农业气象发展史nongye qixiang fazhanshidevelopment ofagrometeorology

人类在长期农业生产过程中认识和研究农业生物与气象、土壤、水文等环境条件的相互关系， 积累了丰富的农业气象知识。随着气象和农业科学的发展， 对天气气候变化规律和农业生物对气象条件要求的认识逐步深入， 到19世纪末20世纪初， 在气象学和农学之间形成一门边缘学科——农业气象学。它的发展过程大致可分为四个时期：
第一时期(19世纪中期以前)
这个时期是从定性的认识天气气候对农业生产的影响向定量观测天气过渡的时期。其主要标志是发展气象仪器， 建立气象和物候观测站网， 积累资料， 并开始探索农作物生长发育与气象（候）条件的关系。远在古代人们就注意气象与农业生产的关系， 尽量使农业生产适应气候。在古巴比伦时期已有 “暗晕绕月将阴雨”、“天空变暗将有风” 等谚语。物候观测可追溯到很早年代。中国在东周时代已相当准确地定出一年四季的分配和春分、夏至、秋分、冬至的日期； 汉代已确定二十四节气和七十二候。这是反映农业生产与气候关系的物候历，在农业生产中至今仍然有指导作用（见中国农业气象发展史）。印度在吠陀(vedic)期前《鹧鸪氏梵书》中已有将一年分为春、热、雨、秋、寒、冬六季的记载。公元前140年，希腊的喜帕恰斯根据夏至日长提出把世界划分为气候带的概念。亚历山大的C.托勒密于公元130年前后划出7个日长气候带。他们是后来气候分类和农业气候区划的先驱者。
自15世纪起， 各种气象仪器先后问世。明朝初期，中国已使用雨量器， 1424年明成祖朱棣下令地方官每年向朝廷报告雨量，用来估量各个地区的农业生产。随着湿度计(1500年前后)、温度表(1593年)、风速表(1667年)、最高最低温度表(1782年)、干湿表(1825年)、黑球辐射表(1825年)、直射日射强度表(1837年)、空盒气压表(1700年)等的出现，人们开始研究植物与各个气象要素的关系。法国德列奥米尔1735年提出热量常数的概念，同时指出各种作物每个发育期都需要相应的温度总和。F.哈伯兰特于1876～1878年给出大多数农作物的积温指标。为了研究植物生长发育与气象条件的关系，英国F.R.S.马香自1736年起在英国诺里奇附近做物候观测。C.von.林奈于¹750年在瑞典建立了由18个站点组成的物候站网，在他的《植物学哲学》(1751年)一书中提出了编制植物物候历的方法。1780年，德国气象学家J.J.黑默尔倡议建立了第一个仪器和观测方法的国际物候观测网。
德国A.V.亨伯特于1817年绘制了北半球许多地区的平均温度等值线图.并指出其随高度的变化， 为以后热量带的划分打下了基础。R.迈耶1845年指出，绿色植物通过光合作用可以把太阳能转变为化学能并加以贮存， 首次提出光合作用过程中的能量转换问题。
第二时期(19世纪中叶至20世纪初)
这个时期主要是根据气象站网的观测资料开展农用天气预报和情报服务，进行针对农业的气候研究，在理论和研究方法方面均有发展。1854年， L.布洛杰在美国政府的农业报告中发表一篇农业气象报告，研究了美国与世界其他地区农业气候的相似性，首次提出农业气候相似论。同年，俄国D.鲁托维奇出版了世界上第一本《农业气象学》，阐述了天气预报及其在农业上的应用问题。这本著作的出版， 可以作为现代农业气象学理论形成的一个标志。自1855年起至1875年，欧美一些国家先后成立气象局，开展农用天气预报与情报服务，进行农业气象研究工作。美国国家天气局(National Weather Service)自1872年起开始发布每周天气和作物公报。1880年在奥地利举行了国际农业和森林气象学会议。国际气象组织(IMO)于1913年设农业气象委员会(Commission for Ag-ricultural Meteorology of the IMO)。至此，农业气象作为一门新兴的学科出现在世界上。
德国A.格里泽巴赫研究了植被的地理分布，并于1866年绘制成第一批世界植被地带图。1867年，C.林瑟研究了植物与气候包括与蒸发的关系。瑞士A.P.德坎多的植物气候分类法(1874年)，德国A.苏潘(1879年)、W.柯本(1884年)、俄国А.И.沃耶伊科夫(1884年)划分的地球热量带以及B.B.多库恰耶夫(1900年)对俄罗斯自然地理区的分布和土壤分类方法的论述，为后来的农业气候区划奠定了基础。
英国C.达尔文(1849年)和奥地利F.哈伯兰特(1879年)等人都发现温度年较差对欧洲和美洲的植物分布有重要影响，德国O.德鲁德(1890年)在W.柯本气候研究的基础上，分析了温度带与植物界的关系，这些研究可作为现代植物温周期理论的起点。
1881年，德国的R.阿斯曼在马格德堡成立了农业气象协会(Association for Agricultural Meteoro-logy of Germany), 并根据250个观测站的资料编印《实地气象月报》，开展农业气象交流与服务。美国于1885年在华盛顿召开第一次州级天气服务会议。根据农业发展的需要，美国国家天气局的建制于1890年转移到农业部，加强了农业天气服务工作。1896年芬兰T.霍门开始研究土壤温度。俄国于1885年建立了世界上第一批农业气象站(12个)。俄国П.И.伯罗乌诺夫于1897年成立了俄国的农业气象机构，组建农业气象站网，制定农业气象观测方法——平行观测法，研究不利气象条件对农作物生长发育的影响，在此基础上提出作物发育“临界期”的概念。俄国于1922年开始编制农业气象旬报。
这一时期，为了推动农业气象学的发展，一些国家的高等院校开始培养农业气象人材。美国F.H.金于1888～1901年间在威斯康星大学讲授土壤物理学和农业气象学，随后在衣阿华州农业大学也开设了农业气候课程。德国E.沃尔尼在慕尼黑工业大学教授并研究土壤物理和农业气象学。1886年，北尾次郎在东京农林学校讲授物理学及气象学。此后，稻垣乙丙开设了符合农学要求的农业气象学和农业物理学。
第三时期(20世纪初至40年代)
这个时期的特点是从生物生态学观点研究作物的生物学特性，进行农业气候鉴定。
自20世纪初开始，各国气象局、农业部和有关高等院校以及有关国际组织如国际气象组织农业气象委员会(1913年)等都很重视农业气象工作。
为了探讨植物生长与气象条件的关系， B.E.利温斯顿1916年通过试验得出一些植物的生理温度指标，接着，J.泽曼1917年研究了温度与作物生长的关系。美国J.W.斯密斯于1920年、英国F.C.霍顿和C.P.亚格洛于1923年提出并应用了有效温度的概念， 并逐步应用有效积温进行作物发育期预报。1818年美国的A. D.霍普金斯研究了北美洲温带地区生物物候期随纬度、经度和高度而变化， 提出生物物候律（见物候律）。美国W. W. 加纳和H. A.阿拉德1919年发现植物的光周期现象， 逐步形成了光周期理论。L. J.布里格斯和H. L.香茨于1912年提出凋萎湿度概念。苏联H. A.马克西莫夫(1916～1926年)研究了土壤干旱对农作物产量的影响。Г.Т.谢良尼诺夫提出按气候特点对农作物进行分类的方法 (1929、1930年) 和按热量、水分与越冬条件做农业气候区划的方法(1937年)。他在农业气候相似理论方面的研究为苏联在黑海沿岸地区发展茶树等亚热带作物提出了科学依据。日本的野口(1937年)研究了某些作物开花和结实对昼长的要求。H. A.阿拉德(1938年)根据植物开花对昼长的反应， 把它们分为长日照、中日照、短日照植物和中性植物。1939年， 意大利G.阿齐根据小麦生长期中的水分和温度条件， 划分了意大利的小麦自然地理区： 干热区， 半湿温和区， 潮湿寒温区， 半湿寒冷区和干寒区。
这个时期对许多作物、蔬菜各发育期的适宜温度、上下限温度和低温冷害、霜冻与冻害的温度指标做了鉴定， 确定了各种作物在整个生育期间对总热量条件的要求； 研究一些作物的生长、发育、产量与温度、水分条件之间的统计关系， 并且根据得出的指标开展农业气象预报和情报服务。
值得指出的是， 各国气候学家做了各种以农业为目的的气候分类和划分， 为农业合理布局与发展提供农业气候依据。W.柯本(1918～1936年)的世界气候分类，法国E.德马东1926年用温度与降水量之比表示的干燥指数， 美国C. W.桑斯韦特(1931年， 1948年)以水分平衡为基础， 用热量效率和降水有效性的气候分类，苏联谢良尼诺夫1930年的水热系数，英国H. L.彭曼1948年综合与辐射平衡和空气动力学方程得出的蒸发量公式等， 为以后有关的农业气候研究打下了理论基础。美国M. Y.纳顿森1947年根据农业气候相似原理研究美国农业气候特点及其对农业的适宜程度。苏联Ф.Ф.达维塔亚1948年对苏联葡萄气候带的研究等工作不仅具有理论意义， 而且有实用价值。这个时期的农业气象专著较多， 其中有美国斯密斯1920年的《农业气象学》， 德国R.盖格1927年的 《近地面层气候》，谢良尼诺夫1937年的《世界农业气候手册》和日本大后美保1945年的《日本作物气象的研究》等。
第四时期(20世纪50年代～)
自本世纪50年代起， 农业气象在世界范围内得到迅速发展。主要内容是为合理利用地区农业气候资源进行气候的农业鉴定和农业气候区划； 研究作物产量与气象条件的关系， 建立作物产量—天气模式； 利用现代技术开展农业气象预报和情报服务。
1950年3月世界气象组织(World Meteorologi-cal Organization，简称WMO)成立， 农业气象委员会(Commission for Agricultural Meteorology，简称CAgM) 是下设专业委员会之一。自1953年至1983年共召开8次届会， 组织各国农业气象人员对共同关心的农业气象问题进行广泛的调查与研究， 编辑出版了一系列农业气象专题技术报告， 与联合国粮农组织(Food and Agriculture Organization of theUnited Nation, 简称FAO)、教科文组织 (UnitedNations Educational, Scientific and Cultural Or-ganization, 简称UNESCO)等保持联系，互相合作，对农业气象学的发展起了很大的促进作用。
1950年德菲纳提出的农业气候分类方法， 其中考虑了最冷和最热月温度、夏季和冬季降水等因子。1951年阿根廷的J.帕帕达克斯的农业气候分类方法考虑了夏季和冬季的热量条件与年和季的湿润状况；此外，还分析了土壤类型和某些作物对气候条件的适应性。联合国教科文组织为了发展世界干旱地区的农业生产， 曾组织这些地区的农业气候研究，1953年P.梅格斯为此提出一个以热量为主的农业气候分类方法。美国R. E.帕特勒森(1955年)研究了土壤含水量对植物光合作用和呼吸作用速度的影响。他们认为作物对光、温反应有两个类型， 一是单光周期、双光周期和全光周期； 二是单温周期、双温周期和全温周期。同时，他们把牲畜也分为热带、温带和寒带三个类型。此外，谢良尼诺夫等人分别研究了苏联的农业气候区划问题。
1955年加拿大的G. W. 罗伯逊、1958年美国M. L.布兰克和H. E.兰兹伯格分别对蒸发测量标准化、土壤温度气候调查和气候资料的应用等问题进行了研究。美国O.G.萨顿1953年在《微气象学》一书中详细阐述了近地层物理学研究方法。1956年， 苏联的М.И.布德科出版《地面热量平衡》一书， 使气候学和农业气象学中的热量平衡研究进一步系统化。1959年，Е. С.乌兰诺娃在《农业气象预报方法》一书中详细介绍了苏联50年代研制的各种预报方法。世界气象组织农业气象委员会有关工作组在1955和1958年还研究总结了植物病虫害预报方法和农田飞机飞行气象服务方法。G.阿齐1956年在其《农业生态学》一书中阐明了多种农作物、果树和蔬菜产量对降水和温度的反应，并绘制了产量与气象当量相关图。
在60年代， 联合国粮农组织、教科文组织和世界气象组织对近东干旱和半干旱地区进行了联合调查；1962年法国德·布里尚博和C. C.沃伦对该地区的宏观气候因子和重要的农业气候因子做了分析研究。苏联C. A.萨波日尼科娃从气候的农业地位级观点出发， 对东欧国家的农业气候资源做了评价， 提出了气候潜在生产力指标。1967年J.柯切姆和P.弗兰昆因对非洲撒哈拉南部半干旱地区的农业气候进行了调查与研究。世界气象组织农业气象委员会60年代期间出版的专题技术报告有： 森林火险预报服务 (1961年)、防霜(1963年)、天气和气候对水果（贮藏）质量的影响(1963年)、防风林和护田林带(1964年)、农业中的土壤水分问题(1969年)、气象因子对小麦锈病流行病学的影响(1969年)等。这个时期， 美国、日本等国先后建立人工气候室和各种形式的温室， 为在控制条件下研究生物与环境因子之间的关系创造了条件。1962年在堪培拉召开的国际生物生长环境调节讨论会上， 物理学家、气象学家和植物生理学家交流了在植物群落中物质和能量交换、CO₂收支等方面的研究成果。1962年D.M.盖茨的《生物界的能量交换》， 1963年澳大利亚的埃文斯的《植物生长环境控制》， 以及C.N.威廉斯和K.T.约瑟夫1970年的《湿热带气候、土壤和作物生产》等著作都反映了农田小气候、作物小气候、光合作用等方面研究的发展。物理学特别是电子学的发展为研制农业气象仪器特别是小气候仪器创造了条件。生物统计学和遥感技术的发展为农业气象学向纵深发展开辟了道路。荷兰埃塞维尔(Elsevier) 出版公司自1964年开始编辑出版的《农业气象学》和《生物气象学》国际杂志对农业气象学的发展也起了积极的作用。
进入70年代以后， 由于世界范围的气候异常给农业造成很大影响， 农业气象受到各国政府和有关国际组织的普遍重视， 得到迅速发展。苏联于1977年成立全苏农业气象研究所(Всесоюзный научно-исследова-тсльский институт сельскохозяйственной метеоро -логии)。美国农业部(U. S. Department of Agricul-ture, 简称USDA)和国家海洋大气局(NationalOceanic and Atmospheric Administration，简称NOAA) 1978年成立联合农业气象办公室 (JointAgricultural Weather Facility, 简称JAWF), 负责编制每周天气和作物公报以及农业气象简报； 还成立环境鉴定服务中心， 以加强作物——天气模式和产量预报的研究；日本成立了农业气象协议会，以改善气象和农业部门的农业气象服务。这个时期农业气象发展的特点是： ❶加强国际间和学科间的协作。从农业生态学、气候学、农业气象学以至植物生理等方面协同对主要农作物的主要农业气象问题进行了全面而系统的研究， 召开了一系列农业气象国际学术会议， 出版了一批技术报告， 如《小麦农业气象》、《水稻与气候》、《玉米农业气象》 等。
❷由定性或定量描述向数理模式发展， 开展了土壤—植物—大气系统的基础理论研究， 研究作物光合生产力的综合理论， 研究建立作物的生理过程数学模式 (包括光合作用、呼吸作用和生长模式)，以群体能量和物质平衡为基础的土壤—植物—大气模式、天气—土壤—产量模式等。世界气象组织农业气象委员会分别于1977和1979年在渥太华和日内瓦召开了两次天气模式专家会议， 推动了农业气象模式研究及其在业务上的应用。建立模式已成为当今农业气象研究的必然趋势。
❸农业气象科研和服务中开始使用包括卫星遥感在内的现代化技术。美国、苏联等国自60年代起就开始利用航空遥感技术研究作物生长状况和估产。随着1972年美国陆地卫星系统的发射运行， 卫星遥感资料愈来愈多。美国农业部、国家宇航局(National Aeronautics and Space Admi-nistration，简称NASA)和国家海洋大气局于1974～1978年联合进行的大面积作物探测试验获得成功， 为开展气象服务提供了新经验。为了使卫星遥感技术在农业气象工作中得到广泛应用， 世界气象组织农业气象委员会于1978、1979和1981年举办3期卫星探测技术在农业气象中的应用学习班。
这个时期涌现出大量农业气象著作。除世界气象组织出版的有关农业气象方面的技术报告外， 各国也出版了一些有影响的重要著作， 如英国J.L.蒙蒂思的《植物与大气》； 日本坪井八十二等的 《新编农业气象手册》； 德意志联邦共和国的J.泽曼等人的《农业气象学》等。