光合有效辐射.doc

绿色植物进行光合作用过程中，吸收的太阳辐射中使叶绿素分子呈激发状态的那部分光谱能量。波长约为400700纳米，以符号Qp代表,单位为瓦/米2。光合有效辐射是植物生命活动、有机物质合成和产量形成的能量来源。太阳直接辐射中的光合有效辐射系数，即直接辐射中的光合有效辐射与太阳直接辐射之比，随太阳高度角的增大和大气混浊度的减小而增高。其比值随时间的变化在晴天快，一般早晚低，正午前后高而稳定，夏季高，冬季低。晴朗的冬季，当太阳高度从10增加到45时，光合有效辐射系数由0.35增加到0.45；夏季则由0.47增加到0.48。散射辐射中的光合有效辐射系数基本上不随太阳高度角改变，但在晴阴不同的天气类型下，却存在一定变化,并比直接辐射中的光合有效辐射系数偏大,介于0.500.60之间。光合有效辐射可用仪器直接测定。为取得太阳直接辐射和散射辐射与光合有效辐射之间的比例系数，可将日射仪或天空辐射表和光合有效辐射仪进行同步观测，计算出日、月、季和年的系数值及其相互关系。苏联.莫尔达乌等人研究了太阳直接辐射(S)和漫射辐射(D)与光合有效辐射(Qp)的定量关系，列出了计算式并指出在中高纬度49月中午太阳高度不低于20时，该式对光合有效辐射日总量或月总量的计算误差不超过 5%。其计算式为：Qp=0.43S+0.57D对绿色植物生长发育有作用的辐射波长范围较光合有效辐射波长范围为宽,大致在300800纳米范围内,这一部分辐射称为生理辐射,它除对光合作用起作用外,也对其他一些生理活动有影响。2PAR太阳辐射中能被绿色植物用来进行光合作用的那部分能量称为光合有效辐射,简称PAR。它是形成生物量的基本能源，直接影响着植物的生长、发育、产量和产品质量。PAR有三种计量系统：1、光学系统，用光照度(lx)来度量。这种系统是以人眼对亮度的响应特征为基础的；2、能量学系统，用某一特征波长范围内即光合有效波段内的辐射通量密度(Wm-2)来度量；3、量子学系统，用光量子通量密度(umol m-2 s-1)来度量。4、还有一种应用于气象测量领域能测量太阳短波辐射中可见光辐射量的一种光合有效辐射表，其技术特征是在光合有效辐射表机体上端设置可以减小光合有效辐射表的余弦响应误差的余弦修正片，在余弦修正片的下方，光合有效辐射表机体中心设置一个能产生与入射辐射强度成正比的电压信号的硅光探测器，在光合有效辐射表机体底盘上设置水平器和均布三个水平调整螺栓，在光合有效辐射表机体侧面设置输出信号导线孔。本发明采用余弦修正片减小了光合有效辐射表测量的余弦误差，与目前现有的传统光合有效辐射表相比，本发明具有测量精度高、余弦误差小、可靠性和稳定性高、体积小、成本低等特点，适用于农业气象，农作物生长的研究。（1）光合作用的光补偿点和光饱和点出现的原因 光补偿点：在光强为0时，植物只进行呼吸作用，光合作用强度为0，随着光强增大，光合作用增大而呼吸作用强度基本不变，这时呼吸作用产生的CO2除了提供给光合作用外还有剩余，并释放出来；当光合作用和呼吸作用两者强度达到相等时，呼吸作用产生的CO2全部提供给光合作用，CO2既不吸收也不释放，这时的光强是光补偿点。当光强继续增强，光合作用强度大于呼吸强度，此时呼吸作用产生的CO2不足以满足光合作用，植物从外界吸收CO2。 光的补偿点是植物的光合强度和呼吸强度达到相等时的光照度值。在光补偿点以上，植物的光合作用超过呼吸作用，可以积累有机物质。光补偿点以下，植物的呼吸作用超过光合作用，此时非但不能积累有机物质，反而要消耗贮存的有机物质。如长时间在光补偿点以下，植株逐渐枯黄以致死亡。当温度升高时，呼吸作用增强，光补偿点就上升。因此，在温室中栽培植物，在光照不足时要避免温度过高，以降低光补偿点，利于有机物质的积累。植物群体的光补偿点也较单叶为高，因为群体内叶子多，相互遮荫，当光照度弱时，上层叶片还能进行光合作用，但下层叶片呼吸作用强，光合作用弱，所以整个群体的光补偿点上升。当CO2浓度增高或温度降低时，光补偿点降低；在封闭的温室中，温度较高，CO2较少，这会使光补偿点提高而对光合积累不利。在这种情况下应适当降低室温，通风换气，或增施CO2才能保证光合作用的顺利进行。光饱和点：光合作用不但需要光，还需要二氧化碳、需要多种色素、需要多种酶来催化，需要ADP、磷酸来传送能量等。在弱光下，光是光合作用的限制因素，光照增强，光合作用的速度就会加快。当光照强度增加到一定强度时，光不再是限制因素，而是由其它因素来决定光合作用的速度了，这时光照再增强，光合作用的速度也不会再加快，这种现象称为光饱和现象。光合作用不再随光照增强而加快时的光照强度，就是光合作用的光饱和点。植物出现光饱和点实质是强光下暗反应跟不上光反应从而限制了光合速率随着光强的增加而提高。因此，限制饱和阶段光合作用的主要因素有CO2扩散速率(受CO2浓度影响)和CO2固定速率(受羧化酶活性和RuBP再生速率影响)等。所以，C4植物的碳同化能力强，其光饱和点和饱和光强下的光合速率也较高。 植物不但能进行光合作用吸收二氧化碳释放氧气，还进行呼吸作用消耗氧气释放二氧化碳。当环境中二氧化碳浓度极低时，光合作用进行得很慢，释放出来的氧气还没有呼吸作用消耗的氧气多。随着二氧化碳浓度的升高，光合作用加快，释放的氧气增多。光合作用释放的氧气与呼吸作用消耗的氧气相等时的二氧化碳浓度，就是光合作用的二氧化碳补偿点。因受二氧化碳等的制约,暗反应产生的C3有最大值,所以有光的饱和点.适当增加二氧化碳浓度或温度都可使光的饱和点右移。（2）阳生植物及阴生植物光补偿点和光饱和点高低的比较及原因 阴生植物可以利用弱光，在光照弱的条件下都能生长，所以光补偿点低，因为植物在光照大于光补偿点时，可以生长。阴生植物叶片的输导组织比阳生植物的稀疏，当光照强度增大时，水分对叶片的供给不足，阴生植物便不再增加光合速率，其光饱和点较低。阳生植物需要强光，所以光补偿点相应提高。1883年德国J.赖因克首先发现植物的光饱和现象，并指出：光饱和点取决于所研究的对象。喜阴植物（深水藻或阴生叶片）在海平面全光照的十分之一或更低时即达光饱和；喜阳植物，尤其是荒漠植物或高山植物，在中午直射光下还未达到光饱和。对于水稻、小麦等C3植物，光饱和点为38万勒克斯。C4植物的光饱和点一般比C3植物高，有