農(nóng)田小氣候的改善與利用技術(shù)簡析

趙海軍　楊英華　趙龍飛

摘 要 農(nóng)田近地層中氣溫、輻射、濕度和風(fēng)等是農(nóng)田小氣候要素。農(nóng)作物耕作及農(nóng)業(yè)技術(shù)措施等影響和制約農(nóng)田小氣候，農(nóng)田小氣候又反過來影響著農(nóng)作物生長發(fā)育進(jìn)程和產(chǎn)量的形成。因此，要加強(qiáng)農(nóng)田小氣候量值研究分析，以采取科學(xué)、合理措施改善農(nóng)田小氣候，達(dá)到農(nóng)田小氣候的充分利用，實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)穩(wěn)產(chǎn)高產(chǎn)。

關(guān)鍵詞 農(nóng)田小氣候；農(nóng)作物群體結(jié)構(gòu)；改善；利用

中圖分類號(hào)：S162 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：B 文章編號(hào)：1673-890X（2015）30--02

農(nóng)田近地層中氣溫、輻射、濕度和風(fēng)等是農(nóng)田小氣候要素，這些量值影響著農(nóng)作物生長發(fā)育進(jìn)程和產(chǎn)量的形成。因此，加強(qiáng)農(nóng)田小氣候理論及其改善利用研究分析，對(duì)于調(diào)查、分析和合理開發(fā)農(nóng)業(yè)氣候資源，評(píng)估農(nóng)田技術(shù)措施效應(yīng)、預(yù)測防治作物病蟲害發(fā)生發(fā)展、抵御農(nóng)業(yè)氣象災(zāi)害、監(jiān)測和改良農(nóng)田環(huán)境等均具有重要意義。

1 農(nóng)田小氣候特征分析

1.1 氣溫

農(nóng)田作物層中的氣溫主要取決于作物群體結(jié)構(gòu)內(nèi)不同莖葉層透入的太陽輻射和湍流交換強(qiáng)弱的對(duì)比關(guān)系。當(dāng)作物群體密度較大時(shí)，農(nóng)田作物層內(nèi)氣溫與裸地氣溫相比，白天氣溫相對(duì)較低、夜間氣溫相對(duì)偏高；當(dāng)農(nóng)田作物群體密度不大時(shí)，作物層中夜間氣溫可能較裸地夜間氣溫相對(duì)偏高一些[1]。以上對(duì)農(nóng)田氣溫的分析僅限于同種作物某一生育期，對(duì)于不同作物及其不同生育期的農(nóng)田氣溫鉛直分布存在著一定差異，農(nóng)作物生長發(fā)育初期莖株矮小，枝葉覆蓋面積較少且分布稀疏，農(nóng)田白天和夜間氣溫的鉛直分布為：白天氣溫呈地面向上遞減趨勢的日射型分布，到了夜間氣溫呈現(xiàn)出氣溫隨著高度的增加而逐漸上升的輻射型分布，農(nóng)田白天、夜間氣溫基本上與裸地白天夜間氣溫的鉛直分布一樣；農(nóng)作物生長發(fā)育盛期植株健壯、枝葉繁茂，這一時(shí)期內(nèi)形成農(nóng)田小氣候的因子變化頻繁，農(nóng)田氣溫鉛直分布情況也變得復(fù)雜，白天氣溫分布正好與夜間氣溫分布相反；農(nóng)作物生長發(fā)育后期，也就是成熟期，禾谷類糧食作物莖葉逐漸枯黃，莖葉覆蓋面積減小，植株蒸騰作用減弱，太陽光可以透過空隙直射田地，此時(shí)農(nóng)田白天、夜間氣溫鉛直分布幾乎與生育初期一致，但棉花等水平闊葉作物與禾谷類作物存在一些差異，在氣溫的鉛直分布情況上，白天氣溫呈地面向上遞減趨勢的日射型分布，但溫度廓線最高點(diǎn)出現(xiàn)在植株頂部葉面附近而不是地面上，夜間氣溫隨著高度的增加而逐漸上升的輻射型分布，溫度廓線最低點(diǎn)在地面[2]。

1.2 光和輻射

太陽光進(jìn)入農(nóng)田作物層中，受到層層莖葉的阻擋，太陽光被吸收、反射等，一部分太陽光透過第1層葉片厚進(jìn)入第2層葉片后被反射或吸收，一部分太陽光則直接經(jīng)過莖葉空隙到達(dá)地面。太陽光總輻射、直接輻射和漫輻射的鉛直分布均呈由上向下遞減趨勢，開始時(shí)遞減相對(duì)緩慢，當(dāng)射到枝葉繁茂的農(nóng)作物群體上層時(shí)出現(xiàn)迅速遞減，到了第2層葉片厚遞減速度又開始減慢。在晴朗的天氣條件下，農(nóng)田不同高度層上太陽輻射日變化情況基本相同，都呈早晚弱、中午強(qiáng)的特點(diǎn)，但不同高度層上太陽輻射量值變化情況有很大差異，光照強(qiáng)度隨著高度的增大而變強(qiáng)。

1.3 濕度

農(nóng)田空氣相對(duì)濕度的大小是由農(nóng)田蒸散和大氣濕度這2個(gè)因素決定的。農(nóng)田蒸散指的是土壤蒸發(fā)和植物蒸騰之和，受植株之間湍流交換的減弱影響，農(nóng)田作物層內(nèi)土壤蒸發(fā)和植物蒸騰的水汽不易散逸。因此，農(nóng)田中空氣相對(duì)濕度通常相對(duì)偏大于裸地。農(nóng)田白天和夜間空氣相對(duì)濕度的鉛直分布均隨著高度的增加而減小。

1.4 風(fēng)

農(nóng)田風(fēng)速與農(nóng)作物群體結(jié)構(gòu)植株密度關(guān)系密切，植株阻擋及摩擦作用等都會(huì)削弱農(nóng)田中的風(fēng)速。風(fēng)速水平分布上由農(nóng)田周邊向農(nóng)田中間位置風(fēng)速不斷減弱，開始減弱較快，減速逐漸變慢，風(fēng)達(dá)到一定距離后風(fēng)速維持不變；從風(fēng)速的鉛直分布上看，風(fēng)速到達(dá)作物層中莖葉繁密部位時(shí)減弱較大，當(dāng)頂部和下部莖葉稀少時(shí)的風(fēng)速較大，且距離農(nóng)田邊行較遠(yuǎn)地方的農(nóng)作物層下部風(fēng)速偏小。

2 農(nóng)田小氣候的改善與利用

農(nóng)田小氣候的特點(diǎn)主要決定于其表面狀況，因此可利用一些農(nóng)業(yè)技術(shù)措施通過改變農(nóng)田表面狀況來改善農(nóng)田小氣候特點(diǎn)，為農(nóng)作物生長發(fā)育創(chuàng)造適宜的環(huán)境條件，以達(dá)到充分利用農(nóng)田小氣候合理發(fā)展農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的目的。?？h地處太行山與華北平原過渡地帶，屬暖溫帶半濕潤性季風(fēng)氣候，境內(nèi)地形以平原為主，兼有丘陵山地，其中平原面積約占總面積的82%，土地肥沃，適宜多種作物生長，盛產(chǎn)小麥、玉米、大豆、花生和蔬菜等，自古就有“黎陽收，顧九州”之稱，小麥、玉米年總產(chǎn)量達(dá)到103萬t，被評(píng)為全國產(chǎn)量大縣。但小麥灌漿中后期常出現(xiàn)干熱風(fēng)危害，春季大風(fēng)帶來揚(yáng)塵、沙塵天氣對(duì)蔬菜生產(chǎn)造成不利影響，且春、夏季干旱也給小麥、玉米等糧食作物和經(jīng)濟(jì)作物生長影響較大。為此，可采取措施來阻斷土壤與大氣或作物與大氣之間的水、熱直接交換以改善農(nóng)田下墊面性質(zhì)，從而調(diào)節(jié)地氣層、作物冠層和土壤層溫、濕度，達(dá)到作物適宜生長的環(huán)境條件。

2.1 地膜覆蓋和秸稈覆蓋

地膜覆蓋可阻斷土壤與空氣之間的直接水熱交換。采用地膜覆蓋技術(shù)，在作物生長前期可提高土壤溫度、保持土壤濕度，促進(jìn)幼苗生長，作物旺長期和生育后期能降低土壤溫度，抑制作物徒長，有利于作物成熟期營養(yǎng)物質(zhì)積累。麥田地膜覆蓋技術(shù)改善了農(nóng)田小氣候，具有增溫、保濕和節(jié)水成效。秸稈覆蓋作物后，植株間湍流交換熱通量增大，而潛熱交換熱通量和土壤熱通量減小，并具有低溫效應(yīng)和蓄水保墑能力，可緩解旱地作物遭受干旱災(zāi)害的影響。

2.2 改良灌溉方式

傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)灌溉采用大水漫灌，不僅費(fèi)水，還不能有效改善農(nóng)田小氣候，甚至導(dǎo)致小氣候惡化現(xiàn)象。采用噴灌技術(shù)，地表溫度日變化幅度較小，農(nóng)作物冠層上方逆溫層存留時(shí)間較長，減緩了作物冠層與大氣之間大幅度的水熱交換，且噴灌水分利用率較漫灌高52%。在小麥灌漿期間實(shí)施噴灌，能明顯降低干熱風(fēng)危害。當(dāng)前蔬菜生產(chǎn)還推廣應(yīng)用了滴灌、膜下溝灌等技術(shù)，在獲得穩(wěn)產(chǎn)高產(chǎn)的同時(shí)還節(jié)約了水資源。

2.3 改良施肥方式

合理施肥能有效控制植株以調(diào)節(jié)作物與大氣、土壤之間的水熱交換。當(dāng)前，推廣應(yīng)用的科學(xué)施肥方式有配方施肥、微肥和菌肥混用等，既改善了土壤活性，也增加了土壤微生物和土壤活力。

2.4 實(shí)施間作技術(shù)

實(shí)施不同科、屬間作可改善作物群體結(jié)構(gòu)，進(jìn)而改善農(nóng)田小氣候，提升地力、減少作物病蟲害。如高稈和矮稈作物間作，矮稈作物冠層上部至高稈作物頂部形成一個(gè)“通風(fēng)走廊”，如林菜間作，農(nóng)田白天溫度偏高于單作系統(tǒng)，氣溫日較差低于裸地，而且氣溫變化穩(wěn)定，大氣濕度偏高，土壤蒸發(fā)量減少，土壤保水性較好。

2.5 興建農(nóng)田防護(hù)林帶

林木可改善局地小氣候，抵御風(fēng)沙，減少水土流失等。據(jù)研究分析，在農(nóng)林復(fù)合系統(tǒng)內(nèi)，局地氣溫可降低0.3～1.0 ℃，風(fēng)速減小38%～72%，空氣相對(duì)濕度提高6%～13%，使區(qū)域內(nèi)農(nóng)田環(huán)境中空氣相對(duì)濕度增加，土壤含水量增加。

參考文獻(xiàn)

[1]馮增林，毛利惠.農(nóng)田小氣候改善途徑[J].現(xiàn)代農(nóng)村科技，2012（11）.

[2]王金鳳，王秀琴.農(nóng)田小氣候的改善與利用[J].新疆農(nóng)業(yè)科技，2011（6）.

（責(zé)任編輯：劉昀）