在种植作物的农田上，形成的一类农田小气候。按作物种类可细分为水稻田小气候、麦田小气候、棉田小气候、玉米地小气候等；按作物特点可分为高秆作物地小气候、矮秆作物地小气候等；按作物叶型特点可分为禾谷类作物地小气候、阔叶类作物地小气候等。

农作物生长在贴地气层和土壤上层，作物所受的气候条件不同于裸地上的小气候条件，造成这种差异的根本原因：一方面由于有了农作物，使到达作物地的太阳辐射以及热量、水汽、动量的交换过程都具有自身的特殊性；另一方面由于作物是具有生命活动的有机体，小气候条件制约着农作物的生长发育，使之形成一定的群体结构。反过来，农作物的群体结构又影响作物地小气候条件的形成。他们之间存在着相互依赖、相互制约的关系。了解和研究这种关系，对于充分利用以及改善和调节作物地小气候条件，提高作物单位面积产量是有实际意义的。

作物地小气候条件，一般指作物层内的辐射、风速、温度、湿度、CO₂等和作物生长发育有关的小气候要素的时空分布和变化的规律、特征以及土壤上层的温、湿度状况。同一块农田，由于作物种类、种植密度、种植方式、作物生育期和耕作措施的不同，都可造成作物地小气候条件的差异。在作物生育初期，因个体较小，对其下的下垫面影响不大，作物地小气候条件主要受原下垫面条件——土壤表面性质的影响，其小气候特征与裸地小气候相仿。随着作物生育期的进展，单位面积上作物生长量的增加，逐渐形成作物层，即新下垫面的形成，作物地小气候特征与裸露地的差异就愈来愈大，形成作物地特有的小气候特征。

太阳辐射到达地物上表面时，作物各器官对太阳辐射都有反射、吸收和透射作用，这些作用的强弱与作物本身的特征（作物种类、生育期、种植方式等）有关，同时又反过来影响作物本身的生育。不同作物或同一作物不同生育期，对太阳辐射的反射、吸收和透射能力是不同的。各种作物地的反射率变化的幅度各有一定范围（表1）。

表1 各种作物生育期内的反射率

同一作物，同一生育期，由于太阳的周日变化，作物地的反射率也具有明显的日变化，变化幅度也因作物不同而有差异（图1）。

图1 作物地反射率日变化

太阳辐射进入植被层后，受到茎叶的层层吸收、反射而被削弱，形成固有的垂直分布曲线，各种作物层内，太阳辐射垂直分布曲线趋势基本相似，都是从植株顶部向下递减，即在开始时递减缓慢（曲线垂直向下），然后在中间层迅速削弱（曲线明显倾斜），再往下，递减速度又缓慢下来（图2），而且随着作物叶面积指数的增大，递减愈迅速。水平叶作物比直立叶作物递减快（见作物群体结构）。因此，过分密植的作物，特别是水平叶作物，不利于下层透光，自然也不利于作物更有效地利用光能。采用间套作和培育适当的株型，对有效利用太阳光能是很重要的。

图2 小麦田中各时刻总照度的垂直分布

作物层内各个高度上的光照度日变化形式是一致的，都是中午最大，早，晚趋于零。但各高度上变化幅度不同，上层日变幅大，下层日变幅小（图3）。

作物地就整体而言，是一个由地面至作物上表面的活动层，但由于各种农作物具有不同的群体结构，使得各种作物地的辐射平衡状况也不一致。表2数据反映了棉花、冬小麦、水稻三种作物地辐射平衡的差异。造成这种差异的原因，主要是与作物地反射条件和活动面温度有关。

图3 晴天小麦地中各高度光照度的平均日变化（株高95厘米 山西交城1978年6月3～12日平均）

表2 晴天三种作物地辐射平衡日变化（J·cm^-2·min^-1）（1978年6月11日～20日平均 山西交城）

各种作物地中辐射平衡的垂直分布与太阳辐射垂直分布有某些相似（图4），白天，辐射平衡都由作物上层向下递减，到达地面辐射平衡比较少，其中尤以叶片呈水平状排列的棉花地中递减最迅速。夜间，整个农田辐射平衡反过来由作物上表面向下递增，而且不论何种作物，只要覆被茂密，作物下层的辐射平衡都接近于零。

在农作物整个生长发育过程中，各项热量消耗是有变化的。在作物枝叶繁茂的生育盛期，由于作物大量蒸散，作物地所得的辐射热量（R）大部分都消耗在蒸散（LE）上，湍流热交换（P）比较少，土壤热交换（Qs）更少。由此可见热平衡各分量的分配情况、作物地与裸地是有明显区别的，见表3。

图4 晴天各种农田辐射平衡的垂直分布（交城 1978）

作物层中显热通量、蒸散耗热量和辐射平衡一样随高度也有变化，白天变化大，夜间变化小。旱地作物显热通量为正值，随高度增加而增大；水稻田白天上层显热通量为正值，下层为负，而且绝对值小（图5）。

表3 棉花各生育期热量平衡各分量的平均值（J·cm^-2·min^-1）

图5 作物地中显热通量的垂直分布和时间变化

蒸发耗热量（与水汽通量成正比）不论水稻田还是旱地作物都呈随高度增加而增大（图6）。

图6 作物地中潜热通量的垂直分布

旱地作物的温度分布主要取决于太阳辐射和乱流热交换情况。在作物生长初期，作物密度较小，对气温分布影响不大，午间气温垂直分布与裸地一致，即由地面向上递减，夜间出现递增。随着作物密度和高度的增加，太阳辐射进入作物表面开始受到削弱，到达地面的辐射量很小，此时温度分布特点是中间层高，上下层低。在作物进入成熟期以后，因茎叶枯黄密度减小，气温廓线上最高点出现部位下降。作物生育盛期，夜间其最低点出现的部位也可发生移动，即随作物高度和密度的增加相应抬升（图7）。

图7 冬大麦地温度的垂直分布

作物地和裸地的气温有很大不同，一般情况白天作物层内由于太阳辐射被削弱，作物层气温要比裸地同高度气温低，夜间则相反（表4）。对于过分密植的作物地，可能全天都是裸地气温高，而对于比较稀疏的作物地，还可观测到作物地气温比裸地高的情况。因为在很密的作物地中，太阳辐射削弱很多，作物地温度自然升不高；在比较稀疏的作物地中，太阳辐射削弱不多，而乱流发展不强，热量不易扩散出去，就有可能使作物地气温反而比裸地气温高。上述情况也符合作物地内外地面温度的对比特点，但对土壤各深度的温度，一般是裸地比作物地高，因为裸地获得的太阳辐射比作物地多，输送到土壤下层的热量也相应多些。

表4 裸地与作物地20厘米高处气温差℃

水稻田有一水层，其温度状况要特殊一些。在抽穗以前，田间的水面温度比气温高，且以中午差别最大；抽穗后，由于作物高度增大，到达水面的太阳辐射减少，致使水面温度比气温低（图8）。稻田水层深浅对水温影响很大。白天升温时，浅水田水层的热容量小，增温剧烈，因此浅水田的水温要比深水田水温高；夜间冷却时，深水田因水的热容量大，冷却缓慢，因而温度比浅水田高。

在作物地中，通常由于总的蒸发增大，乱流扩散减弱，土壤和作物蒸散的水汽不易扩散出去，作物地空气湿度总是比裸地大些（表5），且随作物叶面积指数增大而差值增大。

图8 水稻田水温与气温差（△T）的变化

表5 玉米地和裸地上70厘米高处空气湿度差

作物地与裸地空气湿度最大差值发生在白天（午后），因为此时作物地内、外辐射和乱流条件的差异最大。夜间，作物地内、外辐射和乱流的差异减小，因此，湿度差异也相应减小。空气绝对湿度在作物株间的垂直分布一般是由地面向上递减的，此种特征以水稻田最为显著。

作物地中的风速要比空旷裸地小得多，这是因为风速受到植株阻挡，产生摩擦作用所致，作物对风速减弱程度有随风速增大而减小、随作物密度增大而增大的特点（表6）。作物地中风速水平分布和垂直分布的规律，是由作物地边行向里、由上表面向下不断减弱，而且最初减弱快，逐渐变慢，两者作用结果形成特有的垂直分布形式（图9）。这种分布形式纯系作物本身结构所造成。在作物中部，茎、叶稠密，水平动量输送与垂直动量输送受到较大的削弱，因此风速较小；在作物上部和下部，茎、叶相对稀疏，则风速较大。只有在作物地的中央部分，因边行影响的消失，风的分布又变成指数形式递减。凡是作物地中风速比较大的地点，通风条件好，乱流交换条件也较好；反之，在弱风地方，⋯乱流交换条件就差。作物地中乱流交换强弱与作物密度、离地高度等有关，一般规律是作物密度愈小，离地愈高，交换就愈强，反之则愈弱。

表6 各种作物对不同风速的减弱效应/%

图9 各种作物地中相对风速的垂直分布

农作物在生长发育过程中，不断消耗CO₂制造干物质，所以须不断从外界得到CO₂，满足作物生长的需要。作物地中CO₂主要来自大气和土壤，并通过乱流输送到作物地。输送量的多少取决于乱流交换强弱和作物层与上层大气之间CO₂浓度的差值。由于农作物的光合作用和呼吸作用，使作物地中CO₂浓度具有明显的日变化。白天作物地中CO₂浓度比较低，大气是CO₂的源地，作物地是CO₂汇地。夜间则相反，作物地CO₂浓度较高，是CO₂源地，大气则是汇地。由于作物地和大气在昼夜之间交替成为CO₂的“源”和“汇”，使得作物地中CO₂浓度的垂直分布具有某些特殊性，在夜间由于作物的呼吸作用释放CO₂，垂直分布曲线由地面向上递减，称为呼吸型分布；昼间因作物吸收CO₂，使CO₂浓度垂直分布曲线产生弯曲，CO₂浓度最低值在作物层某一高度上出现，并由此向上、向下递增，称同化型分布（图10）。对水平叶较多的作物地，上述垂直变化不明显。天气条件和作物本身生长条件对作物地CO ₂浓度变化有很大影响，阴天、风速大以及作物叶面积指数小时，作物地中的CO₂浓度的变化幅度就减小；反之，辐射强、风速小、叶面积指数大时，变化幅度增大。

图10 玉米、小麦地各时刻CO₂浓度垂直分布

了解作物层内CO₂的分布情况，对于分析作物地上CO₂通量，亦即作物吸收CO₂和释放CO₂强度的分布，具有重要作用。