第2章　太阳辐射与农业生产-续.ppt

第二章 太阳辐射与农业生产 （3）计算光合有效辐射能的意义 准确地计算光合有效辐射能的时空分布，有助于确定进入农田和植物群落的能量，对于拟定适宜的群体结构和估算作物的产量等方面 具有重要的意义。 因此，光合有效辐射得到了广泛的应用。 2、可见光各波段的作用 可见光（400～760nm），通常又可以分为蓝紫光、黄绿光和红橙光三部分。 （1）蓝紫光（400～510nm） ● 叶片吸收较多； ● 光合作用活性较强； ● 光合作用效率只有红橙光的一半； ● 大多数情况下延迟植物的开花。 （2）黄绿光（510～610nm） ● 叶片吸收很少； ● 光合作用活性最弱。 （3）红橙光（610～710nm） ● 叶片吸收最多； ● 光合作用活性最强； ● 光合作用效率最高； ● 加快光周期过程—植物开花过程。 因此，在设计人工光源时，主要应考虑蓝紫光和红橙光，才能模拟太阳光对植物的影响，一般是日光灯加白炽灯。 三、红外线对植物的影响 红外线（760～3000nm），可分为近红外 辐射和远红外辐射两部分。 （1）近红外辐射（760～1000nm） ● 主要对植物具有特殊的伸长效应； ● 有光周期反应。 （2）远红外辐射（1000nm） ● 不参与植物的光化学反应； ● 主要产生热效应。 四、应用 ●根据不同光谱成分对植物生长的影响， 可以通过人工改变光质以改善作物的生长状况。 ● 近年来有关成果在农业生产上的应用，已经取得了良好的效果。 如有色薄膜的应用（教材P59）。 ● 应进一步加强不同光质对植物生理过程和植物形态所起作用的研究。 §5 光能利用率及其提高途径 一、太阳能利用率和光能利用率 二、光能利用率的理论上限 三、限制光能利用率的因素 四、提高光能利用率的途径 1、定义 光能利用率也有人称太阳辐射能利用率或太阳辐射能利用系数，严格讲两者有区别。 （1）太阳辐射能利用率 它是投射到作物表层的太阳辐射能被植物转化为化学能的比率。 一般是用一定时间内一定土地面积上作物增加的干重所折合的热量，与同一时间内投射到同一面积上的太阳总辐射量的比值来表示。 一、太阳能利用率和光能利用率 （2）光能利用率 光能利用率是投射到作物表层的光合有效辐射能被植物转化为化学能的比率。 一般是用一定时间内一定土地面积上作物增加的干物重所折合的热量，与同一时间内投射到同一面积上的光合有效辐射量的比值来表示。 （1） 水稻：1.2-1.58%；玉米：1.29-2.18%；大豆：0.77-1.02%。 （2） （3） 二、光能利用率的理论上限 ● 最大限度地提高植物的光能利用率，是人类追求的目标。 ● 随着人口不断增加，人类在提高光能利用率方面不懈努力，且成就巨大。 ● 科学地计算光能利用率的上限，不仅可以给人类提高光能利用率提供一个追求的目标，还可以避免这一过程中的盲目性。 ● 光合有效辐射波段内一个爱因斯坦能量均值： Em（PAR）= [Em（0.38）+ Em（0.71）]/2= 2.416*105焦耳/摩尔。 ● 量子效率： 在光合作用过程中，产生1克CH2O固定的物化能，因不同作物而异，一般可采用1.781*104焦耳，因此：量子效率= 22.1% ● 定义： 量子效率与呼吸消耗之差可以称之为吸收光能利用率的理论上限。 ● 理论上限 如果呼吸消耗占光合作用的比例按30%计算（一般为20～30%），再扣去作物群体反射、漏射及其它光能损失约36% ，所以归结到生物量的能量利用系数为： 22.1%*（1-70%）*（1-36%）≈ 10% 即10% 是有希望达到的最高理论数字。 三、限制光能利用率的因素 到目前为止，无论是自然植被还是栽培植物，光能利用率只有千分之几到百分之几，这与理论上限值相差甚远，原因是多方面的，书上讲的非常系统全面。 四、提高光能利用率的途径 从内因和外因两个方面来考虑。 内因：通过调节和控制植物光合作用生理机制，从植物体本身去想办法。 外因：通过农业技术措施来改善农田微气象条件。 二、植物群体的光合产量 1、单叶光合作用与光强的关系 根据实测资料，植物单叶的光合作用强度随着光强的变化呈直角双曲线型，其关系可用下式表示： P=bI/（1+aI） 式中，P为光合作用强度（mgCO2/dm2.hr），I为受光强度，a、b为常数。 常数a、b的生物学意义： ●当I→∞，P→b/a；显然b/a为光合作用强度的极限值，也就是说，b/a是光饱和点时的光合作用强度。 ●当I→0时，P/I→b；显然b为光—光合作用曲线起点（I=0