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温度及其在农业上的意义

发布时间:2020-07-21

〔一)关于温度的基本知识

地面热量主要来源于太阳辐射,空气热量主要依靠吸收地面辐射。表示物体冷热程度的物理量,称为温度。其单位,目前在我国规定用摄氏〔℃)温标,它是以气压为760亳米水银柱高时纯水冰点为零度,沸点为100度,其间等分为100等分,每一等分为1七。 还有用华氏(°F)温标的,其冰点为32°F,沸点为212°F。

农业上所研究的温度有空气温度(简称气温)、作物层的温度、 土壤温度〔简称地温)、水温以及作物体温等。气温一般以离地1.5 米高处的温度为代表,作物层的温度以及土壤温度则是根据研究的目的而定,一般前者包括5厘米、20厘米、2/3株高及活动面等不同 髙度的观测,后者包括地表面、5厘米、10厘米、15厘米、20厘米、 40厘米及80厘米等不同深度的观测。

农业上常用温度的平均值、极端值〔最高、最低〕、变幅(较差广积温以及作物的三基点温度,平均值有日平均〔四次或三次观測记录的平均值广候平均(天日平均的平均值)、旬平均〔十天或十-夭&平均的平均值X月平均(全月日平均的平均值)、年平均(十二个月月平均值的平均值)以及历年平均〔各年年平均值的平均值)极端值有曰、月、年最高和最低值。还有绝对最髙和绝对最低值。一日中,土表的最高温度出现在13时左右,最低温度出现在日将出时,最高气温出现在14一 15时;最低气温出现在曰出前后。一年中,土表的最高温度出现7或8月,最低温度出现在 1月或2月。而对于气温,最热月出现在7月(温带大陆〕,最冷月出现在1月(温带大陆广海洋堆区最热月为8月,最冷月身2月, 变幅有曰考幅和年变幅。曰变幅是指一曰中最高溫庳夢棄低温度之差。年变幅是指一年中最热月平均温度与最冷月平均温度之差。土表温度昀曰变幅大于气温的曰变幅。应当指出,上述极端值出现的时间和变幅的大小并不是固定不变,的,就一地平论^它们随着天气、季节和地面状况等的不同而发生变化。

温度的总和叫积温,积温分活动积温和有效积温两种。为了了解什么是活动积温和有效积温,必须先了解植物的生物学最低温度,活动温度和有效温度。生物在不同发育时期中有效生长的下限温度称为生物学最低温度。在某一发育时期或正个生长期内,所有高于生物学最低温度的温度,称为活动温度。活动温度减去生物学最低温度称为有效温度。例如冬小麦幼苗期的生物学最低温度为3.0℃,而某天的平均温度为8.5℃,则8.5℃就是活动温度。而8.5°一3.0°=5.5℃即是有效温度。

活动积温是植物全部生长期内(或某一发育时期内)所有活动温度的总和。有效积温是植物全部生长期内(或某一发育时期内〕 所有有效温度的总和。各种植物各要求一定的积温,这是由于各种植物所需要的总热量基本上是有一定的。

(二)土壤温度在农业上的意义:一定的'土壤温度是植物重要生活因子之一。土壤温度对植物整个生命活动有极大的彩响。只有当土壤温度达到植物的要求时,种子才能发芽,幼根才能发育, 幼苗才能出土。各种不同植物的种子发芽和幼苗生长所要求的温度不同。如小麦、大麦种子发芽和出苗要求的最低温度分为1 一2℃和4 一5℃,所以它们可以在秋天播种。而棉花和水稻等吝温作物种子发芽和出苗所要求的最低温度分别为12—14℃和14一 15℃,所以它们必须在春天播种。

在最适温度的范围内,温度愈高,则出苗愈快。如果在播种以后,出现了长时间的寒冷,土温增热很少,则种子由于热量不足, 只能膨胀而不能发芽。因此在播种时,不伹要注意种子发芽的最低 温度,还要注意未来的天气情况是否有利于土温的继续升高.

土壤温度对冬作物有很大的意义。土壤上层温度过低会把冬作物的分蘖节冻坏,甚至全株死亡。不同的冬作物和不同的品种对低 溫的抵抗能力不同。大多数的冬小麦品种分蘖节处0—5厘米)的临界温度是-14〜-17℃。冬大麦的抗寒力较弱,即使越冬性较好的冬大麦品种,其分蘖节处也忍受不了-I0〜-12℃以下的严寒。 不仅低温对作物有不良的影响,有时高温对作物也有危害.例 如马铃薯的薯块形成时期,如遇高温则会引起薯块退化,质量变坏,薯块变小,产量大大减低。

土壤温度也有力地约制着有机物质的腐败和分解,以及各种盐类的溶解强度,因而也关系着植物的营养供应。

土温对地下害虫的发生发展以及昆虫的越冬影响很大,特别是影响着昆虫的发生与分布。

土温的昼夜变化可以促进土壤空气和地上空气交流和土壌中水分的移动,并且影响着近地面空气的物理状况,从而对植物的生活有很大的影响。

(三)气温在农业上的意义:在农作物的生活条件牛,迄今为止还难以在大面积上作较大的人工调节,就是热量条件。所以,农作物的栽培介限主要是受气温决定的。

一定的气温是植物生长发育绝对必须的条件之一。在植物的全部生命过程中,如果气温变化符合槔物所要求的限度和持续时间,那么植物的生长发育就能顺利地进行。相反地,如果气温的变化超越了植物所能忍受的限度,或缺乏应有的持续肘间,那么植物的生长发育就会受到抑制或根本不能开始。所以,温度过髙或过低都会影响其正常生长发育。甚至可以造成裯萎或死亡。

对植物和昆虫每个生命过程来说,都有温度的三基点,即最低温度,最髙温度和最适温度。在最适宜的温度条件下,生命过程进行得最活跃,生长量达到最大的数值。在温度低降或升达某一数值,使植物和昆虫的生长发育伴止,便是最低温度和最高温度。而使植物和昆虫开始受到伤害或竟致死亡的低温和高温则称为临介低温和临介高温。对不同的植物与昆虫而言,上述各种温度的介限是不同的。某一种温度对植物的作用,不只决定于它的热能强度, 而且还决定于作用时间的长短。同时因植物发育阶段及生长状况的不同,也有所不同。

实际上所谓作物发育的下限温度,只是它的发育过程将要停止,生长活动仍可继续,只有继续降低到某一临界值才可引起作物死亡。最适温度通常不是某一个温度值,而是在一定的温度范围内的温度。关于上限温度也和下限温度一样,达到上限温度,只是作物发育过程将要停止,生长仍可继续维持,如果温度继续增高,才可达到死亡。就我国气温变化来说,超过上限温度,出现的机会是不多的,但下限温度是常见的,所以在农业气象灾害中,低温冻害是 值得注意的。

气温日变幅对植物生长的关系很大。在白昼,光合作用和呼吸 作用都在进行,而夜间只有呼吸作用。因此,在昼夜温度不超过植物所能忍受的最高和最低温度的情况下,日变幅大时,白天温度较高,积累的有机物质较多,夜间温度较低,呼吸作用进行不旺,消耗的物质较少,这样就能积累较多的有机物质,使有机体迅速增长。我国北方气温日变幅大于南方,高原气温日变幅大于低地。所以北方虽然一年只有一熟,只要水利问题解决,发展水稻是有利的。青藏高原小麦千粒重可达40—50克,远较平原小麦千粒重为高,与高原气温曰变幅大是有关系的。曰变幅的大小也能影响植物的耐病性。有些作物在曰较差大时耐病性强。如蕃茄的花叶病在昼温26.5℃,夜温1310即日变幅为13.5℃时,不见发生,在昼温 26.5℃夜温16.0℃即曰变幅为10.5℃时,已有发生,但不明显。在昼温26.5℃而夜温为22 ℃即曰变幅为4.5℃时则病之发生十分明显。

釈温对农业有着重要的意义。一种植物或昆虫要完成某一发育期或全部生长期必须要有一定的积温。在实际工作中,如作农业气候分析、农业气候区划时,多釆用活动积温。研究作物对热量的要求,予报作物生育期的到来曰期,以及作病虫存予斜予报埘,多采用有效积温。最后,还应当特别指出气温的非周期变化在农业上的意义,前面介绍的气溫日变化和年变化都是周期性的变化。实际上气温还有非周期牲的变化。这种非周期性变化是由大规模的空气水并运动引起的。例如,阴雨天气的骤然放晴,晴天的骤然转阴,都会使气温日变化曲线发生不规则的跳跃式的变化,在冷暖空气常常侵入的地区,气温年变曲线也会出现急变现象。我国春夏之交,这种非周期变化非常显著。在春末夏初气温上升的时候,如遇西伯利亚冷空气南下,就会使气温急剧下降,秋末冬初,若从静方 流来暖空气,则在气温降低的趋势上会产生气温的陡增现象.同样,在春暖期间有“回冷”现象。秋凉时期有“重热”现象,叫做“秋老虎”。

了解一地气温非周期变化的规律,在农业上有重要的意义。例如,春季气温回升后,又突然转寒,常使眷播作物遭受冻害或不能 顺利出苗。但是在两次冷空气侵入的间隙期间温度常有几夭稳定 回升,如能掌握这种非周期性变化的特点,抓住冷空气将过的冷尾暖头进行播种,就能使种子在气温稳定回升这段时间内顺利出苗,避免低温的危害。