气象学(第一章6节)

1、 第六节太阳辐射与农业生产一、光谱成分与植物生长发育的关系一、光谱成分与植物生长发育的关系（）、紫外光区对植物生长发育的影响（）、紫外光区对植物生长发育的影响l波长小于波长小于0.28m 0.28m 辐射线射下辐射线射下, ,植物几乎立即死亡。植物几乎立即死亡。 l0.280.280.32m 0.32m 紫外线对大多数植物有害。紫外线对大多数植物有害。l0.320.320.40m 0.40m 紫外线对可使植物敦实、矮小、叶片变厚紫外线对可使植物敦实、矮小、叶片变厚; ;促进种子萌发促进种子萌发; ;使果品色泽红润，果品成熟期含糖量提高使果品色泽红润，果品成熟期含糖量提高 实验表明，过量的紫外线

2、辐射使植物叶片变小，减少了植物光合实验表明，过量的紫外线辐射使植物叶片变小，减少了植物光合作用的面积，影响作物产量作用的面积，影响作物产量;同时，还影响部分种子质量，使农作物同时，还影响部分种子质量，使农作物更易受杂草和病虫害的损害。一项对更易受杂草和病虫害的损害。一项对大豆大豆的初步研究表明，臭氧层的初步研究表明，臭氧层厚度减少厚度减少25%，大豆将会减产，大豆将会减产20%-25%。 （二）、红外光区对植物生长发育的影响（二）、红外光区对植物生长发育的影响 不直接参加植物有机质制造过程，红外线的热效应不直接参加植物有机质制造过程，红外线的热效应使植物的体温升高，从而促进植物的蒸腾和物质运输

3、等生使植物的体温升高，从而促进植物的蒸腾和物质运输等生理过程，促进干物质积累。理过程，促进干物质积累。 （三）、可见光区对植物生长发育的影响（三）、可见光区对植物生长发育的影响l 植物光合作用效率最高的波段：植物光合作用效率最高的波段：0.400.400.50m0.50m（主要为（主要为蓝、紫光），蓝、紫光），0.600.600.70m0.70m（主要为红、橙光）。（主要为红、橙光）。 光合有效辐射（生理辐射）：太阳辐射中对植物光光合有效辐射（生理辐射）：太阳辐射中对植物光合作用有效的光谱成分称为光合有效辐射。合作用有效的光谱成分称为光合有效辐射。 PAR = 0.43 PAR = 0.43

4、S 0.57 D 0.50 Q0.57 D 0.50 Ql0.400.400.51m 0.51m 蓝、紫光，促进光合作用与成形作用；对蓝、紫光，促进光合作用与成形作用；对植物向光性运动起重要作用，具有防止茎叶徒长的作用。植物向光性运动起重要作用，具有防止茎叶徒长的作用。l可见光可诱杀害虫可见光可诱杀害虫 ：昆虫视觉波长为：昆虫视觉波长为0.25 0.25 0.70m0.70m二、光照强弱与植物生长发育的关系二、光照强弱与植物生长发育的关系（）（）光照强弱光照强弱影响光合作用影响光合作用1 1、光饱和点：、光饱和点：在一定的光照度范围内，植物的光合强度（同在一定的光照度范围内，植物的光合强度（同

5、化化COCO2 2量）随光照度上升而增加，当光照度上升到某一数值量）随光照度上升而增加，当光照度上升到某一数值后，光合强度不再提高，这时的光照度称为光饱和点。后，光合强度不再提高，这时的光照度称为光饱和点。 l相同条件下，光饱和点越高的植物，光能效率越高。相同条件下，光饱和点越高的植物，光能效率越高。 一般来说，喜阳作物的光饱和点比较高；一般来说，喜阳作物的光饱和点比较高； C C4 4作物光饱和点比作物光饱和点比C C3 3作物高作物高; ; 作物群体的光饱和点高于单株、单叶的光饱和点作物群体的光饱和点高于单株、单叶的光饱和点.。 2 2 、光补偿点：、光补偿点：指光照度降低到一定程度时，光

6、合强度与呼指光照度降低到一定程度时，光合强度与呼吸强度达到平衡时的光照度。光补偿点以上，光合作用超吸强度达到平衡时的光照度。光补偿点以上，光合作用超过呼吸作用，积累有机物质过呼吸作用，积累有机物质 ；光补偿点以下，呼吸作用超；光补偿点以下，呼吸作用超过光合作用，植株逐渐枯黄以致死。过光合作用，植株逐渐枯黄以致死。l相同条件下，光补偿点越低的植物对弱光的利用能力越强，相同条件下，光补偿点越低的植物对弱光的利用能力越强，光能效率越高。光能效率越高。一般耐阴作物光补偿点较低。一般耐阴作物光补偿点较低。群体光补偿点较单株、单叶高。群体光补偿点较单株、单叶高。n临界光期是光强的变化对作物产量影响最大的时

7、期。n在同样的光照强度下，阴天的光合作用强度大于晴天。（二）光照强弱影响作物的发育进程（二）光照强弱影响作物的发育进程l一般强光有利于生殖生长。一般强光有利于生殖生长。l弱光有利于营养生长。但是，光照不足，植株黄化，茎秆弱光有利于营养生长。但是，光照不足，植株黄化，茎秆柔软缺乏韧性，容易倒伏。柔软缺乏韧性，容易倒伏。（三）光照强弱影响作物的品质（三）光照强弱影响作物的品质l光照不足时，棉花、洋芋等喜阳作物营养物质含量将减少光照不足时，棉花、洋芋等喜阳作物营养物质含量将减少l光照太强，茶叶、甜菜、烟草等喜阴作物品质将降低光照太强，茶叶、甜菜、烟草等喜阴作物品质将降低。 三、光照时间与植物生长发育

8、的关系三、光照时间与植物生长发育的关系 （）光照时间（）光照时间直接决定作物的产量、品质直接决定作物的产量、品质1 1、光周期现象、光周期现象: :光照与黑暗交替及交替持续时间影响作物光照与黑暗交替及交替持续时间影响作物 的开花与结实，也影响发育、落叶、休眠的开花与结实，也影响发育、落叶、休眠 期的开始以及地下块根、块茎等营养器官期的开始以及地下块根、块茎等营养器官 的形成的现象。的形成的现象。 2 2、根据光照时间长短与作物开花的关系将植物分为三类：、根据光照时间长短与作物开花的关系将植物分为三类： （1 1）短日照植物）短日照植物: :只有在日照长度小于只有在日照长度小于某一时数某一时数才

9、能开花，才能开花，延长日照就不能开花结实的植物。延长日照就不能开花结实的植物。如水稻、大豆、高粱等如水稻、大豆、高粱等原产低纬度（热带和亚热带）喜热植物。原产低纬度（热带和亚热带）喜热植物。（2 2）长日照植物）长日照植物: :只有在日照长度大于只有在日照长度大于某一时数某一时数才能开花，才能开花，缩短日照时数就不能开花结实的植物。缩短日照时数就不能开花结实的植物。如胡萝卜、洋葱、如胡萝卜、洋葱、蒜和菠菜等原产高纬度（寒温带）的品种。蒜和菠菜等原产高纬度（寒温带）的品种。（3 3）中间性植物）中间性植物: : 在长、短不同的日照下都能正常开花结在长、短不同的日照下都能正常开花结实的植物。实的植

10、物。如番茄、黄瓜、菜豆及一些早熟的棉花品种。如番茄、黄瓜、菜豆及一些早熟的棉花品种。 一般，植物开花数达最高开花数的一般，植物开花数达最高开花数的50%50%的日照时数，的日照时数，即为即为“临界光长临界光长”。一般。一般认为，临界光长认为，临界光长每日每日1214h1214h。 （二）（二）光照时间直接决定作物的光照时间直接决定作物的引种引种 引种引种（introduction of hortcultural plantsintroduction of hortcultural plants）是指把植物栽培是指把植物栽培品种或野生植物资源从分布地区引入到新的地区栽培或作品种或野生植物资源从分

11、布地区引入到新的地区栽培或作为育种原始材料。为育种原始材料。1 1、引种的依据引种的依据-农业气候相似原理：农业气候相似原理：作物生长期内气候作物生长期内气候条件相似。条件相似。2 2、长日照作物引种、长日照作物引种: : 北方品种南引，由于生长季内日照时北方品种南引，由于生长季内日照时间变短，将延迟发育与成熟，宜引用较早熟的品种或感光间变短，将延迟发育与成熟，宜引用较早熟的品种或感光性较弱的品种；反之，南方品种北引，加速发育与成熟，性较弱的品种；反之，南方品种北引，加速发育与成熟，宜选用晚熟或感光性弱的品种。宜选用晚熟或感光性弱的品种。 3 3、短日照作物引种、短日照作物引种: : 南方品种

12、北引，由于生长季内日照时南方品种北引，由于生长季内日照时间变长，将延迟发育与成熟，宜引早熟的品种或感光性间变长，将延迟发育与成熟，宜引早熟的品种或感光性较弱的品种；反之，北方品种南引，加速发育，生育期较弱的品种；反之，北方品种南引，加速发育，生育期缩短会影响营养体生长，降低作物产量，宜用晚熟或感缩短会影响营养体生长，降低作物产量，宜用晚熟或感光性弱的品种。光性弱的品种。4 4 、以收获营养体为目的作物引种、以收获营养体为目的作物引种: :如短日照植物麻类、烟如短日照植物麻类、烟草等，当它们从原产地热带、亚热带地区引种到温带种草等，当它们从原产地热带、亚热带地区引种到温带种植时，要提前播种？植时

13、，要提前播种？充分利用夏季的长日照条件，促进充分利用夏季的长日照条件，促进营养生长，以获得高产。营养生长，以获得高产。 讨论：讨论： 1 1、长期的弱光照棉花为什么会蕾铃脱落？、长期的弱光照棉花为什么会蕾铃脱落？ 2 2、多云天气对烟草有利吗？、多云天气对烟草有利吗？ 3 3、晴天多对大豆有利吗？、晴天多对大豆有利吗？ 4 4、短日性作物长日性作物引种容易还是困难？、短日性作物长日性作物引种容易还是困难？ 5 5、大豆是否适宜大幅度南北调种？、大豆是否适宜大幅度南北调种？科研链接科研链接- 大豆光周期相关基因的克隆及功能分析大豆光周期相关基因的克隆及功能分析 大豆是对光周期反应非常敏感的短日照

14、作物。大豆是对光周期反应非常敏感的短日照作物。这一这一特性致使大豆品种的适应范围较窄，因此，需要众多特性致使大豆品种的适应范围较窄，因此，需要众多光周期反应各不相同的品种类型以适应各种不同的生光周期反应各不相同的品种类型以适应各种不同的生态条件。态条件。 利用利用RNAiRNAi技术沉默该光周期基因表达技术沉默该光周期基因表达。从而获得光。从而获得光周期敏感性降低、打破生长区域局限性、产量提高。周期敏感性降低、打破生长区域局限性、产量提高。 四、作物的光能利用率及其提高途径四、作物的光能利用率及其提高途径 光合作用是决定作物产量最重要的因素之一，作物中光合作用是决定作物产量最重要的因素之一，作

15、物中90以上干重直接来源于光合作用。因此，以上干重直接来源于光合作用。因此，作物的光能利作物的光能利用率用率高低直接关系到作物的产量。高低直接关系到作物的产量。（）作物的光能利用率（）作物的光能利用率: : 植物光合作用产物中贮存的能量占所得到的太阳能量植物光合作用产物中贮存的能量占所得到的太阳能量的百分率。的百分率。 E = HE = HW / W / Q Q E E 光能利用率；光能利用率；W W 单位面积上干物质的增量（单位面积上干物质的增量（g gm m2 2）；）； H H 单位干物质燃烧能（一般为单位干物质燃烧能（一般为17.8 MJ.kg17.8 MJ.kg-1-1) )； Q

16、Q 同期的同期的太阳总辐射太阳总辐射或光或光合有效辐射合有效辐射总量总量 作物的光能利用率在理论上作物的光能利用率在理论上 6 68 8，实际生产中通，实际生产中通常仅常仅0.50.51 1。 实训：光能利用率的计实训：光能利用率的计算算 在在玉米试验田中，收获的玉米籽粒重玉米试验田中，收获的玉米籽粒重11250kg/ha11250kg/ha（其（其中籽粒含水量为中籽粒含水量为20%20%）。在其生长季内接收的生理辐射总量）。在其生长季内接收的生理辐射总量为为29.429.4千卡千卡/ /厘米厘米2 2，求此产量水平下玉米对太阳辐射能的，求此产量水平下玉米对太阳辐射能的利用率及光能利用率各为多

17、少？（燃烧值利用率及光能利用率各为多少？（燃烧值H=4.25H=4.25千卡千卡/ /克；克；k=0.35k=0.35）。 （二）影响光能利用率提高的主要因素（二）影响光能利用率提高的主要因素 1 1、投射到大田的光合有效辐射有较大的浪费：、投射到大田的光合有效辐射有较大的浪费：田间漏光、田间漏光、农耗时期光能损失、田间叶片的反射以及衰老的叶片不参农耗时期光能损失、田间叶片的反射以及衰老的叶片不参与光合作用等损失约占与光合作用等损失约占3636。而光合作用中消耗于呼吸作。而光合作用中消耗于呼吸作用的物质及其他损失，占光合作用的用的物质及其他损失，占光合作用的20203030。 2 2、作物群体

18、结构不合理，从而使作物群体内光分布不合理。、作物群体结构不合理，从而使作物群体内光分布不合理。 3 3、温度不适宜、温度不适宜: :3535以上气孔关闭，光合速率降低，甚至以上气孔关闭，光合速率降低，甚至停止；冬、春气温低，生长矮小，不能形成足够的叶面积，停止；冬、春气温低，生长矮小，不能形成足够的叶面积，植物光合产量不高。植物光合产量不高。 另外，高、低温灾害，植物生长状另外，高、低温灾害，植物生长状况变坏。况变坏。 4 4、不良的水分供应及大气条件使气孔关闭、不良的水分供应及大气条件使气孔关闭: : 干旱、水分不干旱、水分不足时足时, ,植物蒸腾减小，气孔关闭，光合作用下降。植物蒸腾减小，

19、气孔关闭，光合作用下降。5 5、农田内、农田内 COCO2 2不足，光合作用下降：不足，光合作用下降：据测，水稻田据测，水稻田 COCO2 2 浓浓度比大气常量低度比大气常量低10102020，光合作用相应下降，光合作用相应下降10102020。6 6、作物的遗传特性是、作物的遗传特性是影响光能利用率提高的根本原因影响光能利用率提高的根本原因：C C3 3的光合效率比的光合效率比C C4 4低。低。7 7、农业气象灾害和病虫害导致减产，限制光能、农业气象灾害和病虫害导致减产，限制光能利用率提高利用率提高。8 8、作物营养物质的缺乏。、作物营养物质的缺乏。 （三）提高光能利用率的途径（三）提高光能利用率的途径1 1充分利用生长季。充分利用生长季。2 2选育高光效的作物品种选育高光效的作物品种 。3 3采取合理栽培措施，创造合理的叶面积，提高单位面采取合理栽培措施，创造合理的叶面积，提高单位面积的光合生产率。积的光合生产率。4 4加强田间