人工控制小气候 [复制链接]

第7版()
专栏：

　　人工控制小气候
　　吕炯
小气候就是小范围内的气候。至于小范围应该是多大，目前还没有统一的意见。一般所指的小气候应该包括城市、森林、工厂、疗养地、畜舍、孵卵房、谷仓、温室、温床、阳畦、菜窖等。
各种植物或庄稼都需要一定的有利的气候条件。在有利的气候条件下，生长顺利迅速；在不良气候条件下，则生长受到抑制，甚至死亡。但我们可以利用有利的气候条件，避免或减少不利的气候条件。例如，在西藏拉萨地区，夏季平均温度虽然较低，但太阳辐射甚强，因此种植行间与果实成熟迟早及霜前果实成熟百分率的高低有密切关系。如在拉萨播种的番茄，虽同一天播种，种植地点和管理方法也完全相同，只是行间的方向不同，霜（早霜）前果实成熟的百分率就相差很大。南北行的霜前成熟的果实占总产量56．4％，东西行的仅占38．9％，前者较后者成熟的果实高出17．5％。
本文所谈的人工控制小气候，以农业方面为限。植物对于热量、光照、水分以及风速等的要求，都有一定的范围，过高或过低都不相宜。所谓控制小气候，应该包括控制和利用两方面。先谈利用方面。
地形对于太阳热的影响是很大的，纬度愈高，影响愈大。譬如在北纬55度的地方，在春分的晴天，如果以平坦地上所获得的太阳热的数量作为一百，那么，倾斜10度的小丘的北坡（阴坡）获得77，南坡（阳坡）获得117；而倾斜20度的小丘的北坡获得52，南坡获得132。坡度愈陡，南北差别愈大。在这里，南坡的倾斜度只须增加1度，就好像气候向南迁移100公里！
到了夏季，情况就完全不同，在夏至这一天当太阳高升天空的时候，阳光比较均匀地照射到南坡和北坡，土壤到处获得大致相同的热量。在夏季，过于倾斜的南坡上，阳光在坡上的投射角度反而不大，好像沿地面滑过去的一样，南面的斜坡上获得的热量反而比平地上要少。在夏季南北坡的热量也几乎没有什么差别。
东坡西坡的情况也不一样。东坡由于朝晨早见阳光，温度上升较西坡为快，其时西坡上的气温还是比较低的。到了下午，情形完全相反，西坡上的气温自然很高，东坡上温度相形较低。到了夜里不分东南西北，各坡上同高度的最低温度几乎无甚差别。
可是在夜晚最低温度一样的情形下，东、西坡在霜害方面是有所区别的。因为在东坡，朝晨温度急剧上升，引起了已受霜冻的植物迅速解冻，这样暴冷骤热，就很容易使植物组织遭受破坏。所以霜冻最重的是东坡地与东南坡地。
在北方较冷的地区种植蔬菜，可以利用有利的地形——南北两侧不对称的垅形，避免或减轻北来的冷风，同时可以使植物享受南坡的阳光。根据这一地形，垅的排列是东西向的，垅的南北两坡是不对称的，南坡较平缓，北坡较陡峻。植物是种在南坡较上的部位。这样就使植株位于北来寒流的背风面，在白天可以充分享受南坡上的阳光，在夜晚由于向天空辐射而冷却的冷空气下沉在深沟里，植株就不致因冷空气侵袭而遭受冻害。
我国华南种植热带作物，常常利用所谓东、北、西三面被山脉包围而缺口向南的马蹄形盆地。由于北来的寒潮不易侵入这样的盆地，所以可使热带作物免受冻害。在遭受寒流袭击的夜晚，在马蹄形盆地里面的百叶箱里的最低温度就比在它南边二、三百华里的平原地区的最低温度高出三度之多。
下面我们想就热量、光照、水分和风速等项略述关于控制小气候的一般的和最常用的几种方法。
增高近地面气层的温度是防御作物遭受霜冻的重要措施。方法是很多的，这里只介绍几种最通用的。
熏烟法。这是目前群众中应用最广的方法。熏烟所产生的烟幕，愈浓愈好。浓厚的烟幕弥漫在接近地层的空气中，可以减低地面的有效辐射，使地面的热量不易散失。此外，当烟堆焚烧时，使接近地面的气层直接从烟堆得到一部分热量。还有，在熏烟时，有很多吸湿性的微粒产生，空气中的水汽会在微粒上凝结，因而放出一些潜热，提高了烟幕中的温度。
根据我国各地防霜试验的结果，熏烟一般能提高温度一、二度，最多不超过三度。最高温度的出现大约在生火一小时半之后。此法被普遍用来防止晚春小麦霜冻，对水稻及棉花防止初秋早霜亦可应用。
烟幕法。一般用燃烧生烟的化学物质来造成烟幕。烟幕防止霜冻的原理与熏烟大致相同，只是烟幕达到的高度比熏烟的要高得多，可以到达十米以上，这样对果树、树苗、幼树就能起保护作用。不过，有些可以发生烟幕的化学物质对植物与动物是有害的。根据苏联的研究，对植物无害的发烟物质有：氯化铵、萘、蒽等物。1954年4月河南郑州曾进行了三次烧萘防霜试验，在离地一点五米高度处，增温约二度。在华南曾用赤磷燃烧生烟，在半米高度处，约增温一度左右。
灌溉法。这是我国农民应用较广的方法。灌溉能够防霜，主要由于早秋或晚春期间，水温常在十度以上。当北方冷空气南下时，气温虽然迅速降低，但水温由于水的热容量大（水的热容量与空气热容量之比约为3000：1），降低较慢。当土壤与植物表面出现霜冻时，水温常常高于霜冻温度好几度，而且灌溉后，地面和叶面增温效应可保持五天光景。据开封气象台试验，在霜冻到来前四天以至当天灌水后，地面和小麦叶面温度比未灌水的要高出零点二至三度。灌水时间越接近霜冻来临日期，效果越好。在霜冻到来的当天下午二至三时灌水，效果最好，大约可以增温三度，一般可提高叶面温度二至三度。此法可用之于防御早秋水稻和晚春小麦的霜冻，但对棉花早秋的霜冻，此法就不大相宜，因为经灌水后，可使棉株贪青，棉桃开裂和吐絮延迟。
灌水法如果与熏烟法联合应用，效果就更大。
覆盖法。覆盖也是一种有效的防霜方法。用不同的覆盖物，如芦苇、麦秸、稻草、杂草等复在需要防冻的作物上面，以减少地面热辐射的散失。对幼苗或树苗，还可搭盖霜棚，但在大田里盖棚是不可能的。一般说来，覆盖法的热效应比熏烟灌水要高。一般可增温三度以上。气温回升后要及时揭去。
风障。风障一般可用高粱秆或芦苇等物编成，插入田间，向南倾斜，与地面约成六十度的交角。据观察到的结果表明，在晴朗白昼中午，在风障向阳面（背风面）离地二十厘米处的气温比背阴面（向风面）同高度处的气温高出八度以上，在有寒潮大风侵袭而有阳光的时候，风障背风面处贴近地层的气温可以高出向风面处的气温十度以上。
防护林。防护林对于温度的效应是比较复杂的。一般说来，防护林对平流霜冻的效果较好，而对辐射霜冻的效果则较差，有时可以无效，甚至加重霜冻。在太阳落山的时候，林带中平均气温通常是低于空旷的草原。这些不良效果直接与辐射冷却（辐射霜冻）有关，并在晴朗无风的天气下，充分表现出来。但在平流霜冻情况下，在空旷草原中比在林带中，作物受霜冻的损害要大些。用林带阻止冷空气沿山坡下流，对山下作物有保护作用。
在我国南方由于夏季午后温度过高，妨碍作物生长，应设法使温度降低。1960年6月15日十三时测得海南岛华南某林场每亩种树苗三十三株的五厘米土壤温度比每亩七十五株同深度的土壤温度高出十点四度，十厘米深度的高七点六度。地温过高，妨碍作物根系的活动。因此对于过高的地温（包括贴近地层的气温），可以采用覆盖、遮荫或灌水等办法，以降低温度。
关于光照问题，除夜间可以采用日光灯补充人工照射（只限于小范围使用）以外，白天一般不用人工照射。但从太阳辐射能利用的角度出发，可以采取各种农业技术措施，增加作物受光面积，以提高作物的产量。
1959年在陕西烽火人民公社王保京同志领导的试验研究中，创造了有显著效果的套作制度。以棉麦套作为例：冬小麦畦宽三尺，中间留三尺或四尺五寸，来年插入棉花（每畦三行，株距约七寸）。在一切农业技术措施与大田相同的情况下，麦棉套作得到的产量平均每亩小麦为五百一十四斤，大田每亩才二百三十点七斤；棉花亩产五百七十六点六斤，比大田增产36％。
从太阳能利用率的观点出发，套作形式以带状套作较好，带与带间距离最好稍大于植株最需要光照时期的高度。这样的套作方式大大改善了太阳辐射能的利用。对小麦来说，接受太阳直接照射的面积可以增加50％以上，而且所增加的受光面积为麦行的两侧。由于小麦叶子多与地面近乎垂直，侧光就能使植株受光面积增加，所受光量自然比只从上部投射来的大。而在一般麦田中，除四周边缘外，植株受到的侧光是很少的。
这种光照情况的改善，就使套作的小麦茎粗、秆矮，有效分蘖多，穗大粒多，籽粒饱满，抗倒伏性强。有的植物不需要很多的阳光，如热带作物的胡椒和咖啡等。对这些作物就要适当遮荫，也可采用间作（与套作相仿）的方式。如在橡胶树中间，种植咖啡，这样因树木高大，对咖啡就起了遮光作用。