國內農業氣象狀況與趨勢論文
我國的農業氣象學科在老一輩科學家竺可禎、陳鳳桐、趙九章、呂炯等的倡導、主持和宛敏渭、江愛良、劉明孝、潘怡航等參與下,於1953年建立起中國第1個現代農業氣象研究機構,經厲了40個歲月,走過了建立、艱苦、波折、發展的道路,奠定了農業氣象發展的基礎。今天,我們在回顧過去,瞻望未來時,應當緬懷農業氣象先驅者們的功績。我們堅信再過40年,我國農業氣象科學將走在世界的前列。
l主要成就與水平估計
1.1建立了一支配套的農業氣象科技隊伍
1953年以氣象、農學專業人員相結合,開展了農業氣象研究,舉辦過提高不同層次的講習班。1956年在大學建立第1個農業氣象專業,1958~1961年相繼有5所大學設立了農業氣象專業。先後有近40個研究單位設立了農業氣象研究機構,培養了大批農業氣象專業人才,造就了一些與世界同一專業相當的農業氣象學家和專家,一大批有才能的中青年農業氣象學科技人員正在成長,他們是農業氣象發展的有生力量。據不完全統計,全國有4000多從事農業氣象研究和業務工作的科技人員,居世界第1位,其中研究人員約80。餘人。
1.2形成了分支學科較齊全的專業結構
農業氣象在切多年的發展過程中,與世界農業氣象發展相呼應,與國家經濟建設孺要相適應,由單一的農業氣象發展有作物氣象、農業氣候、農業小氣候、畜牧氣象、森林氣象、農業氣象災害、農業氣象預報、農業氣象儀器與監測等專業。這些專業在原有的基礎上不斷地更新內容,得到新的發展,一些新的領域正在出現,以溫室氣體大氣成分對氣候與農業影響的研究已開始,農業生物學與氣象關係的微觀結構的研究起步,農業氣象數值模擬已開展,並向動態模擬模式發展,農業產後氣象學擴大了小氣候的研究領域,與全球環境變化相聯絡的農業環境氣象已經提出或起步。這些為農業氣象學科注入了新的內容,促進農業氣象學的發展。
1.340多年農業氣象取得了一批主要成果
在農業氣候資源利用和農業氣候區劃、農業氣象預報、農業氣象災害、早地農業的型別和防單體系,作物氣候生產力、區域農業氣候和局地農業氣候等都獲得過國家獎或重大進展,其中許多項達到國際水平,引起了國內外同行的重視。如中國農業氣候資源與區劃、中國農作物氣候規律,以農業氣候與小氣候為依據的橡膠北移成功、溼害防禦技術、亞熱帶東部山區農業氣候與小氣候、農業氣象預報等取得重大成果,早地農業型別與防早技術體系、乾熱風、低溫冷害等也取得重要進展。這些研究成果促進和保證了農業生產的發展。
1.4農業生產的發展得到農業氣象理論和技術的支援
農業發展規劃、農業生產佈局和農業生產結構的調整、作物栽培、農業氣象災害防禦對策、農業自然資源特別是水資源的利用、農業設施的結構設計最佳化與小氣候調控等得到農業氣象學有效的理論和技術的支援。如橡膠北移成功是以氣候資源、地形小氣候和生物氣象理論為基礎的,種植制度的調整是以氣候條件的分析為主要依據,早地農業水分調控和節水農業措施是建立在氣候的水分平衡的基礎上,氣候變化和災害發生規律研究為農業生產波動找到原因和對策,農業氣象預報為農業生產安排與保護提供了有效保障,農田生產管理科學化的實現和高效,浦要協調作物生育、技術措施與水、熱、氣、肥關係,亦是以天氣氣候為基礎、以小氣候規律為指導的。一大批農業氣象基礎工作如農業氣候資源圖、作物氣候圖、各種農業氣象著作等在農業生產中起到積極作用。由此不難看出農業氣象理論和技術原理,正在農業生產和農學各個領域中,直接或間接地發揮了巨大的知識力量。
1.5水平估計
目前我國農業氣象科學的學術水平在總體上處於中等地位,在農業氣候、農業氣象災害、農業氣象預報等領域和其它領域個別環節上達到國際先進水平,比美國、日本、原蘇聯、以色列、英國、德國、法國、荷蘭等有些方面有差距,比其它國家略高,但在應用方面處在世界的前列。我國與世界農業氣象學科主要差距:美國的農業氣象體系並不明顯,但在基礎研究(水分平衡等)、基礎資料積累、農業氣象模擬、農業小氣候等方面領先;日本整體水平較高,基本上適應農業生產,在低溫冷害方面的研究領先;原蘇聯在機構設定、資料積累和研究工作方面都有較堅實的基礎,在農業氣候、作物氣候方面有許多先行的研究,但由於基礎理論較薄弱,近年沒有重大進展。其它如英國在植物小氣候、德國在森林小氣候、荷蘭在農業氣象動態模擬等方面領先。我國除在這些湃究領域有差距外研究裝置和手段方面差距很大,基礎工作的基本資料、積累、基礎理論研究方面都有較明顯的差距。
2主要問題
經過40多年的'努力,農業氣象研究取得長足的進步,但也存在不少問題。
2.1研究工作面很廣,但深入的少;研究的間題多,但重點不突出
我國的農業氣象工作從早期研究面狹窄走向多方面研究;不限於研究各分支學科內的問題,而且研究的物件很廣,涉及農業生展間題也多,但系統深入研究的問題少,許多研究工作只走完第一步即中止。如低溫冷害在氣候規律、某些機制上取得進展,但到進一步解決低溫冷害時由於條件限制未深入;溼害在解決實際問題有明顯成效,但在理論上沒有取得重大進展。同時由於研究的問題廣,沒有進行梳理和聚焦,在一個階段沒有形成重點,或形成重點但對學科的發展沒有“帶頭”作用,對農業氣象學的發展促進不大。2.2模仿引進的多,創立的少大部分農業氣象基礎研究沒有擺脫模仿階段,沒有建立、提出新思想、新理論。當前興起的農業氣象數值模擬,其模型大多是引用國外的,沒有創立中國的模擬模型,沒有走在世界所建模型之前開展研究,沒有創立模型的涼型,使許多研究工作長期與國外保持。時問差”,處於緊迫的狀態。這是有礙於我國農業氣象學發展的。
2.3基礎工作薄弱,農業氣象裝備落後
許多方面基礎研究不夠,缺乏必要的資料和資料,而許多農業氣象科學資料是弓{用國外的,有些極為重要的資料如溫室氣體的農業排放量,由於缺乏觀測資料,在一些國際會議卜沙有充分發言權。此外,大多數研究單位裝置簡單,儀器和資訊採集及處理手段落後,主要是資充源少,使農業氣象裝置長期得不到更新換代。目前國內尚無專門研製農業氣象儀器裝置機構,研究手段長期落後的狀態,必然影響農業氣象的發展,與國外的差距越來越大。
2.4理農業氣象理論體系尚未形成,缺乏解決農業實際間題的能力
成為農業氣象學的三大理論基礎都是從其它學科中移植過來的,如生物氣象來源於生物學的某些領域,農業小氣候理論基礎是微氣象學,農業氣象預報的理論是藉助於氣象預報理論與方法。農業氣象的交叉與邊沿地位應該體現在研究領域和學術問題上,而不應長期處於依附的地位。在理論基礎薄弱的同時,農業氣象技術體系也未建立,兩者是相輔相成的。這是發展農業氣象學科至關重要的根本。
3農業氣象面臨的形勢與任務
從世界與我國農業氣象研究的發展過程看,都有過不同程度的起伏。西歐70年代,在植被與大氣環境理論、植物生長與作物生產模擬,美國在生物環境小氣候方面,日本在低溫冷害、溫室環境控制等方面都取得重大進展,進入80年代農業氣象的理論成就並不十分顯著。美國近期轉向氣候變化對農業影響的研究又有起色。我國的農業氣象因多種原因而起伏更大,曾三起三落。這說明農業氣象學科穩定地位的基礎並不牢固。當前我國的農業氣象學正處在關鍵時期,一方面如不奮起加強和改革,又有落人低谷的危險;另一方面又面臨農業要求農業氣象必須發展的形勢,也即是說當前農業氣象處在不斷增長的客觀需求和自身理論與技術極不完善的雙重艱鉅任務下發展,這對農業氣象科學來說既揹負生存和發展,又面對挑戰和機遇。
3.1國民經濟的發展要求農業氣象科學參與國家農業發展戰咯決策。我國的國民經濟要求在本世紀末翻兩番,農業上兩個臺階,農業氣象可以從農業氣候資源,農業發展重大措施的農業氣象依據等方面提出決策建議,雖已錯過某些時機,但仍有大量工作可做。
3.2我國農業生產不穩定性,是圍繞農業發展程序的長期因素。我國處在東亞強季風氣候區,大陸性又很強烈,農業氣象災害十分頗繁,是造成我國農業生產不穩定性的主要原因。農業氣象學要為保證農業生產穩定性發揮重要作用。40多年來,糧食生產最大波動可達17.6%,一般年景可達5%左右,在糧食總產4boo多億kg的水平,每年約損失200多億kg。解決農業生產的不穩定性,使農業生產穩定發展,這是農業氣象學科的重大責任。
3.3我國農業生產特別是糧食生產的形勢仍然嚴峻,同時對多種優質農產品的需求在不斷增長,影響農業生產發展的基本的環境因素是氣候。解決我國的農業生產問題,不僅對我國的穩定和發展十分重要,而且也是對人類的生存發展的重大貢獻。因此,要求農業氣象學科更快拿出更多、更高的理論與技術成果,為解決農業生產中的農業氣象問題作出貢獻。
3.4當代科學技術的飛速發展推動許多科學的發展和知識的更新換代,新技術、新方法、新觀點應運而生,衝擊著農業氣象學科的傳統陣地,使農業氣象面臨前所未有的形勢,這既是挑戰,也是機遇和條件。但是,在當前形勢下,作為農學的基礎分支學科的農業氣象學科,不能與飛速發展科學技術相適應,還沒有形成獨立理論體系與技術體系,嚴重地影響了農業氣象的地位和發展,我們要抓住當前的時機,既要發展,又要創新、既要引進,更要創立,建立起自身的理論體系和技術體系,以適應日新月異的世界科技發展形勢和農業不斷增長的需求,這也是農業氣象學不能迴避,又必須面對的重要任務。
3.5農業氣象學科還面臨著沒有引起重視而已存在的問題,即多學科伸向同一個農業氣象研究間題,既開展協作,又展開激烈的竟爭,如農業乾旱間題,雖是農業氣象間題,但是農學各分歲學科、地理、水利、大氣、植物、生理、環境、自然災害等學科都會伸向這一領域,一旦列為重點課題,爭奪這一課題會激烈化。同時市場經濟的發展帶來的競爭機制,也勢必加劇科學研究的競爭。當然,這對發展科學是十分有利的,但也對農業氣象學科提出了嚴重警告,如不加強和提高,增強研究實力,必然會在競爭中敗下陣來。這也迫使農業氣象加快步伐,加強基礎工作,提高競爭能力,以適應未來科學研究的發展形勢。
4當前農業氣象學科發展的生要趨勢
除了一些共同的特點外,諸如研究的問題愈來愈深入,涉及的領域越來越寬廣,難度越來越大等,從當前看農業氣象學科的發展趨勢:
4.1農業氣象由單純學術間題研究向農業生產重大問題靠攏。如由開展氣象與作物關係研究、氣象災害危害規律和特徵、農田小氣候特徵、農業氣候資源數量評價等研究轉向農業水資源及水分問題、農業氣象災害、農業佈局和結構調整、重大工程的農業氣象評價、農業發展戰略決策等重大農業生產問題。世界範圍和我國進人70年代,有關氣候異常與農業生產,特別是糧食間題的研究,80年代關於農業水分間題研究,用於農業發展戰略和佈局的農業氣候資源和區劃,種植制度的氣候向題研究等等,都是當前農業生產發展的重大間題,農業氣象向這些重大問題靠攏,開展大規模研究,取得重大進展,不僅為農業發展提供依據,也為解決這些重大間題發揮了學科作用,提高解決實際問題的能力,加強和提高農業氣象在農業生產中的地位,這是農業氣象得以生存和發展的基礎。美國的農業氣象學家也認識到農業氣象不與經濟間題結合起來是沒有生命力的。
4.2農業氣象理論引進在加速,同時促進農業氣象向農學各分支的滲透。計算機的發展和應用推動農業氣象學的前進,使農業氣候出成果的速度加快;採用遙測遙感等現代資訊科學手段,使農業氣象預報理論和方法迅速更新,準確率大為提高;模糊數學應用使農業氣象的許多工作的定量化更明確了;摘的觀點引進,闡發了生態環境劣變導致嫡增,更易誘發災害和群發性的關係,大氣溫室氣體增加的氣候變化效應,引發了大氣成分對農業影響研究等令。這些引進推動了農業氣象學理論的發展,開拓了新的研究領域,豐富了農業氣象的內容,有利於促進農業氣象學理論和技術體系的建立。與此同時,農業氣象學科也加強向有關學科滲透,農業氣象由處於解釋農業生產問題的作用進而伸入有關學科,達到共同解決農業生產問題。如以生態氣候為基礎,根據天氣氣候分析,與植物保護學科共同探討農業昆蟲遷飛的規律;根據氣候季節變化和農田小氣候規律,與栽培學科共同解決作物生育促控的條件與措施,農業小氣候關於近地層熱水平衡或熱水輸送的研究,使早地農業研究更深入一步。總之,農業氣象學的介人,促進農業生產各要素協同理論得到發展。
4.3農業氣象當前有向微觀結構探入,向宏觀綜合聯絡擴充套件的趨勢.經過幾十年的努力,農業氣象學廣泛地探討氣候與農業的一般關係,這在農業氣象初期發展階段中起過重要作用,但沒有適時地引向深入,使農業氣象學的發展在較長時間內處於徘徊境地。近年來出現一些新的動向,如霜凍的研究,利用高倍顯微鏡觀察和攝影可以記錄到植物霜凍過程的微細結構;霜凍冰核活性細菌成冰作用和提早與加重危害影響的發現,對霜凍提出新的見解。其它如溼害、乾熱風向生理反應的研究方向發展,生物工程的微環境研究已開始。大氣湍流擴散以及熱量傳輸等物理過程和動力過程的微細結構已進入農田邊界層的研究。生物與氣象條件的微細結構的深入研究,將使農業氣象取得新的重大進展。利用光、溫、水因子對生物生長髮育和特性的影響和控制,有可能發展成為新的農業氣象產業。在宏觀聯絡方面向大範圍、多因子擴充套件,如農田小氣候由單一結構的研究進而研究大面積樸體系統能量與物質輸送,在氣候生產潛力方面從單項氣候條件與產量關係進而研究農業諸多因子與氣候的關係,作物栽培中研究各要素與氣候因子協同的關係,農業氣候區劃由單純的氣候條件區劃到考慮農、林、牧和環境等多方面的綜合區劃,在山地氣候研究方面向小、中、大尺度相結合的研究發展,農業氣象與社會經濟領域相結合有利發揮農業氣象學參與宏觀調控的作用.農業氣象的這種綜合研究動向將導致農業氣象學產生更大的效益。
4.4注意全球性農業氣候問題的研究。氣候變化往往是大範圍洲際性甚至是全球性的。如1972年我國發生大範圍幹早,與此同時非洲、原蘇聯、北美等都發生不同程度幹早。當今出現的溫室效應導致的氣候問題,是全球性的,影響人類生存環境,也會導致我國的氣候變暖、變幹或變溼,勢必影響農業生產的發展。聯合國開展全球行動,我國正參與全球氣候變化問題和對農業生產影響的研究。美國航空和空間管理機構制定的Eos(地球觀測系統)計劃,世界上許多國家參加,對陸地、海洋、大氣、生物圈等進行了大規模觀測。全球性有關農業氣象科學活動的增加,擴大了農業氣象學研究的視野,有利子我國農業氣象的發展。
4.5農業生產人工環境小氣候調控的研究有加強的趨勢。由於人口的增長,耕地的減少,社會藉求的增長並趨於多樣化和週年供應,特種農產品的供應也有新的需求,必然要發展和增加設施農業生產來補充和滿足經濟發展的需要。人工環境設施農業生產的關鍵性技術是小氣候調控,目前這方面在國外的研究應用已有很大進展,但我國的小氣候自動化調控的裝備和監測程度還很低,設施內無病環境的調控啞待解決,目前研究正向溫室理想環境調節發展,利用計算機綜合控制溫、光、水、肥、co:濃度等,達到產品產量的增加速度任何時候都保持最高點。今後在一定程度上對這方面還會提出更多更新的要求