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第一部分 农业小气候形成的理论基础 3

第1章 绪论 3

1.1 农业小气候的概念与特点 3

1.1.1 农业小气候学的概念 3

1.1.2 农业小气候系统和农业小气候的概念与特点 4

1.1.3 农业小气候的形成 7

1.2 农业小气候学研究的意义 15

1.2.1 农业小气候学研究在种植业中的意义 15

1.2.2 农业小气候学研究在养殖业中的意义 17

1.2.3 农业小气候学在农业科学研究中的意义 19

1.3 农业小气候学研究内容 20

1.4 农业小气候学研究方法 21

1.4.1 农业小气候观测方法 21

1.4.2 平行观测方法 22

1.4.3 模型实验方法 22

1.4.4 数学模拟方法 22

1.4.5 大气候与农业小气候相关分析方法 23

1.5 农业小气候学研究概况和展望 23

1.5.1 农业小气候学研究概况 23

1.5.2 农业小气候研究展望 25

第2章 辐射 27

2.1 辐射与光的概念 28

2.1.1 辐射的概念 28

2.1.2 热辐射的概念 28

2.1.3 光的概念 28

2.2 辐射与光的表示方法和单位 29

2.3 物体的辐射学特性 30

2.4 辐射的生物学意义 32

2.4.1 辐射对植物的作用 32

2.4.2 辐射对动物的作用 33

2.4.3 生物吸收光能后的变化 34

2.5 辐射基本定律 36

2.5.1 斯忒藩-玻耳兹曼定律 36

2.5.2 维恩位移定律 37

2.5.3 普朗克公式 37

2.5.4 兰贝特定律 38

2.5.5 基尔霍夫定律 38

2.5.6 照度定律 39

2.6 水平地表辐射模式 40

2.6.1 入射到水平地表的太阳总辐射 40

2.6.2 入射到水平地表的太阳直接辐射 41

2.6.3 水平地表对太阳辐射的反射率 42

2.6.4 入射到水平地表的大气长波逆辐射 42

2.6.5 水平地表的有效辐射 44

2.6.6 水平地表的净辐射 44

2.7 辐射几何学基本知识 45

2.7.1 基本公式 46

2.7.2 球面公式 48

2.7.3 斜面公式 48

2.7.4 直立圆柱公式 51

2.7.5 圆锥公式 52

2.8 几种条件下的日照计算 55

2.8.1 水平面、斜面、平行板间的日照 56

2.8.2 可照时数的近似图解计算方法（也称为遮蔽图方法） 61

2.8.3 复杂遮蔽条件下可照时数的确定 64

2.8.4 日照理论计算公式及近似图解法的应用 64

2.9 地球上物体间的辐射交换传输过程 66

2.9.1 任意位置两黑体表面间的辐射换热 67

2.9.2 两平行黑体大平壁间的辐射换热 70

2.9.3 封闭空腔诸黑表面间的辐射换热 71

2.9.4 灰体表面间的辐射换热 72

2.9.5 空腔与内包壁面间的辐射换热 75

2.9.6 遮热板 76

第3章 流体的流动 78

3.1 流体流动的概念 78

3.1.1 连续介质假设 78

3.1.2 有关流体流动的概念 78

3.2 流体流动的表示方法 79

3.2.1 描述流体流动的基本方法 79

3.2.2 流向和流速 80

3.2.3 流线（流面、流管）、迹线（射流）、时间线和脉线 80

3.3 流体流动的生物学意义 82

3.4 开放农业小气候系统内空气的流动 82

3.4.1 层流和湍流 83

3.4.2 边界层分析 85

3.4.3 大气湍流产生与维持的原因 88

3.4.4 大气边界层的分层及近地面层的一般特点 89

3.4.5 湍流输送基本理论 90

3.4.6 垂直温度梯度的影响 99

3.4.7 湍流通量密度确定方法 108

3.4.8 梯度扩散理论存在的问题和应用局限性 130

3.4.9 湍流的统计描述简介 133

3.4.10 障碍物对气流的影响 135

3.5 半封闭农业小气候系统内空气的流动 138

3.5.1 系统内空气的自然流动——自然通风 138

3.5.2 系统内空气的强制流动——强制通风 147

3.5.3 通风计算举例 152

第4章 温度 155

4.1 温度的概念 155

4.1.1 宏观描述与微观描述 155

4.1.2 温度的概念 156

4.2 温度的单位与表示方法 158

4.2.1 温度的单位 158

4.2.2 温度的表示方法 161

4.3 温度的生物学意义 164

4.3.1 直接加快化学反应 164

4.3.2 温度对酶与激素的影响 165

4.3.3 高温对有机体的危害 166

4.4 热量传输的基本方式 167

4.4.1 基本传热方式的比较 168

4.4.2 传热过程和传热系数 170

4.5 导热传热过程 173

4.5.1 基本概念 173

4.5.2 傅里叶定律 174

4.5.3 导热系数 174

4.5.4 导热微分方程 176

4.5.5 导热传热过程的单值性条件 178

4.5.6 稳态导热传热过程 179

4.5.7 非稳态导热传热过程 193

4.5.8 土壤中的热传导 212

4.6 对流传热过程 231

4.6.1 牛顿冷却定律 231

4.6.2 影响对流换热系数的因素 233

4.6.3 确定对流换热系数的基本途径 236

4.6.4 求解对流换热系数 238

4.6.5 相似原理和相似准则 243

第5章 气体成分和状态 255

5.1 空气的物理性质及其组成成分 255

5.2 气体浓度的表示方法、单位及换算 256

5.2.1 气体浓度的表示方法和单位 256

5.2.2 不同气体浓度表示方法之间的换算 258

5.3 空气成分的生物学意义 259

5.4 湿空气 261

5.4.1 湿空气的状态及状态参数 262

5.4.2 焓湿图及其应用 266

5.5 气体的扩散 270

5.5.1 扩散现象 270

5.5.2 费克扩散第一定律 271

5.5.3 斯忒藩定律 276

5.5.4 分子扩散系数 278

5.5.5 对流质交换系数 279

第6章 农业小气候要素的人工调控 283

6.1 生物周围的环境 283

6.1.1 环境因素的重要性 283

6.1.2 环境因素的构成和分类 284

6.1.3 生物与环境关系的基本定律 285

6.1.4 人工调控农业小气候的思路和原则 285

6.1.5 改善生物周围环境的方法 287

6.2 背景的利用与选择 289

6.3 围护材料与结构的性能及作用 290

6.3.1 材料学基本知识 290

6.3.2 材料的辐射学特性 294

6.3.3 材料的热学特性 298

6.3.4 围护材料和结构的吸湿与透湿性 302

6.3.5 围护结构的保温（隔热）构造方式 310

6.4 农业小气候要素调控设备的性能及作用 312

6.4.1 辐射及生理辐射调控设备 312

6.4.2 温度调控设备 327

6.4.3 湿度调控设备 343

6.4.4 通风调控设备 350

第二部分 类型农业小气候及其利用调控 363

第7章 农业地形水域岸边小气候及其利用 363

7.1 农业地形气候学和农业地形小气候 363

7.1.1 农业地形气候学 363

7.1.2 农业地形小气候 363

7.1.3 影响农业地形气候和农业地形小气候的地形因素 364

7.2 坡地小气候及其形成 367

7.3 凸出地形小气候及其形成 375

7.4 凹下地形小气候及其形成 381

7.5 丘陵群体小气候及其影响 384

7.6 农业地形小气候资源的开发利用 385

7.6.1 山地逆温和坡上暖带的利用 385

7.6.2 坡地小气候的利用 386

7.6.3 农业地形小气候开发利用的研究思路及方法 388

7.7 农业有限水域岸边小气候及其利用 391

7.7.1 水面与陆面小气候的差异 391

7.7.2 有限水域岸边小气候特征 396

7.7.3 水域岸边小气候资源的开发利用 398

第8章 农田小气候及其调控 400

8.1 农田辐射分布特征 400

8.1.1 穿透辐射 400

8.1.2 总辐射 403

8.1.3 反射辐射 407

8.1.4 植被中辐射的光谱成分 407

8.1.5 植物群体中辐射分布的变化性 408

8.1.6 农田辐射分布特征的应用 409

8.2 农田中的风状况 411

8.2.1 研究农田风状况的意义 411

8.2.2 作物层上方的风状况 411

8.2.3 农田植被层内的风状况 413

8.2.4 农田风速分布特征的应用 416

8.3 农田温度分布状况 416

8.3.1 植被上方的气温 417

8.3.2 植被内的气温分布 418

8.3.3 农田中的土壤温度 420

8.3.4 植物的体温 421

8.3.5 农田温度分布特征的应用 424

8.4 农田中的湿度状况 426

8.4.1 农田中的空气湿度状况 426

8.4.2 农田的土壤湿度 427

8.4.3 农田湿度分布特征的应用 428

8.5 农田中的二氧化碳状况 428

8.5.1 农田CO2的源、汇及浓度廓线 428

8.5.2 农田CO2浓度随时间的变化 432

8.5.3 影响农田CO2浓度的因素 434

8.5.4 农田上方CO2通量密度的测定 434

8.5.5 农田CO2浓度分布特征的利用 435

8.6 农田小气候的人工调控 435

第9章 灌溉地小气候 436

9.1 灌溉对农田辐射平衡的影响 438

9.2 灌溉对农田热量平衡各分量的影响 440

9.2.1 灌溉对潜热通量和感热通量的影响 440

9.2.2 灌溉时土壤热通量的影响 442

9.3 旱区灌溉农田的小气候特征 445

9.3.1 农田温度特征 445

9.3.2 空气湿度 451

9.4 喷灌 453

9.5 微灌 457

9.6 渗灌 459

9.7 膜下滴灌 462

第10章 覆盖地小气候 467

10.1 地膜覆盖 467

10.1.1 地膜覆盖的小气候效应 467

10.1.2 地膜覆盖小气候效应产生机理 473

10.1.3 地膜覆盖中存在的问题 482

10.2 砂石覆盖的小气候效应 484

10.2.1 砂田温度效应 484

10.2.2 砂田水分效应 487

10.2.3 砂田小气候效应对作物生长发育的影响 487

10.3 秸秆覆盖 488

10.3.1 秸秆覆盖对小气候要素及能量平衡各项的影响 488

10.3.2 秸秆覆盖效应 491

第11章 温室小气候及其调控 495

11.1 温室特点及存在问题 495

11.1.1 温室特点 495

11.1.2 温室存在的问题 496

11.2 温室的类型、结构及其应用 497

11.2.1 温室类型 497

11.2.2 温室结构 498

11.2.3 温室应用 499

11.3 温室小气候的形成 500

11.3.1 辐射交换传输过程 500

11.3.2 热量交换传输过程 502

11.3.3 水汽交换传输过程 503

11.3.4 二氧化碳交换传输过程 504

11.3.5 动量交换传输过程 505

11.4 温室小气候特征 505

11.4.1 辐射 505

11.4.2 温度 514

11.4.3 湿度 519

11.4.4 二氧化碳浓度 521

11.4.5 空气流动 523

11.5 影响温室小气候的因素 524

11.5.1 大气候及天气背景 524

11.5.2 温室材料 525

11.5.3 温室结构 526

11.5.4 人为管理和调控技术 531

11.5.5 植物群体 533

11.5.6 土壤 533

11.5.7 各要素之间的相互作用 533

11.6 人工调控方法 533

11.6.1 辐射调控 533

11.6.2 温度调控 534

11.6.3 湿度调控 545

11.6.4 CO2浓度的调控 546

11.6.5 空气流动的调控 548

第12章 食用菌栽培室小气候及其调控 556

12.1 食用菌概况 556

12.2 食用菌的形态、生育阶段及其对环境条件的要求 557

12.2.1 食用菌的形态和生育阶段 557

12.2.2 食用菌对环境条件的要求 558

12.3 食用菌栽培环境的小气候特征 564

12.3.1 试管小气候 565

12.3.2 菌瓶（菌袋）小气候 565

12.3.3 食用菌栽培室小气候 567

12.3.4 阳畦小气候 571

12.4 菇房小气候的调节控制 572

第13章 畜舍小气候及其调控 577

13.1 动物和环境的关系 577

13.1.1 动物的环境及环境因素 577

13.1.2 动物与环境的关系 578

13.2 动物与温度的关系 579

13.2.1 恒温动物与变温动物 579

13.2.2 动物的体温和皮温 580

13.2.3 动物的产热和散热 580

13.2.4 动物的体热平衡及其各项计算 581

13.2.5 动物体热平衡的自我调节 585

13.3 畜舍小气候要素对动物的影响 588

13.4 畜舍小气候特征及其形成 592

13.4.1 畜舍能量平衡 592

13.4.2 温度 593

13.4.3 湿度 594

13.4.4 气流 594

13.4.5 气体成分 595

13.4.6 光照 595

13.5 畜舍小气候的控制与调节 596

13.5.1 畜舍建筑 597

13.5.2 温度调控 597

13.5.3 气流调节 598

13.5.4 光照调节 599

第14章 蜂箱小气候及其调控 601

14.1 有关蜜蜂的基本知识 601

14.1.1 蜜蜂的分类 601

14.1.2 蜂群的组织和生活 602

14.1.3 有关的名词解释 604

14.2 蜜蜂与小气候要素的关系 606

14.2.1 温度 606

14.2.2 湿度 608

14.2.3 光照 608

14.2.4 其他因素 609

14.3 蜂箱小气候及其调控 609

14.3.1 蜂箱的种类与结构 609

14.3.2 蜂箱小气候及其调控 611

第15章 养殖池小气候及其调控 620

15.1 水的特点 620

15.1.1 水的溶解能力 620

15.1.2 水的热学性质 621

15.1.3 水的密度 621

15.1.4 水的浮力 621

15.1.5 水的流动性 621

15.1.6 水的辐射学性质 621

15.2 养殖池溶氧状况及调控 622

15.2.1 溶氧的来源与消耗 622

15.2.2 水中溶氧的变化规律 622

15.2.3 水中溶氧量对水生生物的影响 625

15.2.4 水中溶氧状况的调控改善 626

15.3 养殖池温度状况及调控 627

15.3.1 形成水体温度状况的原因 627

15.3.2 水温的时空分布规律 629

15.3.3 水温对水生生物的影响 630

15.3.4 水温的调节和控制 633

15.4 养殖池光照状况及调控 634

15.4.1 光照的来源及养殖池水体中光照变化规律 634

15.4.2 光照对水生生物的影响 635

15.4.3 光照的调控 637

15.5 养殖池的CO2状况及调控 637

15.5.1 水中CO2的来源与消耗 637

15.5.2 水中CO2的生态作用 637

15.5.3 水中CO2含量状况及调控 638

参考文献 639