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1、五、计算题1某作物从出苗到开花需一定有效积温，其生物学下限温度为10c，它在日均气温为25C的条件下，从出 苗到开花需要50天。今年该作物5月1日出苗，据预报5月平均气温为20.0C, 6月平均气温为30.0C, 试求该作物何月何日开花？所需活动积温及有效积温各是多少？解：(1)求某作物所需有效积温(A)：由公式 n=A/(T-B) 得：A=n(TB)贝【J A=(25C 10C) X 50=750 C(2) 求开花期：5月份有效积温为：A5 = (20C 10C )X31=310C从五月底至开花还需有效积温：750310=440C还需天数n = 440 / (3010)=22天，即6月22日
2、开花(3) 求活动积温与有效积温：活动积温=20CX31+30CX22=1280C有效积温=750C答：该作物于6月22日开花，所需要的活动积温和有效积温分别为1280C和750C。2育种过程中，对作物进行杂交，要求两亲本花期相遇，已知杂交品种由播种到开花，母本不育系和父本 恢复系各要求大于10C的有效积温分别为765C和1350C，试问父本播种后，母本何时播种为宜？已知父 本播种后，天气预报日平均温度为25Co解：A 母=765C， A 父=1350C，T=25C，B=10Cn = (A 父一A 母)/(TB)=(1350765)/(25 10)=585/15=39 天答：父本播种后39天母
3、本播种。3某作物品种5月1日出苗，7月31日成熟。其生物学下限温度为10C，这期间各月平均温度如下表。 试求全生育期的活动积温和有效积温。月份月平均温度(C)5 21.36 25.77 28.8解：已知：t5 =21.3C，n=31 天，t6 =25.7C，n=30 天，t7 =28.8C， n=31 天，B=10C(1) Y=Z tN10 =n1 t1 +n2 t2 +n3 t3 =31 X21.3 + 30X25.7 + 31 X28.8=2324.1C(2) A=Z (TB) =n1 (t1 B)+n2 (t2 B)+n3 (t3 B)=31 X 11.3 + 30X 15.7 + 31
4、 X 18.8=1404.1C答：活动积温和有效积温分别为2324.1 C和1404.1 Co4.某水稻品种5月25日开始幼穗分化，从幼穗分化到抽穗的有效积温为242C，生物学下限温度为11.5C，天气预报5月下旬至6月中旬平均温度为22.5C，试问抽穗日期是何时？解：已知 A=242C，T=22.5C，B=11.5Cn=A/(TB)=242 / (22.511.5)=242 / 11=22 (天)答：6月16日抽穗。1. 任意时刻太阳高度角的计算根据公式 Sinh = sin sin6 +cos cos。cos3大致分三步进行：(1) 计算时角3,以正午时为0,上午为负，下午为正，每小时15
5、 ；如以“度”为单位，其计算式是 3 =(t12)X15。其中t为以小时为单位的时间；如以“弧度”为单位，则3 =(t-12)X2n /24建议计算 时以角度为单位。 计算sinh值(所需的。值可从教材附表3中查到，考试时一般作为已知条件给出)。(3)求反正弦函数值h，即为所求太阳高度角。例：计算武汉(30 N)在冬至日上午10时的太阳高度角。解：上午 10 时：3 =(t12)X15=(1012)X15=30冬至日：。=23 27武汉纬度：中=30.sinh = sin30 sin(23 27)+cos30 cos(23 27)cos(30 )=0.48908h=29172. 正午太阳高度角
6、的计算根据公式：h=90中 +6进行计算；特别应注意当计算结果h90。时，应取补角(即用180h作为太阳高度角)。也可根据h=90|中6 |进行计算，就不需考虑取补角的问题(建议用后一公式计算)。还应注意对南半球任何地区，中应取负值； 在北半球为冬半年(秋分至春分)时，6也取负值。例计算当太阳直射20 S时(约11月25日)在40 S的正午太阳高度角。解：已知中=40 (在南半球)6 =20.h=90(40 )+( 20 )=110计算结果大于90，故取补角，太阳高度角为：h=180110 =70也可用上述后一公式直接得h=90|中6 | = 90|40( 20 )|=70例1计算武汉(中为3
7、0 N)冬至日坡度为20的南坡和北坡在正午时的太阳直接辐射通量密度(设透明系数 a=0.8)。解：已知中=30，6 =23 27，正午太阳高度角为：h=90|中6 |=90130(23 27)|=3633m=1/sinh=1/sin36 33=1.6792(注意：此处计算m时不能用a代替h)。对于南坡，正午时a =h+坡度=36 33+20 =56 33Rsb 南坡=Rsc?am sina =1367X0.81.6792 Xsin56 33=784.14 (瓦?米-2 )对于北坡，正午时a =h坡度=36 3320 =16 33(如果北坡坡度大于h时则无直射光，即Rsb北坡=0) Rsb 北坡
8、=Rsc?am sina =1367X0.81.6792 Xsin16 33=267.71 (瓦?米-2 )由此题可知冬季南坡暖而北坡冷的一个重要原因在于Rsb南坡和Rsb北坡的差别。例2在46.5 N的某地欲盖一朝南的玻璃温室，为了减小反射损失，要使冬至日正午时太阳直接光线垂 直于玻璃面，试问玻璃面与地平面的夹角应是多少？冬至日正午时到达玻璃面上的直接辐射通量密度为多 少(已知太阳常数为1367瓦/米2，透明系数为0.8)？解：已知中=46.5，6 =23.5，a=0.8(1) h=90一中 +6 =9046.523.5 =20m=1/sinh=1/sin20=2.923804玻璃面与地平面
9、的夹角8 =90h = 9020 = 70(2) 玻璃面上的直接辐射通量密度为Rsb 坡=Rsc?am sina =1367X(0.8)2.923804 Xsin90 =711.9 (瓦?米-2 )例3在北纬36.5。处有一座山，其南北坡的坡度为30，试求冬至日正午时水平地面上及南北坡面上的太 阳直接辐射通量密度(设大气透明系数为0.8，太阳常数为1367瓦?米-2)。解：已知中=36.5 ， 6 =23.5，a=0.8，坡面坡度 8 =30h=90一中 +6 =9036.5 +(23.5 )=30m=1/sinh=1/sin30=2水平地面上直接辐射能量密度Rsb=Rsc?am sinh =
10、1367 X (0.8)2X sin30 =437.4 (瓦?米-2 )南坡：Rsb 南坡=Rsc?am sina =Rsc?am sin(h+8 )=1367 X (0.8)2 Xsin60 = 757.7(瓦?米-2 )北坡：Rsb 北坡=Rsc?am sina =Rsc?am sin(h 8 )=Rsc?am sin0 =0由此题可知，一般来说冬季正午南坡上的太阳直接辐射最强，而对坡度大于太阳高度角的北坡，则无太阳 直接辐射。所以南坡为温暖的阳坡，北坡为阴冷的阴坡。六、问答题：1.太阳辐射与地面辐射的异同是什么？答：二者都是以电磁波方式放射能量；二者波长波不同，太阳辐射能量主要在0.15
11、4微米，包括紫外线、 可见光和红外线，能量最大的波长为0.48微米。地面辐射能量主要在380微米，为红外线，能量最大的 波长在10微米附近。二者温度不同，太阳表面温度为地面的20倍，太阳辐射通量密度为地面的204倍。3. 可照时间长短随纬度和季节是如何变化的？答：随纬度的变化：在北半球为夏半年时，全球随纬度中值的增大(在南半球由南极向赤道中增大)，可照 时间延长；在北半球为冬半年时，全球随纬度中值的增大可照时间缩短。随季节(6 )的变化：春秋分日，全球昼夜平分；北半球随6增大(冬至到夏至)，可照时间逐渐延长；随6减 小(夏至到冬至)，可照时间逐渐缩短；南半球与此相反。在北半球为夏半年(6 0)
12、时，北极圈内纬度为(90 -6 )以北的地区出现极昼，南极圈内同样纬度以南的地 区出现极夜；在北半球冬半年(6 0)时，北极圈90 +6以北的地区出现极夜，南极圈内同样纬度以南出现 极昼。4. 光照时间长短对不同纬度之间植物的引种有什么影响？答：光照长短对植物的发育，特别是对开花有显著的影响。有些植物要求经过一段较短的白天和较长的黑 夜才能开花结果，称短日照植物；有些植物又要求经过一段较长的白天和较短的黑夜才能开花结果，称长 日照植物。前者发育速度随生育期内光照时间的延长而减慢，后者则相反。对植物的主要生育期(夏半年) 来说，随纬度升高光照时间延长，因而短日照植物南种北引，由于光照时间延长，发
13、育速度将减慢，生育 期延长；北种南引，发育速度因光照时间缩短而加快，生育期将缩短。长日照植物的情况与此相反。而另一方面，对一般作物来说，温度升高都会使发育速度加快，温度降低使发育速度减慢。因此，对长日 照植物来说，南种北引，光照时间延长将使发育速度加快，温度降低又使发育速度减慢，光照与温度的影 响互相补偿，使生育期变化不大；北种南引也有类似的光温互相补偿的作用。所以长日照植物不同纬度间 引种较易成功。而对短日照植物，南种北引，光照和温度的改变都使发育速度减慢，光照影响互相叠加， 使生育期大大延长；而北种南引，光温的变化都使发育速度加快，光温影响也是互相叠加，使生育期大大 缩短，所以短日照植物南
14、北引种一般不易成功。但纬度相近且海拔高度相近的地区间引种，不论对长日照 植物和短日照植物，一般都容易成功。6. 什么是地面有效辐射？它的强弱受哪些因子的影响？举例说明在农业生产中的作用。答：地面有效辐射是地面放射的长波辐射与地面所吸收的大气逆辐射之差，它表示地面净损失的长波辐射， 其值越大，地面损失热量越多，夜晚降温越快。影响因子有：（1）地面温度：地面温度越高，放射的长波辐射越多，有效辐射越大。（2）大气温度：大气 温度越高，向地面放射的长波辐射越多，有效辐射越小。（3）云和空气湿度：由于大气中水汽是放射长波辐 射的主要气体，所以水汽、云越多，湿度越大，大气逆辐射就越大，有效辐射越小。（4）
15、天气状况：晴朗无 风的天气条件下，大气逆辐射减小，地面有效辐射增大。（5）地表性质：地表越粗糙，颜色越深，越潮湿， 地面有效辐射越强。（6）海拔高度：高度增高，大气密度减小，水汽含量降低，使大气逆辐射减小，有效辐 射增大。（7）风速：风速增大能使高层和低层空气混合，在夜间带走近地层冷空气，而代之以温度较高的空 气，地面就能从较暖的空气中得到较多的大气逆辐射，因而使有效辐射减小；而在白天风速增大可使有效 辐射转向增大。举例：因为夜间地面温度变化决定于地面有效辐射的强弱，所以早春或晚秋季节夜间地面有效辐射很 强时，引起地面及近地气层急剧降温，可出现霜冻。7对流层的主要特点是什么？答：对流层是大气中最低的一层，是对生物和人类活动影响最大的气层。对流层的主要特点有：（1）对流层集中了 80%以上的大气质量和几乎全部的水汽，是天气变化最复杂的层次，大气中的云、雾、雨、雪、 雷电等天气现象，都集中在这一气层内；（2）在对流层中，气温一般随高度增高而下降，平均每上升100
