保護地小氣候

保護地小氣候是農業用地上採用覆蓋物或風障等人工設施形成的小範圍氣候環境。

簡述

農業用地上採用覆蓋物或風障等人工設施形成的小範圍氣候環境。利用覆蓋物的光學和熱學特性、密閉程度和空間控制，以及利用風障所產生的動力和熱力效應，都可在不同程度上改變農田的輻射輸送和湍流交換，形成適宜於農業生產的小氣候條件。保護地小氣候效應因保護地形式的不同而可大致分為下列3種。

溫室小氣候效應 溫室的存在形成了一種特殊的物理環境，它改變了輻射輸送和湍流交換的狀況和輻射、熱量平衡，從而使溫室內的農業氣象要素狀況與一般農田有異。

溫室的類型、結構、材料和溫室內作物的品種、生長發育期等方面的差別對效應也有影響。其特徵是：室內光照較弱，溫度高，濕度大，易出現輻射型的溫度分布。其中，尤以輻射和溫度的變化更具特殊性。

輻射

一般情況下，與室外比較，溫室內太陽輻射收入的總量減少，但輻射平衡的收入相對增加，支出相對減少。影響溫室內的輻射狀況的原因主要有：①由於覆蓋物的遮擋，地面輻射（包括土壤、作物體表面和溫室構架的長波輻射）受阻，很少逸出室外。

如太陽輻射不斷透入，而地面輻射不得逸出，輻射得熱就不斷積累，從而使溫度不斷升高，形成所謂溫室效應。太陽輻射在進入溫室前有部分被覆蓋物的表面所吸收和反射，其比例與覆蓋物材料的化學成分和厚度有關；透射率一般可達80～90%。此外，覆蓋物上的水滴和微塵也影響透射率。

②溫室頂面覆蓋物對太陽輻射的光譜通過有選擇性，只容許某種波長範圍的光譜全部透過，另一些波長範圍的光譜則有不同程度的減弱。如新玻璃能透過一小部分紫外光，而舊玻璃則完全不能。

③溫室的方位和頂面角度對太陽入射角的影響。溫室覆蓋物本身造成的太陽輻射損失並不大，但因季節、時間不同而引起太陽入射角變化所產生的影響卻相當大。在中緯度地區，冬季用坡度大的頂面有利吸收太陽輻射。

溫度

晝夜溫度都高於室外。白天的增溫程度、夜間的降溫速度和溫度的日變化，決定於溫室的大小。溫室大則比表面積（單位容積所具有的表面積）小，冷卻效應也小，保溫性能較好。有的溫室白天最高溫度可比室外提高20℃以上。當溫度超過作物所能忍受的界限時，可用通風措施降低室內溫度。

頂面加蓋草簾和室內設定小型覆蓋，可提高室內最低溫度。室內近地氣層溫度的分布，在日出後從一定高度起隨高度增加而上升，到頂部附近溫度最高；夜間仍呈上高下低的輻射型分布。

覆蓋地小氣候效應 農田地表面被某種物質覆蓋後，其輻射平衡、熱量平衡和水分平衡改變，從而使土壤上層和近地空氣層小氣候發生變化，形成特有的小氣候環境。 常用覆蓋物有細土、 砂土、馬糞、堆肥、草木灰、秸草，塑膠薄膜、保墒增溫劑和降溫劑等。

地表對太陽輻射的反射率也由於覆蓋物改變了地面的顏色和物理狀況而有增加或減少。如用高嶺土、石膏等製成降溫劑，加水稀釋，噴於地表或葉面使其變白，可使地表對太陽的反射率提高35%，從而可改善作物層中下部的輻射條件,增加葉片的光合強度,改善果實的著色和品質。用深色有機肥料等覆蓋則能減小反射率，增加地面對太陽輻射的吸收，從而提高土壤溫度。增溫保墒劑噴於地面後形成一層厚約0.05～0.2 毫米的薄膜，封閉土壤毛細管，可抑制60～80%的大田蒸散，大大減少潛熱消耗，使地面有較多熱量傳給下層土壤和貼地層空氣。土壤增溫效應可達20厘米深並隨深度增加而遞減。塑膠地膜的作用類似增溫保墒劑，但它完全隔絕了地面與貼地層空氣之的湍流交換，能更有效地減弱顯熱交換和潛熱交換。

風障小氣候效應 風障減弱障內近地層的湍流交換、增加障內輻射總量，主要有防風和保溫兩種效應。

防風效應 風障的存在使氣流受阻，風速減低，並在風障前形成小渦旋，彼此摩擦，相互抵消，使湍流交換係數變小。離風障越近，風速減低越明顯；風障越高，防風作用越大。

風障的防風效應因風障的材料、結構而異。一般迎風面至障高2～3倍處、背風面至障高15倍處都有減低風速的作用。背風面至障高5～6倍處可使風速減低50%。風障與風向成直角時防風效果最大；二者的夾角減小到25°～30°時效果仍不弱；到11°時效果減半。

保溫效應

風障對太陽輻射的反射作用，使短波輻射發生重新分配。當障壁反射到地面的反射輻射超過風障所遮擋的散射輻射時，保護地上的太陽總輻射增大。

當太陽輻射較強時，障內太陽總輻射顯著增加，越近風障增加越多。風障對障內地面的有效輻射也有影響，距風障越近，被遮擋的天空部分越大，有效輻射減弱越顯著。凡此都使輻射平衡得到增加，配以湍流減弱，晴朗白天障內近地層的空氣溫度明顯高於障外，地表面溫度和土壤溫度也隨之增高。

晴夜則障內地面有效輻射和冷空氣平流都比障外小，而逆溫較強，近地層空氣溫度和地表溫度一般仍比障外高。障內外溫差隨高度增加而減少,到0.5米以上已不明顯。風障的保溫效應同防風作用有關，一般防風效應大時，湍流減弱多，保溫效應也大（見保護地栽培）。