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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