氣象學(xué)(第一章6節(jié))

1、 第六節(jié)太陽(yáng)輻射與農(nóng)業(yè)生產(chǎn)一、光譜成分與植物生長(zhǎng)發(fā)育的關(guān)系一、光譜成分與植物生長(zhǎng)發(fā)育的關(guān)系（）、紫外光區(qū)對(duì)植物生長(zhǎng)發(fā)育的影響（）、紫外光區(qū)對(duì)植物生長(zhǎng)發(fā)育的影響l波長(zhǎng)小于波長(zhǎng)小于0.28m 0.28m 輻射線射下輻射線射下, ,植物幾乎立即死亡。植物幾乎立即死亡。 l0.280.280.32m 0.32m 紫外線對(duì)大多數(shù)植物有害。紫外線對(duì)大多數(shù)植物有害。l0.320.320.40m 0.40m 紫外線對(duì)可使植物敦實(shí)、矮小、葉片變厚紫外線對(duì)可使植物敦實(shí)、矮小、葉片變厚; ;促進(jìn)種子萌發(fā)促進(jìn)種子萌發(fā); ;使果品色澤紅潤(rùn)，果品成熟期含糖量提高使果品色澤紅潤(rùn)，果品成熟期含糖量提高 實(shí)驗(yàn)表明，過(guò)量的紫外線

2、輻射使植物葉片變小，減少了植物光合實(shí)驗(yàn)表明，過(guò)量的紫外線輻射使植物葉片變小，減少了植物光合作用的面積，影響作物產(chǎn)量作用的面積，影響作物產(chǎn)量;同時(shí)，還影響部分種子質(zhì)量，使農(nóng)作物同時(shí)，還影響部分種子質(zhì)量，使農(nóng)作物更易受雜草和病蟲害的損害。一項(xiàng)對(duì)更易受雜草和病蟲害的損害。一項(xiàng)對(duì)大豆大豆的初步研究表明，臭氧層的初步研究表明，臭氧層厚度減少厚度減少25%，大豆將會(huì)減產(chǎn)，大豆將會(huì)減產(chǎn)20%-25%。 （二）、紅外光區(qū)對(duì)植物生長(zhǎng)發(fā)育的影響（二）、紅外光區(qū)對(duì)植物生長(zhǎng)發(fā)育的影響 不直接參加植物有機(jī)質(zhì)制造過(guò)程，紅外線的熱效應(yīng)不直接參加植物有機(jī)質(zhì)制造過(guò)程，紅外線的熱效應(yīng)使植物的體溫升高，從而促進(jìn)植物的蒸騰和物質(zhì)運(yùn)輸

3、等生使植物的體溫升高，從而促進(jìn)植物的蒸騰和物質(zhì)運(yùn)輸?shù)壬磉^(guò)程，促進(jìn)干物質(zhì)積累。理過(guò)程，促進(jìn)干物質(zhì)積累。 （三）、可見光區(qū)對(duì)植物生長(zhǎng)發(fā)育的影響（三）、可見光區(qū)對(duì)植物生長(zhǎng)發(fā)育的影響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（主要為（主要為藍(lán)、紫光），藍(lán)、紫光），0.600.600.70m0.70m（主要為紅、橙光）。（主要為紅、橙光）。 光合有效輻射（生理輻射）：太陽(yáng)輻射中對(duì)植物光光合有效輻射（生理輻射）：太陽(yáng)輻射中對(duì)植物光合作用有效的光譜成分稱為光合有效輻射。合作用有效的光譜成分稱為光合有效輻射。 PAR = 0.43 PAR = 0.43

4、S 0.57 D 0.50 Q0.57 D 0.50 Ql0.400.400.51m 0.51m 藍(lán)、紫光，促進(jìn)光合作用與成形作用；對(duì)藍(lán)、紫光，促進(jìn)光合作用與成形作用；對(duì)植物向光性運(yùn)動(dòng)起重要作用，具有防止莖葉徒長(zhǎng)的作用。植物向光性運(yùn)動(dòng)起重要作用，具有防止莖葉徒長(zhǎng)的作用。l可見光可誘殺害蟲可見光可誘殺害蟲 ：昆蟲視覺(jué)波長(zhǎng)為：昆蟲視覺(jué)波長(zhǎng)為0.25 0.25 0.70m0.70m二、光照強(qiáng)弱與植物生長(zhǎng)發(fā)育的關(guān)系二、光照強(qiáng)弱與植物生長(zhǎng)發(fā)育的關(guān)系（）（）光照強(qiáng)弱光照強(qiáng)弱影響光合作用影響光合作用1 1、光飽和點(diǎn)：、光飽和點(diǎn)：在一定的光照度范圍內(nèi)，植物的光合強(qiáng)度（同在一定的光照度范圍內(nèi)，植物的光合強(qiáng)度（同

5、化化COCO2 2量）隨光照度上升而增加，當(dāng)光照度上升到某一數(shù)值量）隨光照度上升而增加，當(dāng)光照度上升到某一數(shù)值后，光合強(qiáng)度不再提高，這時(shí)的光照度稱為光飽和點(diǎn)。后，光合強(qiáng)度不再提高，這時(shí)的光照度稱為光飽和點(diǎn)。 l相同條件下，光飽和點(diǎn)越高的植物，光能效率越高。相同條件下，光飽和點(diǎn)越高的植物，光能效率越高。 一般來(lái)說(shuō)，喜陽(yáng)作物的光飽和點(diǎn)比較高；一般來(lái)說(shuō)，喜陽(yáng)作物的光飽和點(diǎn)比較高； C C4 4作物光飽和點(diǎn)比作物光飽和點(diǎn)比C C3 3作物高作物高; ; 作物群體的光飽和點(diǎn)高于單株、單葉的光飽和點(diǎn)作物群體的光飽和點(diǎn)高于單株、單葉的光飽和點(diǎn).。 2 2 、光補(bǔ)償點(diǎn)：、光補(bǔ)償點(diǎn)：指光照度降低到一定程度時(shí)，光

6、合強(qiáng)度與呼指光照度降低到一定程度時(shí)，光合強(qiáng)度與呼吸強(qiáng)度達(dá)到平衡時(shí)的光照度。光補(bǔ)償點(diǎn)以上，光合作用超吸強(qiáng)度達(dá)到平衡時(shí)的光照度。光補(bǔ)償點(diǎn)以上，光合作用超過(guò)呼吸作用，積累有機(jī)物質(zhì)過(guò)呼吸作用，積累有機(jī)物質(zhì) ；光補(bǔ)償點(diǎn)以下，呼吸作用超；光補(bǔ)償點(diǎn)以下，呼吸作用超過(guò)光合作用，植株逐漸枯黃以致死。過(guò)光合作用，植株逐漸枯黃以致死。l相同條件下，光補(bǔ)償點(diǎn)越低的植物對(duì)弱光的利用能力越強(qiáng)，相同條件下，光補(bǔ)償點(diǎn)越低的植物對(duì)弱光的利用能力越強(qiáng)，光能效率越高。光能效率越高。一般耐陰作物光補(bǔ)償點(diǎn)較低。一般耐陰作物光補(bǔ)償點(diǎn)較低。群體光補(bǔ)償點(diǎn)較單株、單葉高。群體光補(bǔ)償點(diǎn)較單株、單葉高。n臨界光期是光強(qiáng)的變化對(duì)作物產(chǎn)量影響最大的時(shí)

7、期。n在同樣的光照強(qiáng)度下，陰天的光合作用強(qiáng)度大于晴天。（二）光照強(qiáng)弱影響作物的發(fā)育進(jìn)程（二）光照強(qiáng)弱影響作物的發(fā)育進(jìn)程l一般強(qiáng)光有利于生殖生長(zhǎng)。一般強(qiáng)光有利于生殖生長(zhǎng)。l弱光有利于營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)。但是，光照不足，植株黃化，莖稈弱光有利于營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)。但是，光照不足，植株黃化，莖稈柔軟缺乏韌性，容易倒伏。柔軟缺乏韌性，容易倒伏。（三）光照強(qiáng)弱影響作物的品質(zhì)（三）光照強(qiáng)弱影響作物的品質(zhì)l光照不足時(shí)，棉花、洋芋等喜陽(yáng)作物營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)含量將減少光照不足時(shí)，棉花、洋芋等喜陽(yáng)作物營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)含量將減少l光照太強(qiáng)，茶葉、甜菜、煙草等喜陰作物品質(zhì)將降低光照太強(qiáng)，茶葉、甜菜、煙草等喜陰作物品質(zhì)將降低。 三、光照時(shí)間與植物生長(zhǎng)發(fā)育

8、的關(guān)系三、光照時(shí)間與植物生長(zhǎng)發(fā)育的關(guān)系 （）光照時(shí)間（）光照時(shí)間直接決定作物的產(chǎn)量、品質(zhì)直接決定作物的產(chǎn)量、品質(zhì)1 1、光周期現(xiàn)象、光周期現(xiàn)象: :光照與黑暗交替及交替持續(xù)時(shí)間影響作物光照與黑暗交替及交替持續(xù)時(shí)間影響作物 的開花與結(jié)實(shí)，也影響發(fā)育、落葉、休眠的開花與結(jié)實(shí)，也影響發(fā)育、落葉、休眠 期的開始以及地下塊根、塊莖等營(yíng)養(yǎng)器官期的開始以及地下塊根、塊莖等營(yíng)養(yǎng)器官 的形成的現(xiàn)象。的形成的現(xiàn)象。 2 2、根據(jù)光照時(shí)間長(zhǎng)短與作物開花的關(guān)系將植物分為三類：、根據(jù)光照時(shí)間長(zhǎng)短與作物開花的關(guān)系將植物分為三類： （1 1）短日照植物）短日照植物: :只有在日照長(zhǎng)度小于只有在日照長(zhǎng)度小于某一時(shí)數(shù)某一時(shí)數(shù)才

9、能開花，才能開花，延長(zhǎng)日照就不能開花結(jié)實(shí)的植物。延長(zhǎng)日照就不能開花結(jié)實(shí)的植物。如水稻、大豆、高粱等如水稻、大豆、高粱等原產(chǎn)低緯度（熱帶和亞熱帶）喜熱植物。原產(chǎn)低緯度（熱帶和亞熱帶）喜熱植物。（2 2）長(zhǎng)日照植物）長(zhǎng)日照植物: :只有在日照長(zhǎng)度大于只有在日照長(zhǎng)度大于某一時(shí)數(shù)某一時(shí)數(shù)才能開花，才能開花，縮短日照時(shí)數(shù)就不能開花結(jié)實(shí)的植物?？s短日照時(shí)數(shù)就不能開花結(jié)實(shí)的植物。如胡蘿卜、洋蔥、如胡蘿卜、洋蔥、蒜和菠菜等原產(chǎn)高緯度（寒溫帶）的品種。蒜和菠菜等原產(chǎn)高緯度（寒溫帶）的品種。（3 3）中間性植物）中間性植物: : 在長(zhǎng)、短不同的日照下都能正常開花結(jié)在長(zhǎng)、短不同的日照下都能正常開花結(jié)實(shí)的植物。實(shí)的植

10、物。如番茄、黃瓜、菜豆及一些早熟的棉花品種。如番茄、黃瓜、菜豆及一些早熟的棉花品種。 一般，植物開花數(shù)達(dá)最高開花數(shù)的一般，植物開花數(shù)達(dá)最高開花數(shù)的50%50%的日照時(shí)數(shù)，的日照時(shí)數(shù)，即為即為“臨界光長(zhǎng)臨界光長(zhǎng)”。一般。一般認(rèn)為，臨界光長(zhǎng)認(rèn)為，臨界光長(zhǎng)每日每日1214h1214h。 （二）（二）光照時(shí)間直接決定作物的光照時(shí)間直接決定作物的引種引種 引種引種（introduction of hortcultural plantsintroduction of hortcultural plants）是指把植物栽培是指把植物栽培品種或野生植物資源從分布地區(qū)引入到新的地區(qū)栽培或作品種或野生植物資源從分

11、布地區(qū)引入到新的地區(qū)栽培或作為育種原始材料。為育種原始材料。1 1、引種的依據(jù)引種的依據(jù)-農(nóng)業(yè)氣候相似原理：農(nóng)業(yè)氣候相似原理：作物生長(zhǎng)期內(nèi)氣候作物生長(zhǎng)期內(nèi)氣候條件相似。條件相似。2 2、長(zhǎng)日照作物引種、長(zhǎng)日照作物引種: : 北方品種南引，由于生長(zhǎng)季內(nèi)日照時(shí)北方品種南引，由于生長(zhǎng)季內(nèi)日照時(shí)間變短，將延遲發(fā)育與成熟，宜引用較早熟的品種或感光間變短，將延遲發(fā)育與成熟，宜引用較早熟的品種或感光性較弱的品種；反之，南方品種北引，加速發(fā)育與成熟，性較弱的品種；反之，南方品種北引，加速發(fā)育與成熟，宜選用晚熟或感光性弱的品種。宜選用晚熟或感光性弱的品種。 3 3、短日照作物引種、短日照作物引種: : 南方品種

12、北引，由于生長(zhǎng)季內(nèi)日照時(shí)南方品種北引，由于生長(zhǎng)季內(nèi)日照時(shí)間變長(zhǎng)，將延遲發(fā)育與成熟，宜引早熟的品種或感光性間變長(zhǎng)，將延遲發(fā)育與成熟，宜引早熟的品種或感光性較弱的品種；反之，北方品種南引，加速發(fā)育，生育期較弱的品種；反之，北方品種南引，加速發(fā)育，生育期縮短會(huì)影響營(yíng)養(yǎng)體生長(zhǎng)，降低作物產(chǎn)量，宜用晚熟或感縮短會(huì)影響營(yíng)養(yǎng)體生長(zhǎng)，降低作物產(chǎn)量，宜用晚熟或感光性弱的品種。光性弱的品種。4 4 、以收獲營(yíng)養(yǎng)體為目的作物引種、以收獲營(yíng)養(yǎng)體為目的作物引種: :如短日照植物麻類、煙如短日照植物麻類、煙草等，當(dāng)它們從原產(chǎn)地?zé)釒А啛釒У貐^(qū)引種到溫帶種草等，當(dāng)它們從原產(chǎn)地?zé)釒?、亞熱帶地區(qū)引種到溫帶種植時(shí)，要提前播種？植時(shí)

13、，要提前播種？充分利用夏季的長(zhǎng)日照條件，促進(jìn)充分利用夏季的長(zhǎng)日照條件，促進(jìn)營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)，以獲得高產(chǎn)。營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)，以獲得高產(chǎn)。 討論：討論： 1 1、長(zhǎng)期的弱光照棉花為什么會(huì)蕾鈴脫落？、長(zhǎng)期的弱光照棉花為什么會(huì)蕾鈴脫落？ 2 2、多云天氣對(duì)煙草有利嗎？、多云天氣對(duì)煙草有利嗎？ 3 3、晴天多對(duì)大豆有利嗎？、晴天多對(duì)大豆有利嗎？ 4 4、短日性作物長(zhǎng)日性作物引種容易還是困難？、短日性作物長(zhǎng)日性作物引種容易還是困難？ 5 5、大豆是否適宜大幅度南北調(diào)種？、大豆是否適宜大幅度南北調(diào)種？科研鏈接科研鏈接- 大豆光周期相關(guān)基因的克隆及功能分析大豆光周期相關(guān)基因的克隆及功能分析 大豆是對(duì)光周期反應(yīng)非常敏感的短日照

14、作物。大豆是對(duì)光周期反應(yīng)非常敏感的短日照作物。這一這一特性致使大豆品種的適應(yīng)范圍較窄，因此，需要眾多特性致使大豆品種的適應(yīng)范圍較窄，因此，需要眾多光周期反應(yīng)各不相同的品種類型以適應(yīng)各種不同的生光周期反應(yīng)各不相同的品種類型以適應(yīng)各種不同的生態(tài)條件。態(tài)條件。 利用利用RNAiRNAi技術(shù)沉默該光周期基因表達(dá)技術(shù)沉默該光周期基因表達(dá)。從而獲得光。從而獲得光周期敏感性降低、打破生長(zhǎng)區(qū)域局限性、產(chǎn)量提高。周期敏感性降低、打破生長(zhǎng)區(qū)域局限性、產(chǎn)量提高。 四、作物的光能利用率及其提高途徑四、作物的光能利用率及其提高途徑 光合作用是決定作物產(chǎn)量最重要的因素之一，作物中光合作用是決定作物產(chǎn)量最重要的因素之一，作

15、物中90以上干重直接來(lái)源于光合作用。因此，以上干重直接來(lái)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關(guān)系到作物的產(chǎn)量。高低直接關(guān)系到作物的產(chǎn)量。（）作物的光能利用率（）作物的光能利用率: : 植物光合作用產(chǎn)物中貯存的能量占所得到的太陽(yáng)能量植物光合作用產(chǎn)物中貯存的能量占所得到的太陽(yáng)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 單位面積上干物質(zhì)的增量（單位面積上干物質(zhì)的增量（g gm m2 2）；）； H H 單位干物質(zhì)燃燒能（一般為單位干物質(zhì)燃燒能（一般為17.8 MJ.kg17.8 MJ.kg-1-1) )； Q

16、Q 同期的同期的太陽(yáng)總輻射太陽(yáng)總輻射或光或光合有效輻射合有效輻射總量總量 作物的光能利用率在理論上作物的光能利用率在理論上 6 68 8，實(shí)際生產(chǎn)中通，實(shí)際生產(chǎn)中通常僅常僅0.50.51 1。 實(shí)訓(xùn)：光能利用率的計(jì)實(shí)訓(xùn)：光能利用率的計(jì)算算 在在玉米試驗(yàn)田中，收獲的玉米籽粒重玉米試驗(yàn)田中，收獲的玉米籽粒重11250kg/ha11250kg/ha（其（其中籽粒含水量為中籽粒含水量為20%20%）。在其生長(zhǎng)季內(nèi)接收的生理輻射總量）。在其生長(zhǎng)季內(nèi)接收的生理輻射總量為為29.429.4千卡千卡/ /厘米厘米2 2，求此產(chǎn)量水平下玉米對(duì)太陽(yáng)輻射能的，求此產(chǎn)量水平下玉米對(duì)太陽(yáng)輻射能的利用率及光能利用率各為多

17、少？（燃燒值利用率及光能利用率各為多少？（燃燒值H=4.25H=4.25千卡千卡/ /克；克；k=0.35k=0.35）。 （二）影響光能利用率提高的主要因素（二）影響光能利用率提高的主要因素 1 1、投射到大田的光合有效輻射有較大的浪費(fèi)：、投射到大田的光合有效輻射有較大的浪費(fèi)：田間漏光、田間漏光、農(nóng)耗時(shí)期光能損失、田間葉片的反射以及衰老的葉片不參農(nóng)耗時(shí)期光能損失、田間葉片的反射以及衰老的葉片不參與光合作用等損失約占與光合作用等損失約占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質(zhì)及其他損失，占光合作用的用的物質(zhì)及其他損失，占光合作用的20203030。 2 2、作物群體

18、結(jié)構(gòu)不合理，從而使作物群體內(nèi)光分布不合理。、作物群體結(jié)構(gòu)不合理，從而使作物群體內(nèi)光分布不合理。 3 3、溫度不適宜、溫度不適宜: :3535以上氣孔關(guān)閉，光合速率降低，甚至以上氣孔關(guān)閉，光合速率降低，甚至停止；冬、春氣溫低，生長(zhǎng)矮小，不能形成足夠的葉面積，停止；冬、春氣溫低，生長(zhǎng)矮小，不能形成足夠的葉面積，植物光合產(chǎn)量不高。植物光合產(chǎn)量不高。 另外，高、低溫災(zāi)害，植物生長(zhǎng)狀另外，高、低溫災(zāi)害，植物生長(zhǎng)狀況變壞。況變壞。 4 4、不良的水分供應(yīng)及大氣條件使氣孔關(guān)閉、不良的水分供應(yīng)及大氣條件使氣孔關(guān)閉: : 干旱、水分不干旱、水分不足時(shí)足時(shí), ,植物蒸騰減小，氣孔關(guān)閉，光合作用下降。植物蒸騰減小，

19、氣孔關(guān)閉，光合作用下降。5 5、農(nóng)田內(nèi)、農(nóng)田內(nèi) COCO2 2不足，光合作用下降：不足，光合作用下降：據(jù)測(cè)，水稻田據(jù)測(cè)，水稻田 COCO2 2 濃濃度比大氣常量低度比大氣常量低10102020，光合作用相應(yīng)下降，光合作用相應(yīng)下降10102020。6 6、作物的遺傳特性是、作物的遺傳特性是影響光能利用率提高的根本原因影響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、農(nóng)業(yè)氣象災(zāi)害和病蟲害導(dǎo)致減產(chǎn)，限制光能、農(nóng)業(yè)氣象災(zāi)害和病蟲害導(dǎo)致減產(chǎn)，限制光能利用率提高利用率提高。8 8、作物營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的缺乏。、作物營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的缺乏。 （三）提高光能利用率的途徑（三）提高光能利用率的途徑1 1充分利用生長(zhǎng)季。充分利用生長(zhǎng)季。2 2選育高光效的作物品種選育高光效的作物品種 。3 3采取合理栽培措施，創(chuàng)造合理的葉面積，提高單位面采取合理栽培措施，創(chuàng)造合理的葉面積，提高單位面積的光合生產(chǎn)率。積的光合生產(chǎn)率。4 4加強(qiáng)田間