农业气象学发展现状及展望

农业气象学发展现状及展望
摘要
摘要:农业气象学是研究气象条件与农业相互关系及其规律的一门学科,既是基础农 学的学科之一,也是一门交叉边缘学科。回顾世界农业气象研究历史,中国现代农业气象学 六十多年的
摘要:农业气象学是研究气象条件与农业相互关系及苴规律的一门学科,既是基 础农学的学科之一,也是一门交叉边缘学科。回顾世界农业气象研究历史,中国现代农业气 象学六十多年的研究发展轨迹表明:农业气象研究坚持需求和问题导向,在解决农业生产重 大需求和科学问题中得到不断发展;坚持跟踪国际学科发展前沿,不断完善研究理论和方法, 实现了从解释科学到试验科学的质的飞跃;坚持吸收最新科学技术发展成果,不断派生岀新 兴交叉和边缘学科分支。
全国农业气候区划、农业气候资源开发利用、农业气象产量预报与遥感估产、气候 变化农业影响、温室气体排放测定与国家淸单、旱作农业关键技术与区域治理、农业气象灾 害防御技
术、都币型设施园艺等重大技术成果在保障国家粮食安全、促进现代农业发展中发 挥着基础性、关键性的科技支撑作用。未来农业气象学将在农业气候与农业布局优化、生物 气彖与农业绿发展、农业气象灾害与风险管理、农业小气候与工厂化农业、农业气象信息 与智慧农业等重点领域发挥越来越重要的作用。
关键词:农业气象学;农业气候资源利用;气候变化;农业气象灾害;农业小气候
0引言
农业气象学是研究气象条件与农业相互关系及苴规律的一门学科。它一方而研究与 农业有关的气象条件,即光照、温度、降水、大气C02等气象要素的数量、质量及苴时空耦 合状况,揭示英对农业动植物和微生物生长发育过程的影响规律;另一方而也研究制约农业 的气象条件及英解决途径。这里的农业,不单指农业生产,还包括产前的部署、准备和产后 的收获、贮藏、运输、加工、销售、金融服务等过程。农业气象学既研究农业气象指标、模 式、规律、机制,也研究农业气象措施、仪器、装备、制剂等,而且两方而的研究需要彼此 紧密联系。农业气象学是基础农学的学科之一,也是一门交叉边缘学科。经过六十多年的发 展,中国现代农业气象学研究逐步形成了完善的学科体系,包括作物气象、畜牧气象
、林业 气象、农业气候、气候变化、农田小气候、农业气象灾害、农业气象观测、农业气象信息、 农业气象预报等。
1世界农业气象研究发展槪述
1854年俄国出版了《农业气象学》,1901年俄国发行了农业气象学期刊,代表近代 农业气象学的初步建立⑴。1923年,国际气象组织(IMO, 1950年改为世界气象组织,WMO) 下设的农业气象委员会(CAg M)正式成立,旨在推动世界范用内的农业气象学的研究和交 流。20世纪前半叶,世界农业气象的相关研究主要有[2]:农产品产量与气候变量的统汁学关 系;美国、欧洲和亚洲通过大量的实验室和大出实验研究模拟生物组织对天气或气候差异的 响应;中东欧通过小气候和植物生长观测系统性仪器,解释植物生长的气候原因、影响及英交 互作用;土壤特性、热交换和水分运动间联系的研究;美国密苏里气候实验室开展的乳牛生理 响应和产量与温度、风、辐射变化的关系研究。
加利福尼亚埃尔哈特植物研究实验室利用生长箱和人工气候箱开展变化环境条件 下生物响应研究并建立模型。这一时期的农业气象的研究主要是揭示气象条件对农业影响的 规律,重点关注为什么作物和森林生长在特左的地点;植物生长如何受到天气、气候、小气候 的彫
响;地球表面辐射和能量平衡的变化是如何改变小气候、气候和天气的;如何应用农业气 象科学原理改进农田和森林管理等科学问题。
20世纪后半叶,《农业气象》(Agricultural Meteorology) J 1964年创刊,1984年 刊需改为《农林气象》(Agricultural and Forest Meteorology)。从该期刊发表论文看,这一时 期世界农业气象学关注最多的是与水相关的主题,其次依次是能量平衡和热传输、森林生长 和产量、气候变化、跨学科的病虫害综合管理和遥感等。现代数拯管理系统和程序、气候变 化彫响与应对气候变异和气候变化的农业气象适应策略、新的坏境公约和机会、数值模拟模 型、估算方法、先进仪器开发与校准、温室等研究领域也成为热点。进入21足球黑哨世纪,随着信 息技术和生物技术的发展,世界农业气象学的研究领域进一步拓展,研究手段进一步提髙。
同时随着气候变化和极端天气气候事件的频发,农业气象灾害风险加大,加强了作 物模式与遥感和我的电脑我做主GIS技术的结合,用于开展区域或全球气候变化背景下和情景下作物生产系 统所受的影响及响应;多模式数值天气预报、基于农业专用参数的模拟模式与农业决策系统 的耦合;而向用户需求的F旱等监测、早期预警和评估系统构建;国绕农业气象风险的防御、 评估
、减缓和适应等建立了农业气象风险管理研究体系,特别是干旱监测、风险识别、干旱 预测和早期预警服务已经建立了全球协同的原则性目标;注重多源数据的获取与管理;气候变 化/变率与农业气象灾害研究成为热点;农业对气候状态的影响研究成为重点并提出了减排 方案与减缓策略;不同尺度农业气彖决策支持系统开发加强;气候变化区域层面适应研究加强; 空气污染物监测评估与影响,空气质量控制保护与农业温室气体排放开展联合研究;髙分辨 率天气和季节模式的农业应用研究取得突破;实地观测与遥感测星一体化技术,以及多源数 拯融合方法研究提髙了农业气象监测预警评估水平;农业气象测量技术和仪器研发进一步提 髙°
2中国现代农业气象研究发展
1953年开始执行中国国民经济建设第一个五年计划,为了满足农业发展要求,决 泄开展农业气象研究工作。29533山东省人口与计划生育条例修正案月6日成立了中国最早的农业气象研究机构-华北农业 科学研究所农业气象组,即现中国农业科学院农业环境与可持续发展研究所的前身。1956 年北京农业大学(现中国农业大学)设苣农业气象专业,沈阳农业大学也于1958年、南京气 象学院(现南京信息工程大学)于I960年开始招收农业气象专业本科生,并逐步开展硕士 和爾士
学位研究生培养。1979年中国农业科学院研究生院成立并设立了农业气象专业[3]19785月全国农牧科技规划会议决左恢复和发展中国农学会及分会活动。同年12月,根 据中国农业发展需求,为加强全国的农业气象研究,全国农业气象科技规划会议提出了成立 农业气象学会的倡议,并列入龙舌兰科1978-1985年农业气象科技发展规划。197983日,中国 农学会批复同意筹备成立农业气象研究会,作为中国农学会的二级学会,挂靠在中国农业科 学院农业气象研究室,1994年,农业气象研究会更名为中国农学会农业气象分会。1979年, 《农业气象》学术期刊(现为《中国农业气象》)正式创刊。农业气象专业研究机构的建立、 大学农业气象专业的设立、中国农学会农业气象分会的成立和专业学术期刊的创立,标志着 中国现代农业气象学的教冇、科学研究和全国大协作走上了正规和快速发展的轨道。
2.1作物气象研究
20世纪50年代,主要研究了小麦、水稻、棉花等主要农作物的生长发育农业气象 指标及气象要素与作物生育、产量的关系;60年代主要研究了小麦生态气候型;70年代研究 了作物生长发育、耕作制度、种植模式气候资源利用研究以及作物体光合生产潜力及环境 调控技
术;80年代重点加强了作物品质与气象条件、经济作物与气象条件等的研究;90年代 以来主要研究作物生产管理决策支持系统,农田蒸发敬疑与作物产量模型,作物(包括经济 作物)生长发育、产量形成与气候变化特别是气垫船CO2浓度变化的关系成为热点。
2.2农田小气候研究
先后开展了农业小气候观测方法研究,结合生产开展农田耕作保墻、灌溉麦1+1、保 护地小气候效应、密植丰产田、棉花蕾铃脱落、秧田保温育秧防止烂秧等小气候研究并提出 改善小气候环境措施。
2.3农业气候研究
20世纪50年代,主要开展了农业气候资源分析;60-70年代重点研究作物生态气 候,进行中国农业气候资源调査和农业气候区划;80年代完成了中国主要农作物气候资源图 集和中国农林作物气候区划;90年代,重点加强气候与农业生产发展关系、提高中国农业气 候资源开发利用与保护等研究,重视农业气候理论应用的研究。21世纪,开展气候变化背景 下农业气候资源利用与区划研究,结合GIS,研制中国农业气候资源数字化图集,分析和评 估中国农业气候资源的时空分布特征。
2.4畜牧气象研究
20世纪60-70年代,主要开展畜牧生态气候、畜舍小气候、畜牧气象灾害及其防御、 牧草与气象、畜牧业综合性宏观研究等。从1980年开展中国主要畜禽品种分布、生产性能、 生态适应性与引种问题、气象灾害调查,完成中国畜牧生态气候区划,研究高温、高湿天气 对奶牛的影响及其对策,提出了几种控制奶牛热应激影响方法,划分了热应激影响区,完成 了奶牛挤奶厅设计。90年代先后完成了草原落生物量积累动态研究,畜舍小气候如集约化 畜禽环境自控系统与环境动态模型等理论和方法研究,提出了节能髙效太阳能畜舍环境控 制技术、中国畜舍建筑气候区划、规模化畜舍环境调控关键技术等。
2.5全球气候变化研究
气候变化情景构建研究始于20世纪80年代,多采用实验和气候分析方法,进行气 候变化情景构建;90年代,气候变化情景构建与国际接轨、以模型为核心的技术方法,在脆弱 性和适应对策,以及温室气体淸单、减缓对策等方而开展研究,同时加强了与气候公约有关 政策密切关联的基础和应用研究,21世纪,建立了中国区域21世纪本草纲目拾遗SRES气候情景的计算机 网络系统,产生了大量的中国未来气候变化情景数据。气候变化农业影响评估研究始于20
世纪80年代,主要开展了基于模型驱动的气候变化对农业影响的宏观和微观研究,基于长 期的调研和田间试验,建立中国农业适应气候变化技术淸单「90年代以后陆续开展气候变化 影响、适应气候变化关键技术、农业气候资源适应与减缓等中国农业(包括种植、养殖、草 地、水资源、渔业等)影响与适应研究,特别是在世界屋脊的藏北草地影响研究独具特。 农业温室气体研究始于20世纪90年代,侧重于温室气体排放监测与淸单编制,参与IPCC淸 单编制方法研制,建立了中国温室气体排放系统监测和估算方法。同期开展了温室气体减排 和农业固破技术研究,开发规模化养殖场规划类CDM项目、草地可持续管理方法学、保护 性耕作碳交易方法学等。气候变化外交政策支撑研究始于20世纪90年代,开展温室气体排 放贸易及气候变化国际协议相应对策研究,并支撑相应的国际谈判。
2.6农业气象灾害与减灾技术研究
重点针对干旱、低温冷害、高温热害、址雨洪涝、大风冰雹、草原黑白灾、土壤渍 化等灾害,应用农业气彖学、逆境生理学、突变灾害学等理论与方法,致力于全而揭示齐主 要农业气象灾害的孕灾环境与演变规律,阐明主要农业气象灾害致灾机理,研究农业气象灾 害监测预警基本理论和方法,研制农业灾害监测预警系统平台,研发农业减灾新材料,开发
防御与减轻农业气象灾害技术与产品,研究农业灾害风险评估技术与方法,研制农业灾害风 险转移技术与产品,为防御、抵抗、规避、减轻非生物灾害对农业的影响以及转移农业灾害

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