所以当hθ<30o时，则不可用上式计算m。
2、大气透明系数
大气透明系数（p）:
太阳直接辐射穿过一个大气量后的辐照度与穿过前辐照度的比值。
即P=S1/So
影响P的因素：
大气密度，水汽含量，微尘杂质。
贝尔减弱定律：
S=S0•Pm
3、地理纬度
地理纬度不同，太阳高度角也不相同。
随φ的增加，hθ减小。
因此，一般来说太阳能辐射强度是随φ的增大而减小的。
五、到达地面的太阳辐射
太阳辐射经过大气的削减后，到达地面的辐射有：
太阳直接辐射，天空散射辐射。
太阳直接辐射：
太阳辐射经过大气的削弱后，一部分以平行光的形式直接投射到地面上，这一部分辐射称为太阳直接辐射。
天空散射辐射：
太阳辐射受大气散射作用，而从天空各个方向投射到地球表面的辐射，称为天空散射辐射。
太阳总辐射：
直接辐射和散射辐射之和。
反射辐射：
太阳总辐射被地面反射的部分。
（二）、散射辐射（D）
影响因子：
太阳高度角、大气透明系数、云。
①、hθ：
在干洁大气中，随hθ增加，D也增加。
②、P：
随P减小，D增大。
③、云：
有云时，一般强烈地增加D。
但当浓密的低云掩敝全天，S显著减弱时，D下降。
D的日变化与太阳高度角的日变化一致的。
阴天的日变化程度大于晴天。
D的年变化：
在干洁大气中，决定于hθ、p、云的年变化。
（三）、总辐射（Q）
（四）、地面反射辐射
地面反射辐射与反射率有关。
影响反射率的因子：
地表面组成、形态、颜色、hθ。
①、土壤湿度增大，反射率下降。
②、土壤的粗糙度增大，反射率下降。
③、随土壤颜色的加深，反射率减小。
④、hθ减小，反射率增大。
§地面，大气辐射及地面辐射平衡
一、地面和大气辐射
地面辐射：
λmax=10000nm，长波辐射。
地面向大气的长波辐射，大部分能量被大气吸收，少量透过大气向宇宙空间传递。
大气辐射：
λmax=11592nm。
也是长波辐射。
地面对大气逆辐射的反射率很小，吸收率近于1。
大气效应：
大气对太阳的短波辐射吸收很少，能让大量的太阳短波辐射透过而到达地面。
大气本身又强烈吸收地面的长波辐射而增热，并以长波逆辐射的形式返回地面一部分，使地面不致失热过多。
大气的这种对地面的保温作用，称为大气效应。
（大气的温室效应）
二、地面有效辐射
影响因子：
云、空气湿度、风、地表性质、CO2。
三、地面辐射平衡
净辐射：
地表面辐射能总收入与总支出的差值，叫做净辐射,也叫辐射差额。
得到：
（S‘+D）+Ea
失去：
Ee+α（S‘+D）
辐射平衡值R：
R=（S‘+D）+Ea-Ee-α（S‘+D）；
=（S‘+D）（1-α）-（Ee-Ea）
R=（S‘+D）（1-α）-F——地面辐射平衡方程
式中：
F—地面有效辐射；
（S‘+D）—到达地面的总辐射；
α—地面对太阳辐射的反射。
公式讨论：
阴天，夜间，纬度。
§太阳辐射与农业生产的关系
1、光效应
①光合作用：
植物利用太阳辐射进行光合作用，制造有机物，影响植物生长量。
②光周期作用：
日照长短影响植物的生长过程和发育速度。
③光的成形作用：
光强影响植物的形态和长相。
④感光性运动作用：
影响植物发育过程和品质。
2、热效应：
太阳辐射是一切生物能量的来源。
一、光照强度与植物的生长发育
1、光照强度与光合作用的关系
光饱和点：
在一定的光照强度范围内，光合作用强度是随着光照强度的增加而增加的。
但当光照强度增加到一定数值时，光合作用强度不随之增加了，这时的光照强度，称之为光饱和点。
光补偿点：
在光饱点以下，随着光照强度的减弱，植物的光合作用强度降低，当光照强度减弱到一定程度以后，光合作用的产物与呼吸作用所消耗的有机物质相平衡，此时的光照强度称为光补偿点。
影响因子：
温度的高低，土壤水分，二氧化碳浓度，作物的种类，品种，发育期，种植密度等等有关。
2、光照强度与作物发育和品质的关系
发育：
强光——有利于作物繁殖器官的发育；
弱光——有利于作物的营养生长。
品质：
光照不足
禾本科作物——籽粒中蛋白质含量减少；
马铃薯——块茎中的淀粉含量减少；
甜菜——根中的含糖量降低。
光照条件好：
一些地区的瓜果，因含糖量高，而香甜可口。
“向阳瓜果格外甜”。
二、光照时间与作物的生长发育
植物的光周期现象：
昼夜长短影响着作物开花、结实、落叶、休眠以及地下块根、块茎等营养贮存器官的形成。
植物对昼夜长短的这些反应，统称为光周期现象。
根据作物对昼夜长短的不同要求分三种类型。
（1）短光照作物：
短昼长夜，光照时间12～14小时，原产于南方低纬度——棉花、玉米、水稻、高梁、大豆、向日葵等。
（2）长光照作物：
长昼短夜，光照时间为16h以上。
多为耐寒作物。
北方高纬度——小麦、大麦、燕麦、豌豆、蒜、胡萝卜、菠菜。
（3）中性作物：
对光照长短的反应不明显，只要温度条件满足，生长良好。
如茄子，辣椒、西红柿、大豆、水稻的某些早熟品种。
作物对光照长短的反应不同,在栽培引种上具有重要的实践意义，引种时必须考虑以下几点：
①纬度：
同一纬度或相近纬度引种成功率高。
②作物类型和引向。
北种南引
南种北引
短日照作物
南方光照短，温度高，提前发育，应引迟熟品种。
北方光照长，温度低，延迟发育，引进早熟品种。
长日照作物
延迟发育。
提前发育。
长照作物引种所遇到的困难小于短日照作物。
如果不考虑地势的影响，我国南方比北方温度高，长日照作物由北向南引，那么温度高加快发育，光照短延迟发育，光、温对发育的影响有“相互抵偿”的作用，反之，短日照作南北引种，光温对发育速度的影响有“相互叠加”的作用，因而增加了南北引种的困难。
三、太阳辐射光谱与作物的生长发育
（一）不同光谱成分对植物生长发育的影响
（二）光合有效辐射
生理辐射：
在太阳辐射光谱中对绿色植物生长发育有作
用的辐射（波长300～750nm）。
光合有效辐射：
在太阳辐射光谱中对绿色植物光合作用
有作用的辐射（波长380～710nm）。
公式为：
PAR=0.43S`+0.57D
公式中PAR——光合有效辐射、S`——太阳直接辐射、D——散射辐射。
四、光能利用率及其提高途径
光能利用率：
单位面积作物收获物中包含的能量（eh）与该单位面积上所得到的可见光能量（Lv）的比值叫做光能利用率。
UL=eh/Lv×100%
提高光能利用率的主要途径：
1、改变株型，叶型，提高种植密度。
2、采取合理的栽培技术和措施，造成通风透光的群体结构，提高群体的经济系数。
3、充分利用生长季节，适时早播，育苗移栽，提高复种指数，延长光合作用时间，制造并积累更多的有机物质。
三、温度
§土壤，空气的热交换和热特性
一、土壤，空气的热交换方式
1、传导：
以分子运动来传递热量的过程叫传导。
2、辐射：
任何高于绝对零度的物质，都能放射辐
射，同时也能吸收辐射。
3、对流：
空气在垂直方向上的大规模升降运动称为对流。
按形成原因分：
热力对流，动力对流
4、平流：
大范围空气的水平运动。
大规模冷空气南下，可使气温急剧下降；海洋上暖湿空气北上，可使温度上升。
5、乱流：
空气的不规则运动。
（又称湍流）
乱流是摩擦层（1.5km以内）空气运动普遍存在的形式。
6、潜热转移：
气象学上把因水的相变而引起的热量转移称为潜热转移。
二、土壤空气的热特性
1、热容量：
决定物体内温度升降速度。
质量热容量：
SJ/kg•℃
容积热容量：
CJ/m3•℃
C和S关系：
C=S•ρρ－物质密度
热容量大的物质受热升温缓慢，小的升温迅速。
（失热后降温也缓慢，小的降温迅速）
影响因子：
土壤水分，孔隙度
C一般：
水＞固＞空气
疏松土壤＜粘重土壤
干土＜湿土
容积热容量与农事安排的关系：
1、土质2、人为改变孔隙度3、镇压麦田
2、导热率（λ）决定物体内热量的转移速度和数量。
——指单位距离内温度相差1℃时，在单位水平截面上，每秒通过的热量。
J/m·℃·S。
λ越大，热量的转移速度越快，数量越多，土
壤日较差小。
λ越小，热量的转移速度越慢，数量越小，土壤日
较差大。
影响因子：
①孔隙度－越大，λ越小
②土壤湿度－越大，λ越大
一般λ固>水>空气
干燥疏松土壤<潮湿紧实土壤
3、导温率（k）它表示物质通过热传导消除层次间温度差异的能力。
——单位容积的物质，通过热传导由垂直方向上获得或失去λJ的热量后，温度升高或降低的数值。
单位：
m2/s
K＝λ/C
影响因子：
土壤湿度，孔隙度
土壤湿度和K并不是简单的线性关系，因为湿度变化时λ与C同时改变。
§土壤温度
一、地面热量收支
R=P+B+LE（地面热量收支方程）
R-辐射差额
P-地面与近地气层之间热量交换量
B-地面与下层之间热量交换
LE－水分蒸发和凝结进行的热量交换量
B项可分解QS－表层土壤热量收入或支出。
B′－下层土壤热量收入或支出。
因此上式可写成：
R=P+（B′＋QS）＋LE
∴QS＝R-P-B′-LE
表层土壤的热量收支差额（QS）－表示地面在单位时间内获得或失去的实际热量。
它决定地表的温度变化。
二、土壤的温度变化
年变化－>年较差：
一年中（T最热月）平均－（T最冷月）平均
日变化－>日较差：
一日中（T最高）－（T最低）
1.日变化：
土表白天直接接受太阳辐射而增热，夜间放射长波辐射而冷却，因而引起温度的昼夜变化。
（1）位相：
max值：
13h左右
min值：
日出点前后
max值出现时间比太阳辐射强度最高值出现的时间稍落后。
（2）影响因子：
① 纬度：
ø上升，日较差下降
② 地形：
南坡>平地>北坡
凸地：
通风良好，乱流旺盛.
凹地：
通风不良，乱流较少，白天增温后，热量不易散失。
夜间，除了地面辐射外，冷空气易在凹地堆积，加剧了地面冷却。
③ 土壤颜色：
a深大，b浅大－>Δt深>Δt浅
④ 自然覆盖：
Δt下降。
⑤ 天气条件：
晴天时，白昼R多，土温上升快，夜间-R大，土温降温迅速。
阴天时，昼间吸热和夜间放热较少。
2、年变化:
（1）位相
中高纬度地区
陆地：
max7月，min1月－>大陆性气候（龙井）
海洋：
max8月，min2月－>海洋性气候（青岛）
（2）影响因子：
同于影响日变化的因子。
不
同的是ø升高△t加大
3、土壤中温度传播规律
①温度波动的周期不随深度而改变。
②无论日变幅还是年变幅都随深度的增加而迅速减少，到某一深层后出现日变和年变消失层。
（恒温层）
③位相：
随深度的增加而落后.
日变化：
深度每增加10cm，位相落后2.5－3.5h。
年变化：
深度每增加1m，位相落后20－30天。
§空气温度
一、气温的年日变化
1．气温的日变化
（1）位相：
max值：
通常14－15h；min值：
日出前后
特点：
①日变位相落后于土壤。
②气温日振幅<土壤表面的日振幅。
（2）影响因子：
ø，季节，下垫面，天气，地形。
2.年变化
（1）位相北方中高纬度陆地：
7月最热，1月最冷；海洋：
8月最热，2月最冷
（2）影响因子相似于日变化影响因子，不同的是ø上升，△t年加大。
（距海远近）
二、气温的垂直变化
气温垂直递减率（r）：
高度每增加100m，气温变化的数值。
逆温层：
气温垂直递减率为负值时，即随高度上升，温度上升的现象称为逆温，出现逆温的气层为逆温层。
逆温阻碍空气垂直运动的发展，地面蒸发的水汽，烟尘等多半集中于逆温层下部，高度2米以上的气温比贴地面的温度高3－5℃。
三、空气的绝热变化
1.空气的绝热运动：
空气块与外界无热量交换的状态变化过程叫做空气的绝热运动。
气团绝热上升：
周围的气压下降，则P2＜P1V2＞V1对外作功内能减小T2＜T1绝热冷却；气团绝热下沉：
绝热增温。
2.干湿绝热直减率
①干绝热直减率rd：
未饱和湿空气或干空气块，在垂直方向上，每绝热移动100m，在理论上其温度变化的数值称为～。
②湿绝热直减率rm：
饱和空气绝热上升，下沉过程中都维持饱和状态，以此状态每绝热移动100m时，在理论上其温度变化的数值称为～～。
四、大气的稳定度（小球、空气）：
表示大气稳定程度的物理量。
气块受到垂直方上的扰动后，大气层结（温湿度垂直分布）使其具有返回或远离原来平衡位置的趋势和程度。
又称大气层结稳定度。
稳定与否取决于气块本身的干湿绝热直减率与周围空气温度垂直梯度的对比。
§温度与作物
一、三基点温度
1.概念：
最低温度，最适温度，最高温度。
不同种植物的三基点温度不同；光合作用和呼吸作用的三基点温度也是不同的。
光合作用：
呼吸作用：
最低：
0～5℃最低：
－10℃
最适：
20～25℃最适：
36～40℃
最高：
40～50℃最高：
50℃
2.三基点的变化规律：
①农作物，果树生长发育最适温度接近于最高温度。
②最高温度多在30～40℃之间，但遇到的机会不多。
（除炎热气候区外）
③最低与最适温度的差距较大，但常遇到。
所以在生产实践中，作物的分布和生长受低温限制大于受高温的限制。
界限温度：
对农业生产具有指示或临界意义的温度称为界限温度。
该温度的出现日期，持续日数和持续时期中积温多少，对一个地方的作物布局，栽培方法，耕作制度，品种搭配和季节安排等，都具有十分重要的指示意义。
二、农业生产的指标温度
常见的农业界限温度：
0℃：
农林业生产期（农耕期）27/3~6/11
5℃：
生长期13/4~19/10
10℃：
喜凉作物活跃生长期4/5~3/10
15℃：
喜温作物活跃生长期9/6~14/9
20℃：
热带、亚热带作物和树种的活跃生长期13/7~19/8
三、积温
1、积温的种类：
积温：
植物在某一生长发育期或整个生长发育期所需累积温度的总和称为积温。
积温的种类：
活动积温、有效积温、地积温、负积温、净效积温、日积温、危害积温等。
生物学下限温度（生物学零度）：
指作物有效生长的下限温度。
用B来表示
活动温度：
高于生物学下限温度的日平均温度称之为活动温度。
活动积温：
作物某一生育期或全生育期中活动温度的总和即为活动积温。
（ti＞B,ti≤B时计为“０”）Y：
活动积温ti＞B：
活动温度∑：
该生育期
有效温度：
活动温度与生物学下限温度之差。
有效积温：
作物某一生育期或全生育期内全部有效温度的总和即为有效积温。
（ti＞B,ti≤B时计为“０”）A：
有效积温ti＞B－B：
有效温度∑：
该生育期
２、积温的应用
1）作为新品种的“身份证”作物一生或某一发育期的积温值（A）是固定的，是作物品种特性指标，引种、推广时应分析。
2）在作物发育期预报上应用，必须用有效积温预报物候期的到来。
D:
所需预报的发育期
Di:
前一发育期出现的日期
t:
D与Di之间的平均气温
B：
下限温度
At:
有效积温
３）作为农业气候专题分析与区划的重要依据。
积温是热量资源的重要标志（属一级区划指标）。
根据积温的多少确定某作物在某地种植能否正常成熟，预计是否优质高产。
４）负积温：
活动积温表示（低于０℃或－５℃一段时期的积温）
５）日积温：
可表现作物日的发育速度，成正动态关系。
第四章大气中的水分
§水的三相变化和空气湿度
一、水的三相
气态、液态、固态称之为三相。
相态平衡：
在一个系统的相变过程中，有时达到稳定状态，这时虽然彼此间的分子交换并不停止，但各项态则无任何明显的改变。
这个状态称为相态平衡。
E:
6.11hpaT:
0.0076℃
二、空气湿度的表示法
湿度：
表示空气潮湿程度的物理量。
1、水气压（e）：
空气中水汽所产生的压力，称为水气压。
单位：
mmHg，mb
饱和水汽压（E）：
饱和空气所具有的水汽压称为饱和水汽压。
2、绝对湿度（a）:
空气中的水汽密度。
单位：
g/m3
e与a关系式：
a=1.06e/1+αtα-气体膨胀系数1
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