農業氣象災害及防御_氣象與生活(上)

時間:2020-01-22  欄目:百科知識  

農業氣象災害及防御_氣象與生活(上)

第六節 農業氣象災害及防御

作物生長發育要求一定的氣象條件,當其生長發育所要求的氣象條件不能滿足時,就會影響作物的正常生長和成熟。由不利的氣象條件所造成的作物減產歉收,我們稱為農業氣象災害。如低溫冷害、霜凍、干熱風以及因氣象條件引起的病蟲害等所造成的對作物的危害,都屬于農業氣象災害。

一、冷害

1.冷害的概念和類型

冷害是指在作物生長季節內,由于溫度下降到低于作物當時所處的生長發育階段的下限溫度時(不一定低于零度),使作物生理活動受到障礙,嚴重時可使作物某些組織受到危害而最終導致嚴重減產。

冷害對不同作物、品種、發育期的危害是不同的。一般作物在苗期和生育后期對冷害抗御能力較強;而在生殖器官開始分化到抽穗、開花、受精及灌漿初期對冷害最為敏感。

根據冷害對作物危害時期的不同,可分為三種類型。

(1)延遲型冷害。是指作物營養生長期,在較長時間內遭受比較低的冷害危害,使作物發育廷遲,以致在初霜到來之前不能正常成熟,而導致產量降低。

(2)障阻型冷害。是指作物的生殖生長期內,(主要是從穎花分化到抽穗開花期)遭受短時間(一般僅幾天)異常的低溫,使生殖器官的生理機制受到破壞,造成穎花不孕,空殼很多而減產。

(3)混合型冷害,又稱兼發型冷害。是在作物生育初期遇低溫延遲生育和抽穗,到孕穗期又遇低溫危害,使部分媚花不育發生空殼秕粒,給作物產量帶來嚴重影響。

2.冷害對作物的危害

當作物遭到冷害時,一般認為作物體內細胞中具有生命的細胞質流動減慢,并逐漸停止流動,作物養分的吸收和輸送也就因細胞質的停止流動而受到障礙。如果低溫冷害持續時間短,溫度回升后,細胞內細胞質仍能恢復正常流動,作物也繼續正常的生長發育;若低溫冷害持續時間較長,作物就會因細胞質的停止流動而停止生長,而遭受冷害。冷害的輕重取決于低溫的強度、持續日數的長短及氣溫回暖的快慢。

對水稻危害的延遲型冷害,在東北地區發生的機率較大。主要發生在穎花分化前的營養生長期,此時期最低氣溫小于16~18℃,水稻分蘗延遲、代謝機能紊亂、抽穗延遲而影響產量。

對水稻危害的障礙型冷害,是我國南北方水稻受害的主要類型。該類型冷害多出現在副熱帶高壓減弱南撤,北方冷空氣活動加強時,在地面圖上為一冷高壓隨著高空冷槽東移,冷高壓前沿的冷風使它經過的地區產生陰雨天氣,冷風過后引起溫度的急降和偏北風,所以冷害又稱為“寒露風”、“秋季低溫”。水稻生殖生長階段對低溫敏感有三個時期:幼穗分化期(抽穗前25~30d)、花粉母細胞減數分裂期(抽穗前10~15d)、抽穗開花期。我國水稻在抽穗開花期受冷害危害的機率較大,低溫抑制了花粉粒的正常生長和代謝活動,受害的花粉粒有的雖然也可完成發芽受精過程,但受精后的谷粒不能進一步發育,而形成空殼。

3.冷害危害指標

由于水稻不同品種類型對冷害的抵抗能力不同,因而危害指標也有差異。

(1)粳稻:在抽穗開花期連續三天以上日平均氣溫<20℃,則受害;日平均氣溫<20℃的日數愈長,危害愈重;若伴有陰雨、大風、低濕,則將加重危害。在花粉母細胞減數分裂期日平均氣溫<20℃一天或一天以上,14時降溫強度≥6℃則受害。

(2)秈稻:受害指標一般比粳稻高2℃。

4.防御措施

在長江流域普遍采用灌水法(日排夜灌)可提高土溫1.5~2.0℃,但以水增溫必須考慮水源溫度。另外噴水和根外追肥、噴施營養劑(氮、磷、鉀、微量元素等)、用水面增溫劑、赤磷造霧增溫等措施均有一定增溫效果。

二、霜凍

1.霜凍的概念

霜凍是指在溫暖時期內,土壤表面、植物表面以及近地面空氣的溫度,迅速降到足以引起農作物遭受損傷或者死亡的短時間低溫凍害(通常在0℃或0℃以下)。霜凍與冷害、越冬期凍害等農業氣象災害以及大氣中的水分凝結現象“霜”的概念是不同的。

2.霜凍的類型

(1)按霜凍發生的季節,通常可分為秋霜凍和春霜凍兩種。秋霜凍又稱為早霜凍,在秋季的第一次霜凍稱為初霜凍;春霜凍又稱為晚霜凍,在春季的最后一次霜凍稱為終霜凍。春季終霜凍日期到秋季初霜凍日期之間的天數(不包括初、終霜凍日在內),稱為無霜凍期。

(2)按霜凍發生的原因,可分為平流霜凍、輻射霜凍、平流輻射霜凍以及蒸發霜凍等。

(3)在氣候統計上,為了氣候統計和霜凍預報資料的計算和整理,并考慮一定的農業意義,將霜凍按降溫強度進行分類,一般以日最低氣溫為指標,分成≤—2℃、≤0℃、≤2℃三類。

(4)在農業氣象上,則以作物受危害程度來分類。

3.影響霜凍發生和強度的因素

(1)天氣條件

在晴朗無風、低溫條件下容易發生霜凍。因晴空少云的天氣,有利于地面輻射冷卻,無風則減弱了空氣的渦動混臺,高層的較暖空氣不致傳到下層。濕度低就難以形成霜或霧,可避免凝結潛熱的釋放,而加強了空氣的冷卻程度。但冷氣團的風可加強平流霜凍的強度。

(2)地形及自然條件地形對霜凍強弱和持續時間影響很大(表2—10),這是因為在地勢低、地形閉塞處,冷空氣容易沉積,加之風小冷暖空氣不易混合,因此降溫快,霜凍最為嚴重。

表2—10 不同地形發生霜凍的危險性

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在坡地的不同部位,霜凍程度不同。地坡地的不同坡向,因接受太陽輻射的差異使南坡霜凍北坡輕;因早上升溫速度的差異使西坡霜凍較東坡輕。

潮濕而緊實的土壤因熱容量和導熱率大,并有可能獲得凝結潛熱,所以霜凍較輕。

在靠近江、河、湖、海岸地區,因夜間水面暖空氣上升,地面冷空氣身水面流動,使地面冷空氣不易積聚而形成無霜凍地帶。

在森林中、樹幕中霜凍很少發生。林中空地直徑為樹高3~20倍時霜凍嚴重;林中空地直徑小于樹高3倍或大于樹高20倍時,霜凍減弱。森林的向風面,當冷空氣入侵時,易發生平流霜凍。

4.霜凍對作物的危害

(1)危害機制。霜凍能使作物受害,主要是由于0℃以下的低溫使作物細胞間隙的水形成了冰晶,并且冰晶不斷地吸收細胞的自由水使冰晶逐漸增大,這就使細胞內水分減少而導致細胞質脫水,使細胞質膠體物質發生凝固和細胞枯萎。在冰晶形成和增大的過程中,對細胞也產生機械壓力而導致機械損傷。

(2)霜凍對小麥的危害。當春季氣溫上升,小麥返青后特別是拔節以后,已解除了抗寒能力,驟遇低溫霜凍就比冬季凍害受害還重,往往幾個小時或十來個小時就造成嚴重霜凍危害。小麥拔節到抽穗的不同時期,因抵抗低溫能力不同,霜凍指標也不同(表2—11)。

表2-11 冬小麥拔節——抽穗霜凍指標

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5.防御措施

可用熏煙法、灌溉法、噴霧法、防護林法、覆蓋法等物理化學方法和選用抗寒品種、早熟品種、適時播種、培養壯苗、改良土壤等農業方法來防御霜凍,減輕危害。

三、干旱和水澇

干旱和水澇是我國發生普遍、分布廣泛的農業氣象災害,干旱和水澇都是因大氣環流活動所引起的降水反常現象。我國有的年份“南澇北旱”,而有的年份則是“南旱北澇”。干旱和水澇都會給農業生產帶來損失。

1.干旱

(1)干旱的概念

干旱是指作物在生育期內,由于長期無雨或少雨,土壤水分消耗殆盡,而使作物發生凋萎或枯死的一種農業氣象災害。

干旱分大氣干旱和土壤干旱兩種。所謂大氣干旱是指相對濕度很小,并伴有高溫少雨的天氣。如湖南的火南風就是一種大氣干旱天氣。土壤干旱是指土壤水分不能滿足作物生長需要而又不能及時調節和改善所出現的干旱現象。

一般以降水量(年或季)小于或等于常年平均降水量的80%為小旱,小于或等于常年平均降水量的40%為大旱。

按干旱發生的時間,常為分春旱、夏旱和秋旱,華南和西南地區還有冬旱。

(2)干旱對農業生產的影響

干旱對作物的危害很大。在干旱天氣下,由于水分不足而影響作物的生長發育,造成嚴重減產,甚至顆粒無收。但對于灌溉充足的農田,在干旱天氣下有充足的陽光和熱量,則有利作物生長發育及產量的形成。(www.zgmbgx.com)

春旱主要發生在我國北方,影響冬小麥的返青、拔節、抽穗和開花,并危害玉米、高梁和棉花等作物的播種和出苗。伏旱和秋旱發生在長江中下游地區,對水稻、棉花危害很大。秋旱和冬旱會影響秋收作物產量和越冬作物的播種與出苗。

從作物的生育特點來看,在以下三個時期危害最大;作物的水分臨界期;各類作物的灌漿成熟期;作物播種期。

(3)干旱的指標

引起干旱的原因較復雜,從天氣角度看,是由于大氣環流的反常,高氣壓的長期控制,引起降水量偏少,此外還與土壤、地形、作物對水分要求有關,因而至今還沒有一個統一的指標。目前所用的指標多為:降水量,降水與平均溫度比,土壤水分和作物參數,氣候指標和蒸散量估算,綜合指標等類型。

由于干旱是一種和當地條件有關的氣候異常現象,因此干旱指標具有明顯的地區性。

(4)防御措施

可用興修水利、搞好農田基本建設;根據干旱規律來安排農業生產;節水灌溉,如用先進的噴灌、滴灌等節水灌溉技術,提高水的利用率;培育和選用抗旱的作物品種;耕作保墑,抑制土壤蒸發;采用人工降雨等措施來減輕、防御干旱。

2.水澇

(1)澇災的概念及類型

由于連續降雨或短期暴雨,使河水泛濫,山洪暴發,沖毀農田,淹沒莊稼,造成減產或無收:平原河谷地區,降水后漬水不能及時排除,田土被淹沒等現象,統稱為水澇災害,是重要的農業氣象災害之一。

按水分過多的程度,澇災可分為洪水、澇害和濕害。

洪水即大雨、暴雨引起的山洪暴發,河水泛濫,淹沒農田,毀壞農舍和農業設施的災害。澇害是雨量過大或過于集中,造成農田積水而使作物受到危害。濕害(漬害或瀝澇)是連陰雨時間過長或洪水、澇害之后排水不良引起的,使土壤水分長期處于飽和狀態,作物根系因缺氧而受到危害。

按澇災發生的季節,可分為春澇、夏澇和秋澇。春澇(或春夏澇)以濕害為主,多發生在華南及長江中下游,易引起小麥和油菜爛根,早衰和病蟲害流行。夏澇以洪水為主。秋澇以西南和陜南發生較多,對秋收作物的生長發育和產量影響較大。

(2)引起澇災的原因及其指標

澇災發生的原因是多方面的。由于大氣環流異常,使雨帶在某一地區長時間停留或徘徊,是引起澇災的主要、直接的原因。此外,地形、土壤類型及結構、水利設施、種植制度及種植的農作物種類等也影響到澇災的發生和嚴重程度。

由于不同作物及其不同生育期的抗澇能力不同,加之地區的自然條件和農業生產條件也影響到澇災的發生,因此澇災的指標要根據地區、作物及生育期來確定。常用的指標有降水量和標準差,降水量平均值,旱澇指數,降水量及其日數等。

(3)防御措施

可用興修水利,有計劃地進行水庫、堤壩、疏通河道等水利工程建設來減少洪澇,植樹造林來儲集土壤水分和減少地表徑流及水土流失,改良土壤結構:建立合理的排灌系統,調整農業布局,在低洼易澇地區種植耐澇作物等措施來防御澇災。

四、干熱風

1.干熱風的概念和類型

干熱風天氣是指高溫、低溫并伴有較大風力的大氣干旱現象。它是影響北方小麥、南方水稻、棉花等作物的農業氣象災害之一。

干熱風天氣的危害指標,一般采用“三三”標準,即日最高氣溫大于30℃、日最小相對濕度小于30%,及風速在3米/秒(或3級)以上的天氣,稱為干熱風天氣。由于干熱風類型和生產條件不同,各地干熱風指標略有差別,但其中干熱是危害作物的主要因素。

根據研究,干熱風可分為以下幾種類型;

(1)高溫低濕型。其特點是氣溫高、干旱、地面吹偏南風或西南風(也有偏東風)。這種燥熱天氣使小麥炸芒、枯熟、秕粒,是北方麥區危害小麥的主要干熱風類型。

(2)雨后枯熟型。其特點是雨后高溫或雨后猛晴,使小麥發生青枯或枯熟。多發生在華北和西北的甘肅、寧夏等地區。

(3)旱風型。其特點是溫度低、日最高氣溫不一定高于30℃,但風速較大(3~4級以上),風向西北或西南。多發生在蘇北、皖北地區。

2.干熱風天氣的形成

北方的干熱風多出現在春末夏初,雨季到來之前的季節里。當地長時間受大陸冷高壓控制,天氣晴朗,日照充足,氣溫升高,相對濕度驟降,在入海高壓的后部,吹起既干又熱的西南風,形成了干熱風天氣。南方的干熱風多出現在盛夏7、8月份。它的形成是因太平洋副熱帶高壓脊穩定控制下,連晴炎熱而又干旱的天氣所致。

3.干熱風對農業生產的影響

北方麥區遇干熱風天氣,引起植株體內的水分平衡失調,代謝活動受阻,枯熟、秕粒增加而造成大幅度減產。

長江中下游地區,盛夏季節在持續的干熱風吹拂下,高溫干燥,使得早稻高溫逼熟,影響晚稻發蔸和幼穗的形成,增加棉花蕾鈴脫落,柑桔落果,導致產量降低。

4.防御措施

在干熱風出現前可選用抗干熱風優良品種、營造防護林帶、合理施肥,適澆麥黃水、適時播種等綜合農技措施,來避免干熱風危害。在于熱風出現時可噴灑石油助長劑、草木灰水、磷酸二氫鉀、硼、腐殖酸鈉等化學藥劑來減輕其危害。

五、冰雹、大風和龍卷風

1.冰雹

冰雹降自強大的積雨云中,為呈半透明的冰球或冰塊。隔雹時,常伴有狂風暴雨,時間短促,破壞力卻很大。因此,冰雹也是農業氣象災害之一。

(1)冰雹的形成

形成冰雹需要兩個條件,一是要有濃厚的積雨云(雷雨云),二是要有強烈的上升氣流。

濃厚積雨云中的云滴,由水分的三種形態組成。所示,云的底部距地面很低,一般1000米左右;云的頂部約距面6000米,甚至高達10公里以上。在這樣厚的積雨云中,上下層溫度相差很大。云底部分的溫度為0℃上,云滴為小水滴組成;云的中部溫度為0~—20℃,云滴由過冷卻水滴和冰晶組成;云的頂部溫度降至—40℃以下,云滴由冰晶、雪花等固態水所組成。這種三態共存的云體結構,是形成冰雹的必要條件。

當云中具有強烈的上升氣流時,下部的水滴隨氣流帶到上部,很快在冰晶上凍結成雹心,雹心形成后,因上升氣流忽強忽弱,使雹粒不斷碰撞并增大,經幾次反復升降,雹粒越來越大,只有當上升氣流的作用不足以支持雹粒的重量時才降落到地面。強烈的上升氣流是冰雹形成的動力條件。

暖季的局地熱力對流強烈;當強冷空氣南下時,迫使暖空氣抬升而發展成強烈的上升氣流和濃厚的積雨云,也就具備了冰雹形成的條件。

(2)冰雹的危害

冰雹伴隨著狂風暴雨對水稻秧苗和作物可造成嚴重的損失;還可毀壞果樹、林木,甚至造成人畜傷亡。因此,冰雹是農業氣象災害之一,但是,冰雹并不是年年都出現,并且只在局部地區出現。

2.大風

(1)大風的標準在氣象上,瞬時風力達到8級或8級以上,或者瞬時風速等于或大于17米/秒,就稱為大風。在江湖水面上風力達4~5級時,氣象臺即發布大風預報。在農業上,風力達5級以上,就會使作物遭受機械損傷,影響農事活動和破壞農業設施。可見,大風也是一種農業氣象災害。

(2)大風的形成對農業生產有害的大風,主要有寒潮大風、雷雨大風、熱低壓大風和臺風等。

①寒潮大風當寒潮或強冷空氣入侵時,伴隨著偏北大風,一般在5~6級以上。這種大風以冬春出現最多,秋季其次,夏季最少。寒潮大風影響范圍廣大,持續時間1左右。

②雷雨大風盛夏,由于積雨云(雷雨云)中心部位的上升氣流非常強烈,周圍的水平氣流向中心輻合時,其流速很大,所以形成大風,風力可達7~8級以上,破壞性大,能拔樹倒屋,覆舟翻船,摧毀作物。但影響范圍小,持續時間不過10~20分鐘。有的地方每年夏季可出現3~4次。

③熱低壓大氣春末夏初,由于西南暖低壓或西南倒槽的發展,能使兩湖地區生成氣旋或低渦,并不斷加強,造成偏北大風。這時,如處在副熱帶高壓南緣的地區,氣壓梯度大,因而形成偏南大風,它主要出現在久晴轉雨的時候,風力可達8級以上。這種大風出現次數僅次于寒潮大風。

④臺風臺風主要天氣特征是狂風暴雨,受臺風侵襲就會有大風,在陸地上往往有6~8級以上的大風。

3.龍卷風和颮線

(1)龍卷風

龍卷風是產生于強大積雨云中的一種風力極大的猛烈旋風。當它出現時,常伴有雷電交加,驟雨傾盆,狂風夾著冰雹,剎時天昏地暗,漏斗狀云柱像一條蛟龍似的從云中伸向地面。由于氣流劇烈旋轉上升,能將大樹拔起,把江湖池塘里的水和其他地物吸往空中,并拋至他處。龍卷風的持續時間一般很短,只有幾分鐘到半小時左右,影響范圍不大,通常只有十幾米到百余米寬,幾公里長,但其中心風力達10~12級以上,破壞力極大。因發生突然,難于預測和防備。

(2)颮線

颮線發生時最重要的特征是:風向突變,風速突增,氣溫劇烈降低,氣壓急升。颮線突發的強風,時間短促,消失得很快,颮線是在對流性很不穩定的氣團內發展起來的,一癥出現在地面槽和強冷鋒的前緣。颮線常帶來大風(可達10級以上),且伴有暴雨和冰雹,常造成局部災害。因此,颮線也是重要的農業氣象災害之一。

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