作物農業氣象學/農業氣象學常模
- 本章的目標
- 瞭解一些作物的農業氣象學常模
氣候正常是指溫度、降雨量、溼度等的程度，這些程度將最佳條件與異常條件區分開來，無論是由於過量還是不足。
溫度和太陽輻射透過直接影響穀物生產中涉及的生理過程，以及透過病蟲害的發生來間接影響水稻產量。
溫度 - 產量差異主要是由於生長季期間的溫度和太陽輻射導致。水稻需要在生長期間有高溫、充足的水供應和高大氣溼度。水稻可以耐受高達 40°C 的溫度，只要水不限制。整個生長期間需要 22°C 的平均溫度。如果生長階段的高溫降至 15°C 以下，水稻產量會因形成不孕小花而大幅下降。低溫最關鍵的時期是在抽穗前約 10-14 天。太陽輻射 - 生育階段日照時間短對穀物生產略有負面影響，而生殖階段相同情況會減少小花數量和發育，從而降低產量。為了獲得 5 噸/公頃的穀物產量，需要 300 卡路里/釐米2/天的太陽輻射。生殖階段低日平均溫度和高太陽輻射相結合有利於提高產量。降雨 - 水稻需要高溼度，因此被歸類為水生植物。水稻從發芽到乳熟期需要浸水條件。需水量為 125 釐米。種植低地水稻需要平均每月 200 毫米降雨量，種植旱地水稻需要 100 毫米降雨量。
溫度 - 播種的最佳溫度為 15-20°C。成熟時，需要 25°C。收穫時，小麥需要 30-35°C 的高溫和 9-10 小時的明亮陽光。水分 - 一公頃小麥消耗約 2500-3000 噸水。抽穗期缺水會導致籽粒乾癟，產量下降。
這種作物最適合地球上的中間氣候，大部分種植面積都集中在這些氣候地區。溫度 - 玉米需要 24°C 的平均溫度和 15°C 以上的夜間溫度。在夏季平均溫度低於 19°C 或夏季平均夜間溫度低於 21°C 的地區，無法種植玉米。然而，夜間高溫也會導致產量下降。水分 - 玉米適應潮溼氣候，需水量大。生長期間需要 75 釐米的降雨量。玉米平均需水量估計在 41 到 64 釐米之間。從發芽到抽穗期，玉米對水的需求較少。然而，在開花時，它需要更多的水，並且隨著成熟，需水量會減少。
棉花需要在整個生育期內有 4-5 個月的均勻高溫（28-45oC）。營養生長期間需要 21-29oC 的平均氣溫。生殖階段的最佳氣溫為 27-32oC；平均日照時間為 8-9 小時/天；平均相對溼度為 70%。但在吐絮期和開鈴期（9 月至 11 月），相對溼度低於 70%，日照時間為 8 小時，是優質棉花生產的理想條件。棉花作物的生長速度在 25-30oC 時會加快。低於 15oC 的溫度會抑制生長，減少蕾 (芽) 的形成。水分 - 棉花需要的最低降雨量為 500-650 毫米。早期的大量降雨是不利的。秋季乾燥的月份有利於生產優質產品。後期降雨過多會導致葉片、蕾和鈴脫落。它也會促進徒長，延遲成熟，改變棉絨的顏色。高溼度有利於許多病蟲害的發生。
最佳發芽的平均溫度為 30oC。最佳生長的平均溫度為 35oC。在低於 20oC 的溫度下，生長會減緩。理想的氣候是 4-5 個月的炎熱時期，溫度為 30-35oC，隨後是 6-8 周的涼爽時期，以利於更好地成熟。水分。甘蔗需要約 60-70 釐米的降雨量。
馬鈴薯會產生纖維根系。因此，馬鈴薯通常無法利用土壤剖面深處養分和土壤水分。雖然根系生長在土壤溫度為 50 到 95˚F (10 到 35˚C) 時發生，但最佳、最活躍的根系發育是在土壤溫度為 59 到 68˚F (15 到 20˚C) 時。葉片 (莖葉) 生長在溫度為 44.6 到 86˚F (7 到 30˚C) 時發生，但最佳生長是在 68 到 77˚F (20 到 25˚C) 左右。塊莖生長的最佳溫度類似。馬鈴薯塊莖是匍匐莖的膨大部分。塊莖的啟動是由短日照時間 (光週期) 觸發的，並涉及生長激素。土壤溫度越低，塊莖啟動越快，形成的塊莖數量越多。塊莖啟動的最佳土壤溫度為 59 到 68˚F (15 到 20˚C)。在這種情況下，馬鈴薯植株的匍匐莖和枝條會比較短。較長的日照時間會延遲塊莖啟動，有利於匍匐莖和枝條的生長。高溫也會減少塊莖形成。晚熟品種似乎對長日照或高溫條件更敏感。植株中低氮和高蔗糖含量有利於形成更多塊莖。一旦形成，塊莖會快速生長，在溫帶氣候下，每天的最高生長速度可達 1,249 磅/英畝。
大豆是一種熱帶作物，但其種植現已擴充套件到亞熱帶和溫帶地區或氣候。大豆的氣候要求與玉米幾乎相同。種子發芽的最低和最高溫度分別為 5 和 40°C。生長最低溫度為 10°C，從播種到開花期間，最快的生長速度出現在 30°C。夜間高溫會增加營養生長和分枝數量。低溫會延遲開花。低於 20°C 時開花不良，開花量會隨著溫度升高到 32°C 而增加，超過 32°C 時，開花脫落和結莢會增加。超過 33°C 時，產量會減半。約 30°C 的土壤溫度會使種子產量提高 50% 以上，而 10°C 則會使種子產量降低類似的幅度。大豆基本上是一種短日照植物。日照時間會影響生長速度。在短日照品種中，日照時間延長會導致開花延遲，植株更高，節間更多。大豆通常作為雨養作物在雨季種植，作為冬季作物在雨季作物後，利用退水土壤水分種植。在降雨量從 600 毫米到 1000 毫米不等的地區都可以種植大豆。開花和結莢期土壤水分脅迫會導致種子產量降低約 50%。過量的土壤水分會抑制固氮作用。低大氣溼度會顯著降低種子產量。