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第二章 太阳辐射与农业生产 主要内容 §1 光的生物学意义与植物的光学特性 §2 光照长度对植物的影响 §3 光照强度对植物的影响 §4 不同光谱成分对植物的影响 §5 光能利用率及其提高途径 实习1：作物光能利用率的计算及分析 本章重点与难点 本章重点： 光合有效辐射、光周期现象、感光性、光饱 和点与光补偿点、光能利用率等基本概念。 光周期学说在农业生产中的应用，光―光合 作用关系分析，光能利用状况及提高途径分析。 本章难点： 光周期学说及其应用， 光―光合作用关系理论分析。 §1 光的生物学意义与植物的光学特性 一、光的生物学意义 二、植物的光学特性 三、光在群体中的分布 一、光的生物学意义 1、太阳辐射的重要性 ● 太阳辐射是地球上生物有机体的主要 能量源泉； ● 太阳辐射是大气运动和产生各种天气 气候现象的主要能量源泉。 2、光的生物学意义 太阳辐射对植物的作用： ● 光合效应 ● 热效应 ● 光的形态效应 光还在相当程度上影响植物的地理分布。 各种辐射波段对植物的重要性见表2.1。 3、光对植物影响的主要方式 光主要从三个方面对植物产生影响： ● 光长，即光照时间的长短。 ● 光强，即光照的强弱。 ● 光质，即光谱组成的不同。 4、研究太阳辐射与农业生产的重要意义 ● 绿色植物通过光合作用所合成的物质约占其干重的90～95%； ● 太阳辐射能投射到植物体上真正为植物所 利用进行光合作用部分却很少。光能利用率低。 因此，提高作物的光能利用率是农业生产中 的一个十分重要的课题，当然也是农业气象学的 主要任务之一。 二、植物的光学特性 1、单叶叶片对光的反射、透射和吸收 （1）基本概念 ● 反射：投射到叶面的太阳辐射被直接 反射到太空中去的部分称为外反射；进入叶片 内部不能被叶片吸收从投射一侧返回空气中的 部分称为内反射；外、内反射之和称为反射。 （3）影响叶片对光的反射、透射、吸收能力的因素 ● 太阳光谱成分 表2.2　绿叶对不同波段的平均反射、透射、吸收率 2、群体叶片对日光的反射、透射和吸收 太阳辐射进入植被内部，经过植被中茎叶 层层的反射、透射和吸收，当然还包括漏射， 而被削弱，形成了一个较复杂的过程。 关于群体叶片对日光的反射、透射和吸收 能力，可归纳出以下四点看法。 三、光在群体中的分布 1、光在群体中的分布规律 由于受作物品种、群体的几何结构以及密 度等因素影响，植被中光强的垂直变化十分复 杂，但其垂直分布有一定的规律。 如油菜、小麦等（图2.1）。 图2.1 相对总辐射在植被中的分布（翁笃鸣等，1981） 相 100 对 80 油菜 总 60 辐 40 射 20 小麦 % 0 100 80 60 40 20 0 相对株高% （油菜株高158厘米，小麦株高123厘米） 在实际工作中常用透光率来表征农田中的透光情况。 透光率：所测高度处的照度与农田上方照度的比值，用小数或百分数表示，也称相对照度。 ● 农田中透光率的分布曲线与光强 的分布曲线完全一致，亦随深度迅速递 减，其递减率与叶片的铅直分布关系密 切。 ● 农田中各高度透光率存在着相同的日 变化，由于太阳高度角的改变，中午时透光 率最大，早晚时透光率较小。 例如在对棉花的观测中发现，在始花期， 早晚的透光率为10%，而正午时透光率可达到 41%。 2、光在群体中垂直分布规律的数学描述 门司正三和佐伯敏郎（日本），1953年从 实际观测（大田切片法）和理论推算两个方面 建立了光强对叶面积的依赖关系。他们假定： 叶层是由叶片等植物器官所组成的均一介质， 并把比尔（Beer）定律引入到群体中光强垂直 分布的研究，提出了著名的门司—佐伯公式。 门司 — 佐伯公式: I = I0 exp（-kF） 式中，I0为冠层（群体顶部）的光强；I为各层 的光强；k为群体叶层光强衰减系数或群体消光 系数；F为各层次以上部分的叶面积之和。 群体消光系数k值可用下式求算： k =（-ln(I/I0))/F 式中， I/I0即透光率。 k