有效积温法则及其应用

有效积温法则及其在农业中的应用（lawofeffectivetemperature）一、有效积温法则的概念二、由有效积温公式推算出K和C三、有效积温法则在农业中的应用四、国内外最新研究进展五、有效积温在应用上的局限性一、有效积温法则的概念温度与生物生长发育关系的最普遍规律是有效积温法则。法国雷米尔（Reaumur，1735）从变温动物生长发育过程中总结出有效积温法则。生物为了完成某一发育期所需要的一定的总热量，可以称为热常数（thermalconstant)或总积温（sumofheat),也可叫做有效积温（sumofeffectivetemperature),描述有效积温法则的双曲线公式为：K=N(T-C)K=N(T-C)•其中K是指热常熟，即完成某一发育阶段所需要的总热量，用“日度”来表示;•N是指发育历期，即完成某一发育阶段所需要的天数；•T是指发育期的平均温度；•C是指发育起点温度，即生物学零度（注：生物的生长和发育是需要一定温度范围的，低于某一温度，动物就停止生长发育，高于这一温度，动物才开始生长发育，这一温度阈值就叫做发育起点温度或生物学零度）按照上述定义，（T-C)就是有效温度，它以℃表示。因此，该公式描述的生物学含义就是：热常数是发育历期中每日的有效温度的积累数。二、由有效积温公式推算出K和C如果能在两种温度（T1,T2)的实验中，分别观察记录两个相应的发育历期（N1,N2),就可以求出热常数（K)和发育起点温度（C）。例1：地中海果蝇在26℃下发育需要20天，19.5℃下需要41.7天，根据K是一常数的原理：N1（T1-C)=N2（T2-C)所以C=(N2T2–N1T1)/(N2-N1）=13.5K=N(T-C)=250这就是说地中海果蝇的发育起点温度为13.5℃，完成发育需要的有效积温共250日度。例2：玉米象在温度为18℃，相对湿度70%和小麦含水量14.2%时，完成一个世代需要110.1天；而在温度为30℃，相对湿度和小麦含水量与上述条件都相同的情况下，完成一个世代只需要28.4天将这些数据代入:玉米象的发育起点温度：C=(N2T2–N1T1)/(N2-N1）=13.8℃玉米象的有效积温：K=N(T-C)=462.4日度三、有效积温法则在农业中的应用有效积温（K）和发育起点温度（C）决定后，可以推测一种昆虫在不同地区可能发生的世代数，估计昆虫在地理上可能分布的界限，预测害虫的发生期等。（1）推测一种昆虫的地理分布界线和在不同地区可能发生的的世代数。确定一种昆虫完成一个时代的有效积温（K），根据气象资料，计算出某地对这种昆虫全年有效积温的总和（K1），两者相比，便可以推测该地区1年内可能发生的世代数（N）。N=K1/K如果N1，意味着在该地全年有效积温总和不能满足该虫完成一个世代的积温，即该虫1年内不能完成一个世代。如果这种昆虫是1年发生多个世代的昆虫（不是多年发生一个世代的昆虫），也将会成为地理分布的限制。例如：如果N=2，该虫在当地1年可能发生2代；如果N=5.5，该虫在当地1年内可能发生五六代。（2）预测和控制昆虫的发育期如已知一种昆虫的发育起点温度（C）和有效积温（K），则可在预测气温（T）的基础上预测下一发育期的出现。同样，可以调控昆虫的饲养温度，以便适时获得需要的虫期。（3）有效积温法则在预报预测害虫中的应用预报预测储粮害虫的目的，在于及时发现害虫，准确地判断害虫的发展趋势，以便选择有利时机进行治理，争取用最小的代价取得最大的经济效益。有效积温法则在预报预测害虫中的应用方向⑴预测害虫的发生期⑵推测一种害虫在某地区一年发生的世代数⑶描出广大地区某种害虫的世代分布图⑷益虫的保存和利用预测害虫的发生期例如6月5日在库存的粮食中发现2头（雌雄各一头）刚羽化爬出粮粒的玉米象成虫，当时仓内平均温度为19.0℃，利用有效积温法则可知玉米象的发育起点温度为13.8℃，有效积温为462.4日度，根据N=K/(T-C)=88.9天就可以算出下一代玉米象的发生期。根据玉米象的生物学特性，产卵后还得经过88.9天，才能羽化出下一代成虫。因此，上例中发现的玉米象成虫得到9月7-8日才能出现下一代成虫。推测一种害虫在某地区一年发生的世代数发生世代数=某地区一年的有效总积温∕某虫种完成一代所需要的有效积温上式只要确定了某虫种完成一代所需的有效积温和根据某地区的气象资料，计算出的某地区该虫种全年有效总积温，便可以计算出该虫种在该地区一年可能发生的世代数。描出广大地区某种害虫的世代分布图如果对于广大地区都用有效积温法，并按各地的总的有效积温，估计出各地的某种害虫的发生世代数，然后把各个发生世代的点互相联结起来，就可以描出广大地区某种害虫的世代分布图。益虫的保存利用为了进行害虫防治，可以利用有效积温法则计算出释放益虫的合适的时间。（4）有效积温法则在水稻生产中的应用有效积温更能反映水稻生育期间对热量的要求，不同类型的品种需要不等的有效积温，只要地理位置和其它外界条件变化不是过大，同一品种对有效积温的要求通常是稳定的。有效积温不仅可以衡量某种作物对热量条件的要求、评价某个地区的热量资源、制定农业气候区划，而且在水稻生产中也被广泛应用。有效积温法则在水稻生产中的应用方向⑴制种父母本播差的确定⑵增产增收⑶确定收获期⑷预报农时制种父母本播差的确定杂交水稻父母本花期能否相遇是制种成败的关键。理想的花期相遇是指父母本盛花期相遇或同时齐穗。运用有效积温差推算播种差期较为准确。有效积温差法就是根据双亲积温，先求出双亲之间播始历期的有效积温差，然后先播播始历期长的亲本，等该亲本播后的有效积温正好达到两者的积温差时，再播另一个亲本，这样可以确保父母本盛花相遇或同时齐穗。增产增收例如，中国水稻所试验场1989年引进的紫黑米作为单季稻种植，后来发现紫黑米的全生育期有效积温为1976℃，与汕优6号相近。而杭州地区6月中旬以后的有效积温大于2100℃，能够满足该品种作为双季稻种植的温度。结果，第二年开始，试验场紫黑米全部作为双季稻种植，这不仅提高了复种指数，而且为农民带来了实惠，增产又增收。所以，只要依据作物的总积温和当地有效积温等气温资料，就可以估算出某种作物适合单季或双季，以便合理用地和确保作物的安全。确定收获期利用水稻灌浆期有效积温恒定这一特性作为稻谷籽粒收获的标准，进行种子收获前穗发芽试验，这比利用抽穗后的天数作为收获指标进行穗上发芽试验更合理。所以，利用水稻始穗后的天数作为收获指标进行穗上发芽试验更合理。预报农时依据水稻品种的总积温和当地节令、苗情以及气温资料就可以估算出水稻的成熟收割期，以便制定整个栽培措施。用有效积温预报农时远比其他温度指标和植物生育期天数更准确可靠。四、国内外最新研究进展•2010.2发表在《作物杂志》上关于黑农江省年有效积温变化趋势和大豆温度生态适宜性种植区别的研究•2009.3发表在《安徽农学通报》上关于新疆特早熟棉花生长发育动态与有效积温关系的研究•2008.2发表在《作物学报》上关于攀西地区水稻生育期的垂直变化特点及其积温效应的研究•2007.2发表在《上海农业学报》上关于自控温室黄瓜生长发育动态及基于有效积温的发育模型的研究•2006.3发表在《陕西农业科学》上关于中糯301玉米适宜采收期与有效积温的关系的研究•2004.4发表在《杂交水稻》上关于秧田有效积温的生物及气候效应分析五、有效积温在应用上的局限性•（1）有效积温的推算，目前还是假定昆虫在适温区内温度与发育速率成正比关系的前提下按照有效积温的基本公式进行推导的。从关系式T=C+KV看，这是典型的直线方程式。但在大多数昆虫中，偏低或偏高的温度范围常常不是随着温度的提高而成正比地加快，只有在最适温度范围内这两者的关系才接近于直线。因此，为了计算积温而选择的温度处理应在最适温或接近于最适温区范围之内。同样，通过计算推导出来的发育起点温度，对于计算有效积温有重要参考价值，但与实际的发育起点常会偏高或偏低。这是值得注意的。•（2）一些昆虫在温度与发育速度的关系曲线上（在最适温度范围内）有出现发育恒定温区的可能性。这也是带来偏差的一个因素。•（3）一些有效积温的材料是在室内恒温饲养条件下取得的，但昆虫在自然界的发育处于变温之中，在一定的变温下昆虫的发育往往比相应的恒温快。此外，气象上的日平均气温也不能完全反映实际温差情况，且与昆虫实际生活的小气候环境不完全相同。•（4）生理上有滞育或高温下有夏蛰的昆虫，在滞育或夏蛰期间有效积温是不适用的。