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农业气象学
作者: 发布日期:2016/5/26 10:38:56 次浏览
研究气象条件与农业生产相互作用关系及其规律的一门科学。农业生产是由农业生物、农业环境、农业技术、农业经济等多方面内容构成的复杂综合系统,光、热、水、气等气象条件是影响农业生产最活跃的环境因素,为农业生物的生长发育和产量形成提供了基本的物质和能量。农业气象学既要研究农业生产对气象条件的要求和反应,同时也研究农业生产对象群体对气象条件的反馈影响,是农业科学和气象科学相互结合、相互渗透的一门边缘科学,其形成和发展与农业生产以及农学、气象学的发展相密切联系。农业气象学不断揭示和解决农业生产中存在的各类气象问题,为科学合理地利用自然资源,防止和减轻农业自然灾害,实现农业生产的优质高产、低耗高效可持续发展服务,它既是农业科学的一个基础性学科分支,又是应用气象学的一个重要分支。   

    近代农业气象学的研究和应用起始于19世纪后半叶。早期的农业气象学研究是从农业气象观测开始的。俄国学者A.И. 沃耶依科夫倡导把气象学知识用于农业生产,首创农业气象站,并于1884年制定俄国第一个农业气象观测计划。1887年俄国П.И.伯罗乌诺夫创立了对作物和气象条件进行平行观测的研究方法,领导筹建了全俄农业气象观测网,研究了一些主要农作物不同生长发育阶段所要求的气象要素数值。20世纪初,一些欧美国家与其他国家也开始组织农业气象观测网。农业气象观测的发展推动了作物气象学的试验研究和农田微气象学的发展。1918年美国A.D.霍普金斯提出生物气候律。美国学者W.W.加纳和H.A.阿拉德首先发现植物的光周期反应,他们对玉米光呼吸的研究导致了C3、C4作物的划分。日本的大后美保对水稻、小麦、大豆、棉花等作物气象及其产量的预测进行了研究。德国的G.盖格、美国的O.G.萨顿对近地面层气候和微气象学研究作出重要贡献。英国的H.L.彭曼提出蒸发计算公式,美国的C.W.桑斯威特提出可能蒸散量的概念和水分平衡计算方法,前苏联的М.И.布德科等将能量平衡方法和空气动力学方法应用于农田水热平衡研究。50年代前后农业气象学研究进一步从宏观与微观两个方面展开。宏观方面,前苏联编制了各类农业气候区划,Г.Т.谢良尼诺夫、ф.ф.达维塔亚、С.А.萨坡日尼科娃等提出农业气候区划、气候的农业适宜性鉴定的原则和方法。美国的М.Υ.纳顿森研究并应用了农业气候相似原理。意大利学者G.阿齐将农业气象学与农业生态学的研究结合起来。随着人工气候室的建立和发展,农业气象学深入到气象环境因子对农业生物内在生理机制影响的微观研究。从60年代起进一步进行土壤—植物—大气系统的试验研究,在人工控制和模拟环境条件下,深入研究农业植物群体中物质与能量的交换、传输过程以及光合作用、产量形成能力、CO2收支等机制规律。美国的Ε.R.莱蒙、英国的J.L.蒙蒂思以及前苏联的Ο.Д.西罗坚科等在农田微气象与作物生理关系的土壤--作物--大气模式中做了大量研究工作。70年代、80年代以来随着计算机技术、卫星遥感技术、地理信息系统技术的发展,农业气象学研究领域进一步拓宽,遥感监测反演、数值模拟研究手段不断发展,科学水平不断提高。 

    中国气象学家竺可桢,早在1916年就提出我国多熟制的形成是各地温度、雨量不同的结果,20年代发表许多有关气象与农业气象灾害的论著,对自然物候学进行长期、深入的研究。中国农业气象学家吕炯研究地形对低温和霜冻的影响,是中国农业地形气候学研究的先导。程纯枢领导组织了中国60年代、80年代两次大规模的全国农业气候资源调查与区划研究。杨昌业对小气候和农业气象统计学进行了深入研究。冯秀藻对杂交水稻气象条件的研究,高亮之对稻作气候生态的研究,江爱良对橡胶、柑橘寒害与地形小气候的研究,以及韩湘玲、欧阳海对农业气候学的研究,都对农业气象学的发展作出了贡献。 
研究内容 农业气象学的研究内容主要包括以下5个方面: 
    ①农业气象监测手段与方法研究。研究内容主要有农业气象观测项目、观测试验方法研究与农业气象站网设置研究;农田小气候自动化遥测和地面遥测技术研究;农田水分、蒸散、生理辐射、田间CO2浓度等观测仪器、观测方法研究;卫星、航空遥感对农田、森林、草场植被指数、地温、土壤湿度、积雪、农业旱涝以及森林草原火灾、大面积农业病虫害等动态监测方法研究等。准确、及时地获取并传输各类农业气象观测数据资料,是农业气象学研究发展的基础。 
    ②农业气象学基础理论和应用技术研究。这是提高农业气象学科学水平及解决农业生产实际问题的能力、拓展学科服务领域的重要条件。基本的研究仍然是揭示农林作物、农业动物生长发育、产量形成和气象条件之间的关系,尤其是在土壤—植物—大气系统中研究能量和物质的交换、输送与气象条件之间的关系,并建立反映生长发育速率以及产量形成过程中光合作用产物积累、分配机制规律的模拟模式。农业气象学基础理论研究成果,是农业气象学应用与服务的基础,可以直接为农业气象学技术发展和本学科的其他分支服务,也可以转化为农业气象应用技术。随着现代化农业工厂化生产的发展,研究设施农业的微气象调控理论和应用技术,成为农业气象应用技术研究的重要内容。
    ③农业气象情报、预报理论与方法研究。农业气象情报、预报是气象为农业生产服务的重要手段。农业气象情报研究实时与非实时农业气象资料的传输、收集及加工、处理、分析,建立农业气象情报服务系统,生成和发布客观定量的农业气象情报服务产品。农业气象预报研究提高各种农业气象预报方法的科学性、准确性、时效性,建立农业气象预报专家系统,对农用天气和重要农事条件、农业气象灾害、土壤湿度、农田灌溉量、作物播种期、发育期、收获期、作物产量、森林火险等级及农业病虫害等作出准确的、时效性较好的农业气象专业预报。
    ④农业气候资源的合理开发、利用和保护。光、热、水等农业气候资源是农业生产的重要基础自然资源。对各地的气候进行农业适宜性鉴定和农业气候生产潜力评价,对农业生物进行气候生态适应性研究,可以按照地区性农业气候资源的优势,因地制宜地确定农业生产类型、生产结构,改善种植制度,调整作物布局,引进良种或合理安排品种,采用先进栽培管理措施,使之极大地提高农业气候资源利用程度和利用效率。农业气候还十分重视农业地形气候与农田小气候的研究,这方面的研究成果为农业生产专业化基地的选择以及调节、改善农业小气候条件提供了重要的依据和措施。气候变化和气候灾害对农业生产的影响,包括气候冷暖变化、水资源变化以及干旱、沙漠化、大气污染等农业生态环境变化对农业生产可持续发展的影响及其相应对策的研究,成为农业气候重要的新的研究内容。 
    ⑤农业气象灾害及其防御研究。对农业干旱、洪涝、低温阴雨、霜冻冷害、干热风、冰雹等主要农业气象灾害的发生发展规律,及其对农业的危害机理和防御对策、措施进行研究,以提高农业防灾减灾的能力。 

    农业气象学的分支学科 农学和气象学都有许多不同的分支学科,基于农学和气象学形成的农业气象学也形成许多不同的分支学科。按研究方法与科学原理来划分,农业气象学分别形成农业气象原理、农业气象观测、农业气象情报预报、农业气候、农业小气候、农业气象灾害、农业气象统计等分支学科。按研究的农业对象来划分,则分别专门研究种植业、林业、牧业、果树业、渔业等与气象条件之间的关系,又分别形成了作物气象、森林气象、畜牧气象、果树气象、渔业气象等不同的农业气象专业分支学科。病虫害气象则专门研究农业病虫害发生、发展与气象条件之间的关系。

   发展动向 随着现代大农业生产的发展和大气科学、生物科学、农学以及相关学科、相关科学技术手段的发展,农业气象学的研究范围不断扩大,研究手段与服务水平不断提高,学科的理论基础不断深入,研究方法也更向复合系统与数值模拟方向发展。农业气象学作为实验科学,将进一步改进监测手段,在更多有控制的条件下,获取更准确、更广泛的科学数据,通过建立动态模拟研究模式,进行更加深入的定量化研究,从而更深刻地揭示大气、土壤物理环境、气象条件和农业生产之间的关系的科学规律。人类活动与温室气体引起的长期气候变化,对农业生产影响的战略研究与对策研究已引起广泛的重视,这方面的研究使农业气象学与气候系统、大气科学、环境科学及作物生态学等将有更密切的结合。此外,农业气象学的科学技术成果进一步转化为生产力,进一步转化为气象为农业服务的能力,也将使农业气象应用技术成果与农业气象服务产品更广泛地应用在现代大农业生产、气候资源开发利用和生态环境治理中,有效地解决农业生产中相关的气象问题,为农业的可持续发展,作出积极的科技贡献。
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