农业气象学

气象学家竺可桢

远在3000多年前，人们已认识到春夏秋冬的季节变化及其农业意义。中国古代著作中早就有“春耕、夏耘、秋收、冬藏”和“不违农时”的论述；公元前已有二十四节气和七十二候的记载（见中国农业气象史）。在西方，公元前希腊人也已能根据气候变化确定一年中农事和航海时间，并有了两分两至的记述。

作为一门学科，农业气象学是在19世纪末叶农业科学和气象科学发展的基础上逐步形成的。当时，一些科学家为使农作物获得高产和合理利用气候资源，曾应用气象学的成果来探讨作物生长与气象条件的关系，并根据光热水条件进行农业气候区划等。进入20世纪后，西欧、苏联、北美和日本等国家和地区相继建立了农业气象机构，开展各项农业气象服务和试验研究工作，并在农业气象指标鉴定、农业气候资源分析与区划、农业气象情报和农业气象预报服务方面取得较大进展。

中国现代农业气象学的研究始于20世纪初叶。1922年竺可桢《气象与农

农业气象学

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

气象条件与农业生产

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农业生产对象所处的外界环境，垂直尺度并不大。就植物而言，其上部边界最高不过几十米，下部边界深入土壤只限几米。这一范围的环境条件与生物有机体相互联系相互制约，可看作一个系统：土壤-植物-大气系统。这个系统内的状态和有关机制决定了植物的生长发育和产量形成。动物的参与形成新的系统。通过对这个新的系统的调节与控制，最终形成动物产量。在这个系统中，太阳辐射、温度、水分、空气等气象因子既作为农业环境条件之一，影响农业生产；又为生物有机体的生长发育提供所必需的物质和能量，并通过影响自然环境中的其他因子间接地作用于农业。气象因子的不同组合对农业生产产生不同的影响。只有当这些因子的组合处于最优状态时，才能使农业产品获得最高的经济效益。反之，任何一个因子的不足或过量都对农业造成损害。“风调雨顺，五谷丰登；旱涝风冻，减产失收”，是中国古代对于气象与农业之间密切关系的概括。

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

海洋气象学与农业气象学家吕炯

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

20世纪70～80年代，农业气象的研究与服务已涉及各个尺度，但主要还是在中小尺度内进行，并因研究对象和角度的不同而逐步形成各种分支学科。

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

在具体实践中，农业气象研究工作大致有下列几方面：

①鉴定农业生产的对象和过程对气象条件的要求和反应，以及它们对气象条件的反馈作用，从而提出农业生产中的气象问题及其对策。

②研究、制订农业气候资源区划，为发展农林牧副渔各业、改革种植制度、引进优良品种以及实施重大农业技术改革等提供气象学依据。其中，农业地形气候的研究对开发山区、发展多种经营，水土保持，保护和改善生态平衡尤其具有重要意义。

③进行农业气象灾害规律及其防御措施的研究。主要是观测受害症状和受害时期，确定受害指标，探讨受害机制，分析灾害规律，发布灾害预报，研究防御措施的气象效应等。

④农业气象预报和农业气象情报。包括农用天气预报、产量预报、农田土壤水分预报等。其中，在应用遥感技术和电子计算机网络的基础上，与观测资料传输相结合，进行数值模拟并逐步建立农业气象服务自动化体系，已成为农业气象为农业服务的主要形式之一。

⑤农业小气候的研究。直接影响农业生产的实际上是生产对象所处的小气候环境，大气候的变化通过小气候环境才能影响农业生产对象的生长发育及其产量，农业小气候的利用、调节和改造，是农业气象研究工作中的一项长期的重要任务。

⑥进行农业气象观测仪器与试验研究方法的研究，以不断提高农业气象服务工作的质量和试验研究的水平。

研究农业生产对象及其生产过程与气象条件相互关系的方法。对农业生产对象的生长发育、产量形成和相应的农业气象要素进行平行观测和分析，是进行农业气象试验研究的基本途径。在实际运用时常借助气象学、生物学、数学、物理学和地理学等学科的理论和技术。一般要经历资料的获取、整理和分析 3个过程。每个过程所选用的技术方法的科学性、代表性及比较性都将直接影响研究的效果。

资料获取 取得资料数据是研究工作的基础，它对研究结果往往有决定性的影响。目前取得资料数据常用的研究方法大致有人工环境模拟、自然环境试验、野外考察和遥感信息分析、农业气象数值模拟5类。

资料整理 农业气象资料的整理包括资料的审查、订正以及各种特征数的统计等，具体内容视研究目的和分析要求确定。

资料分析 农业气象资料分析技术主要有：①统计分析方法。包括数理统计学方法、模糊数学分析法等。②数理统计学方法。即将生物的生长、发育和产量变化和气象条件之间的关系，看作是随机变量，利用相关和回归等分析方法建立统计模式。一元或多元回归方程式、积分回归方程式，两个或多个函数的阶乘函数式是常见的统计模式。③模糊数学方法。即应用近代数学的模糊集概念，用综合隶属函数拟合、模糊类型识别、相似分析、聚类分析、综合评判等方法来研究农业气象中诸如农业气候区划、资源评价、作物气候适应区、产量年景展望等模糊性问题。④数学物理方法。即以生物学过程的物质输送和能量转化与平衡为基础，根据实测（或计算）数据用数学物理方程式来模拟生物的生长、发育、产量形成过程。这类模拟理论或动力学模式通常比统计学模式更能揭示生物和气象条件间的内在机制。⑤对比分析方法。即对较为简单的农业气象问题，直接根据获得的平行观测数据或相应图表，分析气象条件对生物有机体生长发育、产量变化以及某些农业技术措施的利弊关系，从而得出有关的定量指标。方法简单，结果也较直观可靠。

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大科普网 http://www.ikepu.com/geography/atmospheric/branch/agricultural_meteorology_total.htm

泽泽网 http://www.zzgwu.com/wiki/index.php?doc-view-13882