积温学说

人气 1720   2005-4-19 10:10

温度对作物和变温动物生长发育的影响,包括温度强度和持续时间两个方面,积温就是衡量这两个方面的综合效应的一种农业气象指标,有些人还把积温看作是一种热量指示。几十年来农业气象工作者对积温的计算方法和应用以及积温的稳定性问题进行了深入和广泛的探讨。

积温学说可归纳为以下3个基本论点:

(1)在其它条件得到满足的前提下,温度因子对生物的发育起着主要作用。

(2)生物开始发育要求一定的下限温度。

(3)完成某一阶段的发育需要一定的积温。

由于研究的目的不同,积温有不同的表达形式,其中应用最为广泛的是活动积温和有效积温。活动温度是高于生物学零度的日平均温度,活动积温Aa即生物在某段时期内活动温度的总和。有效温度是活动温度减去生物学零度后的差值,被认为是活动温度的有效部分,有效积温Aa即生物在某段时期内有效温度的总和。

式中 Aa和Ae分别是活动积温和有效积温,其单位是“℃C•d(度•日)”,n为该时段日数, n为第i日子均气温,月为该发育阶段的生物学零度。

英国的J.L.Monteith教授将上式表为:

式中 1/t为发育速率,Tb为生物学零度,T为t天的平均气温,d1为积温。从式(2—26)可以看出积温九的地位与时间(天数t)相似,只是分子多了一个温度项(T—Tb)。他认为从物理学原理看把积温看成热量的指标是说不通的,主张把积温称为“热时”(thermaltime),认为积温在本质上应是经过温度订正的一种时间过程度量。同样还可以定义在最适温度Top以上的“热时”概念:

式中 Tm为发育的上限温度。显然,式中温度越高其有效性越低,口2是超过最适温度条件下的有效积温或“热时”。在Top以上温度越高有效性越低,"2越少,这显然不能用“热量”多少来解释。

最适温度Top可由以上两式联立求出:

但是,这一计算方法是建立在发育速率在Tb到To,之间随温度升高直线加快和在Too到Tm之间直线下降的假设前提之下的。实际上在最适温度附近发育速率随温度的变化不可能形成这样尖锐的突变。尽管如此,Monteith教授对于积温实质的观点却更容易被物理学家和生理学家所接受。为应用方便和照顾习惯, 目前我国仍广泛使用“积温”这一不够准确的概念,本书中也仍然沿用℃作为积温的单位。

在专题研究中,人们还把积温的概念进一步扩展,如研究一日内生物发育进程时采用日积温“0℃·h”概念;研究土温对种子出苗速率的影响时采用“地积温”概念;研究越冬作物冻害问题时用“负积温”概念来表示一地冬季或越冬某时段的严寒程度,北京市农林科学院农业气象研究室曾发现北京地区冬季负积温与小麦产量之间有着良好的相关;河北省气象研究所于玲定义冻害临界温度以下的地温累积值为“有害负地积温”,并发现小麦越冬死苗率与之有近于抛物线的关系[32]。上海气象科学研究所将一天内每小时气温≤-7℃的低温累加,发现柑桔冻害与负积温之间存在一定关系;程德瑜在研究高温 (或低温)对作物的危害时,提出了“危害积温”的概念,即逐日或逐时高于(或低于)临界温度的温度累积值。[33]

除植物生长发育进程与积温有密切关系外,昆虫、鱼类等变温动物的生长发育进程也与积温有着明显的关系,但恒温动物的生长发育受环境温度的影响很小。

生产实际和试验研究都发现农业生物对积温的要求存在不稳定现象,就是同一种作物同一品种在不同年龄和在不同地区种植时所要求的积温有一定差别,其原因是由于积温学说是建立在其它因子满足时,温度对生物发育进程起主导作用的这一假设基础之上的。而实际上其它因子对生物的影响是复杂的综合的。温度对发育进程的影响也不完全是线性的,加上环境中的干扰因素,生物个体之间的差异,以及人为因素的影响,都会导致应用积温来推算生物生长发育进程的结果产生一些误差。尽管如此,在经过适当的改进和订正后,积温仍不失为一个简便有效的反映农业热量资源和温度对生物的累积效应的农业气象指标,在农业生产上得到广泛的应用。

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