輻射光照與農(nóng)業(yè)課件

第十三章輻射、光照與農(nóng)業(yè)光譜成分與農(nóng)業(yè)生產(chǎn)光照時間與農(nóng)業(yè)生產(chǎn)光照強度與農(nóng)業(yè)生產(chǎn)二、不同光譜（光質(zhì)）的生物學(xué)意義1.太陽輻射光譜

a、波長較短部分能抑制作物生長（植物變矮、葉片變厚），殺死病菌孢子；b、較長部分對作物有刺激作用，可促進(jìn)種子萌發(fā)。紫外線還能促進(jìn)果實成熟，提高蛋白質(zhì)和維生素D含量；c、紫外線對茶葉、生姜、芹菜、韭菜等和蔬菜類有不良影響，所以，要設(shè)法減少紫外線的照射；d、昆蟲的趨光反應(yīng)；

2、紫外線輻射的生物學(xué)意義：3、可見光輻射的生物學(xué)意義：

a、波長為0．72-lμm的輻射，影響植物伸長，其中0．72-0．80μm稱為遠(yuǎn)紅外光，對植物光周期及種子形成有重要作用，并左右開花與果實顏色。b、波長為0．61-0．72μm的光(主要為紅、橙光)，能被植物葉片的葉綠素強烈吸收，光合作用最強，某種情況下表現(xiàn)為強的光周期作用。紅光有利于碳水化合物合成（糖）。

c、波長為0．51-0．61μm的光(主要為綠光)，表現(xiàn)為低光合作用。

d、波長為0．4-0．51μm的光(主要為藍(lán)，紫光)被植物葉綠素和葉黃素強烈吸收，表現(xiàn)為強的光合作用，有利于蛋白質(zhì)合成。抑制植物的伸長生長，使植物向光性更敏感。三、人工調(diào)節(jié)光質(zhì)的嘗試紅色膜：在紅色膜下培育的水稻秧苗生產(chǎn)旺盛；甜菜含糖量高；胡羅卜直根長得更大；韭菜葉寬而肉厚，收獲期提前，產(chǎn)量增加。

藍(lán)色膜：主要適用于水稻育秧，有利于培育矮壯秧苗，還可用于蔬菜、棉花、花生、草莓、菜豆、茄子、甜椒、番茄、瓜類等蔬菜和其他經(jīng)濟(jì)作物，可較好地起到防除雜草的作用。紫色膜：該膜主要適用于冬春季溫室或塑料大棚的茄果類和綠葉類蔬菜栽培，可增進(jìn)品質(zhì)，提高產(chǎn)量。

生物對光周期的適應(yīng)生物的晝夜節(jié)律光的周期性生物的晝夜節(jié)律

外源性周期和內(nèi)源性周期

生物的光周期現(xiàn)象植物的光周期現(xiàn)象植物光周期：長日照、短日照、中性植物、特殊日照植物植物光周期的應(yīng)用：雜交、抗性選育、異地種植動物的光周期現(xiàn)象動物繁殖的光周期：長日照和短日照動物，意義昆蟲滯育的光周期換毛換羽的光周期動物遷徙的光周期植物的開花結(jié)果、落葉及休眠，動物的繁殖、冬眠、遷徙和換羽毛等，是對日照長短的規(guī)律性變化的反映，為光周期現(xiàn)象(photoeriodism)小時植物光合作用的晝夜變化實驗室恒定條件下生物的節(jié)律植物對光周期反應(yīng)的類型

⑴長日植物（LDP）指在24h晝夜周期中，日照長度長于某一臨界日長，才能開花結(jié)實的植物。如小麥、蘿卜、白菜、天仙子等。⑵短日植物（SDP）指在24h晝夜周期中，日照長度短于某一臨界日長，才能開花結(jié)實的植物。如水稻、大豆、蒼耳、煙草、菊花等。⑶中性植物（DNP）在任何長度的日照下均能開花結(jié)實。如月季、四季豆、番茄、黃瓜等。

(4)特殊日照植物：甘蔗等少數(shù)熱帶植物臨界日照長度（臨界日長）

臨界日長就是界限長度，長于或短于這個長度，長、短日照植物都不能開花結(jié)實，始終保持原有的營養(yǎng)生長狀態(tài)，這個界限長度叫臨界日照長度。

長日照植物要求日照時間不短于這個界限長度，短日照植物要求日照時間不長于這個界限長度。

長日照植物臨界日長大于短日照植物臨界日長？？光、暗期交替處理開花效應(yīng)示意圖1、光周期效應(yīng)決定于暗期長度，而不決定于光期長度或光暗期之比2、即使給予足夠長的暗期，如暗期中途給以“光中斷”，暗期效果即消失。光照長度與植物發(fā)育關(guān)系的幾種解釋1、光周期學(xué)說（經(jīng)典解釋）2、光照階段學(xué)說（李森科）

長日性植物需要連續(xù)的光照（晝長夜短），是因為長日性植物的莖生長點只有在光照條件下才能進(jìn)行必要的階段質(zhì)變。3、光質(zhì)學(xué)說（沙垠）長日性植物的發(fā)育需要長波的光，短日性植物的發(fā)育需要短波的光，這是植物在長期生活環(huán)境下自然選擇的結(jié)果。

光周期理論在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上的應(yīng)用

1.植物的地理起源和分布與光周期特性

低緯度——短日照植物；高緯度——長日照植物；中緯度——短日照植物或長日照植物。

同一緯度，長日照植物:春末和夏季開花(小麥)；短日照植物:秋季開花，(菊花)。2.育種

人工調(diào)節(jié)花期花期不遇新品種4.調(diào)節(jié)營養(yǎng)生長和生殖生長SDP麻類:南種北引可推遲開花，使麻桿生長較長，提高纖維產(chǎn)量和質(zhì)量。利用暗期光間斷處理可抑制甘蔗開花，從而提高產(chǎn)量。（一）對營養(yǎng)生長的影響

主要通過影響光和作用的時間從而來影響植物的生長。光周期對植物生長發(fā)育的影響光照強度的生態(tài)作用影響動物的生長、發(fā)育影響動物的體色影響植物葉綠素的形成黃化現(xiàn)象影響植物細(xì)胞的增長和分裂、組織器官的生長和分化影響植物花果的數(shù)量和質(zhì)量植物對光照強度的適應(yīng)植物的向光性植物秋季落葉C3植物和C4植物光和能力陽地植物和陰地植物、耐陰植物生理差異形態(tài)差異光合作用與光照強度的關(guān)系01234567895040302010C4C3光強度/J·m-1·g-1CO2攝取/mgco2·dm-2·h-1高粱玉米小麥陽草水青岡陰草陰地植物與陽地植物對光照強度的適應(yīng)1、光飽和點和光補償點圖光強-光合曲線圖解

光補償點：當(dāng)?shù)竭_(dá)某一光強時，葉片的光合速率等于呼吸速率，即CO2吸收量等于CO2釋放量，表觀光合速率為零，這時的光強稱為光補償點。光飽和點：當(dāng)達(dá)到某一光強時，光合速率就不再增加，而呈現(xiàn)光飽和現(xiàn)象。開始達(dá)到光合速率最大值時的光強稱為光飽和點。動物對光照強度的適應(yīng)依活動時間的動物分類動物開始活動的時間動物活動與光照強度晝行性動物全晝夜活動性動物晨昏活動性動物

喜光植物和耐陰植物

1、喜光植物：在強光照射條件下，才能正常生長發(fā)育的植物，如水稻、小麥、玉米、棉花等都屬于喜光植物，它們的光補償點約為500-1000勒克斯，光飽和點為25，000-60，000勒克斯。

2、耐陰植物：在弱光照條件下，才能正常生長發(fā)育的植物，如柑桔類、云松、蕨類、茶葉、生姜和韭菜等屬于耐陰植物，它們的光補償點約小于300勒克斯，光飽和點約為5，000-10，000勒克斯。一般來講，大多數(shù)栽培作物正常生長發(fā)育的適宜照度為8，000-12，000勒克斯。花芽分化必須足夠的同化養(yǎng)分積累。光照不足，對花芽分化和形成均產(chǎn)生不利影響。如相對光照在30％以下，元帥蘋果不能形成花芽。同時，光照不足，會引起果樹結(jié)果不良，著果率低，果實發(fā)育中途停止從而造成落果。

光強影響果樹同化作用和生長發(fā)育，因而必然影響果實的產(chǎn)量和品質(zhì)。與果實著色也有較大影響。（三）對果實產(chǎn)量品質(zhì)的影響四、光能利用率(一)概念

光能利用率是指太陽光中的能量被植物光合作用轉(zhuǎn)化成化學(xué)能而儲藏于光合產(chǎn)物中的部分與生長季節(jié)內(nèi)到達(dá)水平面的太陽輻射總量的百分?jǐn)?shù)。

(二)光能利用率的計算方法按單位面積上作物產(chǎn)量所貯存的能量與該面積在作物生長季節(jié)中所吸收到的太陽輻射總能量的百分比。

m為單位面積上作物產(chǎn)量的干重；h為單位干物重燃燒所產(chǎn)生的熱量；（S′＋D）是到達(dá)單位面積上的太陽總輻射的日總量?！疲⊿′＋D）是生長季內(nèi)各日太陽總輻射日總量的總和。

上式中，1．67X107焦耳／公斤為每公斤干物質(zhì)燃燒所產(chǎn)生的熱量，生長季節(jié)是指生產(chǎn)上述物質(zhì)所需的時間長度。

一般將全田的根、莖桿、葉、果實全部干重叫做生物學(xué)產(chǎn)量。經(jīng)濟(jì)價值部分，如稻、麥的籽粒，甘薯的塊根等，稱經(jīng)濟(jì)學(xué)產(chǎn)量。太陽輻射能的計算：1、太陽輻射總量是太陽日總輻射量的逐日累積值。2、生理輻射是太陽日總輻射量中的生理輻射部分的逐日積累值，生理輻射約為太陽總輻射的50％。

例如：畝產(chǎn)500公斤稻谷，收獲生物學(xué)產(chǎn)量約為1000公斤，經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量約為500公斤。在水稻的生長季節(jié)，每畝面積上接受太陽輻射能約為1．67X1012焦耳。則太陽輻射能利用率為：1、生物學(xué)產(chǎn)量計算：2、經(jīng)濟(jì)學(xué)產(chǎn)量計算：

目前，農(nóng)作物對太陽輻射能的利用率較低，僅占太陽總輻射的0．5％左右，某些作物稍高些，但也只有5％，根據(jù)國外的研究資料，作物對太陽輻射能的利用可超過12％。因此，在我國提高農(nóng)作物光能利用率，增加單位面積產(chǎn)量