土壤-植物-大气模式

正文 　　农业气象模式的一种，简称SPAM，表示土壤、植物和大气三者间相互关系的数学方程式或文字逻辑图式。SPAM视土壤、植物和大气为一个统一的整体(系统)，通过电子计算机，用数学方程去近似地描述其间各种错综复杂的定量关系，主要包括土壤、植物和大气三者间的能量转换和物质输送，以及最后完成植物的生长发育、产量形成的复杂过程。
　　1969年，W.K.莱蒙首次提出为有效利用自然资源而综合处理土壤-植物-大气系统的概念。他认为研究应从3个方面着眼:①改善植物的生理机能和遗传特性以及光合作用效率；②改变植物群体结构、植物层次组成和土壤环境,以便把不利气象因子的影响减小到最低限度,并使光合作用的能量与蒸散潜热的能量之比达到最大值；③把土壤-植物-大气系统作为一个系统来研究，为获得理想产量而提出最优的气象条件。1974年R.W.肖克罗夫特等发表《SPAM及其某些预测》；随后高见晋一提出使用SPAM处理物质和能流的方法，都对SPAM及其预报应用作了进一步的探讨。但SPAM目前尚处于探索阶段，所建立起的各种数学模式和文字逻辑图式仍属试验性质。
　　SPAM的运算大致分个体（单叶片）和植物群体两类。应用于单叶片，主要是以环境因子及其叶面的光学性质和几何形状为参数，经运算求出叶温(T₁)、叶湿（H₁）、叶阻抗（r_t）、气孔阻力(r_S)、叶内水势(WPOT)、显热(SH)和水分蒸腾速率（E_T）等7个变量，进而用这7个变量值预报植物叶片单位面积的光合量和蒸腾强度。应用于植物群体，则通过计算叶片层的层次结构把单叶片的测值换算为群体的总值。植物群体SPAM的逻辑顺序如下：①确定叶面与土壤表面对给定小气候条件的反应。②通过大气的边界条件计算叶层和土壤表面的小气候要素值。③计算叶层和土壤表面对上述小气候的特定反应。④把从土壤表面到植物群体顶部的各层反应加以总计。
　　应用SPAM，可以不受地理、气候条件的限制而大大缩短试验周期。可用以根据大气候的边界条件和叶子尺度与植物尺度的一些子模式来预报植物群体内部的小气候，从而间接预报群体或大田作物的生长情况；还可用以计算或预报作物的产量。 配图 相关连接