農田輻射平衡

在農田小氣候和輻射平衡的研究中常使用作用面的概念。作用面亦稱活動面，是指在不斷吸收的同時又與周圍進行輻射交換，從而引起變化的表面。各種暴露的自然表面，如地面、水面以及植物表面等都屬於作用面。這些面又都處於空氣層的下面，通常又稱下墊面。但實際上輻射交換和熱交換是在某一個層進行，所以常把能全部吸收太陽輻射，引起自身温度變化的一層稱為作用層或活動層。

輻射平衡的收支項 農田輻射平衡(R)中收入部分包括太陽直接輻射（S）、漫射輻射（D）和大氣的逆輻射；支出部分包括反射輻射和地面長波輻射。其表達式為：

R=(S+D)(1－[1-0])－F式中[1-0]為作用面短波反射率,1-[1-0]為吸收率；F 為有效輻射，即地面長波輻射與地面吸收的大氣逆輻射之差。

直接輻射不但能引起作用面上熱量收入的急劇增加，而且還由於日光投射角和遮蔽程度不同引起作用面受熱狀況的大幅度變化，從而形成明顯的小氣候差異。漫射輻射的強度一般比直接輻射小得多。夏季白天漫射輻射強度為直接輻射的1/4～1/3，日出日沒前後為直接輻射的1/2。漫射輻射來自整個天空，從四面八方到達作用面，其輻射通量密度基本上不隨作用面的傾角而變化。在散射的情況下，雖然土壤和空氣中的熱通量很小，但空間分佈上差異不大。

作用面的反射率為反射輻射通量密度和總輻射通量密度之比，反射率隨太陽高度、輻射的光譜成分、直接輻射與散射輻射通量密度的比例、作用面的性質以及天空狀況而變化一般表現為中午小,早晚大。在晴天或少雲的情況下,玉米、冬小麥田上的反射率,中午為0.16～0.20，早晚增至0.21～0.27。陰天時反射率的日變化比較平緩。在作物苗期,農田的鬱閉度小,農田的反射率隨土壤類型和濕潤程度而變化。弱灰化砂壤土地區，乾燥表面的反射率為0.18～0.24，濕潤表面的為0.16～0.18，潮濕表面的為0.11～0.16，水浸地為0.08～0.11。穀類作物反射率的最大值,濕潤地區出現在抽穗-開花期，為0.19～0.22；乾旱地區出現在成熟期，為0.20～0.24。

地面向空氣中傳播的熱量稱為地面長波輻射。大氣層內空氣、水分、雜質等向地面發射的輻射稱為大氣逆輻射，地面長波輻射與地面吸收的大氣逆輻射之差稱為有效輻射 (F)，其強度常用經驗公式進行計算。計算通式為：

[742-01]式中[6]為斯蒂芬-波爾茲曼常數，T 為氣温（國際温標），為水汽壓帕斯卡或毫巴，K為依賴於雲狀的常數，為以10等分計的雲量。方程表明，有效輻射強度隨空氣中水汽含量和雲量增多而減弱。晴天夜間有效輻射變化於0.50～1.00焦/（釐米?分）之間,而在滿天低雲，相對濕度為 100%時，有效輻射只有0.13～0.17焦/（釐米?分）。冬季在有暖平流、 陰天或逆温等情況下的大氣逆輻射比地面長波輻射大，則有效輻射為負值。

地理位置、天氣和地面狀況等因素對輻射平衡都有影響。就全年而言，低緯度地區太陽輻射強，輻射平衡為正值；高緯度地區太陽輻射弱，輻射平衡為負值。從低緯度到高緯度，輻射平衡為正值的月份逐漸減少。雲量的影響因緯度而異。在低緯度，多雲削弱了太陽輻射，使輻射平衡值減小；在高緯度，多雲使有效輻射減弱，輻射平衡值反而增加。輻射平衡也受地面覆蓋影響，在乾燥地區，淺色土壤和無葉植物的反射率大，地面吸收的太陽輻射少，消耗於蒸發的熱量也少，土壤温度高,有效輻射強,因而輻射平衡值比濕潤地區小。坡向、坡度影響輻射平衡中的收入部分，陽坡輻射平衡值最大，陰坡最小，東坡和西坡居中。

日平均輻射平衡值在夏季為正值，夏至前後達到最大值。冬季由於白天接受的太陽輻射能少而夜晚持續時間長，日平均輻射平衡值為負值。一天中輻射平衡的正、負值轉變時間，多發生在太陽高度角為10°～15°時；當有雪覆蓋時，由於雪的反射率大，正、負平衡值的轉變發生在太陽高度為20°～25°之時。

調節地面輻射平衡值，主要依靠改變作用面的特性和減少反射率和有效輻射。在農田中，多應用調整株、行距離，合理密植和套種等方式來減少漏射損失和增加羣體截獲的太陽能，也可用、地膜覆蓋和塑料大棚等來改變輻射平衡以達到改善小氣候的目的。