輻射光照與農(nóng)業(yè)

1、第十三章輻射、光照與農(nóng)業(yè),一、生理輻射,能被植物吸收用于光合作用、色素合成、光周期現(xiàn)象和其他生理現(xiàn)象的太陽輻射波譜區(qū)，稱生理輻射，又稱光合有效輻射（380710nm,Q =0.43S 十0.57D 或 Q 0.5Q總,Q生理輻射， S直接輻射，D散射輻射 h正午 20度時(shí)，誤差不超過5,二、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(shí)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

2、、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072-lm的輻射，影響植物伸長，其中072-080m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(shí)顏色。 b、波長為061-072m的光(主要為紅、橙光)，能被植物葉片的葉綠素強(qiáng)烈吸收，光合作用最強(qiáng)，某種情況下表現(xiàn)為強(qiáng)的光周期作用。紅光有利于碳水化合物合成（糖）。 c、波長為051-061m的光(主要為綠光)，表現(xiàn)為低光合作用,葉綠素的吸收光譜,d、波長為04-051m的光(主要為藍(lán)，紫光)被植物葉綠素和葉黃素強(qiáng)烈吸收，表現(xiàn)為強(qiáng)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

3、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,黃色膜：據(jù)試驗(yàn)，用黃色膜覆蓋芹菜和萵苣，植物生長高大，豆類生長壯實(shí)；覆蓋黃瓜，可促進(jìn)現(xiàn)蕾開花，增加產(chǎn)量11.5倍；覆蓋茶樹，茶葉品質(zhì)上乘，產(chǎn)量提高,銀色反光膜：主要用于溫室蔬菜栽培，可懸掛在溫室內(nèi)栽培畦北側(cè)，

4、改善溫室內(nèi)的光照條件,銀灰色膜：主要適用于夏秋蔬菜、瓜類、棉花和烤煙栽培，有良好的防病、防蚜蟲和白粉虱及改良品質(zhì)的作用,黑色膜：雜草嚴(yán)重的地塊或高溫季節(jié)栽培夏蘿卜、白菜、菠菜、秋黃瓜、晚番茄，選用黑色膜較好,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

5、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(shí),植物光合作用的晝夜變化,實(shí)驗(yàn)室恒定條件下生物的節(jié)律,鳥類節(jié)律,植物對光周期反應(yīng)的類型,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(shí)的植物。如小麥、蘿卜、白菜、天仙子等,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(shí)的植物。如水稻、大豆、蒼耳、煙草、菊花等,中性植物（DNP） 在任何長度的日照下均能開花結(jié)實(shí)。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(gè)長度，長、

6、短日照植物都不能開花結(jié)實(shí)，始終保持原有的營養(yǎng)生長狀態(tài)，這個(gè)界限長度叫臨界日照長度,長日照植物要求日照時(shí)間不短于這個(gè)界限長度，短日照植物要求日照時(shí)間不長于這個(gè)界限長度,長日照植物臨界日長大于短日照植物臨界日長 ,長日照植物的臨界日長不一定長于短日照 植物； 短日照植物的臨界日長不一定短于長日照 植物,關(guān)鍵：超過還是短于其臨界日長,光、暗期交替處理開花效應(yīng)示意圖,光照長度與植物發(fā)育關(guān)系的幾種解釋,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

7、開花，(菊花,2. 育種,人工調(diào)節(jié)花期 花期不遇 新品種,3. 引種,北方南方，延遲開花，早熟品種； 南方北方，晚熟品種,北方南方，提前開花，晚熟品種； 南方北方，早熟品種,短日照植物 :光溫對發(fā)育速度的影響有相互迭加的作用，因而增加了南北引種的困難,長日照植物:光溫對發(fā)育速度的影響有相互抵償作用,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(shí)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,二）對生殖生長的影響,a 長春自然光照條件 b 16h長

8、日照 大豆花序,5. 控制花期,菊花SDP，10月開花 遮光處理，6、7月開花 暗期間斷處理，春節(jié)開花,光照強(qiáng)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(qiáng)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(qiáng)度的關(guān)系,陰地植物與陽地植物對光照強(qiáng)度的適應(yīng),1、光飽和點(diǎn)和光補(bǔ)償點(diǎn),圖 光強(qiáng)-光合曲線圖解,光補(bǔ)償點(diǎn)：當(dāng)?shù)竭_(dá)某一光強(qiáng)時(shí)，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

9、觀光合速率為零，這時(shí)的光強(qiáng)稱為光補(bǔ)償點(diǎn),光飽和點(diǎn)：當(dāng)達(dá)到某一光強(qiáng)時(shí)，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(shí)的光強(qiáng)稱為光飽和點(diǎn),動物對光照強(qiáng)度的適應(yīng),依活動時(shí)間的動物分類 動物開始活動的時(shí)間,動物活動與光照強(qiáng)度,喜光植物和耐陰植物 1、 喜光植物：在強(qiáng)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(bǔ)償點(diǎn)約為500-1000勒克斯，光飽和點(diǎn)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(bǔ)償點(diǎn)約小于300勒克斯，光飽和點(diǎn)約為5，0

10、00-10，000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(shí)，光照不足，會引起果樹結(jié)果不良，著果率低，果實(shí)發(fā)育中途停止從而造成落果。 光強(qiáng)影響果樹同化作用和生長發(fā)育，因而必然影響果實(shí)的產(chǎn)量和品質(zhì)。與果實(shí)著色也有較大影響,三）對果實(shí)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(jì)算方法

11、 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；（SD）是到達(dá)單位面積上的太陽總輻射的日總量。（SD）是生長季內(nèi)各日太陽總輻射日總量的總和,上式中，167X107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(shí)間長度,一般將全田的根、莖桿、葉、果實(shí)全部干重叫做生物學(xué)產(chǎn)量。 經(jīng)濟(jì)價(jià)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(jì)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167X1012焦耳。則太陽輻射能利用率為： 1、生物學(xué)產(chǎn)量計(jì)算,2、經(jīng)濟(jì)學(xué)產(chǎn)量計(jì)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05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