农田辐射平衡nongtian fushe pinghengradiation balance in the fields

农田短波辐射和长波辐射的收支差额，也称农田净辐射。农田净辐射分为短波净辐射和长波净辐射两部分。由于可用它来表示农田可用能量的“源”或“库”的极限值， 所以它是最重要的能量通量。农田辐射平衡可从叶片净辐射和作物层净辐射两方面来叙述。
叶片净辐射 因为叶片有上、下两个表面， 于是短波净辐射K*1(图中a), 除投射至上表面的短波辐射K_in(t)外， 还有来自下面的短波辐射K_in(_b)。如果叶片上、下表面的反射率为α, 透射率为τ, 则上表面的反射与透射的辐照度分别为：
K_ou_t(t)＝αK_in(t)与τK_in(_b)
而下表面的反射与透射的辐照度分别为：Kou_t(_b)=αK_in(_b)与τK_in_(t)
若上表面与下表面的短波净辐射分别为K*_(t)与K*(_b)，于是叶片短波净辐射为：
K*1=K*(t)+K*(b)=K_in(_t)+K_in(_b)-α[K_in(_t)+K_in(_b)]-τ[K_in(_t)+K_in(_b)]=[K_in(_t)+K_in(_b)](1-α-τ)
同理， 叶片的长波净辐射L^*(图b), 除叶片上表面向外放射长波辐射Lou_t(_t)外， 同时下表面也向外放射长波辐射Lou_t(_b)。如果叶片很薄，上下两面温度相等，即：
Lou_t(_t)=Lou_t(_b)=δσT1₄
式中 δ是相对辐射率为0.90; σ为斯蒂芬-波尔兹曼常数， σ=5.67×10^-8瓦·米^-2·开-4; T1为叶面温度（开）。若叶面附近空气和地面的相对辐射率与叶面的相等， 则空气向叶片上表面的长波辐射为：

L_in(_t)=δσTa⁴

叶片净辐射图

(a)叶片短波净辐射； (b)叶片长波净辐射

以及地面向叶片下表面的长波辐射为：
L_in(_b)=δσT_s⁴
式中 Ta与Ts分别为空气与地面温度（开）。于是叶片上表面和下表面的长波净辐射分别为：
L^*(_t)= L_in(_t)-L_ou_t(_t)=3.6σT₁³(T_a-T1)
和 L^*(_b)=L_in(_b)-Lou_t(_b)=3.6σT1³(Ts-T1)
则叶片的长波净辐射为：
L1*=L^*(₁)+L^*(_b)=3.6σT¹³(Ta+ Ts-2T1)
因此，叶片的净辐射或辐射平衡方程为：
R₁＝K1*+L1*=〔K_in(t)+K_in(_b)〕(1-α-τ)+3.6σT¹³·(Ta+Ts-2T1)从上面所得方程可知，叶片的净辐射决定于来自上、下方向的短波辐射，叶片反射与透射的能力、叶面温度以及叶片和空气温度差， 以及叶片和地面温度差等。
作物层的辐射平衡 作物群体中的辐射有下列几种：❶直接太阳辐射。叶片缝隙间所观测到的明亮光斑，是由进入作物层中的直接太阳辐射所构成。由于太阳视面角直径有限的缘故，光斑外缘存在一个半影区。这种半影效应，是随测定高度和离顶面叶片的距离而增大。这种阴影面积，随深度增加而增加，光斑面积却随深度增加而减少。
❷漫射太阳辐射。穿过叶片缝隙而没有受到叶丛影响的漫射太阳辐射， 可以把它看作枝条和叶片之间的天光。
❸补充辐射。由直接太阳辐射和漫射太阳辐射投射到叶片和地面上而形成的补充辐射。这种辐射的向上部分，构成了作物层的反射辐射。
作物层中，晴天昼间存在上述三种短波辐射输送过程。它们除和入射辐射的条件（即天气条件）、作物辐射特性和地面辐射特性有关外，作物群体结构是确定作物层中辐射过程的一个很重要的因子。晴昼的条件下， 由于光斑和阴影的交错，辐射变化较大。它决定于植株密度，作物上层结构、叶片多少、大小和方向等。
作物群体的长波辐射交换和短波辐射交换不同，长波辐射的散射可略而不计，而作物茎叶和地上其他部分器官的长波辐射则必须考虑，在多数情况下， 大气长波辐射比叶面辐射要小，因而稠密的作物群体的长波净辐射为负值。如果地面辐射大于叶面辐射， 而叶面辐射又大于大气辐射时，向上的长波辐射是递减的，而向下的长波辐射则是增加的，作物群体中所有层次的长波净辐射都是负值，而且最上层的辐射损失最大。就整个作物层的净辐射而言，昼间短波辐射占优势，净辐射从作物上层向下减少，越接近地面，净辐射越小（称递减型）；而夜间则自作物顶面向下递增，有效辐射减小，到作物下层有效辐射接近于零（称递增型）。这种情况是由于作物上层对下层有覆盖和隔离作用，阻拦了作物与大气之间的长波辐射交换（见农田小气候要素的垂直分布）。

农田辐射平衡radiation balance in fields

又称农田净辐射。农田短波辐射和长波辐射的收支差额。由于常用它来表示农田可用能量的“源”或“库”的极限值，所以它是农田中最重要的能量通量。可以说，农田净辐射是农田物理、生化等变化过程的源泉，也是农田物质生产的能量贮存基础。改造农田辐射平衡，往往是农业增产和防灾的重要途径。可以从单个叶片到整个作物层的辐射交换进行物理分析，以求得对农田辐射收支全貌的理解。事实上，如果在株顶和地表用净辐射表进行测定，取其二者之差，则可得出农田辐射平衡值。