第五章 气候资源在农业中的应用
农业气候资源是直接影响农业生产过程,且能为农业生产所利用的物质或能量的农业气候要素。一般来说,农业气候资源是以其自身的量值、随时间的变化以及各资源不同量级的组合类型等来表示其质量优劣的；而以各资源不同量级控制的面积或总量以及各资源不同量级组合类型所控制的面积来表示其数量多少的。农业气候资源作为一种特殊的自然资源,具有无限的循环性和单位时段的有限性、波动性和相对稳定性、区域差异性和相似性以及相互依存性和可改造性等特征。
农业生产与气候存在密切关系。农作物生长发育的好坏和产量的高低，除了决定于农作物本身生物学特性和人们的经营措施外，在很大程度上受到光、热、水、气等气候要素的影响。为了达到高产、稳产的目的，就必须深入研究农业生产与气候之间的关系，以便确定合理的农业生产结构、种植制度、作物的种类和品种以及经营管理措施等。
5.1 专题气候区划
每个地方气候资源和土壤不同，其特色产品也不尽相同，蓟县山区栽培板栗历史悠久，“蓟县板栗”名扬全国，是该县主要出口干果品种，近年来随着葡萄酒业的星期，以酿酒葡萄为主的葡萄种植面积迅速扩大，成为山区农民主要收入来源之一，同时优质富士苹果的栽培面积也不断增加。上述特色果品面积的增加，其受气象条件制约的程度也随之增加，因此。根据果品生长发育所需的气象条件、致灾因子指标等进行专业区划，对产业趋利避害、长期稳定发展就显得越来越重要。
5.1.1 蓟县山区酿酒葡萄农业气候分析和区划
蓟县属全国酒用葡萄优势种植区，蓟县丘陵山地是重要的葡萄酒优质原料生产基地，分布在于桥水库周边的向阳缓坡处，已成为山区农业的支柱产业。但受气候和栽培管理技术影响，造成不同气候年型葡萄色泽糖分不稳定，影响了种植户经济利益。
葡萄酒界有句行话为“七分原料，三分酿造”，换句话说，好葡萄酒是种出来的。所以对于葡萄种植，选择优良品种固然重要，但是这些品种必须选择在适宜的气候、土壤条件下，才能充分显示出其本的优异品质。一般认为，气候因素具有决定生产方向（酒型、酒质）的主导作用，土壤对于葡萄的某些特异品质也起不可忽视的作用，但通常居于从属地位。
5.1.1.1 葡萄生育期间的气候生态条件
气候：葡萄是落叶果树，当春季地温达到7℃时，根系开始活动。而秋季地温降到12℃以下时，新梢停止生长，叶片开始凋落，根系停止活动进入休眠期。
土壤：葡萄对土壤的要求不太严格，除了重盐碱地、沼泽地、地下水位不足1米、土壤黏重、通气不良的地方外，在其他各类土壤上均能栽培。但葡萄最适宜的是土质疏松、通气良好的砾质壤土和沙质壤土，尤其是一些酿酒葡萄的品种对土地的质地、结构都有严格的要求。葡萄对土壤酸碱度适应幅度较大，一般pH在5.2～8.2之间均能栽培，其中以土壤pH为6.5～7.5时葡萄生长最为良好。
在天津的气候条件下，葡萄系开始活动时间是在4月初，5月下旬根系进入旺盛生长阶段。新梢旺盛生长和花芽分化盛期约在4月20日左右。葡萄开花一般在5月底或6月初，花期7～14d，每天上午6～11时为开花盛期。浆果成熟期依品种不同而有所异，一般在9月下旬到10月上旬。
天津市北部山区海拔在50～1000m，高度差较大，且地形复杂，考虑到土壤性质、排水性和可操作性，葡萄种植应选择海拔在50～300m的山坡地，山前小平地和阳坡台田，坡度小于15度，土层厚度1m以上，以偏酸性为适。7月平均气温小于25℃，考虑到葡萄采收前一个月的雨量与葡萄酒的品质呈负相关，蓟县酿酒葡萄品种大都在9月份或10月成熟，所以采用8～9月水热系数＜1.7。
5.1.1.2 蓟县山区种植葡萄的气候优势
蓟县地处北纬39°45′—40°15′之间，北部山区纬度大于40°，地势北高南低，北依群山，南接平原，分为平原、丘陵和深山三个层次。海拔差异从15米到1078米，山区气温明显偏低，葡萄晚熟及极晚熟品种成熟期可较平原推迟10天左右，光照充足，土壤多为富含砾石、钙质、透气良好的山地淋溶褐土，由此形成的独特气候特征与天津其它地区相比，在种植酿酒葡萄方面具有明显的气候优势。
蓟县山区与山南平原（以蓟县站为例）、其他平原地区（以西青站为例）相比，在种植酿酒葡萄上具有明显气候和土壤优势。（见表5.2）从三地气候特征来看，平原年平均气温为13.1℃，明显高于蓟县山区的9.1～12.4℃，最热月7月平均气温分别为25.8～25.9℃，比山区高1～4℃，而夏季高温常造成葡萄浆果含酸量低，细腻性差，影响讲过个正成分的平衡，尤其是糖酸比例平衡；病害较重；葡萄浆果着色差，酿制处的葡萄酒酒质要低些。因此蓟县山区更适合酒酿葡萄的栽培生产。
在降低病虫害发病方面，蓟县山区也具有气候优势。1月平均气温蓟县山区-4.0～-7.1℃，明显较平原地区（-3.0～-3.5℃）寒冷，而病虫害发生流行的程度与冬季寒冷程度呈明显负相关关系，因此在越冬气候条件上，山区具有降低病虫害越冬基数的优势。在最热的7月，平原气温均在26℃以上，而山区气温偏低1～4℃，有效避免高温高湿引起的病害发生。
而且，蓟县山区土壤主要为石砾性淋溶褐土，排水良好,能及时排除葡萄园土壤中的水分，减小田间湿度，不利于病害发生；而平原地区土壤以粘土为主，雨后水分渗入到土壤中，因土壤粘重，渗透性差，行间泥泞，湿度大，农药喷洒比山区较难进行，不利于病虫害防治。此外，粘土中含水量过高，透气性差，不利于根系夏季的生长发育。
表5.1 北部山区与天津平原地区气候特征比较
5.1.1.3 蓟县山区葡萄农业气候区划
分析确定葡萄各主要生育期所需气象指标，结合实际立地面种植葡萄的可能性，选取全生育期≥10℃活动积温、7月平均气温、年平均气温、8～9月水热系数、坡向和坡度等作为蓟县山区葡萄气候区划的指标，利用GIS进行区划，指标见表5.2。
表5.2 蓟县山区葡萄农业气候区划指标
注：水热系数
式中：∑p——某一时段的降水量；∑t≥10℃——某一时段≥10℃的活动积温。
区划方法：以区划指标为依据，利用GIS的分析和叠加功能，确定酿酒葡萄的适宜、次适宜、不适宜区的空间分布。
并根据以上指标制作了蓟县山区酿酒葡萄农业气候区划图。区划结果见图5.1。
图5.1 蓟县山区酿酒葡萄气候区划（见彩插图5.1）
适宜区：
1.沿于桥水库南岸的低山丘陵区，东起西龙虎峪、五百户、九百户到八里铺等区域；
2.北部泃河河谷的区域；
3.盘山南麓的马蹄形地形的田家峪、庄果峪、官庄、新房子、许家台等乡镇；
4.九龙山南麓的翟庄、西井峪乡镇；
5.八仙山山脚的隆福寺、孙各庄、育英洼等乡镇。
以上区域处于低山丘陵的阳面缓坡，最热月和最冷月气温都较低，土壤属于淋溶褐土，排水良好，这些利于病虫害的防治，8～9月气温昼夜温差大，利于葡萄果实糖分积累，提高葡萄品质。
5.1.2 蓟县板栗农业气候区划
天津地区板栗主要种植在山区，目前还没有人进行细网格优质板栗种植区划工作。本项研究是以250m×250m网格的气候要素值为基础，根据板栗生长的气候指标和土壤指标，利用地理信息系统制作蓟县山区优质板栗的种植区划。本项研究中引进了土壤指标制作农业区划，使区划结果对农业生产、农业结构调整等更具有指导价值。
5.1.2.1 区划方法
细网格温度的推算：根据影响气温的物理机制，选用样本站点的海拔高度、经度、纬度、辐射、坡向、坡度等因子用逐步回归法进行因子精选，建立逐月平均气温、平均最高气温、平均最低气温的回归方程，进而推算出250m 网格的气温要素值，以及在此基础上求出每个网格点上的年平均气温、积温、负积温等与农业生产有关的气候特征值。
土壤酸碱度数据的提取：土壤酸碱度是优质板栗种植的一项重要指标。由于目前还没有细网格化的土壤酸碱度资料，需要通过土壤类型与酸碱度的关系进行处理以获取所需的数据。
板栗为喜光的阳性树种，生长发育需充足的光照条件。在年均温8.0～15.0℃，绝对最高气温39.1℃，绝对最低气温-24.5℃，年降雨量500～2000mm，海拔50～2800m的气候条件下都能生长。板栗对土壤条件要求较严，忌粘重，板结的土质。最理想的是沙石山地的褐色轻壤土，最适宜pH5～6的微酸性土壤，碱性土壤使树叶发黄，土壤含盐量不超过0.2％。否则生长不良，超过0.3％，则板栗不能生长。
确定优质扳粟区的分布：将气候因子和土壤因子同时考虑确定优质板栗区划指标。
气候指标：以≥l0℃积温反映生长季和当地总体热量基本情况；以9月气温平均日较差反映果实成熟期的利弊情况；以1月平均气温反映越冬情况，具体指标见表5.3。
蓟县山区的日照及降水均在板栗适宜种植区范围内，故不加考虑。
土壤指标：板栗喜酸性土壤，故以土壤的pH作为区划的土壤指标。
表5.3 蓟县山区优质板栗种植区划指标
5.1.2.2 蓟县山区优质板栗的种植区划结果及分析
确定适宜区的原则为：（1）在气候指标上以≥80％保证率进行确定。（2）以一票否决的方式决定其是否适宜。
利用地理信息系统，将各指标分别叠加.就可以制作出蓟县山区优质板栗区划图（图5.2）。
图5.2 蓟县山区优质板栗气候区划图（见彩插图5.2）
适宜区：
1.北部的黄崖关黄崖关、下营到小港的200-300米的平缓坡地；
2.盘山马蹄形地形的田家峪、庄果峪等200-300米的平缓坡地；
3.九龙山南麓的罗庄子、翟庄、东于庄等区域；
以上区域都是低山丘陵，肥沃湿润的向阳缓坡，土壤微酸，排水良好。
讨论：
1.此项研究做出了较细的优质板栗种植区划，与实际情况比较一致，发现了可开发的一些地区，为优质板栗的推广种植提供了参考依据。
2.将土壤作为农业气候区划因子，增强实用性，为完善农业气候区划的深化、细化工作提供了一个切实可行的技术方法。
5.1.3 蓟县富士苹果气候分析及区划
富士苹果是由日本栽培的优良品种，是以国光为母本，元帅为父本，杂交而成的杂交品种，是近年来推广种植面积较大的新优品种，因为其个大、色艳、质催脆、味酸甜优良品质和极耐储藏运输等优点，深受广大果农的欢迎，也受到果商的青睐，誉满果品市场。种植区域已遍及全国20多个省市。天津市富士苹果栽培面积逐年扩大，产量也逐年提高。
适宜的生态条件是充分发挥品质优良性状的基础，也是苹果高产、优质、取较高经济效益的保障。根据栽培情况来看，富士苹果又是一个需要较好自然条件与较高管理水平的品种，其抗寒性较国光差。在生产实际中，只注重富士的优点，忽略其生产条件，盲目引种、扩种，将受到严重损失。因此，分析富士苹果气象条件及适宜指标和栽培适宜区，对确保高产、优质、高效具有重要意义。
5.1.3.1 富士苹果适宜环境条件分析
热量条件：冬季气温和夏季气温高低对果树影响较大，冬季温度过低或偏暖，容易使树体遭受冻害，或休眠不充分，开花不整齐；夏季温度过高或偏凉，会使树体生长失调，不易形成花芽。富士苹果生长发育所要求的气温，以年平均气温8～14℃为宜，4～10月平均气温为16～20℃，冬季12～2月间，月平均气温在-10℃以上，7、8月最高气温在30℃以下。富士苹果是一个比较喜温的品种，比一般品种要的温度稍高一些，富士苹果的抗寒性比国光差，在北方易出现冻害和抽条现象。在天津早春抽条较突出，尤其幼树，其程度要重于国光，轻于元帅。另外，生长期间昼夜温差大，尤其是9、10月份的日较差大于10℃以上，有利于生产优质果。
光照条件：苹果是一种喜光作物，光照状况与果实产量、品质都有直接关系。一般苹果树要求光照时间应在2600～2800小时，果面色红，着色浓艳是富士苹果的突出优点，着色不足又往往是富士苹果品质的主要问题。根据各地的初步观察，影响果实着色的因素主要有：光照、温度、氮肥、水分、结果量等。树冠内部光照相当于自然光强的60％以上时，果实着色良好。光强低于60％时，果实着色受到明显抑制。
水分条件：
富士苹果的生长发育与降水量有密切关系，雨水过多过少都会使树体营养失调。在一般条件下，必须有500～1000mm的年降水量，生育中期月平均有50～150mm的降水量，才能满足果树的正常需要。从总降水量上看，天津地区基本上满足需要，但降水主要集中在7、8月，所以在早春或干旱时期必须灌溉，才能提高其产量和品质。
蓟县山区富士苹果区划指标如下：
土壤条件：富士苹果所适应的土壤种类较广，但对过于粘重、通气性差的重粘土适应性较差，以沙壤土最好，土壤酸碱度为5.5～6.5（pH）的微酸性最好，但在中性和微碱性土壤也能生长。
5.1.3.2 区划指标的选取
通过对光、热、水、土等资源分析，蓟县山区光照条件基本能满足需要，年降水量可满足需要，所以光照和降水不是主要限制因子。因此重点对土壤和热量进行分析。土壤指标主要以土壤的酸碱度来反映对品质的影响，热量指标中以量温指数来反映富士苹果生育期间热量总体情况，以冬季最冷月（1月）平均气温来反映越冬情况，以9月气温平均日较差来反映对苹果着色、糖分积累等的影响。
表5.4 富士苹果气候区划指标
本文以气候条件中气温作为主要因子，对蓟县山区的富士苹果进行气候区划。
5.1.3.3 区划方法
以区划指标为依据，利用GIS的分析和叠加功能，确定富士苹果的适宜、次适宜、不适宜区的空间分布（见图5.3）。
5.1.3.4 区划结果
适宜区：
1.沿于桥水库南岸与河北省接壤的西龙虎裕、五百户、九百户及八里铺等乡镇；
2.盘山的马蹄形区域内；
3.泃河流域下游区域；
4.八仙山南坡的孙各庄、小港和东水厂等乡镇；
以上区域均海拔均在300米以下，坡度较缓，日照充足，秋季日较差大，对苹果生长及着色很有利。
图5.3 蓟县山区富士苹果气候区划（见彩插图5.3）
5.2 气候与种植业
天津市种植业包括粮食作物、经济作物和蔬菜三大类型，其中以粮食作物种植面积最大，而粮食作物中，小麦、玉米、水稻三种作物的产量占总产量的90％以上，经济作物主要是棉花。因此下面重点探讨天津市气候条件与小麦、玉米、水稻和棉花生产的关系及其影响特点。
5.2.1 气候与冬小麦生产
冬小麦是天津市主要粮食作物之一。自20世纪70年代至2000年代初，每年播种面积达250万～300万亩，2003年以后种植面积稳定在160万亩左右，总产量和面积都占全年粮食作物的30％左右。
天津市冬小麦通常于9月下旬～10月上旬播种，近年来播种期推迟到10月上旬～中旬，6月中旬末收获，历时240～250天。冬小麦有较强的耐寒性，全生育期所需0℃以上积温较少，仅1700～2000℃·d，兼之它是越冬作物，因此能较充分地利用秋冬季的农业气候资源。
从农业气候条件看，既有适合种植冬小麦的光热条件，又有不利其生长发育、稳产高产的限制因素，概括地说，热量基本够用，水分不足，光能丰富。
5.2.1.1热量条件
我市各地冬小麦全生育期≥0℃积温平均为1840～2030℃·d，80％保证率为1780～1960℃，基本满足冬小麦各主要生育时段对积温的要求，不同生长期的积温见表5.5。
表5.5 冬小麦各发育时段与积温的关系
冬小麦生育期中平均气温与产量表现较好相关关系的个关键期有三个，第一个关键期是10月20日～11月20日，此间正值小麦分蘖时期，其中11月5日～11月14日正是本市小麦冬前分蘖高峰期，热量条件的优劣与分蘖有直接关系，两者表现显著的正相关。因为热量条件的优劣与分蘖的多少有直接的关系。而冬前分蘖的成穗率较高，对苗穗数有决定性的影响。有了足够的苗穗数就奠定了丰收的基础，争取了主动。
第二个关键期是12月上旬～2月中旬期间。这一阶段本市绝大多数地区气温与产量表现为正相关。尤其是1月中旬至2月上旬严冬时期，正相关显著。
第三个关键期是冬小麦的生长后期，即灌浆、乳熟期，相当于5月下～6月上，多数站点平均气温与产量之间呈负相关。说明此时气温偏高趋势易造成高温逼熟。此间易发生干热风，尤其武清、蓟县南部及宝坻的大部地区，因高温、低湿影响灌浆而降低千粒重导致减产。
表5.6 冬小麦生育期中平均气温与产量间较好的三个关键期
5.2.1.2水分条件
北方冬小麦需水多的时期是拔节和抽穗到成熟，这两个生育期的总日数约占全生育期的1/3，但需水量却占总需水量的70％。在农业气象学中把小麦拔节到孕穗称为水分临界期，如缺水将给产量带来严重影响。从抽穗到成熟时小麦的最大需水期。
表5.7为冬小麦各生育期耗水量。据计算，天津市冬小麦各生育阶段水分都明显不足。播种～越冬前缺水36～105mm，越冬后的水分差额更大，达到234～306mm。全生育期缺水绝大多数地区都在320mm以上。冬前不缺水年份为14～20年一遇，冬后则所有年份都是缺水的。自然降水远不能满足冬小麦所需水分，必须辅以灌溉。
表5.7 冬小麦各发育期的耗水量
成熟前5月下旬后～6月上旬，降水与产量呈显著的负相关。这时产量与温度也呈负相关。这反映小麦要求的是温度不高，但又晴好的天气，以利灌浆成熟。群众的经验是，小麦灌浆期要求：“天上有光，地上有水”即充足的土壤水分配以晴好的天气，而不是较多的阴雨。因为此时降水多，势必恶化其光照条件，此时人们较注意灌溉，由于灌溉的结果较好的满足了小麦对水分的要求。如再遇较多降水反而不利。
5.2.1.3 光照条件
本市小麦生长阶段的光照条件较好，小麦生育期间的日照时数占全年总日照的74.4％，同期的太阳辐射占全年总辐射的71.3％，对小麦生育十分有利。据分析，无论冬前还是冬后，增减产年的日照是互有高低，可见光照条件目前还不是导致产量增减的主要因素，并且本市冬小麦的光合生产潜力很大。
下面对冬小麦各个主要生育期适宜的气象条件和本市对应的实际情况分别进行讨论。
5.2.1.4 冬小麦的播种、分蘖及越冬
某一地区小麦适宜播期如安排得好，对培育壮苗、安全越冬和形成较高产量都是有利的。小麦适宜播期主要取决于气温和土壤水分条件。
表5.8 冬小麦不同播期的冬前热量和苗情
冬前积温500～600℃·d和日平均气温15～18℃是小麦适宜播种期的温度指标。冬前积温小于400℃·d，则难于形成壮苗，大于750℃·d往往造成旺苗。
分蘖是小麦重要的生物学特征，小麦分蘖的多少与强弱决定麦田群体结构好坏及个体发育的健壮程度，生产上是因时因地制宜，促进和控制分蘖的发生和成穗。
表5.9 小麦分蘖与温度的关系
当日平均气温低于6℃，分蘖大多数不能成穗，至少不能成大穗，高于13～14℃，分蘖呈旺长现象，多是因为播期偏早所致。
小麦每增加一个分蘖所要求的积温是不同的，它的数值大小和分蘖蘖位有关。
表5.10 小麦分蘖与水分的关系
表5.11 冬小麦播种时的土壤水分
对秋播小麦，北方地区夏季降水对小麦播种有重要意义。所谓“三伏有雨多种麦”、“麦收伏里墒”就是指此而言。播种时，麦田田间持水量65％～75％适宜，小于60％偏旱，而大于85％则偏湿，都不以利播种出苗。
小麦分蘖与水分的关系具体应用到生产上是比较复杂的。因为分蘖期的水分供应与分蘖成穗有关，又与麦田群体大小有关。北方冬小麦一生有两个分蘖高峰，第一高峰是越冬之前，在适时播种的水肥良好的麦田，冬前分蘖约占总分蘖的70％～80％。第二高峰是返青到起身期，年后的春生分蘖约占总数的20％～30％。一般说分蘖出生早成穗率高，冬前总茎孽数如达每亩60万～70万，80％～90％都能成穗，因此生产上强调冬前分蘖成穗。所以在小麦出苗后一个月左右要浇“盘根水”，以促进次生根和新叶生长，增加冬前分蘖。
表5.12 不同播期冬前分蘖数与积温的关系
小麦分蘖期有充足的光照强度，可形成足够的光合产物，满足分蘖生长。据中科院植物生理所研究，对小麦进行不同程度的遮光实验，当光照强度减弱，小麦的单株分蘖数、次生根数和分蘖干重都显著降低。
1.越冬
冬小麦越冬期从12月上旬到3月初止，历时90多天，能否安全越冬也是冬小麦生产中的一个问题，越冬死苗直接影响有效穗数，而穗数一旦遭受损失，就难以通过增加穗粒数和粒重去补偿。
表5.13 小麦冻害指标
越冬冻害是指冬小麦越冬期间长时期在0℃以下较强低温所造成的伤害，它发生在越冬休眠期和早春萌动期。主要有三种类型：
初冬温度骤变型：在小麦刚进入越冬期，日均温骤然下降10℃左右，最低气温在-10℃以下，这时未经抗寒锻炼的麦苗在冷空气突然袭击下受到伤害。
冬季长寒型：隆冬季节持续低温。
冻融型冻害：在冬季或冬末初春，如果天气回暖，麦苗提前萌动，而后天气又转冷，则引起小麦死苗。早春发生的冻融型冻害往往比隆冬季节威胁要大。
小麦越冬冻害不止和低温强度有关，也和低温持续时间和温度变化幅度等有关，本市发生越冬死苗还有旱、碱等因素，且往往是综合作用，情况复杂。
平均气温从5℃降至0℃为冬小麦第一抗寒锻炼阶段，平均为15天左右。从0℃降至-5℃为冬小麦第二抗寒锻炼阶段，平均为31天左右。通常两个阶段适当长一些，对冬小麦完成锻炼积累更多的糖分，安全越冬更为有利。
5.2.1.5 返青～拔节～孕穗
水分：小麦返青后，如耕层土壤水分降至田间持水量60％以下，一定要浇返青水。但对单株分蘖不到两个，苗总茎数不足50万的弱苗其主要矛盾是提高土壤温度，增加春季分蘖，在这种情况下，返青水要晚浇，浇早了降低地温，不利于春季滋蘖长根。如单株分蘖三个以上，返青时苗总茎数70万～80万的壮苗，在冬前浇好冻水，早春松土保墒的基础上，一般不浇返青水，以控制春生分蘖。
表5.14 冬小麦返青、拔节、孕穗与温度、水分的关系
在小麦幼穗分化到而棱末期（起身期），麦田进入春季分蘖高峰，此后，分蘖开始向两极分化，这个时候的水分供应要注意群体生长状况，一般苗总茎数超过120万，必须严格控制土壤水分，降到田间持水量的50％～60％，以控制无效分蘖，促进大蘖成穗。
温度：小穗分化要求的适宜温度为日平均6～8℃，通常认为气温低于10℃以下利于长大穗，低温处理使小蘖数增加，是由于低温相对延续光周期效应，而导致器官发生阶段的延长，这与民间的的“春寒收麦”或“春长收麦”的经验一致。在此期间，水分条件主要影响春生分蘖的增长与消亡速度，而对主茎或大蘖的小穗数影响不显著。但如果生长锥伸长期有较严重的干旱，小麦穗子将会变短，小穗分化速度加快，每穗小穗数减少。
小花分化期（拔节期）：加强田间光照可使每穗健全小花数增多，减弱田间光照则减少。在小麦拔节末期（小花分化期）是整个生育过程中群体实际受光量最少，最为荫蔽的时期，这个时期光条件的改善，对提高小花成花率有重要意义。
小麦拔节期要求温度12～14℃，孕穗期15～17℃，气温在适温范围内偏低有利于延长小花分化的时间。
从小花分化开始，小麦需水量日益增大，到花粉母细胞四分体行成时是小麦需水临界期，这个时期如果水分不足将导致小花大量退化。小麦全生育期需水量约350～400mm，小花分化期（拔节～孕穗）的需水量约100～120mm，占总需水量的1/3～1/4，这个时期的60cm以上土层水分要维持在田间持水量的75％～80％。
幼穗分化期群体光条件状况对调节麦田群体结构，争取穗大粒多有重要意义。据龚绍先研究，小麦起身期田间透光率自上而下是线性递减的，从拔节期以后到孕穗期麦田光分布符合比尔（Beer）定律，即透光率数值自上而下按指数率递减。设透光率为T，消光系数为K，叶面积指数为F，比尔公式：T=e-KF。
由于麦田透光率的观测较叶面积指数观测方便，所以可以用透光率作为指标进行田间诊断。
麦田光条件指标可从农田小气候角度对幼穗分化期田间管理进行服务。如拔节期，为了促进穗、花发育以提高穗粒数，需要浇拔节水，这是从拔节期小麦生物学特性考虑的叫做作物的生理需水。但此时还必须对作物的升天环境进行诊断，如果拔节中期麦田地表透光率小于7％，则表明田间郁蔽，农田生态环境不良，这时就不能早浇拔节水，需要控制一段时间，待无效分蘖下落。群体透光条件转好时再浇水。从农田升天环境考虑作物的水分供应叫生态需水。一般讲，农田灌溉是从作物生理和生态两个方面考虑的。
表5.15 幼穗分化期不同类型群体光条件指标
表内透光率观测时间为晴天上午9～10时，观测高度为行间地表面。
5.2.1.6 抽穗～开花～灌浆～成熟
小麦后期的气象条件和管理措施对提高结实率和千粒重有重要影响。
表5.16 冬小麦抽穗开花灌浆与温度、水分的关系
冬小麦开花要求天气晴好，1～2级风，这样开花快，花期间隔时间短，在晴好天气下，3～4天全田花期就可以结束；如遇阴天，气温偏低，则开花慢且不整齐，花期拖得长。小麦开花期的高温、干旱会引起花器官的生理干旱，花粉失去受精能力而降低结实率。同时，在开花后10天内需要充足的光照，才能提高结实率。为了保证小麦开花期适宜的温湿度条件，一般在孕穗期浇水后到开花期不再浇水。因浇水使田间湿度增大，温度降低，对开花受精不利，至少是延长开花过程，使遇到不良天气条件的机会增多。
小麦建粒期是从坐脐（受精结实）至多半仁（籽粒长度达到本品种正常值的3/4）这段时间，一般历时10～12天，这是籽粒长度和含水量迅速增长，而籽粒千粒重增长很慢的一段时期。
建粒期在生产上的意义在于它是决定穗粒数的最后一段时间，因为建粒期有两种情况仍可使籽粒停止发育：一种是开花2～3天遇低温、干旱、阴雨天气，导致受精不良，使籽粒自行干瘪。另一种情况受精后到多半仁时期内有时出现籽粒退化现象，原因是大雨、连阴雨造成小麦倒伏或因发生病虫害所致。
在建粒期为了保证籽粒建成，必须满足水分供应。因此，花期不浇水的麦田，到花期结束后要浇“坐脐水”，可明显的防止籽粒退化。
灌浆期：气象条件对小麦灌浆的影响，表现在灌浆时间和速度两个方面：灌浆时间指灌浆开始、结束和持续的时间；灌浆速度是指千粒重的每日增长量。
每年灌浆开始的时间早晚与小麦抽穗期的早晚也有密切关系，抽穗时间是受春季温度条件制约的。温度高，抽穗早的年份灌浆开始期也早。持续时间主要受日平均气温影响，适宜气温18～22℃，上限26～28℃，下限12～14℃。灌浆期如适温偏低，则持续时间长，千粒重高。灌浆结束的温度为侯平均气温24～25℃，如果这个温度值提早出现，将导致千粒重偏低。
灌浆期是小麦一生中需水量最多的时期，天津正值5月上旬～6月初，气候干旱，在灌浆期一定要浇两次水，一次是多半仁到顶满仓称为“灌浆水”，一次是顶满仓到腊熟期称“麦黄水”。两次灌水，一方面满足灌浆需要，另一方面可以改变麦田小气候条件，起到防御干热风的作用。
成熟收获：小麦到腊熟中期，干物质积累最多，粒重最高，这时收割最为适宜。过早、过晚收获都会降低粒重。
干热风危害：干热风是小麦生育期间由于高温、低湿和风的影响而造成减产的农业气象灾害。
表5.17 小麦干热风危害指标
雨后热枯型干热风指标是一次过程雨量达到5～10mm，雨后即出现最高气温达30℃以上的天气为一个干热风日。
干热风，这个时期以后，粒重基本定型，即有强干热风对产量也不会造成重大影响。
5.2.2 气候与玉米生产
玉米是我市种植面积最大的粮食作物，面积14.7万公顷，约占粮食播面的50％以上，占粮食总产的50％以上。玉米有较强的适应性，能高产稳定。玉米按生育期长短分为早熟、中熟和晚熟，按生长季节可分为春玉米、夏玉米和套玉米，近年来随着种植方式改变，套玉米的面积越来越少，几乎被夏玉米取代。
5.2.2.1 玉米生长发育与气象因子的关系
玉米全生育期需积温2000～3000℃·d，不同熟性品种所需积温差异较大，具体如表5.18所示。
表5.18 玉米不同品种的生育期和积温
苗期：由种子发芽到雄穗开始分化为苗期。苗期需水较少，有利“蹲苗”，促进根系发展。水分过多通气不良种子易霉烂，根系生长受限。玉米种子发育与温度的关系见表5.19。玉米幼苗期可耐短时忍耐-3℃低温，18～20℃为其适宜生长温度，当温度达到30～32℃时玉米徒长，易倒伏。
表5.19 玉米种子发芽与温度的关系
拔节孕穗期：玉米幼苗长出8～9片叶子，在地下茎节露出地面并开始伸长而进入拔节孕穗期。拔节同时，雄穗小穗分化，长10～11片叶，雄穗分化。此时生长迅速。茎叶每天伸长可达6～10cm，需充足的养料和水分。
抽穗开花期：适宜玉米抽穗的温度为24～25℃，温度低于20℃时，会造成抽穗延迟；低于18℃或高于38℃玉米雄穗无法开花，25～28℃时玉米开花最多，玉米是雌雄同株异花作物，由于同株的雄穗抽穗开花比雌穗抽出和吐丝要早几天，因此一般自花授粉机会很少，自然杂交率占90％以上。抽雄开花期如遇干旱，生长发育不协调，雄穗不抽出，使雌雄穗先后出现间隔加长，花期不遇，或者开花期遇上32℃以上的高温天气，且水分缺乏，相对湿度＜30％，花粉失去萌发能力，花丝枯萎甚至无法抽出，影响开花结实，就是常说的玉米“卡脖旱”，往往造成玉米减产或失收。农田过湿、积水、土壤空气缺少、根系吸收力减弱、雄穗营养不足，也将减产。玉米在抽穗前后一个月内对水分要求达到高峰，土壤含水量应保持持水量的70％～80％。所以应根据气候资源状况合理安排玉米的播期尽量使玉米开花期处于适宜的气候条件是提高玉米产量的有效措施。
灌浆成熟期：籽粒形成和灌浆要求土壤有足够的养分和水分，秋高气爽，日夜温差大，是灌浆成熟的有利条件。温度低于16℃时，玉米灌浆停止，温度处于22～24℃之间时，玉米灌浆较快，当气温高于25℃玉米灌浆饱满度将受影响。
成熟后期需要较低温度和干燥晴朗天气，利于籽粒脱水和促进成熟。过早霜冻，产量、质量均受较大影响。土壤水分过多，使玉米受涝而青枯早死。
5.2.2.2 本市春玉米生产的气候资源
热量：春玉米属晚熟类型，全生育期要求10℃以上积温2700～3000℃·d。2000年以前，本市各地春玉米生育期一般为4月下旬起至9月中旬，10℃以上积温为2910～3030℃·d，完全可以满足春玉米的要求。近些年来，为了防止“卡脖旱”播种期已推迟到5月上中旬。即使如此，我市的积温条件仍能满足玉米生长发育要求。
温度：春玉米出苗～拔节阶段，要求温度为15～24℃，开花～授粉为24～26℃，灌浆～成熟是22～24℃。以本市各地同期实际温度与之相比较，除后期略高1℃外，大部分时间与需求温度相符。可见本市具有种植春玉米的优良热量条件。
水分：水分是影响本市春玉米能否适时播种出苗的关键因素。本市春玉米的水分条件，总的评价是：苗期较差，后期尚可。据有关资料统计，春玉米全生育期耗水350～400mm。本市各地同期80％保证率的降水量为304～429mm，可以满足其需水的82％～115％。然而就其不同生育时期而言，其水分供应仍有不足。第一是春玉米生长前期即由播种至拔节阶段，由于正处于春旱时期，降水量仅及其需水的30％左右，这将影响玉米播种、出苗和保全壮苗。第二是孕穗开始后的30天内，相当于6月下旬到7月中旬。这一时期正是春玉米营养生长旺盛和生殖器官形成时期，是需水的关键期。此时各地降水量只有60～90mm，是需水量的30％～45％，这个时期的干旱即所谓“卡脖旱”，对产量有举足轻重的影响，务须灌溉以补充水分，以免导致减产。
光照：本市春玉米生长季（5～9月）的太阳总辐射为336.4kJ/cm2，比我国同纬度地区略低。尤其在7、8月，受阴雨天气影响，日照少，总辐射量偏少更为显著。但在目前的生产水平下，光能利用的潜力还很大，本市的光能足以满足需要，况且玉米是C4植物，光补偿点低，光能更可保证。在实际生产中，也出现过由于局部短时的阴雨寡照造成玉米减产。在6月下旬和7月上旬，春玉米处于穗分化期，对外界条件反应最为敏感。据统计，此时连续四天以上阴雨，科造成玉米大幅度减产。
综上分析，为扬长避短，充分利用气候资源，在春玉米生产中主要应注意防止“卡脖旱”。目前使用的适当推迟播种期的方法，是经济有效的措施。如将春玉米的播种期推迟到5月中旬，则其需水关键期就基本上能遇到雨水最丰沛的7月份。据统计，雨季来临的机率7月上旬为72％，中旬为89％，分别比6月下旬高31％和48％，同时80％保证率的降水量也增加到100～1500mm，并有半数以上的年份可达189～248mm，基本可以满足玉米的水分需求。应当指出，上述分析是按80％保证率统计结果，尚有20％的年份即使推迟播种期也不能躲过“卡脖旱”，兼之降水的年际变化较大，遇到干旱的可能性依然存在。因此，视当年天气特点，及时灌溉不容忽视。
5.2.2.3 本市夏玉米生产的气候资源
热量：本市夏玉米生产的主要矛盾是热量资源。一方面是夏玉米生育期内积温不足，因成熟不好而减产。另一方面夏玉米延时收获能影响冬小麦适时播种。
冬小麦和夏玉米一年两熟的茬口模式，对夏玉米来说，从冬小麦6月中旬成熟收获至秋季20℃的终日（平均在9月10～22日）之间，仅有82～94天的安全生育期，即使选用生长期85天左右的早熟品种，都非常紧张，何况生产中还有5～7天的农耗。这样夏玉米势必要到秋季20℃终日以后才能成熟。可见，本市的热量条件很艰保证夏玉米整个生育期完全处于高产安全阶段之中。
夏玉米灌浆成熟的下限温度是16℃，从麦收到此下限期间有105～112天，积温2300～2500℃·d。除去农耗，本市可供夏玉米生长90～95天，积温2100℃·d左右。
夏玉米灌浆成熟后期（9月中下旬）日平均温度低于16℃时，会遭受障碍型冷害。本市各地的出现机率以蓟县最大，为4年一遇。其次为宁河和宝坻，为4～5年。为防止后期冷害，应于麦收后尽量缩短农耗时间，争取早播快播。近年来，小麦、玉米的收获和播种机械化程度越来越高，收获和播种的农耗时间明显减少，加之秋季气温呈升高趋势，所以夏玉米收获的时间也从原来的9月中旬延迟到9月下旬至10月初，为夏玉米生长争取了10天左右的时间。从利用热量的总体来看，夏玉米生长期内前期温度偏高，中期适宜，后期偏低，因此抢时早播是合理利用热量资源、稳产高产的关键措施之一。
水分：夏玉米的水分矛盾没有春玉米突出。在本市每公顷产量3750kg以内的水平下，其全生育期的耗水量是350～400mm。本市同期（6月20日～9月20日）降水量为265～377mm，满足程度以宁河最小，为71％。蓟县最大，达102％。其它地区介于其间。在其不同生育时段，一般年份6月下旬普遍缺水，从7月份开始水分供应较好，但在需水高峰期（大致相当于8月份）只能满足71％～88％的水分，还需视情况灌溉补充。
5.2.2.4 玉米栽培中的主要农业气象问题
玉米适期播种：春玉米适时适时播种期的确定，要考虑两方面的因素，一方面是播种时的水、热条件；另一方面考虑玉米关键生育期能充分利用当地有利和避过不利因素。春玉米播期的三要素分别为：10cm地温稳定通过10℃；玉米需水关键期与降水季节一致，躲过“卡脖旱”；灌浆后期不受雨涝和低温影响。根据本市气候资源的实际状况，建议天津地区春玉米推迟播种期到5月中旬。
秃尖和空杆问题：玉米空杆现象有两种，一是植株整个生育过程雌穗停止发育，完全空杆；二是有雌穗，但受精不好，全穗几乎无粒，主要原因是在拔节孕穗期以后至抽穗开花期间，水分、养分供应失调，遇“卡脖旱”和高温亢热、大风、大雨等使授粉不良，雌穗发育不好。另外，光照不足、通风透光不良或低洼排水不畅，也是造成秃尖空杆的重要原因。
防止秃尖和空杆，要改善供水条件，结合分期追肥以保证雌雄穗发育良好，合理密植，注意排涝，特别在开花期间进行人工辅助授粉是减少秃顶缺粒的有效措施。
倒伏问题：苗期水分过多而徒长、软弱、节间细长；光照不足，密度大互相遮蔽，光合作用差，造成植株细长，茎杆表皮细胞壁薄；受大风暴雨，冰雹袭击受害。
预防倒伏，可选用抗倒伏品种，幼苗期“蹲苗”，合理密植，适时中耕培土。如遇灾害发生倒伏和打坏，如茎顶端未被打坏，幼穗仍完好，加强后期管理，仍能抽穗，获得较好收成。
5.2.3气候与水稻
本市种植水稻历史悠久，自东汉时期开始，直至清代在南郊一带培育出了高产优质的“小站稻”，驰名全国，并在全市种植。解放初期水稻面积逐年扩大，至1956年已达到150万亩。1958年后维持在100万亩左右，到1970年又达到140万亩。1972年大旱以后，水稻面积大为缩减。1978年又开始抬头，1980年又近100万亩，1981年春旱又减至50万亩。水稻种植面积的大幅度摆动，完全受着水的制约，水源不足成为水稻生产的限制条件。2000年前后，水稻种植面积稳定在25万亩左右，主要分布在宝坻大洼地区和宁河部分乡镇。
5.2.3.1 热量条件
温度不仅影响水稻的生长，而且也影响它的发育。水稻的整个生育期所需热量一般用全生育期的总积温表示，见表5.20。
表5.20 春稻品种生育期和积温
本市稳定≥10℃积温为4030～4279℃·d之间，完全可以满足晚熟品种对热量的要求，但由于农事安排及水分条件等影响，必然要有一部分中熟或早熟品种搭配使用。
育秧期：春稻多采用育苗移栽方式，一般分为水育秧、旱育秧、湿润育秧三种育秧方式，本市采用苗床水育秧方式的较多。
水稻种子发芽的下限温度为10～12℃，可在气温≥6℃时开始育秧，加上塑料膜约5℃的增温效应，床内温度正好达10℃以上，随着春季气温的自然回升，就可使秧苗茁壮成长。本市稳定≥6℃的初日在3月下旬，在4月上旬开始育秧较为适宜。
插秧分蘖期：是决定有效蘖即每亩穗数多少的关键时期。插秧期的下限温度为15℃，插秧后，经缓苗返青十余日后便进入分蘖期，分蘖期的最适温度为28～31℃，当温度低于18℃时分蘖停止，气温达22℃以上可满足分蘖要求。本市稳定≥18℃初日出现在5月中旬，插秧后经几天缓秧返青，便可达到分蘖要求开始分蘖，因此5月下旬是本市适宜的插秧期，气温逐旬升高至分蘖末期的6月下旬，旬平均气温可达25℃以上，对分蘖期的进展是十分有利的。该时期正值我市的干旱少雨时期，晴天日数多，光照强、对分蘖的发生十分有利。
孕穗、抽穗开花期：水稻孕穗期适宜温度为25～30℃，下限温度为20℃，开花期间需要30～35℃的温度，最高气温低于23℃开花数显著减少。当日平均最低气温在17℃以下连续3天以上时，花粉母细胞就不能正常发育。抽穗开花期日平均气温低于20℃，或阴雨天连续3天以上光照不足，颖壳便不能张开，影响受精的正常进行。本市自7月中旬开始至8月上旬，累年旬平均气温均在26℃以上，是全年气温最高的三个旬，而且最低气温没有连续3天＜17℃的日子出现，正好在孕穗的适温范围内，对水稻的发育非常有利。灌浆的下限温度为15℃，本市稳定≥15℃终日为10月1日～10日，前推40～50天为8月21～31日，作为安全齐穗期。抽穗开花期一般在8月中下旬，平均气温已有所下降，一般在24～25℃，仍可满足抽穗开花需要。但一株稻穗开花的时间并不在一天完成，最多需要6～7天， 8月27日以前开花，连续三天最低气温小于17℃概率很小，8月28日有后概率增加，如遇连续3天以上低温，便影响其开花授粉造成空壳砒粒，所以水稻最好在8月21日前齐穗。
灌浆成熟期：灌浆期的适宜温度为21～25℃，15℃为下限温度，灌浆的进程与籽粒的饱满程度关系相当密切，而温度的变化又决定了灌浆进程，温度过高灌浆进程快。籽粒不充实。温度低，干物质积累少也不充实。因此须控制其安全齐穗期使灌浆过程处在适温之中。本市大部地区在8月下旬～9月中旬灌浆，该期均处在适温之间，9月下旬平均气温降至20℃以下，仍可缓慢积累，可见齐穗期安排在8月21日或稍后几天还是合适的。本市日平均气温≥15℃终日出现在10月1～10日之间，掌握好由齐穗至停止灌浆达40～50天，就完全符合水稻的生理需求。灌浆成熟期要求有较大的日较差，本市该期正值秋季昼温高夜温低的日较差较大时期。对灌浆极为有利。
5.2.3.2 水分条件
水稻原产热带沼泽地区，对水的需求远比其他大田作物为高，有研究表明：其全生育期生态需水量达1500mm，本市平均年降水量仅600mm上下，远远不能满足其一生所需，因此种春稻必须有水源条件。春季4、5月份正值育苗插秧季节，本市降水量仅为50mm左右，且多为零散降落，无济于事。拔节孕穗期间正逢雨季，多数年份还可以保证需求，灌浆成熟期雨季已过水分不足，总之在本市种植水稻必须有自备水源。
5.2.3.3 光照条件
本市光能资源丰富，生长季每日可照时数达11小时以上，除去阴雨天的影响，平均每天实照时数也达8小时以上，完全能满足其生育所需。水稻一生以插秧至分蘖高峰期所需光强最大，该期正处在6月上中旬雨季尚未到来的干旱季节内，晴天日数多，对该阶段的生长极为有利。抽穗开花期也需较充足的光照，本市该时期正值雨季，有些年份略有影响，最可贵的是夜间下雨白天晴的条件。灌浆成熟期要求光照充足，本市9～10月份是生长季晴天日数最多月份，加之昼夜温差大，是成熟期的极好条件。
5.2.4气候条件与棉花生产
棉花是本市面积最大的经济作物。棉花一生可分播种出苗、三叶、现蕾、开花、结铃和吐絮等5个生育期。现蕾前为营养生长期，现蕾以后进入生殖生长期。营养生长与生殖生长重迭并进时间可占整个生育期的3/4，即从现蕾至有效开花末期的长时间内，既进行根、茎、叶器官生长，又进行蕾、花、铃等器官大量发育。所以棉田后期对肥、水管理要注意营养生长和生殖生长的均衡与协调，这是棉花增产的关键。
5.2.4.1 棉花生长发育对气象条件的要求
本市棉花在4月中下旬播种，10月中下旬收花完毕。不同品种的棉花生育期差异较大。一般早熟品种生育期为160～165天，中熟品种170～175天，晚熟品种180～185天。应根据品种的生育特性选择合适的播期，充分利用气候资源。
播种—出苗：现在棉花生产基本是薄膜播种，一般5cm地温稳定通过12℃时便可以进行棉花播种，土温大于15℃时对棉花发芽较为有利，最适温度为25～30℃，小于10℃则易发生烂种烂芽；土壤含水量为田间持水量的70～80％较适合种子萌芽出土。本市一般在4月中下旬开始播种，播种后6～14天出苗。
苗期：出苗至现蕾开始为苗期，约40～50天。以扎根、长茎、长叶为主，并开始花芽分化，生产上要求壮苗早发。根是棉花苗期的生长中心，出苗后地上部分生长缓慢，地下部分较快，棉花不喜湿，湿度过大，过湿不利扎根发育，该阶段适宜根系发育的土壤水分含量为田间持水量的60％～65％，适宜苗期根系生长的温度18～24℃，要早中耕提高土温和保蓄水分。
本市棉花苗期主要的气象灾害为低温、连阴雨。低温导致棉花生长延迟甚至死亡，地面温度降至3～6℃，叶子受冻害，降至0℃，部分或全株死亡。连续的阴雨天气会造成土壤通气性不良，病害滋生，根系发育受抑。
现蕾期：棉株出现6～9片真叶，开始现蕾，从现蕾到开花称现蕾期。现蕾开花顺序由下而上，由内向外，呈螺旋形进行。本市一般6月至7月上旬棉花进入蕾期，该生于阶段持续25～30天。现蕾期要求较高温度，光照充足，蕾期棉花发育的适宜温度为25℃，该期需水较前期多，田间持水量为60％～70％，不利气象条件是温度低于19℃时花蕾无法发育，大风、暴雨会增加幼蕾脱落个数。
花铃期：从开花到全田50％棉株的第一个棉铃吐絮为花铃期，该时期是营养生产和生殖生长两旺时期，70％以上的干物质在该时期形成，是决定棉花产量的关键时期。日平均温度为25～30℃、土壤相对含水量为田间持水量的70％～80％、日照充足对棉花花铃期发育较为有利；温度低于15℃棉铃无法发育，高于35℃棉铃将大量脱落；土壤过湿及阴雨天气对棉花花铃期较为不利。该时期主要农业气象灾害有暑季高温、初秋低温、阴雨寡照。暑季高温将导致棉铃大量脱落，初秋低温致使棉铃发育停止，阴雨寡照天气棉铃光合生产不足，既容易造成蕾铃脱落又容易造成蕾铃无法发育成熟。
吐絮期：从棉铃开始吐絮到全田收花结束为吐絮期。本市一般8月中、下旬棉花开始吐絮，9月为吐絮盛期，10月中下旬基本收花完毕，历时70～80天。棉铃吐絮期的最适宜温度为25～30℃，空气湿度适中，相对湿度不宜高于85％。该阶段充足的日照对棉铃发育吐絮较为有利。不利气象条件是温度低于20℃棉桃易发生僵瓣现象，吐絮期雨水多会造成烂铃或棉铃贪青晚熟。秋季阴雨寡照、高湿、低温是该时期的主要农业气象灾害。秋季阴雨寡照影响棉铃成熟、制约棉铃品质甚至烂铃，高湿、寡照将导致棉铃大量脱落，低温造成上部棉铃无法成熟吐絮。
5.2.4.2 棉花栽培中的农业气象问题
适时选择播期：棉花播种适时与否和产量有很大的关系。播种过早，因温度低，播后不能出苗，或出苗后遭到晚霜危害。播种过迟，虽然温度高，出苗快，但不能充分发利用生长季，成熟推迟影响产量和纤维品质。适时播种可使苗齐、苗壮、株型紧凑，霜前花增加，蕾铃脱落减少，增加产量。
著者2007年和2008年在本市宁河县进行棉花分期播种试验，分五期播种，即4月5日、10日、15日、20日和25日。分播期试验结果显示，播种越早出苗时间越长，随播种期推迟出苗时间缩短，对其他发育期影响不大。4月5日播种的出苗期需要15天，随着播期推迟出苗时间递减，4月25日播种的出苗期只需要6天。出苗后观察显示，4月5日播种出苗后表现黄弱，行间有单株，个别空穴有所存在，4月10日播种苗情略好于5日播种，4月15日、20日、25日播种出苗率及苗情长势好于5日、10日播种。5个时段播种出苗后到三真叶、五真叶阶段，最早与晚播发育期相差11天，开花期相差7天，随之以后发育期逐渐接近。
从产量因素测定中发现，早播由于生育期提前，伏前桃比晚播的多，但伏桃个数比晚播减少，从吐絮采摘中发现，伏前桃僵铃及黑果数量较多，伏前桃虽成铃，但吐絮的棉质也较差，从粗略观察早播产量无明显优势。
从分期播种试验不难看出，虽然5个时段播种均能正常出苗，但4月5日、10日播种出苗天数过长潜在春季低温危害，易发生烂种，隐患较大。从出苗后观察，5个时段播种出苗后，早播不如晚播齐、全、壮。早播虽争取伏前优势，但伏前桃质量较差。从发育期观测早播发育期是有所提前，但在中、后期基本接近。从产量初步测定早播也不为高产。
综合以上几点分析，认为本市覆膜棉适宜的播种时间是4月15日～25日之间，春暖年份4月15日播种，春寒年份4月25日播种较为适宜，4月5日和4月10日播种的棉苗出苗不整齐，易感染病害，最终产量较低。
表5.21 不同播种期各发育期所需天数
从产量因素测定中发现，早播由于生育期提前，伏前桃比晚播的多，但伏桃个数比晚播减少，从吐絮采摘中发现，伏前桃僵铃及黑果数量较多，伏前桃虽成铃，但吐絮的棉质也较差，早播产量无明显优势（见表5.22）。
表5.22 2007年宁河棉花分期播种试验产量结构
分期播种试验不难看出，虽然5个时段播种均能正常出苗，但4月5日、10日播种出苗天数过长潜在春季低温危害，易发生烂种，隐患较大。从出苗后观察，5个时段播种出苗后，早播不如晚播齐、全、壮。早播虽争取伏前优势，但伏前桃质量较差。从发育期观测早播发育期是有所提前，但在中、后期基本接近。从实产测定可知，早播也不为高产。
综合以上几点分析，认为本市覆膜棉适宜的播种时间是4月15日～25日之间，春暖年份4月15日播种，春寒年份4月25日播种较为适宜，4月5日和4月10日播种的棉苗出苗不整齐，易感染病害，最终产量较低（见表5.23）。
表5.23 2008年宁河棉花分期播种试验单产
5.3 气候与水产养殖业
天津地区适宜的气候和水文条件为水生动、植物的繁育、生产、洄游、栖息创造了有利的生态环境。天津水产养殖历史悠久，养殖面积较大，淡水养殖和海水养殖都很发达。据统计，2008年全市水产面积4.18万公顷，其中淡水养殖投产面积占89.8％，海水养殖面积占10.2％，水产品产量达到35万吨左右。2008年对虾养殖面积为1.13万公顷，其中海水养殖占29.4％，淡水养殖占70.6％，总产量为4.68万吨，其中海水养殖产量为1.2万吨，淡水养殖产量为3.48万吨。
5.3.1气候与对虾养殖
天津对虾，又称大虾、明虾、东方大虾。天津滨临的渤海湾是中国对虾的主要产地之一。之所以叫做“对虾”，是因其在很久之前出售或统计捕获时以“对”为单位计算而得名。天津对虾身长体壮，壳薄肉肥，光滑明亮，味道鲜美，风味独特，蛋白质含量高，营养丰富，是名贵的海产珍品，长期以来，深得国内外消费者青睐。本市早在20世纪50年代初就开始对虾养殖，八十年代开始大面积海水人工养殖。对虾的适应性较强，不仅具有生长速度快、周期短，当年放苗当年收益的特点，而且具有产量高、营养丰富、食性强的特点。对虾养殖是天津市海养的主要品种。
对虾是变温动物,其体温随环境温度和水温而变化。水温高低决定了对虾新陈代谢过程的强度和性质,直接影响着对虾的生长和发育。从虾苗到成虾，对环境温度要求有很大差别，总体来说，虾苗期抗逆性能力低于成虾。对虾养殖产量和品质的高低受多种因素影响，诸如水质、饵料生物、养殖品种等等，其中气象条件也是重要因素。
试验表明：对虾生长的气温为14～34℃，最适宜的气温是23℃左右，最适宜的水温是18～25℃，在9℃以下生活即不正常。据大沽河口表层水温资料概算：水温10℃日期平均为4月18日至11月13已共210天，其间平均水温为20.2℃，积温42445℃·d，水温15℃是从5月9日到10月22日，计167天，平均水温为22.2℃，积温3707.2℃·d。适宜对虾生长的水温18℃是从5月23日到10月7日，共137天。将上述水温与塘沽气温比较可知：水温10℃的初终间隔天数比同级气温多6天，而积温相差无几，仅10℃左右。10℃的开始与终止日期，水温均比气温晚，初日晚10天，终日晚16天。15℃的初终间隔天数水温比气温多4天。积温比气温约多40℃。初、终日期分别比气温稳定通过15℃晚10天和14天。18℃期间天数水温比气温仅多2天，初日较气温晚6天，终日晚9天。这种水温升降较气温滞后的现象，是由于水的热容量和导热率远较空气为大所致。这一现象在参考气象变化放养、捕捞鱼虾时应当予以考虑。
天津市沿海各区（塘沽、汉沽和大港）4月下旬～10月上旬，平均气温一般在16～28℃之间，35℃或以上的高温天气日数相对较少，能够满足对虾生长对温度条件的需求，具有对虾养殖的气候资源优势。对虾在养殖过程中，从放苗期→生长期→收获期，每个阶段均与气象条件有着密切的关系。
对虾放苗期：对虾幼苗从室内转入露天虾池的阶段成为放苗期。仔虾在育苗期间,水温一般都在20℃以上,如放养时温度过低,易引起死亡。据调查,目前我市大多数养虾场都是在池水温度稳定通过15℃时放苗,这一温度高于生长不利温度13℃。
此阶段要求的气象条件是：水温适宜；晴朗微风，放苗后5天内无降水；水温和室内外温差适中，放苗期对温度和温差的指标要求又与虾苗体长有关（表5.22）。
表5.22 对虾放苗期水温及室内外温差指标
研究发现：虾池面积在100亩以下、水深1.5～2.0m的虾池水温与气温基本呈线性关系，其变化趋势基本一致。当气温≤30℃时，日平均水温高于气温；当气温＞30℃时，日平均气温则高于水温。
当日平均气温≥14℃时，池水温度即可接近15℃。天津沿海各区历年日平均气温稳定通过14℃的平均日期为4月26日，最晚是5月10日。因此，对体长0.75cm的虾苗而言，5月10日开始放苗，日平均气温≥14℃的保证率为100％，5月1日开始放苗，保证率为80％。日平均稳定通过12℃的平均日期为4月16日，最晚是5月2日，对体长1.3cm的虾苗而言，5月2日开始放苗，日平均气温≥12℃的保证率为100％，4月22日开始放苗，保证率则为80％。
以春季日平均气温≤14℃、24小时降温幅度≥5℃，并且日最低气温≤10℃，最大风速≥6级作为一次冷空气活动统计，天津市春季冷空气活动多发生在4月下旬和5月上旬，5月中旬后冷空气活动次数明显减少。应选择在5月中旬午后风力较小的晴朗天气里放苗，此时水温高，室内外温差小，池水深度以0.5m为宜，确保虾苗较高的成活率。
对虾生长期：对虾在整个饲养过程中，其生长速度受水温、水质、饵料等多种因素的制约。在养成前期水温的高低、饵料投放量最关键，后期水质的好坏则是主要制约因素。一般说来，池水温度高时，适宜对虾生长，但水温过高会抑制生长。试验表明，天津沿海6月下旬～7月上旬、8月下旬～9月上旬，水温在23.5～24.5℃之间，对虾生长较快；7月中旬至8月中旬，水温高于25.5℃，相对湿度大于80％，温度高、湿度大，对虾的摄食量减少，生长缓慢，此阶段是对虾浮头（对虾浮头是指由于始终的溶解氧含量低于正常值，造成缺氧，对虾呼吸困难、头部浮出水面、喘息少动的现象）的高发期。自9月上旬末开始，水温下降至22℃以下，加之水质比较差，对虾的生长更加缓慢。
研究表明：天津沿海虾池7月份日平均水温的预报公式为：T7（水）=12.89+0.55T7（气）；8月份日平均水温的预报公式为：T8（水）=16.31+0.43T8（气）；T7水、T7气分别表示7月日平均水温和日平均气温。当日平均水温≥27℃，日平均风速≤4m/s，日最低气压与日平均水汽压之比≤38时，容易出现浮头。晴天浮头警界期是04～06时，日出前出现较多；阴天和雨天则是02～06时，午夜后更易出现。因此，7月上旬～8月上旬的一个月时间是做好天津市沿海对虾浮头预报服务的关键时期。
对虾捕捞期：对虾出池时间是影响产量的重要一环。理论上来讲，水温在对虾生长零度以上，对虾都能生长，但考虑对虾捕捞期，还应考虑经济效益，出池过早会缩短生长期而降低产量；若出池过晚，遇到降温过程影响到对虾的适应能力时，轻者伏底不动，出池困难，重者会出现死亡，更会造成减产。
实验表明：当虾池水温在9℃以下，对虾生活即不正常，＜8℃时对虾停止生长并潜入池底，≤7℃出现钻泥现象，4～5℃时部分死亡，＜4℃大部分死亡；水温的突然变化对对虾的生存也会产生不利影响。
适宜收获对虾的温度指标：日平均气温≤13℃为安全收虾的下限。不利收虾的温度指标是最低气温≤8℃。据资料统计，天津沿海日平均气温≤13℃的平均初日在10月10日，最早出现在9月29日，最晚为10月20日，≤13℃的80％保证率初日是10月6日，因此，大多数年份对虾在10月上旬出池为好，但每年日平均气温≤13℃的初日又有迟早的变化，这种变化取决于收虾期间冷空气活动的次数和强度。
研究发现：天津沿海秋季水深2m以下的虾池，水温的垂直温差较小，分布较均匀。9月份日平均水温的预报公式为：T9（水）=6.20+0.79T9（气），T7水、T7气分别表示9月日平均水温和日平均气温。10月份日平均水温的预报公式为：T10（15水）=1.27+0.86T10（14气）。T（15水）表示15时水温、T（14气）表示14时气温。因此，当9月下旬～10月中旬预报未来3到5天日最低气温降到8℃时，应提前做好对虾捕捞准备。
5.3.2 气候与淡水养殖
在鱼的生存条件中,温度是一项极为重要的环境因素,它不仅影响鱼的生长与繁殖，而且也影响与鱼类有关的其他理化因素及浮游生物的繁殖。适宜的水温一般是在15～30℃，最适宜的水温是20～28℃。在适温范围内，水温越高生长越快，水温高于30℃，生长发育受到抑制，甚至引起浮头死亡；水温低于15℃以下，生长缓慢，低于5℃便停止摄食而进入冬眠状态。试验表明,各类不同品种的鱼，对环境温度的要求各不相同。例如镜鲤生长最适宜温度为15～20℃，在此条件下生活力强,摄食量大增长速度快；当温度高于32℃时,鱼产生不适应感，摄食减少或不进食。而罗非鱼、绍鱼要求环境温度在20℃以上，水温降到12℃以下时罗非鱼便开始死亡。
研究表明，水温与气温的变化趋势具有一致性，但水温的月平均极值比气温约推后1个月左右，并且水温的变幅小于气温。一般3～9月份月平均气温高于月平均水温，而10月～翌年2月水温高于气温。
天津内陆水域广阔，具备发展养殖的良好条件。据市有关资料统计，全市解冻后的年平均水温为3.4℃（冰冻期除外），生长期平均水温23.3℃，积温4194℃。性成熟期平均积温18873℃。按上述10℃及15℃的指标，全市鱼类吃食期为195天，生长期为180天。这个热量状况适合绝大部分广温性鱼类生长。一些北方种类及适应较冷环境的鱼类和某些南方种类如乌鳢、黄鳝罗非鱼等也能很好地生长。组成了具有南北混合过渡地带，特点的鱼类区系。
鱼类疾病的发生、流行与水温关系密切，尤其是夏季，常出现热雷雨，使鱼塘残渣加速分解，水中还原物和浮游生物增加，耗氧量大，造成水中缺氧，使鱼类感染疾病，甚至死亡。水温在25～35℃、久晴不雨时，草鱼出血病流行；当水温高于28℃时，草青鱼肠炎盛行；当水温高于20℃时，鱼类烂鳃病开始流行，水温27～34℃时最易发生；水温25～35℃时常出现出血性腐败病；冬季水温低于16℃时，罗非鱼肤霉病大量发生。
天气与水含氧量：水中含氧量的多少，直接影响到鱼的摄食生长。含氧量高，鱼摄食旺盛、消化率高、生长快；含氧量低，鱼生理不适、摄食少、甚至引起严重浮头、死亡。水中含氧量的多少，取决于水生植物光合作用制造的氧，晴天日照时间长、光照强、水生植物光合作用强，制造的氧气多；阴雨天则反之。其次和大气里的氧气溶入水中的多少有关，气压高、风力大、水温低、水速大、溶入水中的氧气就多；反之则少。在雷雨天气前气压低、天气闷热时，水中的氧气还会扩散，逸出一部分到空气中去；同时也取决于鱼群的耗氧和腐殖质氧化时耗氧的多少。这些都和天气变化有着密切的关系。天气与投喂在天气正常时，每天投喂饲料的时间应相对稳定，一般在上午9时、下午2时左右投喂为宜，夏季水温高于30℃时，下午投喂时间需适当推迟。正常天气条件下可以多喂些饲料，在天气不正常时，如长期炎热突然转冷、雷雨之前气压较低、天气闷热或阴雨天要少投饲料；有大雾时须待雾散后再投饲料，以免引起鱼严重浮头。
天气与浮头：晚春或初夏幼鱼生长最怕持续高温晴好天气，水温上升较快，下层水温变暖，此时北方有较强的冷空气南下，气温会大幅度下降，24小时内气温陡降10℃以上，鱼池表层的水温也随之迅速下降，造成池水表层冷水下沉，下层缺氧的暖水上翻，引起幼鱼严重缺氧，若不及时增氧，将会造成大批幼鱼死亡。
5～9月，成鱼最怕低气压、天气闷热，即气压下降至1002.5百帕以下，连续2天以上、日平均气温≥30℃、或日最高气温≥35℃，相对湿度＞80％时；雷雨前后的温度过大，以及较强冷空气到来后，温差在10℃以上时都会造成池水严重缺氧，引起成鱼严重浮头甚至大批死亡。
鱼浮头防治：首先要随时注意天气变化，当有不利天气出现之前，就要少喂或不喂饲料，少施或不施肥料。当早晨发现鱼浮头较重或下午发现鱼浮头时，应立即大量灌入新水（或开动增氧机增氧），直到鱼恢复到正常进入水层为止。其次是对可能发生浮头死亡的鱼池，一是适当施肥，适时加灌新水；二是机械增氧；三是调节池塘浮游动物的数量和成分；四是使用食盐溶液等泼浇，紧急时也可用石膏粉全池泼浇，以减轻浮头程度。
5.4 气候与设施农业
近年来，以日光温室为代表的设施农业已成为我国北方地区实现农民增收和农业增效最直接、最有效的途径。日光温室等现代农业设施从设计建造到种植生产均与气象条件密切相关，合理利用当地气候资源，评估生产季的气象条件和气象灾害的发生频率，对提高日光温室生产的安全性和经济效益都具有十分重要的意义。
气候环境对日光温室生产的作用，主要表现在外界大气候和日光温室内的小气候对作物生长发育产生影响。温室内小气候可以通过环境调控手段进行调节，而室外大气候的影响只能通过气候区划来合理地布局日光温室，达到趋利避害的目的。通过对影响日光温室生产的气候资源进行分析和评价，从而为日光温室的生产建设规划以及农业结构调整提供重要的参考依据，是摆在当地气象部门面前的重要课题之一。一般研究认为，一个地区冬季的光照状况和低温的强度、频度是发展设施农业的主要限制因子，并有将我国日光温室的发展区域定位于在北纬32°～43°之间、室外最低气温不低于零下25℃的地区。近年来，对设施农业的气候区划和气候资源评价等方面的研究越来越多，认为在日光温室生产中，温度是决定温室安全生产的最基本要素，光照条件不仅影响了作物的光合作用，也是温室加温的主要能量来源，同时，大多数研究也将农业气象灾害作为区划指标之一，表列出部分文献中所使用的设施农业气候资源评价指标。
表5.26 一些文献中使用的设施农业气候资源评价指标
作者使用天津市12个农业区县（宝坻、北辰、大港、东丽、汉沽、蓟县、津南、静海、宁河、塘沽、武清和西青）气象站近30年（9月至翌年5月）的逐日气象观测数据，对天津日光温室生产的气候资源进行比较分析，从气象观测数据中选取温度、风速和日照等要素，并根据生产实际将持续低温、极端最低气温、大风、连阴天和低温寡照等列为评价指标，对日光温室的农业生产气候条件进行评价。各指标内容见表。
表5.27 日光温室农业生产的评价指标
气象条件的季节变化
计算9月至翌年5月逐旬最低气温、日照时数和最大风速的全市平均值变化，结果如图所示。可以看出，三者在生产季内的变化规律不一致。具体而言，旬最低气温的平均值在11月下旬至3月上旬低于0℃，其中12月中旬至2月上旬在-5℃以下，年内最低值出现1月中旬（-8.5℃）。日照时数的变化规律虽与理论日照的变化趋势基本一致，但仍有一定差异。生产季内平均日照时数为6.9h，11月中旬至1月中旬的平均日照时数不足6h，12月下旬的日照时数为5.3h，为年内最低值。平均最大风速的变化规律在日光温室生产季内总体呈增加趋势，秋冬季风速相对较小，春季为大风频发期，平均最大风速均在6m·s-1以上，以4月下旬最为明显，达到7.6m·s-1。
图5.4 天津市日光温室生产季节（9月-5月）气候资源的时间变化
（a为平均最低气温；b为平均日照时数；c为平均最大风速）
持续低温和极端最低气温
低温是制约日光温室生产的首要因素。而持续低温和极端低温则是低温灾害的两个主要表现形式。图比较了各区县低温持续的年平均次数。从图中可以看出，宝坻、宁河和汉沽是全市3个主要的持续低温发生区县，低于-10℃的连续低温事件平均每年发生1.1次以上，也就是说，这3个区县几乎每年都会发生低于-10℃的持续低温事件。塘沽和大港发生这一持续低温事件的次数最低，两地均不到0.5次/年，其他区县在0.6-0.8次/年之间。低于0℃的连续低温事件与之略有不同，宝坻、蓟县、汉沽和宁河依次是发生次数最多的区县，每年发生9次以上。
图5.5 各区县低温持续天数
进一步统计各地气温的历史极端最低值、平均最低值，连续2天最低气温低于-10℃的历史发生次数和最长连续低温天数（如表）。结果显示，宝坻、宁河和汉沽是全市气温指标最不利的3个区县，其历史极端最低值、平均最低值和持续低温发生次数均列于全市前列。历史数据显示，宝坻和宁河曾出现连续6天低于-10℃的持续低温事件。塘沽、东丽和大港等地是温度条件相对较好的区县。
表5.28 各区县气温极端最低值、平均最低值和持续低温发生次数
*括号内数字代表历史最长持续天数
大风
大风灾害对日光温室的危害是毁灭性的。大风使室内外的压力长时间不均，损坏薄膜，或造成温室骨架因疲劳而折断坍塌。表为各区县大风日数的统计值，可以看出，天津市大风日数的空间分布规律十分明显。东部沿海的塘沽、大港和汉沽的大风日数最大，每个生长季分别有32.1d、26.4d和18.1d出现大于12m·s-1的大风，北部蓟县的大风日数最少，平均每年只有0.7d出现大风。
表5.29 各区县大风日数
连阴天和低温寡照
连阴天和低温寡照对日光温室的栽培生产危害极大，也是实际生产中最常遇到的气象灾害之一。连阴天的危害主要表现在日照不足，作物无法获得足够的太阳光进行光合作用或其他生理活动，可引起落花、落果、畸形等现象，也是导致作物病害和减产的重要原因之一。低温寡照的危害更为严重，很可能造成作物大幅减产、绝产，甚至死亡。表5.30统计了各区县的寡照日数、冬季平均日照时数、连阴天和低温寡照日数。
表5.30 各区县连阴天和低温寡照统计
从统计结果看，全市日照条件的空间分布特征不明显，连阴天的发生次数总体上呈现西部大于东部，南部多于北部的趋势。低温寡照的发生规律也与之类似，宝坻、蓟县和武清为低温寡照最常发生的3个区县，年均发生次数大于3次，塘沽和大港的发生次数全市最少，为1.6次/年。
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