农业气象学授课教案

农业气象学授课教案开课专业：应用气象专业，农业资源与环境开课学时：48（其中：讲课学时38 ，实验实习学时10）课程的性质和任务： 农业气象学是应用气象学的重要组成部分，属应用气象学专业的主干课程。本门课程从农业生产与气象条件的关系入手，主要介绍农业气象要素（光、热、水、气）对农业生物生长发育及产量形成影响的基本理论与基本规律、气象条件调控技术以及农业气象模式建立的基本方法，并为后续专业课程的学习打下良好基础。根据本课程特点及实际情况，本课程以理论教学为主，并适当配以实习，以加深对课堂知识的理解，提高学生分析问题与解决问题的能力。 第1讲 第一章 绪论一、教学目的： 介绍农业与气象的关系、课程的主要内容和总体安排。二、讲授的内容提纲： 1、农业生产与气象条件 1.1生物有机体生长发育和产量形成 1.2农业生产与气象条件 1.3土壤-植物-大气系统 2、农业气象学的定义及其主要内容 2.1农业气象学的定义 2.2农业气象的目的、主要内容及其基本知识 3、农业气象学的诞生与发展 3.1我国农业气象工作的建立与发展 3.2国外农业气象学的主要进展三、教学重点和难点： 农业生产与自然环境的关系四、教学方法和实施的步骤： 首先介绍农业生产与自然环境的关系，在此基础上，讲述农业气象学的基本概念以及其研究对象，使学生对本课程有一个大体的认识；然后，介绍课程的主要内容和安排，以便学生明确学习的目标。 第2讲 第二章 第1节 光的生物学意义与植物的光学特性一、教学目的： 介绍了光的生物学意义、植物叶片的光学特性以及光合作用的能量平衡与转换。二、讲授的内容提纲： 1、太阳辐射与农业生产 1.1光在生物体生命中的作用 1.2植物单叶的光学特性 1.3植物群叶的光学特性 1.4植物叶片的能量平衡 1.5光合作用的能量转换；三、教学重点和难点： 植物叶片的光学特性四、教学方法和实施的步骤： 本讲首先介绍光在生物体生命中的作用；在此基础上，详细介绍了植物叶片的光学特性；最后讨论了植物在光合作用下能量平衡与能量转换等问题。使学生对光的特性有个基本认识，也为下面介绍光在农业生产的作用奠基基础。 第3讲 第二章 第2节 光合有效辐射一、教学目的： 讲述了光合有效辐射的概念，重点讨论了光合有效辐射的计算方法。二、讲授的内容提纲： 1、太阳辐射与农业生产 1.1光合有效辐射的定义 1.2光合有效辐射的计算方法三、教学重点和难点： 光合有效辐射的计算方法四、教学方法和实施的步骤： 在了解光的生物学意义与植物的光学特性的基础上，引出了植物的光合有效辐射。首先给出光合有效辐射的定义，分析其特点，并阐述光合有效辐射在植物生产中的重要意义。最后，讨论光合有效辐射的计算方法，加深了学生对光合有效辐射的理解与掌握。 第4讲 第二章 第3节 光照长度对植物的影响一、教学目的： 介绍光周期现象基本内容、光周期学在农业生产中的应用以及光长对植物生长发育的影响。二、讲授的内容提纲： 1、太阳辐射与农业生产 1.1植物的光周期现象 1.2光长对植物生长发育的影响 1.3光周期学在农业生产中的应用 1.4光照长度与植物发育关系的解释三、教学重点和难点：光长因素对植物生长发育的影响四、教学方法和实施的步骤：首先介绍光周期现象的基本概念与内容以及植物光周期性所形成的生态条件；然后，重点介绍光周期中的光长因素对植物营养生长、开花等影响；最后，讨论光周期学在农业生产上的应用以及光照长度与植物发育之间的相互关系，使学生理解并掌握在农业生产上的光周期性应用情况，尤其是掌握光照长度对植物生长发育的作用。 第5讲 第二章 第4节 光照强度及其对植物的影响一、教学目的：介绍光强与光合作用的关系以及光强在植物生长发育中的作用，重点介绍植物群体光合作用的积累。二、讲授的内容提纲：1、太阳辐射与农业生产 1.1光强与光合作用 1.2植物群体的光合产量 1.3光照强度对植物生长发育的影响三、教学重点和难点：植物接受光照强度与光合作用强度的关系四、教学方法和实施的步骤：首先回顾上讲光周期的重点内容；之后，介绍光强与植物生产关系、光强变化与光合作用的关系、光饱和点与光补偿点等基本定义；在此基础上重点讨论植物接受的光照强度与光合作用强度关系式；最后；阐述在植物生产发育过程中光照强度所起的作用，使学生重点掌握光照强度与光合作用强度的关系。 第6讲 第二章 第5、6节 不同光谱对生物的影响+光能利用率及其提高一、教学目的： 介绍到达地球表面的三种太阳辐射对生物的作用、光能利用率的定义与计算方法，重点介绍了影响光能利用率的主要因素。二、讲授的内容提纲： 1、太阳辐射与农业生产 1.1紫外线对生物的影响 1.2可见光各个波段的作用 1.3红外线的影响 1.4光能利用率的概念与计算 1.5影响光能利用的因素 1.6光能利用率的提高三、教学重点和难点：影响光能利用率的主要因素四、教学方法和实施的步骤： 本讲首先介绍了不同光谱对地球生物的影响，分别是紫外线、可见光以及红外线，并且对于三种辐射在农业生产中的应用进行举例，让学生掌握不同光谱对生物生长发育中所起的作用。之后，在总结前4讲重点知识的基础上，介绍光能利用率的基本内容与一些计算方法；最后，重点介绍影响光能利用率的主要因素以及在农业生产过程中如何提高光能利用率的问题，使学生了解并掌握光能利用效率对农业生产所具有的重要作用。 第7讲 第三章 第1节 温度的农业意义及温度指数的概念一、教学目的：介绍温度自身的农业意义、生物体体温的农业意义以及温度指数的农业意义。二、讲授的内容提纲：1、热量条件与农业生产 1.1温度表示热量的物理学基础 1.2温度的农业意义 1.3温度指数及其农业意义三、教学重点和难点：土壤温度、动植物体温及水温在研究温度对农业生物的影响及其关系时的意义四、教学方法和实施的步骤 从物理学意义上的温度定义出发，重点介绍了土壤温度、动植物体温及水温在研究温度对农业生物的影响及其间关系时的特殊意义；最后，介绍了一些主要农作物的温度指数及其计算公式。使学生对温度的基本知识有个大体的了解，也为以下阐述温度在农业生产的作用奠基基础。 第8讲 第三章 第2节 温度强度及其对农业生物的影响一、教学目的： 介绍农业生物生命活动中的三基点温度与农业界限温度等基本概念；并介绍了温度对农业生物生长发育以及作物引种的作用。二、讲授的内容提纲： 1、热量条件与农业生产 1.1农业生物生命活动的基本温度 1.2温度与农业生物的生长发育 1.3温度条件与作物引种三、教学重点和难点： 温度与农业生物生长发育的关系四、教学方法和实施的步骤： 在了解温度的农业意义的基础上，介绍了农业生命活动中最低温度、最适温度、最高温度三基点温度与界限温度的定义；重点介绍并讨论温度在农业生物生长发育中所起的作用，使学生对温度在农业生产中重要作用有一个更深刻的理解。 第9讲 第三章 第3节 温度的累积及其对农业生物的影响积温学说及其应用一、教学目的：介绍积温的基本概念、积温种类与计算公式，重点介绍了积温的表达式改进途径以及积温在农业生产中的应用。二、讲授的内容提纲： 1、热量条件与农业生产 1.1积温学说的发展及其原则 1.2积温的种类与求算方法 1.3积温的稳定性与改进措施 1.4积温在农业生产中的应用三、教学重点和难点： 积温表达形式与求算方法的改进四、教学方法和实施的步骤： 本讲首先简单介绍了积温学说的发展历程及其定义；之后，介绍了农业生产中应用最为广泛的活动积温与有效积温的计算公式；最后，重点讨论积温的不稳定原因以及积温表达式的改进途径与积温在农业生产中的应用，通过举证几个实例，分析积温的不稳定的问题以及改进方法，以便学生对积温能够有一个较为全面的认识。 第11讲 第三章 第4节 温度的周期性变化及其对农业生物的影响一、教学目的：介绍了作物的感温性、温周期现象等概念，极端的温度条件（即极端低温与极端高温）对农业生产的影响，并重点介绍了气温日变化对农业生物的影响，近地层及土壤温度调控原理和技术等。二、讲授的内容提纲：1、热量条件与农业生产 1.1作物的感温性 1.2温度的昼夜变化与作物的温周期现象 1.3气温日变化与农作物的生长发育及产量形成 1.4气温日变化与农产品的品质1.5温度过低农业生物的危害 1.6温度过高对农业生物的危害 1.7近地气层温度与土壤温度的调节三、教学重点和难点： 气温日变化对农业生物的影响、近地层及土壤温度调控原理和技术四、教学方法和实施的步骤：本讲首先介绍作物的感温性以及温周期现象的基本定义，在此基础上，重点讨论气温日变化对农作物的生长发育、产量以及农产品品质的影响，分析除了温度的周期性变化之外极端低温与高温对农业生产的影响；介绍近地层及土壤温度调控原理和技术，分析土壤温度与近地气层温度的热量平衡方程式，并讨论改善地面附近温度状况的一些方法，并通过事例加深学生对气温日变化在农业生产中的重要作用的认识与理解。 第11讲 第四章 第1节 水分的农业意义 第四章 第2节 土壤-植物-大气水分循环系统一、教学目的：使学生了解水分对农业生产的重要意义，土壤-植物-大气水分循环系统二、讲授的内容提纲： 1、水的基本性质及其生物学意义 2、水的农业意义 3、水分平衡 3.1土壤-植物-大气系统水分平衡方程 3.2田间土壤水分平衡 3.3降水后的分配 4、水分进入土壤及再分布 4.1水分进入土壤 4.2土壤水分的再分布 5、土壤水分类型 6、土壤水分常数三、教学重点和难点：水分对农作物生长发育的影响，土壤-植物-大气系统水分平衡方程，水分进入土壤及再分布四、教学方法和实施的步骤：首先介绍水的物理、化学特性，在此基础上说明水的生物学意义，在农业领域，介绍农业生产中水分所起的作用，介绍不考虑灌溉条件下的水分平衡方程，在此基础上讲解田间土壤水分平衡方程，之后介绍降水后水分的几个分配途径，接着阐述水分进入土壤后的渗透和再分布，最后分别介绍三种类型土壤水分的特性和作用以及七个常用的土壤水分常数。 第12讲 第四章 第3节 土壤-植物-大气水分传输一、教学目的： 介绍水分在土壤-植物-大气系统内的传输二、讲授的内容提纲： 1、土壤水势与水分传输 1.1水势的概念 1.2水分传输过程 2、土壤水势的分布 3、土壤水分特征曲线 3.1土壤水分特征曲线 3.2土壤吸力与湿度 3.3滞后作用 4、土壤-植物-大气系统中的气态水 5、植物水分的散失三、教学重点和难点： 水分传输过程，土壤水势的分布，土壤水分特征曲线四、教学方法和实施的步骤：先介绍水势的概念，接着详细讲解水分在土壤-植物-大气系统内的传输过程，之后简要介绍组成系统中水势的各分水势，描述土壤水分特征曲线，最后阐述土壤-植物-大气系统内气态水的运动及植物蒸散作用。 第13讲 第四章 第4节 水分与作物的生长发育及产量形成一、教学目的：介绍土壤水分对作物的影响及作物的需水量二、讲授的内容提纲：1、土壤水分与作物生长发育 1.1土壤对植物的有效性 1.2植物根部吸水过程 1.3土壤水分对作物产量的影响 2、作物的需水量 2.1l作物需水量 2.2作物的水分临界期和关键期 2.3作物需水量ll 作物影响需水量的因素三、教学重点和难点： 作物的水分临界期和关键期，影响需水量的因素四、教学方法和实施的步骤：首先介绍土壤有效水的概念，紧接着介绍植物根部吸水的过程，讨论土壤水分对作物产量的影响；然后阐述作物需水量的概念及作物需水量随作物和生育期的不同而产生的变化，引出作物的水分临界期和关键期，最后讨论影响作物需水量的因素。 第14讲 第四章 第4节 水分与作物的生长发育及产量形成一、教学目的： 介绍大气水分对作物生长发育的影响二、讲授的内容提纲：1、大气水分与作物生长发育 1.1降水对作物的影响 1.2空气湿度与农作物的关系 1.3雪与农业生产 1.4露与农业生产三、教学重点和难点： 降水对作物生长发育的影响四、教学方法和实施的步骤：首先说明降水对土壤水分贮存的影响，接着介绍降水强度、降水量、降水时间对作物生长的影响以及降水对作物的直接影响。之后细致讲解空气湿度对作物生长的影响，最后简要介绍雪、露与农业生产的关系。 第15讲 第四章 第5节 不利水分条件对农业生产的影响及其调节一、教学目的： 讨论不利水分条件对农业生产的影响及相应的调节措施二、讲授的内容提纲：1、水分过少的危害 1.1干旱 1.2干热风2、水分过多的危害 2.1水涝 2.2湿害3、农田土壤水分的调节 3.1汇集雨水、径流 3.2蓄水保土技术 3.3提高水分利用率三、教学重点和难点：农田土壤水分的调节四、教学方法和实施的步骤：首先介绍几种不利的水分条件：干旱、干热风、水涝、湿害等对农业生产的影响，然后讨论相应的调节措施。 第16讲 第五章 第1节 碳、氮、氧的循环及对植物的影响一、教学目的：介绍碳、氮、氧的循环及对植物的影响二、讲授的内容提纲：1、碳素循环及平衡方程2、二氧化碳与植物 2.1植物对二氧化碳的利用 2.2二氧化碳增加对植物的影响3、二氧化碳通量、浓度的时空变化规律 3.1二氧化碳通量的变化 3.2二氧化碳浓度的变化4、氮素循环及对生物的影响5、氧循环及对生物的影响三、教学重点和难点：二氧化碳与光合作用的关系及影响因素，二氧化碳增加对农业生产的影响，二氧化碳通量及浓度变化规律四、教学方法和实施的步骤：首先介绍碳素循环过程，然后详细讲解二氧化碳与光合作用的关系及影响因素，并引出二氧化碳增加对植物的影响。然后细致介绍二氧化碳通量、浓度的时空变化规律。最后简要讨论氮、氧循环及对生物的影响。 第17讲 第五章 第2节 大气污染与植物一、教学目的：介绍大气污染的种类及危害二、讲授的内容提纲： 1、大气污染的种类 2、大气污染对植物的危害 2.1危害的途径及症状 2.2几种主要污染物对植物的危害及临界剂量 3、植物的抗性 4、大气污染的防御三、教学重点和难点：大气污染的途径和症状，大气污染的防御 四、教学方法和实施的步骤： 首先介绍大气污染的种类，之后讲解大气污染对植物的危害途径及症状，并简要介绍几种主要污染物对植物的危害，然后阐述植物抗性的产生及影响抗性强弱的因素，最后讨论防御大气污染的主要措施。 第18讲 第五章 第3节 风与植物一、教学目的： 介绍风对植物生长的影响二、讲授的内容提纲： 1、风的生态作用 1.1风对植物外部形态的影响 1.2风对植物体内部机理的影响 1.3风的传输作用 2、风对农业生产的危害 2.1台风和大风害 2.2风蚀 3、防风措施三、教学重点和难点： 风对农业生产的危害及其防御措施四、教学方法和实施的步骤： 首先从外部形态和内部机理两个方面介绍风对植物的生态作用，然后详细介绍风对农业生产的危害，最后讨论防治风害的具体措施。 第19讲 第六章 第1节 概述一、教学目的： 介绍农业气象模式的概念、作用及意义二、讲授的内容提纲： 1、农业气象模式的概念 2、研究农业气象模式的作用 3、农业气象模式的意义和应用三、教学重点和难点： 农业气象模式的概念四、教学方法和实施的步骤： 从模式的概念入手，引出农业气象模式的概念，并通过农业生产与近几年科学前沿举例对这一概念进行更详细的说明。紧接着介绍农业气象模式的作用，最后阐述研究农业气象模式的意义。 第20讲 第六章 第2节 农业气象模式的研究方法一、教学目的： 介绍农业气象模式的研究方法二、讲授的内容提纲： 1、研究原则 1.1系统与系统分析 1.2模式与数学表达式 2、农业气象动态模拟 3、农业气象模式研究对象三、教学重点和难点： 农业气象模式研究的原则四、教学方法和实施的步骤： 首先介绍系统、系统分析、模式、数学表达式等的概念及作用，然后指出农业气象模式的研究对象及其主要特征，接着阐述农业气象模式的建立步骤和应该考虑的因素，之后简单描述农作物生长动态模式和土壤-植物-大气模式。 第21讲 第六章 第2节 农业气象模式的研究方法一、教学目的： 介绍农业气象模式的建立二、讲授的内容提纲： 1、农业气象模式的建立 1.1建立模式的步骤 1.2建立模式应考虑的因素 1.3农作物生长动态模式 1.4土壤-植物-大气模式三、教学重点和难点： 农业气象模式的建立四、教学方法和实施的步骤： 介绍了农业气象模式的建立过程 剩余3讲时间为课程实习，见实习指导部分。