第十三章辐射光照与农业.ppt

第十三章 辐射、光照与农业光谱成分与农业生产光照时间与农业生产光照强度与农业生产一、生理辐射：能被植物吸收用于光合作用、色素合成、 光周期现象和其他生理现象的太阳辐射波谱区 ，称生理辐射，又称光合有效辐射（380～ 710nm）Q =0.43S' 十0.57D 或 Q ≈0.5Q总Q—生理辐射， S—直接辐射，D—散射辐射h正午≥ 20度时，误差不超过5％ 二、不同光谱（光质）的生物学意义1. 1. 太阳辐射太阳辐射光谱光谱a、波长较短部分能抑制作物生长（植物变矮、叶片变厚），杀死病菌孢子；b、较长部分对作物有刺激作用，可促进种子萌发紫外线还能促进果实成熟，提高蛋白质和维生素D含量；c、紫外线对茶叶、生姜、芹菜、韭菜等和蔬菜类有不良影响，所以，要设法减少紫外线的照射；d、昆虫的趋光反应；2、紫外线辐射的生物学意义：3、可见光辐射的生物学意义：a、波长为0．72-lμm的辐射，影响植物伸长，其中0．72-0．80μm称为远红外光，对植物光周期及种子形成有重要作用，并左右开花与果实颜色b、波长为0．61-0．72μm的光(主要为红、橙光)，能被植物叶片的叶绿素强烈吸收，光合作用最强，某种情况下表现为强的光周期作用。

红光有利于碳水化合物合成（糖） c、波长为0．51-0．61μm的光(主要为绿光)，表现为低光合作用 蓝紫绿橙紅红外线400 500 600 700 波长nm↑ 相 对 吸 收叶绿素α的 吸收光谱d、波长为0．4-0．51μm的光(主要为蓝，紫光)被植 物叶绿素和叶黄素强烈吸收，表现为强的光合作用，有利 于蛋白质合成抑制植物的伸长生长，使植物向光性更敏 感三、人工调节光质的尝试红色膜：在红色膜下培育的水稻秧苗生产旺盛； 甜菜含糖量高；胡罗卜直根长得更大；韭菜叶宽 而肉厚，收获期提前，产量增加 蓝色膜：主要适用于水稻育秧，有利于培育矮 壮秧苗，还可用于蔬菜、棉花、花生、草莓、 菜豆、茄子、甜椒、番茄、瓜类等蔬菜和其他 经济作物，可较好地起到防除杂草的作用 紫色膜：该膜主要适用于冬春季温室或塑料大 棚的茄果类和绿叶类蔬菜栽培，可增进品质， 提高产量 黄色膜：据试验，用黄色膜覆盖芹菜和莴苣，植物 生长高大，豆类生长壮实；覆盖黄瓜，可促进现蕾 开花，增加产量1～1.5倍；覆盖茶树，茶叶品质上 乘，产量提高。

银色反光膜：主要用于温室蔬菜栽培，可悬挂在 温室内栽培畦北侧，改善温室内的光照条件 银灰色膜：主要适用于夏秋蔬菜、瓜类、棉花和 烤烟栽培，有良好的防病、防蚜虫和白粉虱及改 良品质的作用 黑色膜：杂草严重的地块或高温季节栽培夏萝卜、 白菜、菠菜、秋黄瓜、晚番茄，选用黑色膜较好 生物对光周期的适应n生物的昼夜节律 n光的周期性 n生物的昼夜节律 n外源性周期和内源性周期 n生物的光周期现象 n植物的光周期现象 n植物光周期：长日照、短日照、中性植物、特殊日照植物 n植物光周期的应用：杂交、抗性选育、异地种植 n动物的光周期现象 n动物繁殖的光周期：长日照和短日照动物，意义 n昆虫滞育的光周期 n换毛换羽的光周期 n动物迁徙的光周期植物的开花结果、落叶及休眠，动物的繁殖、冬眠、迁徙和换羽毛等，是对日照长短的规律性变化的反映，为光周期现 象(photoeriodism)小时植物光合作用的昼夜变化实验室恒定条件下生物的节律鸟类节律植物对光周期反应的类型 ⑴⑴长日植物长日植物（（LDPLDP）） 指在 指在24h24h昼夜周期中，昼夜周期中， 日照长度日照长度长于某一临界日长长于某一临界日长，，才能开花结实的才能开花结实的 植物。

如小麦、萝卜、白菜、天仙子等如小麦、萝卜、白菜、天仙子等⑵⑵短日植物短日植物（（SDPSDP） ） 指在指在24h24h昼夜周期中，日昼夜周期中，日 照长度照长度短于某一临界日长短于某一临界日长，，才能开花结实的植物才能开花结实的植物 如水稻、大豆、苍耳、烟草、菊花等如水稻、大豆、苍耳、烟草、菊花等⑶⑶中性植物中性植物（（DNPDNP）） 在在任何长度的日照任何长度的日照下均能下均能 开花结实如月季、四季豆、番茄、黄瓜等开花结实如月季、四季豆、番茄、黄瓜等4)特殊日照植物：甘蔗等少数热带植物临界日照长度（临界日长）临界日长就是界限长度，长于或短于这 个长度，长、短日照植物都不能开花结实， 始终保持原有的营养生长状态，这个界限长 度叫临界日照长度 长日照植物要求日照时间不短于这个界限 长度，短日照植物要求日照时间不长于这个 界限长度长日照植物临界日长临界日长大于大于短日照植物 临界日长临界日长 ？？？vv长日照植物长日照植物的临界日长不一定长于短日照的临界日长不一定长于短日照植物；植物；短日照植物的临界日长不一定短于短日照植物的临界日长不一定短于长日照长日照植物植物 植物 临界日长 （h） 短日照苍耳 16长日照菠菜 13 关键：超过还是短于其临界日长。

关键：超过还是短于其临界日长光、暗期交替处理开花效应示意图1、光周期效应决定于 暗期长度，而不决定于 光期长度或光暗期之比2、即使给予足够长的 暗期，如暗期中途给以 “光中断”，暗期效果 即消失光照长度与植物发育关系的几种解释1、光周期学说（经典解释）2、光照阶段学说（李森科）长日性植物需要连续的光照（昼长夜短），是因为长 日性植物的茎生长点只有在光照条件下才能进行必要的阶段 质变3、光质学说（沙垠）长日性植物的发育需要长波的光，短日性植物的发育需 要短波的光，这是植物在长期生活环境下自然选择的结果光周期理论在农业生产上的应用 1. 1. 植物的地理起源和分布与光周期特性植物的地理起源和分布与光周期特性低纬度低纬度————短日照植物短日照植物 ；高纬度；高纬度————长日长日 照植物照植物 ；中纬度；中纬度————短日照植物或长日照短日照植物或长日照 植物同一纬度，同一纬度，长日照植物长日照植物 : :春末和夏季开花春末和夏季开花( ( 小麦小麦) )；；短日照植物短日照植物: :秋季开花，秋季开花，( (菊花菊花) )2. 2. 育种育种人工调节花期人工调节花期 花期不遇花期不遇 新品种新品种 3. 3. 引种引种北方北方→→南方，延迟开花，早熟品种；南方，延迟开花，早熟品种；南方南方→→北方，晚熟品种。

北方，晚熟品种北方北方→→南方，提前开花，晚熟品种；南方，提前开花，晚熟品种； 南方南方→→北方，早熟品种北方，早熟品种短日照植物短日照植物 : :光温对发育速度的影响有相互迭 加的作用，因而增加了南北引种的困难长日照植物长日照植物: :光温对发育速度的影响有相互抵偿 作用4. 4. 调节营养生长和生殖生长调节营养生长和生殖生长SDP麻类:南种北引可推迟开花，使麻杆生长较长 ，提高纤维产量和质量 利用暗期光间断处理可抑制甘蔗开花，从而提 高产量 （一）对营养生长的影响主要通过影响光和作用的时间从而来影响植物的生长光周期对植物生长发育的影响（二）对生殖生长的影响光周期最明显的作用就是对植物开花的诱导效应（花原基的形成），而开花的早晚会对作物的生长发育及产量产生重要的影响a 长春自然光照条件 b 16h长日照 大豆花序5. 控制花期菊花－菊花－SDPSDP，，1010月开花月开花遮光处理，遮光处理，6 6、、7 7月开花月开花暗期间断处理，春节开花暗期间断处理，春节开花光照强度的生态作用n影响动物的生长、发育 n影响动物的体色 n影响植物叶绿素的形成 n黄化现象 n影响植物细胞的增长和分裂、组织器官的生长和分化 n影响植物花果的数量和质量植物对光照强度的适应n植物的向光性 n植物秋季落叶 nC3植物和C4植物 n光和能力 n阳地植物和阴地植物、耐阴植物 n生理差异 n形态差异光合作用与光照强度的关系0 1 2 3 4 5 6 7 8 950 40 30 20 10C4C3光强度/J·m-1·g-1CO2摄取/mgco2·dm-2·h-1高粱玉米小麦阳草水青冈阴草阴地植物与阳地植物对光照强度的适应1、光饱饱和点和光补偿补偿 点 图 光强-光合曲线图解 光补偿点：当到达某一光强时，叶片的光合 速率等于呼吸速率，即CO2吸收量等于CO2释 放量，表观光合速率为零，这时的光强称为 光补偿点。

光饱和点：当达到某一光强时，光合速率就 不再增加，而呈现光饱和现象开始达到光 合速率最大值时的光强称为光饱和点动物对光照强度的适应n依活动时间的动物分类 n动物开始活动的时间动 物 活 动 与 光 照 强 度昼行性动物全昼夜活动性动物晨昏活动性动物喜光植物和耐阴植物1、 喜光植物：在强光照射条件下，才能正常生长发育的植物，如水稻、小麦、玉米、棉花等都属于喜光植物，它们的光补偿点约为500-1000勒克斯，光饱和点为25，000-60，000勒克斯 2、耐阴植物：在弱光照条件下，才能正常生长发育的植物，如柑桔类、云松、蕨类、茶叶、生姜和韭菜等属于耐阴植物，它们的光补偿点约小于300勒克斯，光饱和点约为5，000-10，000勒克斯一般来讲，大多数栽培作物正常生长发育的适宜照度为8，000-12，000勒克斯花芽分化必须足够的同化养分积累光照不足，对花芽分化和形成均产生不利影响如相对光照在30％以下，元帅苹果不能形成花芽同时，光照不足，会引起果树结果不良，着果率低，果实发育中途停止从而造成落果 光强影响果树同化作用和生长发育，因而必然影响果实的产量和品质与果实着色也有较大影响三）对果实产量品质的影响四、光能利用率(一)概念光能利用率是指太阳光中的能量被植物光合作用转化成化学能而储藏于光合产物中的部分与生长季节内到达水平面的太阳辐射总量的百分数。

(二) 光能利用率的计算方法按单位面积上作物产量所贮存的能量与该面积在作物生长季节中所吸收到的太阳辐射总能量的百分比m为单位面积上作物产量的干重；h为单位干物重燃烧所产生的热量；（S´＋D）是到达单位面积上的太阳总辐射的日总量∑（S´＋D）是生长季内各日太阳总辐射日总量的总和 上式中，1．67X107焦耳／公斤为每公斤干物质燃烧所产生的热量，生长季节是指生产上述物质所需的时间长度一般将全田的根、茎杆、叶、果实全部干重叫做生物学产量 经济价值部分，如稻、麦的籽粒，甘薯的块根等，称经济学产量太阳辐射能的计算： 1、太阳辐射总量是太阳日总辐射量的逐日累积值 2、生理辐射是太阳日总辐射量中的生理辐射部分的逐日积累值，生理辐射约为太阳总辐射的50％ 例如：亩产500公斤稻谷，收获生物学产量约为1000公斤，经济产量约为500公斤在水稻的生长季节，每亩面积上接受太阳辐射能约为1．67X1012焦耳则太阳辐射能利用率为：1、生物学产量计算：2、经济学产量计算：目前，农作物对太阳辐射能的利用率较低，仅占太阳总辐射的0．5％左右，某些作物稍高些，但也只有5％，根据国外的研究资料，作物对太阳辐射能的利用可超过12％。

因此，在我国提高农作物光能利用率，增加单位面积产量，潜力是很大的 (三)提高光能利用率的途径l、改进耕作制度及种植方式，在热量条件许可的地区，一年中尽可能长的时间在耕地上生长作物，减少土地空闲时间2、选育高光效品种，培育光呼吸作用弱、耐肥、抗倒伏的优良品种3、合理密植，构成最有利的叶面积系数，以利于通风透光及保证充足的二氧化碳。