简介

农田贴地气层与土层同作物群体间的生物过程和物理过程相互作用所形成的一种局部气候。由土壤温度和湿度、田间空气温度和湿度、贴地层与作物层中的辐射和光照、风速和二氧化碳浓度等要素组成。

由于农田不同的农业耕作措施、不同的作物和作物群体动态变化的影响，不断改变着农田活动面的状况和各项物理特性，导致局部辐射平衡和热量平衡各分量的变化，从而形成各种不同类型的农田小气候特征。一定的农田小气候形成后，作为农作物生长的环境条件，又会反过来影响农作物的生长发育进程和产量的形成。

研究目的

研究农田小气候的目的，是通过对农田小气候各要素的分布和变化特征的分析，寻找改善作物生长环境条件（即农田小气候条件）的措施，从而使这些小气候条件有利于作物的生长发育，提高农作物的产量和质量。

农田小气候指农田中作物层里形成的特殊气候。农田小气候对农作物的生长、发育和产量以及病虫害都有很大影响。由于各种农作物的群体结构不同，株间的光能分布、空气温湿度、风速和土壤温湿度的特征均与裸露地上有显着差异。不同农作物，不同植株密度、株距、行距、行向，不同生育期和叶面积大小等都能形成特定的小气候。农田小气候既具有其固有的自然特征，又还是一种人工小气候，人类可以通过农业技术措施在一定程度上改变农田小气候。在套种间作、耕耙、灌溉、地膜覆盖、增温保墒剂等方面已取得明显效果。研究农田小气候的根本目的，在于改善农田小气候条件，以提高农作物产量。

研究概况

早在20世纪初期，就有人结合生产实际测定农田和森林中的小气候，取得一些零散资料。1927年R.盖格尔所着《近地气候》一书出版。以后，农田小气候研究取得了多方面的进展。苏联学者Ю.K.罗斯所着《辐射状况与植被结构》一书和A.C.杜波夫等人所着《植被中的湍流》一书，在农田辐射状况和农田湍流的研究上具有代表意义。同时在农田辐射平衡、农田热量平衡和农田边界层等方面也取得不少理论成果。英国人J.L.蒙蒂思主编的《植被与大气》一书从植物生态学角度进行探讨，对农田小气候问题的阐述尤为全面。50年代以后，各种测试手段日益进步，测试的精度和分辨率不断提高，电子计算机的应用，又为模拟农田小气候和作物反应提供了新的可能性，推动了研究工作的拓宽和深入。农田小气候作为一门独立学科虽然尚待进一步发展完善，但它的理论和方法已愈益被人们所关注，并在农业生产中发挥越来越大的作用。

机理

农田小气候是农田土壤-植物-大气所构成的连续体（或称SPA系统）中各组成部分之间物质输送和能量转换的最终体现。在这个连续体（或系统）中，作物的生长发育和农业技术措施作用的充分发挥，需要有适宜的农田小气候条件；同时，作物的生长发育状况和农业技术措施也反过来影响农田小气候。它们互为条件、互相制约。这就决定了农田小气候形成和变化有其本身特有的物理学和生物学基础。

物理学基础

农田辐射输送和湍流交换两者因地、因时、因天气条件和大气物理状况而发生的变化，是导致农田热量平衡各分量相应改变，从而引起农田小气候变化的基本原因。参与农田辐射输送的有太阳辐射和大气辐射的各种辐射形式，在输送过程中不同形式的辐射收支差额,构成农田辐射平衡,相应地决定了农田热量平衡，并影响到农田中的空气温度与湿度、土壤温度与湿度，以及二氧化碳浓度等多种农业气象要素的量值。农田湍流交换的起因是热力和动力共同作用的结果。一般在晴天的白昼，是热力因素起主导作用，而在夜间和冷季有大风的阴天，则动力因素的作用占首位。农田中的湍流交换，不仅与大气湍流有密切关系，更与作物层中的温度和风的分布息息相关，而其中涡旋体的大小、形状、强度还决定于作物群体结构的特点。它对作物层中热量、水汽、二氧化碳等的输送，起决定性作用。不同的湍流结构，可形成作物层中温度、湿度（见空气湿度、土壤湿度）、二氧化碳（见二氧化碳与农业）等分布的特殊性。此外，湍流交换对农田微粒如花粉、孢子和污染物质等的输送也有重要影响。

生物学基础

主要指作物叶片空间散布的形式，它的变化对作物群体结构中太阳光和辐射的透入量、空气温度和湿度等农业气象要素的铅直分布(又称铅直廓线)有很大影响。作物的种类、品种、生长发育时期和生长状况各异，所构成的作物层叶面积密度和空间排列状况不同，叶面积的空间散布形式也就不一。归纳起来可分3种：①随机型。叶片在作物群体中均匀随机地散布,其透光率与累计叶面积指数的关系，完全服从指数衰减率。凡叶片个体面积小而植株占地面积大的群体，往往接近随机型散布，如苜蓿、三叶草等。②丛生型。叶片在作物群体内成丛成条地分布，重叠较多。对一定数量的叶面积而言，重叠越多则群体中空隙比例越大，透光率也就相应增加，阳光损失较多。许多农作物生长前期的叶片分布多属此种类型。例如宽垄条播的蔬菜就呈丛生型散布特征。③规则型，又称镶嵌型。其特点是作物群体中的叶片相互插空生长，重叠程度减少，对于一定数量的叶面积而言，重叠少，空隙比例就小。因而透光率比前两者都小。自然界中有些叶面积指数终生都很小的植物群体，往往具规则型散布特征，以便充分利用太阳光能。西瓜、草莓等的叶片分布即属此类。

同一作物群体的叶片空间散布形式往往随着生长发育时期而有所变化。如大田作物在苗期，一般呈丛生型散布，而到了生育后期就可能变为随机型或规则型散布。在同一生育期内，叶片在作物群体的上、中、下层的散布特征也不尽相同，尤其是不同的种植方式和栽培措施，对作物群体空间散布的影响很大。

一般特征

错综复杂的农田小气候常通过农田中不同作物群体结构内辐射、温度、湿度、风和二氧化碳等农业气象要素的变化反映其主要特征。在作物生长发育的盛期（如谷类作物的抽穗期），这种特征的反映往往更为典型。这是因为作物群体结构、农田活动层及其边界层到这时才得到充分发展，因而由蒸腾作用、光合作用、呼吸作用等生物学过程所引起的作物与土壤、空气之间的水汽、二氧化碳等物质交换，以及作物层辐射能、热能的能量转化等物理学过程，最为旺盛和突出。

光和辐射

太阳光进入农田作物层中，受到茎叶层层削弱,有些被吸收，有些被反射，部分透过第1层叶片，进入第2层之后又被反射和吸收，部分则经过从茎叶空隙直达地面。作物茎叶对太阳光能进行多次反射和吸收。透射的强弱程度与作物本身的生育状况和群体结构有关，后者也反过来影响作物的生长发育。