及地区的农业气候区划等。与小气候尺度相对应的有：农业小气候和农业技术措施的小气候效应等问题。表面小气候虽然是生理、生态学家新近提出的更小尺度的研究对象，但农业气象已经接触到一些属于这一尺度的问题，如涂白剂、蒸发抑制剂等的气象效应以及果树日烧病等。而作物的抗旱性、小麦的冻害、水稻花器官所受冷害的气象条件则属于体内气候问题。从这些不同尺度的问题中，可以看出农业气象学已发展到广阔领域，也就要求具有生理学、生态学、农学、气象（候）学等的广泛基础；同时还反映出农业气象学研究方法的多样性，视问题所属的尺度而异。
农业现代化的进展，科学技术的进步，生产设施的改进，能量的大量投入，从许多方面改善了农业生产条件，逐步减少农业对自然的依赖性。目前许多作物已能在多种气候区内种植，并能获得高产。对一些不利的气象条件已能采取相应的有效措施以减轻或避免其危害等等。中国的农业，将是集约化经营的现代化农业，对环境条件的要求将愈来愈高，新的农业气象问题会不断产生，也更加要求农业气象学有相应的发展。
农业气象旬报
基本内容
概述
对过去十天的气象和农业气象条件的概述。指明有利的程度和不利的危害，特别应注意干旱、水涝、大风、冰雹、干热风、低温霜冻等对农业生产影响极大的灾害性天气的发生发展及其危害，然后按要素评述：①气温。包括过去十天的平均气温，各界限温度，如：0℃、5℃、10℃通过的日期。不同季节、不同气候区，温度条件分析重点不同。例如在中国南方地区，冬季可以是低温和负积温及其影响；春季侧重低温阴雨天气；夏季以高温及其危害为主；秋季以低温冷害（或寒露风）为主。②土壤温度。在冬麦种植地区冬季分蘖节深度的土壤温度，春播时耕层的土壤温度，各界限温度通过日期等。③相对湿度、风速、温度是大气干、湿程度和形成干热风的气象要素，指明这些要素达到危害指标的天数及其分布。④降水。旬报中要包括过去一旬的总降水量、降水性质、降水时空变化、降水持续时间、某一界限雨量的天数等。⑤土壤水分。分析深度因时而异，春播时和分蘖时用0～20厘米土层含水量；拔节时用0～50厘米土层含水量；抽穗时则用0～100厘米土层含水量。⑥积雪。积雪分布、积雪厚度变化，降雪时农田的冻结状况等（侧重在容易遭受雪害的地区）。评定积雪时，要注意它既是土壤水分来源之一，又是冬作物保护者。此外，若出现风、云、日照时数、雾、冰凌的异常现象，必须说明其特征，并分析其危害程度。
农业气象条件分析
根据过去一旬的气象和农业气象条件，结合作物生长发育状况，对作物生长发育速度进行综合分析评价，包括各发育期的开始日期、出苗速度、植株密度、植株高度、生长状况、停止生长日期等。在分析生长状况时，除农业气象条件外，还要考虑土壤肥力、作物生物学特性和农业技术等因素。
农业技术措施的实施与进度播种期和播种量、适宜灌溉期和灌溉量、施肥期和用肥量以及施肥次数，喷洒农药时间与剂量、田间管理、收割时期、农机作业时间和工作条件，以及这些农事活动的进度等都应加以分析。
资料图表
一般有：旬平均气温、旬平均温度距平、旬最低温度和最高温度、旬降水量、旬降水距平、大于和等于某一界限雨量的天数、相对湿度小于30%的天数、冬季积雪厚度和分蘖节深度的土壤温度和最低温度以及作物发育期等资料图表。
编制方法与步骤
①调查研究。收集资料与群众经验，了解掌握该地农业生产上存在的问题。②分析与鉴定。着重评价各时期重要农业气象条件对农业生产有利和不利的影响。③绘制必要图表，编写文字概述。
农业气象研究方法
参考书目
南京农学院主编：《田间试验和设计方法》，农业出版社，1979。
农业气象研究机构
世界各国从事农业气象研究的机构，有的设在气象部门，有的设在农业部门或有关院校。
中国农业气象研究机构，分中央及省（市、自治区）两级。中央级有：
中国农业科学院农业气象研究室。其前身为华北农业科学研究所农业气象研究组，建立于1953年，是中国最早的农业气象科研单位。由该所与中国科学院地球物理研究所人员共同组成。1957年1月中国农业科学院、中国科学院与中央气象局以该研究组为基础联合成立了中国农业科学院农业气象研究室。1960年以后该研究室属中国农业科学院建制，主要从事：①作物生长发育、产量与气象条件关系的研究；②农业气候资源分析与作物气候区划研究；③农业气象灾害研究；④农业气象预报、情报研究；⑤农田小气候改良和保护地小气候调控技术研究；⑥农业气象仪器研究。此外还有畜牧气象和病虫害气象的研究。
国家气象局气象科学研究院农业气象研究所。1958年中央气象局（现为国家气象局）成立农业气象研究室，开始进行科学研究工作。1983年成立农业气象研究所。主要研究内容有：①全国农业气候资源分析利用及其区划；②农业气象预报，包括农业气象灾害预报、作物产量预报和病虫害气象预报等；③全国农业气象情报；④农业气象灾害。水稻烂秧、寒露风、干热风、低温冷害等的机理、规律、分区和防御措施；⑤亚热带山区农业气候资源分析和利用；还有蔬菜温室栽培气象问题的研究。
中国科学院地理研究所气候研究室和中国科学院自然资源综合考察委员会气候研究室也做了不少农业气候方面的调查与试验研究工作。
1953年以后，一些省气象局开始设立农业气象试验研究机构或农业气象试验站。目前有23个省（市、自治区）气象局设有农业气象研究室（组）。部分省气象局设有直属农业气象试验站。江苏省气象局设有镇江农业气象研究所。60年代以来，省（市、自治区）农业科学院（所）设有农业气象研究室（组）的计13个。
此外，有些省（市）级地理所、水利科学研究所等也开展农业气象研究。高等农业和气象院校（包括综合大学的气象系和专业，特别是有农业气象专业的院校如北京农业大学、广西农学院、沈阳农学院）也开展一些农业气象研究。南京气象学院则在农业气象系下设有农业气象研究室与农业气象试验站。所有农业气象研究除针对生产问题外，也作些基础性工作。学校科研的特点是结合教学业务，其中一部分结合学生的教学生产实习、毕业论文进行。（韩湘玲）
苏联最早的农业气象研究机构可以追溯到1897年，在П.И.伯罗乌诺夫的倡议和参与下，俄国农业部成立的气象研究所。十月社会主义革命后，于1932年成立农业水文气象研究所。到1977年，苏联完成了二级建制的农业气象科研机构的建设。①1977年成立全苏农业气象科学研究所，下设农业生态数学模拟研究室，农业气象预报研究室，农业气候研究室，农业技术措施农业气象保证研究室，农业气象仪器装备研究室和航测考察队，有一个面积达3600平方公里的农业气象试验基地；还有两个直辖农业气象实验室：爱沙尼亚农业气象实验室和立陶宛农业气象实验室。前者建在爱沙尼亚共和国哈尔优斯萨地区克库镇；后者是在立陶宛耕作研究所沃克斯克分所的基础上建立起来的，两室皆成立于1966年，1977年又都改为全苏农业气象科学研究所直辖室。这个所主要科研项目有：农业生态系统生产力形成的农业气象理论；农业气象预报方法，产量预报方法；农业气候资源合理利用；农业技术措施农业气象理论依据；以及新的农业气象观测仪器设备与观测方法的探索。②莫斯科水文气象中心农业气象预报处，重点研究各种农业气象预报方法。③乌克兰水文气象科学研究所农业气象处，下设农业气象预报研究室和农田水、热状况研究室，有农业气象试验基地和航测考察队。④中亚区域水文气象科学研究所农业气象处，主要研究棉花气象。⑤哈萨克水文气象科学研究所农业气象处，主要研究畜牧气象。⑥外高加索水文气象科学研究所农业气象处，主要研究经济作物和果树气象。此外，地球物理观象总台、西西伯利亚区域和远东地方水文气象科学研究所也都开展农业气象的研究。上述农业气象研究机构均属于苏联水文气象环境监督委员会。全苏列宁农业科学院作物栽培研究所，农业物理研究所，莫斯科、列宁格勒等农学院也是重要农业气象科研单位。
日本农业气象研究工作主要集中在农业科研单位和农业院校，以日本农业环境研究所（原为农业技术研究所）气象科为主。其近年研究课题有：①冷水灌溉的水温；②近地气层大气成分的湍流交换；③作物微气象；④温室气象；⑤农田热量平衡；⑥风障空气动力学特征；⑦稻作风害及其防御；⑧防霜等。北海道（札幌）、东北（盛冈）、北陆（上越）、四国、中国（福山）、九州（福冈）等农业试验站均设有农业气象研究室。北海道、东北、筑波、东京等农业大学，千叶、东京、明治、冈山、九州、大阪、名古屋、京都、爱媛等大学都有农业气象试验研究工作。农业气象研究单位属农林省的有10个、属高等院校的有5个、属县级农业试验站的有3个。
美国农业气象研究工作多集中在有关的高等院校。如康奈尔、衣阿华、密苏里、普杜、杜克、明尼苏达、北卡罗来纳、俄克拉何马、库克、得克萨斯、犹他、内布拉斯加等20多所院校。普杜大学有283公顷的农学研究农场，可以用作农业气象试验研究，主要从事生物气象学、农业气象学、气候学和微气象学等方面的研究。内布拉斯加大学成立了农业气象和气候学研究中心，在农田微气象和仪器等方面进行了大量研究。应用研究多在联邦政府部门，主要是农业部及其所属农业研究局、林业局、土壤保持局、农业平衡和保持局以及经济研究局；国家宇航局、内务部土地管理局也都有农业气象研究计划。如大面积作物探测试验计划就是由国家宇航局、农业部和国家海洋大气局联合实施的。国家气象局系统主要是进行农业气象预报和情报服务，做应用方法的研究。1973年起国家海洋大气局在四个州成立环境研究服务中心，分区进行农业气象服务和研究工作。某些私人咨询公司，也有一批从事农业气象研究的人员。
加拿大农业气象研究工作多集中在农业部有关研究所以及有关高等院校。农业部生化研究所农业气象研究服务组多年来进行了卓有成效的研究。W.贝尔等人研制出的天气—作物分析模式和作物产量经验统计模式，已广为应用。农业部林业局研究了天气和地形对森林火势的影响、天气条件对更新林成活率的影响等。此外，农业部还通过其分布在全国各地的研究所，尤其是渥太华农业气象研究室（Agrometeorological reaserch office in Ottawa）进行了冬季低温对紫花苜蓿和其他饲料作物的危害，天气和气候对农作物产量的影响，大气污染对作物的影响等20多项专题研究。从事农业气象研究的高等院校有：①麦吉尔大学麦克唐纳（Mcgill Macdonald）学院，主要从事植物环境的热量交换研究；②圭尔夫（Guelph）大学安大略农学院，广泛地进行天气与农作物之间关系的研究；③曼尼托巴（Manitoba）大学，主要进行本省灌溉田和非灌溉田的气候鉴定工作，研究其南部地区蔬菜防霜措施等；④不列颠哥伦比亚大学，主要从事各种林区内部的水分平衡问题的研究；⑤艾伯塔（Alberta）大学，主要从事微气象、灌溉、蒸发等方面的研究。
印度农业气象研究工作始于1932年。当年印度气象局（Indian Meteorological Department，IMD）在浦那成立农业气象处，除着手筹备建立农业气象观测网外，多年来主要进行了以下工作：①新仪器的研制；②微气候的研究；③地面热量平衡和水分平衡的研究；④作物耐旱性的鉴定；⑤不利天气气候条件的统计分析，主要是旱涝和极端温度的统计分析，有效湿润指数和有效湿润期的分析、作物需水量的分析等；⑥作物产量预报方法的研究。印度气象局通过大量调查研究，已确定出小麦、水稻、甘蔗、棉花等作物生长特性与气象条件的关系，并研究出产量的统计预报方法；⑦天气与病虫害的统计研究。
英国正式称为农业气象研究机构的只有几处，其中尤以诺丁汉大学罗桑斯特德试验站（Experimental Station of Nottingham University）所进行的农业气象研究为突出。试验站下设物理部，H.L.彭曼曾任该部主任；物理部下设农业气象研究室，J.L.蒙蒂思曾任该室主任。50年代，彭曼根据多年的观测与试验，提出了著名的彭曼蒸发公式（见可能蒸散量），已广为运用。当时，蒙蒂思主要从事热量平衡的研究。后来，蒙蒂思任诺丁汉大学农学系生理和环境研究专业主任，在他领导下进行了四项研究：①作物生理的现场研究，包括作物光合作用的研究，麦地辐射观测和农田微气象研究；②关于温度与生长关系的研究；③土壤水分状态的研究；④动物热量平衡的测定等。此外，国家农业工程研究所（National Institute of Agricultural Engineering），还从事有关温室内的微气象研究。
农业气象谚语
民间流传的农业气象经验，语言简练，一般以歌谣的形式表达。广大农民在农业生产中不断认识气象与农业的关系，在长期生产实践中加以提炼编成谚语，流传应用。由于通俗易懂，便于记忆，深受广大农民喜爱，世代流传，不断丰富。中国古代农学家，如贾思勰、徐光启的著作中都曾大量引用农谚。辑录中国古代农业气象谚语的主要古籍有《田家五行》和《卜岁恒言》等。收集、总结农业气象谚语对丰富和发展中国的农业气象科学是有意义的。
农业气象谚语按内容分为以下几方面：①农时方面，如“白露早，寒露迟，秋分种麦正当时”；“枣芽发，种棉花”。②气象和农业关系方面，如“伏里有雨多种麦”。“稻秀暖、麦秀寒”。③农业措施的气象效应方面，如“锄头底下有水也有火”。④农业气象预测预报方面，如“槐树不开花，晚田不归家”。“夏天不热，五谷不结”。⑤天气谚语，如“月晕而风，础润而雨”。⑥农业气象灾害方面，如“豌豆开花，最怕风打”。农业气象谚语有较强的地方性和时代性，在引用时要注意在当地生产中加以检验，因地制宜地运用。
农业气象要素
狭义的常是指与农业生产有关的气象要素（表）。广义的还可包括农业生产本身的一些特征量。农业气象平行观测中所有的观测项目以及农业气象问题触及到的参数，如发育期、种植密度、植株高度、产量等都是农业气象要素。观测和研究农业气象要素时间、空间的变化规律以及它们之间的关系是农业气象学的基本任务之一。
常见的农业气象要素
农业气象业务
农业气象业务一般有：①农业气象观测试验站网的规划、组建和管理，包括农业气象观测技术方法的制定、实施和审核，技术经验的总结、交流和指导，观测人员的短期培训等：②资料传输系统的组织和建设，包括电码的设计和改进；③组织并开展各项农业气象服务。世界上很多国家的气象部门都设有开展农业气象业务和服务工作的机构，为有关领导机关、农业部门、农业生产单位和用户提供各种农业气象服务材料，开展相应的业务建设和管理。
农业气象服务内容主要有情报、预报、专题分析和各种咨询服务。①情报服务有定期的周报、旬报、月报、年报等和各种不定期的专题分析与报导（见农业气象情报）。②预报服务种类繁多，各国根据需要开展不同种类、不同时效的农业气象预报服务（见农业气象预报）。③专题分析和各种咨询服务，大都是针对当地农业生产过程中的关键问题编写和提供的，对不利气象条件或农业气象灾害还提出一些趋利避害防御措施的建议；各种咨询服务更有及时收效的突出特点。
中国农业气象业务与服务工作分三级进行。国家气象局设有农业气象处，负责全国农业气象组织建设与业务管理：编制农业气象业务发展计划与年度任务：制定各种农业气象业务指南；指导各省（市、自治区）气象局开展农业气象业务与服务。各省（市、自治区）气象局业务处下，设农业气象科（组），配有农业气象业务管理人员，负责本省（市、自治区）的农业气象业务管理工作。自从1980年重新组建农业气象观测网以来，迄今已有基本农业气象站300多个，农业气象试验站60多个。国家气象局气象科学院农业气象研究所于1983年恢复农业气象旬（月）报服务，先后还有山东、湖南、新疆、山西、四川等省气象局和918个气象站开展了农业气象情报服务。农业气象预报服务开端于1953年，到1959年约有80%的农区气象站开展了农业气象预报服务，包括作物播种期、收获期、果树开花期预报、农业灾害性天气和病虫害预报等。1982年底，全国开展各种农业气象预报服务的台站已达929个，有些预报已成为台站固定的经常性的服务项目。70年代末以来，中国国家气象局气象科学研究院和20多个省（市、自治区）气象局部分气象台站以及有关气象院校开始探索作物产量预报和服务问题。先后开展了不同尺度的粮食总产、水稻和小麦产量的试报检验服务，农业气候区划和专题分析服务。截至1983年底，除西藏、台湾外，省级农业气候分析和区划基本完成，另有1605个县完成了县级农业气候调查和区划。此外，不少省（市、自治区）以及基层气象台站，还编制有农业气象服务手册，农业气象服务一览表，农业气象专题分析等。
苏联农业气象服务体系自上而下实行初、中、高三级建制。初级气象服务机构是农业气象站（哨）和水文气象站（哨），服务对象是区一级的领导机关、农业及有关部门、集体农庄和国营农场。3400个水文气象站中开展农业气象服务的站达3000多个。中级气象服务机构是区域水文气象中心、加盟共和国水文气象局水文气象研究所，州水文气象局和观象台，服务对象是所在地区的领导机关和国民经济部门，服务内容除情报资料外，增加农作物产量预报。高级气象服务机构是国家水文气象中心进行的农业气象服务，对象是中央一级的各有关部门和单位。
日本的农业气象服务机构叫做农业气象协议会，由气象厅和农林水产省共同组成。基本任务是收集、整理、分析气象、农业气象资料和农业资料，就过去，现在和未来的天气以及农业气象条件对农业生产的影响做出分析预测，为各用户提供各类农业气象情报和预报。协议会分三级建制，国家级、地区级和地方级。
美国共有52个气象预报台，其中31个台开展农业气象服务，但服务内容不尽相同：有的全面开展农业天气服务，包括提供建议和预报；有的只定时发布农用天气预报；有的不定时地发布预报，只部分地开展农业天气服务。1978年7月美国农业部和国家海洋大气局成立农业气象联合办公室，为农业部提供每周天气概况，编制农业气象简报；并为公众编制《天气与作物周报》。从1973年起为执行农业天气服务计划，美国国家海洋大气局建立四个环境研究服务中心。第一个建立在亚拉巴马州的奥本，为美国东南部农业服务。第二个设在密西西比州的斯通维尔，为美国中南部农业服务。第三个设在得克萨斯州的科勒吉。第四个设在印第安纳州的拉斐特，为中西部农业服务。四个中心都设置了数字传真接收设备，与国家气象局（Na-tional Weather Service，简称NWS）的气象业务服务自动化系统（AFOS）计算机化通讯系统相接。
法国的负责农业气象服务工作的是全国农业气象委员会（National Committee for Agrometeoro-logy of France），于1978年成立。农业气象服务工作分长期、中期和短期三类。长期，指为未来4～5年内种植作物和采取农业技术措施进行长期预报服务。中期为年度农业生产决策服务。短期是为农事活动服务，如喷洒农药、施肥、烘干等，提供各种短时农用天气预报。
印度的农业气象服务工作开展较早，1875年印度气象局成立，就开始为农业服务的工作。1932年成立农业气象处，组建观测网，现有农业气象观测台125个。1945年印度气象局预报室开始发布《农民天气公报》，公报中包括本地区未来36小时天气预报和未来两天的天气展望。公报由印度59个广播台用20种方言发布。
农业气象仪器
特点和要求
设计、生产和选用农业气象仪器和设备，须考虑以下几方面的问题：①田间观测要求仪器具有体积小，重量轻，携带方便，牢固可靠，操作简单，适于在雨、雾等各种恶劣条件下使用，并有交、直流两种电源。②群体观测要求仪器的结构、大小和安装使用都不破坏作物群体和畜禽生活环境的自然状态，观测人员一般不直接进入作物群体内进行观测读数，要求仪器能遥测和自动记录。由于作物群体结构复杂，变化大，某些要素（如光照和辐射）的单点记录常缺乏代表性，而需用多点平均资料，或要求仪器感应部分具有一定的代表面积，如测植物群体内的辐射量，用管状辐射计便比普通辐射计的代表性好。③梯度，多点观测，了解农业环境各气象要素的垂直和水平分布状况，需要多要素的综合性仪器和多测头仪器，以保证资料的可比较性。仪器的感应部分要求较灵敏，观测速度要快。在微气象研究中，需用精度较高的仪器才能满足梯度观测的要求。
仪器分类
按测定要素进行分类：①测温仪器。包括测空气温度，土壤温度（地温），水温，叶温，动、植物体温等仪器。要求精度高的观测项目多用水银温度表（见温度观测）或铂电阻温度表；近距离遥测用铜电阻温度表或热电偶温度表；远距离则多用半导体温度表。叶面温度和动、植物体温多用热电偶温度表。大面积农作物表面温度用红外测温仪测定。在精度要求不高的场合，也还使用双金属片温度自记仪器。②测湿仪器。测定空气湿度常用的仪器有毛发湿度表（见湿度观测），通风干湿表，氯化锂湿度计，红外湿度计和露点湿度表等。③测风仪器。农业上比较重视通风强度和乱流测量，使用各种风速表，尤其是低风速仪。在作物群体内和畜、禽舍等处多用各种微风仪器。④测光照和辐射的仪器。农作物光合作用主要是利用可见光范围内的光能。长期以来都使用普通照度计进行测量。20世纪50年代以后，出现了专门测量光合有效辐射量的仪器和分光光谱辐射表，测量太阳辐射的仪器较多，可对直接辐射、漫射辐射、总辐射、反射辐射、净辐射等进行测定。⑤测土壤水分的仪器。用土钻取土烘干测定土壤含水量，方法简易，精度较高，故一直沿用至今。19世纪末开始使用电阻法、热扩散法、微波法、γ射线法、中子法和遥感法等测定土壤湿度的仪器。⑥测土壤蒸发的仪器。19世纪下半叶就有雷卡切夫土壤蒸发器，20世纪初有波波夫土壤蒸发器和ГГИ-500土壤蒸发器等。还有一些较大型的蒸散计、蒸渗计和可能蒸散计等仪器。⑦其他仪器设备。自动气象站，二氧化碳红外气体分析仪，人工气候室和人工气候箱等农业气象实验设备（见彩图120～131）。
中国农业气象仪器发展简况
农业气象观测最初几乎只用常规气象仪器，如水银玻璃温度表、通风干湿表、轻便风向风速表等。1953年开始研究和试制热电偶温度计、土壤蒸发器、筒式烘箱等农业气象仪器。1957年以后，试制铜电阻温度计、小型温湿遥测仪、电阻型和热扩散式土壤湿度仪等仪器。60年代初又研制半导体温度计、太阳辐射仪器、土壤湿度仪、微风仪及其他一些微气象仪器。70年代开始研制农业气象专用仪器，如热扩散式土壤湿度仪、微波土壤湿度仪、数字式电子风速仪、数字式半导体温度计、红外测温仪、积温仪、积光仪、积辐射仪、负压计等。1980年试制了农田小气候综合测定仪、棍式照度计、棍式积光仪、积温仪等多种农业气象仪器。
农业气象预报
发展简史
人类在长期生产实践中，逐渐积累了农业气象预报知识。中国古籍中有很多有关记载，如“冬至后五旬七日菖始生。菖者，百草之先生者也，于是始耕”（《吕氏春秋》），“六月不热，五谷不结”（《田家五行》）等。自17世纪起，气象科学知识的积累逐渐增多且系统化，气象知识的应用也随之增多。20世纪初开始用统计相关方法，对一个或几个气象因子与预报对象组成一元或多元回归方程，然后根据气象因子进行预报。20世纪60年代以后，由于植物生理学的发展和电子计算机的广泛应用，出现了理论模拟预报。中国近期的农业气象预报，始于20世纪30年代。当时曾根据降水等条件，对各省水稻、玉米、棉花等作物试作产量估计。1958年根据冬小麦各生育期所需要的积温，对华北地区编发了冬小麦播种期预报。70年代中期以来，这项工作有了较快的发展，开始根据气象条件进行全国粮食总产量和水稻、冬小麦产量的预测研究和试报服务。一些省（区）、市、县根据本地需要先后开展了粮食、蔬菜、水果、经济作物的产量预报、作物主要发育期、病虫害发生等预测预报。
预报种类
按预报内容可分下列五类：①农业气象条件预报，包括作物生长期间的热量条件预报、农田土壤水分预报以及农田灌溉预报等。②作物物候期预报，包括发育期预报、播种（栽插）期预报和收获期预报等。③农业气象产量预报，包括农业产量预报以及农业年景预报。④农业气象灾害预报，诸如霜冻预报、冻害预报、寒露风预报、低温冷害预报、干热风预报、干旱预报以及作物病虫气象预报等。⑤农用天气预报：如作物播种时期、收获时期以及平时田间管理（施肥、喷洒农药等）需要的天气预报等。按预报时效分，有短期（48小时）、中期（3～10天以上）、长期（一个月以上）和超长期（一年以上）预报等四种。
预报依据
农业气象预报多建立在被估算的因变量（发育期、产量等）和自变量（温度、降水、干燥度等）之间的定量关系上。其根据可概括为五点：①根据过去天气条件，可以估算作物状态和潜在产量。②气象因子对预报对象的作用具有持续性。例如良好的土壤水分条件，即使短期无雨，作物在一段时间内，也会生长良好。③气象因子对预报对象作用的不等同性。在一定栽培区内，各气象因子作用的重要性不同；同一气象因子，在不同发育时期，其作用也不相同。④当时天气趋势可持续到未来若干天。未来天气条件的演变，限于当前天气预报的准确率，难于作为依据，可用统计概率分布进行估算。⑤气象要素，特别是温度和辐射的大尺度分布一般有一定的保守性，可以用有限的几个气象站观测资料，估算出相当大范围地区的作物生育状况。
预报因子
可分四种：①气象因子：温度、降水、光照、湿度，大气环流特征及未来天气演变趋势等。②生物因子：动、植物的种类和品种特征，物候期，临界期，叶龄等。③土壤因于：土壤的温度、湿度、肥力、物理结构等。④技术因子：排灌、施肥、除草、病虫的控制等。
预报方法
有统计学、物候学、天气学、动力学方法和遥感方法等。①统计学方法。首先筛选出对预报对象有作用的主导因素和关键时段，确定预报因子，然后建立预报对象与预报因子关系的预报模式。这种方法运用较广，其预报时效为1～3个月。由于影响预报对象的因子很多，用统计相关选出的预报因子往往不具备明确的生物学意义，而未引入模式的因子又可能在一定条件下对预报量起较明显的作用。因此，预报效果可能较差，这是统计学方法的主要缺点。②物候学方法。自然界的物候现象是天气、气候、生物条件等综合作用的结果，是自然条件对动、植物生育过程长期作用的反映。因此，物候现象与作物生长发育节律和农事活动具有极为密切的关系。应用物候学方法，可以预报作物的发育期、农事季节、农业年景以及作物生育期间的热量供应状况等。③天气学方法。一般常用统计方法普查天气因子或其它因子（如海温）与预报量的相互关系，确定相关时段并筛选预报因子，进行天气分型和分类，然后建立预报模式，进行预报。在不同环流形势下，天气类型、环境气候条件不同，所以生物的生长状况也不同。其预报时效可达几个月。④动力学方法。在各种理论假设前提下，对光合作用、呼吸作用、蒸腾、干物质形成、累积和转化过程进行理论模拟，建立统计—理论或理论模拟方程，并据以进行预报。这种方法由于预报因子增多，函数关系复杂、初始值的局限性大，使生物生长过程模拟效果尚不理想。⑤遥感方法。利用卫星、航空等观测资料估计作物播种面积、生长状况、土壤水分状况和受灾状况等，再结合气象站网的气象资料，估算作物产量、干旱、霜冻和病虫的发生等。这种方法的优点是可以对世界范围的农业生产进行监测。
参考书目
Guide to agricultural meteorological practices,Second edition,WMO No.134,Secretariat of WMO,Geneva Swi-tzerland,1981.
农业气象月报
按月发布的一种定期农业气象情报。主要内容有：①过去一个月的气象和农业气象条件及其对农业生产影响的概述与评定。简要综述上月的天气气候特点，分别对气温、降水、日照、风、土壤湿度等要素进行详细分析鉴定，并与该要素历年同期情况对比分析。特别要注意干旱、干热风、冰雹、大风等对农业生产危害较大的灾害性天气的分析鉴定；②下个月的天气展望及其对农业生产影响的估计。预测下个月的天气，气温和降水是偏多，或偏少，是否会出现异常天气，对农业生产可能有多大影响，应该采取何种对策；③根据过去一个月的主要天气实况和下个月的天气展望以及农作物生长发育状况，提出相应的农业措施建议；④基本气象站的主要气象和农业气象要素图表。
农业气象月报出版历史最悠久的是日本。日本气象厅每月出版的《气象要览》中包括农业气象月报，由日本气象厅产业气象科编制。到1983年3月已出版964号，其内容包括：①农作物生育状况；②室外不宜劳动天数表；③自然物候概述；④自然物候表。格式基本固定，概述内容因季节、月份不同而有增减。
农业气象灾害
参考书目
中国科学院大气物理研究所编：《灾害性天气的预测和预防》，科学出版社，1981。
农业气象灾害观测
对导致作物生长发育不良或植株、器官受害的有害气象条件和作物反应的观测。其目的在于及时提供灾情，采取救灾措施；并为研究灾害对农作物生育和产量的影响，确定灾害指标，掌握灾害发生的规律，探讨其危害机理；编制农业气象灾害预报和农业气候分析，制定战略对策等提供基本依据。
20世纪50年代中，中国气象台站开始按统一规范普遍开展了农作物遭受灾害性天气危害的观测，还对所在地区发生的主要农业气象灾害进行广泛的调查。在作物生育状况观测地段上，进行灾害观测的主要项目包括灾害名称、发生时间、强度和持续时间；受害作物、部位、症状和程度等。各项记载的方法不同，灾害的发生时间、强度和持续时间是根据气象站地面观测记录，按一定标准来确定的，有的还要结合作物受害情况来考虑。受害部位和症状以目测受害的器官（或其部位）及其外部形态表现，分等级进行描述。受害程度以目测估算受害植株（或器官）占全部植株（或器官）的百分率，或以受灾面积表示。观测时间一般在灾害天气出现后及时进行，从植株发现受害开始直至受害植株恢复生长或受害症状不再变化为止。但一时看不出受害症状的（如冻害、霜冻），需在下午观测并连续观测几天。在专题灾害研究中常需在田间进行专项气象观测：如霜冻，在田间观测地面最低温度或草温；低温冷害，可加测田间作物活动面温度或穗部温度等。为了探讨作物受害的机理，还需进行一些生理测定，如光合强度、呼吸强度、伤流量和细胞电解质外渗量等。近十多年来，运用卫星技术监测灾情有了迅速发展。利用气象卫星和静止卫星可定时发回观测资料，以便连续监测灾害天气的动态。资源卫星能监测大面积作物活动面的温度、作物受害症状和灾情变化。
农业气象灾害预报
见农业气象预报。
农业气象站
进行农业气象观测和服务的专业气象站。农业气象站与气象站不同，它不仅要进行气象（包括土壤水分）观测，而且要平行地按照农业气象观测规范对农业生物进行物候、生长状况、产量结构等观测，分析有利和不利气象条件对农业生物的生长、发育和产量形成的影响，为当地农业生产服务。农业气象站需向上级业务和服务部门报送观测资料和报表，供编制农业气象情报、预报、农业气候手册、农业气候区划以及其他服务材料之用。
俄国于1885年建立了12个农业气象站，这是世界上最早的农业气象站。中国从1957年开始建站，到1983年建成360个农业气象站。
世界气象组织建议将农业气象站分为四类，即：主要农业气象站，一般农业气象站，辅助农业气象站和专项农业气象站。主要农业气象站即农业气象试验站，除提供详细的平行气象和生物情报外，主要进行农业气象试验研究。一般农业气象站的试验研究工作只限于当地的特殊农业气象问题。辅助农业气象站主要是提供气象和生物观测资料。气象观测包括土壤温度和湿度、蒸发量和蒸散量以及详细的近地层气象观测等；生物观测包括物候、作物生长状况以及病虫的出现和流行等。专项农业气象站根据特殊需要进行少数项目的观测，工作可以是长期的，也可以是临时的。
建立农业气象站网的原则是：每个自然条件相近的大植物地理区设一个农业气象试验站，每个特定的有代表性的农业、牧业和林业区设一个一般农业气象站。为确保有重要农业意义的气象和生物要素的观测在空间上有适当的密度，根据需要与可能，可设立若干辅助农业气象站（哨）。农业气象站应建在最能代表地区农业和自然条件的地点。一般可设在农业、园艺业、畜牧业、林业或水文的试验研究站内，也可以设在土壤科学研究单位和农业院校、主要农业区和林业区、自然保护区以及气象对农业的发展有重要影响的地区（见彩图15～18）。
农业气象指标
表示农业生产与气象条件相互关系的气象要素值。它表示农业生产对象和过程对气象条件的要求与反应，是衡量某种农业气象条件发生与否或利弊程度的数量尺度。
农业气象指标（包括农业气候指标）可分为单因子指标、多因子指标和综合指标三类。中国北方小麦返青的温度指标、作物灌水量水分指标等是以一种农业气象要素值表示的单因子指标；小麦干热风危害指标是以气温、空气相对湿度和风速风向多个农业气象要素的数值表示的多因子指标（见干热风）；干燥度是多个农业气象要素综合而成的单一数值表示的综合指标（见干燥度）。农业气象指标因地、因时或因不同作物品种而异，其数值往往有一定的变化幅度。
农业气象指标是通过田间试验或人工控制（或局部控制）气象条件下的试验，对比分析农业与气象平行观测资料，经过统计检验，反复验证，不断修正，逐步归纳求算得出的。鉴定农业气象指标是农业气象预报、农业气候分析和区划、农业气象灾害的规律与防御研究以及农田小气候的利用、控制和改造的基础工作；也是进行引种、开垦荒地、改革耕作制度和实施其他农业技术措施的科学依据。有了这些指标，人们不仅可以用简单明确的量值来表示已发现的农业生产与气象条件间的复杂关系，更有助于人们去深入分析和认识那些尚未被揭示的内在联系，趋利避害，发展农业生产。
农业气象周报
见农业气象旬报。
农业气象专题报道
针对当地当时农业生产中的某个农业气象问题而专门进行的农业气象调查、试验和分析的报道，也称专题农业气象报道，是一种不定期的农业气象情报。它不仅调查、试验和分析某个主要农业气象问题的过去、当时发生及其影响情况，而且也对演变趋势作出预测。因此，它是农业气象情报和预报相结合的综合报道。这类报道目的明确，重点突出，是农业气象情报服务的一种较好形式。通常在春耕春播、夏收夏种、秋收秋种等农事关键季节和年终总结生产经验时编发。报道内容主要有：①提出当前农业生产中存在的主要农业气象问题；②针对所提出的问题进行的调查、试验和分析；③未来可能出现的农业气象条件及其对农业生产影响的估计；④生产上应采取的措施与建议；⑤农业气象资料图表。编制步骤主要为：①经常注意监测当地天气演变和农业生产动态，及时抓住对当时农业生产有重大影响的农业气象问题，运用农业气象学的有关理论和方法，进行调查、试验；②分析鉴定、调查、试验结果，提出趋利避害的措施与建议，编写成文，及时发布。
农业物候观测
见物候观测。
农用天气预报
针对农业生产需要而编发的天气预报，即从农业生产需要出发，依据天气学原理，采用天气图（见天气图预报）和单站气象要素演变（见气象站预报）等天气分析和统计分析手段，分析、预测未来天气条件（包括灾害性天气）及其对农业生产的影响，又称农业天气预报，也是农业气象预报的一种。预报的项目、内容比一般天气预报明确、具体、针对性强。例如中国南方双季稻区每年早稻播种育秧期间，常受北方冷空气侵袭，形成持续低温阴雨天气，引起大面积烂种烂秧。这时期的一般天气预报，只报某个时段气温较常年偏高或偏低，降水量较常年偏多或偏少等；而农用天气预报，则具体考虑早稻育秧对天气条件的要求，除预报冷空气侵袭影响和持续低温阴雨时段外，还进一步预报转晴回暖以及冷尾暖头适宜播种时段。这样就便于安排浸种催芽，抢晴播种。
中国自60年代以来，根据农业生产过程对气象和农业气象服务的需要，逐渐形成了自己的农用天气预报形式——农事关键季节天气条件预报。70年代初，全球气候异常，世界粮食生产剧烈波动，一些国家先后开展了针对性较强的气象为粮食生产服务工作，使农用天气预报得到进一步发展。
农用天气预报，按农业生产过程可分为播种、管理和收获三类。以播种、收获两种类型开展较多。如中国的农事关键季节天气条件预报，英国冬季的冻土始期和深度预报等。按预报内容，可分为常规和特殊二种。前者如美国每天为农民编发的温度、湿度等常规要素预报；后者多为灾害性天气预报。按预报时效有长、中、短之分，从每日、每周、数十天，到年度都有。
编制农用天气预报的方法：3天以内的短期预报，主要采用天气图和单站气象要素演变分析方法，以及卫星和雷达图片分析方法等；5天以上的中长期预报，主要采用天气、气候综合分析的方法。
《农政全书·授时、占候》
参考书目
（明）徐光启撰，石声汉校注：《农政全书校注》，上海古籍出版社，1979。
暖锋
由暖空气地区向冷空气地区移动的锋。一般比冷锋移动慢，坡度小。暖锋在中国的移动方向多为自西向东和自南向北。但在冬季，由鄂霍次克海吹回大陆的东北气流有时属于暖气团，故黑龙江、吉林有时会出现由北向南移动的暖锋，这类暖锋叫做倒暖锋。暖锋天气如图所示。暖空气吹向冷空气的风速分量较大，因冷空气的阻碍，一面前进，一面被迫沿锋面上升，形成云和降水。降水带位于暖锋的前方，即地面锋冷空气一侧，雨带宽达三、四百公里，甚至更宽。暖锋来临时，常有云层增厚、云底降低，随之发生连续降水的现象。春夏季节，暖而湿的气团活跃，暖锋上可以出现暴雨，如果暖气团很不稳定，可出现雷暴。
暖锋
P
彭曼，H.L.
英国农业物理学家、农业气象学家。1937年毕业于达勒姆（Durham）大学，获哲学博士学位。1962年被选为英国皇家学会会员，1961～1963年任英国皇家气象学会会长，1978年被选为英国皇家气象学会荣誉会员。1955年至1974年任英国罗桑斯特德（Rothamsted）农业试验站物理学部主任，进行农学和生物学的物理研究。1948年在英国皇家学会会刊上发表《开阔水面、裸地和草地的自然蒸发》一文，通过综合解析辐射平衡方程和空气动力学方程，推导出计算蒸发的著名的彭曼公式，在气候学、农业气象学、农田灌溉及土地资源评价与利用等方面得到广泛应用。撰有关于蒸发、灌溉、水文的论文多篇。专著有《湿度》（1955）和《植被与水文》（1963）。（邓根云）
彭曼—蒙蒂思方程
equation)
表示植物群体蒸腾的潜热通量密度方程，为对彭曼公式（见可能蒸散量）的扩充。
1802年J.道尔顿提出水面蒸发的经验公式。1926年I.S.鲍恩提出蒸发面上显热与潜热的分配可根据空气的温、湿度梯度确定，1939年C.W.桑斯韦特等从气层水汽压、风的梯度计算草地蒸散。1948年H.L.彭曼协调水面蒸发的热力学和空气动力学，提出计算水面蒸发和草地蒸腾的经典公式（彭曼公式）：1953年彭曼将它用于叶片，提出叶片的潜热通量密度方程；1965年蒙蒂思将它应用于植物群体，被称为彭曼—蒙蒂思方程：
E：蒸腾率（千克·米-2·秒-1）；△：空气饱和水汽压随温度的变率（百帕·开-1）；R：净辐射通量密度（瓦·米-2），向地面为正；G：土壤热通量密度（瓦·米-2），向下为正；ρ：空气密度（千克·米-3），（p：空气定压比热（焦·千克-1·开-1）；ea：百叶箱气温下的空气饱和水汽压（百帕）；ed：水汽压（百帕）：L：汽化潜热（焦·千克-1）；γ＝cpP/0.622L：干湿表常常数、p为气压；γa：总体空气动力学扩散阻抗（秒·米-1）γc：总体冠层扩散阻抗（秒·米-1）。
这方程是在消除难测定的表面温度、湿度后，从能量平衡方程和扩散阻抗方程得出。彭曼公式应用于植物时实际上是将叶的水分看成叶面一层水，这时γc＝0，只能应用于水分充足的情形。方程中的ρcp/γa用一经验风函数f（u）代替，G未考虑。水分供应不充足时，气孔调节张开度以节制蒸腾，方程包含γc来计入这一生理控制，减小彭曼方程的局限性。冠层阻抗（作物阻抗）γc用平均气孔（生理）阻抗γs除以叶面积指数得出。γs用气孔阻抗计测定。这方程已经在多种作物田间试中与蒸散计作比较，证明性能良好。只要有相应的阻抗值，方程对任何植物都可用。γc为最小值时，方程算得的是可能（最大）蒸腾。γc与土壤水势的关系尚待研究。这方程已在土壤——植物——大气系统的模拟模式中广泛采用。英国气象局已应用于业务工作。
皮灼（林木）
树木向阳面受夏季辐射增温致伤的一种林业气象灾害，又称皮烧。薄而光滑的树皮受强烈阳光照射，温度迅速增高，使一些树皮的形成层和活组织受灼伤。受害的树皮呈斑点状伤痕或片状脱落，轻者病菌侵入伤口，影响生长；重者树皮干枯、凋落，甚至造成整株死亡。中国北方当夏季炎热而干燥时，一些林缘木、孤立木、采伐迹地上留下的母树、疏林地上的树林以及行道树的向阳面，树皮上最易发生灼伤。皮灼危害树木的程度，一般与树木种类、树龄、种植位置及日射时间长短等有关。光滑的薄树皮，如云杉、冷杉、椴、杨、柳等树皮吸热快、局部温度升高，而产生灼伤；阴性树特别是幼树，受阳光强烈照射，容易发生皮灼；空旷地比林内气温高，所以在林缘或疏林地上的树木比林内的树木灼伤重；靠近伐区的林墙，由于暴露在强烈阳光下，易被灼伤。防御措施：干旱地区应选择地势较低的地方造林，因低地湿度大，温度不易升高，树皮不易被灼伤；造林时应注意树种选择和造林方式。怕灼伤的阴性树要与耐灼的阳性树混交搭配，营造复层林，以避免阴性树的灼伤。
Q
七十二候
中国古代黄河流域的物候历。以五日为一候，一月六候，三候为一气。一年分二十四节气，共七十二候。每候以一物候现象相应，叫做“候应”，表示一年中物候与气候的变化情况。七十二候始见于《逸周书·时训解》，北魏起载入历书。一年中每候候应见下表（据涵芬楼《汉魏丛书》晋孔晁注本《逸周书》）：
附表
七十二候的物候现象有两类：一类是生物物候，属于动物的，如“蛰虫始振”，“鸿雁来”，“仓庚鸣”等；属于植物和农作物的，如“草木萌动”，“桃始华”，“禾乃登”等；另一类是非生物物候，如“虹藏不见”，“土润溽暑”，“地始冻”等。其中也有观察理解错误、迷信附会之说的物候，如“鹰化为鸠”，“腐草化为萤”，“爵入大水化为蛤”等。
七十二候是在二十四节气全部名称确立之后产生的。它以节气为标准，每个节气分三候，每候有每五天的物候现象。汉代农业生产发达时期，对于掌握农时要求更为精细，而每个节气相差半个月，间隔时期太长，有细分时段的必要，因此把全年划分为七十二候。元代《王祯农书》曾以节气与七十二候为时令指标，为全年农业耕种规划作图，称为授时指掌活法图。其他农书亦引用了七十二候。七十二候对中国古代农业生产掌握时宜起了重要作用，曾传入日本、朝鲜。
中国民间通用历书所载七十二候候应，有九个候与《逸周书·时训解》不同，且与元《王祯农书》所载也不相同。《逸周书》可能成书于汉代，记载七十二候候应地点是两汉国都所在地，即现在的西安、洛阳一带。以近二十年来西安、洛阳所观测的物候记录与七十二候物候对比来看，现在这两个地区春季土壤解冻比东汉时代迟一候，秋季初霜期也迟一候，冬季土壤冻结与水面结冰迟10～20天。这反映现在西安、洛阳的植物生长期比东汉时代约长15天以上，说明古代七十二候的物候与现代物候有所差异。
气候
气候的成因
地球气候由下列因子决定：①太阳辐射因子。指到达地球表面的太阳辐射的分布状况。决定于太阳辐射照度、太阳位置的天文因子和大气透明度。大气外的未经大气吸收的太阳辐射量（天文辐射量）随纬度、季节的变化，造成地球气候沿纬度线的带状分布和季节交替。太阳活动的变化，则可影响地球气候的长期变化。②地理因子。主要指影响气候的地球表面（下垫面）特征（包括海陆分布、地形，如海拔高度、山脉走向、坡向、坡度和地形起伏程度等）和地表覆盖（冰雪、植被、岩石、土壤等）特征。这些表面的辐射特性以及对太阳辐射的反射率差异是造成地表净辐射差异的原因。其次，海陆之间热力和水分条件的差异，陆地和海洋上高低纬度间的热力差异，海冰和大陆雪面的影响，各类地形的热力和动力作用等，都通过大气环流对气候产生影响。（见下垫面）。③大气环流因子。主要指地球上影响气候的大范围空气流动特征。它由太阳辐射在地球表面分布的不均匀性、地球自转和下垫面条件的差异所造成。大气环流使得地球上的热量、水汽以及其它物理量在水平或垂直范围内进行交换。影响气候的大气环流因子包括平均经圈和纬圈环流、行星风系、大气活动中心和大气环流型等。大气环流是形成气候的活动性因子，它使各地热力差异趋于缓和，又造成各地天气条件变化。④人类活动因子。指人类生命和生产活动对气候的影响。人类改变下垫面条件（如砍伐森林、垦荒、兴建大型水利工程、灌溉、城市建设、植树造林等）可改变地面反射率和水热平衡过程，燃烧过程释放出大量CO 2可改变大气成分，同时还直接加热大气。上述诸因子的综合作用，构成了包括大气、海洋、大陆、冰雪和生物在内的气候系统（见图），在太阳辐射作用下，形成了各地的气候。
气候的影响
气候是自然环境诸因素中的主要因素之一，它直接影响自然界中土壤、水文、地貌等的形成、发展以及动、植物的生长发育，同时也影响人类的生命和生产活动。太阳能、风能、水能是重要的气候能源，各地光、热、水条件是重要的农业气候资源。在地球史中气候经历着巨大的变化。气候变化引起自然环境的改变，影响人类活动，而人类活动（特别是近代）又对气候施加影响（见附表2）。
（翁笃鸣）
气候系统示意图
气候变迁
分期
地质时代气候变迁
根据地质构造、地质沉积物和古生物进行研究的史前气候变化。对比分析各个时期动植物化石与现代动植物分布差异，可分辨气候的冷暖、干湿演变。地质时期有3次大冰期：距今6亿年前的震旦纪大冰期；2～3亿年前的石炭——二迭纪大冰期；开始于200万年前至今的第四纪大冰期。两大冰期之间称间冰期即回暖时期。在大冰期内、间冰期内，还可根据地质沉积物等划分若干时间尺度不同的亚冰期和亚间冰期。第四纪大冰期为距今最近的一次大冰期，其间冰川曾有过多次进退，但在亚冰期划分上有不同认识，李四光1942年曾根据中国冰川遗迹划分为四次亚冰期：鄱阳亚冰期，大姑亚冰期，庐山亚冰期和大理亚冰期，两个亚冰期之间为亚间冰期，并认为中国第四纪中的亚冰期与欧洲亚冰期是相应的。
图1 中国近5000年温度变化曲线（虚线）与挪威一万年来雪线高度（实线）图
历史时代气候变迁
大理亚冰期至现代约1万年的期间称冰后期。O.莱斯脱1960年曾将冰后期划分为四个寒冷时期和四个温暖时期。挪威冰川学者曾作出挪威1万年雪线升降曲线，反映欧洲气候冷暖变化。竺可桢1972年曾根据中国物候观测、考古研究、文献记载等作出中国近5000年温度变化曲线，其结果与欧洲总趋势是近似的（图1）。根据中国温度变化结合各个时期动植物化石演变，中国亦有四次温暖时期、四次寒冷时期（见表）。近7000年气候变化特点是温暖期越来越短，温暖程度越来越低。相反，寒冷期持续时间越来越长，寒冷程度趋于更加寒冷。
近代气候变化
①19世纪以前的气候变化。据对历史资料和后期仪器观测资料的分析，约在公元1400～1900年的近500年间，欧洲称为现代小冰期，这期间温度有几次波动。中国近500年温度（图2）有四次寒冷时期、三次回暖期：第一次寒冷期中的1493年，中国东部沿海出现强雪暴及寒潮，降雪期长5个月之久，江苏北部沿海海水冻结，1513年湖南洞庭湖结冰封冻，可行人车。第二次寒冷期的1653、1655、1670年都为特冷年份，1670年中国东部沿海曾有海水拥冰至岸，积冰为堤的记载。第三次寒冷期中的1845年黄河、淮河封冻长达40天。第四次寒冷期中的1969年冬，在渤海海面出现封冻、奇寒。根据美国D.J.绍夫的资料，在现代小冰川期中的欧洲寒暖时期的趋势与亚洲是相应的。②20世纪以来的气候变化，从上世纪末至本世纪40年代，是世界性的增暖时期，高山冰川退缩，雪线升高，极地区域冰层变薄，北半球冻土带北移，海水温度升高。40年代后期至60年代，世界气候出现新的寒冷时期，北纬60度以北年平均气温比常年值降低2℃左右。1963年在欧洲、亚洲出现低温。70年代各地气候异常现象频频出现，如70年代初西非、印度、中美洲等地的连续干旱。80年代以来气候异常也时有发生。③今后气候如何演化，存在以下观点：一种认为气候将逐渐变冷，第四纪大冰期开始距今只有200万年，而前两次大冰期都持续几千万年，因此认为这次大冰期还未结束，现代为大冰期中的亚冰期或亚间冰期。另一种观点认为气候将逐渐变暖，因工业发展而引起化石燃料消耗剧增，使大气中CO2含量持续增长，增强了大气保暖效应，导致地球大气逐年增暖。还有人认为气候冷暖变化是气候史中的正常现象，CO2增加并未使气候一直暖下去，大气中气溶胶质粒的增加，虽减少了到达地球的太阳辐射量，但并未使气候一直冷下去，在大冰期中存在亚冰期，在亚冰期中还存有波动，全球气候变化是不平衡的，同一时期内一些地区增温（湿），其它地区则降温变干。
近7000年中国寒暖变化及物候现象
图2 中国近500年温度变化
原因
可概括三大类：①天文原因，包括太阳常数和太阳活动的变化，地球轨道参数，即地轴倾斜、轨道偏心率、岁差的改变等。②地学原因，包括地极移动、大陆漂移、极冰的消长以及火山活动等。③人类活动原因，指因燃烧化石燃料使大气中CO2含量增加，以及人为增加气溶胶的影响。
参考书目
张家诚等编著：《气候变迁及其原因》，科学出版社，1976。
竺可桢著：中国近5000年来气候变迁初步研究，《中国科学》，科学出版社，1973。
气候带
赤道气候带
又称赤道带或赤道无风带，位于南、北纬度10度之间，常年高温多雨，气候湿热，终年皆夏。刚果盆地、几内亚湾、马来半岛、印度尼西亚以及亚马逊河流域等，均位于本带。赤道气候带内，终年皆可生长各种热带作物，水稻一年可三熟。
热带
有两个，大致分别位于南、北半球纬度10～30度之间，年平均气温多在20℃以上。热带地区气温的年较差比较小，一年之中划分为两个季节，即多雨的热季（又称雨季）和少雨的凉季（又称旱季、干季）。热带纬度的大陆东、西两岸，气候差异比较明显：大陆西岸及大陆内部，降水稀少，气候干旱，多形成沙漠地区；而大陆东岸，一般降水较多，气候比较湿润，盛产各种热带植物，水稻一年两三熟。中国的热带又细分为南、中、北三个副带。
副热带
又称亚热带，是热带与温带之间的过渡带。南、北半球的副热带，大致分别位于南、北纬30～40度之间。副热带地区，一年之中温度、降水变化较大，与热带比较，四季较为分明，但仍有明显的干季与湿季之分；冬季可降雪，农作物一季两三熟。中国亚热带范围较广，依温度和植物类型，又分为南亚热带、中亚热带和北亚热带三个副带。
温带
南、北半球的温带分别位于南、北纬40～50度之间。温带地区，四季分明，一年之中气温、降水的季节变化最为明显，冬季寒冷干燥，夏季温暖湿润，大陆东岸降水多集中于夏季，农作物一年二熟。中国温带亦依温度和植物类型，细分为南温带、中温带和北温带三个副带。
亚寒带
又称副极地带，是温带与寒带之间的过渡带。南、北半球的亚寒带分别位于南、北纬50～65度之间。冬季相当寒冷，最低气温可达零下60℃；夏季短而凉，降水量较少，气温年变化大，农作物一年一熟。
寒带
又称极地带或极地气候带，分别位于南、北纬65度至极地之间。寒带地区，地面终年覆盖冰雪，气温很低，多暴风雪，气候严寒，最热月平均气温仅在0℃左右，最冷月平均气温普遍低于－20℃。在寒带范围内，最热月平均气温高于0℃的地区称为苔原气候区，可生长苔藓、地衣等低等植物，在北半球分布于加拿大、阿拉斯加及欧亚大陆的北部海岸；在南半球则仅限于南极大陆的极北端。最热月平均气温低于0℃的地区，称为冰原（或冻原）气候区，在北半球分布于格陵兰北部及极地附近，南半球的寒带则几乎全部属于冰原气候。
气候分类
柯本气候分类法
1900年，W.柯本参考植物分布图，首次把世界气候划分为六种气候和24种气候型；1918～1931年间，柯本又数次利用温度降水的年平均值及年变化对其分类方法加以改进；于1936年完成其分类方法。1953年发表由他的学生R.盖格和W.波耳修正的改定本，有时称为柯本—盖格—波耳系统。
柯本分类法是把全球气候划分为五种气候带（有时根据需要又分出高地气候H和高山气候G）、十一种气候型，并在这些主要带、型后面，加上第三、第四个字母，细分为若干副型。主要带、型如下表：
附表
附表（续）-1
阿里索夫气候分类法
Б.П.阿里索夫根据气团地理分布类型，把北、南半球各划分为四个主要气候带和三个气候副带（图）。四个主要气候带是赤道气团带、热带气团带、温带气团带和北（南）极气团带；三个气候副带是副赤道带、副热带和副北（南）极带。
阿里索夫世界气候分类图
北半球各主要气候带和气候副带的气候特征如下：①赤道（气团）带：全年盛行赤道气团。赤道气团是南、北半球的热带气团变性后生成的。北半球夏季（7月），南半球的热带气团（即东南信风）在赤道带内变性为赤道气团；北半球冬季（1月），北半球的热带气团（即东北信风）到达赤道带后也变性为赤道气团。由赤道气团与热带气团构成的热带锋即位于赤道带内。②副赤道带：位于赤道以北，热带锋的夏季位置即为副赤道带北界。副赤道带是赤道带与热带之间的过渡带，夏季吹西南季风（赤道气团），冬季吹东北信风（热带气团），因此副赤道带又称为赤道季风带。③热带气团带：位于副赤道带以北终年盛行热带气团，其南、北界限分别为热带锋的夏季位置及极锋的冬季位置。④副热带：是热带与温带之间的过渡带，夏季盛行热带气团，冬季盛行温带气团。副热带的南、北界限由极锋（又称温带锋）的位置决定。极锋的冬季位置为副热带的南界，极锋的夏季位置为其北界。⑤温带气团带：位于副热带以北，其南界为极锋的夏季位置，北界为北极锋的冬季位置。⑥副北极带：是温带与北极气团盛行地区之间的过渡带，在此过渡带内，夏季盛行温带气团，冬季盛行北极气团。副北极带的南、北界限由北极锋的位置决定，北极锋的冬季位置为副北极带的南界，北极锋的夏季位置为其北界。⑦北极气团带：北极锋的夏季位置为此带南界，此界限以北终年盛行北极气团。
布德科气候分类法М.И.布德科1948年提出用年辐射平衡（R）与干燥指数（Q）两个参数的对应关系与各种自然地理景观进行对比分析，再作气候分类。布德科按此方法，把世界气候分为五种类型（见干燥度）。
参考书目
么枕生编著：《气候学原理》，科学出版社，1959。
气候改良
辐射和热状况
坡地的太阳辐射条件异于平地。在北半球，坡度每增加一度，所得的正午太阳辐射量相当于纬度偏南一度的水平面上的辐射量。为使局地获得更多的太阳辐射量，只需适当增加南坡的坡度。中国北方农村冬季普遍使用阳畦保温以及太阳能加热器都符合这种原理。改善地面反射率也是调节吸收太阳辐射能的途径。农田中施草木灰或其它黑色有机肥料可减少反射率，增加吸收辐射，增加春季土壤温度。在冰雪表面撒煤灰可达到加速冰雪融化的目的。在低纬地区，建筑物涂白色涂料、人们穿淡色服装可减少对太阳辐射的吸收从而降低温度。玻璃温室、塑料薄膜覆盖、人工防霜时的熏烟等措施，可调节局地辐射状况和热交换状况。
水分状况
可采用旱地灌溉、排干沼泽水和建设大型水库等措施。灌溉可改善农田水文状况，增加下垫面的蒸发，增加近地气层的湿度；可使地面反射率减小，增加农田对太阳辐射的吸收，减小地面向大气的感热（湍流热交换）输送，降低地面和空气温度。根据在沙漠与绿洲所作的对比观测，绿洲的夏季平均气温可低于沙漠2～3℃，水汽压则约增加5百帕，因而更适于农作物的生长（见灌溉地小气候）。大范围的灌溉可引起地—气系统反射率的降低，增加地—气系统辐射平衡，使地球大气层增温。排干沼泽水可使土壤湿度降低，改良土壤导热性能，增加春季土壤温度，减少秋季田间积水，有利于进行农业生产。大型水库的建设，可改善库区周围的小气候状况，如增加库区周围的空气湿度；降低春、夏季温度；升高秋、冬季温度；增大上空风速；减少库区暖季雷暴和阵性降水量。
风和湍流状况
可营造防护林，它对防治风沙、防旱防霜、防止土壤吹失和吹雪，增加土壤湿度等都有明显作用，从而改善林带间小气候。大面积的绿化也是人工改良气候的可行途径之一（见防护林小气候）。
田间小气候状况
可采用改变农作物群体结构的办法。例如中国北方在种植制度上采取套间作，即在同一农田中同时栽植生育期各自不同，对光、热、水和CO2要求也不同的两种作物，以造成一种特殊的小气候，明显改善田间的光照和通风条件，充分利用边行优势，增加作物对光能的利用率。
参考书目
翁笃鸣等编著：《小气候和农田小气候》，农业出版社，北京，1981。
气候类型
海洋性气候
指海洋中的岛屿以及临近海洋的地区，由于受到海洋、洋流以及来自海洋上的暖湿气团的影响，所形成的具有一定特色的气候。其一般特征是：冬无严寒，夏无酷暑，春温低于秋温，气温的年、日较差均小，气温年变化的位相落后于大陆性气候（月平均最高气温，北半球出现在8月，南半球出现在2月；月平均最低气温，北半球出现在2月，南半球出现在8月）；降水充沛，季节分配比较均匀；相对湿度较大，云雾较多，日照较少。海洋性气候一般都出现在临近海洋的地区，以位于温带纬度大陆西岸的欧洲地区最为典型。但临近海洋的地区，并非都具有海洋性气候特征，例如位于南美大陆西岸的智利北部地区，由于那里盛行离岸气流，几乎不受海洋湿润气流的影响，成为世界上最干旱的地区之一，并不属于海洋性气候。
大陆性气候
一般都分布于远离海洋的内陆地区，常受大陆气团控制，很少受到海洋上暖湿气团的影响，愈向大陆腹地，气候的大陆性特征愈明显。其一般特征是：冬冷夏热，春温高于秋温，气温的年、日较差均大，在北半球，最冷月和最热月分别为1月和7月，南半球相反；降水稀少，多集中于夏季，季节分配不均匀，气候干燥，相对湿度低，日照较多，云雾较少，终年多晴朗天气；夏季为大陆低压所控制，冬季则为大陆高压所控制，年平均气温低于同纬度地区。大陆性气候趋于极端时，即为荒漠气候。
在荒漠气候区，气温的年、日较差均高于大陆性气候，气温日较差超过50℃的情况并不罕见，并且有日较差等于甚至超过年较差的情况，这是荒漠气候的重要特征之一。沙漠地区，降水稀少，最少者可全年无雨，甚至连续多年无雨，气候极端干旱；偶有降水，常常是一次降雨量，即为全年的总降水量，这是荒漠气候的另一重要特征。荒漠地区，因缺少植被保护，多风沙，日照丰富，年日照时数一般都在3000小时以上。
气候区划
参考书目
中央气象局主编：《中华人民共和国气候图集》，地图出版社，1979。
气候图
气候地图
用来表示某一个或多个气候要素（如气温、降水等）在地域上的分布，主要形式是等值线图。其优点是：①能比表格数字资料给出更明确的气候分布概念；②给出气候要素在地域上变化的连续性，反映出地理条件的影响：③可利用内插和外延法，来推估无资料地区（特别是山区、荒漠、海洋等气象台站稀少地区）的基本气候特点；④可通过等值线、流线、箭头、颜色、数字附记和符号等形式，综合反映一系列气候要素或指标的区域分布和相互关系；⑤可把各种要素气候地图套叠分析，以用于各种应用气候分区。根据区域大小可有全球、全国、全省、全县乃至更小范围的气候地图，把各种要素的气候地图系统地汇集在一起就成气候图集。在中国，已出版了《中华人民共和国气候图集》，它包括了几乎全部重要气候要素年、月平均值（或总量）的分布图以及某些综合图。此外，还出版了《中国高空气候图集》、《中国物理气候图集》以及某些区域或省级气候图集等。
图1 单要素线条图的示意图
气候图表
包括除气候地图以外的所有各类单要素和多要素线条图，各种类型的直方图、玫瑰图，统计曲线图和综合图。
单要素线条图
一般取直角坐标绘制。它表示所研究气候要素随某一影响因子（如时间、高度、距离或其它已测定的气候要素等）的变化规律。如图1所示，图中曲线1代表气候要素的周期（日、年等）变化；曲线2表示气候要素的日际或年际变化；曲线3、4表示气候要素（y）随影响因子（x）的单调变化（升、降）情况。这些曲线常按照影响因子（x）和所研究气候要素（y）的实测资料，先点绘散布点，然后按一定统计方法（如最小二乘法）绘制。
多要素线条图
R
热成风
两个（等压面）高度上的地转风之差，常用表示。它是由气层中的平均温度梯度所造成。气层中的平均温度水平梯度，能引起等压面的倾斜程度随高度升高发生变化，使水平气压梯度力随高度升高而变，因而风也随高度发生变化。
两等压面间的热成风，其大小与两等压面间气层的平均温度水平梯度（或两等压面间的水平厚度梯度）成正比，与纬度的正弦成反比；两等高面间的热成风，其大小与气层间平均温度的水平梯度及气层厚度成正比，与纬度的正弦成反比，也与上、下层的温度及气层平均温度有关；其方向平行于气层平均等温线（或等厚度线），在北半球，背热成风而立，高温（或厚度大）区在右。低温（或厚度小）区在左。根据热成风方向与气层平均等温线的关系，可由风的高度变化判断冷暖平流：若风向随高度呈逆时针方向旋转（即逆转），有冷平流如图1所示；风向随高度呈顺时针方向旋转（即顺转），有暖平流，如图2所示。在南半球则相反。
图1 风随高度逆转
图2 风随高度顺转
热带地区农业气候资源利用
见农业气候资源利用。
热带作物寒害
症状和指标
热带作物寒害主要发生在冬季（12月到翌年 2月）。当强冷空气南下，温度降低到热带作物受害温度时，就会遭受寒害。不同热带作物受害的症状不同：橡胶树受寒害后，顶芽、叶片、嫩梢焦枯，树枝或树干爆皮流胶、干枯及根部死亡；椰子受害后出现叶枯、果凋以致全株死亡。主要热带作物的寒害指标（最低气温）如表。表中的“轻微寒害”一般同阴天相结合才能致害。
主要热带作物的寒害指标/℃
类型和成因
寒害包括三个类型：平流型寒害；急发性霜害；累积性辐射寒害（烂脚）。平流寒害主要是树冠、树干、树皮受害，自上而下发展以致全枯，后两个类型受害部位主要是基部，由下而上影响全株，急发性霜害甚至使全株突然冻死。中国东部季风区（广东、广西、福建、云南文山地区）的主要受害类型是平流寒害和急发性霜害，西部季风区（滇西、滇南）的主要受害类型是累积性辐射寒害。反常年份，在局部低地也发生急发性霜害。三类寒害形成的气象原因是：平流型寒害是在冷锋和静止锋控制下，阴冷持久，风寒交加，由较低的平均气温累积影响所致，阴冷期在10～20天，这个期间平均气温在10℃以下，发生严重寒害；累积性辐射寒害是在持续的辐射天气下，由于局部环境的荫蔽（如山地的阴坡、浓雾经久不散的谷地、完全郁闭的胶园），白天缺乏光、热与夜间的近地面低温影响相互结合所致，当最低气温低于5℃，日较差在10～15℃左右就可发生寒害；急发性霜害则是在较强的霜冻天气下，夜间受零下低温的冷冻与早上日光的直射，急剧的升温而产生的。
防御措施
选择避寒宜林地，营造防护林，合理配置较耐寒的品系，冬前增施钾肥；苗圃可搭防霜棚、设防风障，小苗可搭盖防寒罩，培土，幼苗可包扎塑料薄膜、采用稻草防寒筒；还可以采用主干基部培土、修枝，割面涂封、树脚涂封等措施（见彩图104、105）。
热带作物气象
橡胶树对气象条件的要求
光
橡胶树在全光照下生长良好。在温度适宜时，光合作用的补偿点为400～800勒克斯，光饱和点为40000勒克斯，在40000～80000勒克斯的光照下仍能进行光合作用。在中国夏半年的晴天天气条件下，辐射较强，中午的光照度，一般都超过光饱和点，而且晴天多，光照充分，有利于高产。橡胶的高产，在夏半年中需要充分的光照。冬季，中国植胶区日照显著减少，尤其在山地阴坡，光照不足，影响光合作用，对当年的安全越冬及来年的产胶都有不利影响。但从年日照时数看，中国植胶区都在2000小时以上，与原产地日照相似。这些地区都是橡胶高产的适宜或最适宜区。
温度
①橡胶树生长发育的温度指标是：15℃为组织分化的临界温度：18℃为正常生长的临界温度；20～30℃适宜生长和产胶，其中月平均气温26～27℃生长最旺盛。②光合作用的温度指标是：以实际温度计量，小于10℃及大于40℃，光合作用停止进行，25～30℃是光合作用的最适温度。③胶乳合成的温度指标：以平均温度计量，18～28℃内均可合成，其中以22～25℃为最适。④排胶的适宜气象条件：林间温度在19～24℃，相对湿度大于80%为最适宜。
水分
胶乳含水约65%～75%，胶树的组织含水量也在50%左右。水分供应是速生高产的物质基础。一株20龄的胶树年蒸腾耗水达14吨以上。以每公顷种375株计，每公顷全年耗水5250吨，折合523毫米的降水量。这一耗水量需要大气降水或灌溉来补给。高产季节，如遇干旱，对产量影响十分明显。
大气降水对胶树的补给，视降水强度及土壤状况不同，其利用率存在明显的差别。东部季风区降水强度大，暴雨多，胶树的利用率最多只能占三分之一。因此，一般要求年降水量在1500毫米以上，年雨日大于150日。年降水量在2000毫米以上，平均相对湿度在80%，对于橡胶树的速生高产最为适宜。年降水量大于2500毫米，而且降水日数过多，对割胶不利，胶园病害也易发生。
风
橡胶树怕较强的风。年平均风速≥2.0米/秒的地区，胶树即不能正常生长，需预先营造防护林，降低风速，才可植胶。小于2.0米/秒，对橡胶树生长无大妨碍。广东雷州半岛徐闻、广西合浦，在50年代植胶，因常风稍大，生长不良。台风是橡胶树的重要灾害。风力9～10级部分幼树、老树折枝倒伏；风力大于10级，可使胶树普遍出现折枝断干或倒伏等风害；风力大于12级，可毁灭成片胶园。因此，大于10级风的出现频率是鉴定地区橡胶风害程度的重要指标。
椰子对气象条件的要求
椰子分布在南北纬20°之间的热带地区。中国除海南岛及雷州半岛南部有椰子外，在云南允景洪（20°N）也有栽培。其生长发育对气象条件的要求较为严格。①温度。最适宜椰子生育的平均气温是26～27℃，气温年较差和日较差小于6～7℃。年平均气温在24～25℃以上，温差小，全年无霜才能正常开花结实。低温是椰子分布的主要限制因子。年平均气温23℃以下，最冷月平均气温15℃以下椰树结果少，个小肉薄，产油量低，日最低气温低于8℃时则有寒害发生。②水分。年降水量1300～2300毫米且分布均匀时，最适宜椰子的生育。年降水量3800毫米，但土壤排水良好的地方也能适应；年降水量1300毫米，但地下水位较高，椰子也可正常生育。相对湿度80%～90%为宜。不低于60%时都能生长。③日照。年日照2000小时以上地区可正常生育。④风。微风吹拂，有利传播花粉，椰子生长良好。9级以上大风会吹落果实，折断叶片。11级以上大风危害较重（见风害）。
油棕对气象条件的要求
油棕原产于非洲的热带雨林边缘地区。主要产区是马来西亚、尼日利亚、印度尼西亚、扎伊尔和象牙海岸等国。油棕于1926年引进中国，在海南岛、雷州半岛以及云南河口等地种植。油棕生育对气象条件的要求是充足的光照，较多的热量和充沛的降水。①温度。月平均温度20℃以上油棕可正常生长。有7～8个月的平均温度在22～23℃以上时，才能正常开花结果。最适温度为25～28℃，低于18℃时，生长缓慢，败育花序增加，产量减低。低于15℃时，油棕几乎停止生长。低于10℃时果穗败坏。最低温度2℃时，果穗败坏率达50%～70%，个别植株死亡。②水分。年降水量1800～3000毫米，分布均匀，无明显旱季，最适宜油棕生育。年降水量为1000毫米，但有灌溉或地下水位较高，油棕也能正常生育。连续3个月月雨量小于60毫米，明显抑制枪叶展开。③日照。油棕喜光，一般每日至少有5～7小时的光照时间。④风。油棕是风媒花，微风吹拂可加速花粉传送。6级以上风可使小叶破碎，8级以上大风，吹折叶片，扭伤心叶甚至整株被吹倒（见风害）。
咖啡对气象条件的要求
咖啡原产于非洲北部和中部的热带雨林地区，引种到中国已有90多年的历史。咖啡性喜静风，荫蔽或半荫蔽。要求热量充足，降水较多的气候条件。小粒种咖啡要求年平均气温19～21℃，月平均气温在20～25℃时生长最为旺盛，极端最低气温为－1℃时，嫩茎、叶冻坏。中粒种咖啡在年平均气温23～25℃生长最好，月平均气温低于15℃生长缓慢，最低气温低于2℃时，叶片受寒害。年降水量在1200毫米以上且分布均匀，适于咖啡生育。年降水量低于700毫米的地方，咖啡需要灌溉。咖啡不耐强光，需要一定的荫蔽，特别是幼龄期需较多荫蔽。苗期荫蔽度为60%～70%，定植到结果为40%～50%，盛产期为20%～40%。因此，在咖啡园中，通常皆植有荫蔽树。强风会吹断枝条，引起落果。
可可对气象条件的要求
可可原产南美洲亚马逊河流域及中南美洲的热带雨林中。主要分布于加纳、尼日利亚、巴西、象牙海岸和喀麦隆等地，中国台湾省、海南岛均有种植。可可生长发育对气候条件的要求十分严格。①温度。年平均气温25～26℃，月平均最高气温30～32℃，平均最低气温18～21℃时，生长发育良好；当月平均气温低于15℃时就停止生长；最低气温低于10℃，嫩梢枝叶有轻度寒害：低于5℃枝叶均受寒害。②水分。对于水分的要求较高，但适应幅度较大。年降水量1100～3000毫米生育良好。但以年降水量1500～2000毫米，且分布均匀，干季不超过3个月最适宜。它同时需较高的空气湿度，尤其是结果期。③日照。可可是耐阴植物，有一定荫蔽度才能正常生育。苗期荫蔽度约需70%左右；定植后第1年要求50%左右，盛产期要求30%～40%。④风。对风的适应能力较低，台风可致严重风害。干热风不利于可可的生育。
腰果对气象条件的要求
腰果原产南美巴西。南北纬20度内地区多有栽培。主要分布在巴西、莫桑比克、坦桑尼亚、印度等地。腰果耐旱，但对热量条件的要求比较严格，特别对低温十分敏感。①温度。年平均气温23℃以上，最冷月18℃以上，腰果正常生育，最适温度为23～29℃。当月平均气温低于15℃，就会出现程度不同的寒害，日最低气温低于4℃发生严重寒害。腰果的抗寒力随着树龄的增大而有所提高。②水分。耐旱性强，年降水量500～3000毫米，旱期长达5～8个月的地区都能正常生育。但以年降水量在1000毫米以上，且分布均匀为好。③日照。年日照2000小时以上可正常生育。④风。5级以上的风就可使幼枝幼叶受害。10级以上强风，腰果断干折枝，风害严重（见热带作物寒害、风害）。
热低压
中心气温高于四周的低压。它是近地面的浅薄天气系统，强度向上减弱，其上空可以是高压或其它天气系统。主要是地表对大气加热不均而形成的。加热最强的地区易出现热低压。热低压很少移动，离开源地很容易填塞。当有冷空气由西北方侵入，可以演变为锋面气旋。蒙古气旋和江淮气旋的前身有的是热低压。热低压内的天气特征是晴、热，有时有对流性天气。春季华北热低压是造成干热风的重要天气系统。
热电堆
见热电偶。
热电偶
用两种不同的金属或合金焊合而成的一对能产生温差电势的闭合电路。因它总是偶数或成对，所以称为热电偶。图1是它的示意图。粗线代表一种金属，细线代表另一种金属，如果（t1与t2为各该点上的温度），在这个闭合电路内就有电流产生，这就是19世纪初发现的热电现象。这种现象是由于导体内的电子在热运动中获得了热能而逸出金属表面后，从热的部分传到了冷的部分，形成了电位差（也叫热电势）E，因而在闭合电路内产生了电流。E和温度变化的关系可用公式表示：）。ε和γ是系数。因为ε》γ，在温差不大的情况下，可简化为E＝ε（t1－t2）。系数ε决定于热电偶的材料。在同样的温差条件下，各种金属的温差电序是Bi、Co、Ni、K、Na、Hg、Pt、Al、Mg、Sn、Pb、Ag、Au、Cu、Zn、Cd、Mo、Fe。组成热电偶的两种金属导体，它们的温差电序前后位置相差愈大，热电势的值也愈大。几种农业气象仪器上常用的热电偶，在t1－t2＝1℃时产生的热电势E的数值如下表所示。
附表
图1 热电偶示意图
有时一个热电偶的温差电势太小，需要用许多个热电偶串联起来，以增加指示器的灵敏度，如图2所示，称为热电堆。n个热电偶串联，热电势就增加了n倍。应该注意，串联热电偶时，各个热电偶的热端（包括冷端）之间要有良好的绝缘。由于热电偶增加时，热电堆的内阻也同时增加，所以灵敏度不会按n倍增加。热电偶和热电堆在测气温、地温及测太阳辐射等仪器中应用比较广泛。
图2 热电堆示意图
热电偶温度表
彩插
S
三基点温度
作物生命活动过程的最适温度、最低温度和最高温度的总称。在最适温度下，作物生长发育迅速而良好；在最高和最低温度下，作物停止生长发育，但仍维持生命。如果温度继续升高或降低，就会对作物产生不同程度的危害，直至死亡。所以在三基点温度之外，还可以确定使植物受害或致死的最高与最低温度指标，称为五个基本点温度。作物生命活动的各个过程都须在一定的温度范围内进行。通常维持作物生命的温度范围大致在－10℃到50℃之间，而适宜农作物生长的温度，约为5℃到40℃，农作物发育要求的温度则又在生长温度范围之内，通常为20～30℃，三者关系如图。
植物生命活动基本温度示意图
在发育温度范围外，作物发育将停止，但生长仍可维持；当温度不断降低，达到一定程度后，不但作物生长停止，而且生命活动亦受到阻碍，受低温危害，甚至受冻致死。大多数作物生命活动的最高温度为40～50℃之间。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（表1、2）。
表1 几种主要作物的三基点温度/℃
表2 水稻主要生育期的三基点温度/℃
作物生长发育时期的不同生理过程，如进行光合作用、呼吸作用时等的三基点温度也不同。光合作用的最低温度为0～5℃，最适温度为20～25℃，最高温度为40～50℃；而呼吸作用分别为－10℃，36～40℃与50℃。有人研究，马铃薯在20℃时光合作用达最大值，而呼吸作用只有最大值的12%；温度升到48℃时，呼吸率达最大值，而光合率却下降为0。
虽然作物生命活动的三基点温度受作物种类、生育时期、生理状况等因素的影响变化，但各种作物生命活动的三基点温度仍有一些共同的特征：①最高温度、最低温度和最适温度都不是一个具体的温度数值，而有一定的变化范围。②无论是生存、生长还是发育，其最适温度基本上是同一个变幅范围。③各种作物的最低温度不同，其温度的最低点之间差异很大，耐寒作物可以忍受－10～－20℃以下的低温，而喜温作物甚至不能安全度过0℃左右的温度；最低温度距最适温度的离差范围较大。④与最低温度比较，各种作物的最高温度指标彼此差异较小，而且最高温度与最适温度的数值相对比较接近。
三基点是最基本的温度指标，它在确定温度的有效性、确定作物种植季节与分布区域时，在计算作物生长发育速度、光合潜力与产量潜力等方面，都得到广泛的应用。
三时
中国古代节令名。又名“三莳”。是头时、中时、末时的总称。夏至后的半个月为三时，头时三天，中时五天，末时七天；也有的地方定头时七天，中时五天，末时三天。关于三时的记载，较早的见于南梁（502～557年）宗懔《荆楚岁时记》，书中有“六月必有三时雨，田家以为甘泽，邑里相贺”。夏至后的半个月正值中国大部分地区处于高温季节，作物生长快，需水较多，此时降水对产量影响很大。
三维风速表
测定三个相互垂直方向风速分量的仪器。20世纪60年代以来，美、日等国先后研制和使用了各种类型的三维风速表。中国于1981年试制成数字式超声瞬时风速温度表，可以测定三个方向的风速和温度。三维风速表按其工作原理有气压式、螺旋桨式、热电式和超声波式等多种。气压式三维风速表是根据比托管（pitot tube）原理设计的。当风直吹进一个管口并与另一个管口相垂直时，在这两个管内将产生气压差，其差值直接和风速有关（见压力管式风速表）。气压三维风速表的感应头是个小金属球，在三个坐标方向上都开有一些洞，洞内装有电子气压感应元件，三组洞内的气压差，指示出三个相互垂直方向的风速分量值。螺旋桨式三维风速表的感应元件是由很轻的金属叶片组成的桨叶，安装在轴上。由于各个桨叶所受的风压不同而转动。螺旋桨的转速和风速呈线性关系。二组或三组桨叶按X、Y或X、Y、Z轴互相垂直安装，便能同时测量风速的二维或三维分量。热电式三维风速表是热线型感应器的组合（见热线风速表）。超声波式三维风速表是将三组发声器和接受器安装在X、Y、Z三轴方向上组成的（见超声风速表）。其测量结果可以计算出风向、风速和空气的热涡动量。由于这种仪器没有转动部件，它对风速的脉动响应很灵敏，适用于研究大气扰动结构的测定。
桑斯韦特，C.W.
美国气候学家。毕业于中密执安大学和加利福尼亚大学，1929年获哲学博士学位。1926～1930年作为地理学专家在肯塔基州地质调查所工作。1932年加入美国气象学会，曾兼任《应用气象学学报》编辑。1935～1946年任美国水土保持局气候、地文处主任。1946年为新泽西州西尔布鲁克（Searbrook）农田公司顾问气候学家。1948年兼任约翰霍布金斯（John Hopkins）大学气候学教授，组建气候实验室，并任主任，进行气候学的基础和应用研究。1950年当选为世界气象组织气候委员会主席，1953年连任。曾作为美国代表在联合国和联合国教育、科学及文化组织的一些科学委员会任职。
他提出可能蒸散量概念。在气候学的水分平衡研究方面作出了重要贡献。在此基础上1948年提出桑斯韦特气候分类法。在微气象学方面他对近地层的热量交换和水分交换方面进行过不少基础研究，同时研制了一些灵敏的微气象仪器。
桑园小气候
辐射
桑园内照度的垂直分布与树冠的郁闭程度有关。当树冠叶面积指数达6.0时，光照度自冠层表面向下部逐渐减弱（表1），导致不同叶位上的光合强度从上向下减小。桑叶的光饱和点为2万勒克斯，补偿点为500～700勒克斯。中国大部分地区夏季自然光照度达10万勒克斯以上。据研究，累计叶面积指数增加1时，光照度就减弱一半，一般从顶尖向下第八叶位左右已成熟的桑叶光合作用最强，上部叶片幼嫩，光合作用低，下部叶片因光照过弱，甚至低到光补偿点以下，发生叶片黄化脱落。
表1 桑园内相对光照度和光合强度（浙江省海宁县 1982年7月）
晴天照射到叶层上的太阳辐射，在一般情况下，其中27.5%被反射，17.5%透过叶片，只有55%被吸收，扣除呼吸损耗的能量后，光能利用率很低，在每公顷产鲜叶3万～3.75万千克的高产桑园才达1%。
夏天，中午的太阳辐射常超过早、晚的10倍。即使在离地表20厘米处曾测到辐照度值达6.7焦 ·厘米-2 ·分-1，由于气温和叶温过高，致使叶片蒸腾过强，失水过多，导致气孔关闭，造成光合强度减弱。而上午8～9.5时和下午16～17时辐照度适宜，出现了一天中光合强度的两个峰值。阴天和雨天的光合强度只有一个峰值，出现在中午。
到达桑园外活动面的太阳净辐射通量，主要被叶层蒸腾所消耗。在晴热天气，叶层蒸腾所耗热量占净辐射的90%，而进入土壤的热量仅占15%，叶层因蒸腾作用所亏损的热量，将藉乱流交换作用从其上的空气输向叶层。在阴天时叶层蒸腾所耗热量大大超过净辐射，这时，叶层将从冠层上部的空气中吸收更多的热量，以补充其不足，这时土壤热通量约为晴天的1/2（表2）。
温度
当晴天日出后至10时左右从地面到冠层表面的气温和地温都分别上升，以地温上升较快，气温上下差异较小，但从10时以后，近地面气温和土温上升很快，离地面较高的各高度气温却上升缓慢。至中午12时，地表温度比冠层表面气温高出4～5℃，形成了极为显著的入射型温度分布，这有利于桑园内空气垂直交换，自然调节CO2浓度。午后到傍晚各高度的气温又缓慢下降，且降温的辐度小于午前升温的辐度。午后，土温随时间的变化，以土表降温较为显著，但降温幅度小于午前。地表以下，温度无明显变化。
表2 桑园内晴天与阴天的热量平衡（J·cm-2·d-1）（浙江省海宁县云龙村 1982年）
湿度
桑园内的相对湿度一般以早、晚较高，可达80%以上，中午较低在60%以下。湿度大时，蒸腾和蒸发进行缓慢，反之则较快。午后桑园喷药液时，由于叶温比气温可高出3～4℃，更因冠层内相对湿度变小，叶面上药液水分很易蒸发，致使浓度改变。
据海宁县桑园在夏秋季晴天实测资料，桑园日耗水量在8毫米左右，阴天约5毫米。在进行灌溉时除考虑当时土层含水量应补充的水分量以外，应参照桑园日耗水量来确定灌水定额。
森林辐射平衡
林内太阳辐射
到达林内的太阳辐射，由于林冠对太阳辐射的吸收、反射和透射作用而有明显减弱。林冠下太阳辐射到达量，主要取决于森林结构特征，特别是树叶的数量（以叶面积指数表示）和树叶、枝条的排列方式，还与叶片对光的反射、吸收和太阳高度角有关。在一般情况下，随机分布叶层林冠下太阳辐射的到达量介于水平叶层与垂直向光叶层之间。它随叶面积指数增大而减小，随太阳高度角的增加而增大。由于太阳高度角的影响，相同结构的森林，林冠下太阳辐射的到达量低纬度大于高纬度，中午大于早、晚，这一事实对森林的光能利用有一定的生态意义。林内太阳辐射量，在冷杉疏林中，有25%的太阳辐射可到达林地。老龄的榆树在树叶凋落时期有61%到达林地，在盛叶时期仅有4%。在针叶密林地内仅为2%。
森林反射率
森林反射辐射是一种复杂的物理过程，反射辐射指向各个方向，仅就第一次反射而言，太阳辐射经反射后可以向上，也可以向下，视太阳辐射与叶片的交角而定。向上的反射辐射在穿过林冠时又要经历透射、反射和吸收的过程，只有一部分逸出林冠，成为通常被测出的林冠反射的主要部分。太阳辐射被枝叶反射时，方向也可以向下，考虑多次反射过程时，一定有若干次反射辐射是向下的，向下的反射辐射经林冠中枝叶的削弱后，可到达林冠下，加入到林冠下的总辐射中。苏联的М.И.布德科、М.И.别尔良德对森林反射系数进行过测定：针叶树为0.10～0.15；阔叶树为0.15～0.20；草地为0.20～0.30。森林反射率比雪表面、干粘土和沙土要小。产生差异的原因是林冠颜色较深，冠层的粗糙层引起多次反射，增加了林冠对太阳辐射的吸收和透过。林冠透光空隙的黑体效应和林木的蒸腾与光合作用等，都有减小林冠反射率的作用。
森林有效辐射
在计算森林辐射平衡时，除了因反射辐射而使到达森林作用层的短波辐射损失一部分以外，还必须考虑有效辐射的辐射热消耗。森林有效辐射与林冠表面温度、云量和绝对湿度等因子有关。在一般情况下，空旷地的地表温度，白天高于林冠表面温度，因此，空旷地的有效辐射大于森林作用层，森林作用层的有效辐射又大于林地。白天森林有效辐射最大值可达0.84焦·厘米-2·分-1，林地为0.42焦·厘米-2·分-1，而空旷地为0.96焦·厘米-2·分-1。
森林辐射平衡与空旷地辐射平衡有差异的主要原因，在于森林反射率及有效辐射小于空旷地。决定林内地表与森林作用层或空旷地辐射平衡差别的原因，是林内地表的有效辐射虽有减弱，但总辐射的减弱更为显著，从而造成林内地表辐射平衡小于森林作用层及空旷地辐射平衡。
森林火险预报
预报因子
森林火灾发生发展除与森林可燃物的种类、森林特性、森林类型等有关外，与气象因子的关系密切。气象因子不仅影响森林可燃物的干湿程度，而且影响火的蔓延和林火行为的特点。主要的气象因子是空气湿度、温度、风速、降水量和连旱天数等：①空气湿度。直接影响森林可燃物的干湿变化，特别是影响地表可燃物（枯枝落叶和枯草等）的干湿程度，空气湿度越小，森林可燃物的水分蒸发越快，越易燃烧。当湿度较大时，森林火灾蔓延速度缓慢，火灾强度明显降低。②空气温度。温度升高可以提高可燃物本身的温度。反之则相对湿度增大，火灾的发生和扩展较困难。在一天中，午后温度升高，火势发展猛烈，不易扑救；晚上气温下降，湿度增大，火灾蔓延速度减缓，林火强度减弱，有利灭火。③降水。降水量的大小直接影响森林可燃物含水量的变化，降水量越大，地面覆盖物含水量越大，森林潮湿不易发生火灾；正发生的火灾如果遇到降雨，火势减弱，蔓延速度减缓。④连旱天数。连旱天数增加，可燃物干燥易燃。如连旱日数不长，林火只能燃掉地表枯枝杂草，火焰高度仅十几厘米，对林木生长无影响；如果连续干旱几周和1个月以上，同样的森林就可能发生狂燃大火，甚至燃毁整个森林。⑤风。能加速水分蒸发，促使森林可燃物易燃，同时又能增加燃烧区的氧气供应，助长火灾的发展和蔓延。另外风能增加飞火的数量，导致火场的扩大。因此，大风高温天是林区发生大火的危险性信号。
预报方法
综合指标法
根据无雨期间的空气饱和差、气温及降水量的综合影响确定综合指标数值，用来估计森林燃烧的可能性。综合指标法按下式计算：
式中 Г为综合指标；n为无雨期（即日降水量不足2.0毫米的持续天数）；t为无雨期间的逐日13时气温（℃）；d为无雨期间逐日13时空气湿度饱和差（百帕）。
中国小兴安岭林区森林火险等级与综合指标，见表1。
表1 燃烧性和综合指标查定表
在小兴安岭地区进行火灾预报时，由于考虑到风对火灾蔓延的影响，在综合指标的基础上，还应加上风的补正（表2）。用风速补正系数乘上综合指标即得出补正后的综合指标。表2中加有括弧的表示有待商榷的系数。
表2 不同风速的补正系数查定表
实效湿度法
对木材干湿的影响，不仅要考虑当时的湿度，而且要考虑到前几天湿度的影响。而前几天的平均相对湿度对木材干湿的影响，可用系数的指数加权计算：
式中 γm为当天的实效湿度；α为任一日期空气湿度对林木温度影响的系数，一般为0.5～0.7，其指数用作加权系数；R n为自预报日起向前推至n天的平均相对湿度；n为影响林火湿度的日数。表3为小兴安岭林区森林的易燃等级与实效湿度的关系。在实际火险预报中，一级、二级不易着火，一般不发布火险预报；三级、四级比较容易着火，发布三、四级火险预报，做好防火灭火各种准备工作。五级火险时，极易着火，应发出紧急火险预报。
着火指标和蔓延指标法
又称双指标法。森林能否着火和当天的最小湿度与最高温度密切相关。因此，可用最小湿度的指数增长数和最高温度的指数增长数相加，以确定着火指标；用当天的实效湿度的指数衰减数和风速的指数增长数相加，以确定蔓延指标。此外，还可根据火险资料和气象资料，建立火险发生可能性的线性或非线性统计回归预报模式，以及采用百分数评分法等进行森林火险预报。
表3 小兴安岭林区森林的易燃等级与实效湿度
林火监测和预报发布
森林火险预报是在森林防火季节由气象部门和林业部门共同发布的。为了提高火险预报准确率，可以设立测雨雷达，绘制雨量分布图；在林区增设气象网点，尤其在无人山区需架设无人观测气象网点；有的国家用人造卫星接收这些台站的气象资料，通过电子计算机中心精确计算该区各地段森林火险等级，并通过电传打字机传递火险预报，各地根据预报拟定防火计划。此外，有的国家研制了林火行为计算器，输入气象因子和可燃物湿度，计算器就可显示林火蔓延速度、火的强度和火焰高度等。这种计算器有助于野外扑火时计算扑火劳力、物力和确定扑火方法。
参考书目
郑焕能等编：《森林防火学》，农业出版社，1962。
WMO:Symposium on Forest Meteorology,Ottawa,1978.
森林气象站
设在森林地区，观测林木生长发育状况与气象要素变化的专业气象站。目的在于揭示气象条件对林木生长发育的影响和森林对小气候的影响。
观测形式包含固定观测，流动观测，梯度观测及气象要素多点观测等。固定观测分林区气象观测和林内气象观测两类。林区气象观测的目的是了解林区气象、气候条件及森林对气候的影响。观测要求与一般气象站要求基本相同，观测场地应选择在林区中心比较空旷平坦的地方，观测场边缘与四周孤立障碍物的距离至少是该障碍物高度的3倍，与成排障碍物的距离应更远。林内观测是为了解森林不同树种和不同林分内的气候特征而在林冠下进行的气象观测；同时须在林外空旷地上进行相应的对比观测。观测场在不破坏自然景观的情况下，可因地制宜设立。观测项目和时次根据需要确定。流动观测是指不固定地点和时间的观测形式。在短时间之内（如一小时到一个半小时）从某一固定观测点出发，沿着一条事先确定的路线往返进行观测，目的是为固定测点间的气象要素测值进行内插或外推提供依据，或考察了解林区或林内的气象条件。观测项目一般为变化比较缓慢的气象要素：脉动性较大的要素（如风速等）的流动观测，其观测结果的对比性往往较差。为了解森林在垂直方向上对气象的影响和研究森林的能量平衡，常在林内建立超出林冠的梯度观测架，进行森林中不同高度的气象观测，称为梯度观测。由于林冠的影响，在林下观测的某些气象要素（如降水、光照等）在水平方向上往往是很不均匀的。为求得准确的数值，还需进行多点多次观测。布点数量的多少，主要决定于在林下测得的某要素值的离差系数和所要求的精度。
德国的慕尼黑森林气象研究所，早在1924年就建立了森林气象站和森林气象梯度观测塔，开始了专门的观测研究。之后，苏联、日本等国也先后建立这类观测站。中国从1954年开始，先后在黑龙江省小兴安岭的带岭、福建省的南平、甘肃省的兴隆山和子午岭、吉林省境内的长白山地区、云南省的西双版纳以及广东省的海南岛尖峰岭等地建立了森林气象站，进行林区和林内气象要素观测与林木生长发育状况观测。
森林热量平衡
森林辐射平衡
是森林热量平衡的热量收入项（白天）和支出项（夜间），它主要取决于太阳总辐射、森林的反射率和有效辐射（见森林辐射平衡）。
森林湍流热交换
主要决定于大气的稳定度（见大气静力稳定度）和风速。在林冠活动层以上，风速较大，使森林湍流热交换比旷野要强，最大值常出现在风速最大的午后。林内因风速较小，大气也比较稳定，林地湍流热交换比林冠和旷野地均小，一般仅为旷野地的10%左右。在森林热量平衡中整个森林湍流热交换约占30%左右。
蒸散耗热
是森林热量平衡中热量支出的主要组成部分。它决定于林内的蒸发和森林植被的蒸腾，林内由于风速小、湿度大，使蒸发量减小。森林冠层以上，风速较大，加之冠层的光合作用旺盛，蒸腾量较大。
森林贮热
包括森林生物体贮热和林地土壤热交换两部分。森林生物体贮热主要决定于树温，一般森林生物体贮热量最大值不超过0.21焦·厘米-2·分-1。林内土壤热交换决定于林内土壤的导热状况，一般林内土壤热交换量约为0.41焦·厘米-2·分-1。
光合作用耗热量
森林在光合作用过程中，同化一克CO2所消耗的热量约为10464焦，在热量平衡的支出中，一般不超过5%，因此，在森林热量平衡计算中，可略而不计。
森林水分平衡
简史
森林水量平衡研究始于19世纪，早期包括在森林影响的研究内容中，并且只限于对某几个水文要素的测定研究。如1866年，德国学者E.埃贝梅尔在德国巴伐利亚开始测定林中降水量，土壤蒸发量及枯枝落叶层对地面蒸发的影响。1900年，在瑞士的艾明托（Emmental）山地，对两个针阔混交林小集水区的降水量、蒸散量、径流流出量进行了测定，试图了解不同森林覆被率对流量的影响。日本于1906年开始建立了第一个森林试验站，对森林和空旷地流域的流量进行了比较观测，至1973年，根据全国五个气候带建立林业试验站，并控制着18个集水区，研究各种森林采伐对河流流量影响。美国从1911年起，先后在科罗拉多州，落基山脉等地区，设置若干森林小集水区，研究采伐森林所引起的河流流量变化。苏联于1937年，在全国布设各种森林水文试验观测网，20世纪中期，B.U.卢特科夫和A.A.莫尔恰诺夫等通过森林水量平衡各项要素的测定，阐明了各种森林的水文作用。
中国于1926年，在山西、山东、河南、安徽等地的林地上，对林地径流进行了测定。但有系统地开展森林水分平衡研究，始于1958年，先后在福建南平人工杉木林和四川西南部的高山原始云冷杉林内，对树冠截留量、径流量、土壤水分等主要要素进行的测定，为丘陵地区的人工林和高山原始森林的水土保持、水源涵养提供了科学数据。此后，还对黑龙江省的天然红松林和云南省西双版纳的热带雨林开展了有关森林水分平衡要素的测定和研究。
水量平衡方程
森林水分平衡中各分量，通常用平衡式来表示，闭合流域（与外界无水分交换）的森林水量平衡式是：
P＝Et＋γso＋γmo＋γuo＋△S1＋△S2＋△S3其中：①P是从林冠上部输入流域内总降水量，
P＝Pt＋Pd＋Ps＋i
式中 Pt为直落降水量；Pd为滴落降水量；Ps为树干基流量，占1～5%；Pt＋Pd称穿透雨量；Pt＋Pd＋Ps为林内净降水量，占60%～85%；i为林冠截留量，占10%～40%。②Et是森林（包括地表）水流的总蒸散量。
Et＝eg＋ev＋i
式中 eg为土壤表面物理蒸发；ev为林冠及林冠下植被的蒸腾量：i为林冠截留蒸发。③γso是从林地流出的地表径流量。④γmo是从林地的不饱和地层（土壤层至地下水之间的中间层，包括土壤层及母质层的部分）的中间流出量。⑤γuo是林地的饱和地层流出量（地下水流量）。⑥△S1是森林地上部分及其所占空间的水分贮留量的变动量，一般可略去。⑦△S2是不饱和地层中水分贮留量的变动量，即土壤含水量的变化。⑧△S3是饱和地层中水分贮留量的变动量，即地下水量的变化。
据1958年苏联瓦尔达依水文研究所在面积为45公顷、冷杉林占优势的森林集水区内进行水量平衡测定所得的各项数值如表。
森林水分平衡中各分量数值与森林覆被率、森林的特性（结构，林龄，疏密度等）、土壤和母质（土壤类型，结构，机械组成和母岩构造）有关。同时还与降水状况（降水性质，频率，强度，持续时间）和季节有关。径流量的大小，一般取决于当地的降水量和降水强度。两者相关性甚为密切。
森林流域，年内季节水分收支平衡表/mm
森林对江河具有调蓄水分的功能，它能减少地表径流，并把地表径流变为土内径流和地下径流，以补充增加冷季河流的枯水流量。在洪水时期，森林可以减少河流洪水流量。森林覆被率的多少对河流年径流量、洪水流量和枯水流量都具有一定影响。
森林碳循环
参考书目
东北林学院主编：《森林生态学》，中国林业出版社，1981。
森林小气候
简况
森林小气候的研究，最早起源于欧洲，1866年德国E.埃贝梅尔在德国巴伐利亚（Bavaria）首先在林内外建立起专门研究森林小气候的观测站。其目的是研究森林砍伐后引起局地小气候变化的原因。1924年德国A.施毛斯和R.盖格为研究林内气象要素的垂直分布，在德国巴伐利亚的松林和橡树林中先后建立起垂直梯度观测塔。1927年盖格发表专著《近地面层气候》，系统阐述了森林小气候的变化特征。中国有系统地开展森林小气候研究始于1954年橡胶防护林小气候观测研究。其后在东北小兴安岭的红松、落叶松天然林区、西南云杉天然林区，以及杉木、马尾松等人工林区都先后建立了林内外森林小气候观测站，进行了不同森林类型的小气候观测研究。
辐射
森林具有庞大的林冠层，太阳辐射投射到林冠层后被林冠吸收、反射和透射。一般林冠吸收率约为35%～75%，反射率为5%～20%，透射率为5%～40%。透入林内的总辐射量与森林结构、树种以及太阳高度有关，不同类型的森林在不同时间内，到达林内的总辐射量可相差很多倍。由于林冠枝叶对辐射的阻挡，森林总辐照度的最大值常出现在林冠表层，最小值多出现在林内地表。据测定，在稠密的森林中，到达林地的太阳辐射仅有2%，而在疏林中可达25%，林冠吸收的辐射量绝大部分消耗于林冠水分蒸发和蒸腾。如马尾松幼林林冠蒸散耗去的辐射量为65.7%，占林冠吸收辐射量的82%左右（见森林辐射平衡）。
温度
森林对温度的影响主要决定于林冠，林冠的存在使到达林内地表的太阳辐射有很大的减弱。因此，林内温度的变化特征随着林冠结构的不同，而有不同的温度效应。森林对温度的第一种作用是缓热或缓冷作用。由于林冠层对辐射的遮蔽和阻挡，在昼间或暖季林内辐射平衡的正值有减小的效应；而在夜间或冷季林内辐射平衡的负值也有减小的效应，从而缩小了林内温度的日振幅，这种作用又称森林对温度的正作用。一般稠密的森林均有此种作用。森林对温度的第二种作用是保温或保冷作用。森林的存在，减弱了林内的风速和湍流，阻碍了林内和林外以及林冠层上下之间的热量交换，在昼间或暖季对温度有保温效应；而夜间或冷季有保冷效应，从而增大了林内温度的日振幅，这种作用又称为森林对温度的负作用。一般常出现在稀疏的森林中。两种作用相比，森林对温度的正作用是主要的。林内温度的垂直变化，主要决定于森林的郁闭度。在稠密的森林内，白天温度的最大值主要出现在太阳辐射最多的林冠表层，而在稀疏的林分中，由于有较多的太阳辐射进入林内，林内又由于树干枝条的机械阻挡，林内风速和湍流交换减弱，使林内地表得到的热量不易散失与交换，白天温度最大值常出现在林内地表；夜间则相反，在稠密的森林中，因林冠层的辐射冷却，温度最低值多出现在冠层，而稀疏的森林因周围冷空气的下沉，温度最低值常出现在林内地表。
湿度
森林中水汽除大气降水外，还有来自林内土壤蒸发，以及森林植被的蒸腾，因此林区空气中的水分一般均多于无林地，通常情况下林内湿度比无林地区高10%～20%。随着季节的不同，具有一定的差异。在冬季，林内和无林地温差小，水汽压也相差不大，相对湿度林内比无林地要高一些；在夏季，林内气温比无林地低，林内水汽压较高，因此，相对湿度林内比无林地要高得多。
降水
森林对降水的影响，主要表现在垂直和水平降水的增加效应以及对降水的截留作用上。①由于森林反射率比无林地要小，使森林表面吸收并用来产生降水的热量要多于无林地。另外，森林上方湍流较强，森林蒸发的水分易被迅速输向高空凝结致雨，因此增加了森林垂直降水量。此种降水量随森林面积增大而增加。据苏联学者И.С.涅斯捷罗夫对莫斯科季米里亚捷夫农学院试验林场的观测资料表明，1903～1924年平均年降水量林区比无林地增加17.4%。②夜间由于森林枝叶的辐射冷却作用强烈，所产生的雾、露、霜等的凝结量比无林地要多。如据苏联学者Г.Н.维索茨基对大安多尔森林的估计，其中以霜的形式凝结量就不少于35毫米，约占年降水量的9%。③垂直降水量在降到林冠上部时，其中一部分被林冠所截留，使林内土壤得到的降水量减少。此种截留作用随森林郁闭度的增加而增大，降水量小时，截留作用更为明显。森林截留量约占总降水量的10～40%，被截留的降水量，用于林冠的蒸腾（见森林水分平衡）。
风
森林高大的树干和稠密的林冠障碍空气的流动。当风吹向森林时，在距森林50～100米时，风力开始减弱，接近林缘后，一部分气流受林墙的阻挡被迫沿林墙抬升，另一部分气流穿过森林，使风速降低。森林对风速的减弱可用υd＝υoe-kd公式近似表示。式中d为自林缘算起的距离；υ0为无林地的风速；k为常数，其值与森林类型有关。据在有乔灌结合的松林中观测结果，在离林缘50米处的风速为旷野风速的55%～75%，70米处为23%～27%；100米处时仅为2%～3%。当风通过森林进入无林地后，要经过500米，有时甚至达到1000米时才能恢复到原来的风速。森林对风速的影响与树高、森林面积、森林郁闭度等因素有关。在稠密的林内，风速以冠层内减弱最大，冠层以下的树干间，风速减弱缓慢，因此林内风速的垂直分布，以林冠层内和林内地表风速最小，树干间风速较大。
二氧化碳
林内土壤层枯枝落叶的腐殖质层较厚，呼吸作用旺盛，不断向空气放出CO2。同时，林内风速和湍流交换减弱，CO2不易散失，使林内近地层CO2含量比无林地要高。但在森林冠层由于光合作用强盛，CO2常低于正常大气的含量。因此，森林是大气中CO2的主要消耗者。在一般生长条件下，每公顷森林一年约需4吨碳，相当于1800万立方米空气中CO2的含量。
森林小气候观测
对森林群落中及其周围气象要素特征的观测。它是了解森林与气象条件相互作用和研究森林生态系统中能量流及物质流变化状况，并提供基本数据。观测的要素主要有：太阳辐射、空气温度和湿度、风速、降水量、CO2浓度、土壤水势及热通量等。
德国、苏联等国开展森林小气候观测较早。如19世纪初，在德国巴伐利亚（Bavaria）州的松林中建立观测塔，测定林内气象要素的垂直分布。中国自1954年开始，先后对橡胶林、红松林和杉木林等进行了较多的森林小气候观测。
森林小气候观测的形式较多，可根据研究目的和对象灵活运用。如为研究林木生长发育与气象条件的关系，在观测气象要素的同时，还要进行林木物候观测，即平行观测；为研究森林群落对局地气候的影响或植树造林对改造气候的作用，可分别在林内外和不同林型、不同结构的森林群落中设立观测点，进行对比观测；为研究森林不同高度气象要素的变化状况，可在林冠层上、下各个高度设立观测点，进行梯度观测。由于森林冠层的不均一性，在同一林分内，对同一气象要素需设立多点进行观测，通过平均求得较有代表性的观测值。
森林小气候观测点、观测高度和观测时间的确定，因观测目的和对象而异。如进行农田防护林小气候效应观测，一般选择有代表性的林带，沿着盛行风向，在林带前设1～2个测点，在林带后相当于林高30倍左右范围内，每隔一定距离分别设一测点。选择无风、有风和大风等典型天气，昼夜连续观测一定高度（如1.5～2.0米高度）内风速、温度、湿度等气象要素的变化；为研究森林热量平衡，除在有代表性的林分内设立观测点外，还应在附近没有森林覆盖的空旷地上设立对照点。观测高度一般采用林冠层以上1.5～2.0米、冠层内2/3处、冠层底部、树干的1/2处、灌木层和近地面植被层内以及土壤各不同深度。选择不同类型天气，进行昼夜连续观测。观测次数可每隔一小时一次，也可每隔数小时一次。为保证观测资料的可靠性，除了固定观测点外，还需设立一些辅助点，以便取得对比分析资料。辅助点的观测项目、观测高度和观测次数因需要而定。
山谷风
参考书目
傅抱璞著：《山地气候》，科学出版社，1983。
墒
见土壤湿度。
墒情报
鉴定某时段内农田土壤水分状况（墒情）及对农业生产影响的农业气象情报。土壤水分状况是作物播种出苗、生长发育和产量形成的重要条件之一。在旱作或半旱作地区，测报农田土壤水分尤为重要。经常了解农田土壤水分状况及其变化，可为及时采取防旱抗旱措施提供科学依据。主要内容有：①该地区各类农田0～5厘米播种层或0～50厘米作物主要根系分布层土壤水分的实测资料；②按照作物各生育阶段对土壤水分的要求，分别对各类农田的土壤水分状况进行分析，并作出不同适宜程度的评定；③对未来时段内各类农田土壤水分状况可能发生的变化及其对农作物的影响作出预测；④向农业生产部门或生产单位提出应采取的农业技术措施的建议。编制步骤：①按规定的农业气象电码和电讯线路，收集该地区各固定和临时测点最近一次农田实测土壤水分资料；②对实测资料做统计分析，计算前一时段的墒情变化量，分析变化原因，鉴定对作物播种出苗、生长发育和产量形成的适宜程度；③会同农业部门和技术人员商讨应该采取的农业技术措施；④归纳整理，编写成文，必要时可附相应的图表，印发服务单位。
社
中国古代节令名，有春社、秋社之分。以立春后第五个戊日为春社；以立秋后第五个戊日为秋社。社为传说中的土神。春社和秋社古代都是祭土神的节令。春季农事开始，于春社祈祷一年农事顺利。秋收后于秋社祭土神以庆丰收。春社和秋社在立春和立秋节气的基础上发展而来，反映季节和农事的变化。以后被用作农时的节令。北魏的《齐民要术》中记述种麦时曾使用这一节候定农时。如“八月中戊社前种者为上时”。现在这一节令已不通用。
生理干旱
土壤中有足够的水分，但由于其它不利因素的影响使作物根系吸水发生障碍，使体内水分不平衡而造成的伤害。
土壤状况是影响根系吸水的主要因素。土壤温度的高低对根系吸水有显著影响。土温过高，根系的新陈代谢受到破坏，吸水受到抑制。当土温过低时，土壤水分的粘滞性增强，扩散速度减慢，根细胞原生质浓度增大，渗透作用降低，根压减小，吸水困难。土壤的通气状况也影响根系的吸水能力，当田间长期积水时，土壤通气不良，CO2增多，氧气不足，根系的呼吸受到抑制，吸水量减少，在缺氧条件下进行无氧呼吸，大量消耗可溶性糖分，易产生和积累酒精、硫化氢、乳酸等有毒化学物质，使根系中毒受伤，严重时腐烂死亡。土壤溶液浓度对根系的吸水力也有影响，盐碱土壤溶液的盐分浓度很高；施用化学肥料过量时，也会提高土壤溶液的浓度，以致加大土壤溶液的渗透压，造成根系吸水困难。一般土壤溶液渗透压常为1～2个大气压，含盐土壤可达10～40个大气压，甚至超过100个大气压，而根系的渗透压只有2～8个大气压，此时根部细胞不仅不能吸水，甚至会导致水分向外渗透，产生“烧苗”现象，使组织脱水干死。
生理干旱的表现形式很多，夏季炎热的中午用冷水灌溉蔬菜，骤然降温，会使根系呼吸作用剧烈下降，吸水减少，而此时蒸腾强烈以致造成作物水分失调。玉米因排水不畅受涝时，会造成根系通气不良，有水不能吸收。冬季、早春空气干燥，植物失水较多，此时土壤尚未化冻，易使根系吸不上水，果树发生“抽条”，小麦植株脱水。
防御措施：①注意掌握灌溉水温。中午天气炎热时忌用冷水浇灌作物，以免土温急剧下降而使作物脱水。夏天可在早晨或傍晚浇水，也可用晒水池的水浇灌作物。②多施肥料，适时中耕松土，及时排除积水。稻田要进行耘田和排水烤田。③灌水要适量、及时，防止因土壤溶液浓度过高而“烧苗”。在盐碱地上应加大灌水量，增加灌水次数，使土壤维持较高的含水量，便于作物根系吸收。
生理需水
直接用于作物生理过程的水分。水分作为作物生命活动基本要素，首先是生理代谢过程的原料，如光合作用中的碳水化合物，需要由水和CO2合成，水解反应、呼吸作用等生物化学过程，也需要水分直接参加；水也是代谢过程的介质，各种生化反应，包括酶的活动在内，都是在水溶液或水溶胶状态下进行的。由于水具有特殊的理化性质，它对稳定植物体温，以及对吸附和运输物质有重要意义。蒸腾是根系吸收水分养分和通过茎秆向上输送的主要动力，它占生理需水的绝大部分。在一般情况下，作物的水分供应（如禾谷类作物的拔节水、灌浆水等），主要是从生理需水考虑的，这是保证作物正常生长发育的必要条件。但有时也要从作物的生态条件安排农田灌溉（见生态需水）。
生态需水
为作物创造适宜的生态环境所需要的水分。由于水的比热和气化热大，导热性能较好，表面张力大以及溶解性好等理化性质，通过合理灌溉，可以形成适宜的土壤和田间小气候，以利作物生长发育。如盐碱地灌水有洗盐、压碱作用；中国北方麦田冬灌，有防御冻害的作用；小麦乳熟期灌水有防御干热风的作用；南方晚稻生育前期灌深水或活水，有降温防热作用；果园喷灌有防霜冻效果；夏季蔬菜田在雨后灌水（涝浇园），可以防御地温过高的危害，等等。
上述各种田间水分供应，主要是从改善农田生态条件出发，以最大限度地发挥作物的生产潜力。
有时从作物生理上需要供水（见生理需水），但如果这时作物生长过于繁茂，田间通风透光不良，即从生态条件上考虑不适宜供水，这样就不能进行灌溉，否则将引起农田生态环境恶化，作物发生倒伏，而导致严重减产。所以，作物的水分供应，须从生理需水和生态需水两方面综合考虑。
生长期
气候生长期
依农事活动、农业类型等不同要求采用日平均气温≥0、5或10℃期间的日数表示，也可用无霜冻期表示。中国气候生长期有明显的地带性分布特点，就0℃以上的生长期而言，北部的寒温带＜180天，中温带180～240天，暖温带250～300天，北亚热带300～330天，中亚热带330～365天，南亚热带以南的地区全年都是生长期，高寒地区温度低，生长期短（见农业气候资源）。
作物生长期
因作物种类、品种而异（见表），并受环境条件的综合作用。不同光、热、水等条件的组合、不良气象条件以及不同农业技术措施等都能引起生长期的变动。如短日照作物水稻，同一粳稻品种，在同一地点作单季稻栽培比作双季晚稻栽培生长期长。同一冬小麦品种，在越冬期长短不同的地点栽培，其生长期也有较大差异。水分过多，能延缓营养生长期，在后期则易出现贪青晚熟。对比分析地区的气候生长期和不同作物或不同作物组合所需生长期资料，以便选取适当的作物、品种搭配和某种种植制度。
不同作物、品种生长期
生长状况观测
对作物生育期间的植株长势、长相和生长量变化的观测，是物候观测的一种，也是农业气象观测的基本项目之一。结合气象资料，可用于鉴定农业气象条件对作物生长和产量形成的影响；分析作物个体生长的动态过程和群体结构的合理性；进行农业气象情报、预报、农业气候分析以及采取合理的农业技术措施时提供基本数据。
农作物生长状况的主要观测项目有：植株高度、植株密度，生长状况评定，作物受气象灾害和病虫害的程度，以及叶龄、叶面积、分蘖动态、株型、灌浆速度、干物质增长量等。观测时间和次数，根据观测项目特点和观测目的而有不同。一般是在农作物发育期的普遍期进行这项观测。为编制农业气象情报所进行的观测，根据需要而定。对生长量变化较大的项目，如植株高度、分蘖作物的植株密度、叶面积等，观测次数需多一些，以便掌握其变化动态；对变化不太大的项目，如不分蘖作物的密度等，在全生育期内测定2～3次即可；有的项目仅在作物的某个生育阶段变化较大，如分蘖动态和灌浆速度等，则只需在相应发育期内进行观测，次数要多一些。
生长状况评定
根据作物的长势、长相和影响产量的各主要因子，对作物群体生长发育状况进行的综合评定。其评分等级可用于编制农业气象情报和指导田间管理。通常从作物的高度、密度、茁壮程度、整齐度、苗色、根系生长状况、穗分化状况、穗长、粒数、子粒饱满程度、气象灾害和病虫害为害程度、杂草情况，以及预计达到的产量水平等各方面，分类划级，进行综合评定。一般分好、中、差三级评定。
生长阻滞湿度
作物最适土壤含水量的下限。因这时毛管悬着水出现不连续状态，故又称毛管断裂水量。
毛管悬着水是旱地作物利用的主要土壤水分类型。毛管悬着水呈连续状态时，可以在土壤吸水力梯度的作用下呈液态流动。当土壤水分下降到生长阻滞湿度时（约为田间持水量的65%），毛管悬着水开始断裂，液态流动急剧减少以至停止，此时作物虽然仍能从土壤中吸收水分，但根际土壤水分不易得到补充，植物生长受阻，需要灌溉补充水分。
牲畜生长发育观测
对牲畜进行外部形态、体质和发育状况的观察、测量和记载。其资料用于鉴定气象条件与牲畜生长发育的关系；为防灾保畜，改善管理牲畜的方法，开展畜牧气象研究和畜牧气象情报、预报服务等提供基本数据。
中国较早就有关于牲畜生长发育的记载，如北魏贾思勰《齐民要术·养畜篇》就载有这方面内容。现代畜牧业重视牲畜生长发育的观测，1958年开始在内蒙古自治区等部分牧区进行接羔保育、配种保胎、防灾保畜等与气象条件之间关系的观测。
观测方法中首先是取样。对棚圈饲养和放牧饲养牲畜的初生幼畜，逐个编号称重。成群饲养的成年牲畜，可采用抽样测定，以少数个体代表畜群生长发育情况。取样时，按品种、性别从群中选定体质、膘情具有代表性的牲畜若干头，在畜体上作标记或编号。观测的次数和时间，因畜种、年龄和用途不同而异。一般情况下，幼畜（羊、牛约为12～18个月龄，马为18～24个月龄）在初生、断乳（羊哺乳期为4个月，牛为4～6个月，马为6～8个月）和初配时测量体重和体尺各一次。成年牲畜每半月或一个月进行测量估膘一次。同时记载影响重量膘情的有关因素，如饲喂、饮水、挤奶、剪毛和分娩前后等情况。棚圈饲养的牲畜一般在上午进行。放牧牲畜在上午出牧前进行。具体测量方法，一般采用目测法、体尺法和称重法。①目测法。用肉眼观察并辅以触摸，判断牲畜生长发育状况或膘情等级。观测时，人与牲畜保持一定距离，首先从前后和侧面对畜体外形进行观察，得其全貌，了解个体大小与营养体质状况。再接近畜体作详细观察或用手触摸畜体各重要部位，最后根据观察情况综合分析定出等级。目测法的优点是可以得出较完整的畜体概念，被观测的牲畜不致过于紧张，不受地点条件限制，不需特殊的器械，简便易行。但要求观测者具有丰富的实践经验。②体尺法。在牲畜站立姿势处于正常的状态下，用测杖、卡尺和卷尺等对牲畜进行测量，量其体高、体长，胸围和管围等。体高即由鬐甲到地面的垂直距离（双峰驼从两峰之间）；体长是由肩端到臀部端的距离；胸围是沿肩胛后角的胸部垂直周径；管围即左前肢管部最细处的水平周径。测得体长资料需进行整理和计算。单项体尺在没有和其它体尺联系以前，只能代表一个部位的生长发育状况，必须通过指数计算才能了解完整的情况。所谓指数计算即一种体尺与另一种体尺的比率。通过它可以了解畜体各部位生长的比例，发育受阻程度。指数计算在马匹观测中较为重要。由于牲畜品种、用途、年龄和性别等不同，观测计算时有繁有简，一般应用较多的有：体长指数（体长率）、胸围指数（胸围率）、管围指数（管围率）、体驱指数等。前三项是将体长、胸围、管围分别除以体高乘以100求得的。体驱指数是将胸围除以体长乘以100求得。③称重法。牛马等大牲畜或成年羊，用专用地秤称重。羔犊等可用普通秤称重。
省级农业气候区划
在省级（直辖市、自治区）范围内根据农业气候指标和农业生产特点编制的农业气候区划。省级农业气候区划主要为本省制定农业区划、规划服务，为合理利用本省农业气候资源，改进农业结构和合理布局提供依据。其区划除遵循农业气候区划的基本原则和方法外，应根据本省农业气候的特点，针对本省农业生产上最重要的农业气候问题进行考虑。
省级农业气候区划一般分为2级或3级，一级多用热量指标，如积温、无霜冻期、生长期，也有的同时考虑几个热量因子；二级多用水分指标，如降水量、水分盈亏、蒸发比等来表示；三级多用灾害作指标。这可以山西省简明农业气候区划（见表）为例来说明。有些省，一级分区选用水分指标，二级用热量指标，以突出水分对本地区农业生产的重要性。
山西省农业气候区划系统
《师旷占》
中国古代预报天气和农业丰歉的书。此书早已失传。据考证，大约是汉代人编写的。清洪颐煊有一个辑本，题名《师旷占》，收集在他的《经典集林》中，总共十七条，虽有阴阳家禁忌一类的内容，但也有不少老农经验之谈。如“常以十月朔日占春粜贵贱，风从东来春贱，逆此者贵”。这一条中风从东来，是指秋播时节雨水丰沛，秋播作物来年可获丰收，故粮价不贵；反之，农业就会减收，粮食就要涨价。又如“常以五卯日候西北有云如群羊者，即有雨矣”。这一条是看云测天，据此报有雨。还有以何种草最先发芽来占年成丰歉，这是用物候现象预测丰歉的一种经验。
湿度观测
简史
中国汉代已有利用吸湿性的炭来测空气湿度的记载（东汉高诱注《淮南子·说山训》：“燥故炭轻，湿故炭重”）。有机物质随湿度大小而伸缩的特性在东汉王充《论衡·变动篇》中就曾提到（“天且雨……琴弦缓”）。毛发湿度表则是瑞士H.B.德索敍尔在1783年第一个制造出来的。沿用至今的干湿球温度表测湿法是英国J.莱斯利在1799年首先用于观测的。
测湿方法
干湿球温度表测湿法
干湿球温度表是用两支相同的温度表其中一支包以洁净的纱布，用蒸馏水湿润作为湿球，其示度为湿球温度t′，另一支干球温度表测定气温t，由t及t′的值来查算湿度。由于湿球上水分蒸发，消耗潜热而降温，使t′≤t，在一定温度下，蒸发强度决定于空气中水汽含量距饱和的程度（即饱和差）。饱和差愈大，湿球温度表上发生的蒸发也愈强。根据物体蒸发耗热原理可推得测湿公式为：
e＝E′－Ap(t－t′)
式中 A为测湿系数；e为实有水汽压；E′为蒸发面即湿球温度下的饱和水汽压；p为大气压。这就是观测湿度时据以查算湿度（水汽压）的干湿球温度表测湿公式，由于饱和水汽压随温度降低急剧减少，因此，在低温时用干湿球表测湿的相对误差就急剧增大。表示当湿球温度的读数假定有±0.5℃的误差时，在不同温度下测出的相对湿度的误差值，如表2。
表2 不同温度下用干湿表测湿的相对湿度误差
又由于A值与当时的风速及湿球球部的形状等有关，因此，当球部形状一定时，A值基本上随风速υ而变。百叶箱自然通风是随时变化的，因而若取固定的A值查算湿度势必在一般情况下带来不同程度的测湿误差。减小这个误差的措施主要采取人工维持定常的风速。为此目的而设计的仪器如阿斯曼通风干湿表取υ＝2.0米/秒，中国设计的百叶箱通风干湿表（图1）取υ＝3.0～3.5米/秒，并各有相应的查算表查取湿度。百叶箱通风干湿表与阿斯曼通风干湿表主要差异在于抽风出气口放在温度表球部的下方，即通过电动机套筒向箱底外排气。其测量标准见标准通风干湿表。
图1 百叶箱通风干湿表
毛发测湿法
利用脱脂毛发的长度随湿度增加而增长的效应（其它有机物质如肠膜、皮革等也有类似的特性）来测定相对湿度。由于毛发长度随湿度的变化不是线性的。需设法转换成线性的。按照转换成线性的方式，可分为毛发湿度表（图2）和毛发湿度计（图3）两种。①毛发湿度表是将示度的刻度标成非线性的，其构造是用脱脂人发固定在框架上，上端的调节螺旋用以调节毛发表示度的零点，下端通过传递杠杆传动指针。②毛发湿度计则是通过曲臂杠杆的放缩将示度转换成线性的。其感应部分是一束脱脂人发，毛发长度随湿度的变化引起杠杆系统绕轴转动，轴上装一弧状曲臂借平衡锤与另一轴上的弧状曲臂成活动的接触状态并带动笔杆位移。适当选择两个弧片的曲率，就可以使笔尖示度和相对湿度成线性关系。缺点是机械摩擦较大，不宜用于要求响应速度快的湿度测量中。
图2 毛发湿度表
图3 毛发湿度计
一般说，毛发测湿精度较低。因此规定只在气温低于－10℃或其它不宜于用干湿表进行测定的时候用它来测湿。但在甚低温（低于－20℃）或甚低湿（小于20%）时毛发的滞后显著加大，也严重地影响测湿的精度。
存在问题
主要问题是：一些传统的方法（表1前三种）测量精度不高，特别是在低温低湿时更为严重；而另一些方法或器件（表1后三种），虽精度较高、量程较宽，但或不简便实用或元件不稳定，用于业务观测都还存在一定的局限（见空气湿度、湿度测定仪器）。
湿害
分布
在中国，湿害主要发生于长江中下游、华南和西南等地。华南多发生在3、4月，因为3、4月间静止锋常停滞在这一带。长江中下游地区，湿害主要发生在4、5月。而西南地区主要发生在秋季、南下的冷空气因受地形阻挡，在四川、贵州一带形成昆明准静止锋，因此秋雨连绵。
危害
湿害程度与雨量、连阴雨天数、地形、土壤特性、地下水位有关，不同作物及不同发育期耐湿害的能力也不同。麦类作物苗期虽较耐湿，但也会有湿害。表现烂根烂种；拔节后遭受湿害，常导致根系早衰，茎叶早枯，灌浆不良，并且容易感染赤霉病，湿害是南方小麦的主要灾害之一。玉米在土壤水分超过田间持水量的90%以上时，也会因湿害造成严重减产，幼苗期遭受湿害，减产更重，有时甚至绝收。油菜受湿害后，常引起烂根、早衰、倒伏，结实率和千粒重降低，并且容易发生病虫害。棉花受害时常引起棉苗烂根、死苗，抗病力减弱，后期受害引起落铃、烂桃，影响产量和品质。
防御措施
主要是开沟排水，田内挖深沟与田外排水沟渠要配套，以降低土壤湿度和地下水位。此外，深耕和大量施用有机肥，能改善土壤物理性状，提高土壤渗水能力，农业布局应避免由于秧田、水旱田交错“插花”造成的人为湿害。
湿润系数
综合性气候指标之一，用以表示一地气候的湿润程度，又称湿润度指数、降水—蒸发比，以K表示。K值愈大，表示该地的气候愈湿润；反之，则愈干燥。1900年，俄国B.B.多库恰耶夫在研究土壤带的分布规律时，首次提出降水—蒸发比这一概念，并以此值的大小与不同的土壤带进行对比。直到1948年，苏联H.H.伊万诺夫才正式把降水—蒸发比命名为湿润系数，具体写为：
K＝γ/E0
式中 E0＝0.0018（25＋T）2（100－f）；T为月平均温度（℃）；f为月平均相对湿度（%）。后来欧美学者也有许多湿润指数的表达式。湿润系数可作为一地气候湿润程度的定量指标之一，也是土壤改良，土壤灌溉和营造、规划农田防护林带的重要依据之一，有关农业气象学的计算和研究工作常常应用这一指标。
石英晶体温度计
利用石英晶体谐振器的谐振频率随温度变化的特性进行测温的仪器。由于石英晶体谐振频率随温度变化的灵敏度、线性度和稳定性都较好，测量精度高，分辨率可达0.001℃以上。因此，石英晶体温度计在以上各种技术性能方面远优于热电偶温度计和半导体温度计。
石英晶体谐振器的结构是在石英晶体切片的两个对应面喷涂金属极板。若在极板上加交变电势，就会产生机械振动，机械振动反过来又产生交变电势，形成压电谐振。谐振频率只和晶体切片的几何形状有关。若石英晶体切片的几何形状能够受温度影响发生一定规律的变化，则将导致晶体的谐振频率也随温度而作有规律的变化。这样，就可以用测量频率的办法来测量温度。石英晶体温度计包括三部分：①温度转换级。以石英晶体谐振器作温度传感器，其谐振频率一般以选2.5～5兆赫为宜；②混频级，为能采用一般的逻辑电路使用五位数字频率计来测量；③频率计量级。将放大后的频率信号经脉冲整形后进行计数和计时。最后将测得的单位时间脉冲数转换成对应的温度值。
石英露点计
见露点湿度表。
时间剖面图
表征某一地点上空气象要素值和物理量随时间变化的天气图解，又称时间垂直剖面图。以时间为横坐标，以高度或气压对数尺度为纵坐标，可填写各高度上的气温、露点温度、比湿、位温、假相当位温、垂直速度、风向、风速和天气现象等。可以绘制各种等值线，以分析该地上空大气状况的演变、分析锋区、对流层顶等天气系统经历该地的情况。日常天气分析和研究工作中，经常使用这种天气图，如下图。
时间垂直剖面图
实际有效积温
见有效积温。
实验室法
在实验室中，利用仪器和设备进行农业气象研究的方法。它经常与田间试验（见农业气象田间试验）、农业气象条件模拟（见农业气象模拟）等法结合使用。
实验室法主要包括作物生产力、植物解剖学观测和生理学分析以及生态模拟试验等。结实率、产量结构分析、干物质重量、叶面积指数等是常见的作物生产力测定项目；幼穗发育进程、授粉受精状况、组织或器官的组成、气孔的大小等是常见的植物解剖学观测项目；光合效率、呼吸强度、蒸腾系数、细胞含水量等为植物生理学分析项目；防护林带气象效应的风洞模型属于生态学模拟试验。在农业气象研究中，实验室法获得的数据资料一般应结合有关的气象资料进行分析。
随着农业气象数值模拟和理论模式研究的发展，在实验室中测定的项目会越来越多。实验室法将日益显得重要。
世界农业气候区划
农业气候分类区划
用年、月平均温度、干燥度、以及反映降水季节变化的指标进行分区，可以用来评价发展农业的可能性。阿根廷的J.帕帕达克斯曾分别在1938、1952、1961年提出几个农业气候分类法，他考虑的主要因素有：①夏季热量条件和冬季越冬条件；②年湿润条件和季湿润状况；③土壤类型和某些农作物的适应性。
综合农业区划
苏联Г.Т.谢良尼诺夫于1937年首先发表了关于世界农业气候区划的报告，经多次修改，1966年完成综合世界农业气候区划。И.А.戈尔茨贝格1972年将其编入《世界农业气候图集》中。此区划采用三级指标：第一级是热量（月平均气温≥10℃积温）和年极端最低气温平均值，划分出四个农业气候带：寒带、温带、亚热带和热带（见表）。第二级是水分条件，按水热系数划分四个湿润地带：水热系数＜0.5为干旱地带；0.5～1.0为半干旱地带；1.0～1.5为湿润地带；＞1.5为过湿润地带。此外，按夏季水热系数、干旱频率等辅助指标做了详细的划分：第三级是越冬条件，按最冷月平均气温（）划出五个区；A区＞0℃，终年可进行田间工作；B区＝0～－5℃，冬季温和，无稳定积雪；C区＝－5～－15℃，冬季寒冷，但可保证冬作物越冬，D区＝－15～－20℃，冬季严寒，不能保证冬作物安全越冬；E区＜－20℃，冬季非常严寒，越冬作物和果树都不能种植。
区划的热量指标
作物农业气候区划
世界气象组织农业气象委员会组织各国农业气象学家，对主要作物如水稻、小麦、玉米、大豆等与气象条件的关系进行了系统研究。阿根廷J.J.布尔约斯等人于1958、1961、1965年先后对某些作物的农业气候型做了研究，并按作物的光周期和温周期反应进行了分类。阿根廷A.J.帕斯卡尔1962年和1969年提出了世界小麦和大豆气候区划指标系统。
世界气候
气候要素分布
主要是太阳总辐射、温度、气压、降水和季风的全球分布。太阳总辐射年总量 全球在60～200千卡/厘米2
太阳总辐射年总量 全球在60～200千卡/厘米2之间，在中、高纬度基本上呈带状分布，由低纬度向高纬度递减。最大总辐射值出现在南、北半球的副热带高压带上，如非洲的撒哈拉沙漠、南非及澳大利亚等地区。海陆分布、地形云量等的影响，破坏了总辐射的带状分布，使其割裂成若干闭合的高、低值中心。
海平面平均温度分布
如图所示。全球平均气温为14.3℃。冬季（1月）海上气温高于陆上，夏季（7月）则相反。经向温度梯度冬季（1月）大于夏季（7月）。北半球最冷区域在亚欧大陆东北部和格陵兰，月平均气温皆在－40℃以下。全球极端最低气温为－89.2℃，是1983年7月21日在南极洲东方科学考察站测得的。最热区域在北非撒哈拉沙漠。
世界1、7月海平面平均气温/℃
海平面气压分布
北半球年平均情况可分为四个气压带：赤道低压带、副热带高压带、副极地低压带、极地高压带（见表）。南半球各纬度亦有类似分布。由于海陆分布影响，可形成若干闭合的高低压中心，影响各地区气旋、反气旋的活动以及天气气候状况（见大气环流）。
海平面平均气压
降水分布
全球年平均降水量约1000毫米。最多降水地区在赤道附近，年降水量约2000毫米左右，大陆东、西岸差异不大。高纬度地区的年总量在250毫米以下。副热带为相对低值区，年总量为800～1000毫米，在副热带内陆沙漠区（如撒哈拉、阿拉伯半岛以及智利、秘鲁某些地区）年降水总量很少超过25毫米。在中纬度气旋、反气旋活动频繁的低压带上，年降水总量不超过1000毫米，且大陆东岸多于西岸。全球降水量主要集中在南纬20度至北纬20度之间，其量约占全球降水总量的50%。年降水量最多的地区是印度北部的阿萨姆邦，可达10818毫米，该邦的乞拉朋齐（Cherrapunji）曾出现26461毫米的世界纪录（1860.8.1～1861.7.30）。
季风分布
见季风气候。
各洲气候
非洲
大部分处于热带与亚热带地区，赤道横贯中部，气候炎热干燥。全区3/4的地区可受到太阳垂直照射，辐射年总量达753～837千焦/厘米2。全洲约95%的地区年平均气温在20℃以上，最热月平均气温可达30～40℃。撒哈拉沙漠、埃塞俄比亚、亚丁湾沿岸等地区，年平均气温均在30℃左右，全洲约三分之一的地区年降水量少于200毫米，降水分布在赤道以北自南向北减少，撒哈拉为世界最大的干燥带。在赤道两侧狭长的热带雨林区终年多雨，年总量可达1500毫米以上，在喀麦隆、尼日利亚迎风山区年降水总量高达5000毫米以上。
大洋洲
大部分处于热带和亚热带纬度，全年日照丰富，年总辐射量南部为140千卡/厘米2，西北部热带沙漠区为180千卡/厘米2。盛夏（1月）在中、西部地区月平均气温可超过30℃，昆士兰（Queensland）州的克朗克里（Cloncury）极端最高气温曾达53.1℃（1889年1月16日），全洲有一半以上地区1月平均气温超过28℃。冬季（7月）全洲平均气温除山地外皆在10℃以上，最冷出现在大洋洲东南部，可偶尔出现霜。全洲2/3面积为干旱气候区，年降水量在500毫米以下。降水分布由四周沿海地区向内陆地区减少，成半环状分布。在中部和西部地区年降水量在250毫米以下，最干燥地域在大洋洲南部艾尔湖（Lake Eyre）周围。最多雨区在大洋洲东北部昆士兰迎风的沿海地区，年平均降水量可达4000毫米以上。
北美洲
南北横跨热、温、寒三带，大部分地区处于北温带，具有大陆性气候特征。冬季寒冷，夏季炎热，气温年较差大，以夏雨为主。太阳辐射量由北向南变化在335～753千焦·厘米-2·年-1之间。1月南北温差达70℃，3/4的面积1月平均气温在0℃以下。大西洋、太平洋沿岸温度略高，大陆中部温度较低，等温线呈U字形分布，夏季除格陵兰岛外，整个大陆气温在4～28℃之间，美国西部沙漠区7月平均气温可达33℃，最高气温在加利福尼亚州南部的死谷（Death Valley），1913年7月10日曾测得56.6℃的最高纪录。北美雨量分布总趋势由东向西逐渐减少，落基山脉以西年降水量一般在500毫米以下，并以秋雨为主；以东在500毫米以上，以夏雨为主。全洲约有1/3地区年降水量在500～1000毫米之间，多雨区分布在太平洋沿岸及加勒比海沿岸，年降水量在1500～2500毫米之间，迎风山地可达3000毫米以上。
南美洲
全洲大部分处于赤道雨林气候及热带气候区，热带气候所占面积大。赤道横贯北部，光照条件充分，除最南端年总辐射量低于80千卡/厘米2外，其它地区多在419～753千焦/厘米2之间。最热月（1月）平均气温在26～28℃之间，最冷月（7月）除山地及最南端外，全洲都在0℃以上，其中大部分地区在15℃以上。冬不严寒，夏不炎热，气候温暖湿润。全洲约70%的地区年降水量在1000毫米以上，最多雨区分布在赤道雨林区及中纬度西海岸，年降水量达2000毫米以上，圭亚那（法）的卡宴（Cayenne）年降水量达3740毫米。世界最少雨区出现在南美洲智利北部，年降水量不足50毫米，在阿塔卡马沙漠（Atokama de-sert）从1845～1936年91年中未曾下过雨。南美洲总的是以夏雨为主，但是在秘鲁、智利西海岸则以冬雨为主，阿根廷南部、巴西东北部多秋雨。
欧洲
西邻大西洋，地势低而平坦，多东西向山脉，常年受大西洋暖湿气流影响，大部分是温带海洋性气候。南欧地中海沿岸为地中海气候，内陆为大陆温带性气候。冬不严寒，夏无酷热，各季降水分配较均匀，降水量自西向东递减。冬季（1月）南欧最暖为0～10℃，东欧在－5～0℃之间，北欧在－5℃以下，挪威沿海地区，虽处极圈因受墨西哥湾流影响，1月平均气温仍在0℃左右，如博德为－2.1℃，比同纬度大陆东岸高出约30～40℃。欧洲冬季逐年气候冷暖不稳定，冬季若为强西风控制，则该年冬季温和，无霜冻及暴风雪，形成暖冬；反之，若极地气团频频侵入，或蒙古高压西伸，欧洲便出现强烈的暴风雪及低温，形成寒冬。北大西洋及西北欧冬季因受冰岛低压影响，多强风暴天气。夏季（7月）全欧大部分地区气温介于20～25℃，北冰洋沿岸也升至10℃左右。欧洲年降水量大多在500毫米以上，多雨区在阿尔卑斯山西麓及大西洋沿岸，年总量在1000毫米以上，无明显干、湿季之分。
亚洲
是大陆性气候最强的大陆，东海岸又是典型的季风气候区之一。冬季为强大的大陆冷高压控制，极干冷。1月平均气温全洲2/3的面积在0℃以下，东北亚低于－40℃，新加坡气温高于25℃，南北温差达80℃以上。夏季为强大的大陆低压控制，盛行海洋季风，高温多湿，是亚洲各地主要降水季节。全洲大部分地区气温介于20～30℃之间，最热地区在伊朗高原、阿拉伯及印度西北部，月平均气温在30～40℃以上。全洲南北温差约30℃。亚洲降水量地域差异很大，降水时间比较集中，是世界著名的夏雨区之一。降水量由低纬向高纬、由沿海向内陆减少。近赤道及马来西亚群岛，年降水量超过2000毫米，最少雨区在阿拉伯半岛、伊朗高原等地区，年降水量仅200毫米左右，多荒漠及沙漠。地中海东岸西亚诸国，冬季受气旋过境的影响为冬雨区，属地中海气候。太平洋沿岸地区每年夏秋季节，常遭受海上风暴袭击，形成暴雨大风，有时可缓和夏旱，但也时常造成巨大破坏。
参考书目
刘鸿喜编著：《世界气候》，国立编译馆出版，1975。
世界气象组织农业气象委员会
参考书目
Guide to Agricultural Meteorological Practices,second edition,WMO No-134,Secretariat of the World Meteolo-gical Organization,Geneva-Switzerland,1981.
试验设计
见统计分析。
收获期预报
预报因子
作物收获期的确定，应考虑生物、天气和其他环境、技术因子。一是根据作物的生长状况和作物品种：作物适宜收获期往往与作物某个发育期相联系，如谷类作物收获期与黄熟期、棉花收获期与吐絮期相接近。易掉粒的品种，在黄熟期收获为好。二是根据收获前后的天气条件：谷类作物成熟时期遇大风雨天气，会使作物严重掉粒而减产；遇连阴雨天气，子粒霉烂发芽，减产降质。薯类作物受冻，不仅降低食用价值，而且不利贮藏。为了做好预报，要通过调查或试验研究，揭示天气条件对收获的影响，确定不利收获的天气指标。例如早稻收获时，4级以上的大风和5天以上的连阴雨天气，会明显影响产量。此外，进行收获期预报时还应考虑地形、土壤特性和收获的技术条件等因子。潮湿或灌溉的田地，收获要稍晚些；干燥或无灌溉条件的田地，可提早几天收获。土壤肥力和保水力不同的田块、采用不同的工具收获，收获期也应有差别。如麦类作物用联合收割机比用简单农具收获可晚一些。
预报步骤
首先作出与收获有密切关系的某一发育期（如谷类作物黄熟期、棉花吐絮期等）预报，再根据预先找出的适宜收获的标准与这种作物发育期之间联系的指标（如水稻黄熟后10天左右可收获，小麦在黄熟后2～5天收获，棉花在吐絮后3～5天，可进行第一次采摘等）来估计作物适宜收获期。然后结合影响收获的天气条件指标，对这一时期天气条件作出鉴定，确定灾害性天气出现时段，综合考虑作出适宜收获期及收获时天气条件的预报，提出相应的农业技术措施和建议。
手持风速表
见轻便风向风速表。
手持风向风速表
见轻便风向风速表。
手摇干湿表
以人手作通风动力的通风干湿表，也称旋转式干湿表（如图）它。由固定在一个金属支架上的一对干湿球温度表和一个带有转动轴的手柄组成。有的手摇干湿表球部附近加有防辐射罩。
使用时，先用蒸馏水浸润湿球纱布，然后伸开手臂将仪器举过头顶，转动仪器。其通风速度决定于单位时间内的转动次数和温度表球部在空中的转动半径。通风速度必须超过2米/秒以上才能按通风干湿表的方法查算空气相对湿度。
手摇干湿表
手摇干湿表构造简单，使用方便，多用于野外考察。因其防辐射性能较差，如操作不当，会造成较大误差，已很少使用。
受光叶面积指数测定
生长状况观测项目之一，是对受到太阳直接辐射照射的叶面积（用叶面积指数来表示）的测定（见叶面积测定）。测定目的在于鉴定光能在作物群体中分布的合理性和有效性；预测其对产量的影响。测定时首先分层测定受光面积率。一般采用棒测法，即用一根110厘米长的木尺，其上每隔1厘米点一红油漆点（共100个点），将它水平放置在欲测的层次高度上，与作物行间垂直，并固定在支架上，随后数它被阳光直接照射的亮点（红漆点）数。在同一高度上，用同样的方法，每间隔10厘米左右移动测尺一次，共测十次，算出总亮点数，然后除以1000，便求得该层受光面积率（百分率）。中国已研制出直射透光率测定仪，其棒状感应器为1米长，由100个感应器件组成，用它在作物群体内进行快速扫描，直射光透光率由数码直接显示。作物冠层的垂直分层，对于矮秆密植作物（如稻、麦），一般从地面向上每10厘米为一层，而稀植高秆作物（如玉米），一般每20～30厘米为一层。测定时，按照划分好的垂直层次标志，由上向下逐层分别测得各层的受光面积率。其次，分别测出各垂直层次间的叶面积密度（见叶面积密度测定）。最后，求算群体受光叶面积指数。某层叶面积密度乘以该层的受光面积率就是该层的受光叶面积指数。
《授时通考·天时门》
《授时通考》是中国清代官方编辑的一部大型农书。内容分为八门。其中《天时门》共六卷，汇集了农业气象方面的记述。《天时门》中总论二卷，大量摘录了前人著作中有关农时、节气和物候的记述和农家谚语。后四卷依春、夏、秋、冬，按月分述各月天象、物象及气候状况，并列述播种、扦插、栽种、浇培、收藏等农事活动。此外，在《谷种》、《农余》两门里也有一些农业气象记述。《授时通考》体裁严谨，引证周详，附有很多插图。原有武英殿刻本和翻刻本，后又有富文书局、上海实业研究社的石印本。目前流行的是1956年中华书局的翻印本。
授时指掌活法图
一种以图表示的周年农业气候历。元代农学家王祯设计，载于他所撰写的《农书·农桑通诀》。作者继承了古代二十四节气、七十二候、月令和农历的成就，设计一圆盘状图，按节、候逐一列出农事活动，以指导农业生产。这个图是按中原地区的节候与农事活动制定的。由于各地距中原远近、寒暖不同，还要具体斟酌农时的先后，因地制宜地加以运用，才不会出差错。此图设计得科学、巧妙，使用方便，为以后许多农书所引用，在生产中广泛流传、应用，是中国古代一个比较出色的农业气候成就（见彩图2）。
蔬菜发育期观测
对蔬菜整个生育过程中外部形态特征变化的观测。发育期观测资料在蔬菜气象的研究与服务中应用。一般选择当地主要蔬菜作物和普遍推广的品种为观测对象。观测地段要选择代表当地一般地形、地势、土壤和栽培技术水平的地块上，每一地段划出四个有代表性的小区，条播密植蔬菜每小区长1～2米，宽2～3行，观测植株不固定，每次连续选25株（茎），观测其进入某一发育期的株（茎）数；稀植蔬菜在各小区上选出有代表性植株10株，作上标志，为固定观测植株。观测日期以不漏测为准，根据不同发育期出现的规律，由观测者掌握。具体观测时间，多在下午进行。因特殊需要而进行的观测，其地段、小区、蔬菜种类、品种、植株的选择和观测时间、次数等则随需要而定。几种主要蔬菜作物需要观测的发育期见下表。
主要蔬菜及所观测的发育期
蔬菜气象
分布与气候
东北区
包括黑龙江、吉林、辽宁北部，内蒙古东部。本区气候寒冷，1年有4～5个月平均气温在0℃以下，最冷月平均温度在－20℃以下，无霜期只有90～165天，年降水量约500毫米左右。白菜、萝卜、瓜果类及豆类等蔬菜每年一茬，生长期短的叶菜可以栽培两次。由于本区夏季短且无炎热，因此甘蓝、马铃薯、茄子、辣椒、黄瓜等都可越夏生长，单产高。大白菜和根菜类则因适宜生长期短，产量不及华北。本区蔬菜保护地栽培及贮藏保鲜较普遍。
华北区
包括辽宁南部、河北、山东、河南、陕西北部及甘肃南部。本区年降水量为400～750毫米，无霜期为165～240天，1月份平均气温－12℃以下。7月份平均温度为20～28℃，耐寒叶菜类可在风障保护下越冬，1年内栽培两大季，即春夏季（茄果、瓜、豆）及秋冬季（大白菜及根菜）。冬季可利用温室、塑料拱棚、阳畦等保护地栽培。
华中区
包括长江流域的四川、贵州、湖南、湖北、陕西的汉中盆地，江西、安徽、江苏、浙江各省及广西壮族自治区和广东、福建两省的北部。本区气候温暖多雨，为稳定的夏季季风区。1月份平均气温为0～12℃，7月份平均气温为24～30℃以上，无霜期240～340天，冬季轻霜多，冰冻少。年降水量1000～1500毫米，以夏季雨量较多。1年内可露地栽培3茬主要蔬菜（每茬生长期80～100天）。喜温蔬菜可在春秋栽培，耐热蔬菜可在夏季生长，耐寒蔬菜（蚕豆、豌豆、菜薹、乌塌菜等）可以露地越冬。冬季多阴雨，保护地近年来有发展。夏季酷热，昼夜温差小，只有耐湿热的冬瓜、南瓜、丝瓜和茄子等尚能生长良好。这一地区湖泊多，水生蔬菜较多。四川盆地冬季不冷，适于叶菜及根菜生长，尤以芥菜著名。
华南区
本区包括广西壮族自治区，广东（包括海南岛）、福建南部及台湾省，为亚热带与热带气候。本区夏季炎热多雨，全年温暖无霜雪。1月份平均温度在12℃以上，周年可以露地栽培蔬菜。因生长季节长，同一作物可在1年内多次栽培，播种期幅度也大。冬季气候温和，适于芸薹属蔬菜的生长，如菜心、芥蓝为广东、广西普遍栽培的冬季蔬菜。夏季炎热多雨，气温高达30～35℃以上，耐湿、抗高温的丝瓜、南瓜、竹笋栽培普遍。水生蔬菜特别发达。
西南高原区
包括四川西南部，西藏南部及云南等高原地带，海拔1500～5000米。蔬菜在1年内可栽培多次。由于地势变化大，气候呈垂直分布。同一区内蔬菜栽培差异较大。在河谷地带全年气候温和，1月份平均温度为6～16℃，7月低于22℃，无严寒酷暑，蔬菜可周年生长，没有缺菜季节。
青藏高原区
包括青海、西藏、四川西北部和新疆阿尔金山脉以南的高原，海拔3000米以上，高寒气候，雨量很少，蔬菜栽培很少。拉萨一带1月份平均气温为0℃，7月份平均气温为16.7℃，6～8月的夜温也仅有5～6℃。全年只能在5～9月，栽培1茬耐寒性蔬菜，如甘蓝生长良好。但春种性强的白菜、萝卜等，虽在夏季栽培，也会发生抽薹。青海柴达木盆地亦有同样情况。在夏季栽培喜温蔬菜，需保护设备。该地区日光中的紫外线过强，蔬菜常被灼烧。
蒙新区
包括内蒙古，甘肃的北部和新疆阿尔金山脉北的草原，沙漠和草地。草原上的部分农业区栽培蔬菜，气候严寒，全年只能生长一茬。栽培季节内昼夜温差大，阳光充足，空气干燥。新疆的哈密瓜，兰州甜瓜驰名中外。有灌溉地区的耐寒性蔬菜和喜温蔬菜生长良好，但结球白菜生长不良。
生长发育与气象
温度
各种蔬菜只能在适宜的温度条件下，才能正常地生长发育。高温会加强植物蒸腾，造成植物体失水，原生质中的蛋白质凝固。当平均气温在30℃左右，短期达35～40℃，近土表温度高达50～60℃时，不仅一般叶菜类和根菜类不适宜生长，就是茄、瓜、豆类也生长不好，常引起落花落果。低温会使果菜类发生落花或根部停止生长，形成僵果，降低品质。按照对温度条件的不同要求，各种蔬菜大致叮分5种类型（表1）。
表1 各类型蔬菜对温度条件的要求/℃
光
光质、光照度、光照时间对蔬菜生长发育都有影响。①光质对蔬菜品质有影响，如花青甙形成要求强红光。紫外线可使果皮中维生素C 增多，所以在玻璃温室中生长的番茄与黄瓜维生素C 的含量不如露地高。在蔬菜栽培中光照度随栽培密度、行向、株形及间、套作等而不同。光照度影响光合作用、植株形态、叶片大小等，关系到幼苗的素质及产量形成。光照度与各种蔬菜光合特性如表2。②光照长短对蔬菜发育有重要影响，它不仅影响到花芽分化、抽薹开花、结实、分枝习性，甚至一些地下贮藏器官如块茎、块根、球茎、鳞茎等的形成也有影响。各类型蔬菜对日照的要求如表3。
水分
蔬菜含水量达70%～98%，叶蒸腾面积大，产量高，因此生长期间需要大量的水分。如果供不应求，易造成萎蔫现象。各种蔬菜对水分的需要不同（表4）。蔬菜对空气湿度的要求见表5，特别是瓜类，喜较高空气湿度，但湿度过高，往往会导致病害的发生，在栽培上要注意控制。
表2 照度及各种蔬菜的光合成
表3 各类型蔬菜对日照的要求
表4 各种蔬菜与水分的关系
表5 蔬菜对空气相对湿度的要求
空气
蔬菜作物进行呼吸和光合作用，需要大量的氧气和CO2。空气中含氧量约21%，因此，地上部所需要的氧气可以充分满足，但土壤中含氧较少，特别是含水量大和表土板结的土壤更少，而其中一部分又为土壤微生物所利用，因此蔬菜根部或正在发芽的种子就有可能发生局部缺氧而造成烂根或朽芽。增加空气中CO2含量，可以提高产量。此外，污染大气的有害物质，如硫化物、氟化物、氯化物、氢氧化合物及各种金属元素气体；肥料分解中的氨气及塑料制品产生的有害气体，如正丁酯、磷本二甲酸、二异丁酯、己二酸、二辛酯等，都对蔬菜作物生长不利。
生产与气象
保护地栽培
保护地栽培在蔬菜生产中占有重要地位。当外界气象条件不宜蔬菜生长时，采用人工保护措施，改变小气候条件，是实现周年供应的一种有效手段。其栽培方式有风障、阳畦、温床、温室（玻璃、塑料）等。其中以小气候调节问题更为突出，如加温、保温、通风换气以及CO2匮缺与补给。当前各国对温室的采光，能源利用与覆盖材料，综合环境因子的控制以及变温管理等都进行了研究。
贮藏
蔬菜贮藏是以旺补淡调节市场均衡供应，克服不利气象因子影响的重要措施之一。但是贮藏的时间，库（窖）内的温、湿度要根据蔬菜的种类来调节。降低温度可以减弱贮藏物的呼吸。保持较高的相对湿度，可使蔬菜与周围大气之间的蒸气压力差减少，从而减少蔬菜过量的水分蒸发，保持蔬菜鲜嫩。中国蔬菜贮藏常用的有窖藏、埋藏、冻藏、假植贮藏、短期保鲜。近年来发展有气体贮藏，即在密闭的环境，利用人工降氧或自然降氧的方法，调节并控制氧气和CO2的含量比，使蔬菜保持在较低的但又是正常的能量代谢水平上，以减弱呼吸强度，延缓后熟和衰老进程，延长贮藏期。
病害
蔬菜的病害种类多，危害极大。病害的发生与蔓延主要与病原、寄主和环境条件有关。耕作栽培措施能调节土壤气候。但是，在每一具体病害中都只有个别气象因素起着主导作用，特别是雨量和雨期的变动，不同的病害要求的具体气象条件也不同，如表6所示（见植物病虫气象、作物病虫气象预报）。
表6 蔬菜主要病害发病的气象条件
发展前景
蔬菜气象的科学研究日益发展，目前已进入提高光能利用和合理的群体结构的研究、栽培管理环境条件控制模式化、保护地栽培综合环境电子计算机调节控制阶段，逐步达到工厂化、自动化水平（见彩图10）。
参考书目
浙江农业大学主编：《蔬菜栽培学总论》，农业出版社，1979。
李曙轩编著：《蔬菜栽培生理》，农业出版社，1979。
数值天气预报
原理
完整的大气动力学方程组是复杂的偏微分方程，包含各种性质的运动和物理过程，要想求得所需的解，必须对具有普遍意义的方程组进行特殊的处理，以建立大气动力学模式。数值天气预报中的模式是进行预报的数学计算方案，应包括：确定预报对象和预报期限、使用什么方程、对方程中各项的取舍、边界条件和初值条件、方程的具体解法、水平网格的设计、垂直层次的确定等。这些方面都是互相联系、互相制约的，涉及到模式功能的优劣或能否成立。
种类
按照预报对象可分为一般天气形势预报模式、台风模式、降水模式等，按照预报期限则有短期、长期天气预报模式等之分；按照预报方程的种类可分为正压模式、斜压模式、平衡模式、原始方程模式等：按网格类型也有粗网格、细网格、套网格等之分；按垂直层次，分几层进行预报就叫几层模式。建立模式的基本要求是：在天气学上，应当适合预报的对象及其实际的演变规律，在物理学上，应当符合基本物理定律，在数学上，方程组的解应当是存在的、唯一的、稳定的，在电子计算机上计算是可行的、方便的。
步骤
数值天气预报，首先要预报出等压面上的流场或位势高度场，再求出各等压面之间的温度场和垂直运动的分布，这些都是天气形势预报。获得天气形势的结果之后，可以用数值天气预报方法，进一步求得降水等要素天气的预报；也可以作为成品输入到统计天气预报中去，来预报天气现象；也可结合天气图方法预报天气现象。目前，数值天气预报所预报的天气形势的准确率一般高于天气图方法，但有些天气学规律难以反映到数值天气预报的模式中去，二者结合仍是需要的。数值天气预报的动力学模式的研究正在发展。
参考书目
丑纪范等编：《数值天气预报浅谈》，气象出版社，1980。
霜冻
简况
中国东北、华北、西北地区，秋收作物灌浆期遭霜冻，不但会造成严重减产，而且品质变劣。黄河以南冬小麦拔节后遇霜冻，主茎和大分蘖会冻死，1953年仅安徽省就冻死小麦200万公顷，1954年山西省54个县小麦受霜冻危害面积达69万多公顷，造成严重减产。春小麦抽穗开花期遇霜冻会降低结实率，棉苗出土后遇霜冻会大量死苗，未吐絮棉桃遇霜冻会使棉绒变黄，产量和质量下降。喜温蔬菜定植后遇晚霜冻会大量死亡。一次短时间的严重霜冻，也有可能冻死大片果树和经济林木，美国加利福尼亚州的许多柑桔园曾因霜冻而被毁坏，巴西的一些咖啡也曾被霜冻毁坏。公元前2世纪，有人认为霜害是霜造成的，主张用刮霜的方法来减轻霜害。以后人们观察到虽然无白霜，但植物也有受害的现象，由此提出了“黑霜”的概念，并认识到霜害的本质不是白霜而是低温。中国古籍中很早就有关于霜害的记述。在北魏贾思勰著的《齐民要术》中，总结了预防霜冻的方法，提出多霜的地方应该种植能防避霜害的作物。山东省嘉祥县和潍县都发现了记载当地小麦遭受霜冻后地上部分枯死、而分蘖节迅速长出新蘖，抽穗成熟，获得一定产量史实的石碑，是珍贵历史文物。随着近代气象科学和农业科学的发展，人类逐步认识了发生霜冻的天气条件，提出了许多防御方法。现在人们已经可以从人造卫星照片和航空照片上看出霜冻的分布，为深入研究霜冻发生规律，以及预报和防御霜冻提供了新手段。
类型
根据霜冻发生的季节不同，可分为春霜冻和秋霜冻二种：①春霜冻又称晚霜冻，也就是春播作物苗期、果树花期、越冬作物返青后发生的霜冻。随看温度的升高，晚霜冻发生的频率逐渐降低，强度也减弱，但是发生得越晚，对作物的危害也就越大。②秋霜冻又称早霜冻，秋收作物尚未成熟，露地蔬菜还未收获时发生的霜冻。随着季节推移，秋霜冻发生的频率逐渐提高，强度也加大。
霜冻是在能引起显著降温的天气形势下发生的，根据天气条件，通常把它分为三种类型：①平流型霜冻 由于出现强烈冷平流天气引起剧烈降温，使作物遭受霜冻危害。这种霜冻发生时常伴随强风，有人称之为“风霜”。由于风的强烈扰动，使近地气层温度的垂直和水平差异减小，植物叶面温度接近空气温度，不同地块温度的差别不显著。②辐射型霜冻 在冷性高气压控制下，夜间晴朗无风，植物表面强烈辐射降温而发生的霜冻，又称为“静霜”。因为植株表面直接辐射散热，所以其体温比气温低。不同地块、甚至同一植株的不同部位，也因辐射散热的条件不同而霜冻强度往往有明显差异。③平流辐射型霜冻 冷平流和辐射冷却共同作用下发生的霜冻。通常是先有冷空气侵入，温度明显下降，到夜间天空转晴，地面有效辐射很强，植株体温进一步降低而发生霜冻。这种霜冻出现次数多，影响范围大，对农业生产的危害较严重。
在相同的天气条件下，不同地块是否发生霜冻以及霜冻轻重与地形、地势、土壤等有密切关系。山的北坡迎冷风，少阳光，霜冻重，南坡背风向阳，霜冻轻，东坡和东南坡早晨首先照到阳光，植株体温变化剧烈，霜冻害往往较重，山坡冷空气能沿坡下流，霜冻轻，山下谷地及洼地冷空气堆积，霜冻重。冷空气易流进而又难排出的地形、地势条件下霜冻就重，冷空气难进而又易排出的地方就轻。靠近水体的地方，因为水的热容量大，霜冻较轻。疏松的土壤，热容量小，导热率低，使贴地气层温度迅速下降，作物受霜冻害重，紧实潮湿的土壤则相反。
危害机理
霜冻对作物的危害机理是：①温度下降到0℃以下时，细胞间隙中的水分形成冰晶，细胞内原生质与液泡逐渐脱水，冰晶不断扩大，对细胞壁产生机械压力，当脱水和机械压力超过一定限度时，原生质就会发生不可逆的凝固，使细胞致死。②温度再继续下降，出现胞内结冰，引起原生质凝固致死。③解冻时温度上升太快，细胞间隙中的冰融化成的水，还没有来得及被原生质吸回就很快蒸发，原生质因失水使植物干死。在一次降温过程中作物是否遭受霜冻危害以及受害程度决定于作物的抗寒性、降温的速度、低温强度及解冻时的升温快慢。有的人认为发生霜冻害的一个主要原因是三磷酸腺甙（ATP）的合成受阻，细胞结构发生病理的变异。另外，在低温条件下植株体内会出现铵的积累，危害植物的生理机能。
作物抗性
不同作物忍耐低温的能力是不一样的，大豆幼苗比较耐寒，能忍受－4.0℃低温，棉花抗寒力较弱，－2℃以下幼苗就会冻死，甘薯则很不耐寒，叶温降到0℃以下，就要受害。同一作物不同发育时期的耐寒力也不一样，小麦拔节前抗寒力很强。拔节后抗寒力迅速减弱，拔节后1～7天遇－9.0℃低温会冻死麦苗；拔节后7～14天，遇－6.0～－7.0℃低温就会发生严重霜冻，拔节后14～20天只能耐－2.0～－3.0℃低温，拔节后20天遇－1.0～－2.0℃短时低温就会受害；开花时低于0℃就会造成不育。一般作物苗期抗寒力比生育后期要强，开花期最不抗寒。主要作物的霜冻指标见表。因天气背景、作物品种抗寒性以及农业技术措施等的不同，仍有一定幅度的变化。
各种果树抗霜冻的能力也不一样。梨树在幼蕾期间抵抗力最强，随后逐渐变弱，到开花至落花期间最弱，－1.7～－2.0℃就受害，以后又逐渐变强；苹果开花前后遇－2.0℃的低温，30分钟左右就受害；葡萄从发芽期到新梢伸长5～10厘米左右最易受害，展叶期遇－2.0℃以下低温60～120分钟就枯死，遇－3.0℃以下低温时，只要30～60分钟就枯死；柿子遇－2.0℃以下低温就受害；桃在－0.5℃低温下持续一小时，花器官就受损，花瓣凋萎脱落。
中国霜冻的分布
由无霜冻的温暖季节向有霜冻的寒冷季节转变时期，第一次发生霜冻的日期叫初霜冻日；反之，由寒冷季节转变为温暖季节的时期，最后一次霜冻发生的日期叫终霜冻日。从终霜冻日到初霜冻日的时段称为无霜冻期。根据各种作物的霜冻指标和气候资料，能够分别确定各个地方，各种作物的初霜冻日和终霜冻日。为了了解中国各地霜冻的一般情况，现用地面最低温度0℃为霜冻指标，绘出霜冻出现的平均初日、终日（见彩图140、141）。中国东部平原及丘陵区，北方冷空气一般能够比较顺利地向南推进，初终霜冻等日期线基本上与纬度平行，愈北初霜冻日来临愈早，终霜冻日结束愈迟，相反，愈南初霜冻日愈晚，而终霜冻日愈早。西部地势较高、地形复杂，致使霜冻出现和结束的时间差异很大。纬度相同的地带，地势高的初霜冻日较早，终霜冻日较迟，反之，地势低的初霜冻日来得迟，终霜冻日结束早。四周环山的盆地等霜冻日期线沿等高线成环状。云南境内有3条江河，流向自西北向东南，西北来的冷空气沿河谷入侵，使云南比同纬度的贵州、湖南、江西三省中南部初霜冻日早，终霜冻日迟。
主要作物霜冻指标表（℃）
防御措施
①根据作物种类选择适宜的种植地点和播期，以避开霜冻害。如不抗霜冻的多年生作物，就要种在不出现霜冻或危险性最小的地区。即充分利用地区农业地形气候的有利条件，合理配置作物和品种。对于一年生春播作物来说，无霜冻期长的地区可以选用晚熟品种，无霜冻期短的地区就应该选用早熟品种，并掌握适宜的播种期，使作物在终霜冻后出苗，初霜冻前成熟，做到既能躲过终霜冻，又能避开初霜冻。②灵活应用栽培措施，预防霜冻。如果预计作物在初霜冻来临前难以成熟，就要减少追肥的数量，防止贪青晚熟，或喷洒乙烯利等促熟化学药物，也可以通过打老叶、切断部分侧根的办法，促进成熟。此外，如精耕细作，改良土壤，提高地力，合理施肥等也是防御霜冻的有效措施。③灌水防霜，即在霜冻发生前进行灌溉，以减慢降温速度，可推迟或阻止霜冻发生。④喷水防霜，当作物体温降到接近受害温度时开始喷洒细小水滴，水冻结成冰时可释放大量潜热，使植株体温不至于降到受害的程度。⑤吹风防霜，即在晴朗静风的夜间，近地气层从地面向上温度逐渐升高，用电扇或鼓风机等把上层暖空气吹到作物层，可提高温度，防止霜冻。⑥熏烟防霜，霜冻即将出现时点燃发烟物，使烟堆放热，烟雾成幕，有减慢降温的作用。⑦覆盖防霜，如预报当夜有霜冻时，可用土壤、草、瓦盆、塑料布等覆盖作物小苗。⑧加热防霜，燃烧重油等以提高温度，防止霜冻。采取一些根本性措施如兴修水利，种植防护林带，进行农田基本建设等能起到改善农田小气候，因而具有一定的防御霜冻的作用（见无霜冻期）。
霜冻预报
针对霜冻对作物、果树等的危害而编制的一种农业气象灾害预报。预报前，应先找出不同强度最低温度与作物遭受危害的关系。预报内容包括低温强度、持续时间、分布范围以及霜冻类型等。及时准确的霜冻预报，便于农业生产部门在霜冻来临时和发生后，决定对策，采取措施，使作物、果树等减轻或免遭危害。最简单的预报方法是降温量订正法。从前一天的午后（或傍晚）某一定时气温观测值t中减去降温量△t，即可求得某日最低温度tD的估算值。Δt为历年同一时期有霜冻或最低温度的各次个例降温值的平均值，要根据当地实际观测资料来确定。用降温量订正法估算霜冻是很方便的，但其局限性也较大。空气湿度对夜间地面辐射冷却有明显影响，所以也常用温度t和同一时间的湿度因子（相对湿度、露点或湿球温度）为横坐标和纵坐标，将各次个例的某日最低温度tD值与对应的温度t及湿度值填入坐标场内，分析tD的分布并绘制tD的等值线图（等值线间隔可采用10℃）。用这种图解，有了前一天的温度和湿度资料，可以预报某日清晨最低温度是否会降到0℃左右，并估计其强度。此外，还可以根据当地的经验，增加一些如风速、云量等要素为变量，拟合温度变化的经验方程，然后据此方程，进行预报。如果不仅有地面辐射冷却，而且有较强的冷空气流入，更应增加这类变量。应用这类统计预报方法，要求从某日前一天午后或傍晚到某日清晨的天气相对稳定，没有大的变化。如果云量稍增，就容易失败。所以预报时还必须参考气象台发布的天气预报。山区和近山地区，夜间辐射冷却过程中，山坡上存在下滑的更冷的空气，使降温机制更为复杂。使用这种方法，更需考虑当地的经验（见气象站天气预报）。
各国的霜冻预报都以作物、果树和蔬菜为主要对象。近年来开始应用卫星红外图像资料，作大范围的低温霜冻警报，获得较好的效果。
水稻气候区划
区划指标
热量指标
选用①日平均气温稳定通过10℃的天数≥110天；②日平均气温稳定通过18℃的天数≥30天。
水分指标
采用稻田干燥度，即：E/γ，其中E＝，为稻田蒸散量；R0为辐射平衡，L为蒸发潜热（取600卡/克）；γ为同期降水量；南、北稻区分别取K＝1.0和1.1。R0由R0＝Q（1－α）－I求得。式中Q为总辐射（采用中国日射台站实测值）；α为水面反射率（取0.06）；I为有效辐射（按照苏联М.И.伯兰给出的查算图可求得）。E/γ≤1.0，为湿润带；1.0＜E/r≤2.0，为半湿润带；E/γ＞2.0，为干燥带。
季节指标
选用温度差（△T）、温差平方[（△T）2]、纬度差（△φ）、播期差（△D），以及纬度差和播期差的乘积（△φ△D）作因子，建立全国水稻品种的光温模式。其标准条件：T＝25℃、φ＝30℃、D为4月1日。
感光性弱的品种：
N＝N′＋b1△T＋b2(△T)2＋b3⊿φ
感光性中的品种：
N＝N′＋b1△T＋b2△D＋b3△φ
感光性强的品种：
N＝N′＋b1T＋b2(△T)2＋b3ΔD＋b4Δφ＋b5△D△φ
式中 N为播种至出齐穗的天数，N′为标准生产期，bi（i＝1、2、……5）为回归系数。
利用上述模式可分别求算水稻不同品种类型与不同熟制的模式生长期、复种水稻生长季和稻作制度气候保证率。双季稻三熟制的模式生长期＝早、晚稻模式生长期－（秧龄天数－双抢农耗）；为了反映水稻熟制，还要计算“复种水稻生长季”（指麦茬或油菜茬复种水稻条件下，水稻实际播期至安全成熟期的天数）与稻作制度的气候保证率。
水稻生长季指标和模式生长期指标如表1
表1 全国水稻各品种类型生长季
表1 全国水稻各品种类型生长季（续）-1
稻作制度气候保证率（RCP）为当地水稻生长季或复种水稻生长季与这种稻作制度的模式生长期，当RCP≥1.0为适宜种植区；0.9＜RCP＜1.0为次适宜种植区；RCP＜0.9为不适宜种植区。
根据以上指标，可把水稻各品种类型与各稻作制度的模式生长期保证率＝1.0的等值线作为季节划区的主导指标，水稻生长季天数作为辅助指标。
区划系统
综合上述指标，先以热量指标划出全国水稻可能和不可能种植带。再以水分，季节等指标对可能种植水稻的地区划分为6个水稻气候带，22个气候区；不可能种植带分为3个气候区（见图和表2）。
中国水稻气候区划图
表2 中国水稻气候区划表
水稻气象
分布与气候
凡日平均气温大于10℃的天数在110天以上，大于18℃天数在50天以上的地区，除海拔2600米以上的青藏高原及东北、西北高山地区外，南起海南岛的崖县，北至黑龙江的黑河都可种植水稻。从温度条件看，由南向北年平均气温降低，积温减少，稻作安全生长季节随之缩短。双季稻三熟制在大于10℃积温4800～5000℃（北纬30～32度以南地区）可以较大面积种植，南方以籼稻为主。黄河以北为粳稻区，云贵高原水稻气候呈明显立体分布。在海拔1400～2000米之间为籼粳交错带。2000米以上多粳稻，1400米以下多籼稻。从水源来看，秦岭淮河一线以南年降水量大于1000毫米，水稻可大面积种植，北方只能在有灌溉条件的地区种植水稻（见水稻气候区划）。
生长发育与气象
温度
水稻为喜温作物。生物学零度粳稻为10℃、籼稻12℃，早稻三叶期以前，日平均气温低于12℃三天以上易感染绵腐病，出现烂秧、死苗，后季稻秧苗温度高于40℃易受灼伤。日平均气温15～17℃以下时，分蘖停止，造成僵苗不发。花粉母细胞减数分裂期（幼小孢子阶段及减数分裂细线期），最低温度低于15～17℃，会造成颖花退化，不实粒增加和抽穗延迟。抽穗开花期适宜温度为25～32℃（杂交稻25～30℃），当遇连续3天平均气温低于20℃（粳稻）或2～3天低于22℃（籼稻），易形成空壳和瘪谷，但气温在35～37℃以上（杂交稻32℃以上）造成结实率下降。灌浆结实期要求日平均气温在23～28℃之间，温度低时物质运转减慢，温度高时呼吸消耗增加。温度在13～15℃以下灌浆相当缓慢。粳稻比籼稻对低温更有适应性，见表1。
表1 水稻对温度条件的要求
由于高温条件下水稻光呼吸作用增强。其光合作用适宜温度范围较大，籼稻为25～35℃、粳稻为18～33℃，当籼稻低于20℃或高于40℃和粳稻低于15℃或高于38℃时，光合作用急剧减弱。稻根呼吸作用随温度升高至32℃时迅速加快，然后缓慢增加，至38℃时达最大值，接着减慢，而稻叶呼吸在20～44℃之间随温度升高呈直线增强。低温（尤其霜冻）情况下，光合效率受抑制，稻根吸水减少，导致气孔关闭和叶片枯萎。根呼吸对高温危害的反应比叶片更敏感。水稻生长发育与温度的关系可用非线性模式表示：
式中为发育速度；T为生育期间平均温度；B为生物学下限温度；M为上限温度；K、P、Q为系数。在生育期平均气温26～29℃，平均最高温度大于31～32℃地区或季节，适用上述模式；在不出现高温的地区上式可变成线性模式（即P＝0，Q＝－1），此即常用的发育速度的线性公式。
水分
水稻全生长季需水量一般在700～1200毫米之间，大田蒸腾系数在250～600之间，水稻蒸腾总量随光、温、水分、风、施肥状况、品种光合效率、生育期长短及熟期而变化。单季中、晚稻在孕穗期、双季早稻在开花期、双季晚稻在拔节、孕穗期蒸腾量最高。当土壤湿度低于田间持水量57%时，水稻光合作用效率开始下降；当空气相对湿度为50～60%时，稻叶光合作用最强。随着湿度增加，光合作用逐渐减弱。水稻需要水层灌溉，以提高根系活力和蒸腾强度，促使叶片蔗糖、淀粉的积累和物质的运转。淹灌深度以5～10厘米为宜，但为了除去土壤有毒的还原物质，提高土壤的通透性和根系活力，还应进行不同程度的露田和晒田。水稻幼苗期应采取浅水勤灌，有利扎根；分蘖期为促进分棵，以水调温，水层保持在2～3厘米左右，分蘖后期排水促进根系发育；拔节孕穗期是水稻需水最多时期，宜灌深水（6～10厘米）；抽穗开花期根据天气与土壤条件，可以轻脱水或保持一定水层，空气相对湿度70～80%有利受精；灌浆期田面要有浅水，乳熟后期干干湿湿，有利提高根系活力及物质调配和运转。水稻在返青期、减数分裂期、开花与灌浆前期受旱减产最严重，返青期缺水，影响秧苗活棵和分蘖；减数分裂期缺水，颖花大量退化，出穗延迟、结实率下降；抽穗期受旱，影响出穗，减产严重。灌溉期受旱，粒重下降而影响产量。水稻在返青期、减数分裂期、开花期对淹水最敏感，长期淹水会导致死苗、幼穗腐烂和结实率降低。
光照
水稻是喜阳作物，它对光照条件要求较高，水稻单叶饱和光强一般在3～5万勒克斯左右，而群体的光饱和点随叶面积指数增大而变高，一般最高分蘖期为6方勒克斯左右，孕穗期可达8万勒克斯以上，但其光合作用随照度的增加不如C4作物玉米明显。据国际水稻研究所（IRRI）1976年对50个水稻品种在6万勒克斯光强下测定，其光合率为34.5～62.1毫克·分米-2·时-1（平均约44.6毫克·分米-2·时-1），化量因品种、叶龄、含氮量、叶片厚度而异。在光和状态下，水稻上部第一、二叶光合率和光饱和点显高于第三、四叶（见图）。水稻穗的光饱和点为1～万勒克斯，同化量最大值为2毫克·分米-2·时-1。鞘的光饱和点为2～4万勒克斯，同化量最大值为3毫·分米-2·时-1。
水稻孕穗期、乳熟期各叶位光照度与光合作用的关系
门司正三—佑伯敏郎关于光与作物群体关系的公式I/I0＝e- 同样适用于水稻。水稻群体总净光台强度（p）的计算方程为：
式中 I为水稻群体中某部位光照度；I0为自然光照度；K为消光系数（约在0.4～0.6之间，因水稻株型及太阳高度角而异）；F为某部位以上累积叶面积指数；e为2.71828；及为与单叶光合强度有关的系数；γ为单位叶面积的呼吸量。
据观察，水稻抽穗时，若叶面积指数为7.1，平展叶在冠层顶下30厘米处即有90%日光被叶片截获，而直立叶只有50%。因此从理论上说，直立叶水稻群体净光合作用要比水平叶群体大。但当叶面积指数相当小时，水平叶水稻群体显示较高的光合作用。此外，当阳光直射时，水稻群体叶片只有一面受光较强；阳光散射时，群体下层叶片受光比直射时多。当群体叶面积指数大于3时，反射辐射约为太阳辐射的20%，群体吸收太阳辐射在孕穗期最高，齐穗后逐渐下降。大部分能量被传导和蒸腾作用所消耗。水稻净光合强度最多不超过吸收总能量的5%～6%，其中孕穗期净能量转换率约为5%，抽穗期最高为7%，然后迅速下降。水稻是短日照作物，不同类型品种对光照长度的反应不同，在广州用41个品种经人工控制光长，其反应见表2。可见，早稻和中稻无一定出穗临界光长，在短日或长日条件下都可正常出穗，属短日照不敏感类型；晚稻品种大都是短日促进出穗，长日延迟出穗，有严格的出穗临界光长，属短日照敏感型。
表2 水稻对光照长度反应
二氧化碳和氧
水稻叶面的光合作用速度随CO2浓度上升而增加，当CO2浓度为1000μl/L时，水稻幼苗生长速度相当于CO2浓度为300μl/L时的2.5倍以上。大田水稻作物上一日内CO2浓度变化可达60μl/L，中午稻田不同层次的CO2值最大差异也可达40μl/L。稻田CO2通量值可以下式表示：P＝D1－2（C1－C2），P为CO2通量，C1和C2分别为Z1和Z2两高度上空的CO2浓度，D1－2是Z1和Z2之间交换速度（与风速有关）。当稻田风速大于0.3～0.9米/秒时，对进一步增强光合作用所需CO2的输送已足够。水稻对CO2的吸收受O2含量影响颇大。当O2浓度低至3%时，水稻光合作用和物质生产会明显加强；但却会直接损害水稻受精过程而产生严重不育现象。
光温反应
水稻品种的生育期变化受感光性、感温性和基本营养生长期三个因素综合作用所决定。基本营养生长期反映水稻品种在高温短日条件下的生育期长短；感光性反映水稻品种的生育期对不同日长的反应特性，感光性强的品种在短日下生育期明显缩短；感温性是水稻品种生育期对温度的反应特性。感温性强的品种，当温度高时，生育期缩短明显。感温性、感光性及基本营养生长期等特性如表3所示。
表3 水稻的光温反应
生产与气象（见彩图112～115）
引种
研究中国水稻品种出穗期日数变化与纬度、海拔、经度的关系表明：由南向北，纬度每增加1度，年平均温度降低0.8℃，水稻生长季平均温度降低0.3℃，夏至日长平均增加（不等差逆增）5.4分钟，水稻品种出穗日数延迟2～2.5天；由西至东，经度每东移5度，水稻生长季平均温度和日长变化极小，出穗日数相差不多。因此南稻北引，平原移向高原，生育期延长，出穗迟缓，宜引较早熟品种；北稻南移，高原移向平原，生育期缩短，宜引较迟熟品种；东西相互引种，生育期变化小，易成功。此外，在低纬度地区（26°N以南）籼粳早、中晚稻可在本地互相引种；中纬度南部地区（26～32°N），可引种早、中稻和早熟晚籼、粳稻，中纬度北部地区（32～40°N）可引种早粳和中粳稻；高纬度地区（40～53°N）只能引种早粳稻。
适宜播栽期
早粳在气温稳定在10℃以上（塑料薄膜育秧在8℃左右）播种，15℃以上栽秧；早籼在12℃以上播种，17℃以上栽种。为保证水稻齐穗扬花期基本不遇低温危害，粳稻安全齐穗期要求日平均气温稳定在20℃以上，无连续3天以上低于20℃的低温，籼稻（包括杂交稻）要求22～23℃以上，无连续2～3天低于22～23℃的低温。北方早粳与南方早籼还要避过孕穗期低温冷害（最低气温粳稻不低于15℃，籼稻不低于17℃）。要使水稻抽穗灌浆期处于光、温、水分比较适宜，又尽量避开病虫害大发生时期，以获得较高的光合产量及子粒产量（见作物播栽期预报）。
合理的群体结构
水稻抽穗灌浆的叶面积指数与产量关系很大，其最适叶面积指数可按下式得出：
式中 Fopt为最适叶面积指数，I0为当地水稻抽穗灌浆期太阳辐射量。I为水稻补偿光强（约1000～2000勒克斯），K为水稻后期消光系数（约0.4～0.6）。最适叶面积主要决定于太阳辐射量，中国水稻齐穗期适宜叶面积指数在6.0～8.0。水稻前、中期适宜群体，要根据温度与季节条件来掌握。早、中稻季节短，要求叶面积上升快，晚稻则要求叶面积上升较慢，但一般均要求在中期（拔节后10～15天）封行，有利壮秆并结出大穗。
杂交稻制种与气象
①定父母本播期差的有效积温差（X）：X ＝A －（B ＋B ′），A、B 分别为父母本播种至始穗的有效积温值（见表4），B ′为保证父母本盛花期相遇母本比父本提早2～3天抽穗所需的有效积温。父母本花期特点差异很大。父本花期较集中（5～7天）；母本花期较分散（15天左右），故父本应分两期播种，并要求母本始穗比第一期父本始穗期早2～3天。②根据开花天气条件确定花时相遇时间。正常天气下，杂交稻父本（以IR24为例）上午9～11时始花、下午1时左右闭颖，峰期在10～11时；母本（以珍汕97为例）上午7～10时始花，下午2～3时闭颖，无明显峰期。阴雨全天无花；阴天始花推迟且集中；晴雨相间，雨隙花时集中。秋季制种穗部气温在27℃（春繁在30℃）以下，较高的相对湿度有利开花。
表4 部分不育系和恢复系的有效积温值
水稻的气象灾害
中国水稻主要气象灾害为：早春低温阴雨造成早稻烂秧（见倒春寒）；高温造成早稻不实和枯熟（见热害和干热风）；夏末低温冷害造成水稻不育、结实率及千粒重降低；台风常给水稻带来风害、涝害（见洪涝灾害）或寒害。从世界范围看，低温冷害是水稻的主要气象灾害。
参考书目
菲律宾国际水稻研究所编，中国农业科学院农业气象研究室、中央气象局情报研究所、北京农业大学气象系译：《气候与水稻》，农业出版社，1982。（the International Rice Research Institude，Climate and Rice，1976.）
水分
土壤水分
土壤水分状况决定于土壤水分平衡。在土壤水分平衡各分量中，降水量是主要的收入项，蒸发量（有作物覆盖条件下为蒸散量）则是主要的支出项。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。在降水量超过蒸发量的地方，土壤中的盐分被淋洗而呈酸性反应。pH值一般都在6.0以下，这类地区水稻是优势作物；在降水量小于蒸发量地区，土壤蒸发作用可把下层盐分带到地表，土壤呈碱性反应，在海拔低、地下水位高的平原易形成土壤盐渍化，pH值一般都在7.5以上，旱作物为优势作物。降水蒸发比是影响种植制度以及耕作措施的重要因子，如华北地区降水小于蒸发，小麦种在低畦中以利灌溉和接纳雨水。在降水超过蒸发的长江中下游，小麦种在高畦上，以利排水和防止湿害。
降水量的季节分配
中国东部是季风气候，冬季寒冷干燥，多数作物停止生长或休眠。夏季高温多雨，作物生长旺盛。地中海型气候则以秋冬潮湿多雨，夏季晴朗干旱为特征，因此形成地中海植物区系的多年生草本植物，如草、球茎大麦等在秋季发芽、冬季旺盛生长、夏季休眠的习性。降水量的季节分配很大程度上还影响一个地区的作物布局、种植制度和栽培方式。
水分供应的年际变化
对作物收成丰歉有很大影响。降水量显著偏离平均值会造成旱、涝灾害。中国华北地区7月上旬开始进入雨季，正值春玉米和套种玉米的拔节至抽穗期，对水分最为敏感，如果雨季到来较晚，雨量显著偏少，将造成“卡脖旱”，严重减产。长江中、下游地区常发生的伏旱，严重影响岗地的棉花、豆类生长及晚稻插秧。中国天山北麓、苏联的欧洲部分和北欧，冬季一定量的降雪是小麦安全越冬的必要条件，而降雪少、积雪时间短的年份，小麦易受旱、冻而减产。
蒸腾
是作物体内水分循环的主要动力，也是进行光合作用的重要生理基础，但是在干旱环境下，强烈的蒸腾也会导致作物体内水分平衡失调，光合强度下降，生理过程受阻而使作物受害。
水分胁迫
是气候生产潜力的决定因素之一。所谓水分胁迫，指由于水分的不足或过多，作物生长发育受阻而使光热资源不能充分利用，生产潜力不能充分发挥。北京地区中熟种玉米的光能生产潜力可达12.75～15吨/公顷，其最适播种期在4月上中旬。而由于水分胁迫的存在，其气候生产潜力只有5.25～9吨/公顷，只相当于光能生产潜力的40%～67%，且使其最佳播期变为5月中下旬。
由于水分在农业生产中的重要意义，以及水分条件具有较易调控的特点，农业气象及其相邻的学科广泛开展下列各方面理论和技术的研究：在基本规律方面，研究大气和土壤的水分运动变化规律，作物的需水规律、适宜水分指标、受害指标及省水高产栽培技术；在增加农田水分来源，防止干旱方面，开展渠灌、井灌、喷灌、滴灌等各种农田灌溉措施及其小气候效应等的研究；在防止涝害、湿害以及盐害方面，研究井排、渠排以及生物排水等措施及其效应；在减少土壤或水面蒸发方面，研究各种抑制蒸发的单分子成膜物质，塑料薄膜覆盖，以及耕、耙、沙田等农田耕作措施的保墒效应；在旱涝灾害的监测技术方面，除了原有的农学的和气象学的调查测定方法之外，还应用遥感技术，对旱涝灾害进行宏观监测。由于水有热容量大的物理特性，人们还通过调节水分状况来调节温度，以防御水稻烂秧和早、晚霜冻等农业气象灾害。
参考书目
牛文元著：《农业自然条件分析》，农业出版社，1981。
水分循环
地球表面各部分（海、陆）间以及与大气之间水分交换的总称。从海洋表面蒸发的水汽，通过上升运动被带到高空，然后随大气环流输送到大陆上空，冷却凝结成降水落至地面，然后又从江河流回海洋。海陆之间的水分循环称“外循环”或“大循环”。海洋或陆地蒸发的水分在高空凝结以降水形式重新降回海面和陆面则称“内循环”或“小循环”。地球上的水分循环，见图1。
图1 地球上的水分循环
水分循环概念早在17世纪已经形成，但到本世纪初才得到详细论证，提出较完全的理论。陆地上的降水γ可由海洋输送的外来降水γA和由陆地蒸发的内部降水γm所组成，并以表示水分循环系数，说明从外部进入并以降水形式降落在该地区的水分，在参加多少次循环之后才被大气径流和河川径流输送出去。苏联欧洲地区全年各月的水分循环系数在1.05～1.24之间，年平均为1.12，这表明局地降水平均只有外来降水量的12%，所以年降水量的绝大部分都是由外部水汽输送所组成。全球水分循环各分量大致如下：若把全球平均降水量当作100单位，则海洋蒸发的水汽为84单位；降回海洋的降水量为77单位；由海洋输向大陆的水汽为7单位；由陆地蒸发的水汽为16单位，降到陆地的降水为23单位，余下的7单位由地表径流流入海洋，见图2。水分循环结果使得海洋和陆地的总水量大体保持平衡。水分循环是水文学和气候学研究的重要内容，是气候形成的基本物理过程之一，它与辐射平衡、热量平衡组成气候形成过程的三大平衡。（翁笃鸣）
图2 全球水分循环示意图
水力式土壤蒸发器
根据流体静力学的原理，称量蒸发器内土体重量的变化来确定土壤蒸发量的仪器。主要包括蒸发器、浮沉系统和测量装置三部分（如图）。仪器分为小型和大型两种。
小型的蒸发器截面积为0.2米2，高150厘米。大型的内筒截面为5米2，高200厘米（如图）。大型蒸发器漂浮在圆形钢筋水泥的水池中，漂浮系统是一个环形浮筒，它与蒸发筒的外套相连接，蒸发器及其外套、浮筒都是用钢板焊成的。测量装置是水位跟踪测微器，可以遥测和自动显示。此外还有汇集地表径流的水槽和其它附属装备等。仪器在测定地段上安装后，必须使蒸发器在水槽中保持稳定的漂浮状态，并确定其校准系数K，即浮沉部分在水槽中水位垂直总位移1mm所需要的负荷量（g）。每次观测用测微器分别记录浮沉部分在水槽中所处的位置和水槽中的水位。大量降水后也还要观测渗水量。观测时段内、以毫米为单位的蒸发量：
E＝K〔(H1－H2)－(h1－h2)〕＋R－Z
而
式中 P1、P2分别为先后两次校准时的负荷量（g）；H1、H2分别为表示浮沉部分位置的测微器的两次读数，h1、h2则分别为表示水槽水位的水位表的两次读数；S为蒸发器内筒截面积（平方毫米）；R为观测段内的降水量（毫米）；Z为集水器内相应的渗水量。
这种仪器测量精度高，小型的可达0.1毫米，大型的可达0.01毫米。因此每天若观测数次，可测定蒸发量的日变化。一般每天观测一次（日落后或日出前），可获得日蒸发量。该测量系统可遥测和自动记录。蒸发器的容积大，可不换土而使器内和周围作物的土壤状态保持一致。它既可以测定各种作物的农田蒸散量，还可以测定各种自然下垫面的蒸发量，甚至可用来测定林木的蒸散量。
水力式土壤蒸发器
水田水温
表征水田水体冷热程度的量。水温主要受太阳辐射的影响。水温虽然也有日变化和年变化，但比气温和土温的变化缓和得多。其原因是水分蒸发消耗很多热量，使水温不致剧烈上升；水的热容量比土壤大得多，温度的升降不显著；水是半透明体，太阳辐射可以透入较深的水层；水的对流作用，使上下层热量能均匀混合。所以，水温的日变化小，而且可以到达较深的层次。水温的最高和最低值比气温与土温出现的时间推迟。夏季水温比气温低，冬季比气温高。水温的变化与水层的深浅有很大的关系。浅水层吸热、散热快，温度变化大；深水层温度变化缓和。水温的变化还受水田植被的影响，水稻生长盛期水温变化缓和。用水温较低的水或冰雪融化的水进行灌溉，水田水温要降低，使作物生育期延迟，生长势减弱。春季为了提高水田水温，常采用迂回水道，让水在运转过程中提高温度后再灌入田中。冬、春季地下水温度较高，引入农田后可预防低温危害。
水资源
降水量
中国平均降水量约为600毫米，全年降水总量超过60000亿立方米。其时空分布特点如下：
地区分布极不平衡
全国降水量分布大体自东南沿海向西北内陆减少，南方多于北方，山地多于平原。台湾、海南岛及广东、福建、浙江大部地区年降水量1500～2000毫米，长江中下游地区1000～1500毫米，淮河、秦岭约相当于800毫米等雨量线，黄河下游为500～700毫米，黄河上、中游为250～500毫米，东北各地为500～700毫米。400毫米等雨量线约沿大兴安岭、通辽、张北、愉林、兰州、玉树至拉萨，以东是中国主要农业区，以西多为草原和荒漠，是一条重要的农牧分界线。250毫米等雨量线从呼伦贝尔盟西缘起，经锡林郭勒盟中西部、包头以西、伊克昭盟中部、宁夏中部、甘肃中部、青海东南部至藏北，此线以西除新疆天山和阿尔泰山等山前地带外，基本上是依靠灌溉的农业，它是中国旱地农业的最西界线。
季节分配极不均匀
冬季（12～2月）中国大部地区降水稀少。南方各地冬雨约占全年降水的10%～15%，一般可满足冬作物需要。台湾东北部是全国唯一冬雨最多地区（基隆冬雨量占全年降水的30.2%）。北方地区冬季降水不到全年的10%，甚至少于5%（如北京只占1.7%）。春季（3～5月）长江以南地区进入雨季，南岭地区和两湖盆地春雨量超过夏雨，约占全年降水的35%，为全国春雨最多地区。北方地区春雨很少，只占全年的10%～15%，有的地方甚至小于10%（如北京为9.6%）。长江中下游和东南丘陵地区春末夏初进入梅雨季节，雨量显著增多。7～8月份是夏季风极盛时期，华北、东北地区降水高度集中，易引起洪涝。长江中下游地区7～8月份在副热带高压控制下，天气晴热，雨量相对减少，常形成伏旱，但从整个季节看，夏季（6～8月）仍是东部地区的多雨季节，南方夏雨约占全年的40%～50%，北方各地约占60%～75%。秋季（9～11月）长江中、下游及北方地区，秋雨一般只占全年的15%～20%左右，华北有的地区只占10%～15%。
降水年际变化大
年降水相对变率，长江以南大部分地区为10～15%；以北大部地区均在20%以上，黄淮海平原及黄土高原达25%～30%，西北干旱荒漠区高达30%～40%。各地绝对最大年降水量与绝对最小年降水量之比，南方地区约2～3倍，北方地区可大到8倍以上。长江以南至南岭山地之间，全年各季降水变率为全国最小。华北平原和黄土高原12～6月的各月平均变率均达60%～70%，甚至大于80%，为全国最大。这一地区冬春雨雪稀少，降水变率大，大大加剧了春旱威胁。夏季7～8月从黄河中游向南至长江中游的广大地区，月降水变率均达60%以上。秋季降水变率最大地区出现在台风雨较多的东南沿海地带。
地表水有地域分布不均，季节及年际变化大的特点。
地域分布不均
全国年地表径流总量约为25873.35亿立方米。其地域分布，南方多于北方，近海多于内陆，山地多于平原。东部和西南部外流流域年径流量占全国总量的95.45%，其中83.46%集中于长江流域及其以南地区，其中又以长江为最大，占全国总量的37.85%。西部内陆流域只占4.55%。长江流域以北包括黄淮海流域、东北各河流域及内蒙古、西北、青藏的内陆流域面积，约占全国的三分之二，而径流量只占六分之一。因此，除东北东部地区外，缺水现象相当普遍。据估算，华北平原即使拦引全部地表径流也不敷需要。西北的半荒漠和荒漠地区，降水稀少，农业生产主要靠引用高山的雪融化后补给河流的水和过境河流的水进行灌溉，因而这些地区径流的分布与数量是制约农业发展的重要因素。
季节变化大
河川径流量在不同的季节相差悬殊。东北地区河流封冻4～5个月，积雪多，春汛期长20～30天，春季缺水不太严重；夏汛期（6～9月）长，洪水猛烈。华北地区冬雪少，春汛期短（10～15天），春季缺水严重；夏雨集中，多暴雨，夏汛快而猛，水土流失严重。秦岭淮河以南地区河流经冬不冻，没有春汛，其中东南部地区因梅雨影响，汛期来临早、结束迟，从4月持续到7月或8月，长达5个月之久。秋季是全年最小水季节，对晚稻用水有影响；东南沿海一带8～9月台风雨多，汛期可持续到9月。西南部地区汛期集中于6～9月，秋水大于春水，冬水最小。西北及其青藏高原径流主要靠雪水融化补给，因而夏水特别集中，早春干旱缺水，如南疆源出昆仑山和天山的河流，6～8月水量分别占全年的60%～80%和50%～70%。青藏高原东南部地区河流受西南季风影响，夏秋多水，汛期较长，集中于6～10月。
北方河川径流的年际变化大于南方。长江以南大·部地区年径流相对变率较小，一般在20%以下。东南沿海因受台风影响，其相对变率增大到20%以上。长江以北大部地区中等河流的年径流相对变率较大，在30%以上，其中黄淮海平原达40%～60%。
地下水
地下水量比较稳定。在地表水不足或灌溉期来水量保证率不高的地区，地下水是农业用水的重要来源。在中国北方许多山麓冲积、洪积扇（如燕山、太行山东麓、祁连山北麓、天山南北麓、昆仑山北麓、柴达木盆地周围、大兴安岭东麓等）的中、下部，地下水埋深浅，水量丰富，水质好；因地面有较大比降，排水良好，地下水开发条件优越，是华北、西北地区发展农业的有利条件。黄淮海平原中、东部和松辽平原大部地区潜水埋深2～4米左右，有些地方深达4～6米以上，潜水矿化度大，用作灌溉，易引起土壤次生盐渍化。黄土高原多数地方潜水埋深达40～80米，甚至100米以上，含水量小。在吕梁山、太行山和泰沂山地的奥陶纪石灰岩中，常有大股溶洞水在山麓以泉水形式流出，水量大而稳定，矿化度低，为当地重要的灌溉水源。广西、贵州、云南及湖南的西部地区石灰岩分布广，岩溶地形发达，漏水性大，雨水大多渗入地下成为潜流，地面常干旱缺水。这类地区开发利用溶洞水是解决农业用水的重要途径之一。
参考书目
中国科学院地理研究所经济地理研究室编著：《中国农业地理总论》，科学出版社，1980。
《四民月令》
中国最早的月令体裁农书。作者崔寔，东汉末期涿郡安平（今河北安平县）人。崔寔重视农业，做太守时曾教民种麻，晚年曾在洛阳地区经营过田庄。成书年代在公元166年前后。本书按月记述应当进行的农事活动，同时指出进行该项农事活动的气象、物象指标，而不拘泥于二十四气、七十二候。如记述三月的物候和农事时说：“是月也，杏花盛，可菑沙、白、轻土之田”。是说“杏花盛”这个物候，表示沙土、白土、土质松软的田地已到耕翻灭茬的时候。又“时雨降，可种杭稻及植禾，苴麻，胡豆，胡麻”。说明适时的雨水与播种粳稻、早谷子等作物的时间关系。内容还涉及祭祀、保养等士大夫阶级的生活杂事。本书是崔寔在洛阳地区经营田庄的经验总结，但书中阐述的经验对当时的农业生产有指导意义，灵活而中肯，明确地阐明了农时和农事活动的关系。《四民月令》原书北宋时已佚失，只因《齐民要术》，特别是《玉烛宝典》有大量引证，而保留了三千多字的残章。到清代有任兆麟、王漠、严可均、唐鸿学等四个辑佚本，但都有不足之处。1956年中华书局出版的石声汉整理的《四民月令校注》和1981年缪启愉整理的《四民月令辑释》则较完善。
《四时纂要》
中国古代按月令记述农事的著作。作者韩鄂，唐末五代初（公元9世纪末至10世纪初）人，生平不详。全书共五卷，按春、夏、秋、冬逐月分编。每月记述该月节气和相应的农事活动，如正月包括立春、雨水两个节气，列出了嫁树、种藕、治薤畦、耕地、锄麦、垅瓜地、种冬瓜、种葵、接树、秧薤等一、二十项农事活动，各项活动下还列有较详细的技术方法。本书反映了华北地区的节气和农事活动，从农业气象角度来看，《四时纂要》反映了唐、五代这个历史时期，在华北温暖气候条件下，农业生产上引种棉花等喜温作物的成果；但书中占卜、禁忌之类迷信的内容较多。原书已散佚。60年代在日本发现了明万历十八年（公元1590年）的朝鲜刻本，是根据公元996年北宋时的版本刻印的。现有缪启愉整理的《四时纂要校释》。
苏联农业气候区划
简史
苏联农业气候区划工作有较长的历史。在20世纪30年代Г.Т.谢良尼诺夫、И.А.戈尔茨贝格、Ф.Ф.达维塔亚、C.A.萨波日尼科娃等进行了苏联亚热带地区的农业气候资源鉴定和区划，为引种茶、柠檬、柑桔、葡萄等作物提供了科学依据。20世纪50年代，完成了全苏综合农业气候区划。50年代末60年代初，普遍进行了作物农业气候区划。
1955年以来，苏联先后完成了一些州级农业气候区划和小气候区划。如《列宁格勒州中气候和小气候区划》以及《科克切塔夫州基洛夫集体农庄地区生长期农业气候鉴定》。70年代以来，苏联农业气候区划把土壤气候资源和农作物产量结合起来。A.P.康斯坦丁诺夫等人，考虑气象、土壤、农业技术和作物（品种）生物学特性几方面因素，完成了冬小麦、冬黑麦、春小麦、玉米、燕麦等主要粮食作物的土壤气候资源的鉴定和区划。
综合农业区划
有谢良尼诺夫、萨波日尼科娃等人的区划。谢良尼诺夫的区划分农业气候带、区、省三级；用日平均气温≥10℃的活动积温把苏联全境划分成4个农业气候带：①北极带，活动积温等于零，最热月平均气温为0～5℃，在“温暖”时期内也会出现霜冻；可发展养鹿和狩猎业，农作物只能在保护地上栽培。②亚北极带，也称极地绿洲农作带或极地带。活动积温南部为1000～1200℃，生长期不到100天，最热月平均气温低于15℃，整个夏季均可出现霜冻；裸地上可种植很少几种要求热量少的大叶蔬菜和块根类作物，在不受霜冻危害的年份，马铃薯可获得高产。③温带，苏联太部分地区属于温带，是主要农业区，四季分明。6月份日长北界为20小时，南界为15小时；可种植春播作物、冬播作物、块根作物和蔬菜。南半部可栽种瓜类、果树和葡萄。④亚热带，显著的气候特点是冷、暖两季。6月份的昼长小于15小时，12月份的昼长约9小时。本带南部作物可全年生长，通常可收两季，一季在夏初或5月末，另一季在秋季。冷季可栽种抗寒的冬性禾本科作物；暖季可栽种喜温作物及多年生的木本作物；棉花、水稻、烟草、茶树、柑桔以及南方果树等。再用水热系数将农业气候带划分成农业气候区。温带分为5个农业气候区，亚热带分为7个农业气候区，亚北极带未分区。农业气候区内，再按气候的大陆度分为若干农业气候省（见表1）。
表1 谢良尼诺夫农业气候区划指标
萨波日尼科娃等人的农业气候区划，亦具有科学和实践价值。区划指标见表2。
表2 萨波日尼科娃等人农业气候区划指标
单项农业气候区划
为解决农业某项具体生产任务而编制的气候区划，包括农作物、农业技术措施、农业气象灾害等的区划。在这类区划中有谢良尼诺夫的《苏联亚热带农业气候地带和地区》、达维塔亚的《苏联葡萄气候带》、巴布什金的《中亚棉花农业气候区划》、萨波日尼科娃等人的《玉米农业气候鉴定和区划》等。
苏联葡萄农业气候区划中采用的农业气候指标为：生长期内日平均气温大于10℃积温、平均气温、总降水量以及成熟期的水热系数。中亚棉花农业气候区划采用的指标为：①春季日平均气温稳定通过10℃的日期到秋季初霜时期内的活动积温。②秋季生长期热量资源。③秋季干旱程度（白天平均相对湿度）。④春播期的热量状况。⑤春季降水情况。⑥本地区干热风情况。苏联玉米农业气候区划，是按苏联日平均气温≥10℃积温保证率（80%），把全国划分为7个热量地带，分别为：400～500℃，500～600℃，……900～1100℃和＞1100℃，并指出，在北纬57～58度以北，种植玉米是不适宜的。此外，苏联还完成了油料作物、纤维作物、甜菜、马铃薯、亚热带作物、香料作物以及牧草农业技术措施及其效应等单项农业气候区划。
苏联农业气象发展史
参考书目
Ю.И.ЧирковГидрометеоиздат,Ленинграл1979.
酸雨
参考书目
中国科学院植物研究所二室编著：《环境污染与植物》，科学出版社，1978。
随机过程分析
见统计分析。
穗分化观测
对禾本科作物幼穗发育进程中各阶段的观测。穗分化的开始标志着作物由营养生长进入生殖生长阶段。穗分化期是决定每穗粒数和最终产量的关键时期之一，此时对气象条件反应敏感。掌握穗分化进程，便于生产上及时采取技术措施，促进穗大粒多；在杂交制种上可用作父母本花期相遇预测时参考；在农业气象研究与服务中用于鉴定作物的农业气象条件和气候生态适应性。观测穗分化有目测、器测和推断三种方法。①目测法即剥检法。人工剥去裹在幼穗外的叶片，使完好的幼穗完全外露，用肉眼鉴别幼穗的发育阶段。此法简单易行，但因幼穗分化之初肉眼不易分辨，所以只适用于分化后期观察判断。②器测法即镜检法。借助于放大镜、解剖镜或显微镜观察裸露的幼穗的发育状态，从而判别其发育阶段。此法可详细观察或辨认幼穗的发育状态，准确可靠，尤其是花药发育的观察必须使用解剖镜或显微镜。③推断法即间测法。通过对植株外部形态或幼穗的外形、长度的观察或测量来间接判断幼穗分化的进程。此类方法很多，如叶龄指数法、叶龄余数法、穗长法和抽穗期倒推法等等。在没有仪器条件或要求较粗略的情况下，此法便于应用。但是不同作物与品种的植株外部形态或幼穗外形与幼穗发育进程的定量关系，必须通过大量的观察与测定后，才能确定。下表说明用叶龄指数法观测水稻幼穗分化各阶段的指标。
水稻叶龄指数与幼穗发育阶段的关系
T
台风
强度和源地
中国中央气象台规定，它的中心附近最大风速在10.8～17.1米/秒，即风力6～7级的叫热带低压；最大风速在17.2～32.6米/秒，即风力8～11级的叫台风；最大风速大于32.7米/秒，即风力12级以上的叫强台风。中国于1926年在南海的东沙岛设立气象台，专为对台风进行观测。自1959年开始，对出现在北太平洋150°E 以西的台风，按每年出现的先后次序予以编号，例如8303号台风就是指1983年出现在该地区第3个台风。台风的水平范围通常以海平面天气图上最外围近圆形的闭合等压线为准，直径一般为600～1000多公里，最大可达2000公里以上，最小的仅100公里左右。台风强度以台风中心附近的最大风速和中心海平面最低气压为据，风速越大，气压越低，台风越强。5827号台风中心附近最大平均风速达110米/秒，7920号台风中心气压为870百帕。6903号台风在汕头登陆时，中心气压为895百帕，是60年来登陆中国的最强台风。台风所造成的灾害，主要是大风、海潮、海浪和暴雨。中国自辽宁至广西沿海都常受其害。但它也是解除干旱和酷暑的重要天气系统，西太平洋台风引起的降水可深入到内陆的湖北、河南、陕西等省。孟加拉湾风暴可以引起青藏高原、云贵高原的降水，甚至影响到江南。出现台风的地区全球有8个，如图1所示。平均每年出现约80个，其中北太平洋西部（包括南海）地区出现的次数最多，年平均为30个，占全球的38%。图2为北太平洋西部和南海地区1949～1969年达台风强度的初始位置频数图，表明台风的发生相对集中于加罗林群岛和马里亚纳群岛、菲律宾东边、南海中部三个地区。北太平洋西部一年中各月都能出现台风，而以7～10月次数较多。5～11月台风都有登陆中国的可能，以7～9月的次数较多（见表）。
图1 各台风发生区发生台风的年平均数及其占全球台风总数的百分比
图2 1949～1969年达到台风强度的初始位置的频数
北太平洋西部各月发生台风次数和在中国登陆次数（1949～1969）
结构
台风是近似圆形的强低压，其结构大体分为三圈。最里面是台风眼，近似圆形，直径一般为八十公里，海平面气压最低，风速小，云层薄，甚至为少云晴天。台风眼的外围为台风涡旋区，距台风中心约几十到二、三百公里，最强的水平气压梯度、风速、对流、降水都出现在这个区域。再外面是台风的外围，这里常有6级以上的大风，云雨多呈螺旋带状分布，向台风内部汇合，螺旋云带多为旺盛的对流云所组成，云带内可发生强降水。对流层中部和上部，台风中心的气温比外围同高度的气温可以高10℃以上，是暖心结构。台风气流旋转最强的部位在对流层下层，向上逐渐减弱，在对流层上部和平流层下部则可为反气旋，空气由下层流入，上层流出（图3）。
图3 台风垂直剖面流场示意图
形成、发展与消亡的条件
①台风是强烈涡旋运动的天气系统，只有当原来更大范围流场是旋转的，经过辐合运动，把旋转属性集中到较小的范围，才能使旋转加强而发展为台风。有利于生成台风的更大的天气系统是热带辐合带（见辐合带）和东风波。②随着地球旋转的大气，也具有旋转属性，在辐合运动的条件下，也可因偏向力的作用，转化为相对于地表的旋转运动，致使台风生成和加强。这种作用在高纬较强而低纬较弱，赤道处为零。低于纬度5°的地区不易生成台风。③台风是个暖心系统，只有在广阔暖洋面上才易生成。实际形成台风时的海水表面温度都在27.5℃以上。在这种海洋上形成的暖湿空气上升，水汽凝结释放潜热而形成暖心，是生成和维持台风能量供应的主要来源。④要在对流层内形成垂直的暖心，在台风生成的初期，台风中心上空的对流层内上下层风的差异不能太大，否则暖心就不易形成，或上下暖心呈倾斜状态，也不利于台风发展。⑤在对流层的上部和平流层下部要有辐散气流，把从近地面层流入的空气质量和热量散到远处，才能形成和维持台风暖心低压的结构。台风消亡的条件与生成时相反，当台风移到冷洋面可减弱、消亡；台风登陆后因水汽供应锐减和地表摩擦骤增而减弱、消亡；台风移到西风带，因冷空气进入而破坏暖心结构，变成锋面气旋。
移动
北太平洋西部台风移动的基本路径，可归纳为三类，如图4所示，路径Ⅰ，台风由菲律宾以东一直向西行，经南海，在海南岛、广东、广西或越南登陆。对中国广东、广西天气影响较大。路径Ⅱ，台风由菲律宾以东向西北方移动，在中国台湾、福建、浙江、上海等地登陆，登陆以后，有的在内陆消亡，有的再转向东北入东海或黄海，变为锋面气旋。这类台风对中国天气的影响最大。路径Ⅲ呈抛物线状，台风先向西北或北方移动，后转向东北，这类路径的台风为数最多。如在近海转向，也可影响中国东部沿海地区的天气，如在远海转向，则对中国天气的影响不大。台风移动速度平均约为每小时20～30公里。在停滞、打转时移速较慢，转向后移速常加快。台风的移动受周围流场和天气系统及其内部作用力的影响，有时台风移动呈现出复杂的路径，图5是一些实例，有打转、摆动等异常情况。复杂的路径是台风预报的难点。
图4 台风移动基本路径图
图5 台风的复杂路径实例
参考书目
陈联寿、丁一汇同著：《西太平洋台风概论》，科学出版社，1979。
太阳常数
地球大气层外距离太阳一个天文单位处，垂直于阳光的平面上单位时间、单位面积上所接受的太阳总辐射通量。常用瓦/厘米2（旧用卡·厘米-2·分-1）表示。
美国S.P.兰利是第一位研究太阳常数及其变化的人。20世纪60年代以前，多用经典的地面测量方法测定太阳常数值。随着高空测量技术的发展，更多地采用高空测量。由于观测的仪器设备、测点的大气条件和理论校正方法，以及日射标尺换算的误差的不同，测量结果并不一致，变动于1.90～2.09卡·厘米-2·分-1之间。1966年以来，雨云气象卫星系列进行了连续性的比较观测，确定太阳常数为1.95卡·厘米-2·分-1。世界气象组织仪器和观测方法委员会建议，自1981年1月1日起把太阳常数值定为1.96卡·厘米-2·分-1（1367±7瓦/米2）。
太阳常数并非是一个恒定的常数，它随着太阳活动如耀斑、黑子等的变化而变化。太阳常数年平均值的变化不大于0.102毫瓦特/厘米2，为其本身数值的0.075%，在观测的精度范围之内。但在研究地表面能量平衡等问题时，一般均作常量处理，以免计算繁复。
太阳常数的数值及其稳定性问题，一直为人们所关注。太阳常数如有显著的变化，将直接关系到地球上太阳辐射的收入，引起气候异常，从而影响到农业生产重要条件——光、热等资源的变化，并导致产量的相应波动。
太阳辐射
传播
太阳辐射在地球大气中传播受空气分子、水汽和气溶胶质粒等的吸收和散射作用而削弱，其光谱曲线发生改变（见图）。图中曲线1是大气外界的太阳辐射光谱，曲线2是臭氧层下的太阳辐射光谱；曲线3是同时考虑分子散射的光谱；曲线4是进一步考虑粗粒散射后的光谱；曲线5是考虑水汽吸收后的光谱，可近似看作地面实测的太阳辐射光谱。天空有云时，云体还要反射一部分太阳辐射。
太阳辐射光谱穿过大气时的变化
分类
太阳直接辐射
指地表垂直于日光来向单位面积上接受来自日盘的太阳辐射。在大气外界，订正到距太阳一个天文单位（近似于日地平均距离）处的太阳直接辐射辐照度称太阳常数，它等于1367±7瓦/米2（旧1.96卡·厘米-2·分-1）。在水平面上所得来自日盘的太阳辐射称为太阳直接辐射的垂直分量，或称水平面上太阳直接辐射。其值由公式S′＝S·sinh确定，式中S为太阳直接辐射，h为太阳高度角。晴空时，S′的强弱由太阳高度角和大气透明度系数决定，并有明显的日变化。有云遮蔽日光时，由于太阳辐射在云内被吸收和多次散射，可使S′受到很大削弱。
太阳漫射辐射
习称散射辐射，也称天光漫射和天空辐射，指水平地面在2π立体角内，所接受到的不包括太阳直接辐射的天空向下漫辐射，它来自天空各部分。在光谱组成上含较短波长的可见光较多，有利于农作物利用。太阳漫射辐射的强弱主要与太阳高度角、大气透明度、云量云状以及地表反射率等有关。在晴空条件下，也表现出以正午为最大的日变化，但变幅不及水平面上太阳直接辐射大。太阳漫射辐射随大气透明度增加而减小，随总云量增加而迅速增大，但若云层过厚（如在浓密的积雨云和雨层云下），可能反而减小。地面积雪，由于雪面与天空之间的多次反射，可造成漫射辐射的增大。
太阳总辐射
太阳全辐射的习惯名称，简称总辐射，指太阳直接辐射垂直分量与漫射辐射的总和。影响总辐射的因子也是太阳高度角、大气透明度、云量云状等。在一般情况下，由于太阳直接辐射垂直分量在总辐射中所占比重较大，所以太阳总辐射随上述因子的变化，基本类似于太阳直接辐射垂直分量。在气候学研究中，计算和分析总辐射的时空分布特点，对确定各地净辐射（辐射平衡）和解释气候形成特点有直接联系。总辐射的气候计算方法有多种，计算精度可达5～10%。北半球各纬度平均的总辐射年总量受纬度的影响最大，云可使总辐射明显削弱，但不改变总辐射随纬度变化的总趋势（表1）。到达斜面上的总辐射有别于水平面，北半球南坡的太阳辐射条件最好，北坡最差。在山区，随着海拔高度增加，总辐射增加。
表1 太阳总辐射随纬度的变化（kJ·cm-2-a-1）
太阳反射辐射
指由地面反射的和地面至测点间空气向上散射的太阳辐射之和，主要决定于太阳总辐射和地表反射率的大小，对于同一下垫面，大致具有与总辐射相同的变化规律。短波反射率简称反射率，指地面反射的太阳辐射与总辐射的比值。表示地表对总辐射的反射能力，常用小数或百分数表示。其大小与太阳总辐射的光谱组成有关，也决定于地表本身的物理性质（如颜色、湿度、粗糙度等）。太阳高度角的改变影响太阳光线入射角和光谱成分，也影响地表反射率的大小。几种常见的下垫面反射率如表2所示。一般规律是颜色越深，土壤湿度越大，粗糙度越大，反射率就越小；太阳高度角增大时，反射率也越小。地表反射率的日变化是早晚大、中午小。在反射率的年变化中，主要应考虑下垫面状况的变化，对中、高纬度地区，特别要注意积雪的影响。水体的反射率比较小，一般仅5%～10%。植物对太阳辐射具有选择反射能力。一般对可见光的反射率较小（7%左右），对近红外部分的太阳辐射，反射率可达50%左右。作物在整个生育期中，由于植被密度、叶片的颜色和含水量等的不断改变，反射率也是变化的。
表2 常见下垫面的反射率
太阳净辐射
到达地面的总辐射减去地面反射辐射，就是被地面吸收的太阳短波辐射，或太阳净辐射。这是地面吸收的供农作物利用并赖以进行辐射能量交换和热量交换的能源。
农业意义
光能
太阳辐射是农业生态系统的能量源泉。陆地上高等植物群体，在进行光合生产过程中，通过摄取固定太阳辐射能，建成自身所需要的物质；由于植物体中，物理和生理规律的支配，有许多必要的能量支出，分别用于反射、透射、蒸发、蒸腾、对空气的放热等；叶绿素只能选择吸收波长为380～710纳米的量子，还受到光合作用反应中心的“量子效率”及转换成经济产品的效率的限制。因此太阳辐射收入多寡和群体的转换效率的高低决定了植物和农作物群体的生产力。在适宜的水肥条件下，植物对总辐射利用效率在生长盛期可望达到5%～6%。
光合作用
在植物群体光合生产中，太阳辐射强度对有机物质积累和品质优劣有重要意义。当光强处于光补偿点和光饱和点之间，光合作用速率随光强度增加而增加。喜光作物只有在直接辐射下才能正常生育，直接辐射是干物质积累的主要能量来源。漫射辐射虽然比直接辐射弱，但光合有效辐射多，被植物利用的有效性高。某些耐荫植物如茶叶、人参等，在漫射辐射下产量高，品质好。
光刺激
太阳辐射光效应的刺激作用，为动、植物提供信息，影响动、植物的生理、生态过程。光对植物体色素的形成、原生质的粘度及其流动、体内物质分配和输送等有重要作用。光刺激作用也影响气孔的开闭。某些植物的器官有显著的趋光性，并可作自动调节运动。植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。一年中某些季节白昼和黑夜的交替及其时间长度变化引起植物的光周期效应；同一植物不同品种，也有感光性强弱之分。家畜的生殖活动，鱼类的回游，物候的变化，无不与日长变化和光照刺激有关。光照时间对多年生树木的生长、落叶、休眠均有一定作用。光刺激效应影响人类引种、驯化动、植物的进程，也影响动、植物的生长、发育、繁殖速度，以及植物的开花、结实和产量形成过程等。
太阳辐射测量仪器
简史
辐射仪器的实验与研究是从19世纪末叶到20世纪初才开始发展起来的。最初的仪器虽然又简单又不精确，但已开始利用吸收辐射所产生的“热效应”原理。随着科学技术的发展，测量辐射的仪器除应用热力学原理外，还利用了电、化学、生理等各种效应。特别是随着测温技术的发展，在应用热效应时，使用了从水银温度表、变形温度表、电阻、电偶等几乎所有的测温方法。因而多种类型的仪器相继研制出来，精度和稳定性也逐步提高。1893年瑞典K.J.埃斯屈朗设计出测量直接辐射的绝对仪器，称为埃斯屈朗补偿日射强度表（Angstrom compensation pyrhe-liometer），经过改进后，在欧洲得到了广泛的应用，并且曾经作为国际标准仪器使用。在此以后，1909年美国史密森研究所的C.G.艾博特研制出水注式绝对日射强度表，曾作为标准仪器而在美洲得到应用。上述两种仪器都还存在着一定的误差。在50多年的使用过程中，曾对两种仪器在日光下进行多次比较，发现两者仍相差3.5%，史密森仪器偏高。近些年来，美国加利福尼亚技术研究所制出“主动腔体式辐射表”（Active Cavity Radiorneter，简写ACR）。1968～1970年经长期的试验和几次国际辐射标准仪器比较表明，这类仪器具有更高准确度和长期稳定性。1979年世界气象组织决定于1981年1月1日开始使用这种新的标准仪器，称为世界日射主基准器（见绝对直接日射强度表）。因新技术和工艺不断出现，已研制出新型黑体涂料和各种精密的滤光器。特别是先进的自动记录处理系统的应用，各种相对辐射仪器如总辐射表、净辐射表等都大大的提高了测量精度和稳定性。
中国系统而正规地进行太阳辐射的观测是从1957年开始的，除标准器外，均用苏式热电型辐射表。70年代开始研制新型的辐射仪器。1983年国家气象局已鉴定定型的辐射仪器有：直接辐射表、总辐射表和净辐射表。
种类
辐射仪器按所从测辐射种类可分：绝对直接日射强度表，直接日射强度表，总辐射表，漫射辐射表，反射率表，净辐射表，光合有效辐射表，分光型辐射表等。此外，还有一些分波段辐射表。
从仪器的测量原理上又可分为以下三种类型：①光化学法仪器：利用辐射对某种化学物质的化学反应测定太阳辐射。这种方法对光谱选择性大，线性差，它只能测定一定时间的累计辐射量，所以只在某些特定要求下选用。②量子法仪器：利用辐射能量的光电反应测定太阳辐射。虽然这种方法的灵敏度高，但具有波长特性，测定的波长范围受到限制。③热量法仪器：通过换能器将辐射能量转换为热能测定太阳辐射。这种仪器对波长没有选择性，可以测量全波段范围的辐射量，是应用最广的方法。农业气象工作中所使用的辐射仪器多属此类。
从仪器测量的物理量来分，有绝对辐射仪器和相对辐射仪器。绝对辐射仪器所测量的物理量是辐射通量密度，即单位时间、单位面积上的辐射热量（毫瓦/厘米2或卡/厘米2·分）。只有测量太阳直接辐射强度的仪器才是绝对仪器。相对仪器所测量的数值都是其它物理量，如电流、电压等，要经绝对仪器标定才能得出辐射能量单位。
太阳光谱
参考书目
К.Я.康德拉捷夫，李怀谨等译：《太阳辐射能》，科学出版社，1962。（К.Я.Кондратьев，Лучистая Знергия Солнца，月.Гидрометеоидат，1954.）
碳循环
参考书目
南京大学地质系编：《地球化学》，科学出版社，1979。
梯度风
在曲线等压线（或等高线）情况下，不考虑摩擦作用时，水平气压梯度力（）、水平地转偏向力（）、惯性离心力（）三力达平衡时的空气水平运动。低压区中，水平气压梯度力指向曲率中心，水平地转偏向力与惯性离心力自曲率中心指向外缘，如图；相应的梯度风是水平地转偏向力与惯性离心力两力之和与水平气压梯度力达平衡时的空气水平运动。北半球低压中的梯度风按反时针方向沿等压线（或等高线）吹；在南半球则相反。高压区中，水平地转偏向力指向曲率中心，水平气压梯度力与惯性离心力自曲率中心指向外缘（如图）；相应的梯度风是水平气压梯度力与惯性离心力两力之和与水平地转偏向力达平衡时的空气水平运动。北半球高压区中的梯度风按顺时针方向沿等压线（或等高线）吹；在南半球则相反。
在梯度风情况下，低压中的水平地转偏向力等于水平气压梯度力与惯性离心力之差；高压中的水平地转偏向力等于水平气压梯度力与惯性离心力之和。根据水平地转偏向力与风速是成正比的关系，在水平气压梯度力相等、空气运动轨迹的曲率半径与地理纬度均相同时，低压中的梯度风速小于相应的地转风速；高压中的梯度风速大于相应的地转风速。在实际情况下，因低压中的水平气压梯度常大于高压区的水平气压梯度，故低压中的风速常大于高压区的风速。低压中的梯度风速理论上可无限增大，实际也常见到热带气旋中的风速可达很大值。（曹文俊）
低压、高压中的梯度风
梯度观测
对近地气层中某些高度上，同一时间的主要气象要素（气温、湿度、风速）的梯度分布和变化所作的观测，是气象观测工作中的特殊项目。在特定要求下，梯度观测根据需要可在几十米到几百米高的测杆或气象塔上进行，或在接近下垫面的贴地层（0～2米）中进行。也可用系留气球或低空探空仪作整个行星边界层的梯度观测。红外探测器、声雷达和激光雷达也能用来对低层大气作梯度分布的遥感探测。梯度观测中高度的选定与观测目的有关。由于越贴近地面，乱流交换越弱，因此气象要素的垂直梯度一般也是愈近地面愈大，故观测高度的选定通常离地愈近，分布愈密，多数按对数规律分布。在农业气象工作中，由于作物一般生长在土壤和贴近地面2米以下的气层中。故农业气象梯度观测多在贴近地面2米以内进行，森林气象梯度观测可达十几至几十米，但观测项目和时间也因观测目的而异。例如，研究霜冻对小麦的危害，着重观测霜冻前后的降温变化及最低温度在近地层的分布，而研究作物的密植程度，则主要观测植株不同部位的温度、湿度、光照及风速等。梯度观测中测定气温、湿度的仪器一般用通风干湿表或用热敏电阻作为感应器（为了实现遥测，一般使用电通风装置）；测风仪器一般用轻便风向风速表或热线微风仪等。对从地面到离地面几百米的气层的气象要素进行梯度观测，是研究大气边界层状况的必要手段。气象塔上的观测项目，除连续测量气象要素外，还要测定大气湍流的特性。塔上支架上安装的仪器一般包括瞬时风向风速仪、温差仪、湿度仪、超声风速仪等，并进行多层次的梯度观测。各类传感器所观测到的信息经电缆传输到地面数据自动处理系统。以廓线（即要素随时间、空间的变化趋势）的形式进行记录或通过电子计算机直接打印输出。
天麻气象
分布与气候
野生天麻分布在24°N～45°N，94°E～142°E的范围内，其主要产区是在中国的云南、四川、贵州、湖北、陕西、安徽、河南、山东、吉林等省的部分山区。苏联的远东地区，朝鲜的北部、日本的北海道及本州北部也有少量出产。
简况
中国是世界上野生天麻生长的古国，历史悠久，对天麻与气象条件的关系早有初步了解。晋葛洪著《抱朴子》有“独摇芝（天麻别名）……生高山深谷之处”的记载。明李时珍的《本草纲目》引宋苏颂文中指出：“天麻今汴京东西、湖南、淮南州郡皆有之。”
野生天麻的垂直分布与气候条件关系密切。分布的海拔高度，由南向北逐渐降低。例如云南东北部，天麻一般分布在海拔2000米左右的高山区；而吉林抚松县天麻却多分布在海拔700余米处。这些地区的气候特点是：夏季多雨，空气湿润而凉爽。例如东北高寒山区，冬季积雪覆盖较厚，年降水量一般都在1000毫米以上，空气相对湿度在70%～80%；年平均温度在3～13℃，最热月平均最高温度在24～29℃，最冷月平均最低温度为1.3～16℃。湖北利川县海拔1500米天麻分布的山区，无霜期180～220天，年平均气温10.6℃，最热月平均最高温度24.2℃，最冷月平均最低温度为－3.9℃。有的局部地区种植天麻与当地小气候条件有关，如黑龙江省南缘老爷岭一带，海拔500米左右，因有较厚的积雪覆盖，仍有天麻分布。而黑龙江境内45°N以北和小兴安岭地区，虽有大量自然生长的蜜环菌，但无野生天麻。
生长发育与气象
温度
天麻种子萌发的最适温度为25℃左右，不宜低于10℃，或高于30℃（表1）。种子发芽后进入无性繁殖阶段，天麻和蜜环菌的生长都与温度有极为密切的关系。天麻和蜜环菌生长期对温度需要的范围不完全一致，蜜环菌生长所需要的温度下限低于天麻块茎开始生长的温度，当栽植层的土壤平均地温达到6～8℃时，蜜环菌可以缓慢生长，而天麻在平均地温升至10℃以上时，块茎才开始萌动发芽，并逐渐繁殖子麻。以后随着地温的升高而生长加快。地温增至15℃以上，子麻进入生长期，地温20～25℃两者均为迅速生长期。9月中旬以后，地温逐渐下降至10℃左右时，蜜环菌仍继续生长，而天麻却进入休眠期。因此，在北方寒冷地区，采取相应的保温措施，使地温较长时期能保持在18～25℃，有利于天麻生长。
表1 不同温度对天麻种子发芽的影响
水分
在7、8月炎热季节，正值子麻迅速生长时期，天气干旱，土壤水分含量降低，会导致天麻幼芽干枯以至死亡。天麻生长各阶段需水情况不同，一般在生长中期需水量大于初期和后期。9月中旬以后，天麻生长缓慢，土壤含水量过高，蜜环菌旺盛生长，侵入新生麻，分解天麻组织作为营养，引起天麻块茎腐烂（见彩图101）。
光
天麻生殖生长期约两个月抽薹出土，其余时期均居于地下。光对地下部块茎生长繁殖无直接影响。天麻花薹出土后，虽有明显的趋光性，但必须创造一定的荫蔽条件，才能正常生长。强烈的直射光会引起日灼。在孕蕾期由于花序刚伸出地面，植株幼嫩，最忌曝晒，此期的荫蔽度应在60%；而在开花初期，植株逐渐增高，光照增强有利于全株组织老熟。天麻结果期，子房迅速膨大，需要通风透光条件。透光度可增至50%左右。完全黑暗对天麻开花授粉均不利。
生产与气象
栽植期
种麻萌发必须具备所需求的温度（10℃以上），萌发后随温度的升高其生长速度亦加快。栽植期应在天麻的休眠期，分春栽和冬栽，但要根据各地具体气候条件而确定。北方平原地区，冬季十分寒冷，温度低，尤其在积雪较少的地区，天麻不能自然越冬，一般采用早春栽植。因蜜环菌开始生长的下限温度低于天麻，在天麻栽植后萌动之前预先建立好营养关系，当温度升高后，天麻就能及时得到充足的营养而健壮生长。表2资料表明：休眠期栽种产量最高（尤其是11月份播的），休眠期以后栽植的，时间越迟产量越低[见播种（栽插）期预报]。
表2 不同栽植期的产量
天麻引种
随着天麻野生转为人工栽培的研究成功，栽植面积和区域越来越广，南北各省都有引种。北方高寒地区，越冬问题重要，而南方低海拔以至北方平原地区越夏问题突出。无性繁殖的种麻——白麻和米麻，一般在冬季都要通过2～3个月低温阶段，才能萌动发芽。吉林长白山高寒山区，在积雪30厘米以上的小区域内地温能保持在－5.5℃以上，天麻仍可采用田间自然越冬。南方低海拔及北方平原地区，7、8月份平均最高气温超过30℃，只要持续时间不太长，夏季温度日较差变化大，夜晚低温，天麻仍可生长。这类地区的气象条件可作为引种天麻的参考。为了避免夏季高温的影响，引种时应采取相应的措施，如利用室内、地下室或室外搭荫棚的方法等。
天气
以气象要素值和天气现象表示的瞬时或一较短时段内的大气状况。如阴、晴、冷、暖、干、湿、雨、雪、霜、雾、风、雷等。它们的空间分布组成各种天气系统，各种天气系统组成不同的天气形势，它们随时间的变化构成天气过程。天气系统、天气形势、天气过程的演变都有其特定原因，遵循一定规律，导致各地的天气变化。研究这些规律、预报它们的变化就是天气学的内容。
天气过程
天气形势或天气系统、天气现象随时间的演变历程。研究天气过程是为了认识天气演变的基本规律，为制作天气预报提供依据。天气形势的形成、发展及其类型演变的规律；某种天气形势控制下，天气系统的生成、发展和活动的规律；天气系统内各种天气现象分布的规律；在特定的天气形势和天气系统活动时期内，一地所发生的天气演变规律等等，都有其相似性。对过去出现的天气过程总结其规律，用以作为预报未来天气形势、天气系统和天气现象变化的依据，是天气学的基本方法。各地纬度、海陆差异、地形地表状况不同，天气过程也有差异，运用天气过程制作天气预报的规律也就不同。对中国天气有重大影响的大型天气过程有寒潮、台风、梅雨等。对农业造成灾害的天气过程有暴雨、连阴雨、冰雹、霜冻、干热风等。
天气图分析
在天气图上分析天气系统和天气现象的现状和成因。它是制作天气预报工作的一部分。天气图是填绘有各地同一时间的气象观测资料的特种地图（见地面天气图和高空天气图）。通过分析，可以了解各地的天气情况。分析内容和步骤一般为：在同一张天气图上，应确定天气系统的位置和强度，了解各天气系统的流场、气压场、温度场、湿度场的配置特征，理解其物理特性，考察相邻诸系统之间的联系与影响；分析同一时刻上下层的天气图，可了解天气系统上下层之间的配置、结构和属性；分析前后不同时间的天气图，可了解天气系统的移动情况、强度演变及其所处的发展阶段，推断天气现象发生的原因。作上述分析时，应当配合其它的分析资料，相互佐证。天气预报是在这些认识的基础上所作的推断（见天气图预报）。
天气图预报
形势预报
在各层天气图上分析诸天气系统的现状、相对分布形势及其相互制约和相互影响，联系过去的演变过程，推测未来诸天气系统的生消移动和强度变化（见天气图分析），获得未来天气系统的分布形势的预报，就是天气形势预报，简称形势预报。制作形势预报的方法包括以下几个方面：①了解所预报的天气系统发生的季节、地区、出现频率及强度极值等气候统计知识。②运用相似法则。在相似的条件下常有相似的天气系统演变规律。③运用外推法则。天气系统有其发展阶段。在某一阶段内，其位移和强度变化可用此法预报。④运用物理原理。按气象要素实际分布特征，分析天气系统发展的机理，预报其变化。
要素预报
每一种天气系统都有典型的天气分布特征。按照天气系统的典型分布特征，可预报该天气系统所笼罩地区的天气现象。按照各种天气现象和气象要素变化的物理原理，结合当时各气象要素的分布状况和所预报的天气系统具有的流场特征，可作天气预报。再以季节变化、日变化、地理、地形等条件，予以补充修正。这就是气象要素预报。简称要素预报。天气形势预报是气象要素预报的基础。气象要素预报是气象台站对外服务的具体内容。
天气系统
对天气形成具有重要影响的流场、气压场、温度场和湿度场上的特定系统，或特定天气现象。在流场上有波、气旋、反气旋、切变线、辐合带、台风、急流、飑线、龙卷等；在气压场上有低压、高压、低压槽、高压脊等；在温度场上有气团、锋等；在湿度场上有干区、湿舌、露点锋等；诸气象要素场相结合的有冷高压、热低压、冷槽、暖脊、能量锋等；特定天气现象的天气系统有雷暴、雹暴、云团等。按照水平范围的大小和生存时间的长短，可将天气系统分为不同的尺度。水平范围是指块状系统的直径，带状系统的长度，波状系统的波长。尺度划分的标准无统一规定。一般水平范围10公里左右的天气系统叫小尺度天气系统（龙卷、对流单体等），生存时间为几分钟到几小时。几十到500公里的叫中尺度天气系统（强雷暴、飑线、海陆风等），生存时间为几小时到十几小时。500～3000公里的叫天气尺度天气系统（锋、气旋、反气旋、台风等），生存时间为一天到几天。3000～10000公里的叫长波天气系统（阻塞高压、副热带高压等），生存时间为几天到十几天。10000公里以上的叫超长波天气系统，生存时间为10天以上。有时把等于及大于天气尺度的天气系统统称为大尺度天气系统。各种不同尺度的天气系统有其不同的特性，他们之间是互相联系、互相制约的，也可互相转化。通过对不同天气系统的特征及其相互关系的分析，来认识天气现象演变的规律，据以制作天气预报。
天气现象
表征天气状态的大气现象。在气象观测实际工作中，天气现象指大气状态和许多不能作定量测定的大气现象，包括云雾现象、降水现象、地面凝结现象、大气烟尘现象、大气光学现象和雷电现象等（见彩图28～56）。
天气形势
天气系统的空间分布和相互关系的总情况。它是指各天气系统具有不同的性质和发展状况，处在不同的地区，处于不同的相对位置，彼此之间相互联系、相互制约的一种形势。着眼于流场的叫环流形势，着眼于气压场的叫气压形势，它们是通用的。人们常以各种天气图来表示和分析天气形势的某一侧面。日常分析天气形势的天气图有地面天气图和高空天气图，后者分为850、700、500、300、200、100百帕等压面图。地面天气图上的天气形势主要由锋、气旋、反气旋、台风、热带辐合带等天气系统所组成，并包含重要天气的分布状况。高空等压面天气图上的天气形势，主要由气旋、反气旋、低压槽、高压脊、急流、锋区等天气系统所组成。通常以850百帕天气图反映自由大气的底层、200百帕天气图反映对流层上部和平流层底层、500百帕天气图反映对流层中部的情况，以剖面图反映上下诸层的联系。有时把500百帕等压面图上的天气形势视为对流层内天气形势的代表，作为地面天气系统生消活动的背景，甚至起支配作用。大尺度天气系统的水平范围大，持续时间长，它们所组成的天气形势具有变化较为缓慢的特点。在特定的大尺度天气形势维持期间，较小尺度天气系统的生消演变受其制约而具有特定的规律和特定的天气表现。这是目前制作天气预报的基本思路。制作几小时的短时天气预报，主要考虑在天气尺度天气系统所构成的天气形势下，中小尺度天气系统出现的可能性和演变规律，及其可能出现的相应天气现象。制作1～3天的短期天气预报，主要考虑长波尺度天气系统所组成的天气形势下，天气尺度天气系统的生消演变规律及其相应的天气变化。制作3天以上的中期天气预报，主要考虑长波天气系统所组成的天气形势的演变。
天气学
参考书目
北京大学地球物理系气象教研室编：《天气分析和预报》，科学出版社，1976。
朱乾根等编著：《天气学原理和方法》，气象出版社，1981。
天气预报
预报类别
天气预报需要运用大气热力学、大气动力学、天气学、统计学的理论和方法以及民间经验谚语等。按使用的方法有天气图预报、统计预报、数值天气预报、气象站天气预报等类。天气预报的范围，可以是全球的、全国的、一省、一县、一市或更小范围（如飞机场、码头等），也可以是一地带（如航空线）。预报的项目随用户的需要而不同。通常是阴、晴、降水、温度和风。农业上特别关心雨量、温度、霜冻、冰雹、久晴、连阴雨等；交通上关心能见度和大风；航空上关心能见度、低云、雷暴；航海上关心大风和海浪；通讯上关心雷击和电线结冰等。按预报的期限可分为：即时（或临近）天气预报，时效为几分钟到2小时；短时（或超短期）天气预报，时效为几小时；短期天气预报，时效为1～3天；中期天气预报，时效为3～10（或15）天；10（或15）天以上为长期天气预报。长期天气预报的内容着重于气候偏差，如雨量比正常偏多、偏少等。短期天气预报内容着重于具体天气发生的时间、地点和强度。即时天气预报着重于监视已出现的灾害性天气，发出即将来临的警报。中国各级气象台站按时通过广播电台、电视台和报纸发布24小时天气预报，发布台风、冷空气和大风等灾害性天气预报和警报，向各部门供应所需的特殊天气预报。
预报步骤
日常制作短期天气预报时，可分填图、分析、形势预报和要素预报四步。先将各地同时观测到的各层气压、气温、湿度和风、以及天气现象等填写在地面天气图和各等压面天气图上；接着分层分析各层天气图上气象要素和天气现象的水平分布，确定各层天气图上的天气系统；将上下层天气图联系起来，考察天气系统的三维结构，结合各要素场的配合特征，联系天气系统过去位置和强度的演变以及各天气系统之间的相互影响，分析天气系统的发展情况，据以预报天气系统未来的位置、强度和生消变化；再根据天气系统的典型天气分布和天气形成的物理原因，制作未来的天气预报。
简史
天气和人类的生产生活关系密切。对于预报天气的愿望和要求，由来已久。人类有文字记载之时，就有天气现象的记载，同时就有天气预报。中国出土的殷墟龟甲中就记载着天气状况和天气预报，这时预报的方法是“卜”和“占”。人们经过长期观察天气现象与天、物象之间的联系，观察前后天气现象之间的联系，创造了歌谣和谚语来反映他们之间的规律，并用以预报天气。《诗经》里就记载着“朝于西，崇朝其雨”之类预报天气的诗句。19世纪中叶，欧美开始建立用仪器观测天气的台站网，开始创立现代天气预报的理论和方法。1860年英国人A.F.菲茨—A.罗伊第一次应用天气图的方法发布天气预报，并刊于报纸上。中国于1916年中央观象台开始发布天气预报，白天挂旗，晚上报告报馆。中华人民共和国成立以来，天气预报迅速发展，预报所需的气象台站网迅速建成。预报所用的气象资料，由地面气象观测及高空温度、气压、湿度和风的探测，扩展到雷达探测、卫星探测资料。预报方法由天气图方法扩展到数值天气预报和统计天气预报。预报的期限正向长期天气预报、即时灾害性天气预报和警报两个方向发展，其内容趋于更为细致具体。服务范围由城市扩展到农村和专业生产部门。
参考书目
北京大学地球物理系气象教研室编：《天气分析和预报》，科学出版社，1976。
朱乾根等编著：《天气学原理和方法》，气象出版社，1981。
《田家五行》
参考书目
江苏省建湖县《田家五行》选释小组：《〈田家五行〉选释》，中华书局，1976。
田间持水量
在地下水埋藏较深的条件下，土壤中所能保持的毛管悬着水的最大量。田间持水量一词是E.V.海尔哥德于1906年提出的。F.G.维迈耶尔和A.H.亨德里克森于1927年定义为“在过剩的重力水被排除后，向下移动的水显著减少时残留于土壤中的水量”。П.С.科索维奇早在1904年称为最小持水量。
在农业生产中，毛管水是最有效的土壤水分。毛管水根据其所处部位及存在状况，又分为毛管上升水和毛管悬着水。毛管上升水是指在地下水支持条件下沿毛管上升的水分；毛管悬着水是指降雨和灌溉后，重力水完全下渗，借助毛管力保持在土壤上层的水分。
田间持水量是土壤保水性能的一个重要指标，也是设计田间排灌沟渠、拟订灌排水定额的重要参数。当土壤含水量高于田间持水量时，土壤中开始出现重力水，大孔隙充水，缺少空气，作物根部环境条件恶化。当土壤含水量正好为田间持水量时，土壤水势在－0.14～－0.65大气压之间，由于不同质地土壤的含水量与水势之间的关系不一样，不同质地土壤的田间持水量差别很大，见表。
不同质地土壤的田间持水量
田间持水量测定
田间测定法
即小区灌水法。在有代表性的地段上，围起一定面积的小区，经过充分灌水，在排去多余的重力水后，测定土层中保持的最大悬着水量。灌水小区的面积通常是（2×2）平方米。其地面要平整。四周用坚实土埂围着，在中心部位楔入面积为（1×1）平方米的铁皮木框（或铁框），框内为测试区，周围为保护区。小区的灌水量是根据欲测土层的深度和该土层现存的贮水量确定的。区内灌水入渗后要用塑料布（或帆布）和秫秸等覆盖，以防止土表蒸发和雨水落入。开始测定的时间因土壤不同而异。砂性土在灌水后1～2天，壤性土为2～3天，粘性土为3～4天。测定时，在测试区内按土壤发生层次（或每10厘米厚土层）分层取土。一般取三个重复（三角形排列）。用称重烘干法，测其含水率，以占干土重百分数表示。以后每天测定一次。在同一土层上，当前后两次测得的含水率的差值不超过1.5～2.0%时，选后一次测定值为田间持水量。
在日本以测定大量降雨（100毫米以上）或灌水浸泡24小时后的土壤含水率作为田间持水量。或用张力计测出一定土壤吸水力（多数取土壤吸力的对数值PF＝1.8）下的土壤含水率，作为田间持水量。
室内测定法
威尔科克斯（Wilcox）法
也称环刀法（见土壤容重钻）是用环刀在欲测地段上采取原状土。同时在同一土层上取些散状土，带回室内。将前者放入水中（水不没环刀顶）浸一昼夜。后者经风干，通过孔径为1毫米的土筛，装入环刀。然后将装有湿土的环刀的有孔盖子打开，连同滤纸一起放在盛风干土的环刀上。经过8小时吸水后，从盛原状土的环刀中取15～20克土样，用称重烘干法，测其含水率。经过重复测重，求出同一土层含水率的平均值，即为该层的田间持水量。
整段标本法
从田间取有代表性的完整土柱，其最小横截面积为（15×15）平方厘米，深度一般比欲测深度深1倍以上。土柱四侧淋上一层松脂。并用木板加以封闭。其上端高出土柱表面，以便灌水。下端固定一孔径为0.5毫米的黄铜网，装上一个漏斗接水。在土样的每一土层边界上插入电极，当全部定额水量渗入土样后，在其表面盖上数层能保持湿润的滤纸。随后利用电极测定土壤导电度的变化来观察水的移动状况。当水停止向下移动时，便打开整段土样的一侧边壁，并逐层取出土样，用称重烘干法，测其含水率（占干土重的百分数），即为该土壤剖面的田间持水量。
压力模法
从田间取回欲测的土样（土柱、土块或散状土）经过充分湿润后（散状土经过风干过筛），放置在压力模的多孔陶瓷板上。在一定吸力（土柱、土块用1/10巴、散状土用1/3巴）下，将其吸干达到平衡后，迅速地用称重烘干法，测其含水率，得出田间持水量的近似值。
田间测定法准确，能代表自然状况下的田间持水量。在地下水位较高的地区或田间难取土样的情况下采用室内测定法，只能取得田间持水量的近似值。
田间耗水量
在作物整个生育期中，农田消耗的总水量。以毫米或米3/亩计。在水田，田间耗水量为作物需水量（见作物需水量）与渗漏量之和；在旱地，田间耗水量通常看作作物需水量。所以，在灌溉工作中，常以作物的最大蒸散量为耗水量。
水田渗漏量包括田面垂直渗漏和田埂旁侧渗漏。在较大面积上，主要是田面垂直渗漏。这部分水不能为作物根系吸收，但保持适宜的渗漏速度，有利于土壤中空气的交换。渗漏量大小与土壤条件、农业措施、地形地势、水文地质条件以及水田分布等有关。
水田的田间耗水量测定，一般采用田测法。生产中，为防止过量渗漏和减少无效蒸散，还需对作物需水量和渗漏量分别进行测定。用坑测法（有底测坑）测出需水量（蒸散量），再用已测田间耗水量减去需水量，即为渗漏量。
甜菜气象
分布与气候
中国甜菜主要分布在40°N以北，形成了东北（黑龙江、吉林、辽宁）、华北（内蒙古、河北石家庄以北、山西的北部）、西北（新疆、甘肃河西走廊、宁夏）三大产区。此外，黄淮平原的山东、江苏省为甜菜夏播区，贵州威宁县、四川的阿坝地区，海拔高，气温低，也有甜菜种植。根据甜菜生态气候条件，中国甜菜产地可分为五个气候区：①最适宜气候区。包括北疆（石河子、伊犁、阿勒泰地区以及南疆的焉耆）、宁夏灌区、甘肃河西走廊、青海西宁、内蒙古河套地区。热量资源充足，大于10℃年积温3000℃以上，年日照3000～3400小时，年辐射量可达544千焦/厘米2以上，甜菜生育期180天。9月日较差达13℃以上，对增加含糖量非常有利。年降水量仅200～350毫米，需进行灌溉。此区甜菜产量与含糖量均高。②适宜气候区。包括东北的中部和西部，内蒙古的土默川地区和东部，河北，山西，陕西北部。年积温2600～3200℃，甜菜生育期150～160天，日照2800～3000小时，9月日较差10℃以上。年降水量350～500毫米，如能灌溉，产量显著提高。③次适宜气候区。包括东北的东部和北部，内蒙古的呼伦贝尔盟北部，锡林格勒盟，气候条件较适宜。④可种植气候区。包括内蒙古西部，新疆塔里木盆地地区和准噶尔盆地边缘，黑龙江最北部，气温偏高或偏低，含糖低或产量低。⑤不适宜气候区。包括内蒙古的大兴安岭及西部拐子湖地区，南北疆盆地，因气候偏高或偏低，日较差小，不宜种植，见表。
中国甜菜气候区划指标
生长发育与气象
温度
甜菜不喜高温。种子发芽最低温度为5℃，苗期可在短时间内忍耐－6℃的低温，收获前遇－5℃不受冻。甜菜营养生长期需积温2000～3500℃，但积温在2600℃以下产量降低。种子发芽需积温120℃，苗期（5～6月）约600℃，繁茂期（7～8月）约1100℃，成熟期（9～10月）约1000℃。甜菜茎叶在气温20～25℃时生长速度最快，14～19℃生长中等，13℃以下生长缓慢，7℃以下生长停滞。块根是在一定数量茎叶的基础上逐渐形成的，5～10厘米地温在15℃以上，块根生长最快，9～14℃生长减缓，5℃以下停止生长。甜菜糖分积累要求冷凉的低温期，平均气温12～14℃最适宜。温度昼夜变化对甜菜有显著影响，苗期要求日较差12～14℃，繁茂期10～12℃，成熟期12～14℃，特别是糖分积累期，昼夜温差大，有利于糖分积累。二年生采种株对温度要求也较敏感，通过春化阶段的母根栽植后，9～13℃的冷凉温度有利于抽薹，16～20℃有利于开花，而23℃以上，不利于抽薹，开花，高温妨碍花芽分化，抽薹后遇到高温不结实（见彩图100）。
水分
甜菜是既耐旱又喜水的作物，蒸腾系数为300～500，生育过程中总耗水量为320～400立方米/亩，苗期较少，占生育期总耗水量的11.8%～19.0%，繁茂期最大，占51.9%～58.0%，块根成熟期占27.1%～36.2%，全生育期降水达500毫米，且繁茂期降水较多可以获得较高产量。如在繁茂前期供水不足，将影响茎叶和块根生长。
光照
甜菜是长日照作物，对光照时数和辐射强度反应敏感，要求年日照在3000小时以上，5～9月份不低于1200小时，每天有12小时以上长日照时，块根生长迅速。特别是茎叶繁茂期和块根成熟阶段，日照时数多和辐射强度大，有利糖分形成及积累，如新疆，甘肃河西走廊、内蒙古河套地区，年日照在3100小时以上，年辐射量544～628千焦/厘米，甜菜含糖达19度以上。
光周期对甜菜花诱导及花形成有影响，光周期在14～15小时有利于植株开花，延长光照能促进花器发育，特别是在连续光照下，开花时间早；花序整齐；种球丰满。
生产与气象
播种期
适时播种是获得甜菜高产、高糖的重要措施。根据自然条件不同，甜菜播期可分为春播、夏播、秋冬播三个时期。北方春播，一般在5厘米地温达5℃即可播种，播种期与土壤水分也有密切关系，土壤含水量在田间持水量的80%～85%时最适宜，大于90%或小于60%，则抑制种子发芽。因此在干旱地区要求秋、冬灌或春灌，以保证土壤湿度满足种子发芽要求[见播种（栽插）期预报]。
病虫害
甜菜病虫害的发生流行与气象因子有密切关系。甜菜褐斑病在旬平均气温19～25℃，最低气温13℃以上，并伴有20毫米以上降雨的高温高湿条件下，病势迅速扩展。甜菜白粉病是在干燥炎热的条件下，有利于发生与扩展，气温为22～24℃，有零星小雨，相对湿度在65%以下有利于孢子发芽和侵入，气温低于20℃能抑制病害发生。甜菜根腐病的发生与土壤湿度关系极为密切。地势低洼，土壤排水不良，湿度大时易感染根腐病。当土表温度为8～11℃时甜菜象虫成虫出土为害，甘蓝夜蛾的发生与降雨多少关系较大，当7月中旬遇大雨，旬降雨量在70～130毫米，第2代幼虫发生显著减少，在化蛹期，如降雨量在20～40毫米，最多不超过70毫米，第2代幼虫数量可能增加（见植物病虫气象）。
气象灾害
主要是旱、风、涝灾、北方春旱成为种子出苗的障碍因素。春季风大也是造成缺苗、毁种的重要原因。因此在播种时要根据天气预报，使甜菜子叶期至1对真叶期躲过风害。在茎叶繁茂期至块根成熟期的7、8月份，降雨过多，土壤含水量大，往往产生内涝，抑制块根生长，或引起根腐病。
窖藏
甜菜母根最适宜的窖藏温度是0～3℃，相对湿度为85%～95%，保证母根安全越冬和有利通过春化阶段。若窖内温度过高，则利于病菌繁殖，使母根腐烂，窖内温度低，易使母根受冻，从而失去生命力。
通风干湿表
在一定的通风条件下，同时测定空气温度和湿度的仪器。它是1892年由德国的R.阿斯曼设计制造的。故又简称阿斯曼干湿表（见图）。经过改进，已成为测定空气温、湿度的较好仪器。
通风干湿表主要由3部分组成。①两支性能和规格相同的温度表。一支球部裸露，用以测空气温度，称为干球温度表；另一支球部用特制纱布包裹，用蒸馏水保持其湿润，称为湿球温度表。②通风器。内有小风扇和钟表发条等零件，目的是让它在转动时能保持一定的通风速度。③三通管。三通管的上端与通风器相连通，下端有两个通路，干球和湿球温度表的球部分别装在这两个通路内。三通管的两个通路是用螺口连接的双层防辐射罩。有的通风器改用电动机作动力叫做电动通风干湿表。通风器工作时，从三通管中吸入空气，空气将循一定的方向流动。当空气中的水汽含量未达到饱和时，湿球表面的水分不断蒸发，消耗湿球及其周围空气的热量，使湿球温度降低，表面的饱和水汽压强随着降低。当它降到与空气中的水汽压相等时，达到动态平衡，干、湿球的温差保持相对稳定。空气中的水汽含量愈少，干、湿球之间的温差也愈大。水汽压强与干、湿球的温差之间的关系用下式表示：
e＝E(t′)－AP(t－t′)
式中e是空气的实际水汽压强，单位百帕（hPa），E（t′）是湿球温度t′时的饱和水汽压强，单位百帕，P是空气压强（百帕），t是干球温度即空气温度，t′是湿球温度，4是干湿表的测湿系数，主要决定于干湿球周围的气流速度，通风速度大于2米/秒时，4值较稳定，可视为常数。
通风干湿表
通风干湿表的表面镀铬，反射率强，防辐射性能好。而干、湿球部外面有双层防辐射罩，基本上不受太阳辐射的影响。测量准确，携带方便，所以广泛用于野外考察和农田小气候观测。
由于通风，使小范围空气循环，因此温、湿度值是代表一定范围内的平均状况。另外，因压力大小反映空气密度的变化，直接影响湿球温度的准确度，故要进行气压订正。
在精确的微气象测定中，要考虑防辐射问题。设计好的干湿表，干球的辐射误差是可以忽略的。但是，即使在没有外界辐射源的情况下，湿球的温度总是低于周围空气的温度，它始终获得辐射能，因而存在辐射误差，可以用J.L.蒙蒂思导出的公式订正：
式中 t为干球温度表读数；t′为湿球温度表读数；t″为因蒸发冷却的湿球温度，即理论的湿球温度；⊿为当㊣时的饱和水汽压曲线δE（t）/st的斜率；h＝〔Ka（Re）〕n/d是湿球的质量传递系数。
其中：
K——干空气导热率（2.5毫瓦·米-1 ·开-1）；
d——温度表球部直径（毫米）；
Re＝vd/v——球的雷诺数；
v——通风速度（米/秒）；
v＝0.14×10-4米2/秒——空气流动的粘滞系数。
当空气为片流（Re＜103）时，a＝0.6、n＝0.5；
当空气为滞流（Re＞103）时，a＝0.03、n＝0.8。
在湿球的直径d＝5毫米，通风速度v＝2米/秒时，相对误差为2%，在干湿球温差为5℃时（温和气候的平均状况），绝对误差是＋0.1℃。
铜电阻温度表
见电阻温度表。
统计分析
分布和特征量统计
用以描述作物产量、病虫害发生期或发生量、温度、降水量等农业气象研究对象的数量特征。其中概率分布（常见的有分布列、分布密度和分布函数）是数据特征最完善的表达形式。它实际上给出了研究对象取值的范围和取各种可能值，或在指定的范围内取值的可能性。实际工作中概率是难以确定的，往往用频数或频率的分布代替概率分布。农业气象中用的累积频率或保证率曲线可近似地看作概率分布函数；而特征量是描写研究对象主要特征的一些参数。平均值、中位数、众数是用来表示集中位置的；距平、距平百分率、绝对变率（也称变率、平均误差）、相对变率、极差（也称全距、较差、振幅）、均方差（也称标准差）和离差系数（也称变差系数）是表示离散程度的，偏态系数和峰态系数则是用来表示离散形态的。对于有些问题，需要知道概率分布特征，如研究某种低温危害出现在某日期之前的可能性就是如此。而对于相当一部分农业气象问题来说，只需要了解一些特征量就够了（见气候要素统计量）。
相关分析
相关关系
农业气象研究中的作物发育期、生长量、产量、病虫害发生期和发生量，以及温度、光照时数、降水量等，都可看作随机变量Y或Xk（k＝1，2，……m）。其中各Xk又可看作与Y有关的因子。所谓相关关系，是指随机变量之间不确定性的关系，也称统计相关或相关。农业气象中，存在着大量的相关关系，如降水量与作物产量的关系，积温与作物发育速度的关系等。①相关性质。最简单的相关关系是线性的，即Y的条件数学期望是Xk的线性函数。若随Xk取值的增大或减小，Y的条件数学期望值也相应增大或减小，则称Y与XK为正相关；反之，为负相关或称反相关。另一种相关关系是非线性的，即Y的条件数学期望是XK的非线性函数。它没有正负相关之分。此外，还有一种“零相关”，它实际上表示随机变量之间不存在相关关系。②相关程度。衡量随机变量Y和某个X线性相关程度，可用单相关系数（γ）表示。|γ|在0和1之间，其值愈大，Y和X的线性相关愈密切。实际问题中，往往要衡量多个随机变量中任意两个的线性相关程度，同时考虑其他变量的影响，可用偏相关系数。例如作物产量与生育期总积温存在线性关系，降水量和太阳辐射强度又对产量和总积温有线性影响。另一种情况是，一个变量同时与几个变量相关，例如作物产量常受温度、降水、日照等因子的综合影响。这样，衡量随机变量Y与X1，X2，……，Xm（m≥2）总的线性相关程度可以用复相关系数（R）表示。
回归分析
研究随机变量Y和非随机变量Xk（k＝1，2，……m）之间的相关关系，根据观测资料确定其关系的数学表达式Y＝f（X1，X2……，Xm）的具体形式又称为回归分析。严格地说，它与相关分析是有区别的，但实际工作中往往把它们统称为相关分析或回归分析或相关回归分析而不加区分。①如果Y的条件数学期望E（Y/X1，X2，……，Xm）是Xk的线性函数，则这种回归称为线性回归。其数学模型为
称作线性回归方程。其中β0、βk是待定参数，βk又叫回归系数，ε是随机误差。确定上述回归方程的方法是，根据容量为n，各次观测值为X1，X2，……，Xim，（Yi，i＝1，2，……；n）的样本资料，建立回归方程的估计式：Xk利用最小二乘法求出b0和bk作为b0和βk的估计值，当k＝1时为一元线性回归方程，描写的是一条回归直线，其中b0为截距，b为斜率；当k≥2时，为多元线性回归方程，描写的是一个回归超平面。线性回归是回归分析中应用最广的一种。②对于描写E（Y/X）和X之间各种非线性函数（如对数函数、指数函数、幂函数、双曲线函数、抛物线和S形曲线函数等）关系的非线性回归，为了方便起见，一般都要进行线性化处理，变非线性回归为线性回归。在农业气象预报和农业气候分析中，常用的还有较简单的“0，1”回归、概率回归，较复杂的多项式回归、正交多项式回归，逐步回归和积分回归等，其原理基本一致。此外，其它相关分析方法，如利用实测资料构造判别函数的判别分析，根据样本之间相似性进行数学分类的聚类分析等，同样也可用来确定随机变量之间的定量关系。
随机过程分析
时间序列分析
趋势分析
对作物产量分析很有用（见农业气象产量预报）。通常作物产量Y可分解为趋势产量Yt，气象产量Yw和随机误差Yε三项。提取Yt的方法很多，如最简单的方法是对作物产量时间序列进行滑动平均，滤掉一些小波动以显示产量随时间变化的趋势。滑动平均的时间尺度，一般根据样本资料的多少以及要求的趋势曲线平滑程度决定。当样本资料较少时，一般滑动平均的时间尺度不宜过大，当要求趋势曲线更平滑时，滑动平均的时间尺度应加大。再就是用回归分析方法描述Yt和t之间的定量关系，一但回归方程确定之后，给出时间t就可以估计出趋势产量Yt来。对于其他要素变化趋势的分析，也可用类似的方法进行。
周期分析
目的是把时间序列中的周期变化特征分离出来。农业气象研究的周期实际上都是一些准周期（或称韵律），严格的周期变化在农业气象中几乎是不存在的。不过，利用统计学的周期分析方法处理这些准周期变化同样可以得到满意的结果。①谐波分析是周期分析的一种传统方法，它把复杂的时间序列变化看成是许多周期性简谐振动迭加的结果。由于农业气象时间序列资料长度是有限的，它所包含的简谐波数也是有限的。当取）个谐波迭加作为时间序列X（t）的估计（t）时，有
其中 n为样本数；i为谐波的序号；t为任意时刻。它是一个富里叶级数，由富里叶系数公式可求得a0、ai和bi。这样就把一个时间序列分解成k个周期波。②谱分析和谐波分析类似，研究的也是时间序列内部的周期振动，并把时间序列看作由不同的谐波迭加而成的。不同的是，它从频率域上研究时间序列的特征，分析各谐波的振幅随频率的变化，把不同频率的谐波按其方差贡献的大小进行分解，从而找出哪些频率的谐波起主要作用，这样就检验了时间序列中存在那些周期。对于等时间间隔的某一农业气象要素n次观测值组成的时间序列，经过一定的处理总可近似为平稳随机过程Xt，t＝1，2，……，n。基本波的周期长度T＝n。这样由谐波分析直接求出序列的谱估计的方法也叫做周期图法。但它只能分析出基频的倍频波，
有可能漏掉一些非倍频波。若从计算自相关函数出发，估计时间序列的谱，可以避免此缺点。
平稳时间序列分析
又称自回归分析。是描述农业气象研究对象某一时刻的值与前期的值之间定量关系的一种方法。如这种关系是线性的，可仿造线性回归建立自回归方程，对于某个农业气象研究对象的n次观测来说，它是一个离散化的，满足各态历经性的平稳时间序列Xt，t＝1，2，……，n。进行标准化处理使，便得到一个标准化变量的平稳时间序列。当t时刻的取值和它前p个时刻t－1，t－2，……，t－p的取值呈线性关系时，可建立阶自回归方程
其中βj为自回归系数，εt为随机误差。
马尔柯夫链
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《王祯农书·授时篇》
《王祯农书》是中国元代的一部重要农书，其中《授时篇》记述了天象，物候和农业气象方面的知识和经验。作者王祯，山东东平人，熟悉农业生产，本书是他在总结前人经验的基础上写成的。成书于皇庆癸丑年（公元1313年），全书三十七集。《授时篇》全文不足800字，简要阐述了天象、物候和气候之间的密切关系；同时又指出农时季节是有变化的，按月授时只是“取天地南北之中气作标准，以示中道”，而各地“远近寒暖之渐殊，正闰常变之或异”，应当“推测晷度，斟酌先后”，才“不至差谬”。《授时篇》的文字简洁，说理明白。该篇另附一张授时指掌活法图，灵活而紧凑地把农家月令的要点全部集中总结在一个图里，方便、实用，这是王祯在总结前人成果基础上的一大创造。此外，除了《授时篇》，农书还总结了不少利用小气候的经验。例如利用阳坡地种甜瓜，用高粱秆作风障。在育苧麻苗、松柏树苗时，搭棚以蔽日。《王祯农书》的元刻本早已不见，明代除编入《永乐大典》外，有嘉靖和万历两种刻本。清代有《四库全书》本、武英殿聚珍本、农学丛书本、光绪增刻本等。1911年以后，又有山东农业专科学校石印本、万有文库本。目前流行的中华书局1956年版本，是根据商务印书馆的万有文库本翻印的。1981年农业出版社出版了王毓瑚于1966年校注的《王祯农书》。
微波土壤湿度仪
空间波微波土壤湿度仪
微波发生器发射的微波，用可变衰减器调节到某恒定的输出功率。由于进样器中未放入土样，故可由电表指示到某一固定示度来表示。当进样器中放入被测土样后，微波能量被衰减，电表示度变小，可调节补偿衰减器使能量损耗得到补偿，使电表回复到原有固定示度。从补偿衰减器测得损耗值，在事先标定的关系曲线上即可求得土样的含水量（原理示意见图2）。
图1 微波土壤湿度仪
图2 空间波微波土壤湿度仪原理
波导式微波土壤湿度仪
图3是它的原理示意图，它也是应用微波透射的原理进行测定工作的。它的进样器是波导传输系统的一部分，叫做进样波导，能够自由地安装和取下。仪器的操作方法与空间波微波土壤湿度仪相似。
图3 波导式微波土壤湿度仪原理图
以上两种仪器都有测量较迅速的优点，测量范围和精度也能满足一般要求，但被测土壤必须严格定量，而且测量精度还受土壤温度、土壤质地和紧实度等的影响，故不宜在田间使用。
微带线土壤湿度仪
当微波在微带传输线（带状金属线）中传播时，若在带线上放置另一被测介质，将引起带线中电场的重新分布，有些边远场伸展到被测介质中并被其吸收，微波能量被衰减。其衰减量与放置在带线上的介质的介电常数的实数部分的大小密切相关。土壤的介电常数随含水量的增加而增大，因此，可用微波通过土壤样品的能量衰减情况来测定土壤的含水量。在三厘米波导管的中间开斜口，管的下壁为接地板，用氧化铝陶瓷作中间介质板，其上缚有带状金属丝，以尖劈状铜板作波导与带线之间的过渡，其空间部分作为装入被测土样进样器。测定时，将土壤样品装入特制的塑料圆筒中压实，放入进样器的微带线上，在指示电表上读出微波被衰减量，即可在定标曲线上查出土壤的含水量。
这类仪器的优点是测量速度快，样品不需称重，测量范围广，土壤温度和化学成分的影响可以忽略，仪器重量轻，可在田间使用。但需取样测量，而且要人工加压，土壤紧密度不匀还会引起测量误差。
微气象学
参考书目
O.G.萨顿著，徐尔顺译：《微气象学》，文教出版社，1956。
(O.G.Sutton,Micrometeorology,McGraw-Hill.Publishing Co Ltd,New York,1953.)
卫星气象探测
资料取得和传送
气象卫星对全球大气进行系统的可靠的昼夜监测，所得资料可供天气预报之用（包括对数值预报提供数据输出）。有的气象卫星还具有从各种气象探测平台（浮标、船舶、自动站、飞机、气球等）收集和中继探测资料，并按照需要通过自动处理后供应地面站的能力，对天气、大气物理及气候研究等都很重要。气象卫星取得资料后，通常以两种方式向地面发送，一种是利用卫星上的自动图象传送装置（APT）在取得资料的同时即向地面发送图片，分布在世界各地的APT接收装置都能收到；另一种是利用卫星上的磁带记录装置，将资料贮存在磁带上，当卫星经过地面指令站时才能把贮存资料发给指令站，其他接收站无法收到。
卫星云图
气象卫星所提供的资料中，使用最广的是卫星云图图片，每张图片能同时显示大于全球五分之一表面上空的云况，可分可见光云图和红外云图（具有白天、黑夜全天候工作的能力）两种。气象卫星还提供卫星载微波辐射仪所获得的大气中的微波辐射源的信息，通过反演可得到气温、湿度和降水的分布情况。由于微波探测具有穿透云雾、降水的能力，从而可以测定隔云发射体的辐射，即具有全天候的工作能力。
卫星云图在分析中首先要了解所用的云图是属于哪一波段，然后根据通道的显示特性来判别云的特征。例如红外云图上的不同灰度表示云顶的不同温度，根据温度可推断云顶高度以至对流强度等。云图中云形、纹理及亮度分布特征也可用来判断云系、云团和天气系统等（见卫星云图分析）。
探测波段
气象卫星探测通常选择大气很少吸收的电磁波谱段（称为大气窗区）进行感应，下表为不同谱段的大气窗区。
大气窗区表
简况
截止七十年代末，世界各国共发射了近百颗气象卫星，美苏两国占绝大部分。美国在1959年发射先锋号获得资料甚少，1960年起正式发射泰罗斯（TIROS）气象卫星系列，1966年发射第一代艾萨（ESSA）气象业务卫星，1970年发射了第二代诺阿（NOAA）气象业务卫星；1973年开始第三代TIROS-N/NOAA A-G业务气象卫星，此外还发射了SMS/GOES地球同步轨道及雨云（NIMBUS）气象卫星。苏联在1966年开始的试验阶段发射了宇宙（KOCMOC）卫星系列进行气象探测，1969年开始建立流星（METEOP）气象业务卫星系统。此外，日本和欧洲空间局分别在1977年发射了GMS及METEOSAT地球同步静止卫星。
卫星云图分析
以卫星云图为工具，分析天气系统和天气现象的方法。卫星云图有可见光云的照片和红外线云的照片及其加工产品。依据云图图象的形态、结构、亮度和纹理等特征，可以识别云的种、属及降水状况。可以识别大范围的云系，如螺旋状、带状、逗点状、波状、细胞状等，并用以推断锋面、温带气旋、热带风暴，高空急流等大尺度天气系统的位置和特征。根据晴空无云的区域，推断反气旋和高空高压脊的位置。也可以识别局地强风暴，如雷暴、飑线等中小尺度天气系统，若指令卫星加密探测次数（如隔30分钟一次），可以监测局地强风暴的活动，用以制作即时天气预报和警报。对于气象台站稀少的广阔洋面、高原、荒漠地区来说，卫星云图是很珍贵的探测资料。在气象台站较密的地区，所给出的图象也较为完整系统，为其它观测方法所不能替代。从卫星云图上，发现了一些新的云系，如细胞状云系、云街、热带云团等。
位势高度
在重力场中任一高度上，单位质量空气相对于海平面所具有的位能所表征的高度称为重力位势高度。简称位势高度。它通常以位势米为单位，并等于上述位能的1/9.8。这个单位是在1947年国际气象组织高空探测委员会多伦多（Toronto）会议上确定的。中纬度低层大气中，重力加速度g≈9.8米/秒2，故以“位势米”为单位的位势高度值（H）与以“米”为单位的几何高度值（Z）基本相同。
有了位势高度，就可以在大气中作出等位势高度面。空气在等位势高度面上移动，就不需要反抗重力而作功；仅在垂直于等位势高度面上运动，才要作功。在流体静力学条件下，水平面即为等位势高度面。等压面与等位势高度面的交线，即为等压面上的等位势高度线。等压面上的等位势高度线的分布，可体现位势分布，空气有自高位势高度向低位势高度移动之势，在受地转偏向力作用下，就可出现平行于等位势高度线的地转风，这在解释中纬度摩擦层以上大尺度的气流运动方面，很有用处。
温床小气候
辐射
温床的床框一般不透明，主要靠盖窗采光。盖窗覆盖物的辐射透过性以玻璃为最好，塑料薄膜次之，油纸、蜡纸较差。单斜面盖窗的温床，一般为东西长，南框低北框高，成一定坡度以增加太阳辐射和减少辐射的反射。当盖窗坡度适当增大时可增加床面辐照度，但会使床面面积减小或加高北侧床框并使框内空间增大。并使南北侧温差增大，苗生长容易不整齐。一般以10°～15°的小坡度能泻雨水即可。也有用活动框架随床内作物生育情况调节盖窗角，使之由小到大解决增加太阳辐射和采光与保温之间的矛盾的。此外，东西长的温床，由于南侧床框遮荫，使床面上南侧辐照度比北部差。双斜面盖窗的温床和拱圆塑料小棚多为南北长，可增加床面的太阳辐射并使水平方向上的辐照度均匀。
温度
温床的增温与保温能力，因床框材料与结构、建造方式不同而有很大差异。框架材料的导热率越小，保温能力就越高，所以草框保温能力最高，木框其次，土框再次，水泥砖框最差。床面较低的地下式温床保温性较好，但后期通风效果差；床底在地表上的地上式温床保温性较差，但通风效果好；半地下式的则兼有两者的优点，故应用较广。虽然玻璃的辐射透过率最好，但透明覆盖物的保温能力则以油纸最好，聚氯乙烯薄膜次之，玻璃再次。东西长的温床内，由于南部床框遮荫，床内地温一般是南侧低于北侧。此外，四周的床温低于中部，这是由于温床在水平方向上散热所致。因此往往造成幼苗生育不齐。夜间及严寒期的阴天可采用蒲席、草苫和泡沫塑料覆盖保温，春暖后要及时在北侧床框上挖洞通风换气，或打开窗盖以避免高温。人工加温的方法有马粪酿热、电热、火热及水热等。热源的配置要根据床温水平分布差异而定。使四周受热多于中部，南侧受热多于北部，以调节床内土温使其水平分布达到均匀一致。
湿度
温床上的覆盖物隔离了室内外的气体交换，减弱了床面的蒸散，使床内空气湿度较大，经常处于和接近饱和状况。通风有利于散湿。加温温床因床土易干燥，须注意灌水。
温度
温标
常用的温标有绝对温标、摄氏温标、华氏温标三种，其中绝对温标和摄氏温标属国际单位制。绝对温标中的温度称为热力学温度或绝对温度，其单位为开尔文（K），它的量值正比于理想气体分子运动的动能。1个开尔文是水的三相点（0.01℃）温度度量的1/273.16，日常使用的摄氏温标度数t与绝对温标度数T的关系为：
t℃＝TK－273.15K
摄氏温标度数t与华氏温标度数τ的换算关系为：
分类
气象学及农业气象学中使用的温度常指气温、地温、水温，植物体温和叶温等。
气温
即空气温度。气象要素之一。在地面气象观测上，通常指的是离地面1.5米左右，处于通风防辐射条件下温度表读取的温度。气温在地球表面的平均分布由大气及地表的辐射状况，海陆下垫面的性质、大气环流的状况以及受环流制约的气团的移动等因素决定。在自由大气中，气温的变化和空气的绝热上升和下降有密切的关系。在对流层中，气温一般随高度而递减；在平流层中气温一般随高度缓慢增高（一直到约50公里）。对流层中有时会出现气温随高度升高的逆温层。地球表面纪录到的最高气温是58.8℃。这是1921年7月8日于伊拉克巴士拉（Basra）地方观测到的；最低气温是－89.2℃，是在1983年7月21日于南极洲东方站（高3500米的冰原上）观测到的。
地温
气象要素之一，地面温度和不同深度的土壤温度的统称，在农业气象中常称土壤温度。前者指的是土壤水平暴露面的温度，后者指一定深度的土壤温度，由置于不同深度的温度表测得。若土壤是均质的，其深层的传热仅通过分子的热传导，且地面温度随时间的变化呈简单的周期变化，则地温的变化遵循傅里叶三定律：
第一定律：自地面向下，如深度以等差极数增加，则温度的振幅以等比级数减小，即：
式中 Az、A0为在z深度及地面的温度振幅；T为振动的周期；α为传温率。
第二定律：入地愈深，则温度的极值出现时间愈落后，其落后的时间与深度成正比，即：
式中 θ为深度z处的落后相位角。以上二定律可从图中明显看出。
各深度地温日变化（1965年6月18日晴天 南京气象学院）
第三定律：对周期不同的温度变化，其变幅若要减小到同一倍数，则入地的深度与各周期的平方根成正比，即：
式中 T1、T2为深度z1、z 2处的振动周期。例如某地年地温振幅在1.15米深处减至地面的一半，则日地温振幅要减到地面的一半应在115厘米厘米深处。
实际上，由于土壤并不完全同质，存在着水平方向的热交换以及由于降水和云量等的变化，使地面温度的简单周期性变化遭到破坏，因此，地温的变化并不严格遵循上述定律。
水温
气象要素之一。水体各层的温度，通常指水面温度，即水体最表面的温度，如河面、湖面及海面的温度。海面温度代表接近海洋界面之下表面混合层中的水温状况。由于海洋面积占全球面积的71%，且水的比热最大，因此，海面水温通过海气界面的热量交换直接影响大气的温度，对天气过程的形成具有一定的作用。河面及湖面等的水温对水生动、植物及邻近地域农作物的生长发育也具有一定的影响（见温度观测、温度测定仪器）。
农业意义
温度是农业环境的重要因子之一。对农业生产有影响的温度条件有空气温度、土壤温度、水田水温和植物体温等。其中最主要的是气温。因为气温是表征植物环境中空气冷热程度的物理量，土温、水温和植物体温都要受它影响，并且较容易取得、代表性也较好。气温的周期变化，在空间形成气候的多种类型和垂直分布，对应不同的农业类型；在时间上的年变化和日变化，也对农业生产中的农事活动和农业生物的生命活动产生重要影响。气温通过强度、持续时间、时空变化直接影响动植物的生长发育，还通过对土温、水温、植物体温、湿度和肥力等影响，间接影响农业生产。
温度强度的影响
有机体生命活动，只有在一定的温度范围内才能进行，并在适温下最为活跃。对植物每一生命过程，都有最高温度、最低温度和最适温度范围；超出最高和最低温度的幅度，植物逐渐停止生长和发育，温度继续升高或降低时，植物开始受害以至死亡。一般地说，农作物生命活动温度范围约为－10～50℃，在这个范围内，温度每升高10℃，作物生理生化反应速度增加1～2倍，基本上符合范托霍夫定律。但是，作物生长发育过程，是生物有机体的同化和异化过程，生化反应与一般化学反应不同，温度过高或过低，生物蛋白质系统变性，生理机能破坏，生物有机体受害或死亡。不同植物、不同生长发育时期高、低温度的界限不同，甚至同一发育时间内不同生理机能也有差异。温度对植物的同化作用、呼吸作用和蒸腾作用；对植物的种子萌发、根系活动、营养器官和生殖器官的形成以及植物运动等都有极大的影响。农业生产对象都有各自要求的温度范围（见三基点温度）。
温度持续时间的影响
温度对农业生产对象的影响除了温度强度外，温度的持续时间也是很重要的因素，适温的持续时间长，对作物生长发育有利；危害的高、低温度出现后，持续时间长短是生物受害程度的决定因素，它是温度积累效应的表现。生物体生育速度既与温度高低有关，又与其持续时间有一定的关系。农业气象中广泛应用作物积温指标表示它们的综合影响，并用来分析各地的农作物热量条件。中国南北各地日平均气温大于或等于10℃的活动积温相差很大。南方热带地区高达8000～10000℃以上。水稻可一年三熟，为热带、亚热带作物生长区；黑龙江北部2000℃，为一年一熟和喜凉作物生长区；青藏高原高寒地区有很大面积低于500～1000℃，基本上无作物栽培。分析热量资源，还必须注意各地的越冬条件和最热月温度。冬季低温强度和持续时间是冬作物安全越冬的指标，多年生作物越冬还受到年极端最低温度的限制；除了热带地区外，最热月高温大多不是限制因子，但部分高原地区最热月温度低，限制了喜温作物的发展。
温度变化的影响
空气温度也有时空变化。空间上随纬度北移（北半球）和海拔升高，温度降低；时间上随季节和昼夜而变化。温度变化对农业生产的影响可分为周期性的（年变化、日变化）和非周期性的两方面。
作物适应各地区温度年变化的结果，形成各自的感温特性和生育规律，显现出植物气候特征（物候）。栽培作物的种类、耕作制度和农业技术措施等都必须与温度的年变化相适应。为了确定某些重要物候现象或农事活动的开始和终止的时间，农业气象服务中，常应用具有农业意义的界限温度：0℃，5℃，10℃，15℃，20℃等日平均温度、稳定通过的始终日期为指标。温度是决定植物地理分布的主要因子。由于南北方温度条件不同，地区间作物引种，除必须注意光照条件外，也应依据农业气候相似原理，考虑作物原产地的温度条件。温度条件相似地区间的引种或由低温地区向较高温度地区引种，比较容易成功。
气温日变化对作物干物质的积累有明显的作用。在一定范围内，日较差大，白天光合作用制造的有机物质多；夜晚呼吸作用减弱，消耗的有机物质少，植物体积累的物质多。日较差大还可促进种子发芽和开花，使果实含糖量高而味浓。
温度非周期性变化往往造成农业气象灾害。春、秋两季，温度升降不稳，北方冷空气入侵，常常形成早、晚霜冻危害及低温冷害；夏末不适时的高温造成长江流域水稻高温逼熟；初夏的高温、干燥使山东、河南、安徽、江苏等省及西北地区小麦遭受干热风危害等。
温度的间接影响
温度对农业生产的重要性还在于温度变化能引起作物环境中其他因子，如湿度、土壤肥力等的变化。环境中这些因子的综合作用又能影响作物的生长发育、农业产量的形成和农产品的质量。
温度是病虫活动的重要环境因子之一。病虫的侵染、繁殖、消长和迁飞都和温度高低有密切关系，在较低或较高的温度下，病虫生育受到阻碍。一般病虫害在20～30℃温度范围内发育最快，危害严重；超过40℃或低于－10℃，多数病虫难以生存。
温度对畜牧业的影响
温度与畜牧业的关系也很密切，它影响牲畜的生活，牧草的生长发育，因而影响畜牧业的发展。冬季低温，牲畜消耗热量多，食量增加，而饲料不足，特别缺乏青饲料，结果牲畜消瘦体质下降，易感染病害或在越冬期大量死亡；高温季节，食欲减退，消瘦，传染病多发生。此外，温度影响牲畜发情、配种和坐胎率等等。
温度对林业的影响
温度影响林木的生长发育，决定森林类型及其分布，中国气候全国分为六个热量带，每个气候带内都有其相应的树种和森林类型，在山地条件下树种的分布因受山地温度的变化而受限制。在森林植被形成后，由于林冠阻挡太阳辐射，加之林内空气湿度大，因而形成林内最高温比空旷地低，最低温较高，温度变化缓慢的森林小气候。
温度的调节
农业生产中常采用各种措施调节作物环境温度。其措施有灌溉、松土或镇压，垄作或沟种等。主要是改变土壤热量的物理特性，调节农田的反射率、有效辐射、潜热通量、土壤热容量与导热率等，以调节土壤温度和近地层空气温度。此外，风障、阳畦、温室等保护地栽培措施以及人工温、湿度调控装置都能调节农业环境温度。
参考书目
北京农业大学农业气象专业编：《农业气象学》，科学出版社，1982。
温度测定仪器
简史
第一件测温仪器是16世纪末（1593年）由意大利物理学家G.伽利略研制的。后经多次改进，到17世纪中叶出现了有刻度的温度表，并且由侨居中国的比利时人南怀仁传入中国，如图。最早的变形温度计是由C. 英蒂默于1735年制作的。最低温度表和最高温度表于1826年和1832年相继问世。19世纪80年代出现了电阻温度表，使温度的远距离测定技术迈开了第一步。20世纪以来，电测温度表的发展很快，相继出现了热电偶温度表、半导体温度表、石英晶体温度计、p-n结温度计及红外测温仪等多种新式的、精密的测温仪器。目前除了继续从原理和工艺方面探讨和发展各类感温元件，提高其精确度外，还大力发展精密的测量仪表与计算机资料处理系统相联结的各类测温仪器。
南怀仁传入的气温计，制于1670年左右（据《古今图书集成》）
温标
常用的温标有三种：德国的G.D.华伦海特把水结冰的温度定为32度，水沸点定为212度，把32度到212度的间隔平分为180等分，这就是华氏温标，以“F”表示。瑞典的A.摄尔修斯把水结冰的温度定为100度，水沸点定为0度，从0度到100度间分为100个等分，以后法国J.P.克里斯廷把冰点沸度倒过来，这就是摄氏温标，用“C”表示。英国的L.开尔文以－273℃为零度（称绝对零度），融冰温度为273度，每一度的分度与摄氏度相同，这就是开氏温标或绝对温标，以“K”表示。三种温标的换算关系如下：
1972年国际计量大会决定以开氏温标作为最基本的温标。
性质
测温仪器主要有三个特性：滞后现象，敏感性和准确性，分别用滞后系数（lag coefficient）、灵敏度（sensitivity）和准确度（accuracy）来表示。
滞后系数
表征测温仪器滞后现象的物理量，其数值为当介质温度不变时，温度表的示值与介质温度之间的差值降至原差值的1/e（e为自然对数的底）时所需要的时间，单位是秒。测温仪器与被测介质间的热量交换需要经过一段时间才能达到，这就是测温仪器的滞后现象或称热惯性、热滞现象。
测温元件和被测介质之间在单位时间内所交换的热量与两者的温差成正比。因此温度表的感温速度可用下式表示：
式中 t为温度表的瞬间示度，τ为时间，θ为被测介质的温度，λ为温度表的滞后系数。滞后系数的大小和温度表及被测介质的性状有关。例如：静止空气中的λ值为在水中的20多倍；风速大，滞后系数小。
由温度表滞后所引起的示值与实际温度之间的差值称为滞差。在实际工作中应根据测温的要求和被测介质的性质，选择适宜滞后系数的温度表。一般测定气温的温度表要求滞后系数为100～200秒。
灵敏度
表征温度表对温度变化量反应的敏感程度的物理量，其数值为：当温度改变1℃时，玻璃液体温度表内液柱长度的变化量，也就是单位刻度的长度。灵敏度高的表刻度、读数越精确，或说精确度、分辨率越高。
设0℃时表内液体（水银或酒精等）的体积为V0，当温度改变△t℃时，管中液柱长度变化（伸长或缩短）为△L，温度表的灵敏度为：
式中 S为毛细管的截面积，μ为液体的膨胀系数，γ为玻璃的膨胀系数，α＝μ－γ，称为温度表的视膨胀系数。因为一支温度表的V0、S和α都可看作常量。所以一支温度表的灵敏度也是一定的。
电阻温度表的灵敏度可用温度改变1℃的电阻值的变化表示。用电表指示的测温仪器的灵敏度可以用温度改变1℃时电表指针偏转角度或者弧度大小表示。
准确度
表征仪器测值对真实数值接近程度的物理量。测值与真值之差，即为误差。实际工作中常用误差值的大小来衡量准确度，误差越小，准确度越高。确定温度仪器的误差方法（即温度检定方法）是将温度表放入恒温槽内，用一支标准温度表指示槽内的温度值，温度表的指示值与标准温度表示值之差的多次平均就作为温度表的误差，即表示温度表的准确度。因此，仪器的准确度实际上与检定条件（检定设备、标准仪器等）的精密度有关。检定条件的精度级别必须高于被检仪器的级别。感温元件的老化将引起性能的改变或使零点发生漂移，仪器准确度会改变，因而测温仪器应定期进行检定。
参考书目
W E Knowles Middleton,Invention of the meteorolo·gical instruments,Johns Hopkins Press,1969.
温度—对数压力图解
以温度为横坐标，气压的对数值为纵坐标的热力学图解，常简写为T-lnp图，即埃玛图解。图上绘有等温线、等压线、干绝热线、湿绝热线、等饱和比湿线五种线条。在气象工作中，这种图解用途很广泛。一般根据探测资料，在图上可绘出温度—气压曲线（简称温压曲线，或称温度层结曲线）、露点—气压曲线（简称露压曲线，或称露点层结曲线）。还可在图上求算出大气温、湿度的垂直分布和特性值、抬升凝结高度、对流抑制高度、等压面的位势高度、气层厚度；还可判断大气垂直稳定度、估算大气不稳定能量、估算云厚以及进行气团分析等。
温度观测
玻璃液体温度表
测温物质是液体、球部和管壁由玻璃制成的各种温度表的总称。玻璃液体温度表的感应部分是一个充满液体的玻璃球。一根中空的玻璃毛细管与它相通，毛细管的另一端密封。常用的测温质是水银、酒精或甲苯，它们的物理性质对比如表2。
气象观测上最常用的温度表是套管式水银温度表（图1）。按用途分，有：①最高温度表（图2）。它能指示一定时间内的最高温度。其构造特点是在球部和管之间形成一窄道，当温度升高时，水银被挤出去，而当温度下降时，由于水银的内聚力不足以克服窄道处的摩擦阻力，细玻璃管内的水银不能缩回到球部。这样，就可以指示出自上次调整以后这段时间内的最高温度。每次调整时用甩动法强使水银柱与球部水银相连。②最低温度表（图3）。它可指示一定时间内的最低温度。其构造特点是在酒精液柱中置有一哑铃形指标。当温度降低时，液柱收缩。液柱顶的表面张力将指标拉向低示度；当温度上升时，膨胀的酒精绕过指标而不冲动指标原有的位置。这样，离球部较远一端的指标位置就指示出自上次调整以来的最低温度。每次调整时只需将球部抬高，使指标落到液柱顶端即可。③地面温度表。包括地面（0厘米）温度表、地面最高温度表和地面最低温度表。地面温度表的球部及表身半埋土中，半露空中。④曲管地温表（图4）。用来测定浅层各深度的地中温度。球部附近的管子弯曲成135°，整套曲管地温表包括5、10、15、20厘米深度的四支温度表。⑤直管地温表（图5）。测定较深层即40、80、160、320厘米深的地温，温度表放在一木棒的尾端，木棒置于套管内，套管埋入土中。
表1 气象用测温仪器的一些主要型式和原理
表2 测温液的物理特性比较
图1 水银温度表
图2 最高温度表球部构造
图3 最低温度表球部及玻璃指标
双金属片温度计
如图6，它能连续记录温度。其感应部分一般是由两种膨胀系数不同的金属片焊接而成的双金属片。其曲率随温度而变化；它的一端固定，另一端的位移通过杠杆的放大传递，使记录笔在钟筒的自记纸上记录下温度的连续变化。钟筒旋转一周为一日（日转型）或一星期（周转型）。温度计由于机械摩擦等原因而造成的误差一般可达0.5℃或以上，使用时应对照温度表读数进行记录订正（见温度、温度测定仪器）。（林晔）
图4 曲管地温表
图5 直管地温表
图6 双金属片温度计
温室小气候
简史
从公元前一世纪，古罗马用云母板地壕，中国西汉用四时之房在室内加温种植瓜菜。1694年英国首先建造了玻璃温室。到19世纪初开始注意屋面坡度的影响。19世纪后半叶，已用“温室效应”理论来说明温室的升温。第二次世界大战后，欧美发展大型连栋玻璃温室并引入采暖通风调节设备。1950年以后，日本首先发展了各种塑料棚室，中国也对传统温室结构进行改良，推广了透光保温性能良好的“北京温室”。近二十年来，随着各种环境调节器材的使用，温室小气候的改善技术迅速发展。温室利用已由冷季扩展到周年，从温带扩展到极地和热带沙漠。
物理基础
温室的辐射平衡和热量平衡是温室小气候形成的物理基础。不加温，温室外表面的辐射平衡决定于到达覆盖外表面的总辐射、地面反射辐射和有效辐射。覆盖外表面平均净辐射R外公式为：
式中 Aw为覆盖表面积：n、m分别为不同坡度角、不同方位角的温室表面的个数：Qij、Qrij、Fij分别为坡度角等于i、方位角等于j的覆盖外表面Aij的太阳总辐射、反射辐射和有效辐射的辐照度。温室内地面净辐射R内地的近似式为：
式中 Q为室外的太阳总辐射；β为地面的反射率；β内为覆盖内表面的反射率；hr为长波辐射传热系数；T内、T外为温室内表面和地面的温度；τm为温室透光率，对漫射光为0.5～0.7，对直射光为0.55～0.8。地面净辐射大体与吸收的太阳总辐射成正比。
无人工调节温室的热量平衡如图1所示。白天，太阳总辐射是主要能源，它到达覆盖表面后，部分被反射和吸收，大部分透射入室内到达地面和作物面，还有一部分由地中横向传出室外。夜间，温室散热降温，室内温度的维持主要靠白天地中的蓄热并通过地面辐射和乱流交换提供热量。温室内地面净辐射R 内地比室外低，显热交换P 与潜热交换LE 也减少，而土壤热交换B 则比室外多，因此室内地温比室外高。由于覆盖减少了热扩散，室内气温也提高。温室整个覆盖面的热量平衡表达式为
R外－R内＝P内＋P外＋LE内
式中 R外、R内为温室覆盖外表面与内表面的净辐射；P内为温室覆盖内表面与室内空气的乱流热交换；P外为覆盖外表面与室外空气间的乱流热交换；LE内为覆盖内表面凝结的水量乘以蒸发潜热。
图1 无加温温室的辐射平衡与热量平衡示意图
要素分布
辐射
温室内的照度一般只有室外的50%～80%，冬季往往成为作物生长的限制因子之一。影响光环境的主要因素是太阳辐射、温室结构、覆盖材料的光学特性和作物的群体结构。温室对太阳直接辐射和散射辐射的透过率是不同的。透过率取决于温室的形式、结构与覆盖材料的种类，而温室的方位和太阳在天空中的位置一般只影响太阳直接辐射的透过率。散射辐射的透过率可看作是温室固有的常数。透过率一般是南部优于北部，上部优于下部。就直射光平均透过率而言，冬季全玻璃透明温室的透光率东西走向比南北走向要高，两者相差5%～25%（平均约7%～10%），即使方位偏转30°也是这样。温室愈长、高跨比（高度/跨度）愈小、纬度愈高、温室的太阳辐射透过率也愈高；春秋季，两者差异小于5%；但夏季，南北长温室的透过率反比东西长的高。东西长温室内，辐照度的水平分布不均匀，有明显的低值区，中午时透过率比早晚的高5～10%；南北长温室则相反，水平方向上辐照度较均匀，中午的透过率比早晚的低。温室顶部玻璃的坡度对太阳直接辐射透过率影响很大，冬季，随坡度增加，东西长透过率明显增大，平均透过率最大的坡度，大体等于该地当日正午太阳高度角；但夏季则随坡度增加反而略减。无论冬季或夏季，南北长的温室太阳辐射透过率随顶面坡度变大而减小。散射辐射透过率随顶面坡度减小而增大，可相差2%～3%，地面中央部位比四周约高5%～8%。一面侧墙不透明时，附近地面上的散射辐射透过率减少30%。温室构架厚度所形成的阴影对南北长的太阳辐射透过率影响很大，对东西长的影响则在早、晚大，中午较小。构架的阴影是冬季形成低值区的主要原因。
覆盖材料的光学特性对温室的光质光量影响很大。聚氯乙烯和玻璃对短波辐射的透过率都在80%以上，对长波辐射几乎不能透过。具有特殊透射光谱的有色薄膜和玻璃，能改变室内辐射成分而影响作物生长和品质。玻璃几乎不透紫外线，对作物花果着色等有显著影响；塑料薄膜能吸收紫外线，使紫外线透过率明显下降。塑料薄膜吸附尘埃、水滴和老化后，透光率即显著下降。覆盖材料对太阳直接辐射的透过率随太阳辐射对覆盖材料的入射角增大而明显减小。入射角为0°～40°时，反射率大约为7%～8%；40°以上时反射率急增，至60°以上时，玻璃和薄膜变得几乎不透明。入射角为30°～60°时，半透明散射性覆盖材料比透明材料的透过率低，但使温室内散射辐射比例增大，地面上的辐照度比较均匀。
温度
室内温度随外界气温变动而有明显的日变化和季节变化。不加温的密闭温室，白天室内外温差随太阳辐照度增加而加大，室内气温可比室外高2倍以上；夜间室内最低气温一般比室外高1～4℃，有时比室外低，因此昼夜温差很大。室内温度状况随温室的保温比、通风换气状况、潜热消耗和覆盖材料的辐射特性等而有显著变化。温度的垂直分布和水平分布不均匀，室内各部位之间温差最大可达5～8℃。密闭温室内部，上风侧常比下风侧温度高。这是因为在屋顶部分上风一侧形成负压，下风一侧形成正压，造成室内气流方向与外界风向相反，使被加热的空气沿地面流向上风一侧所致。室内白天地表温度低于气温，温室中部地表温度比室内四周略高。在冷季，室内覆盖地膜提高贮热比（土壤贮热量/地面净辐射），或在温室四周设防寒沟减少地中横向传导散热，都能提高室内土温和气温。在冬天微风的晴夜，温室内气温有时比室外还低。温室愈小、白天的太阳辐射愈少、夜间温室有效辐射愈大时，愈容易出现这种情况。土壤贮热量愈多，保温比愈大，这种现象愈难出现。微风时，室外贴地层可以通过空气的垂直乱流和平流由上层或其他地方补给热量，温室内不仅得不到这种热量的补给，反而由于温室强烈的辐射冷却，形成了室内比室外气温低的现象。保温覆盖能减少温室散热而提高夜温。不同种类覆盖的保温作用约为2～10℃，见图2。
图2 不同覆盖温室大棚的保温能力（北京 1974）
湿度
取决于室内的蒸散量和换气率以及外界空气的湿度状况。室内蒸散量一般可达2～3毫米/日，随作物生育状况和水分状况而异，蒸发量与室内日射量成正相关。室内相对湿度有明显日变化，夜间往往高达100%。日较差晴天时大，地面湿润时大；反之则小。室内地面净辐射量增加、换气减少时，室内湿度就显著高于室外。持续高湿，会抑制作物的蒸腾并使水汽凝结导致病害发生。覆盖地膜和通风换气都可降低空气湿度。室内过分干燥时，可采用喷雾、湿垫通风等措施来提高湿度。
二氧化碳
决定于作物生育状况，室内辐照度、CO2供应和通风等因素。室内CO2平衡公式为室内CO2变化量＝通风交换CO2量＋地面放出量＋作物呼吸量一光合吸收量＋人工补给量。室内CO2浓度有明显日变化。密闭温室内在日落后浓度逐渐升高，清晨时最高，约达500～1000μl/L；日出后因作物的光合作用使CO2浓度迅速下降，经1～2小时可降到100μl/L以下，接近作物CO2浓度补偿点。温室通风后，约维持在300μl/L的水平上。土壤有机质少或用沙培和水培作物时，室内CO2浓度显著减少。通风时，离进气口越远，平均CO2浓度越低，辐照度越大和通风量越小时，降低越显著。温室内施用CO2是温室栽培的增产措施之一。
通风
室内通风对防止白天高温、夜间高湿、补充CO2和氧气、排除有害气体等起着重要作用。气流速度对作物体温、净光合强度和蒸腾有显著影响，室内气流一般以0.4～0.5米/秒为宜。通风方式有自然通风和强制通风。自然通风依靠天窗和侧窗，其原动力是室内外温差形成的浮力及外界的风压。当外界风速在2米/秒以上时，风压是主要原动力，风速在1米/秒以下时，室内外温差成为重要原动力。风速在1～2米/秒范围时，根据通风窗位置和风向，风力换气和温差换气或相互加强或相互抵消。温差换气必须有两个以上不同高度的通风窗口，气流从下部窗口流入，从上部窗口流出，形成对流。通风量大体与进出风口间的垂直距离的平方根以及室内外温度差的平方根成正比。并受进出口开口面积小的一方所制约。天窗高、侧窗低、进出口面积匹配适当，通风才好。若侧壁通风口配置不合理，将使室温分布不均匀。风力换气是依靠室外自然风速对温室壁面形成的风压，气流从迎风面正压处的开口部流入，从背风面负压处开口部流出，通风量大体与外界风速成正比。强制通风有排风法和送风法。风机和吸气口的安设位置，是通风效果好坏与室内气流均匀与否的关键。吸气口面积一般约为风机口径面积的2倍。
参考书目
三原義秋编著：《温室設計の基礎と實際》，東京，養賢堂，1980。
乐天宇等著：《小气候的改善与管理》，农业出版社，1982。
温周期
作物的生长、发育和产品品质在昼夜有一定变温的条件下比恒温条件下要好的现象。作物的温周期特性与其原产地日温节律有关。大陆性气候地区，温度日较差大，原产该地区的作物在日较差10～15℃时，生长最好；海洋性气候地区，因温度日较差较小，原产该地区的作物在日较差5～15℃时，生长最好；某些热带栽培的作物，如甘蔗，在日较差很小的情况下，仍能繁茂生长。
在自然条件下，植物的生长速度也有日变化，夜间和早晨生长速度最大。所以用日平均温度作为作物生育速度指标是不合适的。夜温对植物生长的重要性早已有所认识。图为番茄生长在昼夜变温下与恒温下的比较。
气温日变化要和其他要素相配合，作用才明显，如白天温度高，与强光照相配合，才有利于光合作用。日温差较大的地区，作物种子的粒重较大，含糖量高，品质好。小麦在平原地区千粒重一般在30～40克左右，青藏高原的小麦千粒重可达50～60克。
番茄茎的生长量在恒温与变温下之比较
沃耶伊科夫，А.И.
俄国卓越的气象学、
气候学、地理学和农业气象学家，苏联现代农业气象学的奠基人之一。1860年秋考入彼得堡大学数学物理系，1861年离开彼得堡，去德国海德堡大学求学。1863～1865年进柏林大学和哥廷根大学，1865年获哥廷根大学哲学博士学位。1870年当选为俄国地理协会常设气象委员会秘书长，1883年当选为地理协会主席。他还任彼得堡大学教授、功勋教授；获莫斯科大学自然地理学名誉博士学位，俄国科学院通讯院士，柏林地理协会通讯院士。曾获得俄国地理协会金质奖章，巴黎展览会金质奖章，康斯坦丁诺夫金质奖章。
他早年就倡导把气象知识用于农业生产，并首创“农业气象站”一词。1884年提出农业气象观测大纲，1885年组建第一批农业气象站。他采用“农业气候相似”原则，分析中国和日本植茶区与俄国湿润亚热带地区的气候和土壤条件，提出外高加索地区适宜栽培茶树。还对玉米、棉花、水稻等作物的种植气候条件进行研究，为发展俄国的玉米、棉花等作物作出了重要贡献。他是护田林营造的积极拥护者，指出俄国的草原地区不宜种植树木。沃耶伊科夫在气象学、气候学和自然地理学等方面的著述甚多。农业气象学方面的学术论著共57篇，主要有：《森林对气候的影响》（1878年）、《地球气候》（1884年）、《气象学对农业的意义》（1885年）、《农业气象学》（1891年）、《农业气象学任务》（1893年）、《农业气象观测》（1888、1889、1891年）、《子粒玉米栽培的气候条件》（1884年）、《气候对植被的影响》（1884年）、《气象学在园艺上的应用》（1885年）、《棉花与气候》（1909年）等。为纪念他的功绩，苏联地球物理观象总台和沃耶伊科夫生前试验基地所在的村庄均以他的名字命名。
无霜冻期
热量资源的一种表达形式，是一年内终霜冻日至初霜冻日（见霜冻）之间的持续日数。通常用地面最低温度大于0℃终、初日期间的天数来表示。百叶箱气温一般比地面高出2℃左右，因此也有用日最低气温大于2℃的持续期近似地作为无霜冻期。
无霜冻期与气象学上所称的无霜期不同。无霜期是根据地面出现白霜的终、初日期确定的，但白霜的出现并不完全取决于温度。当空气特别干燥或夜间有风时，尽管地面温度已降至0℃或以下，作物已受冻害，而地面仍不见霜（俗称黑霜）；或者，地面虽已出现白霜，作物却未受害。在中国西北干旱地区无霜冻期往往比无霜期短1～2个月，可见根据白霜确定的无霜期，不能准确反映作物受霜冻害的情况。
无霜冻期常被认为是喜温作物的生长期，大致与日平均气温大于10℃的时期相当。其分布是随纬度增加而缩短的（见图）。东北和内蒙古大部分地区、黄土高原、河西走廊等地区的无霜冻期在100～150天之间，可种植生长期短、较耐寒的作物，一年一熟。华北平原、山西和陕西两省南部约200天，可两年三熟或一年两熟。长江流域大部分地区在230～240天以上，四川盆地长达300天以上，大部分地区一年两熟。南岭以南无霜冻期大于350天，雷州半岛、海南岛、台湾南部以及云南南部河谷地区终年不见霜冻，为冬季可种植喜温作物的三熟区。新疆准噶尔盆地、塔里木盆地无霜冻期均在150天以上，吐鲁番盆地达200天以上，青藏高原除东南部雅鲁藏布江河谷无霜冻期长约100～150天外，大部分地区不足50天，为全国最短地区，基本上没有种植业（见农业气候资源）。
（高素华）
中国无霜冻期分布图（天）
无线电探空
一种高空大气探测方法。利用地面无线电设备，接收随气球飘升的无线电探空仪所发射的无线电讯号，以获得高空各层气象要素（压、温、湿）的资料。无线电探空仪可用充氢和充氦的气球（通称探空气球）带到高空。在它上升过程中，不断感应环境大气特性并自动发出与压、温、湿变化相对应的无线电讯号。地面接收机接收讯号后，经整理计算，即可获得不同高度（一般在30公里以下）的气象要素值。探空仪的有效作用距离约为150～200公里，可工作1.5～2小时。无线电探空仪的温度感应器一般采用双金属片、金属电阻丝或半导体热敏电阻元件；湿度感应器一般采用毛皮、肠膜、露点测湿器、半导体湿敏电阻或湿敏电容元件；气压感应器采用金属膜盒、沸点测压或半导体压敏电阻传感器等。特定结构的探空仪还可测定高空的太阳和地球辐射、臭氧的垂直分布以及大气中的电特性（电位梯度和导电率等）和放射现象等。此外，还有定高气球探空仪、飞机下投式探空仪和低空探空仪等，都主要用于研究的目的。
在施放无线电探空仪时，如果同时用光学经纬仪、无线电经纬仪或测风雷达（此时探空仪携带应答器）跟踪，也能测定高空的风向、风速。在探空仪上附加一个简单的接收机，用来接收远程无线电导航讯号，并将此讯号调制在探空仪的特高频发射机上，发往探空站。由连续收到的不同导航台发出的导航讯号的相位差，利用双曲线原理，即可获知不同时刻探空仪的位置，从而计算出高空的风向、风速。这种方法称为导航测风法。
物候
物候观测简史
中国最早的物候记载见于《诗经·豳风·七月》：“四月秀葽，五月鸣蜩”，“八月剥枣，十月获稻”。其后《管子》、《夏小正》、《吕氏春秋·十二纪》、《淮南子·时则训》、《礼记·月令》等书中都有这方面的记述。吕祖谦（公元1137～1181年）对婺州（今金华）的腊梅、桃、李、梅、海棠等24种植物的开花期、结实期和春莺初到、秋虫初鸣作了实际观测和记载。这是世界上观测种类较多的最早实测记录。日本保存了自公元9世纪以来1000余年的樱花开花期记载，是世界上最长的单项物候资料。英国F.R.S.马香家族祖孙五代在诺福克地方从1736年到1925年连续进行过物候观测。1751年瑞典C.Von.林奈在《植物学哲学》一书中，第一次阐述了物候观测的目的和方法，物候学才成为一门科学。林奈于1750～1752年组织了18个观测点。1780年欧洲建立了第一个国际物候观测网。国际气象组织1932年在农业气象委员会下成立了物候学专门委员会。在该会的倡议下，于1935年提出进行国际物候观测的建议。嗣后1947年、1953年两次建议在世界各国组织物候观测网。并决议把物候观测列入农业气象工作大纲。1934年起，中央研究院气象研究所选定动植物种类，委托各地农事试验场的农情报告员兼任物候观测，这是中国有组织的进行物候观测的开始。1961年中国科学院地理研究所与中国科学院植物研究所北京植物园，共同制定了物候观测方法草案，对33种木本、两种草本植物、11种动物进行观测；自1963年起全国性的物候观测网开始按统一的方法进行，并出版年度观测记录，据以编制出较为实用的物候图（见彩图144）。
物候与气候
各种动植物物候出现的早迟，主要受气候周年变化的制约。它不仅反映当时的天气条件，而且反映过去一段时间天气的积累情况。不同地区物候期出现的早迟，则是地区间气候冷暖干湿程度的反映。影响地区间物候期差异的因子有：①纬度。纬度越高，温度越低，春季物候期越晚；②海拔高度。海拔越低，温度越高，春季物候期越早；③海陆分布。受海洋气流影响的地区，气温变化平缓，春季物候期延迟；④地形。盆地和谷地冷空气容易聚集，无霜期比周围略高之处为短。从图可看出，不同地区桃树始花的日期不同。在26°N 以南，等值线基本与纬线平行；26°N 以北，等值线呈马蹄形，是冬春季寒潮影响的结果。同一种动植物，其不同物候期在一个地方的出现早迟遵循固定的顺序；但在特殊天气条件下，也会出现“倒置”现象。
物候对于科学和农业生产实践具有重要意义。物候是环境条件的综合反映，物候观测或调查，可弥补气象、土壤、水文等资料的不足，用它推断一个地方的气候、土壤状况，特别是用某些指示动植物的物候，估计一个地方的气候条件具有实用意义；利用历史物候资料可作气候变迁的研究。不同地区物候期的早迟可作为区划依据，用以确定不同区域适宜栽培的作物种类、品种、种植制度等；利用物候期顺序的规律性和物候与气候的对应关系，可进行农业气象补充预报和农业气候分析。现代科学技术向物候学领域的渗透，使得物候学的发展也很快。世界先进国家已运用卫星和飞机遥感监测自然物候，用电子计算机整理物候记录，编制物候期图，并用数学方法研究物候与生态因子的关系，进行数学模拟（见物候观测）。
桃始花等候线图
参考书目
竺可桢、宛敏渭著：《物候学》，科学出版社，1980。
物候观测
观测内容
包括农业物候观测和自然物候观测两类。农业物候观测，主要有农作物，果树，蔬菜、栽培的林木、牧草和放牧、饲养的畜禽、鱼类等的发育期、生长状况和产量的观测；自然物候观测，主要有野生木本、草本植物的发育期观测、候鸟、昆虫和某些动物的活动初终期（如候鸟始、绝见期，昆虫始、绝鸣期）观测及一些气象水文现象（如雷暴、霜、雪、结冰）发生的初终期观测。
观测步骤和方法
大约有选定观测地点、观测对象、确定观测项目、观测时次和资料整理计算等几方面。农业物候观测和自然物候观测步骤和方法大同小异。
农业物候观测
①正确选择观测地段和观测点。观测地段要能代表当地一般地形、地势、土壤、耕作制度和栽培技术水平，距建筑物、道路（公路和铁路）、河流、水库等在50米以上，以减少小气候的影响。观测点在观测地段上要分布均匀，距地段边缘有一定距离。果树地段可不分观测点。②确定观测的农作物、果树或蔬菜的种类和植株。一般是选择当地栽培面积最大、普遍推广的优良品种。③观测的时间和次数，因作物种类而异，以不漏测发育期为准。④计算进入发育期百分率（A）：
式中 b为取样总株（茎）数，c为进入某发育期的株（茎）数。当A≥10%时为始期，≥50%为普遍期，≥80%为末期。
自然物候观测
步骤和方法与农业物候观测大同小异。①选观测点。测点的地形、地势、土壤、植被等应有一定代表性，并长期固定；②选观测对象。应选当地常见、分布广，对季节反映明显，与农业生产关系密切，且系露地栽培和野生者。选定后作上标志，作长期固定观测对象。目前，中国供选择的木本植物约30余种，草本植物12种，候鸟、昆虫、两栖类7种和一些水文气象现象；③观测时间和次数。一般是常年进行，以不漏测所要观测的发育期和项目为准。在春季和秋季应每天观测，特别是动物物候要随时注意观测，植物的发育期观测，可根据季节和出现规律，由观测者灵活掌握（见物候）。
参考书目
宛敏渭、刘秀珍著：《中国物候观测方法》，科学出版社，1979。
物候历
物候现象出现的时间顺序表。各种物候现象都受气候要素的综合影响，每年出现的时间有一定的规律性，将一个地方的长期的物候现象按其在一年中出现的时间顺序编排，就成为物候历或自然历。
世界上有许多国家如法国、德国、挪威、苏联、意大利等都曾制定地区的自然历，罗马恺撒时代颁发过物候历。中国在两千年前就已创立二十四节气和七十二候，反映了黄河流域物候现象的时间分布规律。19世纪中叶，太平天国颁布的“天历”包含有南京的物候观测资料。竺可桢、宛敏渭于1980年共同编撰的《物候学》一书中，包含有以动植物物候现象为主的北京自然历。
物候历的基本内容有：物候现象出现的平均日期，最早和最晚日期，季节划分以及相应的农事活动。因为不同地区气候有差异，动植物种类和品种不尽相同，可因地制宜地确定本地有特殊意义的观测对象和观测项目，经过较长期的资料积累，即可加工整理出适用于本地的物候历。
各种物候现象都是综合气象条件作用的结果，彼此之间有候应关系。因此，根据物候历不仅能推断当地的农业气候条件，而且可以预告农业生物的物候期。例如华北地区有“枣芽发，种棉花”的农谚；四川宜宾地区把李树始花作为早稻浸种、催芽的物候指标，把刺槐始花作为早稻插秧的物候指标等。
物候律
动植物生命活动的季节性现象受气候影响所形成的地区分布规律。由美国的A.D.霍普金斯于1918年提出。他认为不同地区植物物候期的早迟主要受当地气候的影响，而气候又受纬度、海陆分布、地形等因素制约。因此，物候期的出现日期随纬度、经度和海拔高度呈规律性分布。在北美洲温带内，春季和春夏每向北移动1个纬度、向东移动5个经度或海拔高度每上升400英尺，植物物候期将各后延4天；在晚夏和秋天则要提早4天。
X
硒光电池照度计
以硒光电池为光传感器的照度计。硒光电池的光谱灵敏度与人眼的很接近，故可直接测定照度。如图，当光照射到作为采光测头的光电池硒面上时，在其受光面和背光面之间产生电位差，此值与入射光通量有关。受光面为电池的负极，背光面为电池的正极。将两个电极用导线同电流表联接，就有电流通过。入射光越强，光电流越大。在一定条件下，硒光电池产生的光电流I与所受光通量Φ成正比，即：I＝α·Φ。将电流表的表面以光照度单位1x划分刻度，即成照度计。这种仪器携带方便，使用简单，又能迅速地直接读出结果，因此应用较广泛。但硒光电池受强光（10001x以上）照射时会逐渐损坏。为了测量较大照度，需在传感器前面加已知减光倍率的中性减光片。较完备的硒光电池照度计应具备以下特点：①硒光电池的“线性响应”较好（即光电流与光照度成正比），在长期工作后，仍然保持良好稳定性。在低照度测量时，应选用低内阻硒光电池，其灵敏度略低，但线性响应较好。②由于各种新型光源的色温相差很大，为使照度计对不同波长的光的灵敏度能接近于人眼的视觉灵敏度，采光测头应附有滤光器以取得必要的修正。为避免光电池的镜面反射现象，在光测头最上层还必须装置角度补偿器。硒光电池的灵敏度受温度影响较大，温度过高、过低都会造成较大误差，因此最好是在常温下工作。（巴昆）
硒光电池结构示意图
系统分析
特点
把复杂的研究对象看作由相互作用、相互依赖的若干组成部分结合而成的，具有特定功能的系统，从整体上对它进行全面、综合的研究。在研究过程中，并不排斥问题的复杂性，这与传统的科学研究方法，把一个复杂的事物分割成若干部分，在一定的条件下分别进行试验，孤立地、静止地进行分析全然不同。
基本原理
包含两方面内容：一是应遵循的原则，如全局性（整体性或系统性）原则，即组成系统的各个单元或子系统都有各自的属性和利益。在分析问题时必须有全局观点，只有全局最优才算最优；综合性原则，即系统本身是一个复杂的综合体。研究时应综合考虑技术的和社会的各个方面，同时还要综合利用各门学科的知识和技术；关联性原则，是研究系统时，既要看到当前的状态，又要了解过去的变化及预测未来，既要注意系统内部各单元的关系，还要注意系统与环境的条件关系，包括直接的和间接的关系；合理性原则，即要使系统有最优的效果，以最小的输入耗费取得最大的输出效益。在设计或改进系统时，应使系统在整体上最优。当理论上存在最优，而实践上难以达到时，往往求出满意解或合理解效果会更好；科学性原则，即系统的分析和运行控制应客观、定量和精确可靠。二是方法论，指正确的思考程序和工作步骤。比较起来，系统分析的原则是本质的，方法是从属的。
主要内容
各种系统的规划、研究、设计、制造、试验和使用。它涉及到规划论、库存论、控制论、信息论、决策论、排队论以及统筹方法等，其理论基础是运筹学、图论、概率论、统计学、模糊数学、计算机科学、模拟技术以及经济学、哲学、心理学等其它社会科学。系统分析的主要工具是电子计算机。由于系统问题的复杂性和变量多，难于直接对系统本身进行分析或试验，常常要采用与系统相似的模型。用网络图描述系统的结构和关系，称为网络模型；用数学方程式描述系统的结构和关系，称为数学模型；用计算机语言模拟系统及其运行，称为计算机模拟模型；用逻辑框图形式表示系统分析和决策过程，则称为Delta（活动时间逻辑决策）图模型。
发展简况
系统分析的功用在于运用已有的科学定理、定律、方法和技术等为决策者提供解决系统问题的各种可以选择的方案和策略，以便作出最佳决策。它产生于本世纪30年代末，40年代初，首先用于军事方面。60年代后期开始用于民用工业生产和管理，70年代进入解决各种复杂大系统问题阶段，应用范围相当广泛。在农业方面，系统分析有助于实现农业生产管理的现代化，有助于推动农业现代科学技术的发展。农业生产本身是一个庞大的系统，农业气象也可以看作一个复杂的系统，同时它也是生态系统中的子系统。它们都可以用系统分析的方法进行研究。许多农业气象模式的建立都需要从系统分析角度出发，都与“土壤—植物—大气系统”有关。农业气象中的“源”和“库”则涉及到库存论，用库存论可以得出最佳的灌溉期和灌溉量。辐射平衡、热量平衡、水分平衡以及生态平衡问题，可以借用“投入产出”综合平衡模型来计算分析。作物品种和农业技术措施的选用、作物种植比例的合理安排以及农业气候资源的合理利用，可以用决策论和规划论来解决。系统分析作为一门新兴的边缘学科，为农业气象研究开拓了新的道路。
参考书目
沈泰昌等编著：《系统工程基础》，国防工业出版社，1981。
李德、钱颂迪主编：《运筹学》，清华大学出版社，1982。
下垫面
海陆的影响
海面对太阳辐射的反射率远比陆面小（海面约为5%～10%，陆面约为10%～30%）；太阳辐射能深入海水层中，使较厚水层加热，而陆面则不能；海水的热容量比陆地大一倍；因而海水温度变化速度要比陆地缓慢得多；海水中存在着强烈的垂直和水平乱流交换，使得上下层和高低纬之间的海水温差得以混合，而陆地上则是缓慢的分子热交换；海陆表面对大气的加热方式也不相同，海洋主要通过蒸发把热量以潜热的方式输送到大气中，陆地（特别是干旱地区）则主要以湍流热交换（感热）直接加热大气。因此，即使在同一纬度，海陆之间的温差常很显著，气候图上等温线常在海陆沿岸发生明显转向。海洋上气温日、年变化远较陆地上和缓，因而形成两种截然不同的气候。海陆下垫面热力性质的差异能影响其上气压场分布和大气环流。北半球冬季中纬度地区的大陆冷高压（西伯利亚高压、北美高压）和海上低压（阿留申低压、冰岛低压）得到加强，高空图上等高线在海陆上方出现辐散、辐合现象。夏季，陆上热低压（亚洲低压、北美低压）和海上副热带高压（太平洋高压、亚速尔高压）得到加强，高空则出现与冬季相反的等高线分布特点。季风和海陆风是海陆下垫面热力性质差异的产物（见大气环流）。当气流自海洋流向大陆，可使大陆降水明显增加，中纬度欧洲大陆降水量自西向东递减是最典型的例子。洋流对所经海洋和沿岸地区的气候有重大影响，最显著的是墨西哥湾流（暖洋流），它使欧洲北岸变暖，直至白海入口纬度的海水在冬季也不发生冻结。暖洋流有丰富热量和水汽向大气输送，使其所经沿岸地区降水量大增（如亚洲、大洋洲、南北美洲和南部非洲东岸多雨）。在寒流流经的海岸，气温降低，降水减少，有的（如副热带大陆西岸）还形成荒漠气候。
地形的影响
指测点的海拔高度、山脉走向、坡向、坡度、地形起伏程度等对各项气候要素分布的作用。海拔高度较高的下垫面，太阳辐射在大气中传播的“路径”缩短，日间可获得较多的太阳辐射量。在北半球南坡获得的辐射量最多，东、西坡次之，北坡最小。这是造成山区热力条件差异的最基本原因。地形下垫面通过对大气的动力作用以及与自由大气的热交换影响气候。大山脉对空气运动有阻挡、绕流、抬升作用，在冬季可使冷空气停滞，造成大山脉迎风侧和背风侧的较大温差（如中国秦岭北侧西安与南侧南郑的1月平均气温分别为－0.5℃和3℃）。由于大地形对气流的抬升作用，使得迎风坡降水比同高度背风坡多。当气流翻山下沉时，可产生焚风。在山区，还由于坡、谷地面与自由大气加热条件不一致，而造成山谷风等局地环流。由于大地形对气候的巨大影响，很多高大山脉成了气候的分界。在中国著名的气候界山有天山、秦岭、喜马拉雅山等。中国青藏高原更对东亚、乃至整个北半球的大气环流产生巨大的动力和热力影响（见农业地形气候）。
冰雪的影响
分布在地球南、北极地区的极冰，是一种特殊的下垫面，其反射率大（一般在0.60以上），使得冰面吸收的太阳辐射远小于高纬度无冰地区，北冰洋海冰能阻碍海水中的热量交换，致使周围地区冷却。极冰与气候间存在着正反馈作用，即极冰面积越大，对周围的冷却影响也越大，温度越低，于是又使极冰面积更加扩大。当全球被极冰覆盖时，全球地面平均气温可比现在下降100℃。无极冰时，极地气温可升高40℃以上。此外，植被、土壤类型等其它下垫面也在不同程度上对气候产生影响。
《夏小正》
参考书目
夏纬英校释：《夏小正经文校释》，农业出版社，1981。
县级农业气候区划
在一县（市）范围内根据农业气候指标和农业生产特点编制的农业气候区划。在地形及其它农业生产条件较复杂、农业气候条件差异较大的县（市），需作此种区划。
中国县级农业气候区划工作始于60年代。1979年起普遍开始编制县级农业气候区划或农业气候手册。进行县级农业气候区划一般应根据本县的农业气候特点，针对农业生产中的问题，广泛收集整理各方面的农业气候资料，选择代表性地区作典型调查，使区划符合实际情况。在资料缺少的地方应进行短期（关键季节或一年以上）定点农业气象观测，以弥补站哨资料的不足。在指标选择上，除选用具有明确农业意义的气象要素外，还应以自然物候和自然景观、地形、土壤等差异，作为区划的重要依据。例如四川省渡口市气象局在《渡口农业气候条件及区划》的编制工作过程当中，用热量条件作主导指标，指示性植物、土壤类型作辅助指标（见表）划分农业气候区，为该市的农业布局和蔬菜水果基地建设提供农业气候依据。
渡口市农业气候区划指标
渡口市农业气候区划指标（续）-1
县级农业气候区划与农业生产结合紧密，解决的问题也较具体，区划成果便于生产单位使用。
相对照度计
测量两个环境间光照度比值的仪器。用于农业小气候观测和直接测定温室、塑料大棚及作物群体内的透光率。相对照度可用下式表示：
相对照度计用平衡电桥原理工作（如图）。“强光”和“弱光”表示两个光敏电阻，是电桥的两个臂；R1和R2是电桥的另两个臂，是可以改变比值的双联电位器，它有一个刻度为1%～100%的圆形比值刻度盘。R0是电桥调0电位器，R3是为了克服“弱光”和“强光”光敏电阻在光电转换特性上的非线性偏差而引入的补偿光敏电阻，是电流表。观测前将“强光”和“弱光”测点放在同一强光条件照射下，将比值刻度盘调到100%位置，调节R0使电桥平衡，即指零。然后把“弱光”测头放在光强度较弱处，电桥便失去平衡，调节比值刻度盘使电桥重新达到平衡，读到刻度值后，即可在数据表中查得相对照度百分比。该仪器的特点
相对照度计原理示意图
是测得的相对照度不受强光变化的影响，因为在强光条件下已调到电桥平衡位置，强光的绝对值在一定范围内的改变不会改变电桥的平衡状态。但是由于光敏电阻的非线性变化和性能不稳定的影响，会带来一定误差。
相关分析
见统计分析。
向日葵气象
生长发育与气象
温度
向日葵对温度适应性强。种子在地温达到2℃时就可萌动，4℃时即发芽，8～10℃时较适于发芽出苗。5～8℃时，27天出苗，10～12℃时16天出苗，15℃时出苗较快。适宜生长的温度为18～25℃，在13～17℃的较低温度下和25～30℃的较高温度下仍可生长发育。向日葵幼苗可耐－5℃的低温，这种抗低温能力随幼苗生长而减弱，直到有6～8片叶时才消失。当气温为18～33℃时，向日葵的净同化率较高，而在28℃时为最高。气温在25～27℃、空气相对湿度为75%～85%时，宜于授粉，若连续4天以上气温高于38℃，相对湿度低于20%或长期低温高湿，则授粉差，结实不良。在21～24℃时最适于形成种子。当夜间温度为18～20℃、昼间温度为24～26℃时，可获得较高的产量。开花至生理成熟期，如果日最高气温比日最低气温高一倍，将降低子实产量和含油量。在低温下向日葵开花至成熟时期延长，成熟时如遇－1℃的低温，叶片就要脱落，气温低于－2℃时死亡。向日葵生理成熟前15天内能忍耐的极限最高温度为40℃，超过这一极限就会死亡。此时若湿度过大则更加不利。中国东北、西北等省区的气温均适于向日葵生长，而在长江流域及其以南，花期常由于高温、高湿天气影响发生霉变烂盘现象。不同品种类型向日葵对积温的要求见表。
不同品种类型向日葵对积温的要求
水分
向日葵的根系发达，茎上着生茸毛，可减少水分蒸发；加上茎中充满海绵状髓，能贮藏大量水分，所以非常耐旱。但要获得高产，在耕作层土壤中必须有足够的水分。整个生长期需水600～1000毫米。通常每形成1千克干物质，需要消耗880～1140千克水。从出苗到开花期，其蒸腾量不断增加，可高达12～15毫米/日。不同生长时期消耗水分占全生育期需水量的百分值为：营养生长期约20%，开花期55%，产量形成与成熟期25%。向日葵的作物系数（crop coeffi-cient，特定作物在特定生长期的蒸散量与同一时期的可能蒸散量之比）在幼苗期（20～25天）为0.7～0.8；营养生长期（35～40天）为0.7～0.8；中期（40～50天）为1.05～1.2；后期（25～30天）为0.7～0.8；而成熟收获期（25～30天）为0.4。向日葵植株生产率和子仁含油率与土壤湿度密切相关，其子仁含油率随土壤湿度提高而增加。据测定，土壤湿度为17.5%时，子仁含油率为45.1%；22.5%时为51.1%；32.5%时为55.9%。
光照
向日葵是短日照作物。但对日照长短反应不敏感，特别是生育期短的早熟品种对日照更不敏感。向日葵幼苗和花盘都有强烈的向日性，直到葵盘大部分小花子粒受精充实后才逐渐消失。在日照很长的高纬度地区，早期对向日葵遮光能提前成熟。
病虫害与气象
向日葵苗期病害主要有霜霉病、菌核病、灰腐病和根腐病等。如果处在冷凉多雨条件下，发病株率可达50%以上，天气干热发病轻。在6～7月间，相对湿度75%以上，温度20℃左右时，菌核病的子囊孢子即可萌芽侵害向日葵，以25℃最为适宜。叶斑病对油用向日葵危害甚大，食用葵较轻。中国东北7月下旬～8月中旬的高温多雨时期为发病高峰。发病最适条件是气温大于24℃、空气湿度大于75%。通过调整向日葵播种期，可避开叶斑病的发生。危害向日葵的草地螟第一代成虫羽化与温度有关，春天当日平均气温达到15℃时开始羽化，最适温度为20～25℃（见植物病虫气象）。
橡胶树气候区划
根据橡胶树的农业气候指标制定的农业气候区划。
中国橡胶树分布在南起北纬18°14′（海南岛崖县），北至25°N（云南保山县的怒江农场）之间。包括广东、云南、广西、福建及台湾省南部，区划工作只考虑主产地广东、云南南部。以橡胶树低温寒害指标作为划区的主要指标，其中两项具体指标为：①极端最低气温≤0℃出现机率P0（%）；②日平均气温≤15℃的阴冷日在20天以上（两次阴雨天气过程间隔期3～5日），期内平均气温≤10℃过程的出现机率P10（%）。以上两种指标如出现一次，橡胶树严重寒害率即可达30%以上。辅助指标是：以月平均气温≥18℃的月数18作为橡胶树生长期长短的指标，以年降水量γ作为水分指标。具体区划见表。
中国橡胶树气候区划指标及分区
中国橡胶树气候区划指标及分区（续）-1
橡胶园小气候
辐射
胶园中的辐射和光照随着胶林郁闭度的增大，使到达林内的太阳辐射逐渐减弱。当郁闭度为80%时，林内太阳辐射总量为旷地的9.2%，地面净辐射为12.1%，反射辐射为16.4%，有效辐射为1.9%。如郁闭度70%时，林内的太阳辐射总量可比郁闭度90%时增加22.6%，而夜间有效辐射只增加11.8%。因此，适当减少郁闭度，胶林内能量的收入将会增加。
阳光透过林冠后，部分光线受到枝叶吸收和反射，因而林内光线在质和量上均发生变化。林内光强的垂直分布：当郁闭度为80%时离地1.5米处的透光率，晴天为旷地的1.7%，雾天为2.2%。林内光强大于1000勒克斯的时间为5小时，大于1500勒克斯的时间为2小时。阴天为散射光，1.5米处透光率增加到3.3%，散射光的透光率阴天比晴天大1倍。光照度在林内的水平分布，除受郁闭度影响外，因边行效应作用，向阳林缘还受侧射光的影响，离林缘1.5米处的透光率为9.1%，深入林内7米处为2.0%，14米为1.2%，21米为1.1%，28米为1.0%，林缘7米处为林内28米处的9倍，深入林内14米以上透光系数显著减弱。
温度
据测定，林内年平均气温比空旷地低0.2℃，年平均最高气温低1.6℃，年平均最低气温高0.4℃，胶林对近地层空气温度起着明显的缓冲作用。从温度的年变化来看，最高温度全年低于旷地；平均气温除了4～6月高于旷地外，其余月份均低于旷地；平均最低气温则呈相反变化，6月低于旷地，其他月份均高于旷地；7月至翌年1月，林内平均气温和平均最高气温降低的数值均大于年平均降低值，该时段的平均气温降低0.4～0.6℃，以9月最为显著（降低0.6℃）。该时段的平均最高气温低1.7～2.9℃，以11月最为明显（降低2.9℃）。说明胶林进入雨季及雨季后期的干凉季降温效应非常明显，而干热季降温效应就小，甚至出现增温现象。
水分
①由于茎、枝、叶截留了部分降水，因蒸发回到大气中，胶林降雨量只及旷地的82%，截留量占18%，胶林对降水截留量的多少与当时所处的生育状态及降雨强度有关，进入雨季，枝叶繁茂，截留量就大。5毫米以内的小雨时，截留量可占1/2，甚至全部截留。②橡胶林为高大群体，林内增湿效应十分明显，据测定，年平均空气湿度可比旷地大4%。③大气降水（特别是大雨、暴雨）降落到胶林，通过冠层和树干阻挡作用，地面枯枝落叶的吸水作用，再加上胶林为人工林，植胶带保持一定内倾，植胶初期保护带进行覆盖等的综合作用，延长了降水在地面的储存时间，减弱了径流，增大了渗透，加之胶林有生物自肥作用，所以胶林保水能力远大于旷地，如0～100厘米土层平均含水量，胶林可比旷地高9.2%，尤以干季林内外差异更为明显。
风
因胶林冠层阻挡及树干的栅栏作用，可大大减弱风速，对大风的减弱效果更为显著。据测定林内风速只及旷地的20～30%。
橡胶树北移到中国南亚热带地区种植，越冬条件远不如东南亚植胶国家。但中国植胶地区多为丘陵山地，地形小气候复杂，不同坡向、坡位的坡地，其光热等小气候条件有明显的差异。阳坡（包括西南坡和南坡）比其他坡向光、热条件好，对胶树安全越冬有利。胶园采用合理的宽行（或宽窄行）密株的种植方式，可增加胶园的太阳辐射到达量，这在云南等地植胶特别重要。
小麦气候区划
参考书目
中国农业科学院农业气象研究室编：中国小麦气候区划，《科学研究年报》，1981年。
小麦气象
分布与气候
小麦的气候适应性极广，除高温、潮湿和热量条件不足的地区外，自赤道高原到北极圈和南纬66°的地区均有种植。主产区位于30°～55°N和25°～40°S，年降水量在700～200毫米的地带。
中国小麦分布区的气候特征是自海南岛到黑龙江省的漠河，由东南沿海和台湾省到新疆喀什地区，从低于海平面124米的吐鲁番盆地到海拔4460米的青藏高原浪卡子地区均可栽种，主产区位于30°N的长江流域到40°N的长城以南地区，年降水量600～900毫米的温带和北亚热带气候的平原、丘陵地带。这些地区降水量多集中于7～9月，约占年降水量的60%以上，在小麦生育期间雨雪稀少（占年降水量的30%～40%）。除南部地区外，中部和北部地区春旱严重，需要灌溉。中国主要种植冬小麦，约占小麦种植面积的80%以上，其余为春小麦（见小麦气候区划）。
生长发育与气象
温度
小麦属温凉作物，生物学零度为5℃。各生育时期对温度条件的要求如表1。在2～4℃恒温下，种子萌芽极缓慢，15～25℃时最快。超过32～37℃，因呼吸过旺，胚乳易遭破坏和感病，发芽率低。①播种一出苗期的延续时间与日平均温度关系密切，秋播时，18～16℃需6～8天，15～11℃需9～14天，10～6℃需15～23天以上，低于5℃在北方麦区需延至翌年早春增温后出苗。这一期间需≥0℃活动积温（下同）100～120℃，主茎每长一叶片需积温70～80℃。②出苗—分蘖期延续时间，16～13℃需13～17天；12～8℃需18～24天以上。这一期间需积温200～230℃。主茎每长一个分蘖需积温80～100℃。分蘖盛期，次生根生长迅速，最适温度16～20℃，最低2℃，最高30℃，在较低温度下比地上部茎蘖生长快。春小麦3～5℃播种。对温度要求高于冬小麦。③越冬期。在北方麦区，如冬前气温下降稳定在0℃时，麦苗基本停止生长，进入休眠状态。其安全越冬的临界温度，正常生长麦苗在严冬时，冬性品种分蘖节（土壤3厘米深度处）最低温度－13℃；强冬性品种在新疆等地－17℃。以冬季土壤干旱或遇倒春寒天气，容易发生冻害。④幼穗形成期。南方麦区冬季温度在0～10℃的地区，麦苗生长缓慢。在10℃以上的华南一带，植株照常生育。北方麦区在早春增温稳定，3℃返青，8～10℃起身，穗分化加速。12～16℃拔节。因植株抗寒能力减弱，遇强冷空气侵袭，最低气温－3～－5℃，易导致晚霜冻。13～20℃抽穗。拔节—抽穗期延续14～32天，需积温290～380℃。如增温过快，穗分化期缩短，小穗和小花数将减少。叶片进行光合作用的温度为10～25℃，以20～25℃光合速率最大，高于32℃呈下降趋势。光呼吸和暗呼吸在15～35℃范围随温度升高而增大。在低温下可保持较高的净光合强度。⑤子粒形成期。开花的适宜温度18～24℃，10℃以下低温，会影响授粉，造成不结实。高于35℃花粉生活力降低，亦影响授粉，结实率下降。抽穗—黄熟期适宜温度18～22℃，延续时间35～43天，高于24℃，灌浆过程加快，延续时间缩短至25～30天，千粒重下降。最高气温30～35℃，常引起干热风危害，造成青枯早衰。青藏高原气候温凉，此期温度一般在18～13℃之间，延续时间50～70天，千粒重比其它麦区要高。1975年澳大利亚的L.T.埃文斯指出：与子粒生长速度相比，子粒生长延续时间是小麦更为有利的决定因素。这一期间需积温700～900℃。小麦全生育期所需积温：冬小麦1800～2200℃，春小麦1700～1900℃。
表1 小麦各生育时期对温度条件的需求/℃
光照
小麦为喜光作物。对光照条件要求较高，单叶的光补偿点为0.08～0.21焦·厘米-2 ·分-1，或1500～3500勒克斯。光饱和点随所处生态气候条件而异。南大24 19品种在上海为40～50千勒克斯，在青海高原为50～75千勒克斯。农大139品种，到抽穗—开花期，旗叶的光饱和点才接近4.2焦 ·厘米-2 ·分-1（图1）。1970年埃文斯等研究表明：小麦叶的光合作用，大概在全日光的1/3～1/2以下，接近饱和，其中直立叶型高于水平叶型。冬小麦在2月（幼苗期）和5月（黄熟前）叶面积指数1.45和2.76时，光饱和点为4.2焦·厘米-2·分-1。3月（拔节期）和4 月（抽穗期）叶面积指数接近4或大于4 时，光饱和点消失（图2）。小麦生育期间最大光合强度出现在孕穗末期的旗叶上，在北京测得小麦开花期各绿色器官中穗、穗下节和旗叶叶鞘部分与叶片旗叶、倒数第二、三叶部分比较，前者光合强度占37.02%，后者为62.98%。穗的呼吸作用较强，乳熟期后呼吸更强，穗本身的生产尚不够呼吸消耗，穗下节和叶鞘等绿色器官在小麦生育后期对籽粒灌浆的作用是相当重要的。
图1 小麦抽穗—扬花期的光—同化曲线
图2 二氧化碳吸收与太阳辐射的关系
小麦群体内的光分布与光照度和群体结构有关。其反射和透射率主要决定于冠层内叶面积指数和太阳高度角等。叶面积指数大时，反射率大，透射率小，反之，叶面积指数小时，反射率小，透射率大。在小麦抽穗—成熟期叶面积指数6～3，反射率为23%～16%，透射率8～19%。在日变化中，晴天中午，群体反射率小，低于15%；清晨和傍晚时最大，达25%。透射率中午最大，为12%，早晚低，稍高于5%。群体内的光分布状况通常以下式表示：
I＝I0e-KF
式中 I和I0分别表示群体内某高度和冠层顶部的光照度；F表示冠层项部至植被层内某高度上累积叶面积指数；K为群体消光系数。1981年在北京实测结果，抽穗期叶面积指数为5.9，消光系数为0.3907；灌浆后期叶面积指数为3.4，消光系数为0.6062。
水分
小麦喜干燥气候，不适应潮湿环境，但却是需水较多的作物之一。蒸腾系数为400～600，约占总需水量的60%～70%，余为棵间土壤蒸发所消耗。小麦耗水量的大小随气象条件、土壤水分状况和栽培条件的不同而变化。在中国北方麦区的试验资料（表2）表明，在灌溉条件下，当土壤水分适宜或基本适宜时，小麦全生育期的总耗水量每亩为300～350立方米。随产量水平的提高，因植株生长繁茂，棵间土壤蒸发量相对减少，叶面蒸腾量增加，总耗水量变化不大。因此，产量愈高，水的利用愈经济。
表2 小麦的耗水量
小麦各生育时期的耗水占全生育期总耗水量的百分比（即阶段耗水系数）有一定比例。按中国农业科学院灌溉研究所在新乡的试验结果（表3），拔节期前，因植株矮小，气温低，耗水量少，占总耗水量的38.2%。拔节后，随气温升高，生长加快，耗水量逐渐增大。拔节—抽穗期为耗水高峰期，占总耗水量35.8%。孕穗期对水分非常敏感，这时缺水对产量影响最大，是小麦需水临界期。抽穗期后，叶片逐渐衰老，耗水量相应下降。
表3 冬小麦不同生育时期的耗水量
中国各地在小麦生育期间，降水量多少不一及其季节分配极不均匀，使水分与需水之间存在程度不同的矛盾。如南方麦区，小麦生育期间，一般降水较多，部分地区灌浆—成熟期常遇梅雨，空气潮湿，光照不足，湿害、病害较重，应开沟排水。而北方麦区，冬春季雨雪稀少，大气和土壤干旱严重，需发展灌溉。按小麦需水规律和土壤墒情，以田间持水量为准，苗期为60%～70%，生长盛期70%～80%，后期60%～80%。
二氧化碳小麦属C3作物。CO2补偿点为50～90μl/L，饱和点达1800μl/L以上。小麦生长盛期（拔节—乳熟）田间CO2的变化，按1974年在北京郊区测得的结果，冠层内日最低值出现在光合作用最旺盛时的9时左右，为229～234μl/L，最高值在21时前后，达380～391μl/L。昼夜每小时测值平均，白昼为313ppm，夜间为348μl/L。距植株顶部1米高度上，白昼最低值为242μl/L，夜间最高值为416μl/L。这一期间的日平均值为321μl/L。增加CO2浓度对小麦增产的作用，按英国R.W.F.哈迪等1977年的试验，自开花到衰老期，于白天对植物冠层充CO2，使周围空气CO2浓度达1000～1500μl/L下，开花前处理的增加籽粒产量16%，开花后处理的增14%。
温光反应
不同类型小麦品种在感温和感光阶段对温度高低和日照长短的反应特性（敏感程度和时间长短）。①感温阶段。冬性品种对温度反应极敏感，在0～3℃条件下经过30天以上才能完成感温阶段，否则不能进入感光期；半冬性品种在0～7℃下经15～35天即可完成；春性品种0～15℃或5～20℃下完成。②感光阶段。即需要通过一定的光照和黑暗的临界光周期。小麦才能从营养生长进入生殖生长阶段。迟钝型每日8小时光照下，经16天以上能顺利通过而抽穗；中间型每日在12小时光照条件下，经24天才能通过而抽穗；敏感型在12小时以上的光照条件下，经30～40天才能通过而抽穗。
生产与气象
适时播种
根据天气和气候变化趋势，结合中长期天气预报，冬小麦要求有冬前达到壮苗和一定分蘖数所需积温；春小麦尽量使其早发根、早出苗，而适时播种〔见播种（栽插）期预报]。
防御气象灾害
小麦生产中主要气象灾害有干旱、干热风、湿害、涝害（见洪涝灾害和冻害）等。防御措施因地而异，改革种植制度，避开阴雨。雨养农业地区，宜从提高单产出发，适当地将广种薄收麦地，实行麦草轮作，发展畜牧业，提高地力和蓄水能力。长江流域小麦湿害常发生的地区，提前开沟排水，北方旱地小麦做好雨季蓄水，旱麦耙地保墒等。
选育良种
从中国小麦主产区看，后期高温干旱（见干热风）是增产的限制因素之一，要想延长成熟期难度很大。选育春季早发，后期灌浆快的品种可避开后期的高温干旱。培育直立类型品种，可提高光能利用率，发挥群体光合生产潜力。
参考书目
金善宝主编：《中国小麦栽培学》，农业出版社，1961。
户苅义次主编，薛德榕译：《作物的光合作用与物质生产》，科学出版社，1979（户苅羲次监修，作物の光合成と物質生産，養賢堂，東京，1973）。
小气候
简史
对小气候现象的了解，是从长期生产实践中积累起来的。中国早在一千四百年前《齐民要术》一书中，就记载了熏烟防霜。后来又采用建造风障、阳畦、防护林、灌溉等方法防止不利的小气候影响。在发明近代气象仪器之后，许多国家还对雪被小气候、防护林小气候、城市小气候、地形小气候等进行了研究。但小气候学作为一门科学是1927年由德国R.盖格提出的。中国自本世纪50年代以来曾先后组织多次规模较大的野外小气候考察，如：1956年的黄土高原小气候考察，1958～1959年的长江三峡小气候考察，1975～1976年的青藏铁路沿线气象考察和1979年青藏高原气象科学实验热源考察等；并在地形小气候、城市小气候、农田小气候以及各种人工措施的小气候效应等方面做过较多的工作。
小气候现象
物理基础
地表和近地气层间的辐射、热量、动量和水汽交换是形成小气候的物理基础。辐射条件的差异在起伏地形中表现突出，山的阳坡（北半球为南坡）比阴坡（北半球为北坡）获得的辐射量明显较多。地表的反射特性对吸收太阳辐射有影响，不同下垫面吸收的辐射热量不同，热量交换的方式也不同，地表的干湿状况直接影响热量消耗的方式，湿润地段以蒸散为主，干燥地段则以乱流热交换为主。地表粗糙度和大气稳定度对乱流运动的产生和消长起着重要作用。乱流交换是近地层中，各种物理属性（包括CO2和各种污染气体、农药、花粉等）输送的主要途径。因而使得局地气象要素的时空分布各不相同，形成各种小气候。
小气候作为环境条件，随时随地都影响人类活动和动植物生存，而人类和动植物也反过来影响小气候环境。农作物生长在贴地气层和土壤上层，受小气候的影响最大。在山的阴坡和阳坡，在开旷的高地和郁闭的洼地，水浇地和旱地，可因小气候条件差异而使农作物生长发育相差悬殊。相同田块，由于耕作方式、播种密度、作物种类、生育期等的差别，也可造成较大的小气候差异，并影响作物的生育和产量。
空间尺度
小气候现象的垂直和水平尺度都很小，其垂直尺度大致包括近地气层和土壤上层，但主要局限在人类活动和动植物生存的主要空间（2米之内）。水平尺度可从几毫米至几十公里或更大些。由于尺度小，局地差异不易被大规模空气运动所混和，致使气象要素的垂直和水平梯度很大。如在沙漠地区贴地气层内（2毫米），温差可达十几度或更大。在水平方向从一种下垫面过渡到另一种下垫面，气象要素的分布也可出现不连续。各种小气候现象的时间差异比较稳定，可通过短期观测来了解它。小气候现象在晴朗、无风时最明显。
小气候学
研究手段
研究小气候学的主要手段是实地观测和模拟试验（包括数值试验和模型试验），通过对比分析，揭示出各种小气候的形成和分布规律。然后利用物理学、统计学方法建立各种小气候的数学模式和概念模式。如乱流扩散模式、坡地辐射分布模式、农田中光能分布模式、各种人工措施的小气候效应模式等。小气候观测具有明显的针对性。应按照研究目的和小气候本身特点来部署，其特点是测点的密度大，观测次数多，观测时间短，观测项目不必固定。对于观测仪器，要求精度高，微型化，遥测化和自动化。
目的和任务
小气候学的研究任务是了解各种自然和人工小气候的现象及其规律，利用这些规律为工农业生产服务，如何趋利避害，如何采用人工措施改变局地小气候条件以达到增产的目的。这对农业生产特别明显。中国华南某些地区成功地培植了热带作物橡胶和咖啡。华北地区采用间套作后提高了农田复种指数。东北、华北、西北等地营造防护林带防风治沙，对保证农业丰收起到积极作用。研究小气候对发展畜牧业、林业，对城市建设、水利、工业以及交通运输业等都有实际意义。
参考书目
翁笃鸣等编著：《小气候和农田小气候》，农业出版社，1981。
小气候学
见小气候。
谢良尼诺夫，Г.Т.
苏联农业气候学家、全苏作物栽培研究所研究员、农业科学博士。1913年在彼得堡大学物理一数学系自然专业毕业，专修农学。1913年开始在俄国农业气象局（Бюро）工作。自1915年起在索契农业试验站做研究工作。十月社会主义革命后在列宁格勒国家农业试验研究所工作。1928年后一直在全苏作物栽培研究所从事农业气候方面的研究。谢良尼诺夫从事农业气象工作50余年，发表学术论文80多篇，内容广泛，涉及作物气象、农业气候、干旱和霜冻对农作物影响等方面，在苏联的农业生产规划和农作物布局中得到广泛应用。他提出了植物组织与环境的统一性、理论与实践统一性的原则。根据这些原则，提出了按气候特点对农作物进行分类的方法（1929～1930年）和按热量、水分与越冬条件制订农业气候区划的方法。他提出的日平均温度≥10℃的积温指标和水热系数在苏联和一些别的国家的农业气象工作中得到广泛应用。他在农业气候相似理论方面的研究，为苏联在黑海沿岸地区发展茶树等亚热带作物提供了科学依据。主要著作有：《世界农业气候手册》（1937年）、《苏联亚热带作物的发展前景》（1961年）等。苏联政府对他的成就评价很高，曾授予列宁勋章。
畜牧气象
分布与气候
根据气候、植被和畜禽对气候的生态适应性，将我国分为六个畜牧生态气候区，如图所示。各区气候特点为：Ⅰ.青藏高寒牦牛藏羊区 以青藏高原为主体，是主要牧区之一。气候高寒，年平均气温－4～6℃，一月平均气温多在－10℃以下，大于5℃积温500～2500℃，年降雨量50～600毫米。自东南向西北递减。自东南向西北天然植被呈现高寒草甸、草原、荒漠。Ⅱ.蒙新干寒骆驼绵羊区 以蒙新高原为主体，气候干寒，年平均气温在8℃以下，大于5℃的积温在3500℃以下，年降水量多在400毫米以下。是中国北方主要的干旱牧区。天然植被随降水量自东向西递减而呈现出草甸草原、干旱草原和荒漠草原。Ⅲ.东北寒冷马牛区 以东北平原及东西两侧山地为其主体，年平均气温－6～8℃，一月平均气温－32～－10℃，年降水量400～1200毫米。Ⅳ.华北和西北东部水热适中驴骡区以黄土高原和黄淮海平原为其主体，年平均气温8～14℃，一月平均气温－10～0℃，年降水量400～1000毫米。冬无严寒，夏无酷暑，水热适中，畜牧生态气候条件十分优越，牧草品种资源丰富，适合多种家畜生长。Ⅴ.西南山地牛猪马羊区 云贵高原是其主体，境内峰谷相间，山坝结合，气候、植物和牲畜立体结构明显，其气候特点是，降水丰富，日照不足，热量垂直差异大。Ⅵ.东南湿热牛猪区 以长江，珠江中下游广大地区为其主体，年平均气温14～22℃，一月平均气温0～16℃，年降水量1000～2000毫米。
中国畜牧生态气候区图
畜禽与气象
温度
畜禽体温是相对稳定的，气温却是瞬时变化的，它们之间时刻都在以对流、传导等多种方式交换热量。因此畜禽需要不断地调节生理机能以适应环境温度的变化。畜禽对温度的适应程度因种类、年龄、覆被和饲养管理不同而有很大差异，如表1。禽蛋贮存、孵化及育雏也要求适宜的环境温度，种蛋贮存为8～15℃，孵化为37～39℃，接雏时要求30℃，1周后降至25℃左右，以适温育雏较好，为促进其新陈代谢，也可适当变温。
水分
畜禽对水分条件的要求表现在饮水和适宜的空气湿度（表2）。一般畜禽要求相对湿度为45%～70%，低于30%或高于80%都是有害的，高温高湿则更不利。如青年猪在35℃、相对湿度80%以上的环境中，1小时体温可升到40℃。母鸡在38℃、相对湿度75%以上的条件下，经过7小时可致死亡。冷雨或连阴雨可导致畜禽疫病，如仔猪白痢、鸡的球虫病和牛羊的蹄腐病等。
表1 畜禽的适宜温度/℃
表2 草原地区各种家畜对水分的要求
光照
紫外光有很强的杀菌力，有益于畜禽的健康；蓝绿光和黄光有利于增重，刺激其生殖机能，促进性成熟，增强交配力；红外光有利于取暖，提高畜禽的环境温度。畜禽对光照度、光照时间的要求因其种类、年龄和季节不同而差异很大，马、驴要求长日照，绵羊，山羊等需要短日照。母猪每日需要光照14～16小时，冬季适当增加光照可以弥补热量的不足，如奶牛在冬季每日给予16小时的光照，比9～12小时光照提高7%～10%的产奶量。育成鸡每天需要光照8～12小时、光照度5～10勒克斯。产蛋鸡每天需要光照10～14小时、光照度10勒克斯（表 3）。育肥鸡则要求光照时间短、光照度弱，这样可以减少能量消耗，有利于育肥。
风
冬季当风速大于12米/秒时，牛羊不宜放牧。当大风与雨、雪结合，则可形成风雨或风雪灾害，风沙影响畜禽采食，危害家畜的毛皮质量。高度集约化饲养畜禽，呼吸和排泄污染气体，有害畜禽健康，需控制氨、硫化氢分别在20μl/L、10μl/L以下，风速控制在0.1～2.0米/秒之间，最大不能超过2.5米/秒。
牧草与气象
草原类型
中国草原牧草生长具有明显的区域性。按水分条件可分为：①草甸草原。年降水量400毫米左右，水分条件优越，以中湿生牧草为主，牧草生长茂密，覆盖度大于60%。②干旱草原。年降水量250～400毫米，水分条件次之，以中旱生牧草为主，盖度为40%～60%。③荒漠草原。年降水量100～250毫米，以旱生牧草为主，牧草稀疏，盖度30%左右。④荒漠。年降水量小于100毫米，是极端干旱的地区，以旱生、超旱生植被为主，稀疏矮小，产量低，灰分大。
表3 不同周龄的产蛋鸡光照时间表
牧草产量
牧草产量形成与气象诸因素的关系密切，尤以降水影响最大。同一地区不同年份，因降水量的不同而产草量具有明显的波动（表4）。牧草采集量具有季节性差异，据内蒙古观测，秋季最高，夏季为秋季的80%～90%、冬季为秋季的45%～55%，而春季则为秋季的40%～45%。
表4 典型草原的产草量与降水量的关系（中国科学院内蒙古宁夏综合考察队 1976年）
参考书目
东北农学院主编：《家畜环境卫生学》，农业出版社，1981
畜牧气象灾害
不利气象条件对畜牧业造成的气象灾害。包括牧草生长季旱灾、黑灾、白灾（雪害）、冷雨、大风、冰雹等。①草原放牧业与气象条件关系密切。生长季干旱、草场缺雨时，牧草长势差，产量低，质量下降，使牲畜长期处于饥饿状态，体质羸弱，到冬季往往因冻、饿、病而大批死亡。冬季长期降水少或无降水，草场积雪浅或无积雪的地区，在缺乏供水设施的条件下，牲畜掉膘严重，体质瘦弱，容易感染疫病，造成大量死亡，形成黑灾。冬季降水量过大，草场积雪深厚，则牲畜放牧采食困难，轻则引起牲畜掉膘，重则大批死亡，形成白灾。在牲畜放牧时，特别是在转场、产羔、剪毛、药浴等牧事活动时期，遇寒潮、暴风雪（俗称白毛风）、伴有强烈降温和大风的降水天气（俗称冷雨）、地面结冰、雪层内或雪层表面形成冰层等都会造成牲畜死亡或感染疫病。中国草原放牧业的气象灾害主要发生在内蒙古、新疆、青海等地。防御措施有：开辟水源，发展人工灌溉草场；储备饲草、饲料，冬季选择适量积雪地区放牧。根据天气、气候的变化适时进行各种牧事活动，兴修棚圈等简易设施，以减轻不利气象条件对牲畜的影响。②舍饲畜牧业受气象条件的制约程度小于放牧业，但在缺乏人工调节畜舍小气候的条件下，遇夏季高温、高湿或冬季严寒往往也会导致牲畜或家禽感病死亡，或产奶量、产蛋量锐减。防御措施有改善畜（禽）舍结构，使夏季通风良好，尽量减少太阳辐射增温效应；冬季能避寒风，并能利用太阳辐射提高畜舍温度。
畜舍小气候
温度
畜舍空气温度状况取决于舍内热量的来源和散失情况。畜舍内空气的热量主要来源于畜体、太阳辐射、流入的空气、供暖设备、粪肥和垫草发酵等；畜舍内空气散热的主要途径是外围护结构传热、通风失热、舍内水分蒸发耗热等。无供暖和降温设备的畜舍，其气温的变化受外界气温的制约。凉棚式、开放式和半开放式畜舍的气温及其变化与舍外无显著差别。密闭式（有窗或无窗）畜舍的气温取决于舍外气温、畜舍外围护结构的保温隔热性能、通风量、容纳畜数的情况等。一天之中，白天温度高、波动大，夜间温度低、较稳定。舍内温度水平分布，一般是畜舍中央较高，靠近门窗和外墙处较低；其垂直分布，一般是畜舍顶部和安置家畜的地方较高，中间较低。畜舍外围护结构的保温隔热性能愈好，舍内温度分布愈均匀。以垂直温度梯度不大于0.5～1.0℃/米，外墙内表面温度低于舍内空气温度不宜超过3.0℃，或当空气湿度较大时不低于舍内空气露点。一般地说，家畜的适宜环境温度为：乳牛10～15℃，成年猪15～21℃，蛋鸡13～24℃；当环境温度超过以下范围时，家畜生产力将明显下降：乳牛－5～27℃，猪0～28℃，蛋鸡5～30℃。
湿度
畜舍空气中的水汽主要来源于畜体排出的水汽（约占70%～75%），流入畜舍的空气携带的水汽（约占10%～15%），舍内潮湿表面和暴露水面蒸发的水汽（约占10%～25%）。其散失的途径主要是通过畜舍通风排湿和外围护结构传湿。凉棚式、开放式和半开放式畜舍的空气湿度及变化规律与舍外空气基本一致。在安置家畜和有水汽蒸发来源的地方绝对湿度较高。密闭式畜舍的空气湿度常比舍外高很多，在温度适中时，绝对湿度的变动在5～9克/米3之间，有时可达15克/米3，相对湿度约变动在50%～95%之间，畜舍内绝对湿度的日变化与舍内气温的变化一致，而相对湿度的日变化与舍内气温的日变化相反。畜舍内水汽的垂直分布与温度的垂直分布一致，其水平分布是不规则的。家畜的适宜湿度为60%～70%，不宜低于50%和超过80%。
气流
在自然通风情况下，畜舍内空气的流动是由于舍内温度分布不均，舍内外存在温差、外界空气的流动等因素造成的。其方向和速度取决于温度分布状况和温差大小，外界风向和风速、自然通风设备设置情况，围护结构的严密程度、门窗的大小形状和位置、畜舍内部设备的布置以及饲养管理操作规程等。舍内气流的变化和分布是不规则的。一般地说，非密闭式畜舍的气流方向和速度受外界气流影响很大，受舍内因素影响较小。在密闭式畜舍内，由于温度垂直分布不均，形成上升气流，而由门窗、进风口和缝隙流入的空气，起初沿水平方向运动，然后向下流动。由于舍内各种设备的阻挡和人畜的活动，可使气流发生涡动，气流速度的变化和分布一般是在门窗、进风口处变化大；畜舍中部变化小；白天变化大，夜间变化小。在建筑合理的密闭式有窗畜舍内，距地板0.5米高处的气流速度，冬季变动在0.1～0.3米/秒之间，夏季打开门窗时可达3米/秒。机械通风畜舍的气流方向、速度及分布状况，主要取决于风机的功率和数量，进排风口的大小、形状及位置或进排风管的尺寸、形状和制作材料等。在任何季节都需保持畜舍的适当通风，但在冬季应控制通风量，畜体周围的风速不应超过0.1～0.2米/秒，并注意防止冷空气直接吹向畜体。
光照
舍内光照可分自然光照和人工光照。除无窗畜舍必须采用人工光照外，其他型式的畜舍均为自然光照，或以自然光照为主，人工光照为辅。采用自然光照的畜舍，舍内光照和光照时间，取决于地理纬度、季节、时间、天气情况、畜舍周围的地形地物等和畜舍的式样、朝向、门窗的大小、形式、数量和位置以及透光材料的种类和清洁程度，畜舍的跨度及内部设备布置情况。非密闭式畜舍的光照度较大，密闭有窗式畜舍内的光照远比舍外低，其照度的分布情况也因上述诸因素的影响而各不相同。跨度越大，畜舍中央照度越小。舍内设备情况也明显影响照度的分布，面窗一侧光照较强，背窗一侧较差。门窗透光材料对畜舍内光照影响也很大，如窗扇无玻璃时，窗台上散射光照度为4500勒克斯，装上玻璃后为4000勒克斯，玻璃不洁净时，则降至2000勒克斯以下。鸡舍外有棚架绿化遮荫，将使舍内照度降低。采用人工光照的畜舍，舍内的光照及其分布取决于光源的发光材料、光源的清洁程度及舍内设备的安置情况、墙和顶棚的颜色等。人工光源的光谱组成与阳光不同，白炽灯光谱中红外线约占60%～90%，可见光占10%～40%，其中蓝紫光占11%，黄绿光占29%，橙红光占60%，没有紫外线。荧光灯的可见光光谱与自然光照相对较接近，蓝紫光占16%，黄绿光占39%，橙红光占45%。由于光照度、光照持续时间、明暗更替变化，可引起家畜生命活动的周期性变化。所以，常在家畜生产实践中采用人工控制光照度、光照时间和明暗变化的方法，以提高家畜生产力、繁殖力和产品品质，消除或改变家畜生产的季节性。畜舍自然采光以透光面积与舍内地面面积之比计算采光系数，一般以1∶10～20为宜；人工光照因畜禽类别不同而采用5～50勒克斯不等。舍内空气中二氧化碳浓度不宜超过0.15%，氨不超过26μl/L，硫化氢不超过10μl/L（见彩图102）。
（王新谋）
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雪害
冬作物雪害
主要是由于深厚雪层下温度较高，冬作物呼吸作用旺盛、光合作用微弱，体内糖分大量消耗，使植株处于饥饿状态造成的。雪层下的植株也容易受真菌（雪霉病和菌核病）的危害，使麦苗叶片及茎部组织腐烂，甚至全株死亡。一般连作地积累雪腐病菌源较多，发病较重。此外，冬作物秋季生长不良，产生雪害的可能性大，如晚播的麦苗，体内积累糖分少，植株瘦弱，发病较重，冬灌过晚过量以及地势低洼积水的麦田，也容易发病。防御措施是：实行轮作，避免连茬，使土壤内雪腐霉病菌核逐渐减少；采用合理栽培措施，伏耕、平整土地；适时播种，适时适量秋灌，秋灌及融雪后的田间积水要及时排除；采用抗雪害品种；药剂播种，降雪前10天田间喷药；降雪过早时将雪压实，以降低雪下温度，使植株停止生长；春季及时春耙、追肥，促进作物健壮生长。
放牧业雪害
冬季降大雪对草原放牧的主要危害是采食困难和引起疾病。①草场上积雪太深，牲畜采食困难。牲畜采食的难易程度决定于雪的深度和密度。据苏联卡查赫斯坦农业气象站观测结果，当积雪达到一定的厚度和密度时（见表），放牧就会遇到很大困难，甚至被迫停牧。如果雪中夹有冰层，或表面有冰壳，即使雪层不深，也会影响放牧。积雪对不同种类、不同品种、不同年龄的牲畜影响程度不一。马的采食能力最强，骆驼次之，绵羊再次之，牛最差；绵羊当中，细毛羊的采食和抗寒能力都很强，生长在荒漠、半荒漠地区的哈拉库姆羔皮羊，只要遇到降雪天气就不能放牧；成年绵羊比8～10月幼龄羊采食能力强。②降雪多，强度大，在春秋季会给放牧和转场带来困难。降落在牲畜身上的雪融化时，就会使体温大量散失，引起牲畜感冒，雨夹雪会使牲畜身上的湿毛冻结在一起，引起疾病。繁殖期的牲畜和新剪毛的绵羊最易感病。防御措施有：选择冬季积雪薄的草场放牧；夏秋季节多打草，搞好饲料储备；在地区间开展协作，灾年调剂使用草场；加强气象为畜牧业服务，提前作好准确的天气预报，以便适时进行转场、产羔，剪毛等牧事活动。（范治源）
牲畜采食困难的积雪条件
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压力式温度计
利用封闭系统内液体或气体的压力随温度变化的特性进行隔测的温度计。其隔测距离可达20～50米，并可利用自记钟在记录纸上绘制测温曲线。也有制成接点式的，可装于温室等设施之中，用其发出预定的界限温度讯号。
压力式温度计由温度感应、读数记录、压力传递等3部分组成，见图。①温度感应部分，即温包。内充甲醇、二甲苯或纯净的煤油等液体，也有充以20～30大气压的氮气或氯甲烷等蒸气的。外壳用钢、不锈钢、铜或黄铜制成圆筒状，筒的一端封闭，另一端和传递压力的金属毛细管连接。②压力传递部分，即连接温度感应器与压力弹簧管的金属毛细管，用钢或铜制成，内径为0.2～0.5毫米，壁厚0.5～2.0毫米。③读数记录部分，包括压力弹簧管，用钢或黄铜制成，其截面为扁平形和椭圆形，弹簧管一端与金属毛细管连接并固定在支架上，而另一端是封闭的自由端，通过杠杆能带动指针或记录笔动作。当温度感应器受热时，在其中的液体或气体压力升高，经毛细管传到弹簧管，使弹簧管由于内壁压力增加而略微伸展，当温度感应器受冷时，液体或气体压力降低，压力弹簧管的弹力就迫使它本身卷曲，经杠杆带动指针或记录笔移动，就能指示所感受的温度值。这种仪器的优点是不需供应电源，机械强度大，不怕振动，能隔测和自动记录。主要缺点是压力传递部分内的感温液体，其压力随环境温度变化而变化，从而引起误差，故已很少应用。多改为接点式控温装置，用于温室等设施中界限温度的报警和温度控制。（罗中岑）
压力温度计示意图
亚热带地区农业气候资源利用
见农业气候资源利用。
烟草气象
分布与气候
烟草分布遍及中国各省（区），可分为黄淮、西南、华南、华中、东北和西北六大烟区，各区的气候特点各异。①黄淮烟区。包括河南、山东、河北、山西、陕西等省和江苏、安徽两省长江以北地区，以烤烟为主，间有少量晒烟。本区年平均气温10℃以上；年降水量约400～900毫米，雨量分布不均，多集中在7～8月，常有春、秋干旱及夏季雨涝；全年日照均在2200小时以上。春烟面积大于夏烟。②西南烟区。包括云南、贵州、四川三省，以烤烟为主，间有部分晒晾烟。本区气候条件比较复杂，1月份平均气温在5℃以上，7月份平均气温20～27℃；年降水量800～1500毫米；全年日照时数，云南多在2000小时以上，贵州、四川为1200～1800小时。主要栽培春烟或夏烟。③华南烟区。包括广东、广西、福建、台湾4个省（区），以烤烟为主，兼有较多的晒烟。本区高温多雨，年平均气温一般在20～25℃；年降水量一般在1200～2000毫米，台湾多达2000毫米以上；全年日照时数为1400～2400小时。以种植冬烟为主。④华中烟区。包括湖南、湖北、江西、浙江4省和江苏、安徽两省长江以南地区，是传统的晒烟产区，间有烤烟。本区年平均气温15℃以上，年降水量1400毫米以上，全年日照为1600～2200小时。以旱地栽培春烟为主。⑤东北烟区。包括辽宁、吉林两省和黑龙江的松嫩平原以及内蒙古自治区的东部，是烤烟、晒烟相间的地区。本区气候较冷，年平均气温4～8℃，年降水量400～750毫米，全年日照2400小时以上。烟草必须温床育苗，48°N附近的克山等地为中国烟草种植北界。⑥西北烟区。包括甘肃、青海、新疆等省（区）以及内蒙古自治区南部，以晒烟为主，是黄花烟的主要产区。本区属大陆性气候，无霜期短、低温、干燥、多风、雨量少，常有冰雹，日照时间长，昼夜温差大。
生长发育与气象
温度
在8～38℃范围内，烟草均能生长，以28℃左右为最适宜。烤烟对温度条件要求比较严格，晒、晾烟则不太严格，黄花烟较耐冷凉，只要不因温度影响而导致延迟生长和停滞成熟即可。烟草各生育阶段对温度的要求范围见表。各烟区的烤烟全生育期所需大于或等于10℃活动积温3500℃左右，其中黄淮烟区的夏烟约在4000℃左右；东北烟区和华南烟区的冬烟所需积温较低，但东北烟区采用温床育苗，补充了部分热量的不足。在烟草生育期中，凡平均气温高的产区，其生育期较短。昼夜温差大，有利于烟草的生长发育，但对烟叶的品质来说，成熟期温差小反而有利。
烟草对温度条件的要求
光照
烟草大多数品种对日照长短要求不严格。烤烟在生长期要求日光充足而不十分强烈，每天光照时间以8～10小时为宜，尤其在成熟期，日光充足是产生优质烟叶的必要条件。富于短波光线光照和煦的昙天，有利于提高烤烟品质；晒烟和白肋烟对日照条件要求不太严格；香料烟需在强烈日照条件下才有利于形成香气浓郁的小而厚的叶片；雪茄包叶烟在遮荫的条件下生长，才能形成叶薄，组织细致，富有弹性等特点。烟草的需光量，因烟叶着生部位和生育期变化而不同，一般光饱和点由下部叶片向上部叶片逐渐增加，苗期的光饱和点为1～2万勒克斯，大田期为3～5万勒克斯，烟叶成熟时，在10万勒克斯的强光下，群体的同化物质总量仍随光强度的增加而增加。
水分
正常烟株含水量为70%～80%，旺长期烟叶含水量最高可达90%以上，成熟期烟叶含量占80%～90%。据在温室内测定，每生产1克烟叶，蒸腾耗水就需500克以上。在烟草生长期内，月平均降雨量有100～130毫米，就可比较充分地满足需要。烟草需水量大而不耐涝。各生育阶段对土壤水分的要求不同：①苗床期。播种至两片真叶，土壤水分保持在田间持水量的70%左右为宜，在大十字期，适当控水有利根系发育，竖叶期至成苗耗水量较大，需保持土壤湿润，在移栽前10～15天停止供水，进行锻苗。②还苗至团棵期。土壤水分保持在田间持水量的60%为宜。低于40%则生长受阻，高于80%，根系生长较差，对后期生育不利。③团棵至旺长期。土壤水分保持在田间持水量的80%最适宜。此期缺水生长受到阻碍。④现蕾至成熟期。土壤水分占田间持水量的60%为宜，此期水分稍少可提高烟叶品质，土壤水分过多易造成延迟成熟和烟叶品质下降。
生产与气象
小气候与烟草育苗
在无霜冻期较短的烟区，利用温床或温室育苗，可以提早移栽。在无霜冻期长的烟区，冬春利用保温育苗是选择适宜栽培期，合理轮作和实现优质丰产的一项有效措施。在北方烟区，采用了结合间苗进行假植来扩大育苗面积，又称子母床育苗或二次育苗。春季气温回升，当畦内温度高于35℃时，需揭开苗床两端的薄膜通风降温。在移栽前10天左右，开始揭膜锻苗。遮荫栽培仅用于雪茄包叶烟生产。
低温和冻害
当气温低于10℃以下，烟草生长受阻。烟草在苗期能忍受短时0℃左右的低温，但易造成冷害，致使幼苗心叶呈现“黄瓣”。如长时间处于－2～－3℃的低温，则植株死亡。一般轻度的冷害所造成的幼苗“黄瓣”，经过追肥和加强管理措施，仍能恢复正常生长。此外在苗期或移栽后长期生长在低温条件下，易导致早花减产。
大风和雹灾
烟草在大田生长后期株高叶茂，容易遭受风害。叶片成熟期遇到10米/秒的风速，就能造成危害，轻则擦破叶片，降低品质；重则烟株倒伏或叶片折断。冰雹对于烟草的危害比其它大田作物都大，在个别多雹地区，冰雹往往成为种烟生产的限制因子。
病害
①烟草黑胫病。侵染温度为24.5～32℃，高温高湿有利于病原菌繁殖和侵染，如夏季雨后大气相对湿度维持在80%以上3～5天，田间就会出现一次高峰，平均气温低于20℃时很少发病。②烟草赤腥病。立秋后白天高温，夜间凉爽，昼夜温差较大，夜间湿度较大，叶面上有水膜时有利于病菌的侵入与繁殖，若遇秋雨连绵，更适于病害发生。③烟草普通花叶病。病毒流行的最适温度为25～30℃，如高于38℃或低于12℃则发病很轻。叶片上有水膜时有利于病毒侵入。④烟草黄瓜花叶病。病毒主要通过蚜虫传播。烟草在旺长前期最易感病。烟草感病阶段，若遇降雨天，温度较低，蚜虫较多，常导致病害流行。⑤烟草白粉病。多在温暖、潮湿、日照较少的条件下发生。最适的侵染温度是16～23.6℃，低于5℃或高于26.2℃侵染极少。最适相对湿度为60%～80%。高温高湿，叶面存在水膜或遇大雨，反而不利于发病。⑥烟草青枯病。高温高湿最适于流行，发病最适温度为30～35℃，中国南方温暖潮湿的烟区发病较重。当6、7月份，温度高达20℃以上，雨量多，而且土壤偏酸性，有利于青枯病发生。
虫害
①烟蚜。当平均气温在23～27℃，相对湿度为70～80%时，适于烟蚜的发生。暴风雨可暂时使蚜量下降80～90%。②野蛞蝓。主要为害烟苗，它喜潮湿，并对光照有明显的负趋向性，早晨光照度逐渐增大时即迁入土块间或避光处。夜晚气温11～18℃，有露水或连阴雨时，活动最盛，土壤含水量较高（20%～30%）适于它生长发育，土壤水分为15%以下或40%以上时有抑制作用甚至促使死亡。
杨昌业（1907～ ）
中国现代农业气象教育家。江苏无锡人。北京农业大学教授，中国气象学会名誉理事，中国农学会农业气象研究会理事，北京市农业区划委员会顾问。1931年毕业于中央大学地理系。先后在中央研究院气象研究所、厦门大学、南京临时大学、北京大学农学院、北京师范大学任职、任教。1949年后一直任北京农业大学教授。1953年开始培养中国第一批农业气象研究生。1956年在北京农业大学参与创办农业气象专业；1959年成立农业物理气象系，任系副主任。著有《小气候》、《气候资源最优决策》、《农业气象统计问题》、《农业气象和系统工程》等论文。（郑剑非）
养蜂气象
蜜蜂与气象
温度
蜜蜂是变温动物，体温接近于气温，个体不能保持热量，而群体具有调节蜂巢内温度的能力。蜂巢内有蜂儿和无蜂儿时，对温度的要求不一样。蜂儿发育的适宜温度是34～35℃。温度低于32℃，发育期延长1～3天。温度高于36℃，就会缩短发育期1～2天。无蜂儿巢内适宜温度为14～32℃，蜂群在20～25℃时，消耗食料最省。当升高或降低温度时，消耗食料都会相应增加。蜜蜂个体安全临界温度，意蜂是13℃，中蜂为10℃。蜜蜂安全采集的温度，中蜂为10～40℃，意蜂是14～38℃；适宜蜜蜂采集和为农作物授粉的温度是20～30℃。当温度下降到14℃以下时，意蜂的个体渐呈冻僵状态，到6℃时冻僵。高于46℃时死亡。但群体蜜蜂适应性强。蜂群在－20℃情况下，还可在室外进行越冬。蜜蜂能感觉温度升降在±0.25℃的变化。当气温下降到6℃以下时，群体蜜蜂就会结成球团，依靠团集运动升高温度。越冬蜂团中心温度为14～25℃，外围温度为6～10℃时消耗食料最省。因此蜂群越冬季节采用室内越冬时，室温应保持在0～2℃；室外越冬应根据气象条件变化采取相应措施。在夏季生产季节，应扩大巢门。蜂箱安放在树荫下，减少蜜蜂调节巢内温度的消耗。
湿度
蜜蜂对湿度的适应性较强。蜂儿最适宜的相对湿度是75%～85%。在流蜜期生产季节，蜂巢内相对湿度要求在40%～65%，便于蒸发花蜜中的多余水分，提高蜂蜜的浓度。在非流蜜期，巢内适宜相对湿度为75%～90%，越冬期则以75%～80%最适宜。空气过分干燥，蜂蜜失水结晶，以致蜜蜂无法取食。
光
蜜蜂只能识别黄、绿、蓝、紫四种光的颜色。养蜂者常利用蜜蜂这种特点在蜂箱上油漆各种颜色使之识别，以避免迷巢时互相拼杀。蜜蜂对红光是色盲，夜间检查蜂群时，可以用红灯避免蜜蜂趋光。蜜蜂是日出性昆虫，有趋光性，在采集季节，为了争取较长的采集时间，可将蜂群巢门朝东南方向。为了安全转运，最好选择夜间转运蜂群。
风
无风或微风的天气适于蜜蜂飞行。当风速为4.2米/秒时蜜蜂停止自发飞行，当风速6.7米/秒时，蜜蜂飞行不可能持久。暴风雨来临时蜜蜂飞行次数大为减少。在选择蜂场地址时，要考虑风力、风向和风的频率。在风大的地方，场地应选在蜜源花粉下风向的避风处，让蜜蜂空腹逆风去，满载顺风归。
蜜源植物开花泌蜜与气象
温度
春天来得早，气温高而稳定的年份，春季蜜源植物开花期会提前3～5天，养蜂生产可获丰收。遇春寒或干旱，会延迟开花期，减少泌蜜量。不同的蜜源植物花期所要求的温度不同。温度在10～20℃时，油菜、紫云英的花就能开放，而荆花、枣花需在20～30℃之间才开放。温度还会影响花蜜的分泌，新疆吐鲁番气温高，棉花泌蜜量比内地高1～2倍。蜜源植物开花泌蜜的适宜温度为16～30℃。当温度低于10℃时，蜜腺萎缩，花蜜分泌减少，甚至停止；当温度高于35℃时，水分蒸腾过盛，花蜜分泌减少。不同植物适宜泌蜜的温度不一。昼夜温差越大，越能促进植物花蜜的分泌。
水分
降水量适宜能促进蜜源植物正常生长，有利于花芽分化和花蕾开放。开花前雨水充足，开花期每隔一星期左右下场小雨或中雨，雨后晴天，则植物泌蜜特别丰富。秋雨均匀，南方山区冬蜜可望丰收。4～5月份雨量充沛，可以预测华北山区荆条蜜丰产。如果降水量过多，会使某些植物烂根、徒长或倒伏。特别在开花期遇暴雨，既影响蜜蜂采集活动，又会冲掉花蜜，使花蕾脱落，花期缩短。洋槐花期短，如遇暴雨，常使洋槐蜜失收。中国南方油菜、荔枝、龙眼、紫云英、柑桔等花期适值梅雨季节，因此产量不稳定。西北地区的夏秋蜜源十分丰富，干旱却是影响产量的主要因素。空气相对湿度的大小对蜜源植物的泌蜜量也有很大影响。南方荔枝、龙眼蜜源泌蜜要求相对湿度在70%～90%，而洋槐泌蜜要求相对湿度在40%～70%；大部分蜜源植物开花泌蜜要求适宜相对湿度为40%～80%。
风
温暖潮湿的南风和微风能促使花芽分化，泌蜜量增加。大风会损伤花朵和枝条。北风（西北风）和干热风，会使花朵掉落，蜜腺萎缩，泌蜜量减少或不泌蜜。秋、冬季遇北风，泌蜜量不但减少，同时花期提前结束。
参考书目
福建农学院主编：《养蜂学》，福建科学技术出版社，1981。
《养余月令》
中国明代月令形式的农书。作者戴羲，字驭长，别号濑园灌叟。书成于崇祯年间，根据前序所题年月应为崇祯六年（1633年）。全书共三十卷，分月令、经作（即辟邪、偏方等）、艺种、烹制、调摄（即保养）、栽博（即种树）、药饵、收采、畜牧、避忌等十目。月令部分记述各月的节气、物候、谚语和农事活动。内容较杂，基本上是前人著述的集录，引录有不少错误，与原文出入极大，且有迷信部分。本书崇祯原刻版尚存。中华书局1956年又据原版校印出版。
遥测通风干湿表
用小型电动机通风和利用电测温度表（如金属电阻温度表、半导体温度表、热电偶温度表等）作干湿球温度表，能远距离测定的通风干湿表。包括电动通风器、三通管和干、湿球温度表，还有一个给湿球自动供水的盛水器。整个遥测通风干湿表被固定在一个支架上，体积较小，并有电缆插座，用电缆与室内的指示器相连接。指示器直接指示出干、湿球温度值。有的还能直接指示出相对湿度数值。干湿表需要有良好的防辐射罩，以减小辐射误差。辐射罩多用双层同心圆柱筒，空气由内筒通入。
遥测通风干湿表的原理见通风干湿表。温度表原理见电阻温度表、半导体温度表及热电偶温度表。因为遥测通风干湿表的体积较小，空气循环范围不大，在梯度观测时相邻两层间的间隔距离可以比普通通风干湿表小一些（见彩图129）。
遥感方法
原理
遥感的基本原理是辐射感应原理，即利用运载平台上的光电传感器，接收并记录来自被测物体所发射或反射的不同电磁波谱信息，然后通过光学电子仪器和计算机对所得信息进行处理并判读出所要了解的情况。由于传感器所接收的波谱信息来源不同，可分为主动遥感和被动遥感。前者指接受来自物体信息的遥感，后者指由遥感仪器先向被测物体发出微波信号，然后接收物体对这信号的反射的遥感。此外按运载工具从不同高度来探测物体状况而分为地面遥感、低空遥感和高空（亦称“航天”）遥感。运行在高空的陆地卫星系统就是属于高空遥感。在实际应用中多是把高、低空遥感与地面观测结合起来，组成多级遥感监测
应用
当前实际用于农业气象上的有如下几个方面：①及时调查分析气象灾害所造成的大面积作物的损失情况。由于遥感技术可以定期或随时提供大范围地面情况的图象或记录磁带，故可以用它来监测水旱灾害以及农作物遭受大风、低温、霜冻等危害情况。利用遥感图象既可以判明受灾面积，还可以用多时次图象（同地区不同时期的图象）确定灾情的程度、消退情况以及监视森林火灾，便于及时发现和防御气象灾害。②监测农作物、森林等生育状况、土壤水分变化、病虫害发生发展情况，从而可为编制各种农业气象服务材料提供依据。由于不同作物种类和不同含水量对不同波段的辐射反射率不同，这样在多波段的黑白及彩色航片或卫片上便显示不同的色调或灰阶。图中所示的是含水量不同的玉米叶片光谱反射情况。分析人员根据这些反应特征来判断作物生长和发育情况。由于土壤水分、不同作物种类及各种病虫害对彩色红外的色调反应更为明显，故彩色红外航片在这方面运用的就更多。③利用遥感技术进行农作物产量预测。大范围农作物测产程序是通过农作物在卫星图象或卫星磁带上的反应，来计算作物的种植面积和判读其生长情况，再结合气象卫星资料、产量模式进行其单产和总产的估算。
水分含量对玉米叶反射率的影响
在小范围地区测产也可以应用作物的不同光谱反射率与子粒产量的相关分析，或用红外温度探测器测定作物的温度与气温的差值，再结合光照等其它气象要素来估算作物产量。利用航片资料估算森林积材量和草原牧草生长量在林业部门和草原管理上早有应用。
遥感技术用于大范围监测，具有快速、客观、经济的优点。但目前的卫星和航空图象的分辨率还有待进一步提高，而航天遥感要求设备条件较多，在广泛应用上尚有一定限制。
野外林带模型试验
将缩小的林带模型置于野外与原型林带处于同样环境条件下进行的防护林带模拟试验。林带防护效应的野外模型试验，一般在地势平坦开阔、下垫面均匀的地块上进行。模型的结构类型、疏透度、宽度、断面形状等可自由调整。林带的平均高度（H）多为1～2米，长度约12～20H。当研究风向交角对防风效应的影响时，林带模型的长度要更大些，有时达50H以上。
林带模型，可以用芦苇、竹杆（或竹片）、高粱秆、木板条、石板条、渔网、塑料栅等材料制成。由于林带模型和原型林带处于同样的环境条件下，因而在考虑相似条件时主要是几何相似。为提高几何相似的程度，有些研究者利用林木砍伐下来的枝条作为林带模型的材料，或利用林木育苗地起出部分苗木后的剩余部分构成不同结构特征的林带模型。野外模型试验与风洞试验相比，其优点是设备简单，且与真实林带的环境条件相似；不足之处是试验的气象因子不易控制。
叶龄观测
对作物主茎每一叶片出现时间和过程的观测。由于叶片生长速度与外界条件（尤其是温度）关系密切，同时主茎叶片的生长和其它器官的生长存在一定的同伸关系，因此观测叶龄并结合气象资料进行分析，有助于研究和建立作物的生长模式，预测作物的生育动态，为进行科学的栽培管理提供依据。在杂交制种上，利用叶龄指标调节播种期，可使父母本花期适时相遇。
叶龄观测是在田间选择一定数量有代表性的植株分别进行的。为了便于观测，通常按出叶顺序用有色油漆在叶片上分别作记或在其上打号码。观测时间以不漏测、不迟测每一叶片为原则，并根据具体要求而定。禾本科作物一般从主茎第一片完全叶出现开始，按出叶顺序记载，直到最后一片叶完全展开为止。每一叶片完全展开时记为1。在此之前，根据叶片伸长的长度占该叶片完全展开时长度的比例记为小数。例如，现有展开叶3片，第4片叶已伸出长度占该叶片展开时长度的1/5，则叶龄记为3.2。由于各种作物叶片着生的位置不同，其叶片长度不同。如玉米基部和顶部叶片长度都小于中部叶片。因此，一般是根据该作物不同叶位的叶片长度配置规律，并参照前一片已经展开的叶片长度略为增长或缩短来估计某叶片完全展开时的长度。
作物主茎展开的叶片数与作物整个生育期间总叶片数的比值称为叶龄指数。如系未展开的叶片数与总叶片数的差值则称叶龄余数。它是衡量作物生长发育进程的一项指标。各种作物的总叶片数，视作物和品种而异。同一品种在不同环境、不同栽培技术条件下，其总叶片数不同；但同一品种在同一环境与栽培条件下是相同的。根据叶龄指数，可以判断穗分化进程，推算抽穗期的大致时间，可作为有关的农业气象预报情报服务的一项依据。
叶绿素仪
原理
①叶片中的叶绿素对光谱的吸收具有选择性；②叶绿素对单色光的吸收基本符合比耳定律。不同叶绿素含量的叶片对光波的吸收有共同的特征：在波长680纳米处存在一个峰值，随着波长增加，吸收急剧下降，在750纳米附近保持一个稳定的最小值，称为基值（见图）。因此，某叶片叶绿素的含量，可以用此叶片在光谱吸收特征曲线中波长680和750纳米处的光波吸收差值来表示。通过对比差值的测量，就可以测定一定叶面积内叶绿素的总含量。可用下式表示：
式中 λ1、λ2分别为波长680和750纳米的单色光，Aλ1、Aλ2分别为λ1、λ2的消光度，△A为两消光度之差值，Iλ1、Iλ2分别为λ1、λ2光的入射强度，Kλ1为叶片中叶绿素对λ1的消长系数，mch为在测量光路中叶片单位截面积内叶绿素的含量。
叶子吸收光谱图
结构
一般分探测和显示两部分。主要包括光源及其稳压电源、控制光亮的狭缝、选择单色光的干涉滤光片、光电检测元件、放大器和测量仪器等。具体结构因采用光电检测元件不同而异。目前采用的元件有两种：一种是非线性光敏电阻（如硫化镉），另一种是硅光电池。前者灵敏度高，仪器结构简单，但它与照度的关系复杂，且不同个体间分散性较大，响应时间长，性能不稳定。若用硅光电池，仪器性能稳定，但叶片中叶绿素含量高时，分辨率低。
用法
叶绿素仪具有能对叶片快速进行活体测量的优点，测量精度也能达到一定要求，但叶片宽度过小（如小于6毫米）则不宜使用。为求取叶绿素含量，还需制作仪器的标准曲线，以后根据叶绿素仪在活体叶片上测出的数值，在此曲线上便可查到叶绿素含量。
叶面积测定
参考书目
周拾禄著：《稻作科学技术》，农业出版社，1981。
（太华杰）
几种作物的通用K值
叶面积密度测定
测定作物群体内单位空间的叶面积。它可用表示，式中Ad为叶面积密度，h为植株高度，a（z）为叶面积密度函数，z为分层的厚度。测定叶面积密度时，首先在欲测地段上选好有代表性的植株群，取回室内，保持其自然生长状态。然后将植株群体从地表面向上分成若干层，每层厚度10或20厘米。自上而下，将同一层次内的叶片全部剪下（若一叶片跨越两层间，则以层为界切开），分别测其叶面积。最后求出各厚度层内的叶面积指数，再除以每层厚度，得出该层的叶面积密度（见作物群体结构）。
叶面积仪
光电投影法
亦称亮面成象光电积分法。即将一照度均匀的亮面框经透镜投影于光电池上。使光电池产生光电流。如将被测叶片放于均匀亮面时，则亮面积就相应减少，产生光电流也减小。两者关系为：被测叶面积同亮面积之比等于相应的光电流读数之比。同时可通过检测光电池电流的变化量来求得被测叶片的叶面积值。仪器主要由亮面框（双层磨砂玻璃）、红色滤光片（吸收峰值波长为550纳米）、光栏（控制进入光电池的光量）、透镜、光电转换器（硒光电池）、伸缩皮腔（屏蔽外界杂散光）、放大器和指示仪表等组成。亮面框有20、50、100和200平方厘米多种，使用时可估计被测叶片的大小，选用最小的亮面框，以保证其测量精度。光源尽量采用自然漫射光，并避免背景物（如人体）的影响。操作方法：在调好仪器零点和满刻度后，将被测叶片（可几片叶并列在一起）夹入亮面框，便可从仪表上读出电流指示值，然后求出其叶面积。此仪器测量迅速，但需摘下叶片，易受电压变化、外部光照移动和叶片厚度等因素影响，造成较大误差。
光电扫描法
其原理和面积计数法很相似，就是用一定面积的小光点对被测物逐行逐点扫描，如光点面积超过1/2落在被测物上则计一次数。扫描后由所计总数和小光点面积，即可求得被测物的面积。这种仪器有台式和便携式两种。它们的发光扫描和接收装置不同。台式的是由一个光强均匀的光栅通过被测物后，进入一弧形缝隙再被一系列转动的缝隙分割成具有单位截面积的水平移动光点。该光点由一凹面镜聚焦，经光电三极管接收并转换为电讯号。便携式的是由数量众多的发红光二极管发射光点，经过被测物后，由数量相同，对应排列（都是按每间隔1毫米直线排列）的光电接收管接收。在两种仪器上被测物（叶片）都是通过匀速运动的透明传送带（或编码带）传入机内。其运动方向与光扫描方向相垂直。扫描的计数由控制讯号，计数脉冲及计数器来完成，用数字显示（或打字）。台式叶面积仪也称自动叶面积仪，叶片经电动传递，测量速度快，分辨率（可达0.05平方毫米）和精度较高，且适于测各种叶形的叶片（但必须摘下叶片）。便携式叶面积仪探测器是手持式的，使用时将叶片夹入探测器，再将编码带端部与叶片基部用手夹住不动，然后顺着叶片均匀地移动探测器，直至移出叶片。主机显示器上即显示出叶片的面积值。此仪器可在观测现场进行活体测量，但对被测叶片的长、宽、厚度的要求，都有一定限度，分辨率和精度不如台式的高。移动探测器的速度不能太快，以免造成误差（见彩图132）。
《逸周书·时训解》
中国古代记述物候知识的著作之一。它是七十二候定型的一篇著作（见七十二候）。从七十二候形成的渊源来说，《逸周书》可能是汉代著作。《时训解》一卷，以一年为二十四气，每个节气定为三候，每隔五天一候。如“立春之日，东风解冻；又五日，蛰虫始振；又五日，鱼上冰”。由本书物候记述内容来看，取材应晚于《吕氏春秋·十二纪》、《礼记·月令》、《淮南子·时则训》。今存晋代孔晁注本，清朱右曾《周书集训校释》，孙诒让《周书补》，刘师培《周书补正》，陈汉章《周书后案》等。
参考书目
竺可桢、宛敏渭同著：《物候学》，科学出版社，1975。
应用气候学
气候学理论、方法在国民经济各部门应用的学科，习称应用气候。目的在于合理、充分利用气候资源、避免不利气候条件。由于国民经济各部门对气候条件的要求不同，因此形成气候学与其它学科间的多种边缘学科，如农业气候学、建筑气候学及生物气候学等，总称为应用气候学。人类在文化发展的早期已知运用气候知识。中国古代《黄帝·内经》一书中，就论证了人体疾病、治疗方法等与季节的关系，《吕氏春秋》、《齐民要术》等著作中有着丰富的农业气候方面的材料。1949年新中国成立后，结合国民经济发展的迫切需要，召开过一系列应用气候会议，研究农业气候区划、电力线网气候分区、建筑气候分区、能源气候等问题，推动了应用气候学的发展。1951年联合国世界气象组织成立以后，国际上对应用气候学的研究十分重视，曾举行过若干次专业会议讨论气候应用问题。1979年在日内瓦召开的世界气候大会，对推动各国应用气候工作的开展有重要意义。气候与国民经济许多部门的生产、建设和管理有关，它在农业、能源、水资源、交通运输、环境保护、生态平衡等方面应用广泛。在制定城市规划、工程设计、生产管理及气候资源开发利用工作中都需要考虑气候。例如水利工作中，坝址的选择、水库容量、生态环境的变化、供水、保养、水利对气候的影响等都需结合气候条件进行。在防洪工作中，需确定最大可能降水、地表径流及降水频率；灌溉需求概率、水旱概率等，均需对气候水文资料进行概率统计分析。
应用气候
见应用气候学。
油菜气象
分布与气候
油菜是中温带主要油料作物，世界上由南半球的阿根廷至北半球的瑞典北极圈内均有油菜种植，以亚洲、北美洲、欧洲北半部最为集中。中国南起海南岛崖县，北至黑龙江黑河市，西自新疆乌恰县，东抵沿海各省，从平原到西藏海拔4630米的高原上都有种植。根据油菜生物学特性及其气候、栽培特点的地域性差异，可将中国东半部划分为六个气候特点不同的油菜种植区，西半部分二区。①华南秋播油菜区。此区最冷月平均气温9℃以上，大于10℃年积温6000℃以上。秋播春性型和半冬性型品种，能正常发育，但生育期短，产量低。②长江流域秋播油菜区。最冷月平均气温9～10℃，日平均气温稳定在0℃以下日数为0～40天，9月至次年5月间降水量500毫米以上。一般冬性或半冬性型品种能安全越冬，为秋播油菜主产区。③黄淮关中秋播油菜区。最冷月平均气温－2～1℃，日平均气温稳定在0℃以下日数为40～80天，9月至次年5月间降水量300～500毫米。本区光、热、水分条件属南北过渡类型，种冬性强的品种，生育期250～270天。④渭北、晋中、海河秋播和春夏复播兼种油菜区。最冷月平均气温－5～－2℃，日平均温度稳定在0℃以下的日数为70～100天，9月至次年5月间降水量150～300毫米。本区冬季寒冷干燥，春旱多风，秋播冬性极强的品种，生育期270～290天。⑤长城沿线、松辽平原春夏复播油菜区。年平均气温1.2～10℃，最冷月平均气温－5℃以下，大于10℃积温2300～4000℃。本区冬季严寒少雪，夏季大部地区温度较高，油菜既不能越冬，也不能过夏，只能春播夏收或夏播秋收春性型品种。⑥兴安岭、内蒙古北部高原春播油菜区。年平均气温－5.5～4.2℃，最热月平均气温16.5～22℃，大于10℃的日数为87～140天，积温1300～2300℃。本区气候冷凉，昼夜温差大，光能资源丰富，适宜种植一年一熟春播油菜。⑦蒙、新春夏复播、春播兼种油菜区。属半干旱、半荒漠大陆性气候，年降水量在200毫米以下，低的仅10多毫米，70%集中在夏季，但热量条件好，大于10℃积温2600～4500℃。以一熟春播油菜为主，兼有春夏复种形式，局部冬有积雪的地方可秋播。⑧青藏高原春播油菜区。为中国一年一熟春播油菜高产区。本区海拔高，地形复杂，油菜适宜于种植在海拔1700米以上的地方，年平均气温0℃左右，最热月平均气温10～20℃，大于10℃积温1000℃左右。
生长发育与气象
温度
油菜为喜冷凉作物。种子发芽的下限温度为3℃左右，在16～20℃条件下，3～5天即可出苗。苗期具有较强的抗寒能力，叶片在－3～－5℃开始受冻，－7～－8℃冻害较重。冬性极强的品种能耐一10℃以下的低温，但冬季低温伴随大风则加重冻害。日平均气温10℃以上即迅速抽薹，开花最适宜温度为16～25℃，微风有利于花粉的传播，提高结实率，高于26℃开花数显著减少，4～5℃以下绝大部分植株花朵不能开放。开花后如遇0℃左右或冰雪天气则受冻致死，甚至整个花序花蕾枯萎脱落。高温使花器发育不正常，蕾角脱落率增大，大风轻则引起倒伏，重则折枝断茎。角果发育期只要正常开花受精，在日平均温度6℃以上都能正常结实壮籽，20℃左右最为适宜，昼夜温差大，有利于营养物质的积累，种子千粒重高。如遇干热风天气，出现30℃以上高温，易造成高温逼熟。油菜从播种到成熟需要一定的积温。一般秋播油菜需0℃以上积温1800～2500℃，一年一熟春播油菜需1000～2000℃。根据油菜感温期对温度的要求，可分为三种类型：①冬性型。对低温要求严格，必须经过0～5℃左右的低温15～30天以上，才能转入生殖生长阶段，否则不能抽薹开花，一般秋季播种的中晚熟或晚熟品种均属这一类。②春性型。在5～15℃的温度条件下，经过15天即可抽薹开花，秋季播种往往容易抽薹开花，中国华南冬季温暖地区秋播和北方春夏播以及长江上、中游迟播的早熟品种均属这一类。③半冬性型。对低温的要求不很严格，介于冬、春性之间。中国白菜型、芥菜型和甘蓝型油菜均包括这三种发育类型。
光照
油菜是长日照植物，一般需要日照14小时以上，但也有长到24小时和短到10小时以下的品种。不同生态型品种其光合强度有明显差别，一般叶绿素含量高，叶片厚，气孔多的品种，光合强度强，叶片增长快，干物质积累多。油菜花果期是光合作用旺盛时期，天气晴朗，有利角果、果皮进行光合作用。花荚期的日照时数与产量呈正相关，此期多阴雨则每角粒数减少，秕粒增加，千粒重降低。
水分
油菜营养体大，枝叶繁茂，喜湿润，需水多。秋播油菜，从移栽到收获，田间耗水量一般为300～500毫米，蒸腾系数在337～912之间。油菜植株体的需水只占根部吸收水分总量的0.1%～0.15%，叶面蒸腾约占田间耗水总量的40%～65%，余为棵间蒸发。种子发芽时，要求吸收籽重60%以上的水分，此时以土壤湿度20%～25%、田间最大持水量70%～80%为好。土壤湿度低于15%，就会影响幼苗生长发育：幼苗期（指五叶期以内）降雨过多和雨日过长，严重影响幼苗发育。田间持水量过大，土质过于粘重，容易引起烂根死亡。移栽期由于根系受伤，吸收能力降低，水分缺乏，幼苗不能恢复正常生长。水分过多，根系发育受阻，也易引起死苗。冬季雨水充足，有积雪覆盖，或进行临冬灌水，有利防寒保温。薹花期是油菜需水临界期，此期空气相对湿度70%～80%、土壤水分占田间持水量70%为宜，空气相对湿度低于60%或高于94%都不利于油菜开花。角果发育期以田间持水量60%～80%为宜，过高过低都会形成大量秕粒，油分含量降低。开花结荚期，降雨过多，病害显著加重，严重影响产量。秋播油菜不同生育时期对水分的要求见表。
秋播油菜不同生育时期对水分的要求
生产与气象
播种期
油菜分秋播、春播和夏播。秋播油菜以幼苗生长至冬前不抽薹能安全越冬为原则，一般冬季寒冷的地方播种早，冬季温暖的地方播种迟。以直播为例：渭北、晋中、海河地区8月下旬播种，黄淮、关中地区9月中旬，长江流域9月下旬～10月上旬，华南地区则迟至10月～11月。为解决耕作制中季节矛盾，实行育苗移栽，比直播提早半个月。春播油菜一般在幼苗不受冻害的情况下，以早播产量高，夏播油菜在中国北方，一般7月～8月初播种，因苗期处于高温，生长过速，易遭虫害，产量低[见播种（栽插）期预报]。
病虫害
油菜菌核病是长江流域产区的主要病害，温暖潮湿的气候条件有利发病。病害流行与否主要取决于降雨多少和株间湿度。油菜开花期间，旬雨量大于50毫米，株间相对湿度在85%以上发病严重；旬雨量小于30毫米，株间相对湿度75%以下发病较轻；旬雨量低于10毫米和相对湿度60%以下一般不发病。排水不良，田间渍水，氮肥施用不当，植株生长繁茂，田间郁蔽，特别是贪青倒伏，都有利于发病。油菜病毒病是常发病，蚜虫是油菜病毒病发生的媒介，蚜虫在16～17℃，相对湿度76%以下发生最多；14℃以下、相对湿度在84%以上发生量锐减。连续降雨特别是暴风雨能造成蚜虫大量死亡。播种季节干旱的年份和地区要避免过早播种，苗期干旱要及时灌水，经常保持土壤湿润，以适当增大株间湿度，使蚜虫不易发生（见植物病虫气象）。
冻害及防御
冻害是影响油菜产量的主要因素之一。有苗期（或越冬期）冻害、蕾薹期和开花期冻害三种，以苗期冻害最为严重。冻害的严重程度与寒潮来临迟早、降温程度、低温持续时间等气象条件有密切关系。寒潮来临早，骤然降温、低温持续时间长、冬季雨雪少、空气和土壤相对湿度小，冻害严重。油菜越冬死苗与土壤水分、最低温度关系如图。开花期冻害的主要特点是当气温下降到0℃左右时，已开放的花朵脱落，形成分段结实现象。防寒措施：①适期早播，培育壮苗，增强植株体的抗寒能力。②浇好越冬水，黄淮地区以平均气温降到5℃时作为灌越冬水的临界时期。③加覆盖物和壅根盖土，使油菜与干燥寒冷的空气隔离，减少水分蒸发。④东西行向筑挡风墙，移栽油菜时采用东西行向，成活后结合中耕松土，在行的北面筑一小埂，可提高行间温度。据观测，沟内地表温度比平地提高1.5～2.2℃。⑤注意排涝，适时适量灌溉，以避免和减轻渍、旱害。（张勋利）
油菜越冬死苗与土壤水分、最低温度的关系图
有限水域岸边小气候
辐射收支与热量平衡
水体和土壤的增热冷却特性不同，首先表现在水面的反射率远小于陆面反射率。水面实际得到的太阳辐射能量平均比陆地多10%～30%。其次是对太阳辐射的透射能力，水体比陆地要大得多。在陆地上太阳辐射一般只能透入到十分之几毫米的土壤层内，而在水域可透入到几十米深的水中。第三，水域上的有效辐射与陆地也不一样，据谢凡湖资料，一般是白天正午水面的有效辐射比陆地少45%，夜间则比陆地增大20%左右，一年中5～8月比陆地少20%～50%，而9月和10月比陆面增大11%～14%。水域上的总辐射与陆地相差不大，而反射辐射大为减少，因此辐射平衡比陆地显著增大。在水面上，热量平衡的主要支出部分是蒸发耗热。一天中的任何时间，水面上的蒸发耗热都比显热交换大10～20倍，而陆面上的蒸发耗热，白天比显热交换大1～4倍，而夜间则小1～2倍。由于水域上的辐射平衡和热量平衡各分量的变化与陆地上不同，因此水域岸边小气候具有水域与远离水域地区气候的过渡性。
温度
水陆之间通过水平方向的热量交换，使水域岸边的气温受到明显的影响。表现在暖季或日间有降温作用，冷季或夜间有增温作用。此种作用以紧邻岸边最为明显，随着向陆地深入很快减弱，直到最后消失。在苏联贝加尔湖观测的结果是：岸边的气温年变幅小于远离岸边25公里的地方，而且岸边的最热月、最冷月的平均气温出现的时间均比远离水域处落后1个月（见表）。水域对岸边温度影响的范围和程度，与水域大小、深度、风向等有关。根据研究结果，黑海因为面积大、水深，对气温影响最大，尤其是东岸，由于盛行西风的影响，冬季气温可比内陆高3～5℃。苏联的咸海和巴尔喀什湖，由于面积较小和深度较浅，其冬季增温和夏季降温作用就显著减小。水域对周围温度的影响范围，黑海约200～500公里，咸海约50～150公里。巴尔喀什湖只有几公里，中国的新安江水库在5公里以内。带状河流对沿岸的影响范围更小，一般不超过1000米，中国长江上游平均为300～500米，在个别条件下可增大到800～900米或减小到100～150米。
贝加尔湖对各月平均气温及年变幅的影响
由于冬季水体不易降温，因而与远离水域的地区比较，水域岸边的初霜推迟，终霜提早，无霜期延长。例如新安江水库建成后比建成前无霜期延长20多天。伊利湖岸附近的无霜期为200多天，离湖岸50公里处只有150多天。
湿度、云雾和降水
大气中的水汽主要来自水面蒸发，因此水域岸边的空气湿度有增加趋势。中国长江三峡地区，夏季背风岸边绝对湿度比陆地大0.5百帕，相对湿度大3%～5%；冬季绝对湿度比陆地大0.8百帕，相对湿度大5%～8%。水域上云的变化与陆地不同。夏季，水域不利于对流云的发展，低云量一般白天比夜间少，例如新安江水库建成后，积云通常只形成于水库周围，雷雨云总是沿着水库移动，一般不越过水库。水域因空气湿润，在适当平流条件下，比较容易形成平流雾，因此受水域影响的岸边，雾日多于陆地。如新安江水库建成后，库边沿岸雾日明显增多。水域对周围降水量的影响比较复杂，夏季水域上空的空气层结比较稳定，不利于对流性降水的生成和发展，使水域附近降水量减少，冬季则略有增加，中国降水量集中在夏季，因此水域使附近地区的年降水量减少。例如夏季中国的太湖、高邮湖、巢湖、新安江水库等水域附近，都有一个不同程度的低雨量区，夏季降水量比周围地区减少50～60毫米，新安江水库附近地区，夏季降水量比周围减少90毫米以上，影响距离约50～60公里。冬季水库附近降水量比周围增加10毫米左右。
风
当大气环流微弱时，在水域与周围陆地之间可产生一种类似海陆风的局地环流，因此水域岸边的风向、风速具有明显的日变化。白昼，风从水域吹向陆地，夜间风从陆地吹向水域，这种局地环流在较大的水域附近全年均可出现。在水域上，由于水面平坦，空气运动摩擦力减小，因而水域岸边的风速比远离水域陆地大。
长江下游地区，利用海涂、水滨种植柑桔防御冻害已有悠久历史，早在公元前3世纪已经开始利用湖滨、泽畔的优越气候条件栽培柑桔。在江苏太湖东、西洞庭山，利用有利的湖滨小气候种植柑桔已有一千多年历史。中华人民共和国成立以来，长江中下游地区的一些省、市，利用沿海、湖滨、库岸、江泽的有利岸边小气候种植柑桔均已获成功。茶树喜温暖湿润气候，空气潮湿多云雾天气对茶树生长有利。中国不少名茶产地，除分布在多云雾的山地以外，还分布在水域周围，例如著名的西湖“龙井”，太湖“碧螺春”，洞庭湖的“银针”与“银锋”等。水域可以缓和秋季降温，使岸边初霜推迟，这对连作晚稻、秋玉米等作物在抽穗扬花期免受低温危害有良好作用。
有效积温
作物某生育时期内日有效温度（即日平均温度减去生物学零度的差值）的总和，以4e表示。
式中 n为发育时期历经的天数，计算时从进入该发育时期的第二天算起；-B为作物发育的生物学零度；为发育时期内每天的平均温度。i＝1，2，……n。Ae、B值的确定可依据农业气象观测资料，用最小二乘法或图解法求算。Ae、B值随作物种类、品种、发育时期的不同而异；年际之间也略有变化。
由于有效积温中不包含低于B值的温度，所以用它来表征作物生育对热量条件的要求，更为准确。与活动积温相比，有效积温变化小，且较为稳定，多应用于作物生育速度的计算和发育时期的预报。稻、麦、棉三种作物各主要发育期的Ae和B 值见表。
稻、麦、棉各主要发育期的Ae、B值/℃
此外，有些作物还存在上限温度，即当温度上升到一定界限以后，温度再升高，并不能使作物的发育速度明显加快，甚至会起抑制作用。在适宜温度范围内（在上、下限温度之间），作物发育速度与温度成线性关系，如有效积温表达式所示，此时温度为实际有效温度，其累积值为实际有效积温；而在大于下限温度，包括上限温度以上的范围内，上述线性关系则变成非线性关系（见水稻气象）。
有效降水
自然降水中实际补充到植物根层土壤水分的部分。降雨开始时，最初一部分雨量被植物枝叶所截留，称为植物截留量，在微雨的情况下截留量可达3毫米左右。超过植物截留量才落于地面，开始被土壤吸收。当降雨强度超过入渗率时，开始产生地面径流。当降雨时间较长或多次降水之后，地面长期积水，根层土壤达到饱和时将产生深层渗漏，下渗到根层之下，补给地下水。因此，自然降水中实际为根层土壤吸收的水分（Re）为实际降水量（R）减去截留量（V）、径流量（Q）和深层渗漏量（f），即为有效降水，其表达式为：
Re＝R－V－Q－f也有人认为截留量和深层渗漏量对植物生育有一定的意义，前者可以改善冠层的小气候，后者可以补充地下水。有效降水用来和农作物需水量进行对比分析，可以对降水资源作出恰当的农业气候评价。
渔业气象
简史
中国渔业从沿岸海区大规模采拾贝类开始，距今已有六七千年的历史，渔业生产始终是海洋开发的重要内容之一。在西汉《淮南子》一书中曾记载，当时已察知阴雨前低气压来临之际，鱼类浮出水面呼吸。长期以来渔民上观天象，下察物候，决定出海捕鱼的时机。
现代渔业气象研究始于20世纪初期，日本学者三浦定之助和宇田道隆于1927年分别对低气压、气象要素与渔获量之间的关系进行研究；挪威学者G，索豪于1936年研究鳕鱼与降水量之间的关系。中国于50年代中期，开始了局部海区气象要素的观测，并就天气对渔场的影响进行研究。随着科学技术的发展，国内外开始利用气象卫星监测气象和海况变化，预测渔场的变化。
气候与渔场
渔场位置受气候条件影响显著。根据渔场所处位置，分为热带渔场、亚热带渔场、温带渔场和寒带渔场。①热带渔场受赤道洋流的影响，鱼类适温高，分布在太平洋和大西洋赤道附近海域。②亚热带渔场受热带海洋性气候的影响，鱼类终年繁殖，生长迅速，鱼类群体补充快，一年四季都可以捕鱼。③温带渔场受温带海洋性气候影响，四季明显。春季鱼类进行生殖洄游，并产卵、繁殖、生长；秋季则进行越冬回游。渔汛期分为春汛和秋汛。④寒带渔场受极地寒流影响，鱼类适温低。分布在南极附近海域，白令海东部和鄂霍次克海附近。中国渔场属亚热带和温带渔场：亚热带渔场包括南海和东海南部，温带渔场包括东海北部、黄海和渤海渔场。
气象条件与渔场、渔业资源变动
风
风向与海岸线走向的关系、风速大小及持续时间等对渔场和渔业资源的变动都有影响。当季风风向与中国海岸线的走向大致平行时，春秋季期间，南风送暖，北风来寒；当西风或东北风向时，鱼群远离近岸或向深海游动；东南或西南风向时，鱼群偏向近岸浅海区域。在山东半岛附近的渔场（烟台、威海、石岛等渔场），春季产卵回游期间，西北风向多时，渔场位置偏移外海，南或西南风向偏多时，渔场位置偏移近岸；秋季回游期间，偏北风向偏多时，鱼群停留渔场时间短，偏南风向偏多时，鱼群停留渔场时间长。向岸风向偏多时，产生向岸海流，鱼群随着海流游向近岸。在日本沿岸偏南风向多时，春鲱成群来临；在富山湾连续有西北和西南风向、相漠湾有强南风向时，青鲹渔获量增多；在九州的平户岛和生月岛附近，连续吹强北风时，则飞鱼渔获量增多。离岸风向偏多时，由于风向和海底地形的影响产生上升流，将海底营养物质带到表层，鱼类在这里集群并形成渔场。世界沿岸上升流区域的面积仅为海洋总面积的千分之一，但渔获量却占世界总渔获量的一半。说明沿岸上升流区域是最好的渔场。上升流海域有美国加利福尼亚、秘鲁、奔给拉海域等。中国沿岸海域随季节不同也产生上升流。渔汛期间，在5～6级风前后，鱼群都有集群过程；风前集群是鱼类感受到“气压波”和“长浪”的刺激作用；风后集群则由于大风改变了海水理化条件，鱼类趋向其适宜环境集群。因此“抢风头”和“赶风尾”，可使渔获量增多。由于风向促使海面升温，水温超过鱼类适温范围，使鱼汛期结束早。春季在黄海北部海洋岛渔场捕捞鲐鱼时，最忌东南大风，在烟台和威海渔场最忌偏北大风，上述方向大风在渔汛后期经过渔场时，则渔汛期提前结束。寒潮经过海面时，产生大风、降温、蒸发、引起海面扰动，使海水表层至底层温度和盐度分布均匀。寒潮入侵的时间早晚，与鱼类越冬回游早晚一致。随着寒潮入侵的频率增加和强度变化，渔场从浅海区向越冬场转移。幼鱼生长时期，活动能力较弱，极易受风浪冲击的影响，往往一次大风过后，幼鱼大量漂浮死亡。
降水
近岸海区降水量的大小、持续时间等可影响渔场的水温、盐度、无机盐含量及入海径流量等。渔汛前期降水量的多少，常影响沿岸低盐水系势力，从而影响其与外海高盐水系交汇界面的位置，而渔场位置则随交汇界面的变动而改变。从降水量的多少，可以预测鱼类资源数量变动的趋势。挪威根据2～3月降水量预测该年的鳕鱼渔获量。中国渤海辽东湾春季毛虾捕捞数量与前一年6～9月份平均降水量有直线相关。
气压
低气压经过渔场前后，都是很好的捕捞时机。低气压通过渔场前，海面风平浪静，由于海水缺氧，引起鲐鱼集群海面，是捕捞的良机；低气压通过渔场时，天气恶劣无法捕捞；低气压通过渔场后，引起渔场环境条件的改变，鱼群向适宜的环境条件集群。
气温
海水表层水温与气温相互影响，具有明显的年周期。气温的位相比水温提前。秋、冬季水温比气温高，海洋向大气输送热量；春、夏季相反。鱼类在不同的生活时期，对水温的要求见表。
不同鱼类不同生活时期适应水温范围/℃
气温影响水温，从而影响鱼类产卵时期的适温条件。波罗的海鲱鱼当春季气温上升快时，水温达8～12℃时产卵，当气温上升慢时，则在水温6～10℃时就产卵。产卵过程中由于气温突降，可能使产卵中断。春季气温的偏高或偏低，与渔汛期、回游提前与推迟是一致的（气温高，渔汛提前）；秋季气温的偏高或偏低，与渔汛期、回游迟早相反（气温低，渔汛提前）。
渔场和渔业资源的变动受多种气象要素的影响，所以要综合分析。春至夏季是沿岸海区浮游动植物大量繁殖的时期，也是鱼类产卵、幼鱼生长的时期。由于营养盐类丰富，使硅藻、夜光虫等大量繁殖，致使海水变红褐色，形成“赤潮”。赤潮对渔业资源变动及近岸养殖渔业的破坏极为严重。另外气温高、海面无风，海面与大气之间氧交换减弱而海水缺氧，大量生物死亡。气象异常对渔业资源破坏显著。秘鲁是世界鱼产量最高的国家，1972年秘鲁鱼产量降低一半以上，引起世界各国的注意。从1975年以来收集的水文气象资料证实，由南方经过秘鲁沿岸而来的富有营养的冷水体，被北方来的温暖水体所代替，这种现象称之“厄尔尼诺。
气象条件与生产
气象灾害
风暴、浓雾、冰冻、突然阵风等，由于出现时间、持续时间、强弱、路径等因素的变化，在渔汛期间经过渔场时，对渔业生产危害很大。渔船遇到灾害性天气时要到渔港避风，所以在建造渔港时，要掌握大风频率、风向频率及其它气象要素，以保证渔船避风的安全。灾害性天气对近海养殖渔业影响显著。寒潮和台风对海带架子的威胁很大，所以海带架子要顺风方向施设，由于大风方向不同，常破坏海带架子和养鱼池而造成减产。
捕捞生产
侦察鱼群、渔情预报与气象条件关系密切。在捕捞鲐鱼季节，常用飞机和渔船侦察鱼群分布、数量等，海水透明度影响观察鲐鱼群体数量。海面能见度和海雾的影响，既影响观察鲐鱼分布范围的大小，也影响渔船和侦察飞机航行安全。随海洋条件与气象条件的不同，各海区出现海雾时间各异。南海为1～4月，东海为3～7月，黄海和渤海为5～8月。侦察鱼群行动还受水色、波浪、云的性质、太阳高度等因素的影响。渔情预报是根据渔汛期间鱼群行动、气象条件、捕捞状况、水文条件等因素的变化，在渔场进行综合性的预报工作，可为捕捞生产提供可靠依据。
水产养殖
沿岸水产养殖场的选择，要考虑地理和气候条件的影响，而育苗、放养、捕捞和收割时机，要考虑天气条件的影响，才能收到较好的经济效益。春季育苗和放养及秋季捕捞时机的掌握与产量变化关系密切。1983年秋季降温推迟，对虾推迟10天左右捕捞，增加了产量。
在夏季池养鱼、虾等，由于气温高并且无风，常引起池内缺氧而造成鱼虾死亡。海带在生长过程中，要进行养殖水层的调节，促进光合作用加速生长；海带育苗室根据育苗期间海带发育情况，进行自然光强弱的调节，促进生长发育，如连续几天阴雨，对海带育苗极为不利。引进鱼、虾、贝、藻类等资源时，要根据海区水文气象条件的特点，选取适应性较强、可塑性较大的种类，并考虑港养、池养、滩涂和自然海区放养、繁殖等条件和气候相似原理，改良品种使与环境条件相适应。中国对海带从渤海逐渐南移和紫菜从福建沿海逐渐北移，并使其适应新的环境条件方面都取得了比较成功的经验。
渔业气象预报
渔用天气预报
预报内容
主要有：①大风。春汛和秋汛期间影响捕捞作业的大风日数及风向、风速、持续时间等。②寒潮。寒潮入浸时期、强度、降温、持续时间、路径及其入侵频率等。③海雾。春夏季海雾的出现日数、持续时间、分布海区等。④台风。台风出现时间、路径、强度、频率等。⑤季节提前或推迟、回冷或回暖情况等。
预报方法
主要有：①天气图方法。渔汛期间根据高空和地面天气图，结合渔船在渔场内观察的气象要素和水温，分析渔场范围内天气的演变过程。当高气压控制渔场时，海面水温稳定，风小，云量少，有利捕捞作业，产量可提高。低气压经过渔场的前后，是捕捞的良机。及时预报低气压通过渔场的时间、持续时间、风速大、小等因素的变化极为重要。渔船可根据抗风性能，决定是否避风或抗风，并在风后及时掌握捕捞良机。②统计学方法。根据气象要素对渔场变化的影响和渔场处在不同的地理位置及不同的鱼科等因素，建立各种回归预报方程。如有些渔场的气温与渔船产量的关系密切。因为气温影响水温变化，而水温的变化与渔群集群与散群关系密切。利用上述预报方程，可以旬平均气温的变化特点中，判断渔汛期间渔获量的变动。又如，降水量的大小与某种渔业资源的数量变动关系密切，它影响到幼鱼的生长和鱼类世代数量的变动。因此可根据幼鱼生长时期的降水量，提前估算鱼类资源的数量变动情况，判断可捕捞的数量，以便增加或减少捕捞渔船。这一方法只适用于生命周期为一年或半年的鱼类。③气候学方法。根据长期气候展望，可以预测未来不同鱼类丰歉的年景。宇田（1958年）分析日本海柔鱼和远东拟沙丁鱼的长周期变化后得出：在比较温暖时期远东拟沙丁鱼渔况良好，而柔鱼渔况不好；在比较寒冷的时期，则远东拟沙丁鱼渔况不好，而柔鱼渔获丰收。
渔场水温预报
预报内容
越冬渔场的水温偏高或偏低；影响洄游路线偏移的水温变化；渔场范围内鱼类适温范围水温梯度的变化；水温逐日变化的大小；气象条件对水温的影响等。
预报方法
有四种：①回归分析法。这种方法多建立在后期水温与前期影响因子密切相关的基础上，根据历史水温资料与影响因子资料之间的关系作出预报。影响水温变化的前期因子有：水温、气温、风、气压、径流、日照、降水、太阳黑子相对数等。筛选各影响因子，组成各种组合，计算渔场范围内的水温预报值，绘制水温平面分布图。②渔场水温分类法。根据历年渔场水温调查资料，进行统计分类，按渔获量多少或鱼类集群或散群情况作等级分类，然后根据现场调查的水温资料，判断渔场的变化情况。③根据增温与降温关系建立水温预报方程：根据渔船观测水温的逐日变化情况，计算渔场水温的变化情况，并判断渔况的可能变动。④遥感方法。利用卫星遥感资料，判断渔场范围内的水温分布，预测渔场位置可能发生的变化。
今后需要发展长期渔业气象预报方法。在渔汛期前，对各渔场主要捕捞对象，受气象条件影响的渔获量年景进行预报。发展渔业灾害性天气预报，如风灾和海雾的预报。进一步完善渔船气象观测方法，为预报提供高质量的观测情报资料。
雨情报
某一地区某一时段内降雨情况的一种不定期农业气象情报。雨情报多在雨季或干旱期间编发。中国雨情报常视需要按12、24小时、每5天或10天等时间间隔定期编发；在干旱期间，每逢雨后，特别在解除旱象的透雨以后编发。气象台站编发的雨情报，除及时为农业、水利部门和生产单位提供降雨情况外，还为各级政府指挥防汛抗旱提供气象数据。主要内容包括：①该地过去12、24小时或5天、10天的降雨性质、强度、降雨量等。干旱季节还需报道降雨起止和持续时间以及降雨渗透土层深度等；②按照农田类型、作物种类和生长发育状况等分析鉴定对当时农业生产的影响，作出定性或定量的说明；③未来12、24小时或5天、10天内可能出现的降雨及其对农业生产影响的估计；④当时农业生产或防汛抗旱应该采取的措施、建议等。编制步骤：①按规定的农业气象电码和电讯线路，迅速收集该地区内各固定或附加测点过去时段内的降雨观测资料；②对收集的降雨资料进行统计分析，绘制必要的图表，分析降雨性质、强度特点，鉴定其对当时作物生长发育和防汛抗旱的影响；③会同农业部门和技术人员商讨应该采取的农业技术措施和建议；④编写成文并发布。
雨淞害
一种林业气象灾害，是过冷却雨水在林木（果树）表面凝冻而成的冰层（雨凇），对林木、果树造成的伤害。当近地气层温度低于0℃，较高气层上温度高于0℃，从0℃以上的云层中下降的雨滴，经过近地气层时成为过冷却状态，落到地面较冷物体上即冻结成雨凇。雨凇的分布南方多于北方，山区多于平原，北方多在春秋季，南方多在冬季，以潮湿山区为多。雨凇常较多凝聚在树木枝干的迎风面，因重力作用使枝干弯曲，严重时折断劈裂，甚至根倒。1977年10月26～29日辽宁和河北北部发生严重雨凇害，仅河北塞罕坝林场就有57万多亩林木受害，木材损失96万立方米。1982年2月上旬湖南会同林区雨凇持续7～8天，磨哨大队杉木林损失34.5%。
玉米气象
分布与气候
玉米气候适应性比较广泛，凡大于10℃积温在1900℃以上，夏季平均气温在18℃以上的地区均可种植。从55°N 到40°S之间，低纬度海拔高度达3636米，都可种植玉米。中国南起海南岛崖县（18°N），北至黑龙江省的黑河（50°N），东至台湾西至新疆的喀什地区以及西藏（西藏东南的察隅、墨脱等地）均有玉米种植。根据自然条件及种植制度的地域差异，全国可分五个气候特征不同的产区（图1）：①北方春播玉米区。日平均气温10℃以上的日数120～170天。夏季平均气温在20℃以上，大于10℃积温在2000～3600℃之间，年降水量500毫米左右，为一年一熟春玉米区。本区除春旱外，夏季雨水较多，温度适宜，日照充足，有利于玉米高产。②黄淮平原春、夏播玉米区。是中国种植玉米面积最大的区域。大于10℃日数为200～240天左右，大于10℃积温在4000～4600℃左右，年降水量400～900毫米，主要集中在夏季。因降水季节分配不均匀，有春旱、夏涝及秋旱现象。日照充足，年日照时数为2400～2800小时左右，以一年二熟的夏玉米为主要形式。北部尚有二年三熟的春、夏玉米种植。③西南山地丘陵玉米区。4～10月平均气温均在15℃以上，10℃以上日数250天以上，高山区150天以上。年降水量在1000毫米以上，分布均匀。玉米主要分布在山区、丘陵地。④南方丘陵玉米区。3～10月平均气温在20℃以上，10℃以上日数250天以上，年降水量一般在1000毫米以上，夏涝秋旱。以秋播玉米较多。海南岛部分地区有冬播玉米。⑤西北内陆灌溉玉米区。本区生育期125～180天。大于10℃积温大部地区在2000～4000℃之间。年降水量不足150～300毫米，干旱少雨。主要以一年一熟春玉米为主。另外，西藏东南海拔较低的温暖河谷地区以及青海东部农业区部分地区（如民和、循化、贵德、西宁等地），5～9月平均气温10℃以上，10℃以上日数120～140天以上，大于10℃积温1900℃以上，为一年一熟的早熟或极早熟春玉米区。
图1 中国玉米分区
生长发育与气象
温度
玉米为喜温作物，生育期间生物学零度为10℃。种子在6～7℃开始发芽，但极缓慢，并易感菌霉烂。10～12℃发芽正常。最适发芽温度为25～28℃。种子由播种到出苗的间隔时间与温度关系密切，10～12℃需18～20天出苗，15～18℃需8～10天出苗，大于20℃5～6天即可出苗。玉米在18℃以上幼苗生长较快，30～32℃时最快。抽穗开花时期适宜温度为25～28℃，气温低于18℃或高于38℃不开花，当气温高于30℃，空气湿度小于60%开花甚少，气温高于32℃（有的品种在35℃以上）花粉粒1～2小时即丧失生活力。在籽粒灌浆、成熟时期要求日平均温度保持在20～24℃，有利于有机物质合成和向果穗子粒运转。籽粒成熟期日平均气温超过25℃或低于16℃均影响酶活动，不利养分积累和运转，日平均气温13℃左右玉米灌浆仍可很缓慢进行。成熟后期遇－3℃低温，易使含水量高的子粒丧失发芽力。夏玉米出现叶片数与其间积温有极显著的幂函数关系，在籽粒灌浆过程中，子粒增重与积温呈指数曲线关系。全生育期间平均气温在20℃以下时，每降低0.5℃，玉米达到成熟时生育期要延长10～20天。中国玉米品种对热量的要求见表1。同一品种玉米套种后，其生育期比平作玉米要长3～6天，所需积温相应约多50～100℃。
表1 不同熟性玉米对热量的要求
加拿大学者D.M.布朗认为每日最高温度与玉米生长发育呈非线性关系。因此，求算积温值的每日温度应该采用玉米热量单位C.H.U.（corn heat unit）
式中 Tmin为日最低温度；Tmax为日最高温度。由玉米热量单位求得的积温值2500℃，为加拿大栽培玉米籽粒成熟区的北界温度指标，2000℃为青饲玉米北界的温度指标。
水分
光照
玉米为短日性植物，一般早熟种不如晚熟种对日照长短反应敏感，日照时间过长能延长玉米的正常发育和成熟。玉米光饱和点为7～8万勒克斯（单株），光补偿点为1500勒克斯（群体）。自然光范围内，玉米群体达不到光饱和点。c o 2补偿点为4～6ppm。玉米为C 4作物，在低光照度，低CO 2浓度下仍可继续光合作用，单叶最大光合效率为60—80毫克C O 2 ·分米-2 ·时-1。光合作用的最适温度是30～40℃，20℃以下光合作用急速下降（图2）。玉米籽粒干物质累积过程中，至少需要3.0～3.7万勒克斯，才能满足要求。同时，在相同的太阳能辐射条件下，光合速率随日长增加而增加，太阳辐射对产量影响较大，尤其在籽粒灌浆阶段对产量形成更为重要。作物下层增加反射光，可增加籽粒产量，切除玉米顶部遮荫的雄花可提高籽粒产量4～12%。
图2 玉米的温度—光合曲线（村田等 1965）
光质对玉米也有影响。在相同光照度下，红光的光合效率高，但在蓝光和白光下，玉米雌穗发育最快，在红光下迟缓。雄穗在绿光下生长发育减慢，在红光下不减慢。全天接受直射光在6小时左右，则雌穗发育受影响。光质也影响玉米的光合作用和物质形成。在红光下光合强度最大，植株生产效率（干物质量）高，合成碳水化合物多。在蓝紫光下光合强度较弱，但合成蛋白质多。
在生殖生长和籽粒灌浆期的水分供应、光周期、夜间温度和灌浆期的太阳辐射是影响玉米产量的四个重要气候参数。玉米大田实际产量与太阳辐射、夜间温度、日照长度关系密切，其关系式为：
Y＝－9848.98－1.463R－27.829T＋17.787D式中 Y为玉米产量（公斤/公顷）；R为太阳辐射（焦·厘米-2·日-1）；T为夜间温度（°F）；D为日照长度（分）。
生产与气象
播种期
适宜播种期与气候条件关系密切，要考虑生育期总热量和各生育阶段的农业气象条件。此外，华北地区春玉米播种期还要考虑玉米水分临界期与雨季的配合问题。东北、西北地区还需注意子粒成熟期的低温危害影响。广东海南岛冬播玉米则要注意避开1～2月的花期低温不实。套种玉米的播种期应考虑小麦、玉米共生期的长短，一般北方地区有25天左右的共生期为宜，南方可略短些。其次要保证麦收时玉米能进入穗分化阶段，否则会影响玉米的产量。同时，还要使玉米生长后期有足够的温度，保证其正常成熟[见播种（栽插）期预报]。
低温冷害及旱涝害
低温使玉米根系活动降低，根伤流量急剧减少，同时，破坏玉米矿物质营养代谢，降低光合及物质运输能力。苗期遇低温，降低呼吸强度，减少了玉米生长能源。乳熟期受低温影响，玉米鲜样本呼吸强度可从1.492毫克·克-1·小时-1降至0.887毫克·克-1·小时-1。呼吸减弱是造成玉米减产的重要生理原因。冷害的气象原因是气温年际变化大，造成生育期热量不足或秋季降温过早，或两者同时发生；品种选用不当，或播种期过迟危害更为严重。防御措施有：①确定玉米冷害农业气候指标，做好中长期预报，适时播种，北方寒冷地区适时早播。②选用耐冷、早熟、高产杂交品种。欧洲选用抗寒品种，使籽粒用玉米北界达52°N，青饲玉米扩展到55°N，提高了产量。加拿大玉米也向北扩展了150公里。③合理施肥，提高玉米苗期抗寒性，加速玉米生育（见农业气象灾害）。
玉米苗期需水少，而不耐涝。在低洼易涝地区的夏季，雨水过多或地表面积水，土壤湿度达田间持水量的90%，夏播玉米幼苗易受涝害。超过90%，幼苗停止生长，甚至死亡。在这些地区，生产上一般采用套种，提前播种。避免夏播幼苗太小，雨季到来易遭涝害。
玉米抽雄前后，若长期无雨，土壤湿度小于10%（壤质土），叶片凋萎，持续半个月就遭受“卡脖旱”，造成雄雌穗间隔期长，花期不遇，或雌穗抽不出来，严重时可减产达50%以上。
玉米引种
玉米感温性强，感光性较弱，只要满足生育期对水热的要求，一般可以在不同地区生长，同一品种可春播或夏播。但南方培育的品种感光性强于北方品种，其生育期受温度和日照的双重影响，而北方培育的品种，对日照反应不敏感，生育期主要受温度的影响。因此，由低海拔向高海拔，由南向北引种，生育期延长；反之，生育期缩短（表3）。通常，北方培育的品种南引效果好，南方的品种北引常因低温和长日影响，延迟发育，雌雄花期不遇，造成空秆多，果穗小，产量低。
玉米品种的抗性与育种地生育期间的气候条件关系密切。干旱地区培育的品种，一般抗大小斑病及抗涝力差，中国西北地区培育的品种，不适应华北、东北地区的夏季多雨少日照条件。因此，玉米引种必须考虑原产地及引种地的气候条件。并根据农业气候相似原理进行。
表3 金皇后玉米品种在不同地区（纬度、海拔）的生育期差异（1958）
参考书目
WMO-No.481,Agrometeorology of the Maize(Corn)Crop,Geneva,1977.
吴绍骙等编著：《玉米栽培生理》，上海科学技术出版社，1980。
《月令广义》
参考书目
（明）冯应京纂辑：《月令广义》，明万历聚文堂。
越冬条件预报
预报内容
分析预报区域内越冬前和越冬期间天气气候条件与作物生育状况的关系；未来农业气象条件的预报，包括可能出现的主要灾害性天气，如低温、大风、降雪量、积雪厚度等；应采取的农业技术措施。作物越冬条件预报，以小麦冻害预报开展为多。小麦冻害预报又可分为小麦冻害年型（或类型）预报、冻害程度（死苗率）和冻害面积预报。
预报步骤
普查历年越冬期灾害发生情况和原因；确定灾害指标；分析前期农业气象条件和越冬期间天气气候形势，制作预报模式工具，进行预报。
确定灾害指标的途径
①群众经验与气候资料的综合分析；②平行观测资料的分析：③人工模拟试验。
小麦冻害指标各地差别很大。中国北方冬麦区地域辽阔，越冬生态因子复杂，冻害死苗的气象原因和其他生态因子混杂在一起，历年死苗原因也不尽同，因而冻害指标带有地区性和年际变化性。北京市农业科学院提出以11月平均气温、冬季负积温、冬前锻炼天数和入冬降温幅度作为冻害指标，并将冻害划分为秋冷冬冷、冬前锻炼极差、旱冻交加、倒春寒、秋暖冬旺等五种类型。中国新疆地区由于积雪保护小麦安全越冬的作用很大，在没有稳定积雪层或积雪很少的年型，会出现大面积严重冻害。新疆气象局根据有无积雪及其形成时间和极端最低气温，将冻害程度划分为无或轻度、中度、重度三类，并划分出前冬冷干后冬暖干、暖干、冷湿三种气候类型。由于冻害指标、冻害年型与冻害程度、冻害面积不具有绝对一致性，就使预报带有一定的经验成分，准确性受到限制。
预报方法
主要有天气学方法和统计学方法两种：①天气学方法。越冬期间天气气候形势的预报与长期天气预报相似（见长期天气预报）。②统计学方法。近年来，广泛运用数学统计模式，推动越冬条件预报向定量化、客观化方向发展。这种预报方法要详细分析小麦的越冬冻害与冬前热量条件（包括降温早晚、速率和幅度）、不同时段的最低气温和小麦分蘖节所在土层的温度、以及冬季严寒程度（常以负积温表示）的关系；越冬冻害与冬前苗情及其抗寒锻炼程度（包括植株分蘖系数、冬前锻炼天数等）的关系；冻害与播种前雨量、土壤底墒、土壤冻融天数、积雪厚度以及地面冰壳厚度的关系。还要注意品种更新、播种期、播种量及冬前管理情况等；以这些分析为基础，建立各种经验统计回归模式，经过检验，进行试报和预报。由于冬麦越冬期很长，冻害发生与否及程度轻重，几乎与播种到返青之间长达半年的气象条件有关，所以分阶段对原预报作多次修正，可提高其准确率（见统计天气预报）。
云的观测
简史
中国早在汉代就有云图。这从马王堆三号墓出土的《天文气象杂占》内的云图中也得到证实。到19世纪初，西方各国，如法国C.德拉马克、英国L.霍华德在1802年提出了云的主要分类（霍华德将冰晶云、块状云和层状云分别称为卷云、积云和层云。又将降水性的云称为雨云）。到1891年在慕尼黑的国际气象会议上对云的分类首次取得一致意见，并在1896年出版了第一本国际云图。1929年国际气象组织哥本哈根会议规定了云的国际分类。1956年世界气象组织出版的新的国际云图对云的分类作了进一步的修改和补充，还对某些特殊云作了规定。
云状的观测
对云的外形特征进行分类判断。按云的形状并联系其成因可分为三大类：①积状云：分离、孤立的云块垂直向上发展，云中及云下有较强的垂直升降气流，其形成原因主要是对流作用。积状云主要指积云和积雨云，也包括堡状、絮状高积云和卷云等。②波状云：其特征为云层沿水平方向散布。起伏不平，有时个体呈块状。这种云多形成于逆温层或稳定层附近。波状云包括层积云、高积云和卷积云。③层状云：均匀幕状的云。常常由于气团沿锋面缓慢上升或由空气自身冷却而形成，此时气层比较稳定，它包括卷层云、高层云及层云。
云的类型和特征
卷云
纤细、毛羽状、分离散处的高云。通常呈白色，没有影子，常带柔丝般光泽。分布在天空中有时成孤立团簇。有时排列成带。分为：①毛卷云（Ci fil）：薄而呈丝缕状，分散，象乱丝、羽毛、马尾。地物有影。②密卷云（Ci dens）：云丝密集，聚合成片，边缘部分毛丝般的纤缕结构仍较明显。③伪卷云（Ci not）：是积雨云顶部冻结部分与其主体分离后所成的较厚的卷云，常呈砧状。④钩卷云（Ci unc）：云丝常平行排列，向上一端有小钩或小簇，形状象逗点符号。
卷层云
薄如绢绡般的高云。日、月轮廓分明，常有晕的现象。有时卷云的纤缕结构还能表现出来；有时云的组织几乎看不出来，只能使天空发乳白色。分为：①匀卷层云（Cs nebu）：或称薄幕卷层云。云幕均匀稀薄，纤缕结构不明显，常见晕。②毛卷层云（Cs fil）：白色毛丝般云幕，纤缕结构较明显，云幕不很均匀。
卷积云
是白色细鳞片或小薄球状的高云，类似卷云，常排列成行，视若水面微波。一般生成与消失较快。
高层云
是有条纹或丝缕状结构的云幕。颜色灰白或浅蓝，云层无显著起伏。无晕的现象，日月轮廓不清或甚至完全看不到。分为：①透光高层云（As tra）：云体较薄，呈灰白色，日月如隔一层毛玻璃。②蔽光高层云（As op）：云体较厚，不透光，底部可见条纹结构、日月不见，常产生降水。
高积云
是由薄片或扁平球状的云块组成的云层或分散的云片。常排列成群成行，有时也较混乱。云体间隙有时很大，有时云块连成一体。常见华的现象。分为：①透光高积云（Accug）：云块较薄，个体明显，常整齐排列，云体之间可见云隙或相对明亮。②蔽光高积云（Ac op）：云块较厚，暗灰色，云块间无云隙，且不规则，日月位置不能辨。③积云性高积云（Ac cug）：云块大小不一，外形略有积云特征，是由浓积云或积雨云扩展、衰退衍变而成。④荚状高积云（Ac lent）：分散成片，中厚边薄，常呈豆荚状，云块常不断变化着。⑤絮状高积云（Ac flo）：云块大小、高低不一，象破碎的棉絮，个体比较松散。⑥堡状高积云（Ac cast）：有平而清晰的云底，云顶有一些垂直发展的塔状隆起。
层积云
是薄片、圆块或轴条组成的云层或散片，灰或灰白色，部分比较阴暗，常成群成行排列，有时彼此密接，布满全天。云块个体较大，其视宽度角多数大于5°（相当于一臂距离处三指的视宽度）。①透光层积云（Sc tra）：云厚变化大，云块之间有缝隙，即使无隙，云块边缘也较明亮。②蔽光层积云（Sc op）：是阴暗大条云轴或团块组成的连续云层，无云隙。云底有明显起伏。③积云性层积云（Sc cug）：由积云、积雨云扩展或云顶下塌平衍而成，或不经积云阶段而直接形成。④堡状层积云（S c cast）：是垂直发展的积云形云块，有一共同底边，顶部凸起明显。⑤英状层积云（Sc lent）：中厚边薄，形成豆荚，个体分明，分离散处。
层云
是云底低而均匀的云层，象雾，但不接地，呈灰或灰白色，可降毛毛雨或米雪。层云除直接生成外，也可由雾缓慢抬升或由层积云演变而来。碎层云（Fs）：是不规则的松散碎片，形状多变。多由层云分裂或由雾抬升而成。
雨层云
是厚而灰暗的均匀云层。完全遮蔽日月，常有连续性降水。降水不及地而形成雨（雪）旙时，云底显得混乱，没有明显界限。碎雨云（Fn）是常在降水云层下出现的低而破碎的云。不断滋生，形状多变，可由孤立而逐渐并合。
积云
垂直向上发展，顶部呈圆弧形成重叠凸起而底部几乎是水平的云块。云体边界分明。如在太阳对面，中部较亮；如在太阳同侧，则中部较黑，边缘发亮。①淡积云（Cu hum）：扁平，垂直发展不盛，晴天常见。②浓积云（Cu cong）：是浓厚、臃肿、高耸的积云，垂直发展较盛，云顶呈花椰菜形凸起。③碎积云（Fc）：是破碎、不规则的积云块（片），个体不大，形状多变。
积雨云
云体浓厚庞大，垂直发展极盛，似耸立的高山，云顶冰晶部分呈毛丝般光泽的丝缕结构，常呈砧状或鬃状。云底阴暗混乱，起伏明显，有时呈乳房状结构。积雨云常降阵性雨（雪），并能出现雷暴，有时还降冰雹。其下常有低而破碎的碎雨云。①秃积雨云（Cb calv）：浓积云顶部轮廓有些模糊，开始冻结，形成白色丝缕结构。②鬃积雨云（Cb cap）：是积雨云的成熟阶段，云顶呈砧状或鬃状的卷云结构（云底掩盖全天时，看不见云顶部分）。
云的形状见彩图28～48。
云量的观测
对云遮蔽天空的成数进行估计，将天空分为十份，其中为云所遮掩的份数，称为云量，一般用目力估测，也有用红外辐射计对全天扫描测量是否有云及云量的多少。
云高的观测
对云底离地面的垂直高度作出估计或测定。云高的观测除目力估测外，还有用凝结高度公式计算云高法、等速上升气球测量法、夜间云幕灯测云高法（三角测量法）以及用激光测云仪测云高法（回波测距法）等。
参考书目
中央气象局编定：《地面气象观测规范》，气象出版社，1979。
云贵高原农业气候资源利用
见农业气候资源利用。
云雾物理
云的形成与消散
云的形成
形成云的关键是水汽达到（或超过）饱和。而降低温度是水汽达到（或超过）饱和的主要途径。空气的上升膨胀冷却是形成云的主要原因。成因不同，云状也不同。对流运动形成积状云（淡积云、浓积云、积雨云、高积云、卷积云等）；稳定空气沿锋面或山坡的缓慢斜升运动形成层状云（雨层云、高层云、卷层云等）；在逆温层上、下风速切变大的地方或稳定空气过山后产生的波状运动能形成波状云（层积云、高积云、卷积云等）。潮湿气层的夜间辐射冷却、暖湿空气流经冷的下垫面时因热量向下传递而引起的平流冷却，也能形成云（例如层云）。增加水汽量使局部空气中水汽达到（或超过）饱和时也会形成云（如碎雨云）。大气层结稳定时，乱流混合作用能使乱流混合层的上部出现降温、增湿，亦可形成云（如层积云）。
云的消散
增温或减湿能使云内空气由饱和变为不饱和，引起云滴蒸发、云消散。有云空气的下降运动会产生绝热压缩增温，以及外界未饱和空气卷入云内都会使云内的相对湿度变小，云滴增大降落导致云内水分减少，这些均能引起云的消散。
雾的形成与消散
雾的形成
近地面空气中多凝结核（凝华核），空气经降温、增湿使水汽达到（或超过）饱和就可形成雾。由夜间近地面空气辐射冷却形成的雾称辐射雾。由暖湿空气平流到较冷下垫面上，经下部冷却形成的雾称平流雾。如在暖锋后，因是暖湿空气移至原来为冷气团控制的地区，冷却后可形成锋后雾。较暖水面上覆盖有较冷空气时，由水面蒸发出的水汽冷却而形成的雾称蒸汽雾（即蒸发雾）。空气沿山坡上升膨胀冷却而形成的雾称上坡雾。当两块接近饱和、但具有不同温度的气块发生水平混合时，由于饱和水汽压随温度的改变呈指数规律，就使混合后空气的平均水汽压可能比混合空气平均温度下的饱和水汽压大，形成混合雾。如在锋区，冷暖空气的混合可形成锋际雾。
雾的消散
增温与减湿过程会引起雾消散。当雾移至暖地表面而增温，或经太阳照射后地面对空气的再加热作用，能引起雾消。雾内空气与外界未饱和空气混合，会使雾内空气的相对湿度变小，引起雾滴蒸发；风和乱流混合越强，雾消失越快。由过冷却水滴组成的水雾在雪面上移行时，因冰面饱和水汽压小于同温度的水面饱和水汽压，雪面产生水汽的凝华，使空气中水汽量减小，引起雾滴蒸发。此外，雾滴因凝结和碰并增大而降落，使雾内水分减少，引起雾消。
降水的形成
暖云降水机制
云体温度高于0℃的云称暖云。暖云云滴有两种增长方式。①凝结增长。指在过饱和环境中，云滴表面有水汽分子凝结而增长的过程。云滴的凝结增长速率，随云滴半径的增大而变小。凝结增长仅在云滴较小时才是重要的。②碰并增长。指云滴间碰撞、合并而引起的云滴增长。当云滴受重力作用具有不同的下降末速（或上升速度）、云滴受乱流运动及分子布朗运动的作用、云滴带有异性电荷以及靠得近的两云滴平行下降时，都有可能发生碰并。碰并增长在云滴长成雨滴的过程中起重要作用。20世纪50年代初，研究碰并增长是使用连续碰并模式。即假定在大核、巨核上由凝结产生的大云滴与均匀分布在云内的小云滴连续碰并而增大。近期研究碰并增长已大量使用随机碰并模式。1955年，英国J.泰尔福特第一个把随机碰撞概念应用于碰并增大，大云滴可由随机碰撞产生。当云滴半径增长至数微米后，由于气流冲击，大水滴破碎成若干小水滴。每个小水滴又长大成大水滴，然后再破碎、再长大。通过大水滴的这种“连锁反应”的增殖过程，在较短时间内即可产生降水。
中国气象工作者根据20世纪60年代初暖云的观测资料，认为云中含水量和气流的起伏变化是影响云中水滴变化的主要因素，于1964年提出了暖云降水的起伏理论，初步说明了暖性薄云产生降水的原因。
冷云降水机制
冷云是指全部（或部分）云体的温度低于0℃的云。由冰晶或冰晶与水滴，或过冷却水滴与水滴组成。冰水共存的混合云中的降水理论，主要由瑞典学者T.伯杰龙在1933年和德国学者W.芬德森在1938年提出，混合云中降水质粒的形成过程常称伯杰龙—芬德森过程。冷云中冰晶的增长有两种方式。①凝华增长。指冰晶在相对于冰面过饱和环境中依靠水汽分子凝华在冰晶表面而引起的增长。若云内是冰水共存、实际水汽压介于冰面饱和水汽压（E1）与水面饱和水汽压（E）间，在同温度下，因E1＜E，故冰面有水汽凝华，使空气中水汽量减少。引起水滴蒸发，称蒸凝过程（冰晶效应）。在－12℃左右，（E－E1）的差值最大，蒸凝过程最强烈。凝华增长速率随冰质粒尺度的增大而变慢。②结凇、粘连增长。冰晶尺度达1毫米左右后，将以显著速度（约50厘米/秒）下降。若冰晶与过冷水滴相碰，过冷却水滴冻结在冰晶上，出现结凇增长；若冰晶与冰晶相碰，会发生粘连。粘连随温度升高而增加。由粘连引起的增长称粘连增长。结凇、粘连增长的速率随冰晶尺度的增大而增大。
过冷却水滴冻结时会破碎，脆弱冰晶（如枝状冰晶、针状冰晶等）相碰时会断裂，冰粒结凇时有碎屑产生，从而引起冰晶的繁生。繁生的快慢与水滴的尺度分布、液水含量、碰撞速度、气温、结凇表面的温度、乱流强弱等因素有关。冰晶增大后降至地面时，可以是固态降水（如：雪、霰、雹），也可能已融化成雨。无冰晶的冷云，水滴是通过凝结，碰并增长而产生降水。
参考书目
北京大学地球物理系大气物理教研室云物理教学组编：《云物理学基础》，农业出版社，1981。
云雾现象
云
不接地的漂浮于大气中的小水滴或（和）冰晶微粒的可见聚集体。所含滴粒的直径一般只有几微米。可因凝结、凝华、蒸凝或碰并而增长变重。并以降水的形式从云中降下。降水在空中蒸发而形成的不及地的下曳帷幕称为降水旙，如雨旙、雪旙等。
云按国际上公认的特征可分为高、中、低3个云族。在温带地区，高云族的云一般超过5000米，中云族为2000～7000米，低云族低于2000米。根据云的外形特征，三族云又分为十个主要云属。每一属云的云高（可能变化范围及常见高度）、云厚、云的组成结构、它们的光学现象和降水情况等特征见表。按云的形状和成因，可分为积状云、波状云和层状云三大类（见云的观测）。
各属云的一些主要特征
垂直发展的对流云，云底较低而云顶可以发展到对流层顶。图中示强对流云（浓积云→积雨云）在17分钟内的三帧图象。
强对流云的几个发展阶段
除了在对流层中有上述各种形式的云外，在较高纬度地区的黄昏和夜间，有时可分别观测到珠母云和夜光云，前者出现在平流层，后者出现在中间层的顶部（见大气）。
雾
指接地的大气中悬浮的小水滴或（和）冰晶的聚集体。雾出现时，水平能见距离小于1公里，常呈乳白色（工业区常为土黄色或灰色），晨间易见。冬季或严寒地区，雾中可降米雪或冰针的固态降水（见云雾物理）。
轻雾
微小水滴或已湿的吸湿性质粒所组成的灰白色的稀薄雾幕，出现时水平能见距离在1～10公里之间（见彩图28～48）。
参考书目
中央气象局编定：《地面气象观测规范》，气象出版社，1979。
Z
灾情报
分析报道干旱、水涝、低温、霜冻、大风、冰雹等农业气象灾害的发生及危害情况的一种不定期农业气象情报。多在灾害发生后及时编发。主要内容包括：①灾害名称、起止时间、强度、影响的地区范围；②危害程度、损失估计；③当时抗灾救灾的行政措施和农业技术手段等。编制步骤为：①按规定的农业气象电码和电讯线路，收集该地区内刚发生的有关灾情资料；对于主要受灾地区，进行实地调查；②对灾情资料，进行统计分析，绘制必要的图表，说明灾害的危害程度；③会同农业部门和技术人员商讨有关抗灾救灾的措施、建议；④发布。
照度
单位面积上所接受的光通量，又称光照度。光照度能在一定程度上反映植物所能选择吸收的可见光强弱，对光合作用强度和速率有直接影响，最终影响作物生长发育、产量形成和品质的优劣，它是农业气象条件中的重要特征量。
国际单位制使用的照度单位为勒克斯（1x），1流明的光通量均匀地投射到1平方米的面积上，这块面积的光照度即为1勒克斯（1勒克斯＝1流明/米2）。流明是光通量的单位，发光强度为1坎德拉的点光源，在1球面立体角内的光通量即为1流明（1流明＝1坎德拉/球面度）。坎德拉是一光源在给定方向上的发光强度，该光源发射频率为540×1012赫兹的单色辐射，且在此方向上的辐射强度为1/683瓦特每球面度。照度的另一单位是辐透（phot）。1辐透为1流明的光通量均匀地投射在1平方厘米面积上所产生的光强度（1辐透＝1流明/厘米2；1辐透＝104勒克斯）。
在农业研究中，用照度计测量太阳光照和人工光照的强度，其感光器多是硒光电池，和人眼的敏感范围接近。感光范围大致在380～710纳米波长之间，属于可见光。在可见光谱范围内，同样能量水平不同波长的光，亮度并不一样。对引起光亮感觉最强的黄绿光，植物却吸收利用很少，植物吸收利用较多的是引起光亮感觉较弱的红光和蓝光。照度计所测到的和植物光合器官接受光能的色素吸收特性不一致，用照度来表示可供光合作用的太阳能强度是有缺陷的。
诊断天气分析
利用诊断方程和观测资料对大气实际状态的物理实质，进行分析判断的一种动力分析方法。这种分析，用气象要素（如温度、风等）场或导出的物理量（如散度、涡度、垂直速度、位势倾向、温度平流、能量等）场（称为诊断场），寻找它与天气系统的发展和大气环流变化过程的联系，并根据有关的动力物理方程（称为诊断方程）定量地考察各个物理因子对所诊断的物理量贡献的相对大小，区分天气系统发展变化中的主要和次要的物理过程，以提高人们对大气变化的物理实质的认识，为设计或改进数值天气预报模式提供理论依据。由于分析角度和研究目的不同，所采用的诊断方程很多，如垂直运动方程或ω方程、散度平衡方程、位涡平衡方程、位势倾向方程等等。诊断分析与数值模拟方法不同：后者的物理方程中是求某物理量随时间的演变，而前者的物理方程中不含有被诊断物理量随时间的变化项；诊断分析以观测的气象要素值代入物理方程进行计算的，而数值模拟以理想的数值代入物理方程进行计算的。现代计算技术的发展和应用，提高了定量化的程度、结果的稳定性和可靠性，诊断分析在气象学中的应用日益广泛。20世纪60年代后期相继开展这一类分析，中国在暴雨研究中采用这类分析方法的很多。
蒸发
气象因子
气象因子中除气压的变化能影响蒸发外（在静稳条件下，蒸发速率与气压成反比），其它因子主要是由能量参量和空气动力学参量决定的。蒸发所必须消耗的能量主要是由太阳和地面辐射的热量提供的。在蒸发过程中，如果没有热量供给，则蒸发面冷却导致温度的降低，从而使得蒸发面上的水汽压降低，于是蒸发减缓或停止。空气动力学参量主要有：风速以及风速的垂直梯度、乱流交换、饱和差（严格地说是蒸发面饱和水汽压和空气中的实际水汽压的差）以及温度的垂直梯度，这些因素制约了水汽的传输速率。通常在自然条件下，风速和饱和差对蒸发的影响最大，而乱流交换导致水汽的垂直和水平输送，也显著地影响着蒸发的速率。
蒸发面性质
蒸发面的性质以及蒸发面上可用于蒸发的水分也影响着蒸发的速率。不同的蒸发表面包括水面，冰面、雪面、土壤和植物覆盖情况，都和蒸发速率有关。其中水面的性质包含水温、水质（如含盐量）以及水域大小，土壤性质包含土壤结构和土壤湿度状况。在有植物覆盖时，土壤蒸发和植物蒸腾合称蒸散。这时可使土壤蒸发减少，但总蒸散比没有植被的土壤表面的蒸发一般要大。如森林地区在夏天的蒸散量比草原地区要大10%～20%。植物的各种不同特点（如叶片上气孔的大小、多少和开闭状态等）也影响着植物表面水分的蒸腾速率（见蒸发观测）。
蒸发观测
蒸发器类型
蒸发器有三种类型：①埋入式：池的主体放置在地表以下，蒸发面在未受扰动的地表高度或邻近这个高度。②架装式：整个器或池的蒸发面位于地表之上的一个小的高度（一般不超过一米）上。③漂浮式：蒸发器在湖泊或水体上一个固定漂浮平台上，使风和温度的条件尽量符合水体实际状况。地面气象观测项目中的蒸发观测多用前两种，水文部门的蒸发观测多用后一种。各类水体蒸发器的性能如表：
各类蒸发器性能
世界气象组织推荐下列三种蒸发器作为国际标准蒸发器的候选器：①美式A型蒸发器：圆筒形，水深25厘米。器口直径120.7厘米。水离器口5厘米，器底置于离地3～4厘米的木架上，这样，器底空气可以流通。②苏式ГГИ-3000型蒸发器：圆筒形，底为圆锥形，嵌入土中，器口高出于地上7.5厘米。水深60厘米，器口面积3000厘米2，器中心有金属制的测管。③苏式20米2蒸发池：圆筒形，水深2米，池口面积20米2，平底，埋入土中，器口高出地面7.5厘米，内外缘漆白色以防辐射的影响。
中国常用的蒸发器
中国测蒸发的仪器（水体蒸发器）有两种。一种是小型蒸发器；一种是E-601型蒸发器，后者为上述ГГИ-3000型蒸发器的改进型。
小型蒸发器
或称蒸发皿（图1），是一种口径为20厘米的铜制圆盆。器旁有小嘴，以便于倒出盛水。口成刀刃形。口上还有一个用铜丝制成的蒸发罩，以防鸟兽饮水影响记录的准确性。但在降水时应将此罩取下，以免雨水溅入器内。小型蒸发器安装在一个短木柱上，器口离地面高度同雨量器（70厘米）。如有降水时，应将降水量减去。图1 小型蒸发器E-601型蒸发器 一种器口面积为3000厘米2
图1 小型蒸发器
的测蒸发量的仪器。主要由蒸发桶、水圈、溢流桶和测针四部分组成。其剖面及平面配置如图2（a）、（b）、（c）。蒸发桶大小同苏式ГГИ-3000型。为使水温保持相对稳定，圆桶埋入地中，其四周围以四个弧形水槽组成一个水圈，用以减少溅水对蒸发的影响。水圈宽20厘米，深18厘米，应保持圈内水面与蒸发器内水面接近。水圈与地面之间的拥土宽度为30厘米。在可能发生暴雨的地区，还设有溢流桶，以免桶口溢水，溢流桶桶口面积为300厘米2。图2（c）的测针用于测量蒸发器内水面高度，使用时将测针的插杆插在蒸发桶中的测针管座上，测杆下部的圆盘与座口相接，测杆上的游标尺可使读数精确到0.1mm。测杆下端有一针尖，可调整到与水面相切，针尖的外围水面上套有杯形静水器，器底有孔，使水内外相通。读出水面高度h，则蒸发量E＝（h′－h）十R，其中h′为前一天的水面高度，R为降水量（见蒸发）。
图2 E-601型蒸发器
参考书目
中央气象局编定：《地面气象观测规范》，气象出版社，1979。
蒸发耗热
见热量平衡。
蒸发量
一定时段内从一定的表面积的纯净水（冰）面上可能逸出的水汽量。通常所指的蒸发量实际上是指水汽分子从蒸发面逸出的通量与水汽分子返回蒸发面的通量之差，即蒸发面净逸出的水汽通量。地面气象观测项目中的“蒸发量”指的是将水置于特定容器（即蒸发器）中这样一种特殊情况下所测得的蒸发。气象上通常用所蒸发的水层深度来表示蒸发量的大小，以毫米为单位。
蒸散
见蒸发、蒸散量。
蒸散计
简史
早在19世纪后期，就有M.A.雷卡切夫土壤蒸发器等设备用来观测土壤蒸发。20世纪20年代В.П.波波夫设计制作了波波夫土壤蒸发器，50年代初苏联制成了ГГИ-500型土壤蒸发器。1937～1940年美国开始建造大型蒸渗装置，后来不断改进，实现了观测记录自动化，并使用电子计算机处理资料，成为重要的农业气象试验装置。1948年美国学者C.W.桑斯韦特设计制作了可能蒸散计。
分类
蒸散计按其测定原理可分为称重式和容积式两类。①称重式又可分为直接称重式和浮动测重式。前者是把装土的蒸发筒（箱）直接放在秤台上称重，以确定筒（箱）内土壤水分的变化。如美国的戴维斯大型蒸渗计、苏联的ГГИ-500型土壤蒸发器和小型换土蒸发器均属此类。浮动测重式蒸发器是运用阿基米德原理，以水压系统代替机械平衡称重。压力系统利用水力漂浮和充水的压力袋。使用的液体有水和密度较大的氯化锌溶液等。如美国K.M.金和W.D.麦克米伦设计的蒸渗计和苏联的水力式土壤蒸发器均属此类。据美国加州大学经验，大型蒸渗计应安装在平流影响边界千米以外，有措施防止器壁形成的平流影响，有足够大的面积以减小器内外作物生长的差异。②容积式蒸散计是在器内使土壤保持一定的持水量，根据灌水或降水和渗漏水引起水的容积变化确定蒸散水分的容积。如桑斯韦特蒸散计。
蒸散计按其性能可分为测定实际蒸散量和可能蒸散量两类。前者是采取与周围土壤结构和含水量相同的土样，测定其自然条件下的实际蒸散量；后者是测定土样保持充分湿润条件下可能达到的最大蒸散量（见可能蒸散计）。蒸散计的蒸发筒形状，有圆形的、方形的，其面积、深度、大小差异很大。盛土体的重量小的几十或几百公斤，大的可达几十吨重（见蒸散）。
蒸散量
农田土壤蒸发和植物蒸腾的总耗水量。也称蒸散、腾发量或总蒸发量。蒸散量是农田水分平衡的重要组成部分。
蒸散量受以下三方面的因素制约：①大气的干燥程度、辐射条件及风力大小所综合决定的蒸发势。②土壤湿润程度和导水能力所决定的土壤供水状况。③植被状况，包括植物水分输导组织、叶片气孔数量与大小以及群体结构对湍流交换系数的影响等。平坦地面被矮秆绿色作物全部遮蔽，土壤充分湿润情况下的蒸散量称蒸散势（Potential Evapotranspiration），也称可能蒸散量、潜在蒸散量或最大可能蒸散量。因此实际蒸散量是蒸散势、土壤含水量及植被覆盖状况的函数。
测定蒸散量有六种方法：①器测法。应用蒸散计（内装生长着植物的土样的柱状仪器）定期测定土壤水分损失量。②经验公式法。用数理统计方法，确定蒸散量与各种气候要素的相关关系，建立计算蒸散量的经验方程。③水分平衡法。在地下水较深，对根分布层无水分补给的情况下，通过定期测定降雨量和土壤水分含量以确定蒸散量。④湍流交换法。通过测定近地面层的水汽梯度和湍流系数以计算水分的垂直通量，从而确定蒸散量。⑤热量平衡法。通过测定地表热量收支的各分量以确定消耗于蒸散的热量。⑥综合法。综合应用热量平衡方程和湍流交换方程计算可能蒸散量（见可能蒸散量），再用可能蒸散量和土壤水分含量及植被状况参数建立函数关系，计算实际蒸散量。
蒸散量测定
直接法
①土壤蒸发器法。根据蒸发器内土体前后两次重量（实为水分含量）的变化，并同时考虑渗漏量和降水量来测定土壤蒸发量。因仪器结构、大小和称重方式不同而有多种类型。大型的蒸渗装置由于土体大，可栽种高大作物，其测定资料代表性好，测定精度高，但仪器昂贵，又不能移动。称重蒸发器，可在各种条件下灵活运用，但只能种植矮秆作物，且由于土体小，容易失去代表性，需更换土柱，在雨季或多雨地区、过干的季节或地区测定误差较大。小型换土蒸发器，适用于测定短期的蒸发量或作物覆盖下的土壤蒸发量（棵间蒸发）。水力式土壤蒸发器是根据流体静力学原理，称量漂浮在水槽中整段土样重量变化来测定蒸发量的。由于蒸发器内整段土样体积较大，测定值比较准确，可用来测定农田蒸发或其它自然表面蒸发量，且能较准确地测定蒸发日变化。由于仪器结构复杂，多用于专门研究。供水式蒸发器，是采用调节蒸发器内土壤水分的方法，使器内保持一定的潜水位，依补充土体水量的多少来计算蒸发量。②水分平衡法。根据一定厚度土层的水分平衡方程式，用测定式中各项因子来计算蒸发量。在地下水位深、没有径流和不灌溉的情况下，农田水分平衡方程式可简化为ET＝W1－W2＋R，式中ET为蒸散量；W1和W2为计算时段开始和终止时的土壤水分贮存量；R为计算时段内的降水量。一般测定土壤贮水量的取土深度愈深，计算出的蒸发量愈大，通常取土深度为1米。此种简化方法在干旱季节或地区比较适用，以测定月蒸发量为宜，如测定短期蒸发量则误差较大。
间接法
属于间接法的计算模式很多，下面只举三种①梯度法。根据测定的贴地层空气温度梯度、湿度梯度和风速，运用湍流交换理论，计算单位时间内单位面积上的水汽垂直通量来确定下垫面的蒸发量：
式中 K1为1米高度的湍流交换系数。可根据贴地气层的温度梯度和风速来计算；为贴地气层的绝对湿度梯度。此法可计算每小时或日蒸发量。通常受到仪器和天气条件的影响而误差较大。目前使用高灵敏度和高精度的涡动相关仪可迅速准确地测定贴地气层的瞬时温度、湿度和脉动风速，并输入计算机进行高速运算，因此能得到较准确的测定结果。②热量平衡法。以活动面的热量平衡方程式为基础，推导出计算蒸发量的公式：
式中 R为辐射平衡；Qs为土壤热通量；⊿t和⊿a分别为两个高度上的空气温度差和湿度差。此法的原理比较严密，但由于观测技术复杂，仪器精度不够，且受天气条件影响，仅用于专业站和科学研究。③经验法。寻找农田蒸发量与水面蒸发或其它气象要素（如气温、日照等）的定量关系，进行间接计算的方法。例如根据农田蒸发量与水面蒸发器的蒸发量之间的比值，利用容易获得的蒸发器观测资料，按公式ET＝α·推算出农田蒸发量。EP为蒸发器的测定值，α为比例系数。据试验，用20厘米直径的蒸发器观测资料，α为0.8～1.2。此法在无农田蒸发观测资料的地方可采用。
参考书目
翁笃鸣等编著：《小气候和农田小气候》，农业出版社，1981。
[美]詹森（M.E.Jensen）编，熊运章、林性粹译：《耗水量与灌溉需水量》，农业出版社，1982。（Marvin E.Jensen，Consump-tive Use of Water and Irrigation Water Requirements，American Society of Civil Eugiceers，New York，1973.）
蒸渗计
见蒸散计。
蒸腾
参考书目
曹宗巽、吴相钰编著：《植物生理学》，人民教育出版社，1979。
蒸腾系数
植物形成1克干物质蒸腾的水分克数。其倒数称蒸腾效率。蒸腾系数的大小，反映作物对水分条件需要的程度，也表明作物对水分利用效率的高低。
式中 干物质总产量包括子粒（块茎、块根）和秸秆的重量；蒸腾的水分消耗量指通过叶面气孔或者直接从作物表面散发到大气中去的水量，室内可用盆栽作物失重等方法测定，野外可通过作物需水量和土壤蒸发量的测定，而间接求得。影响蒸腾系数的主要因素有气象条件、作物种类和土壤水肥条件等。主要作物的蒸腾系数如表。
主要作物的蒸腾系数
直接日射强度表
埃斯屈朗补偿直接日射强度表
感受器为两片尺寸为20×2×0.1（mm）的长方形锰铜片，其接受辐射能的感受面涂有吸收率大于98%的无光黑漆，其背面分别粘附着温差电偶的冷、热接点。温差电偶与外部的检流计相连，以检测两个感受片的温差。感受片都接有加热回路，以分别对每片通电加热，并且可用变阻器控制加热电流。当两片的感受面同时瞄准太阳时，由于得到相同的辐射通量，两片间不应有温差，检流计中无电流通过。若将两片中的任意一片曝光，另一片遮蔽，温差电偶回路中就有温差电流通过。此时若接通加热回路，对被遮蔽的一片加热，并使温差电偶回路中电流为零，即表明两片温度相等而处于热平衡状态中。设：Ee为太阳直接辐射照度（W/m2或J/cm2·min），δ为锰铜片涂黑感受面的吸收系数，A为锰铜片的面积（cm2），q1为曝光片感受面单位时间内得到的热量，则q1＝Ee·A·δ（J/min）。又设：R为锰铜片的电阻（Ω），I为补偿的电流（A），q2为蔽光感受片单位时间得到的热量，则q2＝60×0.24J2R（J/min）。当检流计中无电流通过时，表明两片获得相同的热量，即q1＝q2，则Ee＝I2＝kI2。k为仪器常数，包含在k中的各物理量都事先精确测定。将k值代入式中，再依据所测电流值即可直接求得日射强度值，所以这是绝对日射表。这种补偿式绝对日射强度表是由瑞典的K.J.埃斯屈朗设计的，曾经作为日射强度表的国际标准仪器。
（普通）直接日射强度表
感受器是一个薄锰铜圆盘（或银盘），其接收日射面涂有吸收率很高的黑色涂料，圆盘的背面粘附着星盘状温差电堆的热接点如图，仪器感受器瞄准太阳后，涂黑的圆盘吸收辐射而温度升高，仪器腔体内的厚重铜环则仍保持环境温度，于是固定在涂黑圆盘背面的温差电堆的热接点与固定在铜环上的冷接点之间产生了温差电势。在辐射稳定不变的条件下，感受器会取得相对稳定的热平衡（即电流表示度相对稳定不变），于是根据温差电流和换算系数求得太阳辐射强度。即Ee＝kI，k是与绝对仪器比较检定求得的系数。这种相对日射表的换算系数，除与仪器本身的参数有关外，它还是仪器及其所用电流表的温度函数，故对观测结果应进行温度订正。
按世界气象组织要求，直接日射强度表的精度变化一年内不超出以下值：基准表，±0.1%；二级标准表，±0.5%；一级表，±1.0%；二级表，±2.0%。
植物病虫气象
害虫与气象
温度
包括害虫适应的温度范围、发育速度与温度、发生世代与有效积温的关系等。
适应的温度范围
害虫活动的温度范围一般为6～36℃。在适宜温度范围内，害虫生命活动旺盛，寿命长，后代多；否则繁殖停滞，发育迟缓，甚至死亡。害虫对不同温度的反应见表1。
表1 温带地区害虫对温度的适应范围
发育速度
在最适温区内，害虫发育速度随温度升高而呈直线增长；在适温偏高区，常低于直线关系式的计算值；在适温偏低区，常高于直线关系式的计算值；在过高温区，害虫的生长发育速率随温度上升反而下降。因此，整个适温区内，一些害虫的发育速度与温度关系，接近逻辑斯蒂曲线典型模式（图中的实线）；一些害虫的发育速度与温度关系，却在最适温区内出现发育恒定温区（图中的虚线）。
温度与发育速度关系的典型曲线
世代数与有效积温
害虫一年内发生代数，主要决定于种的遗传性和不同纬度、高度地区的温度条件。根据某种害虫完成一个世代的有效积温（C）和某地适于这种害虫生活所需的全年有效积温总和（C1）之比就可算出这种害虫在这一地区可能发生的世代数（N）。即N＝。中国几种主要农作物害虫发育起点、有效积温和世代数见表2。
表2 中国几种害虫的发育起点、有效积温和世代分布
生存温度
害虫在高于适温范围时，将呈热昏状态；若温度继续升到高温致死温区时，部分蛋白质凝固或酶系破坏以致死亡。害虫的致死高温因虫种、虫态、高温持续时间而有所不同，多数害虫在39～54℃时，都将热死。害虫体温下降到过冷却点之前时，虫体处于冷昏状态；在过冷却点以下，体液结冰或生理失调而致死。过冷却点高低与虫体含水量和虫种、虫态等因子有关，见表3。
表3 害虫的致死高温与过冷却点
水分
降水除了改变大气温度、湿度、光照和土壤含水量而影响害虫之外，还可直接影响害虫生命活动。北方冬季积雪形成地面覆盖，对土中或土面越冬害虫起着保温作用；大雨和暴雨对小型害虫及卵如蚜虫、叶蝉卵等有冲杀作用；高温、高湿的梅雨天气，有利于寄生菌繁殖，引起少数害虫寄生菌蔓延，群体密度因而降低。
光
害虫可见光的波长范围在700～250纳米。害虫对光波的反应因种类、性别和虫期而不同，二化螟对紫光趋性最强；黄光对蚜虫引诱力较大；铜绿金龟甲雌虫趋光性强，雄虫则否；金蝇成虫正趋光，幼虫负趋光。根据害虫的趋光性，可用各种波长灯光诱捕或驱赶害虫。光照度影响害虫生长发育、产卵与活动。蚜虫在黑暗中不起飞，而中午光照度超过10000勒克斯时，对迁飞也有抑制作用。蚊虫大多数在0.15～1.5勒克斯的光照度下活动，强光及完全黑暗条件下活动较少。光周期可引起或解除某些害虫滞育。如三化螟，棉铃虫等，在长日照条件下，发育正常，短日照滞育。而大地老虎、小麦吸浆虫等，则是长日照滞育型。光周期还影响害虫体型的变异。如豌豆蚜在无翅雌蚜的若虫期，经20℃下光照8小时处理，所产生的后代为有翅型；经25～26℃及29～30℃下16小时光照处理，就产生无翅型。
风
许多飞翔虫类，常在微风或无风晴朗天气飞行，当风速超过4.2米/秒时，就停止自动飞行。东亚飞蝗在3.3米/秒风速下，逆风飞行，风速超过3.4米/秒时，即改为顺风飞行，在强风下生长的害虫，多在背风处筑巢，或钻入土内。海岛上风大，害虫多为无翅型；低海拔和弱风处的都为有翅型。风影响蒸发、湿度及虫体的热量和水分平衡，更影响害虫的迁移与扩散。鳞翅目幼虫可吐丝下垂，随风飘散。一些无翅害虫，常附于落叶碎片随气流升到高空，传至远方；粘虫、稻纵卷叶螟、褐稻虱等，有长距离迁飞习性，在中国春夏季节，由偏南气流向北迁飞；晚秋，随偏北气流由北向南回迁。它与季风进退基本一致，并常随锋面天气系统移动。
病害与气象
病原物越冬越夏
病原菌在不良气象条件下常潜伏度过冬季或夏季，越冬越夏主要取决于极端温度。如中国小麦条锈病菌，无积雪覆盖下在1月平均温度高于－6～－7℃地区，才能顺利越冬，有积雪覆盖时在－10℃地区也能越冬。夏季最热时期旬平均气温在23℃以上地区不能越夏。因此它只能在高寒麦区的晚熟春麦或自生麦苗上越夏，秋季随气流返回温带或亚热带平原地区，浸染冬麦，并以潜伏菌丝在麦叶上越冬，次年麦苗返青后，重新长出孢子继续浸染；至小麦生长后期，再以夏孢子传播至高寒麦区，如此循环。
病原物传播
气流和雨水是病原物传播的外力。如小麦锈病孢子成熟后，遇到速度为0.4米/秒气流时，就会飞散。当风力强时，锈菌孢子可被吹上1500～5000米高空，飘到几百公里以外。水稻白叶枯病等的粘状菌脓；炭疽病的胶粘的孢子堆，通过雨露和雨滴反溅而传播。暴风雨更可使病原物在田间大范围扩散。土壤中的病原物通过雨滴的反溅到寄主底叶背面；水流可携带病原物广泛传播。
病害发生
各种病原物的生长发育和浸染对气象条件的要求不同（见表4）。湿度是影响病原物生长发育的决定因素，高湿有利于真菌孢子萌发，水滴有利细菌繁殖和侵入。因此，多雨年份容易发生稻瘟病、小麦赤霉病和水稻白叶枯病等。少雨年份容易发生水稻和小麦黄矮病等。潜育期的长短受温度影响最大，愈接近病原物要求的最适温度时，潜育期愈短，生长季节中重复浸染的次数愈多，病害蔓延就愈快愈猛。有些植物病害，如棉花枯萎病等，在气象条件不利时，症状隐退，等到气象条件适宜时再度显出。
病害流行
病害流行程度随着气象条件及其变化而异（表4）。在水稻叶瘟病发生地区，如果抽穗后出现气温低于20℃的阴雨天气，穗颈稻瘟病就会大流行；后期干旱，即使叶瘟病较重，穗颈稻瘟病也不流行；后期多雨，即使叶瘟病不重，穗颈稻瘟也会流行（见作物病虫气象预报）。
表4 几种作物病原物生长发育和病害流行的气象条件
表4 几种作物病原物生长发育和病害流行的气象条件（续）-1
参考书目
坪井八十二著：《新编農業気象ハソドブツク》，東京養賢堂，1974。
丁岩钦编著：《昆虫种群数学生态学原理与应用》，科学出版社，1980。
植物体温
植物体——根、茎、叶、花、果实的冷热程度。测定植物体温并研究其变化规律，对于进一步了解植物对温度的要求，掌握植物与其环境中温度的关系有着重要的意义。
植物体温直接受太阳辐射的影响。植物属于变温类型，地上部分通常接近于气温，地下部分接近于土温，并随环境的变化而变化。当植物体温低于气温时，它吸收大气中热量或太阳辐射能而使体温升高；当植物体温高于气温时，由于蒸腾作用，使体温降低，一般说来，叶温与气温趋于平衡。
植物体温的变化，落后于气温的变化。因植物体含水分较多，热容量较大，所以茎内组织的温度白天较气温低，夜间则较气温高。树干内部温度，主要是由树皮受热后向内传导而获得热能，因而树干的粗细程度、树皮的厚度和颜色等都影响树干内部的温度。
植物体各部分以叶片对温度最敏感。叶温主要受辐射、风速及蒸腾的影响。太阳辐射照射到叶面后，主要消耗于叶面的反射、透射、乱流热交换与蒸腾，这几个因子和叶温与气温的差值呈函数关系。在太阳辐射下，叶温常高于气温，一般高3～5℃，有时甚至高出10℃以上，阴天或荫蔽时，叶温与气温接近，图为气温11.7℃时，植物的阳面和阴面，地上部和地下部各部位的温度。在夜间，叶温比气温低。叶片内含水量、叶片厚度、叶片大小、色泽及叶角大小等都会影响到叶温的高低。
北极地区丝兰属植物各部位的温度（在7月的一个晴朗早晨气温为11.7℃时）
芽的温度一般是白天较气温高，夜间较气温低。花的温度与芽的温度相似，在没有阳光或有风的天气下，花的温度与气温几乎没有差别。
早春植物的向阳面组织常用温度升高快，恢复生长早；当突然降温时，易遭冻害。秋、冬季节，树干阳面温度高，夜间树皮又强烈辐射降温，造成树皮或树干开裂。
植物体温对作物生育的影响，正日益为人们所重视。按气象资料推算，青稞在西藏高原种植高度超过理论计算的高度。由于株间乱流散热少，青稞群体温度比同高度气温高，从而使实际种植高度上移。据L.T.埃文斯认为：叶、叶柄、茎、根、果实、生长点等的温度都可能不相同。他认为大麦灌浆时穗温高于芒温，可使穗小、并多获得碳水化合物，这类温差是形成产量的重要因子之一。
美国利用卫星上的遥感装置进行红外扫描，测定植株体温，预报柑桔霜冻；根据小麦群体温度和气温差值与缺水的关系，作小麦的灌溉预报。
植株高度测定
作物生长高度的测定。定期测定植株高度，以了解作物生长速度及其与外界气象条件的关系，为农业和农业气象研究、服务工作提供资料。测定时间和次数，因作物和测定目的而不同。如了解作物整个生长过程的高度变化，应从出苗或三叶普遍期开始到高度不再增加为止，定期和在每个发育期的普遍期进行测定。一定研究目的的观测，则根据需要而定。测定对象，一般稀植作物采用固定植株，密植作物则多以定区（观测小区）不定株的办法进行，以减轻人为影响。高度测量的工具为米尺。禾谷类作物测定方法：苗期以反映叶片的生长速度为主，从土壤表面量至叶子伸直后的最高叶尖；拔节后主要了解茎的生长速度，进行测量时，则应自土壤表面量至最上部展开叶子的基部叶枕处；抽穗后量至穗顶（不包括芒）。其他作物从土壤表面量至主茎顶部。在大田调查中，通常不分株测定植株高度，只在有代表性的地方测量自然状态下的群体高度。
植株密度测定
单位土地面积上植株数量的测定。植株密度是构成作物产量的重要因素之一，也是判断作物群体结构合理性的重要指标。密度的变化直接影响田间小气候状况。通过密度测定，可为改进栽培技术，改善田间小气候提供依据。密度测定的次数，因作物和发育期而异。禾谷类作物通常在三叶、分蘖、拔节、孕穗、乳熟期进行测定，乳熟期还应测定有效茎数。越冬作物在冬前停止生长和早春返青期需作测定，以了解其越冬死亡情况。对水稻，为了配合水肥管理，了解分蘖动态，控制苗数，可从分蘖开始3～5天加测一次密度。不分蘖的作物，一般在定苗后和成熟期各测定一次。密度测定方法因作物种类和播种方式而不同。撒播作物，在几个有代表性的地点共取1平方米面积，数出里面的株（茎）数，再乘以10000，即得每公顷株（茎）数；稀植作物和丛栽作物，先测算出平均株距和行距（丛距），然后以株、行距的乘积除以每公顷地面积，得每公顷株（丛）数。丛栽作物再乘以平均每丛茎数，得每公顷茎数。条播密植作物，以平均1米宽的行数和1米长的株（茎）数的乘积，即1平方米内株（茎）数，再乘以1公顷的平方米数。也可采用倍数法，即将1公顷地面积缩小若干倍（例如10000倍），算出缩小后面积上的行长，数其株（茎）数，然后再乘以原缩小倍数，即得出每亩株（茎）数。缩小后行长
式中 A为每公顷面积的平方米数（即10000）；D为平均行距；C为测点重复数（一般为4）；B为缩小的倍数。为了扩大测点的代表性，把欲测行长长度内的植株取在相邻的两行上，每行各取其长度的一半。间套作作物的植株密度，可按倍数法对各作物分别进行测定。
中国农学会农业气象研究会
中国农学会所属的一个分科学会，宗旨是开展农业气象学术活动，普及农业气象科学技术知识，提高农业气象科学技术水平。研究会成立于1981年4月。第一届理事会名誉理事长为吕炯，理事长林山，副理事长陶东岱、冯秀藻、江爱良、高亮之。理事会下设农业气候、小气候，农业气象灾害、作物气象、农业气象预报，林业气象、热作气象，畜牧气象6个学科组及科学普及、教育组。至1983年共有会员909人。
该会出版《中国农学会农业气象研究会会讯》，报导研究会工作及世界农业气象科技进展情况。曾召开或与有关学会联合召开热带作物气象，农业气象灾害，林业气象及科学普及、教育等学术讨论会，交流研究成果和工作经验；并参加有关国际学术活动，组织出国考察，邀请各国专家学者讲学或举办专题讲座和学术报告会。
中国农业气候区划
中国农业区划的一个部门区划，也是中国气候区划的一个专业区划，是根据中国农业气候指标编制的农业气候区划。即在分析鉴定各地区农业气候条件的基础上，采用对农业地理分布、农业布局、农业生物的生长发育和产量形成有决定意义的农业气候指标系统，按农业气候相似性和差异性，将全国划分为若干个等级的农业气候区域群。它可为制定农业区划和规划，实现农业区域化、专业化、现代化提供农业气候依据。编制工作始于20世纪60年代。丘宝剑、卢其尧1963年首先提出（1980年发表），全国农业气候区划协作组完成于1985年（见彩图145）。在这以前，竺可桢等和中央气象局，自30年代起先后编制的中国气候区划也具有一定的农业意义。
中国农业气候区划由3个农业气候大区、15个农业气候带和55个农业气候区，共三级组成（见表1、表2）。
表1 农业气候区
表2 农业气候大区和农业气候带指标
中国农业气象发展史
中国古代农业气象知识的萌芽
秦代以前，是农业气象知识开始萌芽的时期。在长期农业实践中，逐步形成了农时的概念，提出了唯物的气象与气象灾害观点。
在殷商（公元前16世纪到公元前11世纪）甲骨卜辞中有不少占卜雨水、年景的，如“黍年有足雨”、“雨不足辰，不佳（惟）年（祸）”、“帝令雨弗其足年”等。有的则是涉及水旱灾害的，如“□水弗（害）禾”，“帝其不我（旱）”（见彩图6）。
西周时代（公元前11世纪至公元前8世纪）关于农时的记载渐多。如《诗经》的《豳风·七月》中就有“春日载阳……爰求柔桑，”“四月秀葽，五月鸣蜩，”“六月食及薁”，“七月食瓜”，“八月剥枣”，“九月肃霜”，“十月穫稻”等。
春秋时代（公元前770年～公元前476年）已用简单的仪器——土圭测日影定节气。开始只有夏至、冬至、春分、秋分四个节气，在《尚书·尧典》中称为“日中”、“日永”、“宵中”、“日短”。《尚书·洪范》中谈到气象与农业生产的关系，指出：雨、晹（晴）、燠（暖）、寒、风“五者来备，各以其敍，庶草蕃廡。”也就是说风调雨顺才能丰收，已认识到温度、降水、风对农作物有重要影响。《左传》中有“分”，“至”、“启”、“闭”的记载，“分”指的是春分、秋分，“至”指的是夏至、冬至，“启”指的是立春、立夏，“闭”指的是立秋、立冬。这时定出的节气已有八个。《管子·幼官篇》中还有三十个节气的记载。另据《史记·秦本纪》，“伏”起于秦德公二年（公元前676年），说明当时对盛夏高温季节已有了清楚的认识。孟轲（约前372～前289）说过：“不违农时，谷不可胜食也。”说的是不误农时，粮食就会吃不完。荀况（约前313～前238）也曾说：“春耕、夏耘、秋收、冬藏四者不失时，故五谷不绝，而百姓有余食也。”《吕氏春秋》中有关农业的几篇著作也贯穿了重农时的思想，如《审时》篇专门讨论农时问题，文中详述了得时、先时、失时对禾、黍、稻、麻、菽、麦等作物生长发育、产量、品质的影响，是一篇记述作物与气象关系的著作。这一时期节气和物候在农业上的应用已很广泛。“冬至后五旬七日菖始生。菖者，百草之先生者也，于是始耕，”（《吕氏春秋·任地》）就是以节气、物候确定适宜农时的一个例子。
农业气象知识的不断积累丰富
自秦至清代，二十四节气和七十二候日臻完善，并广泛应用于全国，因地制宜的农业气候概念逐渐形成。对作物与气象关系的认识和小气候利用调节方面的知识更为丰富，出现防御气象灾害和预测农业丰歉的技术方法。
秦汉时代（公元前221至公元220年）耕作日趋精细，对农时的划分也要求更加准确。二十四节气和七十二候的形成是这一时期的重要成就。汉代农学家氾胜之指出：“凡耕之本，在于趣时和土，务粪泽，早锄早获。”并且说“得时之和，适地之宜，田虽薄恶，收可亩十石”，进一步总结和阐述了农时在农业上的意义和作用。二十四节气形成于秦汉之际。西汉《淮南子·天文训》中开始有二十四节气的完整记载。书中以北斗星的方位定节气。在《周髀算经》里记载以日影定节气，书中详细地介绍了节气的测定和计算方法，并对节气做了如下的解释：“二至者寒暑之极，二分者阴阳之和，四立者生长收藏之始，是为八节，节三气，三而八之，故为二十四”，阐明了节气、气候和农事的关系。二十四节气反映地球与太阳的关系，已经抓住了季节、气候形成的本质，得到广泛采用。《淮南子·时则训》中物候记载与《吕氏春秋·十二纪》中的大同小异，物候按月编排，每月候应多少不规则，总数在八十个以上。在《易纬通卦验》中候应已按节气编排，但每个节气的候应多少仍不定。在《逸周书·时训解》中才开始按五日一候，每个节气三候，全年二十四节气七十二候。关于作物与气象条件关系方面，《氾胜之书》中谈到“种麦得时无不善。夏至后七十日可种宿麦。早种则虫而有节，晚种则穗小而少实”，“黍心未生，雨灌其心，伤无实”，“黍心初生，畏天露”等等。说明当时对作物与气象的关系已有较深入的认识。
中国在公元前二世纪末和公元一世纪为少雨时期，旱灾频繁，对农业威胁很大。这一时期出现了较丰富的耕作保墒、积雪收墒、抗旱播种、抗旱栽培经验。《氾胜之书》中详细地介绍了各种作物的区田法，即深挖坑，集中施肥、浇水，抗旱播种，抗旱栽培。这一方法以后为广大干旱缺水地区所沿用。书中还总结了土壤水分季节变化规律和适耕的季节，以及雪后镇压、积雪收墒的经验。在利用和改良农田小气候方面积累了丰富的经验。秦始皇令人于骊山坑谷的温处种瓜，是利用地形小气候的一个事例。汉成帝时在长安建“四时之房”，室内以火取暖，种植冬生葱、韭等蔬菜是中国利用人工小气候环境进行温室生产最早的记载。在《氾胜之书》中已经有以水调节农田温度的技术，书中指出：“天旱，以流水浇之，……无流水，曝井水杀其寒气以浇之”。在讲到稻田灌溉时指出，春天开始种稻的时候，稻需要一定的温度，灌水时要“缺其塍，令水道相直”，以保持水田温度。夏至后天气暑热，“令水道相错”，以降低水田温度。这一时期还出现了根据天气变化或物候变化预测未来农业收成的技术。《师旷占》中有依月色占雨水多少，依风向占谷之丰歉。并根据物候，预测来年适宜种植的作物。“杏多实不虫者，来年秋禾善。五木者五谷之先，欲知五谷但视五木，择其木盛者来年多种之。万不失一也”。这可算是农业气象预报知识的萌芽。
西晋至元代已经注意地区之间农业气候的差异和农时的不同，因地因时制宜的观念开始形成，并出现一些新的农时节令名称。北魏（公元386～534年）贾思勰十分强调按农时节令安排农业生产，指出：“顺天时，量地利，则用力少而成功多。任情返道，劳而无获。”他把各种作物的播种期定出上时、中时、下时，按月份、节气、物候相互参照定农时。例如种麻，以“夏至前十日为上时，至日为中时，至后十日为下时”。种谷以“二月上旬及麻、菩杨生种者为上时，三月上旬及清明节、桃始花为中时，四月上旬及枣叶生、桑花落为下时”。宋代陈旉在《农书》中讲到农时重要性时指出：“万物因时受气，因气发生，”指出各年之间气候有变化，“农事必知天地时宜”，才能得到满意的收成。元代《王祯农书》中进一步发挥了这一思想，指出因气候的不同，农时节令不能一成不变，要因地而异。王祯还设计了一个授时指掌活法图，按二十四节气、七十二候逐一编排农事，成为一种较系统的农业气候历。
在农时节令方面，这一时期出现了入梅、出梅、九九、二十四番花信风等。晋代周处所撰《风土记》里有“更夏至霖霪。至前为黄梅，先时为迎梅，及时为梅雨，后时为送梅雨”的记载。宋代周敦颐的《通书》里更明确以“芒种后逢壬日或庚日或丙日进梅”，“闽人以壬日进梅，前半月为立梅，立梅有雨主旱”。说明当时对梅雨的规律及地区差异已有所认识。梅雨是中国长江中下游重要天气过程，对这一地区的农业影响很大。九九是用以反映冬季寒冷季节变化的节令。《荆楚岁时记》中有“冬至次日起至九九八十一日为寒尽”的记载。书中还提到“始梅花，终楝花，凡二十四番花信风”。而宋人程大昌著《演繁露》中指出，每年自小寒至谷雨共八个节气，每个节气三候，每候有一种花卉，共二十四种花的物候，称为二十四番花信风。它是又一种物候历。以上这些节令都是在二十四节气基础上发展起来的。南宋吕祖谦所做的物候观测记载（1180～1181年）是世界上最早的实际观测物候记录。
在防御气象灾害方面，比较重要的成就是关于熏烟防霜冻的技术。《齐民要术》中有：“凡五果，花盛时遭霜，则无子。常预于园中，往往贮恶草生粪。天雨新晴，北风寒切，是夜必霜，此时放火作煴，少得烟气，则免于霜矣。”对于霜冻发生的时期、天气过程，对果树的危害、熏烟防霜的方法论述都很精辟。
这一时期在小气候利用方面也有所发展。唐代陆羽在《茶经》中指出茶树适于阳崖阴林的小气候环境。已经懂得利用温泉水采暖在寒冷季节生产黄瓜等喜温蔬菜。唐代诗人王建“内园分得温汤水，二月中旬已进瓜”的诗句就是真实的写照。元代已经利用风障效应在早春进行蔬菜保护地栽培。《王祯农书》在谈到种韭时写道：“就旧畦内，冬月以马粪覆阳处，随畦以萄黍篱障之，用遮北风。至春，其芽早出，长可二三寸，则割而易之。”书中还介绍了调节蚕室小气候的经验。宋代已知道大的水体有调节温度的作用，在太湖的洞庭山种植柑桔。
明清时期 更注意地区之间农业气象的差异，趋利避害的思想得到发展，作物气象知识和防御气象灾害的技术有所提高，小气候在农业上的利用更加广泛。大型综合性农书《农政全书》和《授时通考》都很重视农时。《农政全书》有授时和占候两卷，集中记述了农业气象知识。明代马一龙提出了趋利避害的思想，指出：“知时为上”，“知其所宜，用其不可弃”，“知其所宜，避其不可为”。明代王象晋著的《群芳谱》就作物对气候的适应性讨论了作物种植区域和引种问题，“凡花卉蔬果，所产地土不同，在北者则耐寒，在南者则喜暖，故种植浇灌彼此殊功，开花结实先后亦异，高山平地早晚不侔，在北者移之南多茂，在南者移之北易变”。明清时期多熟制得到广泛的发展，农业气候资源的利用较为充分。《农政全书》中谈到，当时上海地区已广泛实行麦棉套种。清代包世臣撰《齐民四术》中提到间作稻。据《福州通志》记载，福建当时已有麦稻一年三熟的种植制度，而杨屾的《修齐直指》中更有菜粮间套种两年多收之法。
这一时期对作物与气象关系的认识也有所加深。马一龙考察了水稻秕谷的原因指出：“稻花必在日色中始放，雨久则闭其窍而不花，风烈则损其花而不实。二者皆秕谷之患也。”徐光启分析了棉花早种死苗的原因，“深求其故所以不禁寒冻者，大抵在于根浅。”徐光启还分析了棉花蕾铃脱落与气象条件的关系，指出：“郁蒸”（不通风，空气湿度大）和“燥”（高温）是引起棉花蕾铃脱落的原因。
明清时期中国的气候正处于低温年代，比历史平均值约低2℃，对农业生产有不小的影响。这一时期防御寒害、冻害的技术有所发展。《农政全书》中曾介绍将蚕豆套种到棉田，冬季不拔棉秸“用以拒霜”。在果园的西北种竹以御风，则不致冻损。这些都是利用风障、防护林以防霜冻的方法。清代《补农书》里介绍了水稻灌水防霜的经验。这一时期熏烟防霜技术已推广用于桑园和大田。
在农田小气候利用和改良方面，明清时期也有不少好经验。除前面提到的果园迎风面种竹和棉田套种蚕豆以外，《农政全书》中还介绍了风障与阳畦相结合种植韭菜、菠菜、菘等蔬菜的经验。清代杨巩在《农学合编》中提到在茶园中夹种桂、梅、辛夷、玉兰、玫瑰、苍松、翠竹，既可避寒风、防霜冻，又可阻挡阳光的直射，足见这一时期农田小气候知识与科技水平的发达。此外，在农业气象占验、预报方面内容也很丰富，但多以农谚形式在民间广泛流传。《农政全书》等农书中收录甚多。
明清时期中国开始较系统地观察和积累气象资料。明成祖（1403～1424年）曾下令各地每年向朝廷报告雨量以估量各地农业丰歉。清代雍正二年（1724年）起在北京皇宫中系统地观测记录降雨的起止时间，名《晴雨录》，到光绪二十九年（1903年）止，持续了180年之久。此外，当时南京、杭州、苏州等地也有雨日的记载。这一时期随着西方科学技术知识传入中国，现代气象科学技术也开始与中国农业气象知识和经验融合。清代乾隆八年（1743年）法国人开始在北京做气象观测。清代道光二十一年（1841年）俄国人开始在北京进行系统的气象观测。1873年法国人在上海建立徐家汇气象台。1879年华蘅芳等译著《测候丛谈》，将西方气象科技较系统地介绍到中国。1895年日本在台北、台中、台南、恒春、澎湖等建测候所。1907年上海新学会出版社出版《农学全书——气象学》（见彩图1）。
农业气象学科和农业气象业务的建立
近代气象科学理论和气象观测技术传入中国后，开始应用于农业。1911年辛亥革命以后，以气象观测资料为基础的现代气象学在中国发展起来。1912年中国政府开始建立气象台，同时一些农业试验场也开始设农业测候所（如直隶农事试验总场农业测候所，江苏省南通县的军山测候所），积累气象资料为农业服务，为农业气象学在中国的发展打下了初步基础。1921年竺可桢发表了《论我国应多设气象台》，呼吁发展气象事业为农业、航空、航海等国民经济服务；1922年发表了《气象与农业之关系》，积极倡导农业气象科学研究。1935年陈遵妫的《农业气象学》专著出版。在一些农业气象学先驱者的倡导下，现代农业气象学在中国得到发展。不过四十年代以前还多限于将气象学知识应用于农业，对于气象与农业的相互关系研究尚少，且多停留在定性叙述上。此后，研究领域渐趋扩大，如涂长望等发表《华中四省之农业与气候》论文。1945年涂长望等在《农报》上发表了《农业气象之内容及其研究途径述要》，提出农业气象研究应着重于农业物候、气候适应性等内容，并对此作了比较全面而系统的论述。总的说来，1949年以前农业气象科学的发展较为迟缓。
中华人民共和国成立以后，农业气象事业随着中国农业的复苏而迅速发展，全国成立了专门的农业气象研究、业务和教学机构，有组织、有计划地进行农业气象研究、服务和人材培养，农业气象科学技术水平迅速提高。1953年由中国科学院地球物理研究所与华北农业科学研究所合作，建立了中国第一个农业气象研究机构——华北农业科学研究所农业气象组。1957年改为中国农业科学院农业气象研究室，由中国农业科学院、中国科学院和中央气象局联合组建。中央气象局1955年在台站处农业气象组的基础上成立了农业气象科（1956年改为农业气象处），1957年在全国建立了10个农业气象试验站，1958年成立农业气象研究室，1983年扩充成立农业气象研究所。50年代以来全国各地农业科研和气象系统陆续设立农业气象研究和业务机构。在专业人材培训方面，1953年在江苏丹阳、1954年在南京、北京先后举办农业气象讲习班。1956年在北京农业大学创办农业气象专业，以后沈阳农学院、广西农学院、南京气象学院等相继成立农业气象系（专业），开始有计划地培训农业气象人材。1958年10月在南京召开了第一届全国农业气象工作会议，对推动全国农业气象科学技术发展起了积极作用。与此同时，林业气象工作也开展起来，1958年在成都召开了第一届全国森林防火和森林气象学术会议，1963年在沈阳召开了第二届全国森林气象学术讨论会。为适应中国农业气象学的发展，1962年中国气象学会成立了农业气象专业委员会。1981年，中国农学会成立了农业气象研究会。
在50年代主要进行了一些农业气象学的基础研究，如作物生育对温度、光照、水分的要求；农业气象观测和研究方法的探讨；农业措施的农田小气候效应；土壤水分，土壤蒸发；农业气候资源的分析、农业气象灾害和森林防火气象等方面的研究。其中在南亚热带选择橡胶宜林地，防御橡胶寒害、风害，实现橡胶北移等方面的研究成效较为显著。50年代末、60年代初加强了对农业气象灾害发生规律、预报和防御措施的研究，例如对御防旱涝、霜冻、冻害、干热风、寒露风等项的研究。1964年竺可桢发表了《论我国气候的几个特点及其与粮食作物生产的关系》一文，较系统地论述了按各地气候特点进行粮食作物合理布局的问题，引起了有关部门的重视。同年，中国气象学会召开了全国农业气候区划会议，推动了农业气候资源调查和分析研究。70年代以后，随着中国农业现代化事业的迅速发展和学科间的相互渗透，农业气象事业也有了新的进展。人工气候箱、人工气候室、电子计算机、遥感技术逐渐在农业气象研究中应用，运筹学、系统工程、模糊数学等用来进行农业气象研究，这门学科已从定性的分析向定量研究发展，出现了多种农业气象数学模式的研究，并在农业气象预报、气候生产力鉴定等方面应用；开始注意用生态学的观点研究天气、气候与农业的相互关系；全国开展了农业气候资源的分析区划和作物产量的气象预测预报研究；在杂交水稻推广中的气象问题以及低温冷害、寒露风、干热风的危害机理、时空分布、防御途径等方面的研究都有较大进展。此外，在农田小气候、农业地形气候、作物气候生产潜力、林业气象以及畜牧气象等方面的研究和应用都逐渐开展起来。70年代末80年代初中国气象学会农业气象专业委员会和中国农学会农业气象研究会多次召开各种专题学术讨论会，如讨论农业气候区划、农业气象预报、农业气象灾害等。与此同时，先后创办了《农业气象》、《国外农学——农业气象》等定期刊物，出版了不少论文集，译文集和专著，对总结交流研究成果，提高学术水平起了推动作用。
参考书目
洪世年、陈文言编著：《中国气象史》，农业出版社，1983。
刘昭民编著：《中华气象学史》，台湾商务印书馆，1980。
中国农业气象教育机构
中国培养农业气象专门人材的机构，有研究生院（部、组）、大学、中等专业学校三级，并在不同时期根据需要举办各种类型的短期训练班（见彩图8、9）。
中国农业气象专业人员的培养始于20世纪50年代初期。在农业气象教育机构建立之前，主要通过短期训练班培养人员。1953年9月～1954年1月，农业部委托华东气象处在江苏丹阳举办农业气象训练班，学员70余人，主要来自农业院校和农业科研单位，除开设气象课程外，还学习了农业气象和农田小气候知识。这是中国培养的第一批农业气象工作人员。1954年9月～1955年1月华北农业科学研究所农业气象组也举办了农林气象学习班（50余人），培养农业气象科研人员，课程有小气候、森林气象学、物候学等。1955年4月开始，一些气象学校中开始设农业气象观测、农业气象学等课程。北京气象专科学校、成都气象学校曾于50年代到60年代初设立农业气象专业。现在，南昌气象学校、湛江气象学校和兰州气象学校设有农业气象专业。
1956年，北京农业大学创办农业气象专业。随后，在广西农学院（1958年），沈阳农学院（1958年），安徽农学院（1959年设立，1963年停办），吉林大学气象系（1959年设立，1963年停办）设置农业气象专业。南京气象学院于1960年建立了农业气象系，主要培养从事农业气象科研、教学和业务的高级技术人材。北京农业大学农业气象专业于1957～1959年曾聘请苏联农业气象专家，举办两期农业气象讲习班，学员共200余人，主要来自全国各农业院校、农业科学院和气象部门。1953～1956年北京农业大学曾培养研究生5人。1979年起，中国农业科学院、南京农学院、北京农业大学、南京气象学院、华中农学院、西南农学院、江苏农业科学院、北京市农业科学院等先后开始培养农业气象研究生。1982年起，农业气象被列为硕士学位授予学科。中国农业高等院校开设气象与农业气象课程始于30年代，现全国有45所农业院校中有农业气象教研组，对各系开气象学与农业气象学课程，有33所中等农业学校也开设气象学与农业气象学课程。
中国农业气象刊物
见农业气象刊物。
中国农业气象研究机构
见农业气象研究机构。
中国气候
气候特点
中国气候的主要特点是：①冬季寒冷，夏季炎热；冬季南北温差大，夏季南北温差小。冬季气温比北半球同纬度其它地区要低许多，1月平均气温，黑龙江省最北部可降至－30℃以下，台湾省最南端可达20℃左右，南北温差达50℃以上，平均每一纬度相差1.5℃；夏季气温比北半球同纬度其他地区（除沙漠地区外）炎热得多。7月平均气温51°N以北的呼玛为20.2℃与22°N恒春的27.8℃相比，相差不到8℃。炎热的夏季使得中国东部平原地区的喜温作物栽培北界可达黑龙江省北部，比北半球其他地区偏北许多。②气温的年、日变化都很大，并有纬度愈北、距海愈远，变化幅度愈大的趋势。黑龙江省大部地区及北疆盆地年较差达40～50℃，黄河流域在30℃左右，长江流域约24～26℃，珠江流域约15℃左右，而台湾、淘南岛可降至10℃以下。全国大部分地区，年平均气温日较差在8～10℃之间，东北、西北及青藏高原在12℃以上大兴安岭北部、柴达木盆地和塔里木盆地且大于16℃。各地气温日较差的季节变化也不一致。东北、华北地区以春季最大（10～16℃），夏季最小（8～10℃）；长江流域及华南秋季最大（6～12℃），冬、春最小（6～8℃）；西北地区、青藏高原四季日较差都较大，各月都在12℃以上。初春、晚秋日较差大，有增加霜冻的可能，但在生长期内日较差大，则有利于农作物营养物质的积累，提高产量。③降水季节分配不均，雨热同季。中国绝大部分地区的降水量都集中在夏季风盛行的时期，随着夏季风的南北进退，各地降水的变化有一定差异。冬季，除台湾东北角的山麓地带、新疆北部山区和西部伊犁河谷降水量占全年降水量20～30%外，大部分地区在10%以下，东北、华北、青藏高原等地少于5%，有些地方冬季3个月几乎没有降水。夏季是全国大部分地区降水量最多的季节，长江、南岭之间的地区及新疆西北山地，占全年降水量的百分比少于40%，其它都在40%以上。华北、东北大于60%，青藏高原大都在70%以上。雅鲁藏布江上游夏季3个月降水量占了全年降水的80%以上。春季降水比重最大的地区在长江以南的两湖盆地及其周围地区，占全年降水量的30%～40%以上。春雨比例超过夏雨。华北、东北春雨极少，只占10%～15%，有的地方甚至少于10%。秋季降水量比重较大的区域在雷州半岛和海南岛的东部、台湾省的大部、秦岭山地和西南各省，都大于全年降水量的30%，是全国的秋雨区。全国大部分地区全年的降水季节与高温期基本一致，绝大部分地区生长期的降水量相当于年降水量的80%～90%以上。这种雨热同季的配合对农业生产是很有利的。④降水年际变化大，可靠性小，旱涝威胁大，年降水量变率有随纬度变化的趋势。中国东半部30°N以南地区变率较小，约10%～15%，东南沿海略高，为15%～20%，华北地区高变率中心在河北中部和河套一带为30%～35%。西北地区变率大于东部同纬度地区，一般在30%以上。东北山地、川西南山区及云南南部年降水变率最小，不到10%。华北地区从冬季、春季到初夏都是全国降水变率最大的地区，各月平均降水变率都在50%～70%以上，这个地区冬春雨雪稀少，加上变率大，大大加剧了春旱威胁。河西、南疆等地各季变率都达80%～100%以上，这些地区农业主要靠灌溉，降水变率虽大，对农业生产的影响反比华北为轻。长江中下游冬春降水稳定，变率较小，夏季自淮河往南，直至南岭，变率达50%以上，常有伏旱威胁。西南各地、陕西省以及湘鄂豫西部秋雨多而稳定，降水变率为全国最小，四川盆地秋季变率不到25%。东南沿海秋季由于历年台风雨的不稳定性，为降水变率高值区，厦门、汕头一带变率高达95%以上。
区域气候
东北气候
包括辽、吉、黑三省和内蒙古东北部，属于温带季风气候。冬季严寒而漫长，西风带低压槽过境时，在槽前盛行偏南气流，多云雨（雪）天气，槽后大量冷空气南下，风力大、降温强，局部可出现风沙及雪暴。全区冬季气温在－10～－30℃之间，日照有550～600小时。春季，由于贝加尔湖低压侵入并发展，风力强而多风沙，风沙日数占全年风沙日数的60%以上。夏季盛行东南气流，气旋活动频繁，可引起大量的降水，全年降水量除长白山地超过750毫米外，大都在500～750毫米之间，夏雨占50%～70%。秋季因受暖高脊控制，天气晴朗温暖，大部分地区气温在0℃以上。本区生长季节短促，无霜期北部只有80～120天，南部可达140～180天。大部分地区≥10℃积温不到3000℃，北部只有1300～2000℃，除辽宁南部地区较暖外，大部分地区冬小麦不能越冬，只能一年一熟。北部地区夏季温凉，延迟作物生育，常造成低温冷害。
蒙新气候
包括内蒙古自治区西部、甘肃西北部和新疆维吾尔自治区，属温带半干旱、干旱气候。冬季大部分地区在蒙古高压控制下，夏季该区西部受偏西气流影响，东部受到弱东南季风影响。因地处欧亚大陆腹地，气候干燥，日照丰富，大陆性强烈，气温年、日较差大。大于10℃积温大部分地区在3000℃以上，塔里木和吐鲁番两盆地高达4000℃以上。雨量稀少，变率大，全年降水量除山地外，多不足300毫米，塔里木盆地且不足50毫米，是全国雨量最少地区之一。春季大风、风沙日数特多，山谷隘口地区更多。各地年平均8级以上大风日数达50天以上，达板城、阿拉山口等风口地带高达120～150天以上。
华北气候
包括青藏高原以东，大兴安岭、阴山以南，秦岭淮河以北的广大地区。西部为海拔1000米以上的黄土高原，属温带半干旱气候，东部是黄淮海平原，属温带半湿润气候。本区冬季为蒙古冷高压控制，每当极地大陆气团侵入时，常出现偏北大风及猛烈降温，并伴有风沙或少量雨雪。冬季降水仅占全年降水量的2%～7%，冬季各月平均降水量多在20毫米以下。月平均气温在0～－8℃之间。冬长约5个月左右。春季高空低槽活动频繁，冷锋过境时常出现风沙天气。春雨特少（占年降水量10%～15%），且十年九旱，年际变率大。夏季为大陆低压控制，盛行潮湿的偏南气流，当有北方冷空气入侵时，常可形成大范围降水，雨量集中，夏季占全年降水的60%～70%，其中又以7、8两个月的雨量和暴雨最多，常造成洪涝灾害。夏长约4个月左右，气候湿热，月平均气温皆高于20℃。秋季大陆冷高压发展迅速，多晴朗稳定天气，但霜冻来临早。全区年降水量约400～900毫米，雨量自东南向西北递减。气温年、日变化大，大陆性气候显著。
华中气候
包括淮河伏牛山以南、南岭以北、鄂西山地至雪峰山一线以东的广大地区，属于亚热带季风气候。冬季温暖、夏季湿润炎热，雨量充沛，无霜期长，四季较分明。冬季受西风环流影响，南北两支急流交汇，极锋位于本区，锋面气旋活动频繁，天气复杂多变。带来一定降水，但仍是全年中雨量最少的季节。10月平均气温除山地外都在0℃以上，南岭附近低于0℃的天数不到5天。3月副热带暖湿气流增强，降水增多，春雨量占全年降水量30%～45%，居全国首位。6月下旬至7月中旬为江南梅雨季节，梅雨量对旱涝影响极大。夏季为副热带高压控制，雨量锐减，进入高温伏旱时期。两湖盆地、长江下游，为全国著名酷热区，平均最高气温在34℃以上。秋季有短暂秋高气爽天气。全年降水量在1200～1800毫米之间。大于10℃积温约为5000～6500℃，无霜冻期250～300天，小麦越冬不停止生长，除少数地区外，一年二熟或三熟。
华南气候
包括福建、广东、广西大部、台湾及南海诸岛。北部属南亚热带湿润季风气候，南部包括南海诸岛为热带湿润季风气候。热带、副热带海洋影响显著，高温多雨，水热资源丰富，为全国之冠，大于10℃积温高达6500～9500℃，无霜冻期300～365天，冬季温和，最冷月平均气温在12℃以上，年绝对最低气温多年平均值在0℃以上，四季常青，年可三熟至四熟。但强冷空气过境时，亦可造成热带作物寒害。夏季受副热带高压及南海低槽影响，盛行东南和西南季风。年降水量为1500～2500毫米，为全国多雨区。台湾的火烧寮年平均降水量达6378毫米，最多年份达8507毫米，为全国之冠。华南降水主要集中在夏半年（5～10月），占年降水量的70%～80%。冬半年普遍少雨，但台湾东北角的山麓地带，冬季降水约占全年的30%。台风活动频繁，5～11月为台风季节，多台风暴雨，且强度大，如台湾的新寮24小时降水达1672毫米（1967年10月17日），为全国的最高纪录。全年雨日平均达150天以上，其中台湾东部雨日可达220天。
西南气候
包括四川省川西山地以东、贵州及云南省的中、北部地区。大部属于亚热带湿润季风气候。冬季温和，夏季温热，温度年、日变化小，多云雾，日照时数少。高空南支急流、青藏高压及太平洋副热带高压的进退，决定了全区的天气气候特征。冬、春季南、北两支急流汇合于本区，四川盆地多阴雨。5月末南支急流北移，西南季风爆发，深厚的暖湿气流带来大量降水，由南向北先后进入雨季。全区年降水量为1000毫米左右，但各地降水极不均匀，在山地迎风面年降水量可达1200～1500毫米以上，如川西雅安全年降水量达1774毫米。夏雨居多，冬季少雨，秋雨多于春雨。多夜雨，如贵阳夜雨日可占全年雨日的3/4。全区年平均气温大多在12℃以上，最冷月高于2℃，7月除云贵高原比较温凉外，四川盆地平均最高气温可达34℃，重庆绝对最高气温曾达44℃，为全国著名酷热地区之一。全区以云雾、雨日多而著称，日照时数为全国最少的地区，年日照时数仅1200～1400小时，平均每天不足4小时。
青藏高原气候
包括西藏自治区、青海、四川西部以及甘肃西南部等地区。全区是一个由海拔4000米以上的若干大山岭和海拔3000～5000米的许多台地、湖盆和谷地相间组成的巨大“山原”，仅东南部的雅鲁藏布江河谷在3000米以下。地势高耸，地形复杂，形成独特的高原气候。其西、北部地区为高原干旱、半干旱气候，中部玉树—昌都一带为高原半湿润气候，东南部波密一川西和达板一察隅等地区，分别属高原湿润气候和高原亚热带湿润气候。由于地势特高，夏季特凉，温暖时期特别短促，大部地区热量不足，在海拔4500米以上地区最热月平均气温低于10℃，甚至低于6℃，无绝对无霜期，谷类作物难以成熟，只能放牧。东部和南部海拔4000米以下地区，大于10℃积温可达1000～2000℃，其持续时间可达100～150天，可种植喜凉作物。最南部的雅鲁藏布江河谷边缘地带尚可种植玉米、水稻等喜温作物。光资源丰富，是全国太阳辐射量最多的地区。西藏中西部年总辐射量达753～831千焦/厘米2，年日照时数达2600～3200小时，日照百分率达60%～70%，加上夏季气温较低，中午极少出现抑制植物光合作用的高温，因此植物光合强度大，形成作物的大穗、大粒、大块茎，全国高产纪录大都出现在本区。降水分布极不均匀，藏南河谷年降水量可达700～800毫米以上，察隅一带年降水量达1000～2000毫米，而喜马拉雅山以北，年降水量少于400毫米，再向北至冈底斯山、唐古拉山等高原深处，年降水量降至200毫米以下，至柴达木盆地年降水量只有50毫米左右。降水主要集中在夏半年（4～9月），占年降水量的80%～90%，夜雨占各时段的80%左右。
参考书目
中国科学院《中国自然地理》编辑委员会编：《中国自然地理》（气候），科学出版社，1984。
中国气象学会农业气象专业委员会
学会领导下负责组织和推动农业气象学术活动的机构，中国农业气象工作者进行科学技术成果交流与提供咨询的群众团体。主要任务是组织本专业的学术交流活动；掌握交流本专业国内外学术动态；就促进农、林、牧、渔各业发展或本专业发展的重大农业气象问题，向有关部门提出建议，开展咨询活动；协助学会办好学术期刊；协助有关单位办好各种培训班，提高科技人员水平；开展农业气象科学普及教育活动，通过各种学术活动，了解并向有关部门反映本专业科技人员的要求，注意发现和推荐优秀科技人才等。
中国气象学会成立于1924年。1962年成立农业气象专业委员会，委员20余人，主任为冯秀藻。各省（市、自治区）气象学会也相继成立了农业气象专业组或委员会。中国气象学会历次年会都有农业气象专业委员会的代表出席，并在其中进行学术活动。1964年中国气象学会召开全国农业气候学术会议，交流了各地成果，对农业气候区划工作的一些基本原则进行了讨论。1980年以来，先后召开了农业气候资源分析利用讨论会，农业气象预报讨论会，与中国农学会农业气象研究会共同召开了农业气象灾害讨论会，亚热带山区农业气候资源利用讨论会等，交流经验，并出版论文集。
中期天气预报
未来3天以上到10天或15天的天气预报。它的预报时效介于短期和长期天气预报之间。中国中期天气预报按预报时效分有候预报、周预报、旬预报 中国气象等，预报项目有气温、降水、寒潮、台风等。它同农业的关系密切。其预报方法多采用天气学方法、统计学方法；近年来正发展数值天气预报方法。中期天气预报中，考虑的重点是大气长波尺度运动的稳定性和天气系统的演变规律，根据它们与各地天气的关系进行归纳与分类，划分环流型，建立天气过程模式。由于中期天气预报介于短期和长期天气预报之间，因此，不仅预报方法有相似，而且，涉及的问题也相近。如短期预报中考虑的气旋、反气旋等，长期预报中考虑的海陆驻波、极涡等，中期预报中都要考虑。中期预报还涉及长波和超长波的相互作用。
中子土壤湿度计
利用土壤水分对快中子的慢化能力以测定土壤湿度的仪器。由中子源放出的快中子因与土壤中各种原子核发生碰撞而受到能量损失，其速度降低，运动方向也发生变化，就变成了慢中子，这个过程称次级效应。快中子与土壤中的强慢化物氢原子核相碰撞时，能量损失最大，而土壤中所有氢原子核几乎都存在于水分中。所以，当土壤中生物体以及其它有机物、氯化物所占比重都较小的条件下，土壤对快中子的慢化能力主要决定于土壤中的含水量。含水量越大，慢中子数量越多，它们之间基本上呈线性关系。测定土壤中的慢中子数目即可确定土壤含水量。仪器主要由慢中子探测器和计数器（即定标器）两部分组成，中间用电缆连接，装有探测器的铅管可沿土壤的不同深度上下移动。就快中子源而言，镅241-铍（Am241-Be）快中子源的优点是半衰期较长；但通常使用的低中子辐射剂量5mCi的镭226-铍（Re226-Be）混合的快中子源则更为安全。慢中子探测器可采用三氟化硼（BF3）慢中子正比计数管，其脉冲信号经前置放大器放大后，通过电缆输入到计数部分再进行放大，以便测量。石蜡筒有两个主要作用，一是作为慢化标准，在测定前校正仪器的读数，二是作防护之用。在运输时必须将快中子源放在石蜡容器中。观测时，在电缆线上有不同深度标记，据以调整探测器的位置，从而获得不同深度的土壤含水量。
中子土壤湿度计的优点较多：测定时不需取样，可保持原土层的土壤结构；而且所得结果是以测定点为中心的某个半径范围内土壤的平均含水量，代表性较好；不受土壤物理结构的限制和土壤含盐量的影响，精度较高；能连续测定土壤含水量，以获得土壤水分的动态变化资料。因此，大多把它作为主要仪器使用。其缺点是结构复杂，成本高，使用时需有一定的防护措施。在测定表层土壤（如0～30cm深）的含水量时，由于部分中子会逸出土层表面，以致计数不准，误差较大。
种植方式小气候效应
种植行向的小气候效应
作物的种植行向不同，会引起株间日照时间和辐照度的差异。夏半年沿东西向行间的照射时间比沿南北向行间要长，并且东西向行间的透光率除中午前后一段时间由于行与行之间可因遮蔽作用比南北向行间的透光率低以外，其他时间行间各层的透光率均比南北行向要高。图1是麦田60厘米高处两种行向行间直射光照度、漫射光照度和总光照度的日变化。对比东西行与南北行的曲线，三种光照度都是东西向比南北向高；东西向的行间气温和土温要比南北向行间的高。冬半年沿南北向行间的照射时间比沿东西向行间的要长，透光率要高，故土温、气温也高。因此，种植行向的太阳辐射及其热效应，高纬度地区要比低纬度地区显著得多。在高纬度地区，对热量需求突出的作物，应考虑种植行向，如秋播作物采取南北行向、春播作物采取东西行向，均能获得较好的光热条件。此外，通风条件也与种植行向有关。为了给作物创造良好的通风条件，在行向选择上要注意兼顾使行向与作物生育关键时期的盛行风向相接近，这对低纬度地区是有重要意义的。在某些地形条件比较复杂的丘陵或山地，常因受到周围地形的遮蔽作用，会使行向的小气候效应受到干扰和破坏。
图1 实测各行向小麦60厘米高处光照度日变化比较（山西交城 1978年6月8～12日）
种植密度的小气候效应
作物种植密度的不同，对株间通风透光情况有直接的影响，并将引起农田热量平衡各分量的改变，从而产生显著的小气候效应。作物在生育初期，植株之间相互影响不大；随着植株长大，不同密度会使株间郁闭程度出现明显差别，并且密度加大会使植株提早封行。密度增加，株间郁闭程度随之增加，从株顶到地面太阳辐射的透射率迅速减小，而株间上、下层透射率的差别，则随密度增加有减小的趋势，见表1。随着种植密度的增加，农田中光照度条件将逐渐恶化。株间风速随种植密度增加而减小。通常情况下，当田间作物密度增加时，风速减小较快；当密度到达某一限度后，风速随密度增加而缓慢减小（图2）；当密度过大时，株间因风速很小，导致乱流交换减弱，致使CO2供应不足。农田的温度随种植密度的变化，主要表现在昼间。昼间，温度随密度增大而降低；夜间，地面有效辐射受植株阻挡作用，所以温度随密度增加而有增高的趋势。这样就形成了株间日平均温度和日较差随密度增加而减小，如表2所示。农田的土壤湿度和株间的空气湿度也随科植密度而变化。密度增大，农田消耗水分增多，即农田蒸散量增加，引起土壤湿度降低，空气湿度增加。同时乱流交换减弱，导致株间空气湿度增加。合理的密植可以增加作物对光能的利用率，提高单位面积产量。在有干热风侵袭时，密植能在一定程度上降低温度和保持株间空气湿度，减轻灾害。
表1 不同密度水稻田株间辐射透射率/%（南京 1958年7月20日）
图2 不同密度水稻田植株基部20厘米高度的风速（贵阳 1959）
表2 玉米地50厘米高处株间极端气温及日较差随种植密度的变化（太原 1959年7月23日）
间作、套种的小气候效应
间作、套种可改变作物行间通风透光条件，扩大农田的边际效应。由于不同作物的株高、株型、叶型等的不同，在间作、套种的农田中形成了高低搭配、疏密相间的群体结构。与单作比较，在辐射能的分布上具有以下的特点：当太阳斜射时，侧边叶片受光面积增大；不同作物相互搭配，可以减少株行间的漏光与茎叶的反射光；中午前后，当辐照度过高时，单作作物的光合作用一般都要减弱，而间套作的农田上因高秆作物的茎叶对入射光强的消光作用，使强光减弱，有利于下层矮秆作物对光能的利用。因此，间套作能增加作物对光能的利用率。在间作或套种农田中，高秆作物对矮秆作物有一定的遮蔽作用，当高秆作物受光充足时，矮秆作物受光就会较差。处于苗期的矮秆作物若是喜阴作物，小气候环境对两者都是有利的；反之，矮秆作物如果是喜光作物，小气候环境对矮秆作物的生长将起到不利的影响。间作、套种对农田温、湿度状况也会引起改变，此种影响以套种农田尤为明显。当高秆作物对矮秆作物产生显著的遮荫作用时，套种的矮秆作物带行中的地温和气温要比单作地偏低，湿度要比单作地偏高，而且这种影响还有随带宽缩小而加剧的趋势（表3）。例如，小麦、玉米套作的农田，由于小麦对玉米的遮光影响，造成套作玉米带比单作玉米田温度偏低和湿度偏高的情况。（陈盛录）
表3 小麦、玉米套作带和单作玉米田旬平均温度、湿度对比（山西交城 1978年5月下旬）
株间二氧化碳浓度
农田作物群体内CO2浓度。它直接影响作物的生长和产量。当CO2浓度在光饱和点以下时，大多数作物的光合作用随CO2浓度增加而增强。大气CO2浓度增加到常量（320μl/L）的3～5倍时，小麦、甜菜、番茄、水稻等作物的光合作用强度可提高2～3倍。共生固氮的大豆，在田间补充CO2量达1000μl/L的条件下可增产570%。由于光合作用的消耗，株间CO2浓度往往低于大气常量。当株间CO2浓度比大气常量低40～60μl/L时，对作物十分不利。水稻田里CO2浓度经常比大气常用低10%～20%，光合作用也相应地下降10%～20%。当CO2浓度仅为常量的50%时，水稻光合作用产物几乎全部用于呼吸消耗。在自然条件下，CO2浓度经常作为光合作用的限制因子而起作用。
田间生长繁茂的作物群体，每天可吸收C O 2150～200公斤/公顷，晴天下午旺盛生长的玉米地里离作物越近的地方C O 2浓度越低（图中的1、2），傍晚和上午，作物光合作用停止，并呼吸放出C O 2，越接近作物的底层，C O 2浓度越高（图中的3、4、5）。与作物群体外部的CO 2浓度相比较，株间CO 2分布的特征是日差较大，垂直梯度明显。白天在植被内某一高度处出现最低值，在此高度以上或以下CO 2浓度都是递增的（图中1、2、4）。
晴天旺盛生长的玉米地里空气中的CO2浓度的理想廓线
在晴朗静风的夜间，株间CO2往往可以高达400μl/L以上，但是在中午经常可以下降到250ppm以下，日较差可达150μl/L以上。晴朗静风的白天，生长繁茂的玉米冠层上CO2浓度常可降到100μl/L以上。在有风的日子，作物群体小时，只有20～60μl/L的日变化量。株间CO2日较差最大值，出现在作物叶子最密集的高度，一般在1/2株高到2/3株高处。在其它条件相同时，C4作物株间CO2日变化大于C3作物。在作物层以上的空气中，高差1米，CO2浓度只相差几个μl/L；在植株间，尤其在水平叶较多的群体内，往往可以有十几到几十μ1/L的差值。夜间，株间CO2浓度垂直分布的型式与裸地相似，随着高度升高CO2浓度降低。在晴朗静风的夜间，植被内CO2浓度的梯度明显地大于有风的夜晚。白天，在直立叶量较多的群体（小麦、玉米等）内，上午CO2浓度最低值出现的高度随太阳高度增大而向群体下层移动，下午随太阳高度降低，CO2浓度最低值出现的高度又向群体上层移动。但在水平叶量较多的群体（菜豆）内，因为太阳辐射被水平叶减弱较多，下层叶片的光合作用始终不强。看不到CO2最低浓度层的移动。
增加大气中CO2浓度可提高作物产量和品质。北欧各国把增施CO2用于生产。CO2施肥的方法各不相同，在大田里土壤中施用大量有机肥，具有增施CO2的效果。在控制环境内，可以使用干冰，CO2发生剂（碳酸盐在有机酸中分解），高压CO2容器筒，在铁罐中燃烧丙烷、天然气体或煤油等方法增加CO2，但用干冰会使气温降低，燃烧的方法会产生有害气体。
株型观测
对农作物各器官在植株上着生状态和整株体态的观察、测量和描述。株型一般分为叶型、茎型、穗型和根型等。叶型和茎型明显地影响田间群体结构状况和小气候，研究它们对利用和改善田间小气候、提高光能利用率和作物产量有着重要意义，因此农业气象研究中对株型观测着重于叶型和茎型的作物。观测株型也是栽培和育种工作所必须的。在实际观测中，根据不同的目的要求，观测的项目和方法是不同的。就叶型来说，主要观测叶面积（见叶面积测定）、叶面积密度（见叶面积密度测定）、叶倾角、叶方位和叶片厚度等。叶倾角通常指叶片与茎秆的夹角，又称叶张角。其测量方法是将植株茎秆贴靠在钉有白纸的直立木板上，以茎秆为垂直轴画在纸上，使叶片呈自然着生状态，再在纸上点出叶尖与叶耳的位置，把两点连成一直线，用量角器量出该线与垂直轴的角度，即为叶倾角。苏联学者Ю.罗斯为了用数学表达方便，运用矢量概念，取叶片上表面的法线与天顶线夹角为叶倾角（θL），以顺时针方向度量。测量时，使用一种特制的量器，它由一根直尺（法线尺）和一个半圆量角器连接组成。将法线尺一端的垂直线沿着叶上表面的自然伸展方向轻轻放上，并使与法线尺连接的量角器自然垂落转动，待停止时即读出叶倾角。量规上以每隔30°为一度量范围。同样根据Ю.罗斯的理论，叶方位系指叶片上表面的法线在地平面上的投影线与正北方向之间的夹角（φL），以顺时针方向度量。使用特制圆框尺把它划分为4或8个象限来度量，即每隔90°或45°划分为一叶方位角范围。测定时，通常把欲测样株取回室内，并按其在田间的自然方位摆在水平的圆框尺的中心位置上，用测量叶倾角的特制量器，在测量叶倾角的同时，测定该叶片的方位角。叶倾角和叶方位一般分层进行测量，从地表面算起每10或20厘米厚分为一层，从最上层开始测量。在同一层中，对每片叶进行测量；跨越两层的叶片，以层为界分别测量；因叶片弯曲造成一片叶各部位的倾角、方位不同者，应分段测量。根据测定结果可求得叶片配置函数。叶片厚度的测定，是将叶片放在显微镜下，用测微尺测量，或通过烘干叶片称重来表示叶片厚度。叶片厚度＝叶片干重/叶面积（毫克/厘米2）。茎型观测一般包括各茎节间的长度和茎粗、株高、茎上着生的果穗位置（如玉米），有旁枝的作物，测其着生节位和各旁枝的节间距及总长度（见作物群体结构）。
竺可桢 （1890～1974）
参考书目
冯秀藻、闵庆文著：《竺可桢与我国农业气象学和物候学的研究》（竺可桢逝世十周年纪念文集），科学出版社，1984。
转杯式风速表
原理
转杯在风力作用下，其凹面所受的风压比凸面大得多，故能随风转动。据实验，风速υ和转杯的线速度u或转速n存在下列关系：
υ＝a′＋b′u＋c′u2＋……
或 υ＝a＋bn＋cn2＋……
式中 a′、b′、c′和a、b、c为与转杯的结构和性能有关的常数。若令，即F为风速和转杯线速度之比，称为T.R.鲁宾逊系数。当杯的直径d与杯中心的旋转直径D之比等于0.5时，则c′及其以后的系数趋近于0，于是风速表的示度与风速之间接近于线性关系。a′在数值上等于转杯的起动风速（通常为0.5～1.2m/s），b′是取决于转杯形状和作用臂长短等的常数，变化范围为2.2～3.0。实用中三杯优于四杯，因前者转动比较稳定、灵敏，所以多采用三杯。锥形杯的性能略好于半球形杯。转杯风速表由于惯性影响对阵性风的风速指示一般略有偏高。
结构
风速传感器
有多种形式：①机械传动式。转杯转动通过齿轮组带动指针指示风速。②磁电式。转杯转动轴下端安装一个周围镶有一定数量磁钢的圆盘，当圆盘随转杯转动时，磁力线扫过其外部的线圈，线圈所感应出的电动势随转速而变化。其温度使用范围是－150～90℃。③光电投射式。发光管与接收光的光敏元件之间有一个随转杯转动的遮光板，能断续遮挡发光管，使光敏元件的输出电流发生周期性变化，再经脉冲变换电路输出能反映转速的脉冲信号。④电接点式。最简单的结构是凸轮和两个接触簧片，转杯带动凸轮转动，周期性地迫使两簧片接点时开时合，接点每闭合一次代表一定的风程。风速传感器除机械传动式外，其他三种形式都能用于有线遥测。一般气象台站上使用的风速表的起动风速小于0.9m/s。农业气象上要求更灵敏、更精确，需测量较低风速。通过改进转杯的结构和传动装置，可减小其转动惯量和摩擦阻力，使起动风速降低到0.5m/s以下。
显示器
有指针式和数字式两种。指针式是靠连接传感器的指针在风速刻度盘上直接显示出风速的大小。数字式是由风速传感器输出的脉冲信号，经放大、整形变为方波输入到分频，门电路，和由基准时间信号发生器输出的时基信号，通过门控电路确定风速采样测定时间（可有1、2、5、10……分钟）。在测定时间内计数门开放，对传感器信号进行计数，即可得到相应时间内的平均风速，并用数字显示出来。为能测定风速梯度，可作成多测风头、多通道的测风仪，这也叫做多通道电子风速计。
记录器
是遥测自动记录装置，传感器发送的实际风速通过风速电接点开关，控制自记笔在等速转动的自记纸上自动记录。
由于转杯风速表的起动风速较大，一般只适用于裸地或植被上空的风速测量，对于作物行株间的微风测量是不适用的。
准静止锋
移动不显著的锋。简称静止锋。实际上绝对静止不动的锋是不存在的。准静止锋上易出现波状弯曲，形成气旋。中国常出现的准静止锋有：①华南准静止锋。位于南岭山脉或南海，呈近东西走向，冬、春季节最为常见。②云贵准静止锋。过去曾称为昆明准静止锋，位于云贵高原，多呈近南北方向，冷空气在东侧，南端常与华南准静止锋相连接，也可单独存在。③江淮准静止锋。位于长江中下游和淮河流域，呈近东西走向，常有小段的冷锋和暖锋出现，但多移动不远，而是在这一地区摆动。这是形成梅雨的重要天气系统。④天山准静止锋。不太强的冷锋进入准噶尔盆地后，被天山阻挡，使冷锋暂时停滞而形成。这些准静止锋多由冷锋移动变慢而形成，在江淮流域有时有新生的准静止锋出现。准静止锋天气是多云和降水，而云和降水的分布特征大体可分为三类。第一类：主要云层在锋面上方的暖气团内，降水常与地面锋线大致平行而位于冷气团一侧，在冷气团内因降水也易生成大量低云，如图（a）所示。冬季降水不强，春夏可以发生暴雨。持续时间为几天，甚至10天以上。华南准静止锋、江淮准静止锋多属此类。第二类：锋面上方的暖气团内可能完全无云，主要云层在锋面下方的冷气团一侧，云层很低而薄，只有小雨、毛毛雨或无雨，如图（b）所示。因地形而造成的准静止锋，如云贵准静止锋和天山准静止锋等，有时会出现此类天气分布。第三类：由于暖气团层结不稳定，地面锋线两侧都会出现对流云系，出现对流性降水。春、夏季节常有此类准静止锋。（张裕华）
准静止锋云系
自动露点湿度计
见露点湿度表。
自动气象站
简史
20世纪50年代在有些气象台、站上开始使用有线自动遥测气象仪器和出现比较简单的自动气象站，但观测项目少，精度低。60年代后，随着各种气象要素的感应元件和半导体数字电路的出现和发展，自动气象站观测项目大增至几十项，测量精度明显提高，装备也日趋完善。70年代后期使用更多，一些国家在观测记录，信息贮存、处理和传输等方面达到了高度自动化。
构造
由于使用的目的要求不同，自动气象站在构造、规模、项目、功能和自动化程度等方面差异很大。一般可分为实时和非实时观测两种。前者多用于天气报告观测和监视危险天气；后者用于气候和环境监测（时间间隔较长）。但其基本组成单元是相近的。一般包括以下6部分（如图）：①传感器。采用各种电的或将非电量转变为电量的检测元件。如电测温、氯化锂测温、电热测风、温差电堆测辐射和光电池测光照等等。这类元件便于将各种气象要素的变化量转换为电讯号。②变换器（输入接口）。按照统一系统将各种气象要素变量进行记录或一律转换为二进制代码，或一律转换为全量为0～10μV 的模拟量。③数据处理器。接收输入讯号，并对这些数据进行处理。如单位换算、求平均值、极值、累计值或求解方程等。④外部设备。包括显示器、指示仪表、模拟量连续记录器（多笔记录），数字打印机、磁性记录等。⑤程序控制。由时序电路与程序电路组成，使装置按预定程序定时、定点循环工作。⑥电源：用标准稳压直流电源；或用当地电源，而以电池备用；也可用电池，而以内燃机-发电机组、风力发电机或太阳能电池备用。
自动气象站典型结构示意图
自动气象站用的传感器与常规气象仪器类似，但要求可靠、耐用、而且对要素的取样要求适当。气压多用空匣或膜片传感，须防止温度影响及长时间内发生的漂移和振动。测温多用金属电阻或热敏电阻。温度传感器种类很多，但还都存在一定缺点。测风多用转杯或螺旋桨。测降水量多用翻斗装置。测日照时数元件种类不少，但起始感光能量标定尚不统一。辐射元件因产生的电压小而多变，须加放大，而且有防污染问题。数据处理器的功能可以包括传感器信息的过滤，单位转换，选极值，求平均值，总量和统计量，编电码等。
特点
自动气象站具有如下特点：①测量项目多，可任意选用。②功能多而全，既能自动连续记录，也能进行数字打字或磁带记录，还能按编定程序进行各种运算。若借助外部设备，则能进行资料整理、分析、编报并通过各种通讯通道进行远距离传送。③结构灵活多样。由于采用多输入接口，机柜的积木式结构，所以可根据需要而灵活地增减观测项目，或与其它设备联机、并机使用。④精度高。各要素从传感到记录、运算均在无人参与的情况下进行，避免了破坏观测现场和其它人为影响。⑤时效快。全部要素的测量均可在短期内完成。数据处理和信息传递都能达到高速度。⑥便于选点、安装和移动。占地少，不需很大的专用观测场。
自然物候观测
见物候观测。
总辐射表
黑白型
接收辐射的感受面结构如图所示。用很薄的锰铜片和鏮铜片两端彼此紧密焊接起来串联组成温差电堆，形成一块方形或圆形平板，作为感受器。它的奇数接点（热接点）涂有无光碳黑，偶数接点（冷接点）涂有白色氧化镁，并使黑色部分与白色部分排列成与中心对称的形状。对于短波辐射，碳黑和氧化镁的吸收能力有很大差别，而对于长波辐射的吸收能力，两者接近一致。因此温差电堆对长波辐射几乎不起反应，而对短波辐射反应灵敏。为了避免风速变化的影响，又不致影响来自天空一切方向的辐射，在感应器上装有半球型特种玻璃罩。理论表明，当黑色部分与白色部分是绝热时，在短波辐射下，温差电堆所产生的温差电动势正比于短波辐射强度。因此可以根据温差电动势的大小，通过与绝对辐射表比较检定得到的换算系数，求得总辐射强度值。
总辐射表感应器温差电堆示意图
全黑型
感应器的温差电堆表面全部涂黑作为热接点，电堆的冷接点则装在仪器体内，仪器体温近似于环境温度。当太阳辐射到黑体感受面上时，感受面就与仪器体之间产生温差。温差电动势大小与辐射强度近似正比，根据电流表读数与事先和绝对仪器检定得到的换算系数，可求得辐射强度值。为防止热接点单方面通过玻璃罩与环境进行热交换而影响准确度，采用了双层玻璃半球防风罩。为避免太阳辐射对冷接点的影响，通常在感受器以下装设白色防辐射圆盘，用以反射阳光，使仪器体温与环境温度相接近。
误差和精度
误差主要来源于玻璃罩的透明系数和仪器的换算系数。用特制的石英玻璃加工成半球罩，保证在0.35～2.6微米波长范围内的透光率在90%以上，仰角或方位角误差减至最低，使透明系数引起的误差减少。通过对仪器换算系数进行温度订正和太阳高度角订正，使换算系数引起的误差减少。
按世界气象组织要求，总辐射表一年内精度变化不超出：标准表，±2.0%；一级表，±5.0%；二级表，±10.0%。
总光合强度
见光合强度。
阻塞高压
出现在中高纬度对流层中上部的一种暖高压。它是对流层里的深厚天气系统，当大气长波的振幅加大时，在西风带里由低纬伸向高纬的长波脊中出现暖高压，最后与低纬的暖空气母体脱离，孤立于西风带里。它的存在能改变西风带里盛行的西风气流，出现强盛的南风、北风和一些地区的东风，使西风气流分为两支，经它的南、北两侧绕过，从而改变天气尺度的天气系统，一般是自西向东移动的方向和速度，具有阻塞作用，故有阻塞高压之称。通常把出现阻塞高压和切断低压的天气形势叫做阻塞形势。阻塞高压移动缓慢，可以向东或向西，也可不动。阻塞形势可以持续3天以上，甚至一月或更长的时间。对中国天气有重要影响的有位于乌拉尔、贝加尔湖地区或鄂霍次克海的阻塞高压。
最大分子持水量
由土壤分子引力所保持水分的最大含量，用所持水量占干土重的百分数来表示。其数值决定于土壤质地、有机质含量和矿物组成。土壤质地愈细，表面能愈大，土壤吸持的水量愈多，最大分子持水量也愈大。土壤水分达最大分子持水量时土壤水势为－4154.3～－8004.7百帕，最大分子持水量约为最大吸湿量的2～4倍。
最大吸湿量
干土在接近饱和的湿空气中吸收水汽分子达最大数量时的土壤湿度。土壤具有从空气中吸着水分的能力，这种性质称为吸湿性。以这种方式吸收的水分称为吸湿水，其数量取决于土壤所接触的空气相对湿度。空气相对湿度越高，吸着的水量越大，达最大吸湿量时，土壤颗粒吸附水分子层为15～20层，厚度约4～5纳米，最外层土壤水势为－30397.5百帕。各种土壤的吸湿量在条件相同时决定于土壤的比表面积，土壤颗粒愈细，比表面积越大，吸湿性愈强；土壤腐殖质含量越高，吸湿量也愈大。不同质地土壤的最大吸湿量如表。低于最大吸湿量的土壤水分不能被作物利用，故最大吸湿量又称为致死水量。
不同质地土壤的最大吸湿量
土壤吸湿水具有固态水的性质，密度为1.5克/厘米3，无溶解力，不能移动，只有受热时才能转变为气态扩散。由于风干土含有吸湿水，而吸湿水依空气湿度而变，故在土壤分析和土壤水分测定时，应以烘干土为基准。
最大吸湿量测定
干土在接近饱和的湿空气中，吸收水汽达到最大量时的土壤湿度测定。最大吸湿量值可以用来确定植物致死时的土壤含水量和作为求算凋萎湿度的参数。测定方法有①10%硫酸溶液法。用浅玻璃称量皿称取经过研碎并过筛（筛孔直径1毫米）风干土样5～20克，放在干燥器中的有孔瓷板上，再将10%硫酸溶液注入干燥器底部（每克土样注入溶液2～3毫升），然后密封干燥器，放在恒温20℃的室内，以使土样在空气相对湿度96%左右条件下吸附水汽。为了加速其吸湿过程，利用干燥器的真空抽气装置，将器内空气压强降至150～160毫米汞柱高处。在土样开始吸湿后一周左右，将称量皿从干燥器中取出，立即盖上皿盖称重，准确到0.0001克。为避免低温产生水汽凝结，称重须在20℃的恒温或高于20℃的室内进行。称后打开皿盖，重新放入干燥器内，使土样继续吸湿。以后每隔2～3天称重一次。并更换器内的溶液，直至前后两次重量之差不超过0.001克时为止。此时即用称重烘干法测定含水量。这种方法烘干时间较短，而且较准确，使用广泛；②饱和硫酸钾溶液法。用饱和的硫酸钾溶液代替10%硫酸溶液，使干燥器内空气湿度达98%～99%，而干燥器没有真空抽气装置。此法与10%硫酸溶液法比较，其测值稍偏高。设备与操作较简单，但吸湿时间较长。测定最大吸湿量通常采取分层取土样（与测土壤容重同），每一土层取4个重复。同一土层各重复测值的算术平均代表该层的最大吸湿量。
作物病虫气象预报
预报种类
按预报内容可分为：①发生期预报。预报病虫的发生或危害时期；迁飞性害虫，预报其迁出或迁入时期。②发生量预报。预报病虫的发生数量或田间虫口密度。③分布区预报（包括迁移、扩散预报）。预报病虫的分布区域或发生面积；迁飞性害虫，预报其迁飞途径、方向和降落地区范围。靠气流传播的病害，预报其传播的方向、区域等。④危害程度预报和损失估计。在发生期、发生量预报的基础上，进一步根据作物生育情况等，预报危害的轻重或造成损失的大小。
按预报时效，可分为长期趋势预报、中期预报和短期预报。①长期趋势预报。在病虫发生半年以前发出。长期害虫预报一般指预报两个世代以后的虫情动态，通常由年初展望全年，或对一些生活史长、周期性发生的害虫，分析在今后几年内的消长动态。长期病害预报一般指在作物生长季节开始前或开始时，分析当年或翌年病害发生发展情况。长期趋势预报应由市以上测报站发出，以指导下级站作好中、短期预报或开展防治准备工作。②中期预报。在病虫发生一至两个月以前报出。根据害虫前一代的发生情况，推测下一代虫期的发生动态，指导防治措施。③短期预报。在病虫发生几天或十几天以前发出。短期虫害预报是据害虫前一虫期发生情况，推测后一虫期的发生时期和数量；短期病害预报一般指作物生长期内病害发生发展和流行情况的预报，以确定防治措施与防治适期。中、短期预报是根据长期趋势预报，结合该地观察情况进行校正后发出的预报。依预报的性质，可分为通报、补报、警报及特殊报等。通报即一般预报。补报属补充性质的预报，一般在发出虫（病）通报之后，还要根据实际情况的变化，发出一次或几次补充预报，其目的在于进一步准确地提供预报和指导防治。警报属紧急性质的预报，即当所预报的虫（病）情况已达到防治指标时，要立即发出警报，及时开展防治工作。特殊报即对新发现的病虫害或对某些病虫在发生消长中出现异常现象时发布的预报。病虫气象预报的地区范围可以是一县、一地区、一省及病虫发生区。
预报因子
①气象因子。可以是气温、地温、雨量、雨日、雨期、湿度、露、雾、日照、风向、风速、气压、环流因子、海温，主要是影响病虫发生发展的那些主要气象因子以及未来天气演变趋势等。②病虫因子。虫源基数、菌原量、发育进度等。③生物因子。寄主植物及天敌等。
预报方法
大体可归纳为综合分析法、物候学方法、统计学方法和天气学方法四种。①综合分析法。以经验为基础，根据病虫田间检查结果，参考当时及未来的气象条件，预报发生期及发生趋势。如预测病虫发生期，可根据害虫田间发育进度的检查结果，参考当时气温预报，加上相应的虫态历期，推算以后虫期的发生期。用这种方法进行短期预测，准确性较高，在中国已成为稻螟、棉红铃虫等许多重要粮棉害虫群众性测报的最基本方法。②物候学方法。病虫害的发生与气象等环境条件密切相关，而物候现象能综合反映各种气象环境条件的变化情况。所以病虫害的发生与物候现象之间存有一定的联系。通过多年观察，分析这种联系的规律性，便可利用物候现象预报病虫发生期和发生程度。③统计学方法。筛选出对病虫发生期、发生量、为害程度等起主导作用的气象因子，建立预报模式。中国根据粘虫具有远距离迁飞的特性，以及粘虫在冬季发生、消长和迁出期的迟早与气象条件的关系，采用逐步回归方法，建立长期预报模式。这类模式为许多国家采用。④天气学方法。分析病虫发生程度不同年份的大气环流背景和前期环流特征，找出前期预报指标进行预报，或对各种天气系统与迁飞性害虫或远距离传播的病害进行分析，作出害虫迁飞、发生和病害流行程度的预报。
作物地小气候
形成
农作物生长在贴地气层和土壤上层，作物所受的气候条件不同于裸地上的小气候条件，造成这种差异的根本原因：一方面由于有了农作物，使到达作物地的太阳辐射以及热量、水汽、动量的交换过程都具有自身的特殊性；另一方面由于作物是具有生命活动的有机体，小气候条件制约着农作物的生长发育，使之形成一定的群体结构。反过来，农作物的群体结构又影响作物地小气候条件的形成。他们之间存在着相互依赖、相互制约的关系。了解和研究这种关系，对于充分利用以及改善和调节作物地小气候条件，提高作物单位面积产量是有实际意义的。
分布
作物地小气候条件，一般指作物层内的辐射、风速、温度、湿度、CO2等和作物生长发育有关的小气候要素的时空分布和变化的规律、特征以及土壤上层的温、湿度状况。同一块农田，由于作物种类、种植密度、种植方式、作物生育期和耕作措施的不同，都可造成作物地小气候条件的差异。在作物生育初期，因个体较小，对其下的下垫面影响不大，作物地小气候条件主要受原下垫面条件——土壤表面性质的影响，其小气候特征与裸地小气候相仿。随着作物生育期的进展，单位面积上作物生长量的增加，逐渐形成作物层，即新下垫面的形成，作物地小气候特征与裸露地的差异就愈来愈大，形成作物地特有的小气候特征。
辐射
太阳辐射到达地物上表面时，作物各器官对太阳辐射都有反射、吸收和透射作用，这些作用的强弱与作物本身的特征（作物种类、生育期、种植方式等）有关，同时又反过来影响作物本身的生育。不同作物或同一作物不同生育期，对太阳辐射的反射、吸收和透射能力是不同的。各种作物地的反射率变化的幅度各有一定范围（表1）。
表1 各种作物生育期内的反射率
同一作物，同一生育期，由于太阳的周日变化，作物地的反射率也具有明显的日变化，变化幅度也因作物不同而有差异（图1）。
图1 作物地反射率日变化
太阳辐射进入植被层后，受到茎叶的层层吸收、反射而被削弱，形成固有的垂直分布曲线，各种作物层内，太阳辐射垂直分布曲线趋势基本相似，都是从植株顶部向下递减，即在开始时递减缓慢（曲线垂直向下），然后在中间层迅速削弱（曲线明显倾斜），再往下，递减速度又缓慢下来（图2），而且随着作物叶面积指数的增大，递减愈迅速。水平叶作物比直立叶作物递减快（见作物群体结构）。因此，过分密植的作物，特别是水平叶作物，不利于下层透光，自然也不利于作物更有效地利用光能。采用间套作和培育适当的株型，对有效利用太阳光能是很重要的。
图2 小麦田中各时刻总照度的垂直分布
作物层内各个高度上的光照度日变化形式是一致的，都是中午最大，早，晚趋于零。但各高度上变化幅度不同，上层日变幅大，下层日变幅小（图3）。
作物地就整体而言，是一个由地面至作物上表面的活动层，但由于各种农作物具有不同的群体结构，使得各种作物地的辐射平衡状况也不一致。表2数据反映了棉花、冬小麦、水稻三种作物地辐射平衡的差异。造成这种差异的原因，主要是与作物地反射条件和活动面温度有关。
图3 晴天小麦地中各高度光照度的平均日变化（株高95厘米 山西交城1978年6月3～12日平均）
表2 晴天三种作物地辐射平衡日变化（J·cm-2·min-1）（1978年6月11日～20日平均 山西交城）
各种作物地中辐射平衡的垂直分布与太阳辐射垂直分布有某些相似（图4），白天，辐射平衡都由作物上层向下递减，到达地面辐射平衡比较少，其中尤以叶片呈水平状排列的棉花地中递减最迅速。夜间，整个农田辐射平衡反过来由作物上表面向下递增，而且不论何种作物，只要覆被茂密，作物下层的辐射平衡都接近于零。
热量平衡
在农作物整个生长发育过程中，各项热量消耗是有变化的。在作物枝叶繁茂的生育盛期，由于作物大量蒸散，作物地所得的辐射热量（R）大部分都消耗在蒸散（LE）上，湍流热交换（P）比较少，土壤热交换（Qs）更少。由此可见热平衡各分量的分配情况、作物地与裸地是有明显区别的，见表3。
图4 晴天各种农田辐射平衡的垂直分布（交城 1978）
作物层中显热通量、蒸散耗热量和辐射平衡一样随高度也有变化，白天变化大，夜间变化小。旱地作物显热通量为正值，随高度增加而增大；水稻田白天上层显热通量为正值，下层为负，而且绝对值小（图5）。
表3 棉花各生育期热量平衡各分量的平均值（J·cm-2·min-1）
图5 作物地中显热通量的垂直分布和时间变化
蒸发耗热量（与水汽通量成正比）不论水稻田还是旱地作物都呈随高度增加而增大（图6）。
图6 作物地中潜热通量的垂直分布
温度
旱地作物的温度分布主要取决于太阳辐射和乱流热交换情况。在作物生长初期，作物密度较小，对气温分布影响不大，午间气温垂直分布与裸地一致，即由地面向上递减，夜间出现递增。随着作物密度和高度的增加，太阳辐射进入作物表面开始受到削弱，到达地面的辐射量很小，此时温度分布特点是中间层高，上下层低。在作物进入成熟期以后，因茎叶枯黄密度减小，气温廓线上最高点出现部位下降。作物生育盛期，夜间其最低点出现的部位也可发生移动，即随作物高度和密度的增加相应抬升（图7）。
图7 冬大麦地温度的垂直分布
作物地和裸地的气温有很大不同，一般情况白天作物层内由于太阳辐射被削弱，作物层气温要比裸地同高度气温低，夜间则相反（表4）。对于过分密植的作物地，可能全天都是裸地气温高，而对于比较稀疏的作物地，还可观测到作物地气温比裸地高的情况。因为在很密的作物地中，太阳辐射削弱很多，作物地温度自然升不高；在比较稀疏的作物地中，太阳辐射削弱不多，而乱流发展不强，热量不易扩散出去，就有可能使作物地气温反而比裸地气温高。上述情况也符合作物地内外地面温度的对比特点，但对土壤各深度的温度，一般是裸地比作物地高，因为裸地获得的太阳辐射比作物地多，输送到土壤下层的热量也相应多些。
表4 裸地与作物地20厘米高处气温差℃
水稻田有一水层，其温度状况要特殊一些。在抽穗以前，田间的水面温度比气温高，且以中午差别最大；抽穗后，由于作物高度增大，到达水面的太阳辐射减少，致使水面温度比气温低（图8）。稻田水层深浅对水温影响很大。白天升温时，浅水田水层的热容量小，增温剧烈，因此浅水田的水温要比深水田水温高；夜间冷却时，深水田因水的热容量大，冷却缓慢，因而温度比浅水田高。
湿度
在作物地中，通常由于总的蒸发增大，乱流扩散减弱，土壤和作物蒸散的水汽不易扩散出去，作物地空气湿度总是比裸地大些（表5），且随作物叶面积指数增大而差值增大。
图8 水稻田水温与气温差（△T）的变化
表5 玉米地和裸地上70厘米高处空气湿度差
作物地与裸地空气湿度最大差值发生在白天（午后），因为此时作物地内、外辐射和乱流条件的差异最大。夜间，作物地内、外辐射和乱流的差异减小，因此，湿度差异也相应减小。空气绝对湿度在作物株间的垂直分布一般是由地面向上递减的，此种特征以水稻田最为显著。
风与乱流
外文字头
值
土壤水势的当量水头厘米数的常用对数值。是R.K.斯考费尔德1935年提出的。以单位重量的能来表示土壤水势时，其当量水头的变化范围为0～10 5厘米，为简便起见，取其对数值，并以符号PF表示。PF值与土壤水势的其它单位的换算关系如表1。
表1 pF值与土壤水势换算表
各种土壤水文特性与土壤水势及相应的pF值如表2。
表2 各种土壤水文特性与土壤水势及相应的pF值
土壤含水量与基模吸力关系曲线
土壤含水量饱和时，其水势近于零，随着土壤含水量减少，土壤水势增加，可以做出pF值与土壤含水量之间关系的曲线，称为土壤水分特性曲线或土壤水分保持曲线。不同的土壤质地和结构的土壤水分特性曲线不同。由于土壤吸水或干燥脱吸过程存在毛管滞后现象，其特性曲线也不相同，如上图所示。
结温度计
利用p-n结正向压降随温度变化的特性进行测温的仪器。当通过p-n结的电流恒定时，温度越高p-n结的正向压降愈大。在一定温度范围内，p-n结电压随温度变化的特性近似直线，约为2mV/℃，非线性误差可小于±0.2℃。把p-n结作成针状、柱状、片状等各种测温头，即可制成测点温、表面温度等的各种温度计。它的线路结构简单，易于制作，发展较快，但由于p-n结性能一致性不理想，作成多测头仪器的精度不高。
ГГИ-500型土壤蒸发器
通过称量一定容积自然状态土体，在一定时间间隔内的重量变化来确定该时段土壤蒸发量的仪器，1951年由苏联В.Ф.普斯卡廖夫研制，在广大水文站和农业气象站使用。1958年开始在中国一些农业气象试验站试用，目前仍有使用。
ГГИ-500型土壤蒸发器由一套内、外筒和一个集水器组成，分ГГИ-500-50和ГГИ-500-100两种，它们的构造一样，只是其内筒高分别为50cm和100cm。内筒用2mm厚的镀锌钢板制成，内径252.3mm，截面积500cm2。筒底是有孔的活动钢板，以便装换完整的土样。外筒（为实底），用1mm厚镀锌铁皮制成，内径为283m m，高分别为53.5cm 和103.5cm。外筒埋设在土壤中，使其上缘略高于地面。集水器高3cm，放置在内、外筒筒底之间（如图）。为了减少降水测量的误差，在测定地段上蒸发器附近，安置专用的雨量器，其承雨面积为500c m 2，雨量筒底座埋入土中，使承雨面高出地面20 cm。
在测定地段上，蒸发器一般重复安装两个，所测的一切数据，皆取这两个重复读数的算术平均值，以保证其有较大代表性。开始测定时，先用感量为10～15g的台秤称量土壤蒸发器的重量W（g），以后每隔预定时段，再测定W，同时观测集水器中的水量，即渗水量Y（mm）；雨量器中的水量，即降水量R（mm）。于是，在每一测定时段内，可得两个W值（按先后分别标作W1、W2），一个Y值和一个R值，则土壤蒸发量），测量蒸发量的精度为0.3～0.5m m，式中S为蒸发器内筒截面积（cm2），对ГГИ-500型，S＝500cm2。所选的测定时段通常为5天，测定时段越短，相对误差越大。
ГГИ-500型土壤蒸发器
这种土壤蒸发器可以在平地或坡地使用，也可以在裸地和农田上测定土壤蒸发量和农田总蒸散量，以及作物棵间蒸发量。测定地段如果较干旱或种植高杆作物，用ГГИ-500-100型蒸发器为宜；如果较湿润或种植矮杆作物，则用ГГИ-500-50型蒸发器为宜。前者一般不更换筒内土样；后者需定期换土，或不换土而补给一定水量，以使器内外土壤湿度保持一致。这种蒸发器在多雨的地区或季节使用，误差较大。
γ射线土壤湿度计
应用γ射线通过土壤及所含水分之后强度减弱的原理以测定土壤含水量的仪器。土壤中的固体颗粒和水分都能吸收γ射线而使射线强度减弱。在土壤固体部分不变的情况下，γ射线穿过土壤后，其强度变化主要取决于土壤含水量的变化。在实际工作中，将探测器埋入被测点后，测得的γ射线强度为I0，并立即用烘干法取样测定该点的土壤含水量作为初始值W0。经过时间t后，土壤水分发生了变化，其含水量用Wt表示，所测出的γ射线强度为It，则土壤水分的变化量为△W，△W可用下式求出
式中 M为水的吸收系数，故We＝W0＋ΔW。这类仪器可测定较大范围内的土壤含水量，误差一般为1%～2%。测定结果不受土壤紧密度等物理结构的影响，但仪器较复杂，使用时需有防护设备，多用于某些研究工作。另一方面，土壤中常有放射性物质存在，也会影响测定结果。
前言
A
阿齐，G.
阿斯曼通风干湿表
暗呼吸
参考书目
暗期
B
白灾
见雪害。
百叶箱
用来安置测定气温和湿度仪器的箱子，如图。1866年英国T，史蒂文森设计出第一个百叶箱。通常百叶箱四壁由两层薄的木制叶片组成，为利于通风也有改用玻璃钢等塑性物质制成的。叶片向内、外倾斜各45°，箱的表面涂白漆，整个结构能防止日光的直接辐射和降水的进入，避免强风的影响又能适当通风（一般箱内风速为箱外风速的1/3左右）。世界各国百叶箱的大小及离地高度，根据不同用途及地区性特点而有差异，一般温度表离地高度多在1.25～2.00米之间。高纬地区积雪及吹雪较多，风速较大，箱体小些，叶片密些（有的甚至用隔板代替叶片），离地高些较为有利。中纬地区平均风速较弱，箱体稍大，离地不需太高就能满足测定的要求。低纬地区考虑下垫面受热等情况，一般箱体较大而离地较高。中国使用的百叶箱箱底离地高约1.35米，温度表球部离地高1.5米。放置温、湿自记仪器的大型箱的规格为612×460×460（毫米），放置温、湿度表的小型箱的规格为537×460×290（毫米）。（林晔）
百叶箱（小型箱）及箱内仪器
半导体温度表
用半导体热敏电阻作感温测头的一种测温仪器。只有一个测头的叫半导体点温计。农业气象研究中普遍使用多测头半导体温度计，测头可多至百个以上。
热敏电阻用NiO·MnO3……等多种氧化物半导体材料制作，它的电阻值能随温度的变化而改变。电阻值与温度之间的关系常用下式表示：
式中 RT是热敏电阻的阻值；Tk是开尔文温度；Bn为热敏电阻材料系数，它决定于半导体材料的物理特性；An是一个与半导体材料和热敏电阻的形状、尺寸大小有关的常数。
半导体温度表接入不平衡电桥中工作，如图。电桥输出端接电流表或检流计A指示温度值，这就是直读式半导体温度表。它结构简单，成本低，应用б较普遍。农田小气候观测需要测头多、线性度和互换性好的直读式半导体温度表。电桥参数可按下式计算：
R2＝（R4/R3）·R0和
式中 Tc是测温范围的中点温度，R0是起始温度T0时RT的值，Rc是Tc时RT的值，Bn、R0、Rc均用实验方法获得，γa是电表A内阻，R3和R4是两个固定电阻的阻值。电桥参数按上述公式选定后，只要保证指示电流表的γa及其满度电流不变，则整个仪器及测温头全部可互换。
半导体温度表测温原理示意图
半导体温度表的优缺点主要由热敏电阻的特点所决定。热敏电阻的优点之一是体积小，直径可以小于0.2毫米，因此适于多种场合应用；它和周围环境的热交换量小，不会影响环境温度值，测温较准确；反应灵敏，观测迅速，能满足同时性要求，观测资料的可比较性好。其次是电阻温度系数大，可忽略或减少传输导线长度变化的影响，适于遥测。主要缺点是热敏电阻阻值的稳定性还不够理想（一般年变化量在0.1%左右），影响准确度的提高。另一个问题是温度与电阻值之间为非线性关系，制作仪器时需要进行线性化处理，工艺比较复杂。探索新材料新工艺，不用氧化物而改用硅、硼等单晶材料，以提高其稳定性能，或直接制造出线性型的热敏电阻器，能大大改善半导体温度表的性能。
雹暴
参考书目
雷雨顺等编著：《冰雹概论》，科学出版社，1978。
雹害
分布
中国冰雹分布的特点是：山区多于平原，内陆多于沿海，中纬度地区多于高纬度或低纬度地区。青藏高原和祁连山区是雹日最多的地区，如西藏的黑河地区年平均雹日达到33.7天，为全国之冠。雹害比较严重的地区有甘肃南部、东部，内蒙古昭乌达盟，山西、河北的太行山区以及四川、云南部分地区等。一年中各地降雹的时期不同，可归纳为四类：春雹区，长江以南广大地区，每年以3～5月降雹为最多，占全年雹日的70%以上；春夏雹区，在长江以北、淮河流域、四川盆地以及南疆地区，每年以4～7月降雹最多，占全年雹日的75%以上；夏雹区，主要在青海和黄河流域及其以北地区，以6～10月为最多，占全年雹日85%～90%；双峰型雹区，主要在四川西北部和东北的东部地区，每年雹日多出现在5～6月及9～10月，占年降雹日70%以上。夏雹区是中国降雹日最多、雹期最长的区域，也正是农作物生长的季节，雹害最大。春雹区为降雹日最少区。另外两类雹区则介于其中。雹日最频繁的青藏高原，雹粒一般都比较小，且多处在非农业区，雹害相对较轻。雹害地区狭窄，一般降雹带平均长为几公里至30公里，最长达100公里左右，宽度平均为几公里，最宽达20～30公里。降雹的时期和地区比较固定，即所谓“雹走老路”。森林区在同样条件下比无森林地区降雹日少。大部分地区70%降雹时间集中在地方时13～19时，以14～16时为最常见。每次降雹持续时间大多为5～15分钟，若间歇性降雹，可长达3～4小时。
危害
冰雹灾害的轻重，主要取决于冰雹的破坏力和作物所处的生育期。雹害一般可分为轻雹害、中雹害和重雹害三级。轻雹害，雹块大小如豆粒、枣子，农作物茎叶被砸伤残：中雹害，雹块大小如杏子、核桃，农作物折茎落叶；重雹害，雹块大小如鸡蛋、拳头。雹块溶化后，地面雹坑累累，土壤严重板结，农作物地上部被砸秃，地下部分也受到一定程度的伤害。各种农作物抗雹害的能力不同，同一作物的不同生育期抗雹害能力也不同。禾本科作物生育前期抗害能力强，生育后期抗害能力弱。如小麦在抽穗以前被冰雹砸断茎穗，只要留有根茬，仍能恢复生长并获得一定产量，如在抽穗后期被砸断茎穗，则产量低而晚熟，影响下一茬的播种；玉米苗期受灾后只要残留根茬，也能恢复生长，孕穗期叶片被打坏，对产量影响不大；谷子幼苗期也具有一定的抗害能力；水稻成熟期受雹害后，长秆弹力性有芒品种比短秆直立性无芒品种脱粒少，受害轻。双子叶作物与禾本科作物正相反，以生育中后期抗雹能力较强，而苗期则不抗雹害。
防御措施
①合理布局农业生产。根据降雹时期及地区分布规律，使农作物的主要生育期与多雹期错开，或种较为抗雹害的作物。②注意气象台的降雹预报，并对本地区的降雹情况进行调查，了解以往冰雹发生的条件、源地、路径、时间和强度，分析可能降雹的时间和地点，采取应急措施，如覆盖温室，将畜群赶回圈内等。③改良生态环境，植树造林，绿花荒山秃岭，减轻强对流的发展，有助于减少冰雹灾害的发生。④灾后补救。首先根据不同作物、不同生育期，不同生长季节，决定是否采取翻种或加强管理措施。只要农作物还能恢复生长力，而且生长季节又不太晚，都不必翻种，可抓紧时机中耕松土，破除板结，提高地温，追施速效肥料，结合浇水等措施，促进受害作物迅速恢复生长。
参考书目
雷雨顺等编著：《冰雹概论》，科学出版社，1978。
饱和持水量
土壤孔隙（包括毛管与非毛管孔隙）全部被水充满时的土壤含水量。土壤处于饱和持水量时，其超过田间持水量部分的土壤水分，不能为毛管力所保持，而受重力支配，称为重力水。这部分水若无地下水的顶托或不透水层的阻隔，将沿着大孔隙往下渗漏。因此饱和持水量的情况一般只出现在水稻田或低洼湿地，旱地土壤只有在灌溉或降雨之后才能短时间形成饱和状态。
饱和持水量的数值决定于土壤孔隙度，不同质地土壤饱和持水量如表。
不同质地土壤的饱和持水量
饱和持水量测定
土壤农业水文特性测定项目之一，是测定土壤孔隙完全充满水时的土壤湿度。饱和持水量所占容积等于土壤总孔隙度，可用来鉴定土壤水分饱和程度和总孔隙度。
测定方法是浸水饱和法。即在欲测地段上，用容重环刀取原状土，取土方法与测定土壤容重时取土相同（见土壤容重测定）。把装有未遭破坏土样的环刀称重后，使其有孔底一端（内垫滤纸）朝下，放在盛水的平底磁盘中或充满水的砂层上，使盘内水面与环刀上缘保持一样高，切勿使水面淹没环刀，以免影响空气自土壤孔隙排出，使水不能充满孔隙。经过一定时间后（砂土4～8小时，粘土8～12小时）迅速取出，用盒盖托住称重。然后再放入盘中，继续使水充满孔隙，直至前后两次重量无显著差异为止。为了计算环刀中土体的干土重，必须在同一土层上，另取土样，用称重烘干法测其湿度。用下式计算饱和持水量（占干土重的百分数）：
此外，通过下式也可计算饱和持水量（占干土重的百分数）：
鲍恩比
表示近地面气层内热能分配的一种数量指标。首先由I.S.鲍恩于1926年提出，故名。他认为在土壤水分充分供应时，土壤热通量Qs只是辐射平衡R的一小部分，于是，他把R仅分成显热交换P和潜热交换LE两部分，并以下列比值来表示两者数量的对比关系：
式中β代表鲍恩比，是一个量纲一的量，pa为气压；Cp为质量定压热容；L为蒸发潜热；ε为水汽和空气的摩尔数比值；Kh与Kv为热量交换系数与水汽交换系数；△T与Δe为活动面以上0.5米与2.0米（或0.2米与1.5米）高度之间的温度差和水汽压差。
当β大于1时，P大于LE，这种情况出现在比较干燥的地面上，由于输送到大气中的多数热量是显热形式的，所以贴地层气温较高。当β小于1时，LE大于P，进入大气的热量主要是潜热形式的，它只能增加大气湿度，不直接对低层大气增温，贴地层气温低而湿度较大。当β为负时，表示这两个通量方向相反，在夜间，这种情况是很普遍的，这时显热通量向下，但蒸发继续进行，LE由地面向上，两者的指向正好相反。β的典型平均值：热带海洋为0.1；热带潮湿森林为0.1～0.3；温带森林和草地为0.4～0.8；半干燥地区为2.0～6.0；而沙漠大于10.0。虽然，在计算鲍恩比时，常假定热量交换系数Kh，同水汽交换系数Kv相等，但是这在实际应用中，并不影响它的作用。
暴雨
参考书目
陶诗言等著：《中国之暴雨》，科学出版社，1980。
蓖麻蚕气象
蓖麻蚕分布与气候
中国蓖麻蚕分布较广，凡大于10℃积温在2000℃以上，夏季平均温度在20℃以上的地区，均可种植蓖麻养蚕。中国蓖麻蚕根据气候条件可分为四个区。①华南养蚕区：包括广东、广西、福建、台湾。这一区雨量充沛，7月份最高气温可达35℃以上，冬季少霜雪，气候温暖、湿润，年降水量1300～2000毫米，大于10℃的积温6500～8000℃，蓖麻一年四季都能生长，可养蚕6～7次。②华中养蚕区（长江流域区）：包括湖南、湖北、江西、浙江、安徽、江苏、四川。这一区的年降水量为750～1200毫米，1月份平均气温为0～8℃，7月份最高气温为24～30℃。大于10℃的积温4300～6500℃，每年可养蚕5～6次。③华北养蚕区：包括山东、河南、河北、山西、陕西。这一区的年降水量为400～750毫米，7月份平均气温为24～27℃，大于10℃的积温3800～4500℃，每年可养蚕4～5次。④东北养蚕区：包括黑龙江、吉林、辽宁及内蒙古的东部。这一区的气候寒冷，年平均气温5℃左右，年降水量500毫米左右，夏季平均气温在20℃以上，大于10℃的积温1500～3000℃，1年可养蚕3～4次。
蓖麻蚕的气象条件
温度
①受精卵在23～27℃环境中孵育率可达90%～95%。孵化日期随温度的升高而缩短。胚子越老，对变温的抵抗力越强。当胚子发育到反转期后，在30～31℃高温下经过1～2天，孵化率仍能达到80%以上，20℃以下的低温，对孵化不利。②幼虫时期，经过4次蜕皮，5个龄期，适温范围为15～30℃，以25℃为最佳，10℃以下停止生长。从收蚁到上蔟，需积温270～280℃。稚蚕期（1～3龄）要求温度稍高，为26～27℃；壮蚕期（4～5龄）温度偏低，为20～23℃，在适温范围中，温度越高，龄期越短，蚕儿发育越快；见眠时和眠后期要求温度26℃左右，眠后应低1～2℃。③从上蔟至发蛾，在正常的温度下（25℃）需要20天。当上蔟后4天内（前蛹期）移放于8～10℃低温冷藏，抑制蛹在短期内羽化。蛹期保持适温23～27℃（干湿球温度差2～3℃），稍冷比过热好。温度的高低对蛹体各个组织的发育系数及酶系的活动有很大的影响。30℃以上，蛹体呼吸强度大，营养消耗多，羽化不良，产卵量少，不受精卵多，低温化蛾缓慢。蛹越老，适应高温的能力越弱。④蛾子制种时，将雌雄蛾保护在阴凉处，温度15～20℃，经过1～2天再交尾，可促进集中产卵，23～27℃产卵最多。⑤东北养蚕区，1年有4～5个月低温，蓖麻不能生长，要培育越冬蛹。壮蚕期低温育（最后一代）是形成越冬蛹的主要条件。4、5龄饷食后，育在15～19℃温度中，化蛹后降到15℃，一个月后，再继续降到10～5℃之间的休眠温度中。东北越冬蛹的时间长，后期可降到5℃。越冬蛹的发育积温为480～490℃，正常蛹为300～310℃。
湿度
卵产出24小时后，相对湿度以80%为佳，产卵后2～6天的胚子对于低的湿度抗力较强。相对湿度在60～70%也能发育。卵到第7天，消化系统已形成，为点青期，相对湿度保持在80%～85%，反转期后愈湿愈好；第8～9天，胚子内部器官形成，蚁蚕长好，等待破壳而出，这时湿度需要85%～95%，有利于蚕卵孵化。催青湿度越低，孵化越差；催青湿度越高，卵的孵化率可达94%以上。幼虫期一般湿度以80%为宜，特别是收蚁的一、二天，需要充分保持蚕座的湿度，使叶子新鲜。过分闷热的天气，要多次薄饲，注意通风，或给水叶。稚蚕保持80%～85%湿度，壮期75%～80%。从上蔟到化蛹，湿度在70%时，蛹的复眼着色至翅着色时期对干燥的抵抗力最弱，需要75%以上的湿度。蚕蛹对干燥的抵抗力与温度有关，高温（27℃）更需要高的湿度，在低温中（23℃），蛹的抗干燥能力较强。保蛹的湿度以80%为好。
光照
蓖麻蚕在稚蚕期背光性较强，喜欢密集在叶子的阴面。壮蚕期对光照的要求强，自然光下，可正常生长发育。在蚕儿营茧时，上蔟的环境要求较暗。壮蚕期的光周期对休眠蛹的形成起着重要作用，在休眠蛹的下限温度内对光照最敏感。短光照易发生休眠，长光照则相反。每日光照以3～13小时休眠蛹率最高，15～18小时最低，由13小时增至15小时，休眠蛹率急剧下降，长短光照的分界点为14小时。
蓖麻的气象条件
蓖麻是蓖麻蚕的主要饲料。一亩可采蓖麻叶500～1000千克，养蚕2万～4万头，收蓖麻籽50～100千克。
中国各地蓖麻适宜播种期，因地区气候特点而异。播种至出苗要求日平均气温10～12℃，种子发芽最低温度8～10℃，15～20℃正常发芽，18℃以上幼苗生长快。蓖麻播种后15天，小叶出土。华南地区在6月中旬可采叶养蚕，7月上旬开花，7月中旬、8月中旬和9月中旬各疏叶一次，9月下旬采种，11月上旬收获。6～9月份，雨水充足，气温可达20～30℃，每株茎每日可增高3～6厘米，7月中旬，蓖麻茎可达2米以上。每株产叶量约1～1.5千克，出现早霜后叶子枯萎。
养好蓖麻蚕，需要选摘适当的叶子，在高温干燥的天气，要适当喂些水叶。对采下的蓖麻叶，要注意保湿和通风。北方9月下旬后气温下降，有时有轻霜，后期用叶要进行贮藏。
飑线
一种突然发生的风向急变、风速猛增的强风天气现象（见风），也是呈带状排列的中尺度天气系统。飑线过境时气温骤降，气压陡升，并常伴有雷暴、阵雨或冰雹等现象。因其具有冷锋过境的天气特征，曾称之为伪冷锋、阵风前沿线、风向切变线、气压涌升线、不连续线、不稳定线等，又叫飑锋。但它比冷锋天气更为剧烈。例如1974年6月17日强飑线经过南京，测得最大风速达38.9米/秒，气压在45分钟内陡升约8百帕，气温在15分钟内下降约11℃。飑线是中尺度天气系统，长度一般为二、三百公里，生命期为几到十几小时，过境时的猛烈天气为时短暂，各项气象要素几小时后基本恢复到过境前的状态。
飑线与中尺度的雷暴高压紧密相连（见雷暴）。雷暴高压呈扁长的高压带，可有一个或几个高压中心，它的前缘就是飑线，（见图）。雷暴高压强时飑线也强。雷暴高压的后方有时伴有中尺度低压，叫尾流低压，飑线的前方有时伴有中尺度低压，叫飑线前低压。雷暴高压和飑线都是雷暴群活动的产物，一旦形成，就抬升前方的暖空气，成为触发新雷暴的有动力作用的天气系统。飑线也借此加强和维持它们强度并向前传播。一次飑线活动可经过几百或千公里以上的路程。
飑线
标准通风干湿表
一种测定空气湿度的标准仪器。1982年世界气象组织决定从1985年起，以R.G.怀利领导下设计制造的标准通风干湿表作为湿球温度不低于0℃时，空气湿度的测量标准，并兼作气温测量标准（如图），以下简称WMO标准通风干湿表。各国应以它作标准，确定各自工作的干湿表的系数A值。WMO标准通风干湿表，是一种横向强迫通风的干湿表。放置干、湿球温度表的风道，采用矩形风洞式结构。前端是喇叭状入口，依次为干湿表段，扩张段和收缩段，末端是通向风机的出口。在靠近收缩段的出口处，安装皮托管和静压管。为了使湿球处于相应于干球温度的黑体辐射状态，在干湿球温度表之间设有隔板。干湿表设有内外两层屏蔽，以阻挡外界各种辐射热，屏蔽的外表抛光，内表面涂无光黑漆。在干湿球段和扩张段之间垫有绝热圈以减小内部的热传导。测温元件可以使用玻璃水银温度表，也可以使用铂电阻或热电偶温度表，但必须使温度测量的不确定度在±0.03℃以内。感温元件装在黄铜块中，以保证导热良好。湿球的上水套是用1.0～1.2克/米的棉线织成的无缝套。湿球用蒸馏水供水。WMO标准通风干湿表的A值约为6.2×10-4K-1。其准确度可达99.7%。实验室使用时，在标准大气压和室温20℃及相对湿度为50%时，如果干湿球温度表测量准确度达到规定的要求，则测得的湿度，其最大误差为±0.3%，比一般干湿表的测定误差减小90%以上。
标准通风干湿表
表光合强度
见光合强度。
冰壳害
越冬期间因冰壳覆盖而造成对作物的伤害，又称冰害。冰壳的形成，一般是由溶化的雪水在冬作物生长地段再次冻结所致。当冰壳厚度大于3厘米，连续保持15天以上时，作物就会死亡。中国北方地区冬小麦越冬期的冰壳害，常常是因为灌冻水晚或大水漫灌引起的。灌冻水过晚，水分未下渗即遇寒潮，麦田里便形成一层冰盖；在苏联乌克兰北部和伏尔加河上游及北美洲等冬季积雪厚的地区，当冬季天气不稳定时也容易形成冰壳害。冰盖经常伤害分蘖节并扯断作物的根系，处于冰盖下的幼苗，生长状况恶化，植株的抗寒和抗病能力都显著下降，在酷寒的越冬条件下容易死亡。冰壳害的防御办法，主要是在越冬期间避免田间积水，如有冰盖形成，则可撒草木灰或泥炭土以促使其溶化。
播种（栽插）期预报
预报内容
包括：①影响作物播种（栽插）的前期天气特点；②未来天气条件的预报及其对播种（栽插）期影响的鉴定；③综合分析作出适宜播种（栽插）时期的预报；④应采取的农业技术措施及建议。
预报原理
首先根据作物生物学特性以及当地播种季节的天气气候特点，确定供预报用的农业气象指标，然后对照未来的天气预报或气候资料，应用一定的分析方法，对当年的作物播种或栽插时间作出推断。如编制春播喜温作物播种期预报，要有发芽，出苗的下限温度，最适土壤温、湿度指标，以及幼苗的霜冻指标、幼苗期灾害性天气指标等。有了这些指标就可以鉴定春播时期的天气条件，对当年的播种期作出预测。
预报方法
物候法
根据动、植物物候现象出现日期来确定作物适宜播种期的一种预报方法。通过对作物播种期和物候期的多年观测及整理分析，找出作物播种期与某种物候现象的关系，然后进行预报。这种方法需要有关的物候观测资料，或事先编制有关物候现象的预报。
平均间隔法
根据春秋季日平均气温稳定通过0℃或5℃等界限温度的日期来推算作物适宜播种期的一种预报方法。此法需要：①春、秋季日平均气温稳定通过0℃或5℃开始、终止日期的资料或当年的预报；②从春、秋季上述界限温度日期到作物适播期之间的多年平均间隔日数资料。将实际出现或预报的春、秋季上述界限温度始终日期加上多年平均间隔日数，可得出当年适宜播种期。这种方法简单易行。若当年天气与正常年份差异较大，则要根据当年天气预报，加以适当订正。
温湿条件综合分析法
在土壤水分条件基本满足的情况下，作物播种期取决于土壤上层的温度条件以及霜冻对幼苗危害的可能性。应用温湿条件综合分析法，编制播种（栽插）期预报的步骤是：①从长期天气预报中，获取气温、土壤湿度和霜冻发生的预报资料；②利用气温的长期预报资料，根据土壤温度与气温之间的关系，计算确定播种深度的土壤温度（见温度）；③根据霜冻发生预报，进一步确定霜冻等灾害性天气出现的日期、强度及对幼苗可能发生的影响-（见霜冻预报）；④利用发育期预报方法，根据未来的温度条件确定种子发芽和出苗日期；⑤综合分析：有了这些资料，即可进行综合分析，确定适宜播种时期。例如，编制冬小麦播种期预报，首先由秋季日平均气温通过3℃（或其它温度指标）的日期开始，向夏季方向倒推计算有效积温，直到它等于自播种到形成壮苗要求的一定分蘖数所需要的有效积温指标值为止。这个日期，便是冬小麦的适宜播种期；⑥在春秋季土壤水分不足的地区或年份，必须考虑土壤水分条件。根据试验资料，求得播种—出苗、出苗一分蘖的持续时间与不同气温及土壤湿度之间的关系，是编制预报的基础，其中气温和土壤湿度取自长期预报，或根据概率推算。
伯罗乌诺夫，П.И.
苏联气象学家、农业气象学家。苏联现代农业气象科学奠基人之一。1875年于彼得堡大学毕业后，即到物理观象总台（今地球物理观象总台）工作。1882年获自然地理学硕士学位。1882年秋任彼得堡大学副教授。1886年获气象学和自然地理学博士学位。1890年12月去基辅大学执教，并兼任基辅气象观测台主任。1899年被彼得堡大学选为地理教研室教授。1908年彼得堡大学授予他为功勋教授。伯罗乌诺夫是俄国地理学协会会员，1888年获该协会的金质奖章。1914年被选为俄国科学院通讯院士。1916年А.И.沃耶伊科夫逝世后，伯罗乌诺夫接任彼得堡大学气象和自然地理教研室教授直到逝世。
伯罗乌诺夫的农业气象研究活动是从探索俄国西南部农业天气灾害规律开始的。1882年即在俄国进行农业气象观测。1897年，由于他的倡议和积极参与，农业部成立气象研究所。从此，俄国开始有计划地开展农业气象工作。他领导筹建了全俄农业气象观测网。他首先提出的农业气象最基本的观测方法——平行观测法，在各国的农业气象观测和研究工作中被广泛应用。他的《大田作物与天气》一书中汇总了气象研究所关于天气条件对作物影响的研究成果，指出气象为农业服务的途径。他提出植物发育“临界期”和“干旱旬”等农业气候概念。1923年完成一项苏联农业区划的研究。1925年，倡议成立农业气象研究所。重要农业气象著作有：《农业气象观测的实际意义和简明观测指南》（1897年）、《简易农业气象观测须知》（1898年）、《农业气象》（1900年）、《防雹》（1901年）、《大田作物与天气》（1912年）、《农业气象及其近期任务》（1923年）等。
伯罗乌诺夫也是国际农业气象活动家。1912年参加成立国际农业气象委员会的筹备工作。1913年任国际农业气象常设委员会委员。1923～1924年任国际农业气象组织常任主席。
铂电阻温度表
见电阻温度表。
《卜岁恒言》
中国清代谚语类型的农书。作者吴鹄，字斗文，江苏扬州人。据道光刻本序文的年月推断，成书于康熙三十七年（1698年）。本书内容全是前人著作中有关言论的摘录，主要是天气谚语，但有作者自己的见解。强调运用天气谚语要因时因地灵活掌握。全书除了一部分按月记载占候外，还按天象、物象记述有天气和农业气象谚语。因其写作年代较近，故所记更接近于现代流传的谚语。如“若要麦，见三白。冬无雪，麦不结”。“朝霞暮霞，无水煎茶”。此书未见原刻本，只见嘉庆八年（1803年）的重刻本以及道光刻本和光绪年间的两种刻本。
布德科，М.И.
苏联现代气候学家。1920年1月20日出生于苏联白俄罗斯加盟共和国戈梅利城。1942年在列宁格勒工学院毕业后，进入沃耶伊科夫地球物理观象总台工作，1954～1974年期间任台长，兼任过列宁格勒水文气象学院教授和气象教研室主任。1964年被选为苏联科学院通讯院士，1975年以来在国家水文研究所气候变迁研究部从事研究工作。他对现代物理气候学、生物气候学和辐射学研究的造诣颇深。他和А.А.格里戈里耶夫院士共同创建了反应植物地理与水、热平衡关系的地理带周期定律。60年代初，开始研究自然因素和人类活动引起的气候变迁，提出了极地冰盖对气候的影响和大气中CO2含量增加引起的气候变暖的预测。他的论文和专著很多。《气候和生活》（1974年）和《过去和未来的气候》（1980年）是最近的重要著作。他的热量平衡方法、水分指标蒸发计算公式以及太阳辐射方面的重要著作，均已在农业气象研究和农业气候区划中被引用。他是苏联《气象与水文》杂志和《苏联科学院通报》（地理卷）编委会成员，美国气象学会名誉会员，曾两次获列宁勋章。（殷宗昭）
C
采伐迹地小气候
日照和辐射
采伐迹地上的日照时数除随季节和迹地所在的纬度而变化外，主要受迹地周围林墙的高度、方向和迹地面积等因素影响。林墙愈高，迹地面积愈小，日照时数就愈少，如图所示。夏半年迹地上日照时数，在距南林墙一倍树高以外的迹地区域内，从北林墙到南林墙日照时数逐渐增加，南林墙中午前后的日照在全年都有影响，冬半年从北林墙到南林墙时数逐渐缩短，这是由林墙的遮蔽作用所引起。太阳辐射随迹地面积的不同而有很大变化，迹地面积愈大，迹地太阳总辐射所受影响愈小。根据中国黑龙江省小兴安岭带岭林区的观测，采伐迹地面积1 00×1000米2，林墙高度2 5米，迹地中央总辐射日总量为空旷地的85%，漫射辐射为空旷地的78%。当迹地面积缩小为6 0×6 0米2，迹地上的总辐射和漫射辐射分别为空旷地的71%和63%。迹地上太阳辐射的组成部分也有显著的变化，距林墙愈近，漫射辐射愈弱，愈近向阳林墙，其反射辐射愈强，使北墙附近的辐照度得以增加，在中午可使辐照度大于迹地中央。
温度
采伐迹地上温度的变化规律介于密林和疏林之间。据在中国黑龙江省小兴安岭带岭林区观测，2米高处的年平均温度以密林（红松林）内最高（0.9℃），采伐迹地次之（0.1℃），疏林（落叶松）内最低（－1.3℃）。地表温度变化，由于森林采伐后地面枯枝落叶层的增厚和含水量的降低，导热性也随之降低，白天热量积聚在土壤表层，不易向下传递，使迹地上地表温度剧增，据1963年6月18日在中国黑龙江省伊春林区100×1000米2迹地上测得地表最高温度为61℃，而空旷地与林内（密林）分别为43.7℃和34.4℃。夜间迹地土壤表层迅速失热，下层热量不易向上补充，采伐迹地上地表温度急剧下降，其日较差大于林内（密林）和空旷地。但当伐区面积较大时，则接近于空旷地，伐区面积较小时，由于林墙的作用，土壤温度趋近于疏林。
水平地段不同宽度迹地上日照（可照时间）的时空变化图（中国黑龙江省 带岭）
湿度
在采伐迹地上，空气湿度总是比林内小。据在中国黑龙江省小兴安岭带岭林区观测，采伐迹地空气相对湿度夜间大于白天，最大值出现在日出前，最小值出现在中午前后，水汽压最高出现在7月，最低出现在1月，逐月变化显著而有规律。迹地上的绝对湿度全天都高于空旷地而低于林内，由于迹地上风速和湍流比空旷地小，较多的水汽得以在迹地停留，同时周围林墙和迹地间的水汽交换将林内湿润的空气带到迹地，因此，随着迹地面积增大，迹地上风速及湍流加强，空气湿度也就愈小。
风速
由于林墙的影响，采伐迹地上风速的变化主要决定于伐区的面积，据在中国黑龙江省小兴安岭伊春林区的观测资料，当红松林内最大风速为1.1米/秒时，带距为100米的伐区中心风速为2.0米/秒，330米伐区中心为3.9米/秒。由此看出，伐区面积愈大，风速愈接近于空旷地，反之伐区面积愈小，则愈趋近于林内的风速。
参考书目
王正非主编：《森林气象学》，中国林业出版社，1985。
蚕桑气象
桑树与气象
温度
春季温度上升到12℃时，桑叶萌发，并开始长出新根，地温在25℃左右，桑树根系吸收作用旺盛，地温高于40℃以上，或低于10℃时，桑树便停止生长。桑叶产量的高低与积温的多少成正相关。随着纬度的南移，积温渐次增加，桑叶产量也随之递增。
水分
合成1公斤干物质的桑叶，大体需要消耗300公斤的水。桑树生长季节，特别是7～8月份旺盛生长期，如月雨量低于100毫米，长期高温干旱，往往导致桑树提早止芯，桑叶提早萎凋黄落。
空气
空气中的二氧化硫和氟化物能使桑叶受害，甚至脱落。氟化物由气孔进入叶肉体内与水作用形成氟化氢，导致酶的作用和体内代i射功能的混乱，易使桑叶失绿变白。由于桑叶被污染毒害蚕体，严重时造成蚕的中毒死亡（见桑园小气候）。
桑蚕与气象
温度
温度能加强或减弱蚕体内各种酶的活力。从而改变蚕的新陈代谢速度，影响蚕的生长发育。桑蚕正常发育的温度在20～30℃。随着温度的升高而发育加快，龄期缩短。温度在20℃以下，30℃以上不利于蚕的生长发育。长时间接触低温或高温将会损害蚕的健康。桑蚕所能忍受的最低温度一般为7℃，最高温为40℃。
由于蚕品种和蚕的龄期不同，对温度的要求也不同。小蚕期要求温度偏高，一般1～3龄为26℃左右，大蚕期特别是5龄期为23～24℃。小蚕期高温饲养，发育快，龄期缩短，食下量、消化量以及蚕体的重量均有所增加，后期表现出的全茧量、茧层量也增重。大蚕期温度偏低，有助于蚕体的健康和茧丝质量的提高。
湿度
在适宜的温度条件下，不同龄期对湿度的要求有所不同，一般1龄期要求相对湿度为95%左右，以后随龄期的增大，湿度降低。大约每个龄期相对湿度以降低5%左右为宜，大蚕期虽不适应多湿的环境，但相对湿度在50%以下的干燥条件对蚕的生长发育也不利。
空气
空气中的CO、CO2、SO2、NH3等不良气体对桑蚕生长发育均有一定影响，视龄期的不同和接触时间的长短而有所不同。如空气中的CO2对小蚕期比大蚕期影响小，起蚕期抵抗力最强，盛食期最弱。空气中CO含量超过0.5%，CO2超过2%以上，SO2在0.1%以上，NH3含量在0.5%时，都会影响蚕的生长发育，严重时会造成死亡。
光
光对蚕的生长发育有抑制作用，但在低温饲育的条件下，光对蚕儿发育反有促进作用。蚕在光照条件下，由于趋光性，促使蚕向蚕座上层移动，有助于摄食新鲜桑叶，促进发育。但直射光会造成蚕的背光趋向，使蚕儿在蚕座中分布不匀，发育不齐。生产上养蚕一般采取分散光线，蚕座上以白天微明，夜间黑暗的自然光线为宜（见蚕室小气候）。
参考书目
浙江农业大学主编：《养蚕学》，农业出版社，1980。
蚕室小气候
温度
蚕室内的气温，通常以天花板附近较高，地板附近较低，温度垂直分布呈典型的”逆温”。在不加温的条件下，阴天或雨天时，上下温差不超过1℃，晴天时，可超过2℃以上。如蚕室加温，室内温度分布因加温方式不同而有区别：用火炉在蚕室中央加温，室内气温从下到上逐渐升高，上下约差4℃。在早晨室外气温低时，上下温差不会超过7～10℃。用上面这种方式加温，近天花板处的温度变动小，而近地面处的变动大。在水平方向也有较大温度梯度，等温线分布呈四周高中间低，如用暖气在蚕架下面加温，就打破了弧形等温线，上下温差也比火炉加温小。在比较密闭的炕床蚕室，下面用地炉加温，室内气温分布仍是上部较高，随着高度的降低，温度也降低，但在近地面处，气温有所升高。其温差是底部比上部、中部比底部各低0.5℃。在7月上旬，室外气温高和不加温的情况下，它的温度分布是：底部低，中部次之，上部高：中部比底部、上部比中部各高约0.5～1.0℃。室外气温增高时，蚕室内上下层气温差也有增大的趋势。
养蚕的适宜温度随蚕龄增加而降低，一般第一、二龄以26～28℃，第三龄以25～26℃，第四龄以23～25℃，第五龄以22～25℃为适宜。为了使室内各位置上的蚕感温一致，应设法用人工措施改善室内局部温差，使温度分布均匀，以促使蚕的发育齐一。蚕座（指蚕居住的场所）的表面温度，通常较蚕座外面同高度的室温低，因为蚕座上有桑叶面的水分蒸发，消耗一定的热量，使蚕的实感温度比室温低。有关蚕室温度的调节，是养蚕技术的一项重要工作。
湿度
由于蚕架内插放着蚕匾，蚕架内各层的湿度大致是相同的。但蚕匾外周围的空气湿度，要比接近蚕匾的地方小。在上下两蚕匾间10厘米高度处的湿度最小，与蚕座面相差约10%，其向上向下湿度渐增。如蚕座面覆以有小孔的塑料薄膜，膜下空气的相对湿度常在90%以上。这样桑叶也能较长时间的保持新鲜。在较密闭的炕床蚕室，春季加温时室内上、中、下各层的湿度相差极小。夏、秋季在一般情况下与春季基本相同，但遇室外气温升高时，上、中、下各层的湿度梯度加大，以底层最湿，中层次之，上层较干，一般相差5%，最高时可达10%或以上。
蚕室的适宜空气相对湿度，随蚕龄的大小而不同。第一、二龄为90%左右；第三龄为85%左右；第四龄为70%～80%，第五龄为65%～75%。以上所讲的湿度，是指蚕匾外围的空气湿度。
空气
由于蚕的呼吸及其排泄物的分解、桑叶水分的蒸发以及加温设备中燃料的消耗等，经常增加室内CO2、NH3与水汽等气体，有时还会增加CO、SO2、H2S等气体，使空气污浊，氧气减少，损害蚕的体质，甚至造成蚕的死亡。因此，蚕室内需要一定的气流进行换气。一般蚕室内的气流情况是：蚕室中央放火炉加温时，火炉上面的气流速度虽有1～2米/秒，但向着天花板及蚕架最上层流动的气流速度只有0.3～0.4米/秒，到达蚕架内蚕匾间的气流就更弱，差不多只有0.04～0.05米/秒。也就是蚕架内蚕匾间的气流速度是极微弱的，只有火炉上面的1/50～1/100、天花板附近的1/10。换气的目的，主要是换去蚕匾间的污浊气体，注入新鲜空气。另外，在蚕室的四个角落，因气流更微弱，往往形成死角，必须引起重视。
空气中CO2含量增多，对蚕的生育有不利影响。当室内CO2浓度达到1%以上时，蚕体发育不良，大小不齐；浓度上升到10%左右时，蚕即致病吐液；浓度再增加，蚕即致死。室内CO2含量与不同龄蚕自身的呼吸有关，蚕龄越大，呼出的CO2越多，如每头五龄蚕呼出的CO2约为蚁蚕的4000倍。此外，当室内空气中NH3的浓度增加到0.5%～1.0%时，蚕即死亡。因此，蚕室内要经常保持空气新鲜，特别是对五龄蚕，更要注意经常换气。通常以室内维持0.3～0.5米/秒的气流为合适。换气的原则是小蚕期（第1～3龄）以排除不良气体为主，大蚕期（第4～5龄）以减弱高温多湿的危害为主。在应用上，高温比低温、多湿比干燥、大蚕期比小蚕期不仅需要较强的气流，而且换气次数要多，时间要长。换气方法，一是利用通风窗进行“横式换气”；二是依靠热对流进行“直式换气”，以上两种均属自然通风；三是人工换气，可采用电扇、空调等。
测风气球观测
一种高空大气探测方法。是利用经纬仪跟综大气中随风飘升的小型气球，借以测定高空各层的风向、风速。气球的上升速度视为定常，其值可从气球的净举力和气球的球皮重量计算出来。气球的位置可根据升速以及经纬仪追踪时读出的同一瞬间的仰角和方位角来确定。由此即可获得高空各层的平均风向和风速。测风气球中所充的氢气，一般采用苛性钠（NaOH）和硅铁粉（SiO2和Fe的混合物）反应的方法制得。也有用电解水等方法制氢的。有些国家为了安全，采用氦气充气。测风气球观测有单经纬仪观测及双经纬仪观测之分。单经纬仪观测是基于假定气球升速不变而求得高空风向、风速的，手续较简，但因气球升速实际是变的，特别在近地面的大气低层，因此人们常用双经纬仪来进行高空测风。由于双经纬仪观测法定位并不假定气球升速为定常，故测得的高空风向、风速较为准确。气球在空间的位置也可用无线电经纬仪或其他无线电定向方法去测得。这时须在气球上安装反射器或应答器，以使地面的接收机能获得反射的或发自应答器的无线电信号，从而测定气球在高空的位移，求得各层的风向、风速（见彩图19）。
测糖仪
折光仪
根据光的临界折射现象设计的。假定测量棱镜的折光率np大于试样的折光率n。若把试样置于棱镜面上，当光的入射角为90°时，其折射角最大，称为临界角γc。根据史奈尔折射定律，n＝np·sinγc。如果已知np，并在温度、单色光波长都保持恒定值的实验条件下，测定γc就能算出n。不同浓度的含糖溶液具有不同的折光率，通过标定测出折光率便可确定其糖分浓度。折光仪的中心部件由两块直角棱镜（分别称为测量棱镜和辅助棱镜）组成。还有反射镜、测量望远镜、刻度盘和调整螺丝等。使用时，将测试溶液置于辅助棱镜和测量棱镜之间，成均匀的一薄层，当光源经过反射至辅助棱镜时，其磨砂斜面发生漫射，从测量棱镜的直角边上方可观察到临界折射现象。经过转动调整螺丝，确定与试样折光率相对应的临界角位置，这个位置由仪器的刻度盘读取。
旋光仪
通过测定偏振光振动面旋转角度来求得样品含糖量。蔗糖分子中含有不对称的碳原子，是一种有旋光活性的化合物。当平面偏振光通过蔗糖溶液时，偏振面就会旋转。在一定条件下，旋转角度大小与蔗糖浓度成正比，因而可以此测定蔗糖浓度。
旋光仪有一个长筒，其两端装有两付尼柯尔（Nicol）棱镜，使光线发生偏振作用。其间有个放测试液的槽。仪器前端有一调整焦点的目镜及一支刻度盘，后者用以测定旋光角的度数。当光线通过尼氏棱镜时，即发生偏振作用，其偏振光通过被测液后，由于蔗糖具有旋光活性，就使偏振面向左或向右旋转。此时转动刻度盘，使左右两视野的明暗相等，读取刻度盘上的读数，此读数与零点之差即为旋光度。通过查标准溶液的标定曲线，便可求得被测液的含糖量。
以上两种仪器都需要温度订正，因此要同时测定环境温度。
测雨雷达回波分析
运用测雨雷达回波图象，分析降水云系的结构和天气系统，可预报天气的变化。回波强度与目标物的性质、降水强度、含水量的大小有关，也与雷达性能、距离、衰减情况有关。测雨雷达回波能反映扫描范围内空中降水物的分布和强度，有时也能测到一些云滴较大而密度很浓的云。测雨雷达性能各有不同，都以增益衰减的方法显示回波强度，以分贝予以度量。雷达可置于某一仰角作水平扫描，也可作垂直扫描，二者结合，可以获得对降水云体的立体认识。雷达回波图象显示在雷达显示器上，可在显示器上观察分析；可描绘在带有极坐标的空白地图上和垂直剖面图上，制成雷达回波图予以分析；可拍摄回波照片予以分析；也可把几个站同时测得的回波图象拼在一起予以分析。
测雨雷达的气象回波中，有降水回波和非降水回波，后者有云和雾的回波，也有晴空大气中因折射指数变化很大，造成对电磁波的散射而产生的回波。对天气分析和预报而言，要认别和剔除非气象和非降水回波，重点是分析降水回波。从降水回波的结构、形态、强度，可以区分层状云降水、积状云降水和两种云混合型降水；可分析各种锋面、气旋、飑线、雷暴、雹暴、龙卷和台风等天气系统的存在、位置、组织、移动、传播、发展状况和降水分布等特征，可以推算降水强度和降水面积，求得较大面积上的总降水量，它也是监测危险天气和作即时天气预报的最有效的手段（见彩图22）。
层流
空气平缓地沿着流线运动的气流。亦称片流。与湍流相反，这些流线排列成互相平行的层状或片状，各层流体层次清晰，没有混合现象，速度场和压力场随时间、空间仅有平缓的连续变化。这类运动是较有规则的。流体运动是层流还是湍流常用雷诺数作判断：，其中Re是雷诺数，u是流速，l是试验物体的特征尺度，γ是表征流体性质的运动学粘性系数。当雷诺数是低值时，流体运动是层流；当雷诺数超过某一临界值（称临界雷诺数）时，层流转变成湍流。在风洞内下表面是光滑平板的情况下，流速为5米/秒时，临界雷诺数约为3×105。
茶树气候区划
根据茶树的农业气候指标编制的农业气候区划。
中国茶树主要分布在淮河、秦岭以南，邛崃山、大雪山以东的广大地区。茶区大致以年极端最低气温的多年平均值为－10℃和多年平均降水量约为800～900毫米一线为其北界。日本属海洋性气候区，多雨高湿，冻害较轻，茶区北界比中国偏北，以年平均气温11℃等值线为栽培茶树的北限。在苏联，茶树栽培的气候界限是：年极端最低气温多年平均值不低于－10℃，年活动积温（≥10℃）不少于3000℃。M.多姆勒斯曾以年平均气温、降水、最冷月平均气温、霜等气候因子作为指标，对斯里兰卡南部东西剖面、从海滨到山顶，划分出茶树种植的四个气候潜力区：最适宜区，是在西坡1150～1500米之间地带；有利区约在400～1150米及1500米到1900米之间；不利区在1900米以上，夜间地面偶而可以出现霜害的洼地、谷地；不宜种植区，上部在2200米以上，此处最冷月平均气温只有13℃，地面有霜害；下部在海拔300米以下。在东坡上，气候条件差，仅在海拔1000米以上处，有三小块地区能种茶树。
中国茶树气候区划指标及分区
中国农业科学院农业气象研究室和茶叶研究所，曾以年极端最低气温及其多年平均值，全年大于10℃活动积温、年降水量等作为指标，将中国茶区划为适宜、次适宜、可能种植、不能种植四个气候区（见表、图）。在各茶树气候区中，全年可采摘茶叶月数，适宜区可长达10个月以上；次适宜和可能种植区可采摘期为7个月。
中国茶树气候区划图
茶叶气象
简史
茶树原产于中国。公元8世纪，唐代学者陆羽，首先总结提出了茶树适宜生长的条件。他认为，种在向阳山崖上阴林中的茶品质好，而长在阴山坡谷的差。此后，唐代韩鄂、宋代赵汝砺、宋子安、赵佶等，更进一步阐述了茶树适宜于多雾露，气温冷凉的山区。并提出，茶树“畏日”、“畏寒”，不宜太阳光直射，可用桐树、竹子遮荫，以改善它的生长环境。11世纪末，宋代学者沈括注意到南北各地茶树生态型的差异，指出：福建茶树都是乔木，而淮南等地茶树只是灌丛。16世纪，明代学者已注意到茶山地形气候对茶叶品质的影响。19世纪，俄国气候学家А.И沃耶伊科夫分析了日本茶区北缘地带的气候，作为开发俄国外高加索茶区的参考。20世纪初，德国气象学家W.柯本研究世界气候分类时，提出了茶属气候型。此后，日本的原田、簗濑，印度的D.N.鲍拉、苏联的Г.Г.米拉泽，中国的吴英藩、裘览耕等都进行了气象因子或气候条件对茶树影响的研究，还进行了光质与茶叶品质、产量预报、优质名茶的气候条件分析以及茶树气候区划等研究。
生长发育与气象
温度
一般年平均气温在13℃以上，全年大于10℃的积温在3000～4500℃以上，年最低气温的多年平均值在－10℃以上的地区，可以种茶。茶树春季萌发时所需的气温值，因品种而异，约在7.6～14℃之间。通常，日平均气温稳定通过10℃时，茶树即开始萌发。当气温在20～25℃时，茶树生长旺盛。22℃左右时，新梢生长最快。有的茶树品种，在30℃左右的条件下，生长最为适宜。气温高达35℃以上，则新梢生长速度减慢。此时若空气湿度很低，茶树生长发育将逐渐停止。这种高温若持续几天，还会灼伤枝叶。秋季，气温下降到14℃以下（少数品种在9.5℃以下）时，秋梢将停止生长。在有水分保证的情况下，年活动积温值愈高，全年采茶的批次愈多，产量也越高。从春茶萌发到第一批新梢成熟采收，约需活动积温500～700℃左右。在适宜的温度条件下，相邻两批次采摘期间，需活动积温170～380℃。
茶树在不同生态环境下形成各种变种，具有不同的气候适应性。中国小叶种最耐寒，在－10℃时，才开始受冻，－12～－13℃时，嫩梢、芽叶受冻较重，叶缘常发红变枯，使春茶减产。－15℃以下的低温，将使地上部分大部或全部冻枯，云南大叶种和印度阿萨姆变种最不耐寒。气温低于0℃时，即受冻害。－2℃时，芽叶冻害明显。－5℃以下时，将受冻枯死。
水分
茶树生育期间，成年茶园的日蒸发量约在2～7毫米左右，最多可达10毫米以上。在整个生育期，总蒸散量约为900毫米，全年共1200～1400毫米左右。在赤道和热带季风气候区，茶园的可能蒸散量相当于彭曼公式计算出的水面可能蒸发量的0.8～0.9（通常为0.85），该地区，雨季日平均可能蒸散量，只有3～4毫米左右，全年的可能蒸散量，可达1400～1500毫米以上。一般茶区年降水量1150～1400毫米。年降水量超过5000毫米的茶区，只要排水良好，一般不会影响茶树的生长。年降水量不足1000毫米，但在茶树生育期间，雨量分布均匀（一般月雨量不少于100毫米，且大于月蒸发量），茶树仍能正常生长。若茶树生长期间，月降水量大于300毫米，且有一次以上暴雨，将不利于茶叶生长；若连续几个月，月雨量皆小于50毫米，则将受旱。为了保持茶树芽叶鲜嫩，茶园内空气相对湿度，宜保持在78%～80%以上。日最低相对湿度，最好也在70%以上。
茶区的年干燥度，一般都在1.0以下，主要产茶区，多小于0.7。一些名茶区，多在0.5左右。在月干燥度值小于0.7的月份里，很适合茶树嫩梢的生长。若月干燥度小于0.4，则鲜叶肥嫩。茶园土壤湿度，保持在田间持水量的65%左右最适宜。
光
茶树喜弱光而耐阴，太阳的辐照度以不超过2.09～2.51焦·厘米-2·分-1为宜。单株茶苗的光补偿点，约为0.13焦·厘米-2·分-1，光饱和点为2.09（幼树）到2.93焦·厘米-2·分-1（成年树）或350～500瓦，米-2。在弱光下，茶树鲜叶中含大量叶绿素b，它能有效地利用日光中的蓝紫光和紫外线。蓝紫光可以促进植株体内蛋白质和含氮物质的形成和积累，紫外线有利于芳香物质的增加。当云雾多时，空气湿度较高，温度适宜，漫射光柔和，有利于增加茶叶中含氮物质和芳香物质。在茶树生长期间，日照百分率若小于45%，生产的茶叶质量较优。若小于40%，质量更好。茶树在长日照下生长较好。当冬季有六周的白天短于11小时40分，茶树将有相对的休眠期。若用人工延长光照到13小时，可打破茶树冬季休眠，促进新梢萌发，抑制开花，提高产量。
生产与气象
遮荫
南方夏季晴天的午后，太阳直接辐射可大到5.02焦厘米-2·分-1，茶树叶温可高达40℃以上。茶树在35℃时，净光合作用最高。当叶温上升到39～42℃，净光合作用几乎为零。当叶温上升到48℃，叶片将受致命损害。因此，南方茶园常种树遮荫。在夏季降低叶温、气温，提高空气湿度，减少太阳直接辐射，使茶树上光照度降到原来的60%以下，把大部分同化物质，转为经济产量。遮荫树落叶形成的覆盖层，可以减少土表蒸发和径流，涵养水源，并为土壤微生物的活动，创造较好的土壤气候条件。
茶叶产量品质与气候
据孟加拉国哈桑等对孟加拉茶叶的研究，在一定栽培条件下，茶叶批产量与采摘前两个月的降雨量、前一个月的平均气温值等因子有关。Л.М.布申认为，夏茶采前20天的平均饱和差总和与苏联某些茶区7～9月茶树鲜叶产量之间关系密切。Г.А.阿尔维拉泽等利用初采期到预报时的日平均气温的总和，作出茶叶产量形成的动态模式。庞振潮研究指出，在杭州地区4～10月中漫射辐射D与直接辐射S的比值，若增加1%，每公顷可增产干茶93.8～151.5千克。在7～9月，D、S比值增加1%每公顷可增产干茶56.3～92.3千克。杭州3～6月漫射辐射逐渐增加，并超过直接辐射，且雨水又多，可以生产优质茶。在安徽茶区，3～6月日照百分率小于40%、月平均相对湿度在80%以上的地区，茶叶产量、品质均优。在气温较低，而云雾多的高山，或平原丘陵的春、秋季，茶芽生长缓慢，时间长，叶厚且嫩，成茶滋味醇厚，品质最好。夏季气温高，太阳直射光强的茶区，茶芽生长快，叶易老化，多酚类、粗纤维含量较高，味涩，只能作红茶。
茶叶制作加工与气候
茶树鲜叶采摘后，要经过萎凋、炒焙等程序，加工制成茶叶。萎凋常在室内进行。自然萎凋时，在气温为20℃左右、相对湿度为70%左右为宜。过湿，则不利于鲜叶水分的散失，这时要用萎凋槽，用人工加温到35～38℃。若湿度过低，则叶脆易碎，不适于加工。因此，某些茶类在日光下萎凋时，也忌用中午前后的高温、低湿条件。在制红茶时，发酵的室内气温，应保持在24～28℃，相对湿度应大于95%。制乌龙茶时的“摇青“，所需的气温条件与它类似。在制作黑茶、老青茶时，鲜叶经揉捻后，要经过“渥堆“，将湿叶子堆在一起，在30～35℃的变温下，经过8～12小时之后，方能发出特有的茶叶香味。黄茶的“闷黄”，也与此相似。有些茶类是直接在强太阳光下曝晒脱水制成的。云南的“滇青”，就是其中之一。晒茶时需要强光，高温。否则，脱水缓慢，制成的茶，青气浓浊，质量低下。
茶树气象灾害
茶树分布的北缘和海拔上限地区，常有冻害和霜冻。如大别山、桐柏山北坡，冬季常有－10～－15℃以下的低温，有时还伴随着雨凇，冻坏茶树。在南岭以北，云南大叶茶树，也常受到－2～－5℃以下的冻害。春季回暖后，强冷空气偶尔也会带来0℃以下低温，使已萌发的茶芽，受霜冻危害。在热带高原上，海拔2000米左右的高山茶园，以及中亚热带山区，海拔800米左右的茶园，亦常出现冻害和霜冻。
在季风区，雨季过后，常出现一段旱季，高温低湿，影响茶树生长。在东南亚茶区，最常见的有伏旱威胁幼龄茶苗。在冬季，也偶有干旱出现。而干冻对茶树的危害更为严重。在肯尼亚丘陵地区、苏联格鲁吉亚、印度东北部及孟加拉等茶区，热天常有冰雹袭击，导致茶树碎叶破皮。某些地区的茶园冬季有时被积雪压断茶丛枝干，影响下一年产量。
茶园小气候
辐射
茶树是一种耐荫树种，漫射太阳辐射充足对茶树生育有利。茶园中太阳辐射的分布主要决定于茶树树冠覆盖度。成龄的条栽茶园（覆盖度为90%），茶树基部（离地20厘米）辐照度最小，为自然辐照度的1/5～1/10，而且全部是漫射辐射。外活动面（离地90厘米）比自然辐照度（离地150厘米）稍弱。茶树栽植密度不同，辐照度也不同。据对树冠覆盖度分别为60%、90%的两个茶园测定，稀植茶园的基部，在一天任何时间都比密植茶园辐照度强，而且既有漫射辐射也有直接辐射；密植茶园的基部仅有漫射辐射，无直接辐射。
气温和土温
茶树喜温暖、忌严寒。茶园中气温的垂直分布：活动面上白天最高，夜间最低；离地20厘米（茶树基部）的气温，白天最低，夜间最高；而1 50厘米的气温不论白天或夜间，都介于活动面和20厘米的气温之间。茶园中气温的垂直梯度很大，例如夏季白天午后离地20厘米、90厘米两个高度的气温差值可达4.0℃，有时可差7.0℃以上。冬季垂直温度梯度减小，平均相差2.0～3.0℃，个别的日子可差4.0℃左右。与裸地б较，茶园中的地面和土壤温度变化稳定，日变幅小，位相落后，而且随深度增加，变幅迅速减小，极值出现时间推迟，见图。茶树覆盖度愈大，上述特征愈明显。
茶园中温度的垂直分布图（浙江余杭，1979年8月10～11日）
叶温
直接影响茶树光合作用、蒸腾作用和引起茶树热害或冻害的温度是叶温。茶的叶温与气温的差值，随季节和天气状况而定，在夏、冬季晴天夜间，叶温低于气温，但两者差值很小。日出后，叶片增温比气温快，温差立即增大，叶温比气温可高8.0～10.0℃以上。下午由于太阳辐射减弱，温差逐渐缩小，日落后叶温又低于气温；而在夏、冬季阴天夜间，叶温与气温几乎没有差异，白天叶温略高于气温1.0～2.0℃。无论晴天或阴天，叶温与气温的差值冬季比夏季大，叶温的日变幅大于气温的日变幅。
空气和土壤湿度
茶树喜湿润，怕干旱。空气相对湿度80%～90%，对茶树生育有利。茶园中的空气湿度除决定于温度与风外，还与茶树的蒸腾和土壤蒸发有关。茶园中各高度上的空气相对湿度，在夜间活动面最大，可达85%以上，因为夜间活动面温度最低。白天，活动面附近的空气湿度较小，中午前后仅65%左右。不论白天或夜间，茶树基部的空气相对湿度都比较大，因为茶园内风速小，土壤蒸发出来的水分多积聚在地表气层。茶园中空气相对湿度的日变化与气温相反，日出前后出现最大值，午后14小时出现最小值。其日变幅以外活动面最大，茶树基部变化最小。中国长江中下游茶区在盛夏旱季，茶园内0～60厘米深度的土壤含水量在18%～23%之间。其中0～5厘米土层水分含量变动较大，一天中白天较小，夜间较大，这与白天土壤蒸发以及夜间有地面凝结物有关。5～30厘米土层，含水量较低。因为该层是茶树吸收根集中部位，耗水多。30厘米土层以下，水分含量变化较小。
风
微风可以使茶树群体内部的空气不断更新，改善茶株周围空气的CO2浓度，使光合作用保持在较高水平上。大风会吹走茶园表土，擦伤枝叶，对茶树生育不利。茶树园中风速的分布，除随茶树密度、年龄而变化外，还与种植方式及条栽的行向有关。据1974年6月17～18日在浙江余杭测定，茶树条栽行向与风向平行时，150厘米处为0.7米/秒。离地20厘米的平均风速为0.1米/秒，离活动面10厘米处为0.2米/秒。但离地20厘米处有时也会出现较大风速。
茶树修剪等措施，可在不同程度上调节茶园小气候。茶树在定型修剪和采摘情况下，形成了整齐、光滑的树冠，在树冠表面往往是最高、最低温度及最高湿度出现的部位。这一特点对茶树各有利弊：在开春后的温暖时期，茶树活动面升温快，茶芽萌动提早，对春茶采摘有利；湿度大，使芽梢保持细嫩状态，可提高茶叶品质，在秋、冬季降温时期，夜间活动面比周围空气降温剧烈，茶树易遭冻害。因此，冬季在茶树表面覆盖稻草等可以提高活动面温度，起到一定的防冻作用。茶园必须合理密植，茶树过密，使下层辐照度减弱、风速减小、湿度增大，容易引起病虫发生；过稀，不但浪费光能，而且夏季容易形成早熟热害，冬季冻害也往往较重。
产量分析
根据农作物产量构成因子及其影响因子测定的资料进行的产量估算。产量分析资料用于研究天气、气候条件与农作物生长发育和产量形成的关系，以全面地进行农业气象条件鉴定，建立农业气象模式，编制产量预报，鉴定各种农业气象对比试验的效应等。分析项目主要包括产量构成因子、影响构成产量因子、经济产量和生物学产量和经济系数（附表6）等。专题研究中还常增加某些与产品质量有关的项目，如棉花的纤维长度和强度。属于产量构成因子的，禾谷类作物有每亩有效穗数、穗粒数、穗粒重和千粒重；棉花有每亩株数、霜前霜后的株铃数、株铃重和衣分；大豆有每亩株数、株荚数、株粒重和百粒重等等。属于影响构成产量因子的如禾谷类作物的无效穗数，水稻的空秕率，麦类的不孕小穗率，玉米的空秆率、秃尖率；棉花的僵烂铃率，大豆的空荚率、虫蚀粒率等等。经济产量，如禾谷类作物和大豆的每亩子粒重，棉花的霜前、霜后花的每亩子棉重，薯类的每亩薯块重等。生物学产量，即作物地上部分的全部重量；块根、块茎作物为地上部分与经济产量的总重量。经济系数，禾谷类作物为粒重占生物学产量的百分数、薯类作为薯块重占生物学产量的百分数。各项的测定方法均不同，对其特征标准的规定和掌握也不尽统一。产量分析一般在作物成熟时进行。但有的作物如棉花视成熟情况分批采摘，需逐步分析。为使产量分析结果具有代表性和适当减轻工作量，密植作物往往需要二次取样，先在观测地段上取样。样点（测区）多少根据精度要求而定（一般取4个）。样点分布可根据地段上作物生长状况差异程度选取对角线、梅花形或品字形等排列方式。取样方法用长度法或面积法，长度法即顺行连续取一定长度内的植株；面积法即取一定面积（如1平方米）的全部植株。田间取样时连根拔起，经洗净风干后，进行部分项目的测定。有些项目（如禾谷类的穗粒数、穗粒重等）再从田间样本中抽取少量的样株来进行测定分析。抽样方法是完全随机或分级随机取样。全部测定完成后，再按各项要求分别进行计算。最后求得经济产量、生物学产量和经济系数。
长期天气预报
未来10天以上或15天以上甚至长达1年的天气预报。长期天气预报为国民经济各部门未来的工作安排、制订对策提供长期天气趋势的依据。其预报项目视被服务部门及社会需要而定，一般有气温、降水量、台风之类的灾害天气等。
中国有“发尽桃花水，必有旱黄梅”之类长期预报天气谚语，内容丰富，不少谚语至今仍然可用。1951年杨鉴初提出的历史演变法是中国第一个长期预报业务方法。此后20余年引入天气气候学方法（例如环流指数、环流分型等），70年代后采用在大量天气分析的基础上进行统计分析的天气统计方法，近年来数值天气预报方法开始应用到长期预报中。由于长期异常的天气，一般出现在大气环流偏离常年状态，制作长期天气预报在于预报出平均气候状态的偏差。一般认为长期天气过程属于空间尺度大、变化缓慢的大气超长波运动，而影响超长波发展变化的关键是加热过程。这种加热过程是包含太阳辐射、凝结加热、感热输送及大气运动本身的综合结果。因此，在长期天气预报研究中，要考虑海洋—大气相互作用、地球—大气相互作用、日地关系等加热因子。现在多按天气特征划分天气季节，研究大型天气过程的相似性和顺序性，分析周期性变化中天气过程的重演规律，来预报温度、雨量的可能偏差。同时也验证和使用谚语，作为预报线索。这种天气学方法与统计概率方法、数值（流体动力学）方法相结合的方法是新近的发展趋势。
长日照植物
见光周期。
超声风速表
利用风对超声波传播速度的影响以测定风速的仪器它适于对乱流等要素进行精密测定。其原理如示意图。图中L是两个相对的超声波发射口（同时也是接收口）的距离，t 1、t 2是交替由两个口从发射到接收信号所需的时间。如果声波的传播速度为c，则顺风时t1＝L/（c＋v），逆风时t2＝L/（c－v），故风速。如果同时用两组这种结构，在水平面互相垂直安置，即可测定各水平方向的风速值；用三组按X、Y、Z坐标系安置，则可测定任意方向的风速值。
（李阳堃）
超声风速表原理示意图
垂直剖面天气图
垂直面上某一时刻气象要素值和物理量分布的图解，又称空间垂直剖面天气图，简称空间剖面图。以水平距离作横坐标，用高度或气压的对数尺度为纵坐标，可以填各高度上的气温、露点、比湿、位温、假相当位温、垂直速度、风向、风速等。根据需要，可分析等温线、等位温线、等假相当位温线、等比湿线、锋区、对流层顶及云区等。分析定向垂直剖面图，有利于了解大气在某一时刻的空间结构，在天气预报和研究工作中常采用。
垂直气候带
高山地区，从山麓至山顶随海拔高度变化，在不同高度上由气温、降水及植被特征等综合表现的气候带状分布。这是一切高山地区所共有的特征。但是，某一高山地区究竟具有哪几种气候带的特征，则取决于该高山所在之地理纬度及其海拔高度。高纬度地区的高山，由于其山麓气候本身即已相当寒冷，致使其气候垂直分带的带数较少，变化比较简单；地理纬度低，海拔高度高的山系，其气候垂直分带的带数较多，变化多样而明显。以珠穆朗玛峰南坡波曲谷地的樟木—聂拉木地区为例，其气候垂直分带为：山地亚热带（1600～2500米）、山地暖温带（2500～3100米）、山地寒温带（3100～3900米）、亚高山寒带（3900～4700米）、高山寒冻带（4700～5500米）和高山冰雪带（5500米以上）。
春化现象
一、二年生种子作物在苗期需要经受一段低温时期，才能开花结实的现象。这个发育时段称为春化阶段。中国农民早已注意到春化现象，并应用于实践。当因自然灾害冬前未能按季节播种小麦时，采用“闷罐法”，把湿种子闷在罐里放在冷处40～50天（人工春化），春暖后播种，当年仍可以收获。
1927年苏联Т.Д.李森科利用分期播种进行作物春化问题的研究，其后苏联在生产上大面积进行冬小麦春化处理，冬麦春播获得成功。他根据这些工作提出植物阶段发育假说，认为第一个发育阶段是以温度为主要因素的，叫春化阶段。春化是一诱导现象，它并不直接引起开花；有春化现象的作物，包括一年生作物、大多数二年生作物和某些多年生作物。这些作物中，有些表现出对低温的绝对需要，没有适当的低温便不形成花原基。很多种冬性一年生作物，对春化有数量上的反应，延长春化时期，可缩短这些作物到达开花的日数。
根据春化阶段时间长短和所需的低温强度，可将小麦分为冬性、春性等类型，见表。
小麦春化处理所要求的条件
有许多作物，在种子吸水膨胀后开始萌动时被春化，以萌发早期最有效。也有些作物需要以营养体状态经受寒冷；还有些作物，茎尖分生组织是感受部位。虽然感受低温的部位随作物而异，但春化作用只发生在能分裂的细胞内。在春化过程中，如把作物放回到较高温度下，春化效应将解除。解除春化只发生在短时期的春化处理过程中，春化状态一旦完全建立，便很稳定，高温已不起作用。春化处理在生产中的应用，除为了冬麦春播外，在小麦育种、引种以及小麦夏播中也得到了应用。
粗糙高度
在风速廓线上，平均风速为零的高度（Z0）。它是研究风速廓线时，给地面粗糙度概念赋予的一种数量化的含义。由于地面起伏不平或地物影响，在风速廓线上，平均风速为零的位置，不在高度为零的地面上，而在离地面某一高度Z0的地方。Z0以下不存在平均风速，只有乱流脉动。广义地说，Z0又可称为粗糙长度。
在非常平滑的表面，粗糙高度Z0接近于零；开阔水面或雪面上Z0为0.02～0.05厘米；无植被的平滑地面上，Z0不到1厘米；浅草地上，介于1～5厘米；作物高度增大，Z0也增加。在植物地上，风速廓线的测量结果表明，Z0近于植株高度的1/7或1/8。
1969年G.G.斯泽依济等人概括了大量的研究成果，得出低矮作物的Z0和作物高度h的经验关系为：
logZ0＝0.997logh－0.883Z0一般地随风速增加而减少。这是因为作物的茎秆随风弯曲而使高度降低，“密度”加大的结果。
在中性条件下，2米高度上风速为5米/秒时，几种自然表面上Z0的代表值如下：
在农田中，粗糙高度Z0的物理意义，是用它来描述作物群体从在其上空运动的空气中吸收动量的能力。它不仅决定于地面的粗糙程度，而且随大气稳定度（见大气静力稳定度）不同的变化。在大气稳定的情况下，Z0的值比中性条件下的要大，而在不稳定的状况下，Z0的值比中性条件下的要小。
D
达维塔亚，Ф.Ф.
大豆气候区划
根据大豆的农业气候指标编制的农业气候区划。1969年阿根廷的A.J.帕斯卡尔提出了世界大豆气候区划指标系统。1943年，王金陵曾按自然条件差异把中国划为五个大豆栽培区。1984年吉林省农业科学院潘铁夫等以热量条件为主要指标，以湿润系数和夏至日照可照时数为辅助指标，将全国划分为6个大豆气候带，20个气候区，如表1、表2、表3及中国大豆气候区划图所示。
表1 热量指标
表2 水分指标
表3 光照指标
中国大豆气候区划图
大豆气象
分布与气候
大豆生育期需要大于15℃的活动积温1000℃以上，日平均温度大于15℃的持续日数60天以上。除了热量不足的高海拔、高纬度地区外，均可种植大豆（见大豆气候区划）。
生长发育与气象
温度
大豆既喜温暖又耐冷凉。发芽的最低温度为5～8℃，最适温度为30～31℃，最高温度为39～40℃，但因品种而异。在10～30℃范围内，出苗天数与温度呈指数曲线关系。出苗至开花日数也受温度所左右，在19～24℃范围内，开花日数随温度上升而缩短，呈直线回归关系。控制温度试验在昼温30℃、25℃、20℃条件下大豆开花日数差异较小，而夜温15℃开花延迟，夜温10℃会严重延迟大豆开花。温度低于12℃大豆出苗显著延迟；低于15℃对于叶片生长和分枝形成有较大影响；低于17℃开花大为推迟；低于15℃灌浆速度明显下降。大豆对霜的抗御能力较玉米、菜豆等为强。遇到－1～－2℃的低温，苗期无害，鼓粒期和近成熟期出现叶卷缩。遇到－2～－3℃的低温，幼苗期叶面呈萎缩，鼓粒期和近成熟期则植株受害死亡，大豆各生育期遇到－3～－4℃的低温，全部死亡。
东北大部分地区生育期的温度条件比较适宜，其中吉林省中部大豆开花期平均气温22～23℃，结荚鼓粒期20～21℃；辽宁省温度略偏高；黑龙江省哈尔滨一带温度较适宜，而北安以北大豆开花期温度偏低，平均气温不到21℃，结荚鼓粒期不足19.5℃，延迟型冷害较重。黄淮平原和长江以南则夏季温度过高，夏播大豆开花期间平均气温常在25℃以上，日最高气温能连续出现35℃以上的高温，不利大豆生育，有热害。华南湛江地区的冬播大豆则开花期平均气温在18℃以下，冬季能出现5℃以下的最低温度，花前期和始花期能出现最低气温8℃以下的低温，存在障碍型冷害，大豆受害出现荚泡，豆荚不能继续生长。
水分
大豆需水较多，不耐干旱。大豆分布与降水量有密切的关系。中国北方10个省区的大豆面积与降水量呈明显正相关，由西向东随着降水量的增加，大豆面积逐渐增加。降水量对大豆结荚习性影响也很大，干旱地区以开花期长的无限结荚习性的品种为主，遇到干旱时，第一批花荚受到损失，可由后期的花荚加以弥补，能减少干旱的危害。湿润地区以丰产性能好，不易徒长倒伏的有限结荚习性为多。而亚有限结荚习性则分布在半湿润地区。大豆产量与降水量的关系密切。东北地区在雨水较多的年份大豆丰收，故有“旱谷子、涝豆子”的谚语。据吉林省农业科学院对大豆历年试验资料研究分析，5～9月600毫米降水量的年份大豆产量为最高。大豆发芽时要求水分充足。用东北黑土进行水分控制试验，在土壤湿度20%～25%条件下大豆出苗最快，出苗率最高；土壤湿度16%时，出苗率仅34.4%；土壤湿度13%就不能出苗。大豆不同生育阶段对于干旱的反应不同。分别给以土壤湿度14%（田间持水量的50%）的干旱处理，以鼓粒期和开花结荚期干旱受害最严重，分别减产34.9%和34.5%；其次为分枝期，减产28.8%；而幼苗期干旱则受害很轻。这时期水分略少可以促进根系深扎，便于中耕除草，对大豆生长发育有利。大豆开花、结荚、鼓粒期需要足够的水分，缺水会严重影响产量。例如东北地区此阶段正值夏季多雨季节，温度适宜，对大豆生育很有利，成为世界著名大豆产区。而黄淮平原夏播大豆在小麦后茬种植，常因干旱，不利大豆的萌发和保苗。
光照
大豆是短日照作物，光周期5～12小时开花最快，开花率最高。光周期超过12小时和不足5小时都将延迟开花和减少开花率。在黑暗期中给予短暂光照，与长日照的作用一样，能影响大豆开花。中国各地以南方秋播大豆的短日性最强，南方夏播大豆的短日性较强，黄淮地区夏播大豆短日性中等，东北地区中南部春播大豆的短日性较弱，东北地区北部春播大豆的短日性最弱。
大豆为喜光的阳性植物，在CO2浓度为300μl/L的条件下试验，植株光饱和点为2～4万勒克斯；植被冠部的叶片则为10万勒克斯；大田宽行种植的大豆叶子在15万勒克斯时仍不饱和。大豆植株的生长发育要求至少有1076勒克斯的光照度，若将其连续地置于黑暗或微暗条件下，大豆就不能开花。遮荫能显著降低大豆产量，当太阳光照减少到正常值的50%时，可减少分枝和荚数，减产60%。
生产与气象
播种
在生长季节短的一年一熟春播大豆区，一般以地温达到9～10℃时开始播种为宜。冷凉和干旱地区，为了抢墒和躲避秋霜，可在7～8℃下开始播种。南方秋大豆播种时，正值高温季节，当土壤水分不足时，往往会把大豆烧死。可以在水稻收割后不耕翻，在禾兜旁点入大豆，这样能够挡光、提水，可保全苗；也可在水稻乳熟期进行灌水，然后撒播耐涝性强的泥豆类型的大豆种子。
间混套作
大豆间混套作在中国各地很普遍。间混套作能充分利用季节、小气候条件和地力，可以互补丰歉，获得增产稳收。大豆与玉米等高秆作物间混作，由于高秆作物的遮荫作用，减弱了光照度，使大豆产量有所下降，而高秆作物产量大幅度增加，总产量可得到增加。小比例间作和混作高秆作物过多，对大豆生产不利。
华北地区的夏大豆与小麦套作，由于提早了大豆的播种期，大豆产量明显提高。东北地区大豆与春小麦间作，先播的小麦可充分利用早春的温、光、水分，后种的大豆又能充分利用麦收后的气候资源。小麦近成熟时，与小麦间作的大豆地面照度比清种大豆增加122.6%，植株2/3处的照度比清种大豆增加75.3%。在麦收后，间作大豆通风透光良好，土壤水分充足，有利大豆生育，豆麦总产量可增加30%～60%。
灌溉
东北黑土地区土壤湿度低于19%时要进行灌溉，以补充水分。大豆开花、结荚和鼓粒期出现干旱时进行灌溉，可增产20～40%。灌溉定额按达到土壤湿度27%计算，每公顷灌400～800立方米水，一般灌一次即可，必要时再灌一次。灌溉次数过多，会降低地温而致减产。
参考书目
F.S.da Mota，Soybean and Weather，WMO-No.498，1978.
大后美保
日本农业气象学家。1935年东京大学农学院毕业。1946年获农学博士学位。曾任日本气象厅产业气象课课长，东京大学农学院讲师，日本农业气象学会会长。现任日本成蹊大学名誉教授，日本农业气象学会名誉会员。
《日本作物气象的研究》是大后美保的代表性著作之一。该书详细地阐述了日本稻、麦、大豆和棉花等主要农作物产量与气象条件的关系，灾害对作物产量的影响；根据气候条件鉴定农作物栽培的适宜地区，分析农作物的播种期、收割期与气候条件的关系等，是日本作物气象研究方面的主要著作，对日本作物气象学的发展具有重要影响。由大后美保研究总结的大后式丰歉预报法（《丰凶预想法》，1949年出版）是50年代日本使用较广的作物产量预报方法之一。这种方法首先根据各种气象要素和作物产量的相关公式求出预测产量，再根据气象要素的类别予以加权平均，从而定出预报产量。此外，大后美保在农田小气候研究和物候研究方面也有贡献，先后出版了《日本生物季节论》（1947年）、《农田微气象的研究》（1948年）等专著，特别是农田小气候的研究成果曾获得日本农业气象学会奖（1952年）和日本农学奖（1954年）。
大陆度
综合性气候指标之一。表征某地气候受大陆影响程度的量数（K），用百分数（%）表示。百分数愈大，表示该地气候的大陆性愈明显；反之则愈不明显。大陆度的变化域为1≥K≥0。大陆度一词，最早由德国人W.岑克尔于1888年提出，其计算式为：式中A为气温年较差，φ为纬度，其余为经验系数。此后，许多国家的气候学者，相继提出了各种形式的大陆度计算公式，主要有：
伊万诺夫公式：K＝A1－A0
式中 A1为某地的温度年振幅，A0为该地所在纬圈的平均温度年振幅。
大陆度计算方法的研究，以本世纪30年代最为盛行，但由于上述各种大陆度计算方法，均有一定的地区局限性，不能适用于全球范围。后来逐渐转为研究干燥度、湿润系数及季风指数等，用以代替大陆度表示各地的气候特征。
大气
大气成分
氮和氧
大气中含量最多的成分，占空气体积的99.03%。氧气是人类、生物呼吸不可缺少的气体。氮气是合成氨的基本原料，也可通过豆科植物的根瘤菌固定到土壤中，成为植物所需要的氮化合物。空中闪电路径上造成的高温，能使氮和氧合成为氮氧化合物经雨滴吸收后变成极稀的硝酸（2NO2＋H2O→HNO3＋HNO2），进入土壤后再与其他物质化合成植物所需的硝酸态氮。
图1 大气圈的垂直结构示意图
表1 海平面附近干空气的主要成分
二氧化碳
在对流层下部的含量，因地因时而异，城市多（大城市CO2浓度可超过0.0005），农村少。绿色植物的光合作用能吸收CO2，放出氧气。地面附近CO2的含量又随植物的盛衰及昼夜阳光的有、无、强、弱，而发生季节变化及日变化，且随高度改变。CO2对太阳辐射吸收弱，但易吸收和放射长波辐射，对大气有保暖效应（曾误称为花房效应，见地球辐射）。由于工业发展及森林面积的减少，大气内CO2的含量有逐渐增加的趋势（图2）。1978年CO2的含量已达332×10-6。但由CO2增多引起的气候影响目前尚无定论。
图2 大气内CO2浓度的变化
臭氧
主要分布在10～50公里间（称臭氧层），其最大浓度出现在20～30公里。该处的臭氧浓度常超过1×10-6，甚至可达10×10-6。大气低层的臭氧含量少，典型浓度是5～50×10-9（未污染空气）至500×10-9（地面污染空气）。高空的臭氧由光化反应生成，低空的臭氧一部分从高空输来，一部分由闪电等造成。大气中的臭氧总量很少，如把横截面积为1厘米2的整个垂直大气柱内的臭氧订正到标准状况（气压是1013.25百帕，温度是273K），平均就只有0.3厘米厚的一层。臭氧浓度随纬度、时间、天气形势而异。臭氧能强烈吸收太阳光中的紫外线。使地面生物免受过多紫外线的伤害。近地面层若臭氧过多，便对生物有害。
水汽
空气中的水汽含量，随时间、地点而不同：沙漠（或极地）上水汽含量极少，热带洋面上的水汽含量按体积百分б计算可达4%。一般情况下，高度越高，水汽含量越少（表2），但有时在个别气层中也偶见水汽含量随高度升高而增多的现象。水汽在大气内能发生相变，产生云、雾、雨、露、霜等。水汽对太阳辐射吸收弱，但易吸收和放射长波辐射，对大气保暖效应有贡献，水汽含量的增多能增强大气逆辐射，能减弱地面有效辐射。
悬浮杂质
其含量及分布随时间、地点而变。它们使能见度变坏；吸收并反射太阳辐射；易于吸收和放射长波辐射，影响地面和空气温度，它们中有些能促进水汽凝结，对云雾降水的形成起重要作用。
在100公里以上，各种气体逐渐变成为原子态。由于分子扩散作用超过了涡动扩散作用，气体成分发生重力分离：造成轻的气体在上、重的气体在下。空气分子量随高度增加而逐渐变小。在100～1000公里间，这一层底部以氮分子为主，其余大部分区域以氧原子为主；1000～2400公里间，以氦原子为主；2400～约10000公里，以氢原子为主。
表2 中纬度不同高度上的水汽含量
大气的垂直分层
对流层
位于大气下部。其底与地表面相接，其厚度在赤道处达17～18公里，在中纬度平均是12公里左右，在极地则降至8公里左右。其中空气质量占了整个大气质量的4/5。对流层内温度随高度增加而降低。虽然温度的下降率随时间、地点而异，在某些特殊气层内常有温度随高度增加而增大的逆温现象。但一般而言，随着高度的增加有5～7℃/公里的减低率，平均减低率是6.5℃/公里。温度随高度下降的原因是由于地面能吸收到达地面的大部分太阳辐射，然后放出长波辐射，加热空气。因此相对于对流层空气来说，地面是一个热源。对流层内存在大量的湍流和对流。云、雾、降水以及猛烈风暴均发生在这一层内。对流层大气按离地面高度又可分为贴地层、近地面层、摩擦层（行星边界层）及自由大气等四个层次（图4）。①贴地层是从地面到离地约两米以下的气层。它受地面的影响最大，温度随高度及时间的变化最为激烈。白天地面的强烈增温作用使层内的垂直温度递减率常远大于10℃/公里；夜间地面强烈辐射冷却，层内会出现强烈逆温。由于接近地面，所以岩石、土壤内的放射性气体（如氡与钍射气）及生物作用产生的气体都会影响本层下部的大气成分。温度水平分布也受地面强烈影响，顶部温度的水平分布较底部均匀，在适当选择地点后，其温度能代表相当大范围内的气温。在地面测温时百叶箱中的温度表球部规定放在本层顶部高度处。②近地面层是从地面到高约100米左右的气层。它在下垫面的影响下，气象要素及其梯度均有明显的变化。空气流动也有明显的湍流特点。层中热量、水汽、动量的垂直湍流输送通量随高度的变化不明显，其顶部是这些垂直湍流输送通量随高度无明显变化区的上限高度。③摩擦层又叫行星边界层，是从地面到高约500～2000米的气层。其中上部垂直湍流输送通量随高度的变化已趋明显，地面摩擦影响及热力影响渐渐减弱。④自由大气。行星边界层以上的那部分对流层属自由大气，那里基本上已不受地面摩擦影响。在中高纬度，风已服从地转风或梯度风法则，即气流几乎平行于等压线。地面的温度日变化对本层的影响很小，但地面温度的年变化对本层仍有影响。
图4 对流层的分层示意图
生物圈是地球上生物主要活动空间。分布于地表上下的大气、土壤、岩石、水域中。在大气圈内的那部分生物圈，位于对流层下部，愈近地面，生物活动愈多。贴地层是大气圈内生物活动最多的地方，对农业生产的影响最大。
对流层顶为对流层与平流层间的过渡区，厚达几百米到一、二公里。对流层顶内温度随高度增加而缓慢下降，有时甚至呈现温度随高度不变或微有增加的现象。中纬度对流层顶的温度，约在－50～－55℃之间。
平流层
位于对流层顶至50公里之间。其下半部，温度随高度增加而升高并不快；但其上半部，温度随高度则增加较快。平流层内包含臭氧层。由于臭氧能吸收波长在0.2～0.31微米的太阳短波辐射，致使平流层内温度随高度增加而增加。空气以水平运动为主，垂直对流运动十分微弱。大气污染物进入平流层后能长期存在。在高纬地区，冬季在20～30公里高度上有珠母云，呈虹彩色泽，晨昏可见（见云雾现象）。平流层顶部称平流层顶，位于离地50～55公里处，温度已达0℃左右。
中间层
自平流层顶至85公里左右。温度随高度升高而迅速下降。有强烈的对流运动，故有上对流层之称。中间层顶部称中间层顶，位于离地80～85公里，该处温度已低于－83℃。在中间层顶附近，高纬地区的黄昏时刻，有时会出现夜光云（见云雾现象）。60公里以上，空气分子能吸收太阳紫外辐射而发生电离。习惯上又把60公里至中间层顶附近的范围称为电离层的D层。
热成层
又称热层或暖层，自中间层顶至250公里（太阳平静时）或5 00公里左右（太阳活动强烈时）。温度随高度增加而上升（图3）。由空气直接吸收太阳辐射（波长小于0.2微米）引起。热成层的温度变化十分大：在5 00公里高度上，温度变化范围是4 00～1200℃，变化情形与一天的时刻、太阳活动的强弱、纬度等有关，其日变化可达5 00～8 00℃，日出前具有最小值，下午二时左右具有最大值。热成层中的高温，只能说明分子的平均动能很大。热成层上部温度不再随高度变化的高度称热成层顶。热成层顶的高度是变化的：从2 50公里变至5 00公里左右。根据热成层的电离特性，习惯上常把9 0～1 40公里间的范围称为电离层的E层，而把1 40～5 00公里间的范围称为电离层的F层。
外层
或称散逸层。一般指500公里以上的大气。此层内温度随高度变化很少。这一层中，空气粒子很少互碰，中性粒子基本按抛物线轨迹运动，有些速度较大的中性粒子，能克服地球引力而脱离地球大气。但带电质点的运动主要受地球磁场的控制，因此500公里以上的大气也称磁层。
参考书目
J.M.华莱士、P.V.霍布斯著，王鹏飞等译：《大气科学概观》，上海科学技术出版社，1981。（J.M.Wallace and P.V.Hobbs，Atmospheric Science；An Introductory Survey，Academic Press，1977，New York.）
J.T.霍顿著，中国科学院大气物理研究所译：《大气物理学》，科学出版社，1981。（J.T.Houghton F.R.S.，The Physics of Atmosphere，Cambridge University Press，1977，London）
空气的农业意义
二氧化碳
空气中的CO2含量在正常情况下为320μl/L，即每立升空气仅含0.6毫克，它是植物光合作用形成有机物质的碳素来源。作物对空气中CO2含量有一定的要求，并有相应于光补偿点和光饱和点的二氧化碳补偿点和饱和点。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13～17微米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，从而引起农业地带的重新布局，种植制度的改革等。
氧气
空气中的O2是动植物呼吸作用的O2源泉，是生命存在的条件。呼吸作用是生物界普遍存在的现象，作物的呼吸一般为有O2呼吸，其外部表现为CO2的释放和O2的吸收。由于空气中O2的含量较多，干洁大气中一般含量为20.95%。因此尚未发现空气中的O2对农作物生长、发育有亏缺现象。有一部分O2进入土壤或溶于水中，是土壤或水体中生物进行呼吸所必需的成分。土壤中缺O2将影响微生物活动及有机物质的分解，根系生育也受到损伤；中耕松土有利于O2进入土壤。土壤长期积水会引起缺O2，水田通常采用浅水勤灌等措施调节O2供应。养鱼池也必须更新水层，满足鱼类对O2的需要。因此，O2是农业生产的重要条件。
水分
空气中的水分是从海洋、河湖以及土壤和植物表面以水汽蒸发的形式输运来的。大气中的水汽含量，不但有垂直分布的变化，还因纬度、地形、地势以及海陆分布而有显著差异。纬度愈高，水汽含量愈少，在寒冷干燥的陆面上其含量几乎近于零，而在温度较高的洋面上空，容积容量可达4%。
空气污染
当空气中一些物质远远超过正常含量，对生物体产生不良影响时，表明空气受到污染，并开始恶化农业生态环境、威胁农业生产的发展。例如有害气体进入作物体后，影响作物生育，甚至造成干枯落叶，减产失收。SO2污染所形成的酸雨，使土壤酸化，影响作物生育和产量，危及水体中生物的生存。空气污染严重时甚至使家畜中毒死亡。净化空气、防止空气污染，已日益成为保证农业生产发展的重要措施。
风
风是空气运动的表现，给农业生产带来多方面的影响。作物与空气间的热量、CO2和水汽等的交换是靠空气的运动来实现的。因此风是作物生产力的重要因素，迄今还有“麦秀风摇”等农谚。风能更新农田作物层的空气，改善农田小气候环境，以免高温，高湿环境影响作物生育和滋生病虫害。空气中的CO2稀薄，旺盛生长时农田CO2消耗大，靠空气的乱流运动输送高层大气中的CO2来补充供给，才能满足光合作用需要。空气的运动还有利于迅速稀释空气中的有害气体，净化和更新农业生产环境的空气。因此，栽培作物宜合理密植，以利于通风。风媒植物都借空气的运动来传播花粉和繁衍后代，玉米、油菜等主要农作物均靠风力传粉受精。风的机械吹摇作用会给植物带来机械损伤并加剧蒸腾。大风时作物易倒伏。大风伴随一些其它环境因素的异常变化，如暴雨、大雪等，常形成农牧业灾害。
大气非绝热过程
气块通过分子传导、对流、乱流、相变（蒸发、凝结、融解、冻结、升华、凝华）、辐射等作用而与外界发生热交换的过程。空气是热的不良导体，以分子传导方式传递的热量一般很少，除在贴近地面几厘米范围内外，一般不予考虑。对流热传输是对流层内热量传输的重要方式。空气的强迫对流和空气因不稳定而造成的对流，都有把热量沿垂直方向作迅速输送的作用，它们都有使上下位温不同的空气变为位温均匀的效应。乱流热传输是由空气微团的不规则运动所引起的热量输送，其输送热量的效率可达分子热传导的几十万倍，它是摩擦层中热量交换的重要方式之一。大气中的水分发生相变时，有潜热的转变，所以当水汽输送时若伴有相变，则必发生热量交换，通过水的相变，从地面输入大气的潜热量是相当可观的。辐射热传输是指物体以电磁波的形式向外传送或接收能量。空气块本身时刻不停地在放射辐射，同时又能吸收外界给予的辐射。空气直接吸收太阳辐射的能力较差，但善于吸收地面辐射与邻近气层的辐射。近地面层空气受地面辐射的影响最大，辐射热传输的效率可达分子热传导的数千倍。
气块的温度变化，受绝热因子与非绝热因子的共同影响。当气块在近地面层内运动，或以水平运动为主时，非绝热因子占有重要地位。这表现在气温的日变化及气团的变性中。当气块以垂直运动为主时，虽然决定气块温度变化的主要因子是绝热因子。但在气块升、降时，环境空气会卷入气块内部，产生合并与混合过程（称为挟卷过程），使气块成为开放系统。故气块的温度变化，并不严格遵循绝热方程，需作非绝热修正。
大气光学现象
虹
日、月光经云滴或雾滴发生折射和反射而形成的彩色大弧。常出现于日、月相反的方向。但月虹或雾虹的色彩不很明显。在云雾滴中光线发生一次内反射两次折射所形成的虹，称为主虹。主虹的彩弧外侧呈红色，内侧呈紫色，外侧角半径约为42°。在虹的外侧，有时可见另一同心大光弧（见彩图52），色带排列与虹相反，内侧角半径约为50°，光彩也较暗淡，称为霓（或副虹）。它是光线在云雾滴中发生两次内反射、两次折射而形成。虹和霓在地面上看，一般最多只能看到半个圆弧，但若在山顶或自由大气中观测，则有时可观测到几乎整个圆弧。早在公元7世纪，中国唐代孔颖达（574～648）就曾提出“日照雨滴则虹生”的正确观点。但直到1637年才由法国R.笛卡儿指出：水滴对不同波长的光线的折射率的差异是造成虹彩的原因。
晕
日、月光线通过云中冰晶发生折射或（和）反射而产生的位于日、月周围的光圈、光柱、光弧、光点的总称。最常见的晕是角半径为22°的晕，是由光线通过六角柱状冰晶上相互交成60°的两个侧面而产生折射所形成，其光路的最小偏向角为22°，即折射的最大强度，正好在距光源为22°处。晕多出现在卷层云或卷云上，有时光圈不全（见彩图54）。月晕多白色。日晕色彩排列内红外紫，内侧最亮，具有相当明显的边界，愈往外亮度愈弱。角半径为46°的晕较少见到，产生这种晕时，日、月光线需通过六角柱状冰晶上的一个侧面及一个底面，如图。早晚太阳高度角甚低时，有时可见一条白色光柱，直贯太阳，称为日柱。它与假日环、日珥、假日、反日、日角等都属日晕的范畴。晕的出现常是天气将要变化的一种预兆，许多古代的天气谚语和晕象有关，如“日晕三更雨，月晕午时风”等。
晕的形成原理示意图
华
日、月光线通过云滴或小冰晶时，由衍射作用而形成的紧密围于日、月光轮外的彩色光象。通常出现于高积云上，有时出现在卷积云、层积云上。色彩内侧微蓝色、外侧褐红色，有时可能有好几重。华的大小决定于云滴的大小，它的半径反比例于水滴或冰晶的尺度。华的角半径一般在1°～5°之间，最大可达十几度。它的大小变化可预示云的结构和天气变化的趋势。天气谚语中就有“大华晴，小华雨”的说法。
峨嵋宝光
日（月）光从观测者后面投射到前方云幕或雾幕上，因受云雾滴的衍射而产生的彩环（见彩图55）。观测者的头部或人影可见于彩环之中。由于在四川峨嵋山最常见，因而得名。在其他山地或飞机航行于云上时，有时也可见到这种现象。
霞
清晨或傍晚，在太阳附近或太阳相对一侧的天空或云层上出现的色彩现象。它是由阳光透过气层时受空气分子及大气中的尘埃、水汽等的选择性散射，余下较长波长的日光所形成。因为波长较短的蓝紫光大多已被散射掉，所以霞光多数以红光占优势。晴空出现的霞是散射霞；有云时出现的霞是通过大气的剩余日光在其上反射而成，称为反射霞。霞有预示天气的作用，如天气谚语中有“朝霞不出门，晚霞行千里”等。
海市蜃景（蜃楼）
来自远处物体的光线，经反常密度分布的空气层，发生显著折射（或同时有全反射）时，使远处景物发生位置、形状、大小的变化和晃动等的奇异幻景。比实物高的称上蜃，比实物低的称下蜃。常发生在海边或沙漠地区，故有“海市”之称。
极光
高纬度夜空中出现的射线、弧、带、帷幕或冠冕状绚丽彩色的光象。常具有动态。系太阳发出的高速带电粒子，因受地球磁场作用而折向高纬地区，激发了高层大气分子或原子而形成。中纬地区亦可偶见。其亮度一般如满月夜的云，常带红、绿等色彩（见彩图16页）。
大气环流
简况
形成因素
形成大气环流的主要因素有：①太阳辐射条件造成的赤道与极地之间的温度差异；②由地球自转造成对气流运动的偏转作用；③地球表面海陆分布和地形条件的影响。
三圈环流
只受太阳辐射和地球自转影响形成的环流，是大气环流的理想模式。以北半球为例，赤道上空的气流，受热膨胀上升，并沿经圈向极地流动，由于受地球自转作用，气流逐渐向纬圈方向偏转。约在3 0°上空，就成为几乎与纬圈平行的西风。它阻碍气流继续向北流动，加之纬度越高，纬圈越小，所以，气流就在约3 0°上空积聚下沉，使该区形成高压区域，这些下沉气流在低层向南北分流。向南气流在地转偏向力作用下向右偏，转变成东北信风返回赤道，与南半球相应的东南信风在赤道地区汇合成赤道辐合带，然后又因此上升，形成一个低纬地区环流圈，称信风环流圈，也称哈得来环流。上述高压区下沉气流的向北分支也要向右偏转，变成中纬低层的偏西风。另外从北极冷却下沉的空气在低层向南流，右偏为东北风。它与北上的偏西风汇合使较暖的偏西气流（由低纬向高纬）沿东北气流爬升，到高空后又南北分流，向北的一支流向极地变冷下沉，补偿极地地面南流的空气。这就是高纬地区的环流，称极地环流圈。在低纬和高纬这两个环流圈之间，则产生一个相反的环流圈，在地面气流由南向北，在高空则由北向南，称中纬度环流圈。三圈环流的形成，相应地在低层形成三个风带和四个气压带，这就是行星风带。在北（南）半球，它们由南（北）而北（南）依次排列：赤道辐合带（赤道低压带）、东北信风带、副热带高压带、西风带、副极地低压带、极地东风带和极地高压（图1）。这对地表面条件б较均匀的南半球，与实际环流状况大体上б较符合，对地表条件复杂的北半球则相差甚远。
图1 近地面的风带与气压带示意图
实际环流
海陆分布和地形条件的影响使得实际的大气环流比其理想模式更复杂。在高空500百帕等压面上（图2），冬季（1月）中高纬度盛行以极地为中心的沿纬圈流动的西风，其上有明显的行星尺度的平均槽脊。夏季（7月）西风带北移，而在副热带地区出现深厚的高压带。高空图上等高线密集的区域就是行星锋区，是中、高纬度冷暖空气之间的过渡区域，它与气旋、反气旋的形成、活动关系密切。
在海平面平均气压图上（图3、4）存在着若干闭合的高、低压系统，有的常年存在，称永久性活动中心；有的随季节改变，称半永久性活动中心。冬季（1月）北半球的主要活动中心，在中纬度，海洋上有冰岛低压与阿留申低压，大陆上有西伯利亚高压与北美高压，在副热带区有太平洋高压和大西洋高压。夏季（7月），大陆上形成两个热低压（亚洲低压、北美低压），海洋上的两个低压（冰岛低压、阿留申低压）很弱，副热带高压增强并北移。大气活动中心的季节交替，在亚洲大陆上最显著，基本上决定了该地区的天气和气候。季风也是大气环流的组成部分（见季风气候）。从广义上说，因局地因素产生的以日为周期的空气流动（局地环流），包括海陆风、山谷风以及其它地方性风系也属大气环流范畴（见下垫面）。
图2（a） 北半球1月500hPa等压面图
图2（b） 北半球7月500hPa等压面图
大气环流是形成气候的重要因子。大气环流异常是引起大范围天气和气候异常的直接原因，对农业生产影响很大。研究大气环流规律，对解决中、长期天气预报、气候学的理论和实际问题有重要意义。
图3 世界1月海平面气压图
图4 世界7月海平面气压图
参考书目
叶笃正、朱抱真著：《大气环流的若干基本问题》，科学出版社，1958。
E.帕尔门、C.W.牛顿著，程纯枢等译：《大气环流系统》，科学出版社，1978。（E.Palmèn and C.W.Newton，Atmosphe-ric circulation systems，Academic Press，1969.）
大气静力稳定度
稳定条件
在环境空气中任选一气块，设它在移动时不与环境空气混合，是绝热过程。其气压在任何时刻都和同高度的环境气压相同，环境空气处于静力平衡。以γ表示环境空气的垂直温度梯度（即上升单位距离环境温度的降低值），γd代表干绝热直减率，代表环境空气位温（见大气绝热过程）的垂直变化率，则干空气和未饱和湿空气的稳定度判据为：γ＞γd（或）为不稳定；γ＝γd（或＝0）为中性稳定；γ＜γd（或＞0）为稳定。以γm代表湿绝热直减率，代表环境空气假相当位温（见大气绝热过程）的垂直变化率，则饱和空气的稳定度判据为：γ＞γm（或＜0）为不稳定；γ＝γm（或＝0）为中性稳定；γ＜γm（或＞0）为稳定。习惯上，γ＞γd的气层称为绝对不稳定气层；γ＜γm的气层称为绝对稳定气层；γm＜γ＜γd，对于未饱和空气是稳定的，对于饱和空气是不稳定的，称为条件性不稳定。把气层垂直温度分布情况点在T-InP图上（见温度—对数压力图解），得出γ线，根据γ线与图上相应的γd及γm线的配置易确定气层稳定度，如图。
影响原因
影响大气稳定度的原因：①不同高度上有不同的加热（或冷却）作用时，能影响大气稳定度。若低层加热效应比高层强（或低层冷却效应比高层弱），则未来稳定性减弱或不稳定性增加；若低层加热效应比高层弱（或低层冷却效应比高层强），则未来稳定性加强或不稳定性减弱。②不同高度上出现不同强度的冷暖平流与干湿平流时能影响大气稳定度。若高空有冷干平流（或暖湿平流）、低空有暖湿平流（或冷干平流），或者两者同时出现，或者暖湿平流随高度升高而减弱（或增强）、冷干平流随高度而增强（或减弱）时，则未来稳定性减弱（或增加）、或不稳定性增加（或减弱）。③系统性垂直运动影响大气稳定度。气层在作垂直运动时，如始终未达饱和，则其稳定度性质不变，但抬升后使稳定或不稳定的程度都降低。下降后使稳定或不稳定的程度都增加。中性平衡的气层抬升（或下降）后仍为中性。气层在作垂直运动时如达到饱和：当气层是上部干燥、下部潮湿，抬升过程中气层下部比上部先到达凝结高度，抬升一定高度后可从原来的稳定层结变为不稳定层结。④环境气流的影响。气块作垂直运动时，还会有环境的较冷空气卷入气块，这能降低气块温度；干空气卷入云块后引起云滴蒸发也会产生降温，致使气块浮力减少。另一方面，气块上升时其附近必有下沉的补偿气流，以填补由于气块上升而空出来的位置。考虑了补偿气流后，大气的稳定度应根据上升气块到达某高度时的温度与绝热下降到该高度上的环境空气的温度对比来决定。这些也影响大气稳定度。
大气静力稳定度的条件
大气垂直稳定度决定垂直运动能否发展，影响云和降水。在作暴雨、雷暴、冰雹预报时，必须考虑大气稳定度。在熏烟防霜、田间喷药（粉或雾）时，也要考虑近地层的大气稳定度。
大气绝热过程
干绝热过程
干空气进行绝热升降运动时，其温度随气压的变化规律可用干绝热方程或泊松方程表示。即。知道了干空气块在作垂直运动前的温度T0及气压P0，利用此式就可以算出当它升降到气压P时的温度T来。未饱和湿空气块在作绝热上升运动时，只要没有水汽凝结现象，气块温度变化规律也基本可用干绝热方程计算。当由此算得的温度达到水汽饱和的温度时，其相应的气压P就是气块上升过程中开始发生凝结的等压面气压值。干空气块和未饱和湿空气块每绝热上升（或下降）单位距离时，其温度的降低（或升高）值，称为干绝热气温直减率（γd）。其值约为9.8℃/千米。气块如按干绝热过程移动到1000百帕等压面时所应有的温度，称为位温（θ）。可根据下式算得：
式中 T、P为气块的温度和气压。气块进行干绝热变化时，其位温保持不变。若气块得到（或失去）热量，则θ增大（或减小）。比较不同高度上空气的冷热时，必需将它们放在同一高度上来比较，而不能用它们在不同高度上的温度来直接比较。这是因为在同一高度上温度相同的空气，在干绝热地将它们放到不同高度上，必然有不同的温度。由于比较两块空气的位温，等于把两块不同气压下的空气都放到1000百帕等压面（即同一高度）上来比较，因此这是比较不同高度空气的冷暖的常用方法。位温随高度的变化情况，可判断大气稳定度（见大气静力稳定度）。
湿绝热过程
单位质量的饱和湿空气块作假绝热上升时，必有水汽发生凝结并放出潜热。这潜热将抵销一部分因空气上升所造成的降温。其温度变化规律的微分近似式为：
式中 Cp是干空气的定压б热；Rd是干空气б气体常数；d qs是凝结出的水量；L是水的相变潜热（根据水汽相变成水或冰，分别采用凝结潜热或凝华潜热）；dT是气压改变dP时气块温度的改变值。饱和的湿空气块绝热上升单位距离时的温度降低值称为湿绝热直减率（γm）。γm值一般小于γd值。γm值随温度的增高和气压的下降而变小，不同温、压条件下的γm值，见下表。
湿绝热直减率γm（℃/km）随温度和气压的变化
气块绝热上升直到其中水汽全部凝结并脱离气块后，再按干绝热过程下降到1000百帕时的温度，称为假相当位温（θse）。它既考虑了气压的影响，又最大限度地考虑了凝结潜热对气块的增温作用。计算θs。的近似公式为：
式中 e是自然对数底；L是相变潜热（凝结潜热或凝华潜热）；Tc是气块在抬升凝结高度处的温度；q是气块的实际比湿；Cp是干空气的定压比热。气块的θse值在干绝热与湿绝热过程中都保持不变。在分析气团、锋、大气垂直稳定度时常用到θs。
大气探测
见高空大气探测。
大气烟尘现象
霾
大量极细微的干尘粒或盐粒等均匀地浮游在空中，使水平能见距离小于10千米的空气普遍混浊现象。背景暗淡时（如背景为山）略带淡蓝色，背景明亮时微带浊黄色或桔红色。某些地区与干热风的出现相联系，有干雾之称。
沙尘 泛指风自土壤表面，将尺度从10-6～10-5厘米到10-3～10-2厘米的大量质粒卷入空中，所造成的视程障碍现象。包括沙尘暴、扬沙及浮尘等。沙尘暴出现时，水平能见距离小于1千米。扬沙出现时，水平能见度在1～10千米之间。浮尘指尘土、细沙均匀地浮游在空中，使水平能见度小于10千米，多为远处尘沙经上层气流传播而来，或为沙尘暴、扬沙出现后尚未下沉的细粒浮游空中而形成。
烟
由于燃烧或其它化学反应而散布于空气中的极小固体微粒（10-6～10-4厘米）形成的混浊现象。有烟幕时，黄昏太阳呈红色，其它时间稍带红色。都市、工业区上的烟幕常呈黑色、灰色或褐色；在远处森林火灾形成的烟幕，在天边可呈现浅灰色或淡蓝色。浓的烟幕有烟的气味。
尘卷风
在多尘沙地区，因热对流作用而将地面尘沙卷到空中而形成的小范围旋转尘柱，高度一般可达几十米。
倒春寒
在春季天气回暖过程中出现比常年温度明显偏低而对作物造成损伤的一种冷害。一般有两种情况：①前期气温回升正常，后期比常年偏低；②前期温度偏高，后期温度比常年偏低。这两种温度异常型往往使农作物遭受很大危害。
倒春寒天气在中国、日本、朝鲜、印度及美国等都有发生。中国春季正是由冬季风转变为夏季风的过渡时期，常有间歇性的冷空气侵袭，天气多变，温度不稳定。当冷空气南下时，发生降温现象。冷空气南下越晚越强，降温范围越广，出现倒春寒的可能性越大。北方下来的冷空气，往往在长江流域以南地区与南方的暖湿空气相持，形成持续性低温阴雨的倒春寒天气，一般当旬平均气温比常年偏低2℃以上，就会出现较为严重的倒春寒。中国南方倒春寒主要威胁早稻育秧，秧苗在低温条件下，易发生严重烂秧死苗。在北方，倒春寒会使棉苗生育不良，发生病害，花生烂种及早播高粱粉种，蔬菜生长缓慢，推迟上市季节。
防御措施有：①根据倒春寒的发生规律，科学地确定种植制度，以避开其危害。②做好倒春寒预报，采用相应的防御措施，如双季早稻可抓住“冷尾暖头，抢晴播种”，越冬作物应及时进行田间管理，增施暖性肥料等。③推广保温育秧，合理进行灌水以及采用增温化学制剂等。
低温冷害预报
针对作物生长期间可能发生的异常低温过程及作物可能受害状况编制的农业气象灾害预报。异常低温过程是指在作物营养生长期或生殖生长期出现的持续时间较长的夏季低温或秋季低温，使作物生理活动受障，生殖器官受害，导致生育推迟。由于在它出现的前后，温度及其他气象要素没有剧烈变化和巨大差异，它的致害过程不易被察觉。低温危害是一种累积效应，一旦出现，造成的灾情重、受灾范围大。因此，这种预报既可为制定作物种植计划提供依据，又可为避免或减轻灾害，采取应急措施提供参考。
预报低温冷害，在日本有40余年历史，从水稻、大豆等作物冷害指标，关键期及其生理机制，到冷害预报和抗御冷害的综合措施，都有较深入的研究。中国自20世纪50～70年代开展这项工作，其中以中国东北冷害预报和长江以南水稻“寒露风”预报开展较多。
低温冷害预报一方面要对未来时期的低温进行预测；同时要考虑未来时期作物的生育过程，并估测作物受害的可能性和受害程度。低温预报方法与天气预报没有严格的区别。长期预报（季度、年度预报）主要用统计回归方法建立各种预报方程（见统计天气预报）。中小台站多以天气谚语为线索，应用点聚图、距平相关、时间剖面图等方法。近年来，还研究应用模糊数学方法预报低温，在定性预报上有一定的效果。短期主要用天气图方法（见天气图预报）和动力数值方法（见数值天气预报）。
作物生育期预报是低温冷害预报的前提条件之一。低温过程出现在作物生育的关键阶段，就可能使作物受害（见冷害）。
低涡
位于高空且中心气压较四周为低的涡旋天气系统。中心温度比四周低的低涡叫做冷涡。以西南涡为例，它是对中国天气影响最大的一种低涡天气系统，生成于中国西南部，故有此名。它受青藏高原的动力和热力影响而形成。常先在离地表一、二千米附近出现。在高原上常在500百帕等压面天气图上先出现，在川滇西部常在700百帕等压面天气图上先出现，在四川盆地附近常在850百帕等压面天气图上先出现。西南涡有暖性的，也有冷性的。暖性西南涡很少移动，云和降水天气不强。当有冷空气由北侧或西侧侵入，暖性西南涡可以演变为冷性或不对称的低压。向东移动，结合切变线和锋面，可以发展为江淮气旋；向东北方移动可以影响到华北、东北；向东南方移动可以影响到华南，甚至可以成为南海台风生成的胚胎。
低压
见气旋。
低压槽
三面气压较高一面气压较低的天气系统。简称为低槽或槽。槽内气流在北（南）半球作逆（顺）时针旋转。天气图上，低压槽内各等压线或各等高线曲率最大点的连线称为槽线。地面天气图上，低压槽内常伴有辐合上升运动，易产生云和降水。在高空天气图上，低压槽反映大气波动特征，是重要的天气系统，在槽线的下游常有上升运动，易有云和降水天气现象，在槽线的上游常有下沉运动，天气多属晴好。
地积温
见积温。
地理播种
地理分期播种
在各个地理播种点上，再按分期播种法原则安排若干播期，则称为地理分期播种法。这种方法既具备地理播种法的多点特征，又具备分期播种法的多期优点，因而能从空间和时间两个方面充分对气象条件和作物生长发育状况进行平行观测。它适用于各种农业气象问题的研究。但这种方法技术比较复杂，需要从时间和空间两个方面来控制误差。由于它涉及人力、物力较多，常只用于较大地区范围的试验。
地理移置
是在地理播种法的基础上发展来的一种试验方法。它利用在试验基地统一栽培管理的盆栽资料，于试验处理阶段快速送到不同高度或纬度的试验点，按试验设计进行一定时间的平行观测后，又送回基地栽培管理。显然，它克服了地理播种试验法的缺陷，可在一个试验周期中获得多种组合数据，试验效率提高数倍，也有利于试验精度的提高。在低温冷害和高温危害的研究中应用较多，以研究气象条件对作物某一生育阶段的影响，但盆栽条件限制了对群体状况的观测，盆栽材料运送到各个高度也需要有效的交通工具。正确估计试验点的间距与最大高度，往往是设计地理移置试验的关键。
地理分期播种
见地理播种。
地面凝结现象
露
由于夜间辐射冷却，水汽在地面及近地面物体上凝结而成的水珠。在草上及树叶上，它可汇聚成较大的水珠（由植物叶面排出的水珠不是露）。
霜
夜间辐射冷却达到0℃以下时，水汽在地面或近地面物体上凝华而成的白色松脆的冰晶。但由露冻结而成的冰珠称为冻露。
雨凇
过冷却液态降水（雨或毛毛雨）碰到地面物体后直接冻结而成的坚硬冰层。呈透明或毛玻璃状，外表光滑或略有隆突。常于阴天或雾天形成于物体的迎风面上，也称冻雨、明冰。
雾凇
由过冷却雾滴迅速冻结，或由空气中水汽直接凝华在物体上的乳白色冰晶物。常呈起伏不平的粒状（粒状雾凇）或毛茸茸的针状（晶状雾凇）。雾天及静风时易出现。多附在物体的突出角上或细长物体的迎风面上。而且其结构有时较松脆，受震易塌落。粒状雾凇凝聚厚度有时可达1米（山顶），而晶状雾凇的凝聚厚度一般不超过1厘米（见彩图49～51）。
地面气象观测
观测项目
天气观测
为天气图填绘和天气分析预报等的需要，各站在规定的同一时刻进行的气象观测。可分基本天气观测、辅助天气观测和补充天气观测三种。基本天气观测的标准时刻是世界时（格林威治平均时）00、06、12、18时，共四次，辅助天气观测的时刻是世界时03、09、15、21时，通常只是在选定的观测站进行。补充天气观测是因某些特殊需要在以上固定时刻以外而进行的定时或不定时的气象观测，如航空天气观测、危险天气观测、航线天气观测等，均需按规定要求进行观测和发报。
气候观测
为气候分析及研究提供气象资料而在部分站进行的观测。中国曾采用地方平均太阳时1、7、13、19时四次进行气候观测。后因这四次平均值在中国大部分台站与基本天气观测的四次平均值差别不大，而将气候观测的时制统一到天气观测的时制上去。
地面气象观测项目
特殊项目观测
为一定科研任务或专业的气象要求而进行的观测，如农业气象观测、航空气象观测等。
观测场地
进行地面气象观测的主要场地是地面气象观测场。观测场应设在能较好地反映本地较大范围气象要素特点的地方，观测场四周必须空旷平坦，观测场边缘与四周孤立障碍物的距离，至少是该障碍物高度的3倍以上，距离成排的障碍物至少是该障碍物高度的10倍以上。观测场四周10米内不能种植高秆作物，以保证气流畅通。中国规定，观测场的大小，一般为2 5×2 5米2。有日射和热量平衡观测业务的台站，可再向南扩充1 0米。整个观测场的平面布置如图示。
观测场平面布置参考图
地面切应力
空气水平运动引起的单位地表面积上的曳力或摩擦阻力。从量纲分析可知，地面切应力是地表面在单位面积、单位时间内的动量变化——动量通量。在乱流边界中，它就是同乱流涡旋有关的乱流切应力。在层流运动中，则是粘滞切应力（或层流切应力）。它的量纲等于密度和速度平方的乘积。这里的密度是指运动于表面之上的整个空气密度，而速度是指从气流流到表面的水平动量中的风速。因此，可以由上面量纲方程导出切应力：
式中 ρ为空气密度；u*为与动量通量有关的涡动速度，至少可以认为它同摩擦产生的涡旋转动的切线速度成正比，即与表面上气流垂直乱流交换效率有关。因此，常称u*为摩擦速度。粗糙表面的u*比平滑表面的大。
切应力和表面作用于大气的力相等，但方向相反。由于空气是流体，切应力仅作用于大气下边界，而不作用于整个大气。受摩擦影响的地面层，产生这种切应力。而且它作为动量通量向下输送。在近地气层中，切应力的变化不超过10%。因此，在这一层内，各切应力数值，近似地等于地面处的数值。在地面层中，可以认为空气密度为一常值，所以，不同高度的平均水平动量，同风速廓线成比例。
地面天气图
用各地同一时间的地面气象观测资料填在空白地图上，分析绘出各种曲线，以了解各地天气情况的一种天气图（见天气图分析）。气象资料包括气温、气温变化量、露点温度、风向、风速、能见度、海平面气压、气压变化量、气压变化趋势、降水量、云和天气现象。在空白地图上的测站处，将这些资料以规定的符号和数据填写在规定的位置上，填图的规定以图为例表示之。各地观测资料填毕，对这些资料进行分析，绘制等压线、等变压线或其他标记，以表明锋、气旋、反气旋、台风、热带辐合带等天气系统所占据的位置、范围和强度，标绘成片的重要天气区域，如雨区、雪区、雾区、大风区、雷暴区、冰雹区等。在分析绘制中还规定：以灰实线表示等压线，蓝粗线表示冷锋，红粗线为暖锋，紫粗线为锢囚锋，红蓝相并的粗线为准静止锋。另以蓝色G字表示高压中心，红色D字表示低压中心，红色符号表示台风。绿色标明成片的雨雪区，黄色标明成片的雾区，棕色表示风沙和大风区。中国过去有用汉字“高、低、台”代替“G、D、”的。
地面天气图气象要素填写型式
中国目前使用的地面天气图的范围有北半球图、亚欧图、东亚图及区域性图，它们的比例缩尺分别为1/3×107、1/2×107、1/1×107和1/1×106～1/5×106，根据预报时限的长短和预报对象的不同，可选用上述的一种或几种。世界共同规定的地面天气图，一天中有4次，分别为00、06、12和18四个世界时，即08、14、20和02北京时。各国还有自行规定时次的地面观测资料广播。如中国每日还广播05、11、17和23北京时4次的地面观测资料，可以增制地面天气图。
地球辐射
大气的吸收
长波辐射是地面和大气间热量交换的重要方式。大气中的水汽、CO2、臭氧等都具有强烈吸收和发射长波辐射的能力，其中尤以水汽的吸收最明显。水汽对地球辐射有两个强吸收带，一个在4.5～8.0微米，另一个在18微米以上的远红外区。水汽对8～12微米波段的辐射吸收很少，该波段是重要大气窗。液态水对长波辐射的吸收更强烈，0.1毫米的薄层水可以吸收长波辐射能量的99%，不很厚的云层就能完全吸收地面辐射，同时云层本身又以接近黑体的辐射能力向上和向下放射长波辐射。CO2对地球长波辐射也有两个强吸收带，中心分别位于4.3和14.7微米。臭氧和氧的吸收带有多个，以9.6微米为中心的狭窄光谱带较强，其余吸收带常与水汽、CO2吸收带相重叠。大气对短波辐射吸收很小，而对长波辐射吸收很强，所以它大大减弱了地球向宇宙空间的辐射，对地球表面起保温作用，称大气保暖效应。
分类
地球向上辐射
指地面和大气的向上辐射的总和。地面放出的长波辐射，其强度决定于地面温度，温度越高，地面向上辐射就越强。地面向上辐射有明显的日变化，以午后为最大，日出前后最小。大气向上辐射也有类似变化，但变化幅度与量值均较地面向上辐射为小。地面向上辐射是地面对大气加热的主要方式之一。
大气向下辐射
习惯称大气逆辐射，由大气或云层向下（地面）发射的长波辐射。大气逆辐射到达地面时有90%以上被吸收，用来补偿地面的辐射失热。有云时大气逆辐射明显加强。
地面有效辐射
指地面向上发射的长波辐射与吸收的大气逆辐射之差，表示在长波辐射交换过程中地面净损失的能量。由于地面温度约比对流层平均温度高出50K，所以长波辐射交换结果地面总是损失能量，使地面冷却，晴夜地面降温就是由此引起的。地面有效辐射是地表辐射平衡方程的主要分量之一。地面温度越高，地面向上辐射越强，可使有效辐射越大；气温越高，大气中水汽含量和云量越多，则有效辐射越小。晴空时有效辐射具有明显的日变化，其最大值在午后出现，最小值在日出前出现。有效辐射年变化以夏季最大，冬季最小。在山区，由于海拔高度增加，大气逆辐射减小，有效辐射增大。在中亚沙漠上测得的地面有效辐射为1.84焦·厘米-2·分-1。1979年中国青藏高原曾测得最大有效辐射为2.09焦·厘米-2·分-1。
观测和计算地球长波辐射，特别是地面有效辐射，对研究各地夜间地面降温规律，分析地面逆温、霜冻和辐射雾的形成，以及制订相应预报方法，都有实际意义。农业生产中所采用的防止低温、霜冻措施，主要途径之一是通过减少作物或地面的有效辐射来实现。
地中海气候
夏炎热干燥冬温和多雨的气候类型。主要分布于南、北纬30～40°之间的大陆西岸地区，北半球有地中海沿岸地区和美国西南海岸的加利福尼亚州，南半球有智利的中部地区、南非西南岸地区、大洋洲西南海岸及新西兰的北岛地区，其中以地中海沿岸地区分布最广，并且最为典型，故名地中海气候。一般特征是冬季盛行来自海洋上的西风气流，降雨较多，气温较高；夏季处于副热带高压带控制之下，降雨稀少，气温高，气候炎热干燥。冬季最湿月的降雨量均超过夏季最干月降雨量的三倍以上。地中海气候区，盛产橄榄、葡萄、无花果等暖温带果类，因此，地中海气候，又称为橄榄气候。
地转风
自由大气中没有加速度的风。它是在平直等压线（或平直等高线）情况下，不考虑摩擦作用，当水平气压梯度力（）与水平地转偏向力（）达到平衡时，产生的空气水平运动（），如图。地转风速率与水平气压梯度成正比，又与空气密度及所在纬度的正弦成反比。等压面上的地转风速率，与等高线梯度成正比，并与所在纬度的正弦成反比。地转风的方向遵循白贝罗风压定律：平行于等压线（或等压面上的等高线），在北半球，背风而立，高压（或等高线的高值区）在右，低压（或等高线的低值区）在左；在南半球则相反。
地转风与中、高纬度自由大气中的实际风较接近，但与低纬地区的实际风及摩擦层中的风差异较大。在中高纬度自由大气中的风场与气压场关系，应用地转风规律可以相互决定。（曹文俊）
地转风
地转偏向力
由于地球自转的影响，从地球表面观测到，相对于地球运动的物体的速度方向，不断偏离其惯性运动方向所归因的力，也称科里奥利力，简称科氏力。作用在单位质量运动气块上的地转偏向力，常分为水平地转偏向力（）与垂直地转偏向力。水平地转偏向力系由地平面围绕瞬时垂直线旋转而产生，其数值是地球自转角速度、观察点地理纬度的正弦与气块运动速度连乘积的两倍；其方向在北（或南）半球，面向气块的运动方向时，水平地转偏向力与速度方向相垂直并指向运动方向右（或左）侧。它能改变速度的方向，不能改变速度大小。水平地转偏向力在中、高纬度大尺度运动中很重要，它使低（或高）压中的气流不是向中心辐合（或向外辐散），而成为气旋（或反气旋）式环流。赤道上没有水平地转偏向力。垂直地转偏向力系由地平面围绕瞬时正北线（在南半球是正南线）旋转而产生，其数值是地球自转角速度、观察点地理纬度的余弦与气块运动速度连乘积的两倍。它只能引起气块重量的微小变化。在北（或南）极地方，没有垂直地转偏向力。
点聚图
表示预报因子和预报对象之间相互关系的一种图解。通常取两个预报因子，分别作直角坐标图的纵、横坐标，以不同符号表示预报对象出现与否，把长期历史资料填入所设计的坐标图中。如果预报对象出现与否的两种点子相对集中于图内的不同区域，即可作为预报的工具。作天气预报时，按已出现的预报因子数据找出图中的相应点子，再按该点落入的区域预报该天气是否出现。这种图解还可再加工，如绘制等概率线等。在这种图解中，预报对象是否出现的两类点子分离的程度，反映预报因子与预报对象之间的关系密切与否。如果两者毫无关系，则两类点子混杂在一起而不能分离，此图解不能当作预报工具，需另行选定预报因子，再另制作图解。反之，则可作预报工具。点聚图的类型很多，可取一坐标为预报因子，另一坐标为预报对象；也可把几个预报因子数据综合作为一个坐标；也可取极坐标等。还可制作一套点聚图配合使用。
电磁感应式轻便风速表
见轻便风向风速表。
电导率仪
原理
电解质溶液中的带电离子在电场的作用下，产生移动而传递电荷，因此具有导电性。其导电能力的强弱称为电导度。因电导度是电阻的倒数，因此测量电导大小可用两个电极插入溶液中，测出两极间的电阻，即可求得电导度。根据欧姆定律，当温度一定时，电阻，式中L为电极的间距，A为电极截面积，对于一个电极，两者都是固定不变的，故为常数，称电极常数Q，因此电导度，令为电导率，即K＝Q S，其单位通常用微欧姆/厘米，或毫欧姆/厘米。
结构
电导率仪由电极和主机组成，电极用铂片制成。二电极的面积一样，并固定其间距。为适应不同量级的电导率测量，一机备有不同的电极。主机的构造原理如图。
电导率仪原理示意图
式中 E为电压；Rx为被测液体的电阻；Rm为分压电阻。当E，Rm和Q均为常数时，电导率K的变化必将引起Em作相应变化，所以通过测量Em的大小就可测得液体电导率的高低。
使用
使用时，在测量前把被测液准备好，放入电导池。把电极和主机连接固定好（注意选好预计量程和相应的电极），接通电源后，经过调零和标准满刻度就可以开始测量。测量时，把电极感应头完全浸入被测液中，待指针稳定后即可读数，直接得出电导率值。电极在每次浸入被测液前，尤其是更换不同样品时，必须用去离子水冲洗干净，并用滤纸把所附着的水份吸干。擦拭电极时须小心保护电极板面，使其不受损伤。每个电极棒都有自己的电极常数，不可混用。此仪器轻便，操作简单，测量精度较高。
参考书目
严国光、王福钧主编：《农业仪器分析法》，农业出版社，1982。
电动通风干湿表
见通风干湿表。
电线积冰观测
对雨凇、雾凇凝附在导线上或湿雪冻结在导线上的现象的观测。电线积冰对通讯及电力输送可能造成严重的危害。中、高纬度各国都比较重视这项观测。有些国家还用自记仪器连续记录导线积冰量。电线积冰的观测，只在装有导线积冰架（由两组互相垂直的支架组成。每组均安有两根长1米的导线）的指定站进行，观测项目包括每一次积冰过程的最大直径、厚度和最大重量（克/米）。
电阻土壤湿度计
原理
土壤溶液的导电基本符合欧姆定律V＝IR，式中I为通过两极的电流，V为加在两端的电压，R为电阻。但因土壤溶液的导电是离子导电，它受温度、土壤盐分以及电极与土壤接触的紧实状况等许多因素的影响，因而不能直接使用裸露电极。通常是把两根金属电极嵌于各种微孔介质块中（如石膏、多孔陶瓷、尼龙玻璃纤维等），构成感湿元件（常称电阻块），将其埋入土壤中，待感湿元件与土壤水分取得平衡后，再测量其电导率。电阻块感湿后的电阻与土壤含水量之间的关系是通过实验检定而制成标定曲线，供测定时使用。也可利用土壤压力膜装置做出“电阻—张力”关系曲线，用来测量土壤水势。
构造
主要由感湿元件（电阻块）和测量电桥构成。为防止电极极化，还必须配备交流电源。电阻块是由一对固定距离的铜电极，其外裹上感湿材料（多孔介质）铸成一薄的长方块，体积约3×4×1.5立方厘米。两电极分别焊接引出线，终端接插头。感湿材料要求微孔均匀，吸湿性能好，埋入土中滞湿性小，受盐分影响小，且不腐蚀。目前多用石膏。同一仪器配有多只石膏块，其特性及规格要一致，须经特殊处理后，挑选在同一条件下，其电阻值相近的。测量多用平衡电桥，直接显示电阻值。也可用不平衡电桥或配备专用的自动记录器。
使用
首先需要根据欲测的土壤层次和深度要求，把电阻块分别埋入土中，使电阻块与周围土壤接触良好。然后把引线和插头拉出地面，做好标志并固定保护好。观测时携带测量部分到现场，只要把各电阻块分别插在测量仪表上读数即可。
此仪器便于多点连续测定土壤水分的动态变化。其构造简单，安装使用方便，用石膏制作电阻块，价格低廉，比较耐用。如果制作良好，测定土壤吸力的范围在0.3～15巴之间，即适于较干燥或无灌溉地区使用。但在不同质地的土壤中使用，要分别制作标定曲线。电阻块具有负的温度系数，测定时要进行温度订正。当土壤含盐量超过一定浓度后，其测湿范围减小，尚须进行盐分订正。电阻块带有滞湿性，这是难以克服的缺点。
电阻温度表
利用金属导体的电阻随温度变化的特性来测定温度的仪器。金属导体的电阻随温度升高而增大，它与温度的变化关系可用下式表示：
式中 Rt为上限温度t时的电阻值；R0为下限温度t0＝0℃时的电阻值；α和β均为电阻温度系数，它们取决于导体的材料性质和温度范围，当测温范围不大时，一般情况下可忽略上式中的二次方项。下表为某些金属在常温下的α值。从稳定性的角度看，铂最好，所以许多金属温度表都选用铂丝制作测温元件，这种温度表叫铂电阻温度表。精密的温度标准仪器多采用铂电阻温度表。其次是金，银的导电性也很好，但这些都是贵金属，价格较高，较少采用。通用的遥测仪器普遍选用铜线制作测温元件，称铜电阻温度表。金属电阻温度表早已在各种温度测量和自动控制技术中使用。在农业气象工作中常用于野外考察、实验室、农田及各种保护地温度测量或湿度测量。
某些金属在常温下的α值
电阻温度表一般包括：感温元件（包括延引导线）、电阻测量系统、指示器或自动记录器等三部分。感温元件可用铂、铜、镍等金属的漆包绝缘细线绕成所需要的各种形状。其外有镀亮的保护套，既有保护作用，又有防辐射作用。电阻测量系统一般选用平衡电桥，如图。当电桥处于平衡状态时，为RT＝R2，R3和R4是两个固定电阻，比值不变，RT是感温金属电阻，R2是可调电阻，检流计是指示平衡状态用的。当温度改变时，RT随着发生变化，电桥失去平衡，通过改变R2的数值使电桥达到新的平衡，因而能在R2上直接指示出温度数值。
电阻温度表测温电桥原理图
电阻温度表的主要优点是它的性能较稳定，线性度好，与其它感温元件相比，能通过较大的电流。它的主要缺点是温度系数小，灵敏度较低，精度易受延引导线长度和环境温度变化的影响，曾用等臂电桥的三导线法补偿电路来消除这种误差，但仍不能进一步提高电阻温度表的精度，因而遥测距离受到一定的限制。
凋萎湿度
参考书目
山西农学院土壤农化专业编：《土壤学》，人民教育出版社，1976。
凋萎湿度测定
作物开始稳定凋萎时的土壤湿度测定。凋萎湿度是作物能利用的土壤水分下限，它的测定对研究作物的水分供应和制定管理措施等都有重要意义。常用的测定方法有以下几种。①指示作物法。根据指示作物（如小麦、大麦或燕麦）叶片失去膨压，呈稳定凋萎的现象，测定当时的土壤湿度。具体步骤是：把刚从田间分层取回的土样及时地分别装入小玻璃容器内，播下两粒已发芽的指示作物种子，并施入适量肥料溶液，在适宜的空气温度和湿度条件下，进行培育。幼苗出土后在容器内的土表铺上隔离层，以防止土表蒸发和土壤过热。每日观测该作物的发育期和植株状态。当已呈现凋萎的作物在阴暗条件下，于次晨任一叶片都没有恢复膨压，即说明该植株已呈稳定凋萎。此时，从栽培容器中倒出土样，迅速拣出作物根，测定该土样的湿度。这样就可以分层测定，每一土层3～4个重复，求出算术平均值。此法较为准确；②田间直接测定法。在干旱季节，于自然条件下田间作物出现稳定凋萎时分层测定田间土壤湿度。此法往往因土表蒸发使土壤过干，故表层测值常低于凋萎湿度；③间接测定法。利用凋萎湿度与其它的土壤农业水文特性之间的关系间接测定凋萎湿度。如根据最大吸湿量测定值乘上系数1.5求得。由于土壤及作物不同，此系数可变动在1.3～2.5之间。此外，有人证明凋萎湿度与田间持水量之间有密切关系，则可用田间持水量的测定值求得凋萎湿度。
东北冷害
类型
东北地区发生冷害的频率高，而且往往与其他农业气象灾害同时发生，形成以下几种不同天气型的冷害：①低温多雨型（湿冷型）。低温与多雨涝湿相结合，地温低，湿度大，成熟延迟，造成贪青减产。这种冷害对涝洼地多的东北中部地区以及在洼地种植的高粱危害最大。②低温干旱型（干冷型）。低温与干旱相结合，对雨水偏少的西部地区和不抗干旱的大豆威胁最大，对玉米危害也相当严重。③低温早霜型（霜冷型）。低温与特殊早来的秋霜相结合，这种冷害能使水稻、高粱贪青晚熟，大幅度减产。④低温寡照型（阴冷型）。低温与阴雨寡照结合，这种冷害对日照偏少的东部山区的水稻危害最大。
危害指标与危害时期
不同作物不同生育时期抗低温的能力不同。水稻苗期气温低于15℃时就不能分蘖，四分体和小孢子期气温低于17℃，不实率增加，开花期日平均气温低于22℃，不实率急剧增加，灌浆期日平均气温低于18℃，粒重明显降低。耐冷性强的品种受害的温度指标低1℃以上，耐冷性弱的品种高1℃左右。高粱雌雄蕊分化期平均气温低于21℃，最低气温低于14℃时，小花大量败育；灌浆成熟期平均气温低于20℃，灌浆速度减慢，千粒重降低。玉米开花期遇上日平均气温低于20℃的低温阴雨，就会妨碍花药开裂，影响授粉，灌浆成熟期温度低于15～16℃，会影响淀粉酶的活性，使子粒不饱满。棉花生育后期气温低于20℃时，裂铃速度减慢，15℃以下将阻碍纤维的伸长和增厚，使棉花的品质降低、产量下降。大豆虽比较耐冷，但气温低于12℃时，出苗会明显延迟，低于15℃时，对叶片生长和分枝形成都有较大影响，低于17℃时，开花大为延迟，低于15℃时，花荚脱落，灌浆明显减慢。在分析冷害的气候规律时，通常用生长季积温比常年偏少的程度作指标。吉林省生长季积温少100℃，粮食减产10%左右。一般作物在苗期和成熟期耐低温能力较强，在幼穗分化、抽穗、开花受精阶段和灌浆初期，是生理上的不耐低温时期，严格要求适宜的温度条件，耐冷能力差。东北地区进入8月份以后，温度急剧下降，并且年际波动大，常常不能满足水稻、高粱等作物的需要，对产量影响很大，成为这些作物气候生态上的冷害关键时期。
地区分布
冷害的地区分布比较复杂，温度低、生长季短、积温年际变化大、低温年发生频率高的地区一般冷害较重；反之，冷害较轻。在温度条件相同的情况下，喜温作物受冷害的比例大，凡是种植比较晚熟的品种和耕作粗放的地方冷害较重；而麦类作物中早熟品种比重大，而又精耕细作的地方，冷害较轻。东北冷害可分为四个类型区：①黑龙江省黑河地区、伊春山区、三江平原北部和吉林省长白山区，大于或等于10℃积温低于2400℃，无霜期不足120天，冷害发生频率最高，这些地方不宜种植食用高粱，水稻、玉米的冷害极重，而较耐低温的大豆也可能因冷害而减产。②黑龙江省中南部地区、吉林省吉林、通化地区的半山区和延边朝鲜族自治州的盆地地带，大于或等于10℃积温为2400～2800℃，无霜期为120～135天，冷害发生频率较高，高粱、水稻冷害严重，玉米冷害也较重。③吉林省长春、四平、白城地区，黑龙江省西南部一角，辽宁省东部山区、半山区，≥10℃积温为2800～3200℃，无霜期为135～150天，冷害发生频率较低，高粱、水稻冷害较重，玉米冷害较轻。④辽宁省中部、西部和南部地区，≥10℃积温在3200℃以上，无霜期超过150天，冷害发生频率最低，高粱、水稻仍有较轻的冷害，玉米、大豆基本上没有冷害，棉花、花生等作物的冷害较重。
防御措施
①根据当地的气候特点以及农作物对温度条件的要求和冷害发生规律，种植适宜的作物，确定各种作物的适当比例，明确各种作物的安全播种期、抽穗期和成熟期，实行安全栽培，以防冷害。②根据各地冷害发生规律，确定育种目标，鉴定作物品种的耐冷性，选育出适合当地条件的早熟、耐冷、高产品种。③采用综合栽培措施，包括适时早播、早插秧，缩短播期和插秧期；实行塑料薄膜保温育秧和地膜覆盖，提高地温和水温；增施磷、钾肥和有机肥料，合理使用氮肥；加强田间管理，防治病虫害。另外，打去下部叶片，喷磷、深锄，以及喷洒促熟激素、增温剂等，也都能促进作物早熟，躲过低温危害。
参考书目
潘铁夫等编著：《农作物低温冷害及其防御》，农业出版社，1983。
东北平原农业气候资源利用
见农业气候资源利用。
东风波
热带东风带内气流的波动。南、北半球的副热带高压带之间为热带东风带，盛行偏东风。北（南）半球，东风波的东侧有南（北）风分量，西侧有北（南）风分量。在气压场上它与低压槽相对应，槽线走向多为近南北方向。东风波波长一般为1000～1500公里，有的长达四、五千公里，自东向西移动，是热带东风带内易产生云雨的一种天气系统。云雨分布的类型，有的在波后、有的在波前、有的呈“人”字型，如图。东风波可发展为热带气旋，有时可发展为台风。中国南海地区，地面天气图上如有热低压，上空有东风波来临时，易发展成台风。东风波对中国南海和华南天气有影响，强盛时也可影响到长江流域，可降暴雨。东亚地区季风旺盛，近地面层的流场上东风波不明显，仅出现在对流层中部的流场上。（张裕华）
人字形云带的东风波
冻害
简况
世界上越冬作物（冬小麦、黑麦）冻害严重地区有苏联的欧洲部分，特别是乌克兰北部、伏尔加河中下游和北高加索等地区。自20年代以来，在乌克兰北部和中部、哈萨克斯坦和西西伯利亚等地区的冬作物和果树常发生严重的冻害。在中国，冻害常发生于北方冬麦区的北部，即长城内外黄土高原和新疆北部。华北平原较重的冻害约5～6年一遇。新疆北部较重的冻害一般四年一遇，1968、1975、1982年死苗改种面积均达20%以上。1977年、1980年中国大部分冬麦区发生严重冻害，冬小麦越冬死苗分别为330万公顷和200多万公顷。甘肃省陇东地区1949年以来较严重的冻害就有11次之多，累计毁种面积近70公顷万。此外，长江流域的越冬作物叶菜类、冬小麦、冬大麦、冬油菜，黄河流域的冬油菜以及华北的越冬菠菜也常发生冻害死苗。
对于植物冻害的研究已有上百年的历史。19世纪70年代俄国A.℃.法明钦研究和揭露了植物冬季休眠与外界环境条件的关系以及植物抗寒性发展中有机体内部的化学变化；1913年B.A.马克西莫夫提出了保护物质学说，分析了葡萄糖和甘油等保护物质对提高植物抗寒性的作用；1936年И.И.图蒙诺夫确立了植物抗寒锻炼的阶段；Ф.М.库珀尔曼提出分蘖节是小麦越冬存活的关键部位，并指出受冻植株返青后的假生长现象；1964年J.M.梁斯论述了细胞膜的位相变化是冻伤发生的主要原因；J.莱卫特等则认为膜蛋白质变性使主动运输系统钝化是引起膜损伤的原因；60年代中国科学院曾就华北地区冬小麦冻害组织过考察和研究。简令成、吴素萱等阐明了细胞结构稳定性与植物抗寒性的关系。70年代以来，对小麦冻害类型、指标、小麦品种抗寒性鉴定和防御措施等方面做了许多工作，并取得了新的进展。
冻害类型
中国的越冬作物，如冬小麦、冬大麦、冬油菜、越冬叶菜类及某些宿根饲料和牧草等常有冻害发生，其中主要是冬小麦。冬小麦冻害类型有以下几种：①冬季严寒型。当冬季有两个月以上平均气温比常年偏低2℃以上，北方广大无积雪麦田及积雪不稳定地区，可能发生这种冻害。如冬前积温偏少，麦苗弱则受害更重。②入冬剧烈降温型。是指麦苗停止生长前后因气温骤然大幅度下降而发生的冻害。另外，如播种过早或前期气温偏高，生长过旺，再遇冷空气更易使冬小麦受害。③早春融冻型。早春回暖解冻，麦苗开始萌动，这时抗寒力下降，如遇较强冷空气可使麦苗受害。以上三种冻害类型对冬油菜和越冬叶菜类也适用。
小麦冻害指标
各国大多采用植株受冻死亡50%以上、分蘖节处最低温度作为小麦冻害的临界温度，简称LD50（lethal dose temperature 50）。LD50的高低可作为衡量植株抗寒力的指标。此外也有采用冬季负积温、极端最低气温、最冷月平均温度等作为冻害指标的。不同品种、不同发育时期及不同外界条件下植株抗寒力是不同的，通常冬小麦在初冬抗寒力较强，冬末随气温回升而抗寒力逐渐下降，返青后迅速下降。华北、西北强冬性品种冻害的临界温度（LD50）冬季大多为－16～－18℃，冬性越弱，抗寒性越差，弱冬性品种早春遇－6～－8℃低温，即可死亡。一般生长不良的植株比健壮植株低1～3℃。
防御措施
①合理布局。确定合理的冬小麦种植北界和上限，目前一般都以年绝对最低气温－22～－24℃为北界或上限指标；冬春麦兼种地区可根据当地冻害、干热风等灾害的发生频率和经济损失确定合理的冬春麦种植比例；根据当地越冬条件选用抗寒品种，采用适应当地条件的防冻保苗措施。②提高植株抗寒力。选用适宜品种，适时播种。强冬性品种以日平均气温降到17～18℃，或冬前0℃以上的积温500～600℃时播种为宜，弱冬性品种则应在日平均气温15～16℃时播种。此外，可采用矮壮素（CCC）浸种，掌握播种深度使分蘖节达到安全深度，施用有机肥、磷肥和适量氮肥作种肥以利于壮苗，提高抗寒力。③改善农田生态条件。提高播前整地质量，冬前及时松土，冬季耱麦、反复进行镇压，尽量使土壤达到上虚下实。在日消夜冻初期适时浇上冻水，以保持和稳定地温。停止生长前后适当覆土，加深分蘖节，稳定地温（但返青后要注意适时清土）。在冬麦种植北界地区、黄土高原旱地、华北平原低产麦田和盐碱地上可采用沟播，不但有利出全苗、壮苗，越冬期间还可以起到代替覆土加深分蘖节的作用（见彩图108）。
参考书目
J.Levitt,Responses of Plants to Environ Mental Stresses,Academic Press,1980.
北京农业大学农业气象专业编：《农业气象学》，科学出版社，1982。
В.М.Личикаки,Пеpезимовка Озимых Культур,Корос,1974.
冻涝害
作物越冬期间受内涝和冰冻形成的综合性灾害。常发生在冬季积雪较多的地区，低洼地、过水地和质地粘重的土壤。苏联欧洲部分南部冬末春初常因雪水溶化而发生冻涝害。中国北方麦区的北部常因小麦浇返青水过早而发生。当有冻土层顶托时，冻涝害维持时间长，危害加重。
作物受冻涝害的轻重与作物生育时期和抗寒力强弱有关。冬前生长健壮的麦苗，在越冬期间即使全部被水淹没15～20天，也不会丧失生活力，有所谓“寸麦不怕尺水”的农谚。但处于越冬末期的麦苗，早春时一般水淹7～10天就会受到伤害。冻涝害的形成是由于水淹时氧气不足使植物窒息而死，台田种植是防御冻涝害的重要措施。
冻裂（林木）
林木向阳面受冬季昼夜温度剧变致使树干纵向冻裂的一种林业气象灾害。常发生在高寒地区，疏林地、孤立木、林缘树受害更重。冻裂一般不会直接引起树木的死亡，但可以使林木生长衰弱，招致病虫袭击，产生心腐病，降低木材、工艺品质和年生长量。
冻裂与温度的变化幅度、树木种类、树皮光滑程度以及林分疏密度等有关。北方严冬的白天，树干向阳部分由于受阳光直射，温度很快升高，体积也随之膨胀，入夜气温急剧降到0℃以下，树干向阳面外层突然冷却收缩。但树干内部，尤其是木质部的导热性能差，收缩慢，树干在收缩快慢不一致的情况下，向阳面的外层产生破裂。如果昼夜温差变化不剧烈时，一般不易产生冻裂。耐寒树种对温度的下降反应不敏感，不易发生冻裂，皮厚而粗糙的阔叶树，易发生冻裂，稀疏林分尤其是孤立树、林缘树、行道树等因受阳光的强烈照射，昼夜温差过大，比密林深处的林木冻裂严重。防御措施：庭园的树木及行道树等，在入冬前可用草绳等物包扎树干，如毛白杨、新疆杨等只要包扎离地面三米以内的树干即可；利用对冻裂不敏感的耐寒树种作林墙，针叶树一般比阔叶树耐寒，针阔混交是较理想的林分结构；采伐时可择伐，保留部分树木，使以后的林分具有一定的密度。核桃楸最容易出现冻裂，应适当密植，每亩株数保持在300株以上。
冻土
土壤温度低于0℃，其内部水分已冻结的土层。冻土的形成主要受气候条件控制。按冻结持续时间分为：①暂时冻土。指受天气变化影响，暂时冻结，不久即融化的土层；②季节冻土。即冬季冻结夏季全部融化的土层；③多年冻土或永久冻土。指多年保持冻结状态仅其表面可能在夏季融化的土层。多年冻土分布在欧、亚和北美大陆的北极地区以及部分中、低纬度的高山上，约占陆地总面积的20%。多年冻土的深度各地不等，在苏联亚库梯亚可达400米，个别地方甚至可达600米。中国多年冻土分布在青藏高原、帕米尔高原以及祁连山、天山等山区。东北47°N以北地区分布着平原永久冻土。此外在大、小兴安岭和一些高山的顶部（五台山、长白山等）也不连片的出现多年冻土。青藏高原的冻土深度，在昆仑山垭口附近可达140～175米，每年5月上旬开始至8月底或9月初融化表层冻土，融化深度1～4米。东北的多年冻土厚度达50～100米，夏季融化深度为0.5～3.5米。多年冻土约占全国面积的21.5%，约占世界冻土面积的1%。季节冻土分布在多年冻土的外围地区，其南界在中国东部大致沿30°N，然后由四川盆地的北部和西部边缘折向云贵高原北部，约占全国面积的53.5%。暂时冻土界线大致与22°N相当，约占全国面积的23.9%。各类冻土总和可占全国面积的98.9%。
中国冻土分布与气候区界线有对应关系。多年冻土带主要分布在北温带和中温带的山区；季节冻土主要分布在中温带、南温带及北亚热带的山区；暂时冻土则主要分布在亚热带及北热带的山区。在气象站，可利用冻土器观测冻土深度。研究冻土的形成和分布有实际意义。多年冻土的局部融化常形成特殊的冰缘地貌现象，如冻融滑塌，冻融泥流，冻胀裂缝等，对交通工程建设，住房建设有很大影响。在东北地区多年冻土阻止了地下水下渗，这是引起该地区为沼泽地和湿地的原因之一，对农业生产不利。季节冻土构成土壤水分的特殊状况，不仅能湿润土壤，而且还有利于春耕。
冻土观测
对土壤冻结时间、冻结层次及其上、下限深度与冻结程度的观测（见冻土）。土壤冻结早晚影响秋季的农田耕作。严重冻结对冬作物越冬有不利影响。春季解冻的早晚和快慢不仅决定春耕的早晚，对整地工作质量也有一定影响。因此，冻土观测有助于秋、春季田间工作的安排。冻土观测地点要有代表性，如地面自然状态未受破坏等。观测时间应在上午，最好在早晨。冻结深度的测定方法有四种：①坑测法。掘开土层，用尺垂直地量出冻土层的厚度（厘米）。这种方法最原始、但最可靠；②使用达尼林冻土器，它由外管（橡皮管）和内管（软橡皮管）构成。内管充满蒸馏水，管外壁有厘米刻度，0厘米与地面齐平。器内的软橡皮管中蒸馏水的冻结深度即表示冻土深度。由于土壤水的成分与蒸馏水不同，所以，管内蒸馏水的冻结深度与实际冻土深度有一定的误差。此仪器简便，使用广泛；③冻土钻法。土钻管壁上刻有尺度（见取土钻），使用时用锤将土钻敲入土中至一定深度，取出土钻，仔细观察钻下端土样有无冰晶存在，以判断土壤是否冻结，再根据下钻深度读取冻土深度。此法较费力，一般冻土深度在30厘米以上时使用：④电阻法。利用土壤冻结后电阻增大的原理，根据各层土壤电阻变化来判断冻土深度。由于土壤水分多少、导线焊接好坏，仪器附近土壤埋实程度等的不同也会引起电阻变化，所以这种方法可靠性差。观测冻土深度时，如果土壤表层已经融化或出现双冻土层，应分别记录冻层上、下界限的深度。土壤冻结程度的观测，一般取20～25厘米深度的土样，根据四级标准（即结冻厉害、中等、较弱和干燥冻结）用手压法测定。
冻土钻
见取土钻。
短期天气预报
见天气预报和天气图预报。
短日照植物
见光周期。
对流
空气的有规律的升降运动。对流是大气垂直运动的主要形式之一。它常分为热力对流和动力对流两类。热力对流指空气存在水平温差时，由浮力作用而引起的升降运动。动力对流也称强迫对流，指由于气流的水平辐合、气流过山时的强迫抬升和锋面的抬升等机械作用触发引起的局部上升运动。对流出现在不稳定大气内。当气层下部受热、上部冷却，或层内水汽发生相变而有潜热释放，或高空有冷平流，低空有暖平流时，都能使温度垂直梯度增大而促使对流发展。实际大气中的对流有时由热力原因与动力原因共同引起。对流的水平范围一般仅占几百米至几十公里，持续时间仅有几十分钟至几小时，垂直速度一般有1～10米/秒，在强对流云中可达几十米/秒。对流不仅能垂直输送热量、动量、水汽、灰尘等，而且它是形成阵雨、暴雨、冰雹的重要原因。大气愈不稳定，对流愈易发生。
多通道电子风速计
见转杯式风速表。
E
二十四节气
参考书目
中国农业科学院农业气象研究室编著：《二十四节气与农业生产》，农业出版社，1960。
冯秀藻、欧阳海编著：《二十四节气》，农业出版社，1982。
二氧化碳饱和点
在辐射能充分满足的条件下，作物的光合作用强度不再随CO2浓度的增加而增大时的CO2浓度。大多数作物的CO2饱和点在800～1800μl/L左右。正常大气中CO2浓度在CO2饱和点以下。农田里，尤其是晴朗无风的白天，株间CO2浓度经常成为光合作用的限制因子。提高CO2浓度，大多数作物都有增产效应。据报道，把作物放在1 0 00μl/L C O 2浓度时，C 3作物的光合作用б在3 00μl/L时增长54%～75%，C4作物增长12%～27%。影响C O 2饱和点高低的因素有：①作物种类。C3作物的CO2饱和点高于C4作物。C3作物在CO2浓度达到1500μl/L时也不饱和，C4作物在CO2浓度约达1000μl/L时，即开始饱和。②辐射能通量值的高低。当辐射能高时，CO2饱和点提高，辐射能减小时则降低，见图。辐射能和CO2浓度对光合作用的影响是相互制约的。辐射能足够时，CO2浓度制约着作物对CO2的利用；CO2足够时，辐射能又是光合作用的限制因子，它们适当地配合，才能达到最大的光合效益。（江永和）
不同光照度条件下小麦苗光合强度和CO2浓度的关系
二氧化碳补偿点
在辐射能得到满足的条件下，作物光合作用所消耗的CO2与呼吸作用释放的CO2达到平衡时，环境中的CO2浓度。作物处于CO2补偿点时，表光合强度等于零，作物没有干物质积累。CO2补偿点低的作物，在较低的CO2浓度中还有光合产物；在正常的CO2浓度中，它的光合效率较高。所以，低CO2补偿点往往可以作为作物高光合效率的一个指标。
CO2补偿点因作物种类、氧的浓度、辐射能和温度的不同而异。C4作物（如玉米、甘蔗等）的补偿点低于C3作物（麦类、水稻等）。在O2浓度为21%，气温为25℃条件下，C4作物的CO2补偿点一般为0～5μl/L，C3作物为40～60μl/L。这是由于两者光呼吸作用的差异所造成的。O2浓度在0～2%以下时，C3作物的CO2补偿点低于10μl/L，与C4作物相差不大。在O2浓度升高并高于空气中O2浓度时，C3作物补偿点显著升高。在大豆试验中，O2的浓度从0到100%时，CO2补偿点由十几μl/L直线上升到160μl/L以上。在辐射能很弱时，CO2补偿点随辐射能增强而降低。温度对CO2补偿点影响较小，一般随温度升高略有上升。
二氧化碳红外气体分析仪
原理
不同的气体分子，对于红外辐射区有着不同的吸收特征波长。CO2气体对4.26微米波长红外辐射有强烈的选择吸收能力。这是因在4.26微米波长红外线作用下，CO2分子偶极子与之发生共振，因而能吸收这个波长的红外辐射。其他单原子（如H）及同原子分子（如N2、H2）则不存在振动偶极子，故不吸收红外辐射。当波长4.26微米的红外线通过含有CO2的空气时，部分能量被CO2吸收，能量的减少量可根据比尔定律（Beer's Law）测定，即：
式中 E0是入射前的红外辐射能量；E是被CO2吸收后的红外辐射能量；K是CO2气体的吸收系数：c是空气中CO2浓度；L是红外光线在气体层中通过的距离，对给定仪器为常量；△E只与CO2气体浓度c有关，如能测出△E值，即可求得CO2的浓度。
基本结构
一般可分为三部分，即光路部分、气样采集部分和电子放大显示部分。光路部分包括产生红外线的红外辐射源及信号调制器。气样采集部分包括测量气室和采样气路等。电子放大显示部分包括接收红外辐射的红外检测器、电讯号放大器、显示记录器等。
工作过程
仪器的作用是要测出△E值，以便能在显示器上直接读出空气中的CO2含量。按结构可分为双气路和单气路两类。
双气路型
图2中1和2表示两个波长和强度都相同的红外辐射源，一般由红外灯泡和光学滤光片组成。红外灯泡所产生的红外辐射，波长范围较宽，经过滤光片后，即变成了波长4.26微米的红外平行光束。红外光束1通过对比管到达检测器6，对比管4是密闭的，管内充满已知浓度的标准气体，例如纯净的N2。管内CO2浓度接近于零，不吸收4.26微米波长的红外辐射，因此检测器右边得到的能量相当于公式（2）中的E0。红外光束2通过试样管5时，一部分能量被流动空气样品中的CO2气体所吸收，因而到达检测器左边的能量，就相当于公式（2）中的E，显然检测器两边接收的能量不等，其差值相当于△E。检测器是个薄膜电容器，通过汇集膜7，它把△E变成电迅号，并送到信号放大器8加以放大，再经检波整流以后由显示器直接显示CO2的浓度。显示器可以是电流表或自记电位差计9，也可用数码显示10并配备数字打印机。旋转遮光器3是一块由同步电机11驱动、其扇形角为90°的双扇形黑色薄板，两扇形相距亦为90°，它以恒速转动，薄板转动一周使光路各通断两次。就这样把原来两个光路所形成的直流信号变成了断续的脉冲信号。因为放大交流信号比直流信号方便，也比较准确，精度高。
图2 双气路型CO2红外气体分析仪示意图
单气路型
结构简单，体积和重量都小，便于携带，它只用一个气室和一个红外辐射源。红外源放在一个受同步电机带动的圆形调制筒内，筒上开有6个窗孔，沿圆周均匀分布，互差60。；孔上装有A、B两种滤光片各三片，A、B相间排列，A型片只允许4.26微米波长红外光通过；B型片只允许CO2不吸收的红外光通过。于是，当调制筒转动时，就会有CO2能吸收和不能吸收的两种红外光束交替通过测量气室，室内流动空气中的CO2将吸收其中一种光束的部分能量；因此，接收到的能量也交替为E和E0，其差值就是△E。所以，调制筒每转一周，就可得到三个△E值。如此循环往复，可得到较为准确的CO2气体含量。
注意事项
①要除尘除湿。由于水汽分子是偶极子，也强烈吸收红外线，除湿不尽会严重影响CO2气体的测量准确度。尘埃中的杂质，有一些能吸收红外线，也会干扰测量结果。②防止人为影响。人体在日常呼吸中呼出CO2，不注意也会影响测量结果。另外，还要注意空气密度变化对CO2浓度的影响。在精密测量时应考虑温度和气压的订正问题。③经常注意仪器的校准。仪器在使用一段时间后，可能发生某些性能方面的变化，影响测量的准确度。
二氧化碳汇
见碳循环。
二氧化碳源
见碳循环。
F
发育期预报
预报原理
确定作物某个发育期到下一个发育期之间的发育速度，是编制作物发育期预报的关键。作物发育速度与它的生物学特性、光照、温度、水分等气象条件，土壤条件以及栽培措施等有关。在土壤条件及栽培技术和管理水平相对一致的情况下，发育速度主要取决于作物的生物学特性及气象条件。作物种类、品种以及发育时期不同，对光温等条件的反应有明显的差异。在作物生物学零度和适宜温度上限范围内，发育速度随温度升高而加快。感光性强的作物和品种，除了受温度影响外，日照长短和光照强弱也在一定程度上影响作物的发育速度。在正常情况下，水分对旱田作物发育速度的影响并不明显。水分过多或严重不足，发育速度就表现出明显的抑制或加速。土壤和空气干旱会使小麦灌浆期缩短，提早成熟。因此，在水分过多或严重不足时，必须考虑水分条件对发育速度的影响。编制发育期预报，首先要分析作物、品种的发育速度与气象条件的关系，找出主要影响因子，确定发育期预报指标或模式，然后编制预报。
预报方法
平均间隔法
对于感光性较弱的作物，在水分条件适宜的情况下，作物相邻两发育期的间隔日数具有相当大的稳定性。据此可以作出作物发育期预报。用下式表示：
D＝D0＋n
式中 D为预报的发育期出现日期；D0为前一个发育期实际出现的日期；n为两发育期多年平均间隔日数。
物候学方法
作物发育期，也叫做作物物候期，其出现与自然界动、植物物候现象密切相联。因此，可以根据动、植物的物候现象预报作物的物候。如中国农民用青蛙始鸣日期，推算冬小麦成熟期。作物本身的某些物候现象和特征也可作为发育期预报的指标。如晚稻穗分化期内幼穗长度与抽穗期有密切关系。应用这种关系，根据抽穗前在田间剥查主茎幼穗长度，便可推算抽穗期。
积温法
对于感光性较弱的作物或品种，在适宜的温度范围内，作物发育速度与温度高低成比例。作物完成某一发育期所需要的有效积温为一定值。有效积温法预报公式可写成：
式中 D为预报的发育期出现日期；D1为前一个发育期实际出现的日期；A为完成本发育阶段所需要的有效积温；B为该发育期的生物学下限温度；t为该阶段的平均气温的预报值或多年平均值。这个公式适用于在作物前一发育期出现后立即编制预报。如果预报在前一发育期出现若干天后编制，公式可改为：
式中 D2为编制预报时的日期；∑t2为前一发育期到编制预报日期的有效积温。已有研究证明，在作物发育与温度关系上，不仅存在生物学零度，而且还存在生物学最高温度。如考虑这两个温度，在这两个温度范围内，作物发育速度与温度的关系是非线性关系，上述公式的线性关系只是非线性关系中的一种特殊形式。即在生物学零度与适宜温度上限之间的温度范围内才成立。
光温法
对于感光性强的作物发育期预报，目前存在不同的处理方法。有的先通过试验求出不同光照长度下有效积温的换算系数，再用这些系数将不同光照长度下的有效积温换算成同一光照长度下的有效积温，并以此为依据，用有效积温法预报作物发育期。有的用温度和考虑光照长度的参量与发育期资料，建立统计回归方程，然后据以编制发育期预报。
温湿法
在旱作农业区，土壤水分是作物发育速度的重要影响因子。根据田间试验资料，拟合作物发育速度与温度及土壤湿度的经验方程，然后编制作物发育期预报。
此外，还可通过试验，找出作物发育速度与气象因子以及其他影响因子的定量关系，建立作物发育期预报的经验方程。
反气旋
水平流场上具有闭合等压线、中心气压高于四周、气流在北（南）半球上作顺（逆）时针旋转的大型涡旋，也称高气压、高压。前者指流场属性，后者指气压场属性。从温度场特征反气旋分为暖性的、冷性的和温度不对称的三种。暖性反气旋中心的气温比四周高，其强度随高度的增高而加强。冷性反气旋中心的气温比四周低，其强度随高度增加而迅速减弱。温度不对称的反气旋中心位置随高度偏向暖的一侧。反气旋内部风速较小，常有弱的辐散气流和下沉运动，多为晴好天气，云和降水、大风等天气多出现在它的边缘地带。
防护林带模拟试验
参考书目
曹新孙主编：《农田防护林学》，农业出版社，1983。
分布和特征量统计
见统计分析。
分光光谱辐射表
可测定不同波长辐照度的仪器。在农业上测定波长为380～760纳米的光合有效辐射具有重要意义，在研究、计算温室玻璃透光率、大气浑浊度、气溶胶光学深度，以及医学、生物学、高分子材料老化等许多研究工作中，都需进行分光测定。虽然从太阳放射出来的不同波长的辐射基本上是不变的，但通过大气时，被水分、二氧化碳、气溶胶及其他分子吸收、漫射以及受太阳高度角变化的影响等，都会使波长发生变化。因此需进行分波长的辐射强度测定。分光型辐射表只需在全波长的辐射表（直接的、总辐射的）感受器上，使用透过波长能力不同的锐截止滤光器，即可构成分光型辐射表。通常这类仪器是使用三种滤光器：紫外滤光器——能够透过波长为305～395纳米的辐射；可见光滤光器——能够透过波长为395～715纳米范围内的接近光合有效辐射；红外滤光器——能够透过波长为715～2800纳米的长波辐射。配用不同滤光器时，可构成专门的测定仪器。通常把测量光合有效波段的仪器称为光合有效辐射表。
分龙
中国古代节令名，有大分龙、小分龙、分龙雨之分。又有以五月雨为分龙的说法。这是由于农历五月以后热对流引起的阵雨，往往在相距很近的两地一雨一晴，“隔一辙而不同”，因此又叫隔辙雨。浙江以农历四月二十日为小分龙，五月二十日为大分龙。谚语：“二十分龙，二十一雨，有雨岁丰，无雨则旱。”还有以农历五月二十六为分龙雨，五月二十九、三十日为分龙节的说法。福建以夏至后为分龙雨。由于各地气候不同，分龙雨出现的时节也有差异，降雨对农田受益情况也不同。
分蘖动态观测
对分蘖的迟早，着生节位的高低，分蘖多少及其消长状况的观测。分蘖动态不仅取决于作物品种的特性，而且与温度、光照、水分等气象因子密切相关，还受播种深度、密度、施肥等农业技术措施的影响。因此，观测分蘖动态，结合气象资料建立分蘖动态模式，对于预测田间群体结构和产量形成具有重要意义，同时为采取科学的管理措施提供依据。
分蘖动态观测一般是对田间单株作物不同蘖位的分蘖消长进行的追踪记载。所选株数视作物种类、试验条件和要求而定。在分蘖前给选定的植株挂牌编号。从第一个分蘖的第一片叶的叶尖露出时开始，以后每隔1～2天观测一次，直至植株停止分蘖为止。为了鉴定各分蘖的产量性状，可观测至籽粒成熟为止。观测时，除记载各株每个分蘖第一片叶叶尖露出的日期外，还应记其着生的节位及此时主茎的叶龄。记载时，按叶（主茎叶）蘖同伸关系填表或绘出分蘖示意图。
分期播种
利用气象要素的时间变化特征，分期播种某一种农作物，以便研究气象条件与作物相互关系的一种农业气象田间试验方法。这种方法既可使作物的同一发育期遇到不同的气象条件，也可使相同的气象条件出现于作物的不同发育期，从而在一个生产年度内可获得较多的试验数据。分期播种法常用于研究作物生长发育、产量形成的适宜农业气象条件，以及作物在不利气象条件下受害的时期、症状、机制和指标等。
分期播种法中，关键是确定适当的播种期数、播期间隔日数和首期播种日期。播种期数是由要研究的气象条件的年际变化幅度和作物发育期的持续时间决定的：播种间隔日数是由作物发育期持续日数决定的；首期播种日期则由关键发育期之前的生长时间（也可用积温值来表示），推算得出。在研究作物生长发育及产量形成的适宜气象条件时，上述三项因素则以这个地区的最适播期为依据，结合试验作物在这个地区实际生长期长短和允许生长期的可能来确定。
此外，分期播种试验方案的设计，还要了解试验作物的光温特性、生长期变化规律及抗逆性等。同一课题进行多年试验时，应注意年际间试验条件的一致性，每年的播期也最好相近，使观测结果能够比较分析。
分期播种法的主要缺点是：①同一年度内因播期不同造成的气象条件差异往往与年际间实际的气象条件差异不完全相同，试验结果并不能完全代表实际情况；②试验结果客观上都是各个气象因素的综合影响，在进行单因子分析时会有一定误差；③播种期的差别可造成病虫危害、土壤微生物活动、肥效速度、杂草、雀、鼠危害程度等不同，增加试验误差。
焚风
气流翻过山岭时在背风坡绝热下沉而形成干热的风。J.汉恩最先解释并研究了这种现象。当气流经过山脉时，沿迎风坡上升冷却，在所含水汽达饱和之前按干绝热过程降温，达饱和后，按湿绝热直减率（平均为0.5～0.6℃/100米）降温，并因发生降水而减少水分。过山后空气沿背风坡下沉，按干绝热直减率（10℃/千米）增温，故气流过山后的温度б山前同高度上的温度高得多，湿度也显著减少，见图。亚洲的阿尔泰山、欧洲的阿尔卑斯山、北美的落基山东坡等都是著名的焚风出现区。中国不少地区有焚风，比较明显的如天山南坡、太行山东坡、大兴安岭东坡的焚风现象，其增温影响甚至在多年月平均气温直减率上也反映出来。焚风现象全年都可发生，春夏不强的焚风可促使作物、水果早熟，强大的焚风可造成干热风害和森林火灾。冬季强焚风可引起山区雪崩等。（翁笃鸣）
焚风的形成
风
风的表示
一般用风向和风速（风力或风级）来表示。风向指气流的来向，常用16方位来表示（图1），也可用矢量相对于子午线的角度来表示。取北为0°或360°。风速常以米/秒或海里/小时（节）为单位，或以风力等级表示（见风的观测）。风的概念有时也扩充到包括空气运动的垂直分量，它的量值在一般情况下比水平分量小得多。
图1 风向16方位
风的变化
风向风速是随时间、空间变化的。气流的湍流性造成风的脉动和阵性；在一个地点的分布状况常用玫瑰图表示（见图3）。
风向、风速
总是在不同的程度上脉动地变化着，风的脉动特性是由气流的湍流性引起的。如图2所示。强湍流所引起的风的急剧变化叫风的阵性。在强风暴或热带气旋中，地面上个别阵风的风速可达1 00米/秒。记录到的最大瞬时风速为1 03.2米/秒，出现在1934年4月1 2日美国华盛顿山（M t. W a shington）海拔1010米处。在对流层上部的急流中，风速可达到1 50～2 00米/秒。地面上小区域和短时间内也可以出现完全的静风。
风的垂直分量对天气变化能起重要的作用。在强对流的情况下，垂直风速可超过10米/秒，而在大尺度系统中的平均垂直风速只有每秒几厘米。
在近地层，风随高度的变化接近对数的关系。测风仪器虽不能置于标准高度10米处，但在安装条件达到“开阔”的要求（即风速表离障碍物的距离至少是障碍物高度的10倍）时，高度为h处的风速与10米高处的风速的关系可近似地用赫尔曼（Hellman）公式的简化形式来表示，即：
图2 风的脉动特性
vh＝v10〔0.233＋0.656lg(h＋4.75)〕
式中 vh为h（米）高度处的风速，v10为仪器安装在标准高度10米处的风速。
阵风及阵风分量
风在短时间内的急剧变化。在一定时段内风速偏离其平均值的一个正的或负的偏距，其持续时间不超过2分钟即称为阵风。其在某一规定方向（如水平方向、垂直方向）的分量称为阵风分量。当阵风风速超过20米/秒时，常带来大的破坏性。这种突然发作的强阵风称为飑。飑的持续时间短促，特征是风速突增、风向突变，其他气象要素也有剧烈变化（见飑线）。
图3 风玫瑰
阵风度及阵风度分量
在规定的时段内，最大风速和最小风速之间的差值对同时段内平均风速的比值。即阵风度：
式中 vmax和vmin为规定时段内（常取10分钟）的最大风速和最小风速。其在某一规定方向的阵风度称为阵风度分量。阵风度也可定义为：在极短时段内观测到的风速或风向偏离其平均值的气流脉动性。这时，阵风度取绝对值，G＝，式中|△W|为t时段内瞬时风速或瞬时风向偏离其平均值的绝对值，K为常量。当风速或风向振幅愈大、脉动愈频繁时，G值就愈大。
风玫瑰
表示某一地点风的分布状况的一种统计图。常有两种表示法：图3（a）由代表该点的中心给出射线，射线的长度代表该风向的出现频率，可用频率百分率标出。圆圈中心的数字代表静风的频率。而箭尾表示各该风向的最大风力。图3（b）是另一种表示法，将射线的终点联成折线。射线的长度可以表示风向频率，也可以表示该风向的平均风速（见风的观测，风的测量仪器）。
风的测量仪器
风向标
起源很早，公元前一世纪在希腊雅典曾有安装在一个八角形塔上，随风而动能指示风的装置。中国在公元1 32年由张衡制成了相风铜乌。但近代的风向标是1797年由G. F.帕罗特制作的。后来的风向标结构，如图1所示：在机场上还有用风袋指示风向的。风向记录器是在1797年由C. M.兰德里亚尼制成的（见风的观测）。
风速表
压力式风速表
利用风对物体的压力大小来测定风速。可分为两类：①压板式风速表。其原理是风对与风向正交的风板表面上的压力和风速成近似正比关系。风压力的向上分力与板的重力平衡时，板平面与其转轴垂线产生夹角α，α与风速v的关系可表示为v＝A，A是与板形、重量、空气密度等有关的系数。这种风速表是在1 4 50年左右由L.B.阿尔贝蒂试制，经过大约2 00年之后，由英国R.胡克于1664年左右制成压板式风速表（图2）。使用了近300年以后逐步被淘汰。第一台能连续使用的风速自记仪器是英国F.奥斯勒于1830年制作的。②压力管式风速表。其原理是利用风正对迎风管口时增压，向反则抽吸减压所产生的压力差来测定风速。求算风速用伯努利方程：
式中 h是用水柱高度差所代表的压力差，K是与管形和校准方式有关的系数，ρ是空气密度。达因氏风速计和气压式三维风速表等都用此原理工作。最早的压力管式风速表是18世纪左右由P.D.胡也提制作的。
图2 胡克的压板式风速表示意图
旋转式风速表
利用风的压力作用使风车或风杯转动，根据转速来决定风速大小，是目前应用最广的一类风速表。①风车型风速表使用最早，大约在17世纪70年代由胡克制作的。风车转速与风速成正比，风速愈大，转速愈高。许多小型或携带式风速表都用这种结构，大风速仪器多用螺旋桨式结构。②转杯式风速表由英国T.R.鲁宾逊发明，1850年制成鲁宾逊风速计和风向记录器。但对理论的探讨则是在1874年由F.多兰特完成的，风速和转速的关系可用下述方程表达：v＝a＋bn＋cn2，n是风杯的转动速度，a、b、c为常系数。亦可用近似式表示为v＝a＋bn，他用多种类型的转杯风速表精确地测量鲁宾逊常数，其范围为2.09～3.08。转杯风速表的测风范围宽，应用也最广。气象台站用的风速表、轻便风速表、电子风速表等几乎都属于转杯式风速表类型。
热力式风速表
利用流动空气使发热体损失热量发生温度变化来测定风速的仪器。可分为两大类：①冷却率风速表，如冷却率温度表。它的原理是加热体与环境空气产生热交换，从某一温度降到另一温度时所失去的热量是个定值，其温度变化的速度决定于风速。它用温度从＋38℃降到＋35℃的时间长短（t）决定风速大小。温度高于38℃时，改用高温型表用38～35℃的下降间隔时间（见冷却率温度表）、或用低温型表（用35～38℃的上升间隔时间）。②热线风速表，主要用来测量小风速，如测量温室内、作物群体内、塑料大棚内……等地方的微弱风速变化。它的分类法较多，如按加热状况分，可分为两类：直热式微风仪和旁热式微风仪。按测风元件的性能和形状分，可分为四类：（普通）热线风速表，热偶风速表，热球式风速表.半导体风速表（见热线风速表）。第一类热线风速表，初期应用较广。现在主要用热偶风速表和热球式风速表。而半导体风速表由于热敏电阻的非线性和精度不佳，至今用得较少。近十多年来已有人开始研制一些新的风速仪器，如超声风速表、石英晶体式风速表等。
参考书目
W.E.Knowles Middleton,Invention of the Meteoro-logical Inestruments,Johns Hopkins press,1969.
风的观测
风向标
一般是用首尾不对称的平衡装置，在风的动压力作用下，取得一个指向风的来向的平衡位置而指示风向。简单的风向标由平衡锤和尾板组成。可绕轴自由转动，在风的动压力作用下，风标以平衡锤迎着风向。能自记风向的仪器有三种：立轴式、构槽式、电接式，并能自动显示。
风速表示
风速的单位一般用米/秒，它与其他沿用单位的换算关系为：1米/秒＝3.6千米/小时＝1.94海里/小时（节，k nots）。预报服务及日常应用中，使用风力等级来表示风速。在无风速仪器测定时，可以用自然界的动态来估计风速。蒲福风力等级表，自静风到飓风分为13级，如表。风速与风力的折合关系式为：风速（米/秒）＝0.835，式中F为风力等级数。风速为该风力等级的中数（取整数），指相当于10米高处的风速（见风、风的测量仪器）。（林晔）
蒲福风力等级表
风洞林带模型试验
风洞试验特点
林带模型的风洞试验与野外对原型林带的观测相比，其优点是：①可以根据需要设计各种林带模型，经试验找出林带的最优结构；②可以严格控制影响防护效果的各个因子（包括大气稳定度、风向、风速、林带结构类型、疏透度或透风系数、宽度、高度、下垫面粗糙度及地形坡度等），便于研究单因子的影响，使分析结果更为可靠；③风洞模型试验布设简单，观测方便，可以在短时间内取得大量完整系统的观测资料。同时，可提高功效，节省大量人力和物力。
风洞构造
林带模型试验，在低速风洞（马赫数M≤0.4）中进行，风洞类型按进气方向可分为吸气式和吹气式；按风洞体的结构特征可分为开路式和回流式；按试验段的联接方式可分为开口式和闭口式。下图是开路闭口吸气式低速风洞示意图。风洞体由四部分组成：①收缩段（A）是气流的进口段，边壁为流线型，以使气流稳定地进入洞体；②工作段（B）处布设模型，进行观测试验。模型前应有足够长的距离，以使底面上形成较厚边界层；模型后应留有为模型高度六十倍以上的距离进行观测；③扩散段（C）截面积沿气流方向增大以减少出口的风速及能量损失，提高机械效率。扩散角α一般取5°左右；④风扇段（D）是风洞动力部分，在风扇（W）前后产生压差以形成气流。风洞还有三个附属部件：一个是整流网（E）用来减小气流的紊流度；一个是蜂窝器（F）起整流作用，使气流方向与轴向一致；再一个是速度车（G）用来形成较厚的边界层以满足运动相似的条件。
开路闭口吸气式低速风洞示意图
风洞试验段的技术条件应能达到下列要求：①未安装速度车时，靠近洞壁的边界层应尽量浅薄，横截面上的等风速线沿周边密集、而中心部分气流速度分布均匀，任一横截面上风速均方差的绝对值不大于0.25%，纵断面上沿同一高度的风速也力求均匀。但由于边界层沿轴向增加，一般在风洞试验段上安装活动顶板以消除这种影响。同时在整理资料计算模型附近某点相对风速时，可取同一点无模型时的风速为“旷野”风速，以消除这种风速分布不均引起的误差；②气流的紊流度ε应保持在0.2～1.75%之间；③气流方向与轴向的偏角不应超过±0.3°；④气流的低频脉动，即由于电压不稳定引起的风速变化不应大于模型试验中的观测误差。
林带模型
林带模型的高度（H）应低于边界层厚度的2/3，且小于试验段高度的（或）。林带模型一般可分为两类：①平面结构林带模型。通常用胶合板或其他平板做成。板长与风洞底面的宽度接近，板宽即为模型的高度。在板上钻取不同数量和大小的孔洞作成有各种疏透度的林带，也可由木板条拼成。或用单层金属网或纤维网、渔网等在风洞底板上竖直张紧做成各种林带模型。②立体结构林带模型。通常用模型树组合成“林带”。模型树的制作各不相同，可用金属管做成树干形状，金属丝做成树冠形状，插入管内做成。或用真实的小树枝（如桧柏枝等）代替金属“树冠”。也有用直立的铁钉代替模型树的。试验时，根据需要由模型树组合成不同结构类型、不同疏透度的“林带”（见林带疏透度），也可用多层彼此间有一定行距的金属网或纤维网做成其作用类似立体结构的林带模型。
风速测量
林带模型风洞试验中风速的测量，一般用热线微风仪或者皮脱管风速仪，其动压管与静压管的直径约为1～3毫米，可以是分列式的，也可将动压管套入静压管内（见热线风速表）。
风害
危害
风蚀
中国北部和西北内陆地区，风蚀十分强烈，近半个多世纪以来形成的沙漠化土地约5万平方公里，如内蒙古乌兰察布盟后山地区开垦的农田，经过30～50年，已有43%被风蚀沙漠化，风蚀深度一般在40厘米左右。近20多年来，海拉尔周围开垦的土地，黑土层平均已被吹蚀20～25厘米。此外，在东北嫩江下游、吉林西部和黄河故道等地区，由于河流冲积沙层和干河床提供沙源，风蚀沙化发展较快，已出现以斑点状流沙为主的沙漠化土地。非洲由于风蚀使撒哈拉沙漠周围10多个国家丧失了大量农田和牧场。30年代的“黑风暴”，摧毁了北美洲中西部平原大量耕地。目前全世界每年有5～7万平方公里土地成为沙漠化土地。强风对干旱和半干旱地区土壤的侵蚀最为严重。
土地沙漠化过程一般是先从地表风蚀开始，经过风化、片状流沙发育和形成密集沙丘。由风吹扬而飘移的沙粒，遇到障碍物开始沉降，地表出现灌丛沙堆。不同粒径的沙粒其起动风速见下表。
机械性损伤
强风可造成林木和作物倒伏、折干、断枝、落叶、拔根、擦伤花器、落粒落果等。水稻开花期前后受暴风侵袭而倒伏所造成的减产是很严重的。中国东南沿海地区，夏秋期间经常发生风害，海南岛的台风是橡胶树的主要灾害（见热带作物气象）。10级以上台风可使橡胶树普遍发生折枝、断干或倒伏。文昌、琼山等地的橡胶园缺株率高达26.2%，其中约四分之一毁于台风。1970～1978年在海南岛登陆的台风达13次，橡胶树累计受害率43.9%。据测定，当风速13～16米/秒时，能使森林树冠表面受到15～20公斤/米2的压力，浅根树种能连根拔起。林木抗风性能因树种而有所不同，从强到弱的排列次序为：蒙古柞、桦树、色木、春榆、黄波罗、水曲柳、胡桃楸、杨、椴、云杉、冷杉。在中国北方，春季大风是春作物播种期和苗期的重大灾害。夏季和秋季的雷雨大风可使玉米倒折，水稻倒伏、谷子、高粱掉粒。
附表
生理危害
风能加速林木的蒸腾作用，使耗水过多，造成叶片气孔关闭，光合强度降低，致使林木枯顶，甚至造成枯萎，特别是林缘附近和林分强度稀疏地段更为严重。在北方，春夏季大风可加剧农作物的旱害，冬季大风可加重越冬作物冻害。橡胶树对风十分敏感，在年平均风速大于2米/秒的地方，生育不良，大于3米/秒时，一般需营造防护林才能种植。在东南沿海地区的海潮风，含有较高盐分可渗透到植物组织中，影响授粉和花粉发芽。
分布
中国东南沿海地区及其岛屿因受台风影响，全年8级以上大风日数一般可达50天，有时甚至多达100多天，作物生长期受台风危害较多。内蒙古高原北部、青藏高原的中西部以及东北松辽平原，是主要土壤风蚀沙化区，全年8级以上的大风日数可达30天以上。
防御措施
营造防风林、架风障是减轻风害、保护土壤和作物的有效措施（见农田防护林带小气候）。风沙和干热风危害的黄淮平原，实行粮桐间作，一般可降低风速20～50%，并能调节、改善农田温、水、光状况；谷类作物可选种抗倒伏、不易落粒的品种。作物种植行向，应与地区盛行风向一致。果树类可进行修剪、整形、矮化、密植，种植耐风品种，设立支柱，或使用落果防止剂等。风蚀沙化区可进行封沙育草、育林，保护草场。
风能资源
可利用的风能数量，是农业气候资源之一。把可能利用的风能称为有效风能。全球风能约占地球接受太阳辐射总量的百分之二左右。风能资源的优点是分布广、取用不尽、无须运输、价廉和无污染；缺点是不稳定、不连续。风能资源的利用应因地因时而异。
中国元代初期出现水平轴风车，明代已利用风车带动龙骨水车提水灌溉农田，带动石磨加工农副产品，到20世纪，一些沿海地区，仍用这种风车带动水车灌溉农田。埃及、希腊利用风力机磨面有一千多年的历史。荷兰在16世纪中叶利用风车，排除积水。19世纪末开始用风力发电，为风能资源利用开辟了新的前景。20世纪70年代以来，由于出现能源危机，风能利用重新受到重视。目前许多发达国家制定风能利用规划，研制100千瓦以上的大型风力发电装置。中国以研制小型风力发电机为主，应用于开发风力资源丰富而又远离电网、交通不便、急需电能的广大农牧渔地区。
风能通常以风能密度表示：①总风能密度。按大于0米/秒的全部风速值计算，求出与风速立方成正比的平均风能密度（瓦/米2），代表风能的自然储藏量。②有效风能密度。指当前技术条件下能够采集利用的风能密度。即在一个时期内多数风力机能够运转的有效时数内的平均风能密度。例如有的采用3～20米/秒风速范围内所计算的风能密度。
中国各地风能资源差异很大，一般分成三类区域（以下所述风能资源均以离地面10～12米高度处为准）：①资源较多区。包括内蒙古高原、松辽平原、西辽河中下游、辽东半岛沿海、东南沿海地区（包括岛屿），以及内陆海拔2000～3000米的高山。全年风力机可运转的时间达70%以上，全年日平均风速大于或等于5米/秒的日数在80天以上，其中东南沿海岛屿和内蒙古高原北部达100天以上，泰山、五台山、长白山天池等气象站达270天以上。有效风能密度为200～300瓦/米2，其利用潜力较大。②资源中等区。包括青藏高原北部、新疆北部、长江中下游沿岸及一些大湖泊周围、湘桂铁路沿线、黄河中下游沿岸等。全年风力机可运转的时间约为40%～60%，全年日平均风速大于或等于5米/秒的日数为30～80天，有效风能密度一般为100～150瓦/米2，可开发利用。③资源贫乏区。包括西南地区大部分，华中、华南、华北、华东等部分丘陵山区。常年风力较小，静风频率较大，全年风力机能运转时间在30%以下，全年日平均风速大于或等于5米/秒的日数在30天以下。有效风能密度在50瓦/米2以下，其利用价值不大。
风障地小气候
防风效应
因气流遇到风障受阻，将使流向改变，风速减弱。在风障前形成的小涡旋产生反方向的动量扩散，互相摩擦抵消，使近地面气层中乱流交换系数减小。在下风侧随着距离增加，从上空自由风速处通过垂直乱流动量交换，使近地气层不断获得动量，又逐渐恢复原风速。在上风侧，平行于地面的气流在接近风障附近时开始向上抬升。越过风障后气流下沉，约在1～9倍障高距离内，产生一回流区，在回流的远端又逐渐变为水平气流。风障阻力大时回流增强，但回流区与风障之间的距离缩短；阻力小时回流减弱，但该距离延长；阻力很小时不产生回流。回流区的高度可超过障高。风障的疏密程度决定着风障的阻力大小，从而决定了障后的最低风速及防风距离。疏密度由0增至80%时，阻力大体成正比例增加，疏密度达80%以上时，阻力几乎不变。疏密度至少应在30%以上才有明显的防风效应。风障下风侧，近地气层中的乱流交换系数与风障的阻力以及风障材料的粗细度成正相关。乱流交换系数越大、风速复原愈快，而防风距离缩短。为削弱风速必须增大阻力，而要扩大防风范围，则必须减小阻力。根据经验和实践，疏密度以60%～70%为最适宜，在一定的被减弱的风速条件下，其有效防风范围最大。
风障高度为H时，由障前5H到障后30H距离内风速都有削弱，最低风速出现在风障下风侧3～5H位置，如以风速减半为有效防风距离，则多数达下风侧10H左右。若风障的阻力不随风速变化，则削风效果并不随风速而变化。实际上，在有风时，多因障体被风摇曳而使阻力变小，所以风力加强，削风效果有减小的倾向。风向与风障走向成直角时防风效果最大，与风障交角减小到60°～65°时影响尚不明显，交角减为11°时，防风效果减半。风障愈长，防风效果愈稳定。风障多层排列时，因上风向第一列风障使风产生乱流，影响了第二列以后风障的阻力和扩散系数，使第二列风障的防风效果比第一列小。贴地气层乱流交换系数障内小于障外，所以乱流热交换和水汽交换因而减少。风障愈密闭，障内乱流交换加强。风速的减弱，还可以防风、防沙，增加积雪和融雪，改善田间土壤水分状况。
辐射
南北走向的风障对净辐射影响不大。东西走向风障其北侧受风障遮蔽影响，使到达地面上的太阳直接辐射和漫射辐射显著地减少；当白天太阳直接辐射愈强，太阳辐射与障壁的角度愈大，风障愈高且表面反射率愈大时，障面的反射作用使障内太阳总辐射量增加。在有云、清晨及傍晚，漫射太阳辐射在总辐射中所占比重大时，由于风障遮蔽，到达风障保护地上的总辐射有所减少。风障与地面交角小于90°时，夜间还可以减少障内地面的有效辐射。
温度
晴天昼间，障内地面显热和潜热交换减少，障内贴地层气温明显高于障外，可提高1～2℃，由于乱流减弱的结果，温度垂直梯度加大。夜间，障内乱流更弱，障内逆温较强，近地面气温常比障外低。障内气温日较差加大。障内外温差随高度增加而减小，至0.5米以上已不明显。障内地温高于障外；以冬季寒潮侵入时更为显著。障内冻土深度和持续时间也随之减小。东西走向的风障，背阴面由于遮荫和迎风，温度降低。用塑料防风网也可提高温度。风障的温度效应在阴天时变小。
湿度
风障保护范围内农田上的乱流交换减弱，使农田蒸散减少。一般可减少20%～30%，但相对湿度与水汽压梯度可能增加。当空气平流输热较强时，障内外耗水量差异显著加大。
锋
两种性质不同的气团之间狭窄而倾斜的过渡层，也叫锋区。锋的水平长度和气团的水平尺度相当，为几百到几千公里；达到的高度为几公里，有的可伸展到对流层顶，甚至平流层的下部；水平宽度在近地面层为几十公里，在对流层中上部可达200～400公里；垂直厚度为几百米到一、两公里。锋区宽度与长度相比是很狭窄的，可近似地把锋看做没有宽度和厚度的面，称为锋面。锋面与地面的交线叫锋线，也称为锋。
锋的温度水平差异大。一般锋区内温度水平梯度每100公里约为10℃左右，而气团内部的温度水平梯度每100公里为1℃左右。自冷气团内向上，在经过锋区时，温度随高度的减低率有减缓现象，有时会出现温度不随高度而变化，即等温现象；有时会出现温度随高度的增大而增高，即逆温现象。锋区内气层呈稳定状态，阻碍着冷、暖气团之间的空气交换。锋面分为冷锋、暖锋、准静止锋和锢囚锋。它们可以单独出现，更常见的是相互连接，形成很长的锋面系统。锋面是向冷空气一侧倾斜的面，冷空气在下方，暖空气在上方。锋面的斜率很小，一般在1/50～1/300之间。由于锋面存在着倾斜的坡度，有下述特性：①地面锋线常处于低气压槽内；②锋线两侧的气流在北（南）半球呈逆（顺）时针旋转状态；③两侧的地面风有向锋线附近辐合的运动；④近地面水平气流辐合导致上升运动，而上升运动是云雨形成的重要条件。锋是形成云雨的重要天气系统。
锋面可以生成和加强，也可减弱和消散，简称锋生和锋消。锋生、锋消主要取决于冷暖气团的水平相对运动，二者相向运动则锋生，相背运动则锋消。在同一气团的内部，由于水平流场的不均匀，也可能使空气热力性质水平差异加大而形成锋面。中国易出现锋生的地带一在河套到东北地区，一在长江以南。
锋面气旋
发展过程
它多生成于准静止锋和弱冷锋上。当锋线呈波状弯曲，波峰处气流在北半球作逆时针旋转加强、气压下降、至可以绘制一条闭合等压线时，为气旋的初生阶段。旋转继续加强，中心气压继续下降，称青年气旋，如图1所示。至冷锋追上暖锋以后，把气旋中心附近的暖空气抬挤到上空，出现锢囚锋，为气旋发展的成熟阶段。锢囚锋刚出现时，是锋面气旋发展到最强的时期。随着锢囚锋的增长，气旋区内更多的地面暖空气被抬升，锢囚点逐渐远离气旋中心，气旋也逐渐减弱以至消亡，为气旋的消亡阶段。在地面气旋发展过程中，高空等压面天气图上的等高线（图1中较粗的实线）先呈波状弯曲，以后波动加强，再后也出现闭合等高线，成为高空低压。气层的平均等温线（图1中的虚线），同时也呈波状弯曲发展为闭合的冷中心。随着气旋的发展，地面低压中心、高空低压中心和冷中心三者位置逐渐趋于重合，演变成冷低压。以上是锋面气旋的典型发展过程。实际的演变过程更为复杂。锋面气旋可以单独出现，也可在一锋系上同时存在着处于不同发展阶段的几个气旋。在北半球，通常初生阶段的气旋位于锋系的西南部，衰老阶段的气旋位于锋系的东北部，并依次向东北方移动，这类成群的气旋叫做气旋族。
图1 气旋结构
天气特点
云和降水的分布主要由锋的位置和性质所决定，б一般锋面的云和降水发展得更旺盛，并随着气旋的发展情况不同而不同，随着流场、温度场、湿度场以及地形、地表等具体差异而不同。图2为锋面气旋发展阶段的典型天气模式，暖锋前有宽广的云和降水带，沿冷锋前后有较窄的对流天气带，暖区空气若潮湿而稳定，则常有雾和毛毛雨之类的天气，如果不稳定，则可出现雷暴、飑线、冰雹、龙卷等强对流天气。影响中国的锋面气旋，以吉林、黑龙江地区出现的次数最多，常称为东北低压，其次是长江中下游附近，常称江淮气旋。黄河流域、华南也可出现锋面气旋，也是重要的降水天气系统。东北低压多自蒙古或贝加尔湖一带移来，到中国东北地区多处于气旋发展的旺盛时期，天气特点是多大风，常伴有风沙或吹雪，是降水的重要天气系统。江淮气旋在中国境内多属于气旋的初生阶段，主要天气是降水，常出现暴雨，在其迅猛发展时也出现大风。它们的移动方向主要是向东和东偏北，少数向东南。（张裕华）
图2 气旋天气模式
冯秀藻（1916～ ） 农业气象学家。1
916年4月3日生于湖南省长沙县。1941年毕业于中央大学地理系（气象组）。1946～1947年在美国进修。回国后曾任中央气象局技正。中华人民共和国成立后，任中央人民革命军事委员会气象局技正，中央气象台负责人，联合天气分析预报中心主任，测政处负责人；中央气象局农业气象处工程师，农业气象研究室副主任，中国农业科学院农业气象研究室副主任，北京农业大学农业气象专业委员会副主任。1960年负责筹建南京气象学院农业气象系，担任系主任。现任南京气象学院农业气象系名誉主任、教授，中国气象学会常务理事，农业气象专业委员会主任；中国农学会农业气象研究会副理事长；江苏省气象学会副理事长；世界气象组织农业气象委员会委员。30余年来，他致力于中国农业气象业务和农业气象教育事业的开创工作。主要著作有《我国的气候》、《二十四节气与农业生产》、《二十四节气》等。50年代主持编写《农业气象观测方法》和《农业气象服务手册》等。60年代从事中国农业气候的研究工作。近几年来参预组织、领导杂交水稻气象条件的研究。这一重点研究课题，获1982年国家科学技术委员会、国家农业委员会和中央气象局分别授予的重大科技成果推广奖和重大科技成果二等奖。（陶炳炎）
伏
中国农历节令名。三伏的总称，也叫“伏天”或“伏日”。“伏”源于秦德公二年（公元前676年）。伏的意思是指隐伏以避盛暑。中国古代是以夏至后第三个庚日起到立秋后第一个庚日的三伏算作伏天。庚日即六十干支纪日法顺序相配中带“庚”字的日子。夏至后第三个庚日为头伏（一伏），第四个庚日为中伏（二伏），立秋后第一个庚日为末伏（三伏）。由于夏至后第三个庚日每年不同，所以每年入伏日期不同，一般头伏是在7月12日到22日，中伏是在7月22日到8月1日，末伏是在8月8日到8月18日的范围内变动着。
中国各地最热时期出现日期大致都在伏天以内。广州在7月，武汉在7月中旬至8月上旬，郑州在7月中旬至8月上旬，北京在7月中、下旬，哈尔滨在7月，因此通常有“热在三伏”或“热在中伏”的说法。
伏天是中国一年中农业生产最重要的时期，喜温作物的生长发育和产量形成都是在这一时期完成的，正是早稻灌浆成熟期和晚稻插秧期；棉花正是现蕾、开花、结铃期；玉米正是抽雄吐丝期。伏天高温是喜温作物生育和高产的有利条件；而伏天出现有害高温和伏旱，也会影响一些农作物（如水稻）、某些牲畜（如奶牛）的生长发育。伏天不热，对喜温作物不利，三伏期间平均气温低于24℃的地区不能植棉，低于18℃不宜种玉米。民间也有“伏天不热，五谷不结”之说。
辐合带
空气中具有水平汇合运动的带状天气系统。近地面层气流的水平辐合导致上升运动，有利于云和降水的生成。辐合带的长度小到几十公里大到上万公里，分别具有大、中、小尺度的不同特征。热带辐合带是出现在热带的大尺度辐合带天气系统，近东西走向，位于南北副热带高压带之间的赤道附近，也叫赤道辐合带，但真正位于赤道的却很少见，距赤道最远的可达纬度25度，它在气压场上是一低压槽，也叫赤道低压带。热带辐合带是热带降水的主要天气系统之一，经常出现大小不等的云团。台风大多生成于热带辐合带内，发展成熟后才脱离热带辐合带。热带辐合带天气系统常影响中国南海，夏季可到达华南。当辐合带两侧气温差异明显时，则不称为辐合带而称为锋。中、小尺度的辐合带是形成暴雨和局地强风暴的重要天气系统。在地面锋线暖气团一侧出现机会较多。
辐射
气象要素之一，物体向外发射电磁波或粒子的形式及其输送的能量。在气象中，通常是指电磁波辐射，如太阳的短波辐射和地球表面与大气的长波辐射。在农业气象中通常是指电磁辐射能（见太阳辐射、辐射观测、太阳辐射测量仪器）。
辐射观测
对太阳、大气和地球表面辐射的观测。包括太阳直接辐射的观测、总辐射（Global radiation）和漫射辐射（Diffuse radiation，旧称“散射辐射”）的观测、全辐射（Total radiation）和长波辐射观测以及净辐射的观测（见辐射、太阳辐射测量仪器）。
辐射平衡
影响因子
影响地表净辐射的主要因子为太阳高度角、大气透明度、云量、云状、地表反射率以及地面温度、大气温度、湿度等。晴天时，净辐射具有明显的日变化，一般日间为正，夜间为负，最大值在午前出现，最小值在日落后出现，早晚有两次通过零值，发生在日出之后和日落之前的某一时刻。辐射平衡及其各分量的典型日变化可见图1。辐射平衡各分量可用仪器观测（见直接日射强度表、总辐射表和净辐射表）。1979年7月2日1 2时在拉萨（海拔3633米）观测到净辐射通量密度1116.8瓦/米2（6.70焦/厘米2·分），这是地面上迄今测得的最大净辐射值。
图1 晴天时辐射平衡各分量的日变化（南京，1979年5月28、31日平均）
全球分布
辐射平衡各分量可用经验公式计算，净辐射可作为余项得到。М.И.布德科等自本世纪4 0年代以来系统地研究了辐射平衡的气候学问题，制订了各分量的气候计算方法，出版了全球辐射平衡各分量的月和年总量分布图。图2为全球净辐射年总量的分布。其基本特点：①全球净辐射年总量除极冰地区外均为正值；②净辐射年总量的最大值（大于1 40千卡/厘米2·年）出现在赤道附近的海洋上，由此分别向两半球高纬地区降低；③海洋上的净辐射年总量明显大于陆上，并在海陆沿岸产生等值线不连续；④在大陆的副热带沙漠地区出现闭合的低值中心（小于60千卡/厘米2·年）（见热量平衡）。
图2 全球净辐射年总量的分布（千卡/厘米2·年 1卡＝4.855焦）
地—气系统的净辐射指由地面至大气层顶这一体积内吸收的太阳辐射能与向太空放出长波辐射之差。南北半球各纬度带1、7月和全年平均地—气系统净辐射总量（千焦/厘米2·年）分布，如表。北半球冬季地—气系统净辐射除0～1 0°N带外全为负值，纬度越高，负值越大；夏季全为正值，并以中纬度最大；全年在40°以下为正。南半球的地—气系统净辐射比北半球大。地—气系统的净辐射减去地表净辐射即为大气净辐射。其值总是负的，主要靠地面输送热量补偿。
地—气系统净辐射总量分布（kJ·cm-2·a-1）
气候意义
地表辐射平衡是气候形成的重要因子（见气候），辐射平衡理论和资料已用于气候形成、气候模拟、气候变迁和大气环流研究，辐射平衡资料又是计算地表热量平衡的基础。在农、林业生产中，观测和研究农田中和森林内的辐射状况，对了解农田小气候和森林小气候形成有重要意义。通过人工措施改变农田下垫面条件（如灌溉、施暗色有机肥料等）能改变农田地面辐射平衡，达到调节地面和近地层气温的目的。
参考书目
南京大学气象系高国栋、陆渝蓉：《中国物理气候图集》，农业出版社，1981。
辐〔射〕照度 （irradiance）
表征辐射场特性的物理量之一，是一单位面元得到的辐通量，简称辐照度。常用符号E表示。单位旧为卡·厘米-2·分-1，SI单位为瓦/米2，换算关系为：1卡·厘米-2·分-1＝697.8瓦·米-2。国际气象与大气物理协会（IAMAP）、世界气象组织（WMO）和中国国家气象局分别于1977年、1979年和1984年决定在日射测量工作中采用SI单位。
辐射是一切物体间能量传输的一种形式。使用辐照度时，应了解它与辐射场其他特征量的联系和区别。以辐射形式发射、传播或接收的能量称辐射能，单位为焦[耳]；单位时间内传输的辐射能称辐[射]通量或辐[射]功率，单位为瓦，即焦/秒；通过单位面积的辐通量称辐[射]能流率，单位为瓦/米2；点辐射源在单位立体角元内发出的辐通量称辐[射]强度，单位为瓦/球面度；在与辐射方向垂直的单位面元上发出或接收的辐强度称辐[射]亮度或辐射度（radiance），单位为瓦·球面度-1·米-2；单位面元发出的辐通量称辐[射]出[射]度（emittance），单位为瓦/米2。
在气象学上，地球上单位面积所接收到的太阳辐射通量就称为辐照度。过去误称为“辐射强度”（它与SI单位制中的辐[射]强度定义不同，已经废除），应予纠正，不宜再用。
负积温
见积温。
负压计
构造
负压计由陶瓷感应头、联接管、贮水管，集气管和压力表构成，如图1。陶瓷头是由均匀微孔陶瓷材料制成圆柱杯状的感应头，要求具有一定的透气性和透水性。其壁厚约2毫米，粗细、长短不一，直径约为2～3.5厘米，长为5厘米左右。联接管和贮水管一端与陶瓷头的开口端相联。二者均由一定厚度的硬塑料管制作，其长度根据测定深度要求而定，从2 0厘米至1 00厘米以上不等。联接管与陶瓷头一样粗，贮水管套在联接管之内，其顶端有一段集气管（收集器内空气用），长仅几厘米，上有密闭盖。贮水管与压力表相连通。压力表有弹簧管压力表（图1）和U形水银压力计（图2）两种，后者的灵敏度和精度较前者高。
图1 弹簧管压力表式负压计
测定原理
当土壤没有被水饱和时，土壤具有吸着水分的能力，此时仪器的陶瓷感应头与土壤接触，土壤便通过陶瓷头从与之连接的贮水管中吸出水分，而使充满水的贮水管内产生一定的真空度（即负压力）。当土壤停止吸水时，表示管内压力与周围土壤的吸水力达到平衡。此时连接贮水管的压力表测出的压力就是土壤吸力值。反之，当土壤水分增加时，土壤吸力减小，与管内原有的负压力失去平衡，于是土壤中的水分重新经过陶瓷头进入管内，直至内外压力相平衡为止。当土壤水分饱和时，负压力为零。如果土壤水分过饱和或陶瓷头处于地下水位之下，则管内呈正压力，压力表也可指出来。
图2 U形水银压力计负压计
使用方法
测定前，把蒸馏水徐徐注满贮水管，并完全排除器内的空气后，方能观测使用。安装时，把负压计垂直插入土中，使陶瓷头处于欲测深度，且与周围土壤接触良好，保持其自然紧实度。若用水银压力计还需在负压计附近，将其衬板（上有U形水银管）垂直插入土中。观测时，从弹簧压力表直接读取土壤吸力值（巴）。而水银压力计读取U形管内两端水银面的位置示值，再按下式计算吸力值S（厘米汞柱）：
S＝(h1＋h2)×13.6－(H＋h1)
式中 h1、h2分别为左右边水银面至零点的距离；H＝（H 1＋H 2）为陶瓷头中点至零点的距离；H1为陶瓷头中点至地面的距离；H 2为地面至零点的距离（见图2）。以上均以厘米为单位。
使用时还须注意经常检查仪器各衔接处是否漏气，经常给贮水管加水，当气温降至0℃以下时，应停止使用。
特点
此仪器能在田间连续测定土壤总吸力，它以巴为单位，故测定结果便于与大气水汽压和植物的水势联系起来分析使用。但因土壤吸力与土壤湿度（%）之间并非单一函数的线性关系，故它不便于用来直接测定土壤湿度。它的测量范围也不大，通常为0～0.85巴，不适用于低湿条件下测量。此外，仪器的滞湿性及土壤温度都影响其测定精度。
副热带高压
位于副热带地区的暖性高压。它是副热带高压带内的高压单体。副热带高压带大致位于南、北纬度30度附近，围绕着半球。南半球最明显。北半球因海洋与大陆对大气加热作用的差异较大，地面天气图上高压带有些地方被破坏，在对流层中部以上的天气图上，高压带很明显。这个高压带是盛行西风带和东风带的分界，其高纬侧是西风带，低纬侧是东风带。副热带高压夏季较强且位于较高的纬度，冬季较弱且位于较低的纬度。在北半球夏季，海平面平均天气图上有两个副热带高压中心，分别在太平洋和大西洋；500百帕等压面平均图上有三个中心，在太平洋、大西洋和非洲北部；200百帕等压面平均图上有两个中心，在青藏高原和北美洲。在瞬时的北半球天气图上，经常看到五、六个或更多的副热带高压中心。对中国天气有直接影响的副热带高压有西太平洋高压（包括南海高压）和青藏高压。西太平洋副热带高压的内部天气晴朗，而它的西侧和西北侧向中国内陆输送暖湿空气，是形成中国雨带和雨季的主要天气系统，它的进退和活动特征，对中国各地区的旱涝关系极大。青藏高压出现在夏半年，对流层上部明显，近地面则常表现为低压，气层不稳定，常出现浓积云、积雨云、雷暴等对流天气。
覆盖地小气候
辐射
地面喷白、铺砂、覆盖秸草及银灰色或白色地膜等都可提高农田下垫面的反射率，减少净辐射。如用高岭土、石膏、白垩等制成的降温剂，加水稀释喷于地表或叶面使其变白后，地表对太阳辐射的反射率可提高35%，反射辐射的增加可改善作物层中下部辐照条件，有利于增加作物层中下部叶片的光合强度，改善果实着色，提高品质。反之，深色的有机肥料、草木灰等覆盖可减小反射率，增加地面对太阳辐射的吸收而提高土壤温度。
温度
粪土、秸草等不透明且疏松的覆盖物导热率低，有隔热效应。白天土壤热通量和潜热通量减小，土温较低而覆盖面温度和其上的气温升高；夜间土壤与空气的热交换较少，常使贴地层中空气温度降低，但覆盖层以下的土温却降低较少。在北方严寒季节覆盖可保护越冬作物地下生长点，并隔绝土壤中空气与外界空气的交换，起到防冻防风而有利于安全越冬的作用。深色的增温保墒膜剂喷于地面后形成一层厚约0.05～0.20毫米的薄膜，尽管用剂后地面反射率略有增加，有效辐射也因地面温度增高而增加，使地面净辐射有所减少，但由于膜剂封闭了土壤毛细管出口，可抑制60～80%的农田蒸散，大大减少了潜热消耗，因而使地面有较多热量传给下层土壤和贴地层空气，起到保墒增温作用。增温保墒剂的增温效应以晴天白昼最为明显，午间土壤最高温度可提高7～12℃。日平均可提高4～6℃，夜间只提高1～2℃。云天，阴天增温作用减小。土壤增温效应可达20厘米深，并随深度增加而递减。塑料膜覆盖地的作用与增温保墒剂类似，只是薄膜完全隔绝了地面与贴地空气层之间的乱流交换，更有效地减弱显热交换与潜热交换。因此，即使反射率很大的白色或银灰色薄膜，在夏季，太阳直接辐射很强时，覆盖地的土温也要比无覆盖的高，只当地面被作物遮荫，漫射辐射比重大时，才会出现覆盖地土温比无覆盖的低。透明薄膜日间增温作用较大，在耕层内平均约可增温2～4℃，最高可达5～10℃。黑色、绿色等有色薄膜辐射透过率较低，增温较小，平均可增温1～3℃。当骤寒来临时，霜冻出现的可能性将会增加。白色物质喷洒在地面上，由于减少了地面净辐射，可使土壤表面温度降低。晴天中午地表降温最为明显，可达10℃以上，降温作用所影响的深度也可达20厘米，早晚降温作用减弱。
湿度
各种覆盖都能不同程度地抑制土壤蒸发，有助于保持土壤水分，降低空气湿度。如沙田比一般农田水分渗透率高几倍，地面蒸发减少，使沙田耕层土壤含水量比一般农田高，在干旱的春季可高出一倍。