有哪些保护性耕作技术（农卷风AI智慧农业）

一、风向的概念

风是由空气流动引起的一种自然现象，它是由太阳辐射热引起的。太阳光照射在地球表面上，使地表温度升高，地表的空气受热膨胀变轻而往上升。热空气上升后，低温的冷空气横向流入，上升的空气因逐渐冷却变重而降落，由于地表温度较高又会加热空气使之上升，这种空气的流动就产生了风。

◆ 空气的水平运动称为风，风是一个表示气流运动的物理量。空气作水平运动时，即有速率（风速），也有方向（风向）。

◆ 风向（英文名称wind direction），是指风的来向。地面人工观测风向用十六方位表示，自动观测风向用度表示。

风向十六个方位：正北、北东北、东北、东东北、东、东东南、东南、南东南、南、南西南、西南、西西南、西、西西北、西北、北西北。最多风向是指在规定时间段内出现频数最多的风向。

◆ 风玫瑰图

风玫瑰是绘制在极坐标底图上的某一地区在某一时段内各风向出现的频率或各风向的平均风速的统计图。

用极坐标系中的半径长度表示各个方向风的频率则为风向玫瑰图。用极坐标系中的半径长度表示各个方向的平均风速，则可得到风速玫瑰图。

◆ 盛行风向∶某地一年中风向频率较大的风向，可能一个或两个。主导风向∶单一盛行风向，只有一个风向频率较大的风向。风向频率∶某地某个方向的风向频率是该方向一年有风次数与全年各方向次数的比率。最小风频风向∶某地风向频率最小的风向。

◆ 风速（英文名称wind speed），指单位时间空气移动的水平距离，风速的常用单位是m/s。

（1）平均风速：指某一段时间内，各次观测的风速的算术平均值，有3秒钟、1分钟、2分钟、10分钟平均风速。

（2）最大风速（maximum wind speed）：指某一段时间内的10分钟平均风速的最大值。挑取一天最大风速就是在这一天内任意的10分钟平均值的最大者为日最大风速，最大风速是个平均值。

（3）极大风速：指给定某一段时间内的瞬时风速的最大值，瞬时风速指3秒钟平均风速。一天的极大风速就在这一天内瞬时（一般是指1s）风速的最大值，极大风速是个瞬时值。在指定的同一时段内，绝大部分情况下极大风速大于最大风速。

二、季风和地方性风

（一）季风

定义：是以一年为周期随着季节而改变风向的风。夏季，风由海洋吹向陆地，形成夏季风；冬季，风由陆地吹向海洋，形成冬季风。

形成：它的形成就与海洋分布、大气活动中心有关。我国的季风就是由于海陆热力差异的影响而形成的，季风环流是中等范围的大气环流。

我国是受季风影响非常明显的国家，夏季自东南洋面吹来的海洋季风，造成湿热云雨的天气，而冬季我国则受来自西北大陆的冬季风的影响，则造成干冷而晴朗的天气。

（二）地方性风

因地理位置、地形和地表性质等影响而产生的带有地方性特征的局部地区的环流称为地方性风(local wind)。地方性风一般强度不大，只有当大范围水平气压梯度比较小时，才会明显地表现出来。常见的地方性风有海陆风、山谷风、焚风等。其中海陆风和山谷风的形成与地表性质不均匀而产生的热力环流有关。

（1）海陆风：沿海地区风向随昼夜交替而转变的风称为海陆风。白天，海风（海洋吹向陆地）；夜间，陆风（陆地吹向海洋）。海陆风是由于海陆之间热力差异而产生的一种热力环流。

在同一高度上比较气压（暖气团随H↑，气压变化小）产生水平气压梯度，导致空气由高压向低压流动。海风和陆风转换的时间各地不一，一般是陆风在上午转为海风，13～15时海风最强，日落后转为陆风。清晨时陆风最强，日出后陆风消失。若这种规律遭到破坏，预兆天气将发生变化。

（2）山谷风：山地中风向随昼夜交替而转换方向的风称为山谷风。白天，谷风（山谷吹向山坡）；夜间，山风（山坡吹向山谷）。山谷风是由于在接近山坡的空气与同高度谷底上空的空气间，因白天增热与夜间失热程度不同而产生的一种热力环流。

冬季，山风比谷风强；夏季，谷风比山风强；一年中，山谷风以夏季最明显；一天中，白天的谷风比夜间的山风强大的多。山谷风的转换，一般由山风转为谷风是在上午9～10时，由谷风转为山风则在日落以后开始，在山谷风转换时刻可出现短时间的静风。

（3）峡谷风：当空气由开阔地区进入狭窄谷口时，气流的横截面积减小，由于空气质量不可能在这里堆积，于是气流加速前进，从而形成强风，称为峡谷风或“穿堂风”。

（4）焚风：焚风是由于空气作绝热下沉运动时，因温度升高湿度降低而形成的一种干热风。常在气流越山时，在山的背风坡形成或在高压区中，空气下沉也可产生焚风。

三、风向风力符号表示及风向对照表

（1）风向风力符号表示

电视天气预报图中一般用带尾羽的箭头来表示风向风力，尾羽的数目和形状表示风力，如3根尾羽表示6级风，4跟尾羽表示7级风，尾羽呈三角旗状，则表示风力为8级或8级以上，风力最大为12级。

（2）风向对照表

气象台常用八个方位发布风向的预报，即东（E）、南（S）、西（W）、北（N）、东南（SE）、西南（SW）、西北（NW）和东北（NE）。

风向观测是用十六个方位来表示，即在上述八个方位中间再增加北东北（NNE）、东东北（ENE）、东东南（ESE）、南东南（SSE）、南西南（SSW）、西西南（WSW）、西西北（WNW）和北西北（NNW下图误为NWN）。

实际测风报告中还经常用0~360°范围内的数字表示风向，以0°为北，90°为东，180°为南，270°为西，余类推。在天气预报中有时还用偏北风、偏南风等名称，偏字表示风向围绕某个方位作小范围摆动。

四、风力的等级划分及风向频率和平均风速

（1）风力的等级划分

（2）气象站所测得的方向频率和平均风速的数据，就可以作出该站的风向频率玫瑰图（红线）和风速玫瑰图（蓝线）。风向频率玫瑰图，可直观地得出一个地区在一段时间内的主导风向，有助于对今后该地区的风向情况进行预测和估计。

五、风速风向的适宜值范围参照

适宜的气流运动速度有利于作物的光合、呼吸和蒸腾作用。通过试验，温室内厚皮甜瓜生长的最适宜的风速在1.0m/s左右，无风或者风速太大都不利于甜瓜的生长。适宜的风速有利于叶面积的增大、群体叶面积指数的提高，并能够提高叶片光合速率，增加果实产量和改善品质。在风速对作物生长发育的影响方面，在苗期，有适当的风向风速能够对幼苗长得更加健壮，同时也能使它的存活率更加的高，而在没有风向风速的环境中的幼苗在移植之后存活率地在长大之后抗病性也比较的弱。【提示：最适宜风速在1.0m/s左右，最大风速小于6级（12m/s），我国受季风影响非常明显，大部分季风区：风向稳定，夏季偏南，冬季偏北，20~40%。】

（1）主导风向区∶一年中基本上吹一个方向的风，频率在50%以上。新疆、内蒙、黑龙江西北——偏西风；广西、云南南部——西南风；青藏高原——夏季偏东，冬季偏西。

（2）无主导风向区∶全年风向多变，均在10%以下，陕北、宁夏。

（3）准静风区∶风速小于1.5m/s的频率大于50%。四川盆地（静稳偏东风区）。

◆ 看风向预测天气

西风煞雨脚。西北风，开天锁。西风入夜静，掼稻人高兴。春西北，晒被头；冬西北，必转晴。西北风，燥烘烘。西北风降温，晴天后头跟。秋冬西北风，日日好天空。发东风，淹水起；发西风，淹水止。春发东风连夜雨。四季东风是雨娘。春东风，雨祖宗。东北风，雨太公。东南紧一紧，下雨快得很。刮了长东南，半月不会干。白天东南风，夜晚湿布衣。东风急，备蓑衣。东风急，雨打壁。东风紧，雨儿稳。东风急溜溜，难过五更头。四季风东晴，就怕东风起响声。东风有雨下，只怕太文雅。四季东风有雨下，只怕东风起不大。春吹东风雨连绵，夏吹东风断水源。春天东风雨涟涟，夏天东风晴半年。春东风，雨祖宗；夏东风，干松松。伏里东风不下雨。一年三季东风雨，独有夏季东风晴。四季东风不愁旱，六月东风一场空。东南风，燥烘烘。春夏东南风，不必问天公。东南风是调雨台，西北风是开天锁。五月南风涨大水，六月南风火烧天。五月南风涨大水，六月南风井底干。五月南风遭大水，六月南风海也枯。五月南风起，倾盆大雨至。小暑刮南风，十冲干九冲；黄鳝问泥鳅，那里有陷洞。六月北风转，阴雨细绵绵。六月北风雨回头。七月北风及时雨。入伏北风当天雨。冬南夏北，转眼雨得。春南夏北，要雨便得。冬南夏北，有风必雨。冬南夏北，转眼雨落。暑要南，寒要北，反了风向大雨迫。春南夏北，有风必雨；春东夏西，骑马送蓑衣。入伏北风当天雨。夏雨北风生。......

◆ 风速风向与温度之间的合适关系

◆ 风灾灾害等级

气象上称6级（12米/秒）或以上的风为大风。长时间的大风会使土壤风蚀、沙化，对作物和树木产生机械损害，造成倒伏、折断、落粒、落果及传播植物病虫害等；严重地破坏各种设施，输送污染物等灾害，大大影响人民的正常生产、生活，这也就是气象上所说的风灾。一般可划分为3级∶

（1）一般大风∶相当6～8级大风 ，主要破坏农作物，对工程设施一般不会造成破坏。

（2）较强大风∶相当9～11级大风，除破坏农作物、林木外，对工程设施可造成不同程度的破坏。

（3）特强大风∶相当于12级及以上大风，除破坏农作物、林木外，对工程设施和船舶、车辆等可造成严重破坏，并严重威胁人员生命安全。

六、耕作指导

（一）风对农业的有利影响

风是重要的植物生态因子，风间接或直接地影响作物的生长和发育，在农业生产上具有重要的意义。风对农业生产的直接影响之一是由于风力对热量、水汽和二氧化碳的输送作用。

（1）风可以调节农田小气候状况

风速的增加使空气乱流加强，增强了地面空气的热量交换，增加了土壤蒸发和植物蒸腾，使植物产生根压，吸水，吸肥。增加空气中二氧化碳等成分的输送及其它成分的交换，从而使作物群体内部的空气不断更新。风对植株周围的温度，水汽，二氧化碳等有调节作用，可促使植物体内的蒸腾作用和光合作用等生理过程的进行。据对大豆田观测结果，风速＜3m/s条件下，热力因素对湍流交换速度影响较大；风速＞3m/s时，动力因素对湍流交换速度影响是主要的，湍流交换速度与风速成比例。可见风使作物群体内部的空气不断更新，对株间的温度，水汽，二氧化碳调节有重要作用。

（2）风对花粉、种子传播的影响

自然界中许多植物是借助风的力量进行异花授粉和传播的。很多树种如松树、落叶松、云杉、杨树、柳树等也都是靠风力传播花粉和种子的。风速的大小会影响授粉效率和种子传播距离，从而对植物的繁衍和分布起着较大的影响作用。农业生产中风能帮助异花授粉作物，如玉米进行授粉，增加结实率，提高产量；在作物油菜和果树开花时，风能散播花的芳香，招引昆虫传授花粉；风能传播种子，如杉树种子靠风力传播到远处，扩大繁殖生长区域。

（3）风对光合作用和蒸腾作用的影响

微风能带走叶面周围因蒸腾作用放出的水汽分子和二氧化碳含量较少的空气，带来较为干燥的二氧化碳含量较多的空气，这样可以起到加速蒸腾，带走热量，降低叶温，防止强光照射叶面温度过高而灼伤。并且由于加速蒸腾，促进了根系吸收，使根系不断地从土壤中摄取养分，使同化作用始终保持在较高水平上，因此，作物群体结构保持疏密配置合理，通风透光，才能高产。

◆ 风与光合作用。低风速条件下，光合作用强度随风速增大而上升；风速超过一定限度，则光合作用强度反而降低。在低风速条件下，叶片的片流层变薄，二氧化碳的扩散阻力减少，有利于二氧化碳的输送，从而提高光合作用强度。高风速条件下，叶片蒸腾旺盛，叶片的水分条件恶化和气孔的开张度减小，致使光合作用降低。因此，在微风吹拂下，既能改善二氧化碳的供应情况，又能使光合有效辐射合理分布到叶层中，从而提高光能利用率。据测定，在太阳辐射与气温基本相同的前后两天，有风的一天玉米干物质的增长量比无风的一天大40%。

◆ 风与蒸腾作用。适当的风速使叶片的片流层变薄，水分扩散阻抗减小，蒸腾速率相应增大。但强大的风速对蒸腾速率的影响有不同的结论。一般认为，随风速增大会使气孔关闭，这是由于蒸腾速率增加引起反馈效应。但也有人认为，由于叶片在大风中弯曲和相互摩擦而使叶片角质层的阻抗减小，有利于蒸腾。

（二）风对农业的不利影响

（1）风害

风害是指风对农业生产造成的危害。直接危害主要是造成土壤风蚀沙化，对农作物的机械损伤和生理危害，同时也影响农事活动和破坏农业生产设施；间接危害是指传播病虫害和扩散污染物质。对我国危害最大的大风，按其形成原因，分为：寒潮大风、雷暴大风、台风、龙卷风等四类。在农业生产有害的风主要是台风，季节性大风（如寒潮大风），地方性局地大风和海潮风等。

◆ 平均风力≥6级（10.8m/s～13.8m/s）或瞬间风力 ≥8级（17.2m/s～20.7m/s）为中央气象局颁布的大风预报标准。

◆ 大于6级以上的风就可对作物产生危害，8级以上称为大风，危害更大。大于5级时，就可以使已熟的作物脱粒、落果、倒伏折茎，严重影响产量。

◆ 大风对农作物的危害。大风加速植物蒸腾，使耗水过多，造成叶片气孔关闭，光合强度降低。在北方，春夏季大风可加剧农作物的旱害，冬季大风可加重越冬作物冻害。强风可造成林木和作物倒伏、断枝、落叶、落花、落果和矮化等，从而影响其生长发育和产量形成。水稻开花期前后受暴风袭击而倒伏所造成的减产是很严重的。

橡胶树对风十分敏感，在年平均风速＞2m/s的地方，生育不良，风速＞3m/s时，一般需营造防护林才能种植。海南岛的台风是橡胶树的主要灾害。10级以上台风可使橡胶树普遍发生折枝、断杆或倒伏。

（2）风能加重干旱，造成土壤风蚀

干旱地区和干旱季节如出现多风天气，不但土壤水分消耗增加，旱情加重，大风还会吹走大量表土，造成风蚀。土地沙漠化过程一般就是先从地表风蚀开始，经过风化，片状流沙发育和形成密集沙丘。中国北部和西北部内陆地区，风蚀十分强烈，如内蒙古乌兰察布盟后山地区开垦的农田，经过30~50年，已有43%被风蚀沙漠化，风蚀深度一般在40cm左右。近二十多年来，海拉尔周围开垦的土地，黑土层平均已被吹蚀20~25cm。强风对干旱和半干旱地区土壤的侵蚀最为严重。

（3）风能传播病虫害

风能传播病原体，引起作物病害蔓延。据研究，小麦锈病孢子在春季偏南风吹送下向北传播，到冷凉地区越夏；秋季随着偏北气流吹向南方冬暖区，造成危害。风还能帮助一些害虫迁飞，扩大危害范围。例如粘虫，稻飞虱等害虫，每年春夏季节随偏南气流北上，在那里繁殖，扩大危害区域；入秋后就随偏北风南迁，回到南方暖湿地区越冬。

作物或果树枝叶受风危害，病原体从机械损伤的伤口侵入有利于害虫寄生，造成危害。风还能传播杂草种子，扩大繁殖区，也是不利的方面。东南沿海地区，海潮风含有较高盐分，可渗透到植物组织中，影响授粉和花粉发芽。

（4）风沙害

风沙害指风沙造成的危害。风沙分为扬沙和沙尘暴两种，扬沙是由大风将地面沙尘吹起，使空气能见度降到1~10km，尘土和细沙在空中分布较均匀；沙尘暴是强风将大量沙尘吹到空中，使空气能见度不足1km，其范围通常要比扬沙大的多。

◆ 风沙能埋没农作物，侵蚀土壤，降低土地肥力，淤塞水库和水井等。作物长期遇土壤风蚀，会使根系暴露，影响作物生长发育。据研究，风沙对最终产量的影响，以禾本科作物减产量大于阔叶的大豆，这与作物的叶形反应有关。

◆ 据对高粱、冬小麦和大豆的研究，出苗后7~14d遭受风沙，作物干物质损失最为严重。出苗7d以内的小苗，因其依靠子叶或胚乳的养分（异养），故影响较小。一般地，植株长大以后受到风沙，由于总叶数增多，叶片彼此有较好的保护作用，使其受到的影响减小。

◆ 风沙还可使作物发育延迟，如晚季的风沙使冬小麦抽穗延迟3~7d，使大豆初花期延迟7~14d。冬小麦出苗后7-~14d（秋季）受风沙危害，可减少第二年收获物的干重，以出苗后7d受风沙害的麦苗小穗数最少而重量最轻。在春季早期受到风沙危害，也使小穗数大大减少。

七、耕作改善

（一）营造防护林带

林带对风起一种阻挡作用，改变风的流动方向，使林带背风面的风力减弱；林带对风的阻力，会减低风的动量，使其在地面逸散，风因失去动量而减弱；

减弱后的风在下风方向短时间内即可逐渐恢复风速。在风沙危害严重的三北地区，农田防护林防风效应较我国其它区域更为显著。

（二）喷洒化学药剂

干热风是一种综合的天气现象，主要表现为温度较高，湿度低，而且有较大的风速，这样的条件下使作物的蒸腾作用加速，短时间内就会导致作物缺水，如不能及时灌溉，则会导致作物的生长受到影响，带来巨大的农业损失。

在小麦扬花期、灌浆期喷洒石油助长剂可以增产，起到预防干热风的作用。在小麦起身期、拔节期喷洒草木灰水可以增强叶片细胞的吸水力，有利于提高小麦的灌浆速度和增加植株对干热风的抵御能力。

播前对小麦种子用氯化钙溶液浸种处理，可以使植株细胞内钙离子增加，增强小麦抗旱和抗高温的功能。

（三）选择抗风作物与品种

选择抗风作物与品种，对农作物来说一般生长矮壮、节间粗短、不易落粒的禾谷类作物比高大、纤弱、易于落粒的作物或品种抗风力要强。

（四）改善栽培措施

适度深耕可以加深根系的活动层，有利于支撑植株的地上部分。培土可以降低植物的重心，加固根部土壤而加强抗风力。合理密植，保证植株间相互倚靠，有利于抗风。

（五）加强灾害性天气监测

实现灾害性天气的准确监测和预报预警服务，为防御风害，制定应急预案争取时间，在接到大风预报和警报后，要采取适当的防护措施。农业生产设施应及时加固，在大风之前不要灌水，避免植株倒伏，作物成熟后要及时收割，可以有效避免或减轻大风带来的损失。

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农卷风编辑：林伟涛

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