2.3 农业气候资源
2.3.1 农业气候资源概述
一、含义
农业气候资源是指能为农业生产所利用的气候要素中的物质和能量。农业气候资源由光资源、热量资源、水分资源、大气资源和风资源组成，这些资源在一个地区的数量多少、分布特点及其配合，形成了各种各样的农业气候资源类型，在很大程度上决定了某一地区的农业生产类型（如作物种类、品种、种植方式、栽培措施等）、作物产量高低和品质的优劣（胡毅等，2015）。
二、特征
气候资源是自然资源的组成部分，与其他类型的自然资源相比，农业气候资源具有以下主要特征（姜会飞，2008）：
1．农业气候资源是一种循环可再生的资源。由于日地位置及其运动特点和地球生态系统的相对稳定性，形成了各种气候的无限循环性，光、热、水、气等农业气候要素不断循环和更新，因而农业气候资源是一种可再生资源，有随时间变化的周期性和随机波动性。
2．具有明显的时空变化规律。农业气候资源在地球表面上呈现出有规律的不均匀分布，光、热、水资源的数量一般由赤道向两极递减，且由于地球表面的不均匀和生态系统的复杂性，形成了地球上多种多样的农业气候资源类型，从而形成了全球范围内农业生产类型的多样性。农业气候资源还随天气、气候不断变化，在明显周期性变化特点之上叠加较大的不稳定性。由于地球的自转和公转，农业气候资源形成了以日和年为周期的循环变化。例如，气温和太阳辐射随昼夜和季节变化，形成生物特征有一定的节律。同时，由于气候条件年际间的波动，导致农业气候资源年际间的交化，从而引起作物产量的波动。
3．农业气候资源要素的整体性和不可取代性。农业气候资源要素之间相互依存和相互制约以及不可替代性，构成了农业气候资源的整体性。在农业气候资源系统中，其中一个因子的变化，往往会引起其他因子的连锁反应，并综合地影响农作物的生长发育和产量形成，而且，某一因子的过量或不足，均显著影响农业气候资源的有效利用。任一有利的农业气候要素不能因其有利而替代另一不利农业气候条件，如干旱地区，光、热条件充足，水分缺少，但不会因光、热更多就可替代水分对农业生产的有利，即农业生产对农业气候资源要素的要求缺一不可，要素之间是不可取代的。
4．农业气候资源的有限性和可改造性。虽然农业气候资源总体上看是一种取之不尽用之不竭的可再生资源，单就一定的时空来说又是有限的，因而各地的农业生产不仅类型不同，还有季节性限制，所以，必须因地制宜，不误农时，才会有较好的收成。在一定的时空范围和条件下，施加有力措施（或不良人为活动）可改善（或恶化）气候资源和环境。
2.3.2 农业气候资源计算
一、主要数量指标
1．光能资源
光能（太阳辐射）是地球上一切生命存在和发展的能量基础，也是农业生产最主要的能量来源。光能资源常从光的强度和总量、光谱成分（光质）和光照时间长短这三个大的方面来归纳。
具体的指标有：太阳总辐射、直接辐射、散射辐射、地面反射辐射、地面有效辐射、净辐射、光合有效辐射、日照时数和日照百分率。
2．热量资源
适宜的温度条件和足够的热量资源是保证农作物进行正常生理活动所必需的环境条件。热量资源主要来源于太阳辐射的热效应。温度是物质运动状态的一个表征量，它影响光合作用和代谢活动，不直接参与光合有机物生长和代谢过程。
鉴于温度条件在农业生产中的重要性，人们习惯称之为热量资源，常用的指标有：气温、地温以及与之有关的各种统计量，如年平均气温、积温、最热月均温、最冷月均温、年绝对最低气温等，各级农业界限温度及其始日、终日、持续天数等。
3．水分资源
水分是动植物体的主要组成物质，是光合作用的原料，也是养分和有机物的输送者，大气降水是农业生产水分的主要来源，降水量及自然水体贮水量的多少，决定了一个地区的农业生产类型，如旱地农业、灌溉农业、雨养农业、水田农业等。
表示水分资源的主要指标有：降水量、降水变率、降水日数、雨季开始日、空气水汽压、相对湿度、蒸发量、干燥度和土壤湿度等。
二、农业气候生产潜力
农业气候生产潜力( agroclimatic potential productivity)是以气候条件来估算的农业生产力，即在当地自然的光、热、水等气候因素作用下，假设作物品种、土壤肥力、栽培技术和作群体结构都处于最适状态时，单位面积可能达到的最高产量。
农业气候生产潜力的高低依光、温、水条件及其组合状况而不同。估算时可分别计算光合生产潜力、光温生产潜力和气候生产潜力。
（一） 光合生产潜力
光合生产潜力是在温度、水分、土壤、品种以及其他农业技术条件都处于最佳状况时，完全由光合有效辐射决定的生产潜力。
1111(1)(1)(1)(1)(1)(1)(1)Y x H Q εαβγρωϕλ---=-------∑ (2-1)
式中，ε为可用于光合作用的有效辐射比率，一般取0.49；α为植物群体反射率，1-α为作物群体吸收率。在作物整个生育期间，吸收率是叶片面积增长的函数，即1-α=0.83L i /L 0，其中，L 0为最大叶面积指数，Li 为某时间段的叶面积指数；β为植物繁茂群体透光率；γ为超过光饱和点光的比例；ρ为作物非光合器官截获的辐射比例，取0.1；ω为呼吸作用的耗损率，取0.3；ϕ为光合作用量子效率，取0.224；λ为植物体无机养分，取0.08；x 为含水率，取0.14；H 为形成1g 干物质所需的热量，取1.8⨯104J·g -1；Q ∑为投射到单位面积上的总辐射量（J·m -2）。
式中总辐射Q 一般采用线性估算模式
0()Q Q a b s =+⨯ （2-2）
式中，Q 0为天文辐射，s 为日照百分率，a 、b 是大气参数，主要与各地的气候特征有关。
（二） 光温生产潜力
光温生产潜力是在一定的光、温条件下，其他环境因素（水分、二氧化碳、养分等）和作物群体因素处于最适宜状态，作物利用当地的光、温资源的潜在生产力。通常采用光合生产潜力乘以温度订正函数进行估算。表示温度订正函数的经验公式，主要有以下几种：光合作用温度分段线性拟合式，光合作用温度二次曲线拟合式，界限温度间隔日数代数式等。光温生产潜力可近似地看成当地作物产量的上限，是规划作物生产的科学依据。关于光温生产潜力的计算，国内外已有不少研究，传统的方法是采用环境因子逐步订正方法，即先计算出光合生产潜力，再进行温度影响的订正获得光温生产潜力。这种方法从作物光合作用与其环境条件相互关系出发，物理意义清晰，结果可用作时空分布比较，关键技术在于采用合适的参数和订正函数。
光温生产潜力，其形式为：
Y 2=Y 1· f (t) (2-3)
式中，f （t ）为温度订正系数，对喜温作物的温度订正函数为：
