農(nóng)業(yè)氣象學(xué)第二章

1、太陽輻射與農(nóng)業(yè)生產(chǎn)太陽輻射與農(nóng)業(yè)生產(chǎn)1 1 光的生物學(xué)意義與植物的光學(xué)特性光的生物學(xué)意義與植物的光學(xué)特性2 2 光照長(zhǎng)度對(duì)植物的影響光照長(zhǎng)度對(duì)植物的影響3 3 光照強(qiáng)度對(duì)植物的影響光照強(qiáng)度對(duì)植物的影響4 4 不同光譜成分對(duì)植物的影響不同光譜成分對(duì)植物的影響5 5 光能利用率及其提高途徑光能利用率及其提高途徑實(shí)習(xí)實(shí)習(xí)1 1：作物光能利用率的計(jì)算及分析：作物光能利用率的計(jì)算及分析本章重點(diǎn)：本章重點(diǎn)： 光合有效輻射、光周期現(xiàn)象、感光性、光飽光合有效輻射、光周期現(xiàn)象、感光性、光飽和點(diǎn)與光補(bǔ)償點(diǎn)、光能利用率等基本概念。和點(diǎn)與光補(bǔ)償點(diǎn)、光能利用率等基本概念。 光周期學(xué)說在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用，光光周期學(xué)說在農(nóng)

2、業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用，光光合光合作用關(guān)系分析，光能利用狀況及提高途徑分析。作用關(guān)系分析，光能利用狀況及提高途徑分析。本章難點(diǎn)：本章難點(diǎn)： 光周期學(xué)說及其應(yīng)用，光周期學(xué)說及其應(yīng)用， 光光光合作用關(guān)系理論分析。光合作用關(guān)系理論分析。 一、光的生物學(xué)意義一、光的生物學(xué)意義 二、植物的光學(xué)特性二、植物的光學(xué)特性 三、光在群體中的分布三、光在群體中的分布 1 1、太陽輻射的重要性、太陽輻射的重要性 太陽輻射是地球上生物有機(jī)體的主要太陽輻射是地球上生物有機(jī)體的主要能量源泉；能量源泉； 太陽輻射是大氣運(yùn)動(dòng)和產(chǎn)生各種天氣太陽輻射是大氣運(yùn)動(dòng)和產(chǎn)生各種天氣氣候現(xiàn)象的主要能量源泉。氣候現(xiàn)象的主要能量源泉。 太陽輻射對(duì)植物

3、的作用：太陽輻射對(duì)植物的作用： 光合效應(yīng)光合效應(yīng) 熱效應(yīng)熱效應(yīng) 光的形態(tài)效應(yīng)光的形態(tài)效應(yīng) 光還在相當(dāng)程度上影響植物的地理分布。光還在相當(dāng)程度上影響植物的地理分布。 各種輻射波段對(duì)植物的重要性見表各種輻射波段對(duì)植物的重要性見表2.12.1。表表2.1 2.1 輻射波段及其對(duì)植物生命活動(dòng)的重要性輻射波段及其對(duì)植物生命活動(dòng)的重要性輻輻 射射波波 段段光譜區(qū)光譜區(qū)占太陽占太陽輻射能輻射能（% %）對(duì)植物生命的效應(yīng)對(duì)植物生命的效應(yīng)熱效應(yīng)熱效應(yīng)光合光合效應(yīng)效應(yīng)形態(tài)形態(tài)效應(yīng)效應(yīng)紫外線紫外線光合有效輻射光合有效輻射近紅外輻射近紅外輻射長(zhǎng)波輻射長(zhǎng)波輻射290290380380380380710710710710

4、400040003000300010000100000 04 42121464650507979不重要不重要重重 要要重重 要要重重 要要不重要不重要重重 要要不重要不重要不重要不重要中中 等等重重 要要不重要不重要不重要不重要 光主要從三個(gè)方面對(duì)植物產(chǎn)生影響：光主要從三個(gè)方面對(duì)植物產(chǎn)生影響： 光長(zhǎng)，即光照時(shí)間的長(zhǎng)短。光長(zhǎng)，即光照時(shí)間的長(zhǎng)短。 光強(qiáng)，即光照的強(qiáng)弱。光強(qiáng)，即光照的強(qiáng)弱。 光質(zhì)，即光譜組成的不同。光質(zhì)，即光譜組成的不同。 綠色植物通過光合作用所合成的物質(zhì)約占綠色植物通過光合作用所合成的物質(zhì)約占其干重的其干重的909095%95%； 太陽輻射能投射到植物體上真正為植物所太陽輻射能投射

5、到植物體上真正為植物所利用進(jìn)行光合作用部分卻很少。光能利用率低。利用進(jìn)行光合作用部分卻很少。光能利用率低。 因此，提高作物的光能利用率是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中因此，提高作物的光能利用率是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的一個(gè)十分重要的課題，當(dāng)然也是農(nóng)業(yè)氣象學(xué)的的一個(gè)十分重要的課題，當(dāng)然也是農(nóng)業(yè)氣象學(xué)的主要任務(wù)之一。主要任務(wù)之一。 1 1、單葉葉片對(duì)光的反射、透射和吸收、單葉葉片對(duì)光的反射、透射和吸收 （1 1）基本概念）基本概念 反射：投射到葉面的太陽輻射被直接反射：投射到葉面的太陽輻射被直接反射到太空中去的部分稱為外反射；進(jìn)入葉片反射到太空中去的部分稱為外反射；進(jìn)入葉片內(nèi)部不能被葉片吸收從投射一側(cè)返回空氣中的內(nèi)部不能被葉片吸

6、收從投射一側(cè)返回空氣中的部分稱為內(nèi)反射；外、內(nèi)反射之和稱為反射。部分稱為內(nèi)反射；外、內(nèi)反射之和稱為反射。 吸收：進(jìn)入葉片內(nèi)部的太陽輻射被葉片吸收：進(jìn)入葉片內(nèi)部的太陽輻射被葉片吸收的部分稱為吸收。吸收的部分稱為吸收。 透射：進(jìn)入葉片內(nèi)部不能被葉片吸收從透射：進(jìn)入葉片內(nèi)部不能被葉片吸收從投射對(duì)面一側(cè)向葉外逸出的部分稱為透射。投射對(duì)面一側(cè)向葉外逸出的部分稱為透射。 反射率反射率R R、透射率透射率T T和吸收率和吸收率A A之間關(guān)系：之間關(guān)系： R + T + A = 1 R + T + A = 1（2）綠色葉片的能量平衡）綠色葉片的能量平衡a.能量用于光合作用；b.能量用于葉子向周圍環(huán)境散熱；c.

7、余下的能量轉(zhuǎn)化為熱能，可使623640克的水分燕騰，并在光合作用中形成約1克物質(zhì) 。 太陽光譜成分太陽光譜成分 表表2.22.2綠葉對(duì)不同波段的平均反射、透射、吸收率綠葉對(duì)不同波段的平均反射、透射、吸收率波段波段光合有效輻射光合有效輻射（380-710nm）近紅外輻射近紅外輻射（710-4000nm）短波輻射短波輻射（350-3000nm）長(zhǎng)波輻射長(zhǎng)波輻射（3000-10000nm）反射率反射率0.090.510.300.05透射率透射率0.060.340.200.00吸收率吸收率0.850.150.500.95 植物種類植物種類 葉齡、葉片的表面形態(tài)、顏色葉齡、葉片的表面形態(tài)、顏色 葉片的水

8、分含量葉片的水分含量 光的投射角度、天氣狀況光的投射角度、天氣狀況 季節(jié)、生育期季節(jié)、生育期 因此，葉片對(duì)太陽輻射的因此，葉片對(duì)太陽輻射的反射率反射率、透射率透射率和吸收率存在著日變化、季節(jié)變化，不是一個(gè)和吸收率存在著日變化、季節(jié)變化，不是一個(gè)定值，有一定的變化范圍。定值，有一定的變化范圍。 太陽輻射進(jìn)入植被內(nèi)部，經(jīng)過植被中莖葉太陽輻射進(jìn)入植被內(nèi)部，經(jīng)過植被中莖葉層層的反射、透射和吸收，當(dāng)然還包括漏射，層層的反射、透射和吸收，當(dāng)然還包括漏射，而被削弱，形成了一個(gè)較復(fù)雜的過程。而被削弱，形成了一個(gè)較復(fù)雜的過程。 關(guān)于關(guān)于群體葉片對(duì)日光的反射、透射和吸收群體葉片對(duì)日光的反射、透射和吸收能力，可歸納

9、出以下四點(diǎn)看法。能力，可歸納出以下四點(diǎn)看法。 （1 1）同一種農(nóng)田的植被，對(duì)于不同波長(zhǎng)的）同一種農(nóng)田的植被，對(duì)于不同波長(zhǎng)的輻射，其反射、透射和吸收能力不同。輻射，其反射、透射和吸收能力不同。 （2 2）同一種波長(zhǎng)的輻射，不同作物、同一）同一種波長(zhǎng)的輻射，不同作物、同一作物不同的生長(zhǎng)發(fā)育狀況（包括品種、密度、作物不同的生長(zhǎng)發(fā)育狀況（包括品種、密度、葉齡、葉形、葉片的顏色和含水量等等），其葉齡、葉形、葉片的顏色和含水量等等），其反射、透射和吸收能力不同。反射、透射和吸收能力不同。 （3 3）反射、透射和吸收率不是一個(gè)常數(shù)，）反射、透射和吸收率不是一個(gè)常數(shù)，在任一光譜中有一定幅度。在任一光譜中有一定

10、幅度。 （4 4）群體對(duì)日光的反射率和透射率要比）群體對(duì)日光的反射率和透射率要比單葉明顯地小，而吸收率卻明顯地高于單葉。單葉明顯地小，而吸收率卻明顯地高于單葉。 如稻、麥作物，葉片向上斜立，其反射和如稻、麥作物，葉片向上斜立，其反射和透射光幾乎都比單葉少一半左右；一般在抽穗透射光幾乎都比單葉少一半左右；一般在抽穗開花期，群體的反射率約開花期，群體的反射率約5 57%7%，透射率約，透射率約4 47%7%，而群體的吸收率則高達(dá)，而群體的吸收率則高達(dá)858590%90%。 1 1、光在群體中的分布規(guī)律、光在群體中的分布規(guī)律 由于受作物品種、群體的幾何結(jié)構(gòu)以及密由于受作物品種、群體的幾何結(jié)構(gòu)以及密度

11、等因素影響，植被中光強(qiáng)的垂直變化十分復(fù)度等因素影響，植被中光強(qiáng)的垂直變化十分復(fù)雜，但其垂直分布有一定的規(guī)律。雜，但其垂直分布有一定的規(guī)律。 如油菜、小麥等（圖如油菜、小麥等（圖2.2.1 1）。）。 圖圖2.1 2.1 相對(duì)總輻射在植被中的分布（翁篤鳴等，相對(duì)總輻射在植被中的分布（翁篤鳴等，19811981）相相 100對(duì)對(duì) 80 油菜油菜總總 60輻輻 40射射 20 小麥小麥% 0 100 80 60 40 20 0 相對(duì)株高相對(duì)株高% （油菜株高（油菜株高158厘米，小麥株高厘米，小麥株高123厘米）厘米） 在實(shí)際工作中常用透光率來表征農(nóng)田中在實(shí)際工作中常用透光率來表征農(nóng)田中的透光情況。

12、的透光情況。 透光率：透光率：所測(cè)高度處的照度與農(nóng)田上方所測(cè)高度處的照度與農(nóng)田上方照度的比值，用小數(shù)或百分?jǐn)?shù)表示，也稱相照度的比值，用小數(shù)或百分?jǐn)?shù)表示，也稱相對(duì)照度。對(duì)照度。 農(nóng)田中透光率的分布曲線與光強(qiáng)農(nóng)田中透光率的分布曲線與光強(qiáng)的分布曲線完全一致，亦隨深度迅速遞的分布曲線完全一致，亦隨深度迅速遞減，其遞減率與葉片的鉛直分布關(guān)系密減，其遞減率與葉片的鉛直分布關(guān)系密切。切。 農(nóng)田中各高度透光率存在著相同的日農(nóng)田中各高度透光率存在著相同的日變化，由于太陽高度角的改變，中午時(shí)透光變化，由于太陽高度角的改變，中午時(shí)透光率最大，早晚時(shí)透光率較小。率最大，早晚時(shí)透光率較小。 例如在對(duì)棉花的觀測(cè)中發(fā)現(xiàn)，在

13、始花期，例如在對(duì)棉花的觀測(cè)中發(fā)現(xiàn)，在始花期，早晚的透光率為早晚的透光率為10%10%，而正午時(shí)透光率可達(dá)到，而正午時(shí)透光率可達(dá)到41%41%。 門司正三和佐伯敏郎（日本），門司正三和佐伯敏郎（日本），19531953年從年從實(shí)際觀測(cè)（大田切片法）和理論推算兩個(gè)方面實(shí)際觀測(cè)（大田切片法）和理論推算兩個(gè)方面建立了光強(qiáng)對(duì)葉面積的依賴關(guān)系。他們假定：建立了光強(qiáng)對(duì)葉面積的依賴關(guān)系。他們假定：葉層是由葉片等植物器官所組成的均一介質(zhì)，葉層是由葉片等植物器官所組成的均一介質(zhì)，并把比爾（并把比爾（BeerBeer）定律引入到群體中光強(qiáng)垂直定律引入到群體中光強(qiáng)垂直分布的研究，提出了著名的門司分布的研究，提出了著名

14、的門司佐伯公式。佐伯公式。 I = II = I0 0 expexp（-kF-kF）式中，式中，I I0 0為冠層（群體頂部）的光強(qiáng)；為冠層（群體頂部）的光強(qiáng)；I I為各層為各層的光強(qiáng)；的光強(qiáng)；k k為群體葉層光強(qiáng)衰減系數(shù)或群體消光為群體葉層光強(qiáng)衰減系數(shù)或群體消光系數(shù)；系數(shù)；F F為各層次以上部分的葉面積之和。為各層次以上部分的葉面積之和。 k = k =（-ln(I/I-ln(I/I0 0)/)/F F式中，式中， I/II/I0 0即透光率。即透光率。 k k值是一個(gè)無量綱數(shù)，它描述了葉片的值是一個(gè)無量綱數(shù)，它描述了葉片的遮陰程度，當(dāng)上層葉面積大時(shí)，遮陰程度，當(dāng)上層葉面積大時(shí)，k k值就大

15、，值就大，光強(qiáng)衰減就明顯。光強(qiáng)衰減就明顯。 實(shí)際上，大田內(nèi)部的情況十分復(fù)雜，影響實(shí)際上，大田內(nèi)部的情況十分復(fù)雜，影響k k值的因素非常多，包括葉片大小、厚薄、表面值的因素非常多，包括葉片大小、厚薄、表面光滑度、葉綠素含量以及葉片含水量等影響葉片光滑度、葉綠素含量以及葉片含水量等影響葉片反射、透射和吸收的因素；入射光的方向和光譜反射、透射和吸收的因素；入射光的方向和光譜成分；葉片角度及群體的結(jié)構(gòu)；季節(jié)、天氣以及成分；葉片角度及群體的結(jié)構(gòu)；季節(jié)、天氣以及時(shí)間等。時(shí)間等。因此，因此，K K值不是一個(gè)穩(wěn)定的值值不是一個(gè)穩(wěn)定的值。 在實(shí)際應(yīng)用中，禾谷類作物在實(shí)際應(yīng)用中，禾谷類作物K K值較穩(wěn)定，值較穩(wěn)定

16、，因而使用平均值代替。因而使用平均值代替。 一般地，一般地，k k值小于值小于1 1。據(jù)門司和佐伯測(cè)算，。據(jù)門司和佐伯測(cè)算，草中的草中的k k值為值為0.30.30.50.5，水平葉子作物層中的，水平葉子作物層中的k k值為值為0.70.71.01.0。而中科院上海植生所測(cè)得的。而中科院上海植生所測(cè)得的水稻葉層的水稻葉層的k k值在值在0.60.67 70.740.74之間，平均達(dá)到之間，平均達(dá)到0.710.71（表（表2.32.3）。）。 層高（層高（cmcm） I/II/I0 0（% %）F Fk k30305 54.064.060.740.7440408 83.743.740.680.6

17、8505013132.992.990.680.68606020202.372.370.670.67707032321.541.540.740.74808048481.001.000.740.7490901001000.300.30平均平均0.710.71 門司門司 佐伯公式適用的條件象均一介質(zhì)佐伯公式適用的條件象均一介質(zhì)是不可能滿足的。是不可能滿足的。 但在實(shí)際觀測(cè)中，光在群體中的垂直變化但在實(shí)際觀測(cè)中，光在群體中的垂直變化確實(shí)符合負(fù)指數(shù)規(guī)律，所以門司確實(shí)符合負(fù)指數(shù)規(guī)律，所以門司 佐伯公式佐伯公式目前還是得到了廣泛的應(yīng)用。目前還是得到了廣泛的應(yīng)用。 一、植物的光周期現(xiàn)象一、植物的光周期現(xiàn)象 二

18、、光照長(zhǎng)度與植物發(fā)育關(guān)系的幾種解釋二、光照長(zhǎng)度與植物發(fā)育關(guān)系的幾種解釋 三、光周期對(duì)植物生長(zhǎng)發(fā)育的影響三、光周期對(duì)植物生長(zhǎng)發(fā)育的影響 四、光周期學(xué)說在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用四、光周期學(xué)說在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用 1 1、日照長(zhǎng)度和光照長(zhǎng)度、日照長(zhǎng)度和光照長(zhǎng)度 日照長(zhǎng)度。日照長(zhǎng)度。是指一地每天從日出到日落是指一地每天從日出到日落之間的日照時(shí)數(shù)，是一種在一定地區(qū)各年之間之間的日照時(shí)數(shù)，是一種在一定地區(qū)各年之間比較穩(wěn)定的氣候要素。比較穩(wěn)定的氣候要素。 光照長(zhǎng)度。光照長(zhǎng)度。也稱為光長(zhǎng)，它和日照長(zhǎng)度也稱為光長(zhǎng)，它和日照長(zhǎng)度不同，它包括日照長(zhǎng)度和曙暮光時(shí)段。不同，它包括日照長(zhǎng)度和曙暮光時(shí)段。 2 2、光周期、光周期

19、地球上不同緯度地區(qū)的溫度、雨量和晝夜長(zhǎng)度等地球上不同緯度地區(qū)的溫度、雨量和晝夜長(zhǎng)度等會(huì)隨季節(jié)有規(guī)律地變化。在各種氣象因子中，晝夜長(zhǎng)會(huì)隨季節(jié)有規(guī)律地變化。在各種氣象因子中，晝夜長(zhǎng)度變化是最可靠的信號(hào)，不同緯度地區(qū)晝夜長(zhǎng)度的季度變化是最可靠的信號(hào)，不同緯度地區(qū)晝夜長(zhǎng)度的季節(jié)性變化是很準(zhǔn)確的。緯度愈高的地區(qū)，夏季晝愈長(zhǎng)，節(jié)性變化是很準(zhǔn)確的。緯度愈高的地區(qū)，夏季晝愈長(zhǎng)，夜愈短；冬季晝愈短，夜愈長(zhǎng)；春分和秋分時(shí)，各緯夜愈短；冬季晝愈短，夜愈長(zhǎng)；春分和秋分時(shí)，各緯度地區(qū)晝夜長(zhǎng)度相等，均為度地區(qū)晝夜長(zhǎng)度相等，均為12h12h。自然界一晝夜間的。自然界一晝夜間的光暗交替稱為光周期（光暗交替稱為光周期（phot

20、operiodphotoperiod）。）。北半球不同緯度地區(qū)晝夜長(zhǎng)度的季節(jié)變化北半球不同緯度地區(qū)晝夜長(zhǎng)度的季節(jié)變化 （1）植物光周期現(xiàn)象的概念）植物光周期現(xiàn)象的概念 晝夜光照與黑暗的交替對(duì)植物發(fā)育（主要晝夜光照與黑暗的交替對(duì)植物發(fā)育（主要是開花）有顯著影響的現(xiàn)象稱為光周期現(xiàn)象是開花）有顯著影響的現(xiàn)象稱為光周期現(xiàn)象（photoperiodism）。植物的開花、休眠和落）。植物的開花、休眠和落葉，以及鱗莖、塊莖、球莖等地下貯藏器官的葉，以及鱗莖、塊莖、球莖等地下貯藏器官的形成都受晝夜長(zhǎng)度的調(diào)節(jié)，但是，在植物的光形成都受晝夜長(zhǎng)度的調(diào)節(jié)，但是，在植物的光周期現(xiàn)象中最為重要且研究最多的是植物成花周期現(xiàn)

21、象中最為重要且研究最多的是植物成花的光周期誘導(dǎo)。的光周期誘導(dǎo)。 （2）光周期現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)）光周期現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn) 1919年，美國園藝學(xué)家加納和阿拉德（年，美國園藝學(xué)家加納和阿拉德（Garner and Allard）在觀察到煙草的一個(gè)變種（）在觀察到煙草的一個(gè)變種（ maryland mammoth ）在華盛頓地區(qū)夏季生長(zhǎng)時(shí)，株高達(dá)在華盛頓地區(qū)夏季生長(zhǎng)時(shí)，株高達(dá)35m時(shí)仍不開花，但在時(shí)仍不開花，但在冬季轉(zhuǎn)入溫室栽培后，其株高不足冬季轉(zhuǎn)入溫室栽培后，其株高不足1m就可開花。他們?cè)囼?yàn)了就可開花。他們?cè)囼?yàn)了溫度、光質(zhì)、營養(yǎng)等各種條件，發(fā)現(xiàn)日照長(zhǎng)度是影響煙草開溫度、光質(zhì)、營養(yǎng)等各種條件，發(fā)現(xiàn)日照長(zhǎng)度是影響煙

22、草開花的關(guān)鍵因素。在夏季用黑布遮蓋，人為縮短日照長(zhǎng)度，煙花的關(guān)鍵因素。在夏季用黑布遮蓋，人為縮短日照長(zhǎng)度，煙草就能開花；冬季在溫室內(nèi)用人工光照延長(zhǎng)日照長(zhǎng)度，則煙草就能開花；冬季在溫室內(nèi)用人工光照延長(zhǎng)日照長(zhǎng)度，則煙草保持營養(yǎng)狀態(tài)而不開花。由此他們得出結(jié)論，短日照是這草保持營養(yǎng)狀態(tài)而不開花。由此他們得出結(jié)論，短日照是這種煙草開花的關(guān)鍵條件。種煙草開花的關(guān)鍵條件。 （1 1）長(zhǎng)日性植物。是指只有在光照長(zhǎng)度超過）長(zhǎng)日性植物。是指只有在光照長(zhǎng)度超過一定臨界值（臨界光長(zhǎng)）時(shí)開花，否則即停留在一定臨界值（臨界光長(zhǎng)）時(shí)開花，否則即停留在營養(yǎng)生長(zhǎng)狀態(tài)的植物。例如麥類、豌豆、亞麻、營養(yǎng)生長(zhǎng)狀態(tài)的植物。例如麥類、豌

23、豆、亞麻、油菜、胡蘿卜等原產(chǎn)于高緯度地區(qū)的作物。油菜、胡蘿卜等原產(chǎn)于高緯度地區(qū)的作物。 （2 2）短日性植物。是指只有在光照長(zhǎng)度短于）短日性植物。是指只有在光照長(zhǎng)度短于一定臨界值時(shí)開花的植物。如水稻、玉米、棉花一定臨界值時(shí)開花的植物。如水稻、玉米、棉花等原產(chǎn)于低緯度地區(qū)的作物。等原產(chǎn)于低緯度地區(qū)的作物。 （3 3）中日性植物。是指當(dāng)晝夜長(zhǎng)短的比例）中日性植物。是指當(dāng)晝夜長(zhǎng)短的比例接近于相等時(shí)才能開花的植物。如甘蔗等。接近于相等時(shí)才能開花的植物。如甘蔗等。 （4 4）中間型植物。指開花受光長(zhǎng)影響較小的）中間型植物。指開花受光長(zhǎng)影響較小的植物，又稱光期鈍感植物。如西紅柿、黃瓜等。植物，又稱光期鈍感

24、植物。如西紅柿、黃瓜等。 是指引起植物開花的光照長(zhǎng)度界限。是指引起植物開花的光照長(zhǎng)度界限。 長(zhǎng)日性植物的開花要求光長(zhǎng)不能短于這個(gè)長(zhǎng)日性植物的開花要求光長(zhǎng)不能短于這個(gè)界限長(zhǎng)度，而短日性植物的開花要求光長(zhǎng)不能界限長(zhǎng)度，而短日性植物的開花要求光長(zhǎng)不能長(zhǎng)于這個(gè)界限長(zhǎng)度。長(zhǎng)于這個(gè)界限長(zhǎng)度。三種主要光周期反應(yīng)類型三種主要光周期反應(yīng)類型 對(duì)不同日長(zhǎng)的幾種開花反應(yīng)對(duì)不同日長(zhǎng)的幾種開花反應(yīng) 1.日中性植物； 2.相對(duì)長(zhǎng)日植物； 3.絕對(duì)長(zhǎng)日植物； 4.絕對(duì)短日植物； 5.相對(duì)短日植物(在縱坐標(biāo)上數(shù)目字后面的K字表示這些數(shù)字是任意的) 6、光周期誘導(dǎo)的機(jī)理、光周期誘導(dǎo)的機(jī)理 （1）光周期誘導(dǎo)）光周期誘導(dǎo) 對(duì)光周期

25、敏感的植物只有在經(jīng)過適宜的日照條件誘導(dǎo)對(duì)光周期敏感的植物只有在經(jīng)過適宜的日照條件誘導(dǎo)后才能開花，但研究表明，引起植物開花的適宜光周期處后才能開花，但研究表明，引起植物開花的適宜光周期處理，并不需要一直持續(xù)到花芽分化。植物在達(dá)到一定的生理，并不需要一直持續(xù)到花芽分化。植物在達(dá)到一定的生理年齡時(shí)，經(jīng)過足夠天數(shù)的適宜光周期處理，以后即使處理年齡時(shí)，經(jīng)過足夠天數(shù)的適宜光周期處理，以后即使處于不適宜的光周期下，仍能保持這種刺激的效果而開花，于不適宜的光周期下，仍能保持這種刺激的效果而開花，這種效應(yīng)叫做光周期誘導(dǎo)（這種效應(yīng)叫做光周期誘導(dǎo)（photoperiodic induction）。）。因此，光周期成

26、花反應(yīng)是個(gè)誘導(dǎo)過程，花芽的分化并不一因此，光周期成花反應(yīng)是個(gè)誘導(dǎo)過程，花芽的分化并不一定是在適宜光周期處理的當(dāng)時(shí)，植物可以保持這種誘導(dǎo)狀定是在適宜光周期處理的當(dāng)時(shí)，植物可以保持這種誘導(dǎo)狀態(tài)。不同種類的植物通過光周期誘導(dǎo)的天數(shù)不同。態(tài)。不同種類的植物通過光周期誘導(dǎo)的天數(shù)不同。 （2 2）有效光強(qiáng)）有效光強(qiáng) 植物的光周期反應(yīng)不需要很強(qiáng)的光強(qiáng)，植物的光周期反應(yīng)不需要很強(qiáng)的光強(qiáng)，幾個(gè)勒克司幾個(gè)勒克司的弱光即對(duì)光周期反應(yīng)有效。的弱光即對(duì)光周期反應(yīng)有效。 幾個(gè)勒克司的弱光例如曙暮光和路燈幾個(gè)勒克司的弱光例如曙暮光和路燈, ,雖不能使植物進(jìn)行光合作用，但仍能起到延長(zhǎng)雖不能使植物進(jìn)行光合作用，但仍能起到延長(zhǎng)光

27、照長(zhǎng)度的作用。光照長(zhǎng)度的作用。 （3）光周期誘導(dǎo)中光期與暗期的作用）光周期誘導(dǎo)中光期與暗期的作用 自然條件下，一天自然條件下，一天24h中是光暗交替的，即中是光暗交替的，即光期長(zhǎng)度和暗期長(zhǎng)度互補(bǔ)。所以，有臨界日長(zhǎng)就光期長(zhǎng)度和暗期長(zhǎng)度互補(bǔ)。所以，有臨界日長(zhǎng)就會(huì)有相應(yīng)的臨界暗期（會(huì)有相應(yīng)的臨界暗期（critical dark period），），那么，是光期還是暗期起決定作用？許多試驗(yàn)表那么，是光期還是暗期起決定作用？許多試驗(yàn)表明，暗期有更重要的作用。明，暗期有更重要的作用。暗期間斷對(duì)開花的影響暗期間斷對(duì)開花的影響 光周期效應(yīng)決定于暗期長(zhǎng)度而不決定于光周期效應(yīng)決定于暗期長(zhǎng)度而不決定于光期長(zhǎng)度或光暗

28、期之比。光期長(zhǎng)度或光暗期之比。 短日性植物需要一定時(shí)間以上的暗期才能短日性植物需要一定時(shí)間以上的暗期才能開花，而長(zhǎng)日性植物暗期過長(zhǎng)也不能開花。開花，而長(zhǎng)日性植物暗期過長(zhǎng)也不能開花。 即使給予足夠長(zhǎng)的暗期，如暗期中途即使給予足夠長(zhǎng)的暗期，如暗期中途給以給以“光中斷光中斷”，則暗期效果消失，而光期，則暗期效果消失，而光期中途的中途的“暗中斷暗中斷”處理則無變化。處理則無變化。 因此在研究植物光照階段的發(fā)育速度時(shí)，因此在研究植物光照階段的發(fā)育速度時(shí)，有人提出暗長(zhǎng)積量的概念，即將光照階段內(nèi)有人提出暗長(zhǎng)積量的概念，即將光照階段內(nèi)每日暗期時(shí)間之和稱為暗長(zhǎng)積量，認(rèn)為滿足每日暗期時(shí)間之和稱為暗長(zhǎng)積量，認(rèn)為滿足

29、所需的暗長(zhǎng)積量，作物才能完成光照階段。所需的暗長(zhǎng)積量，作物才能完成光照階段。 植物光周期性的形成與原產(chǎn)地發(fā)育期間植物光周期性的形成與原產(chǎn)地發(fā)育期間自然光照的絕對(duì)長(zhǎng)度和它的變化趨勢(shì)有著密切自然光照的絕對(duì)長(zhǎng)度和它的變化趨勢(shì)有著密切的關(guān)系。的關(guān)系。 植物光周期性的形成，是植物長(zhǎng)期適應(yīng)植物光周期性的形成，是植物長(zhǎng)期適應(yīng)原產(chǎn)地發(fā)育期間自然光照條件的結(jié)果。原產(chǎn)地發(fā)育期間自然光照條件的結(jié)果。 在人工選育的條件下，植物的光周期性在人工選育的條件下，植物的光周期性是可以改變的。是可以改變的。 1 1、光周期學(xué)說（經(jīng)典、解釋現(xiàn)象）、光周期學(xué)說（經(jīng)典、解釋現(xiàn)象） 認(rèn)為植物通過合適的光周期，就能完成認(rèn)為植物通過合適的

30、光周期，就能完成它的發(fā)育過程，這是植物本身的生物節(jié)律即它的發(fā)育過程，這是植物本身的生物節(jié)律即植物只在符合它本性的黑暗與光照交替下，植物只在符合它本性的黑暗與光照交替下，才能夠正常發(fā)育，否則，就會(huì)延遲發(fā)育或者才能夠正常發(fā)育，否則，就會(huì)延遲發(fā)育或者不發(fā)育，而且不同植物需要不同時(shí)間長(zhǎng)度的不發(fā)育，而且不同植物需要不同時(shí)間長(zhǎng)度的光照與黑暗的交替。光照與黑暗的交替。 認(rèn)為植物的生長(zhǎng)發(fā)育不決定于光周期，認(rèn)為植物的生長(zhǎng)發(fā)育不決定于光周期，而決定于通過一定的發(fā)育階段而決定于通過一定的發(fā)育階段光照階段。光照階段。 李森科提出植物發(fā)育要經(jīng)過兩個(gè)階段李森科提出植物發(fā)育要經(jīng)過兩個(gè)階段即春化階段和光照階段。即春化階段和光

31、照階段。 長(zhǎng)日性植物需要連續(xù)的光照（晝長(zhǎng)夜短），長(zhǎng)日性植物需要連續(xù)的光照（晝長(zhǎng)夜短），這是因?yàn)殚L(zhǎng)日性植物的莖生長(zhǎng)點(diǎn)，只有在光照這是因?yàn)殚L(zhǎng)日性植物的莖生長(zhǎng)點(diǎn)，只有在光照條件下才能夠進(jìn)行必要的階段質(zhì)變。而短日性條件下才能夠進(jìn)行必要的階段質(zhì)變。而短日性植物需要連續(xù)的黑暗（晝短夜長(zhǎng)），這是因?yàn)橹参镄枰B續(xù)的黑暗（晝短夜長(zhǎng)），這是因?yàn)槎倘招灾参锏那o生長(zhǎng)點(diǎn)只有在黑暗條件下才能短日性植物的莖生長(zhǎng)點(diǎn)只有在黑暗條件下才能進(jìn)行必要的階段質(zhì)變。并認(rèn)為植物發(fā)育對(duì)光暗進(jìn)行必要的階段質(zhì)變。并認(rèn)為植物發(fā)育對(duì)光暗反應(yīng)是在一定的具體階段中進(jìn)行的，并不是在反應(yīng)是在一定的具體階段中進(jìn)行的，并不是在全生育期或籠統(tǒng)地在開花以前進(jìn)行的。

32、全生育期或籠統(tǒng)地在開花以前進(jìn)行的。 認(rèn)為植物的發(fā)育不是決定于光周期，認(rèn)為植物的發(fā)育不是決定于光周期，也不是要求光或暗，實(shí)質(zhì)上是需要一定也不是要求光或暗，實(shí)質(zhì)上是需要一定波長(zhǎng)的光。波長(zhǎng)的光。 長(zhǎng)日性植物的發(fā)育需要長(zhǎng)波的光，長(zhǎng)日性植物的發(fā)育需要長(zhǎng)波的光，短日性植物的發(fā)育需要短波的光，這是短日性植物的發(fā)育需要短波的光，這是植物在長(zhǎng)期生活環(huán)境下自然選擇的結(jié)果。植物在長(zhǎng)期生活環(huán)境下自然選擇的結(jié)果。 在低緯度地區(qū)，一日里太陽高度在在低緯度地區(qū)，一日里太陽高度在30以下以下的時(shí)間較短，的時(shí)間較短，30以上時(shí)間幾乎比前者多達(dá)一倍以上時(shí)間幾乎比前者多達(dá)一倍（表（表2.4），而），而30以上的時(shí)間內(nèi)，短波的百分比

33、以上的時(shí)間內(nèi)，短波的百分比較大（表較大（表2.5），），植物長(zhǎng)期適應(yīng)的結(jié)果，就形成植物長(zhǎng)期適應(yīng)的結(jié)果，就形成了需要短波的短日性植物。了需要短波的短日性植物。 而在高緯度地區(qū)則正好相反。而在高緯度地區(qū)則正好相反。地地 名名緯緯 度度太陽在地平線太陽在地平線30 以上以上30 以下以下？18 10 N8小時(shí)小時(shí)40分分4小時(shí)小時(shí)31分分廣廣 州州23 10 N8小時(shí)小時(shí)42分分4小時(shí)小時(shí)48分分南南 京京32 04 N9小時(shí)小時(shí)20分分4小時(shí)小時(shí)52分分北北 京京39 54 N9小時(shí)小時(shí)14分分5小時(shí)小時(shí)44分分哈爾濱哈爾濱45 45 N9小時(shí)小時(shí)24分分6小時(shí)小時(shí)17分分列寧格勒列寧格勒60 0

34、0 N9小時(shí)小時(shí)32分分9小時(shí)小時(shí)19分分輻輻 射射種種 類類波波 長(zhǎng)長(zhǎng)( nm )太陽距地平面高度（度）太陽距地平面高度（度）0.55.010.0 20.0 30.0 50.0 90.0占總輻射的比例（占總輻射的比例（%）紫外線紫外線295-4000.00.41.02.02.73.24.7可見光可見光400-760 31.2 38.6 41.0 42.7 43.7 43.9 45.3紅外線紅外線 76068.8 61.0 58.0 55.3 54.6 52.9 50.0 認(rèn)為高等植物對(duì)光照長(zhǎng)度的反應(yīng)決定于認(rèn)為高等植物對(duì)光照長(zhǎng)度的反應(yīng)決定于植物的植物的光敏色素系統(tǒng)光敏色素系統(tǒng)。 光敏色素是存在

35、于植物體中的一種激素，光敏色素是存在于植物體中的一種激素，在植物體內(nèi)以兩種形式同時(shí)存在，即：在植物體內(nèi)以兩種形式同時(shí)存在，即： 紅光吸收型紅光吸收型 PrPr（最大吸收波長(zhǎng)最大吸收波長(zhǎng)660660nmnm） 遠(yuǎn)紅光吸收型遠(yuǎn)紅光吸收型P Pf fr r（最大吸收波長(zhǎng)最大吸收波長(zhǎng)730730nmnm） Pr Pr與與P Pf fr r在一定條件下可相互轉(zhuǎn)化如圖：在一定條件下可相互轉(zhuǎn)化如圖： 660 660nmnm 黑暗黑暗 Pr Pr P Pf fr r Pr Pr 730 730nmnm 在光照條件下，植物體內(nèi)形成的光敏在光照條件下，植物體內(nèi)形成的光敏色素主要是色素主要是PfrPfr，當(dāng)轉(zhuǎn)移到黑

36、暗中后，當(dāng)轉(zhuǎn)移到黑暗中后，PfrPfr緩慢地轉(zhuǎn)變?yōu)榫徛剞D(zhuǎn)變?yōu)镻rPr，Pfr PrPfr Pr的暗轉(zhuǎn)化約需的暗轉(zhuǎn)化約需8 81010小時(shí)，所以，在暗期中用閃光干擾，小時(shí)，所以，在暗期中用閃光干擾，這種轉(zhuǎn)化不能完成。這種轉(zhuǎn)化不能完成。 研究表明，開花激素的形成與研究表明，開花激素的形成與PfrPfr和和PrPr的比值有關(guān)。短日性植物要求較低的的比值有關(guān)。短日性植物要求較低的Pfr/PrPfr/Pr比值，才能引起開花激素的形成，這就需要比值，才能引起開花激素的形成，這就需要有一定長(zhǎng)度的暗期，使有一定長(zhǎng)度的暗期，使PrPr增多。增多。 而長(zhǎng)日性植物則正好相反。而長(zhǎng)日性植物則正好相反。 1 1、對(duì)營

37、養(yǎng)生長(zhǎng)的影響、對(duì)營養(yǎng)生長(zhǎng)的影響 光周期對(duì)植物營養(yǎng)生長(zhǎng)有一定的影響光周期對(duì)植物營養(yǎng)生長(zhǎng)有一定的影響（教材（教材P P3737），但對(duì)大多數(shù)植物營養(yǎng)生長(zhǎng)的），但對(duì)大多數(shù)植物營養(yǎng)生長(zhǎng)的影響不大。影響不大。 實(shí)際上，光周期主要是通過影響光合實(shí)際上，光周期主要是通過影響光合作用的時(shí)間從而影響植物的營養(yǎng)生長(zhǎng)。作用的時(shí)間從而影響植物的營養(yǎng)生長(zhǎng)。 2 2、對(duì)生殖生長(zhǎng)的影響、對(duì)生殖生長(zhǎng)的影響 光周期最明顯的作用就是對(duì)植物開花的光周期最明顯的作用就是對(duì)植物開花的誘導(dǎo)效應(yīng)，而開花的早晚會(huì)對(duì)作物生長(zhǎng)發(fā)育誘導(dǎo)效應(yīng)，而開花的早晚會(huì)對(duì)作物生長(zhǎng)發(fā)育及產(chǎn)量形成產(chǎn)生重要影響及產(chǎn)量形成產(chǎn)生重要影響（教材（教材P P38383939

38、）。 因此，可以通過人工控制作物的光周期因此，可以通過人工控制作物的光周期來達(dá)到生產(chǎn)的目的。來達(dá)到生產(chǎn)的目的。 表示某一植物品種在縮短或延長(zhǎng)日照的表示某一植物品種在縮短或延長(zhǎng)日照的情況下對(duì)開花結(jié)實(shí)的影響程度。情況下對(duì)開花結(jié)實(shí)的影響程度。 每種植物的不同品種雖屬于同一類型，每種植物的不同品種雖屬于同一類型，但對(duì)光照長(zhǎng)短的要求仍有差別，有的甚至對(duì)但對(duì)光照長(zhǎng)短的要求仍有差別，有的甚至對(duì)光長(zhǎng)的反應(yīng)已不明顯，這是不同品種長(zhǎng)期適光長(zhǎng)的反應(yīng)已不明顯，這是不同品種長(zhǎng)期適應(yīng)各自產(chǎn)地生境的結(jié)果。應(yīng)各自產(chǎn)地生境的結(jié)果。 例如例如水稻水稻。 水稻的感光性水稻的感光性 在滿足水稻生長(zhǎng)發(fā)育所要求的溫度條件在滿足水稻生長(zhǎng)發(fā)

39、育所要求的溫度條件前提下，在短日照條件下可使生育期縮短、前提下，在短日照條件下可使生育期縮短、在長(zhǎng)日照條件下可使生育期延長(zhǎng)的特性。在長(zhǎng)日照條件下可使生育期延長(zhǎng)的特性。 a a、對(duì)、對(duì)臨界光長(zhǎng)的要求臨界光長(zhǎng)的要求 一般地，感光性強(qiáng)的品種或植物，對(duì)臨界一般地，感光性強(qiáng)的品種或植物，對(duì)臨界光長(zhǎng)的要求比較嚴(yán)格，而感光性弱的品種要求光長(zhǎng)的要求比較嚴(yán)格，而感光性弱的品種要求不嚴(yán)格或不明顯。不嚴(yán)格或不明顯。 b b、感光系數(shù)或感光指數(shù)感光系數(shù)或感光指數(shù) 指發(fā)育速度隨光照時(shí)數(shù)而變化的程度，指發(fā)育速度隨光照時(shí)數(shù)而變化的程度，即播種期相差一天，相應(yīng)的生育期天數(shù)的即播種期相差一天，相應(yīng)的生育期天數(shù)的差值。差值越大，

40、則表示該品種的感光性差值。差值越大，則表示該品種的感光性越強(qiáng)，反之則表示該品種的感光性越弱。越強(qiáng)，反之則表示該品種的感光性越弱。 試驗(yàn)設(shè)試驗(yàn)設(shè)8 8個(gè)點(diǎn)、個(gè)點(diǎn)、158158個(gè)品種、個(gè)品種、1515個(gè)播期，用個(gè)播期，用溫度相近但光長(zhǎng)相差較大兩地同一品種在同一溫度相近但光長(zhǎng)相差較大兩地同一品種在同一播期下的出穗天數(shù)之差與光長(zhǎng)較長(zhǎng)之地出穗天播期下的出穗天數(shù)之差與光長(zhǎng)較長(zhǎng)之地出穗天數(shù)之比的百分?jǐn)?shù)作為出穗促進(jìn)率。數(shù)之比的百分?jǐn)?shù)作為出穗促進(jìn)率。 出穗促進(jìn)率大，則表示短日促進(jìn)出穗的出穗促進(jìn)率大，則表示短日促進(jìn)出穗的作用大，稱為感光性強(qiáng)，反之稱為感光性弱。作用大，稱為感光性強(qiáng)，反之稱為感光性弱。感光性級(jí)別感光

41、性級(jí)別短日出穗促進(jìn)率（短日出穗促進(jìn)率（%）弱弱10.020.15.035.110.0中中410.115.0515.120.0620.130.0強(qiáng)強(qiáng)730.145.0845.160.09 60.0 1、作物引種、作物引種 光周期學(xué)說應(yīng)用于作物引種時(shí)應(yīng)注意：光周期學(xué)說應(yīng)用于作物引種時(shí)應(yīng)注意： （1）短日性作物的北方品種向南引種時(shí)，）短日性作物的北方品種向南引種時(shí)，由于光照變短，溫度升高，導(dǎo)致生育期縮短，由于光照變短，溫度升高，導(dǎo)致生育期縮短，可能出現(xiàn)早穗現(xiàn)象，穗小粒少。南方品種向北可能出現(xiàn)早穗現(xiàn)象，穗小粒少。南方品種向北引入時(shí)，由于光照變長(zhǎng)，溫度降低，導(dǎo)致延遲引入時(shí)，由于光照變長(zhǎng)，溫度降低，導(dǎo)致延

42、遲成熟，甚至不能抽穗開花。成熟，甚至不能抽穗開花。 （2 2）長(zhǎng)日性作物的北方品種向南引種時(shí)，）長(zhǎng)日性作物的北方品種向南引種時(shí)，一般延遲成熟。但南方溫度較高，生育期是否一般延遲成熟。但南方溫度較高，生育期是否延長(zhǎng)，還要綜合考慮其光溫特性。延長(zhǎng)，還要綜合考慮其光溫特性。 而南方品種向北引入時(shí)，一般提早成熟，而南方品種向北引入時(shí)，一般提早成熟，但北方溫度較低，發(fā)育速度減慢，生育期是否但北方溫度較低，發(fā)育速度減慢，生育期是否縮短也應(yīng)綜合考慮。縮短也應(yīng)綜合考慮。 （3 3）緯度和海拔相近地區(qū)相互間引種，）緯度和海拔相近地區(qū)相互間引種，光溫條件大致相似，較易成功。光溫條件大致相似，較易成功。 （4 4）

43、同一地區(qū)平原與高原間相互引種，）同一地區(qū)平原與高原間相互引種，光照條件沒有變化，其延長(zhǎng)或縮短生育期的光照條件沒有變化，其延長(zhǎng)或縮短生育期的日數(shù)，決定于高度差引起的溫度變化。日數(shù)，決定于高度差引起的溫度變化。 （5 5）同一地區(qū)早中稻作晚稻種植時(shí)，提早）同一地區(qū)早中稻作晚稻種植時(shí)，提早成熟，而晚稻早播時(shí)，延遲成熟。成熟，而晚稻早播時(shí)，延遲成熟。 因此在雙季稻區(qū)，早稻可用作晚稻栽培，因此在雙季稻區(qū)，早稻可用作晚稻栽培，而晚稻不能用作早稻栽培。而晚稻不能用作早稻栽培。 雜交育種常因親本花期不一，給育種雜交育種常因親本花期不一，給育種工作帶來困難。工作帶來困難。 而采用人工光照處理可解決這一問題。而采

44、用人工光照處理可解決這一問題。 如早稻和晚稻雜交育種時(shí)，可在晚稻如早稻和晚稻雜交育種時(shí)，可在晚稻秧苗秧苗47葉期進(jìn)行遮光處理，促使其提早葉期進(jìn)行遮光處理，促使其提早開花以便和早稻進(jìn)行雜交授粉，培育新品開花以便和早稻進(jìn)行雜交授粉，培育新品種。種。 利用中國氣候多樣的特點(diǎn)，可進(jìn)利用中國氣候多樣的特點(diǎn)，可進(jìn)行作物的跨區(qū)繁育：短日植物水稻和行作物的跨區(qū)繁育：短日植物水稻和玉米可在海南島加快繁育種子，一年玉米可在海南島加快繁育種子，一年內(nèi)可繁殖內(nèi)可繁殖23代，加速育種進(jìn)程，縮代，加速育種進(jìn)程，縮短育種年限。短育種年限。 了解光照長(zhǎng)度對(duì)植物的影響，對(duì)防御了解光照長(zhǎng)度對(duì)植物的影響，對(duì)防御農(nóng)業(yè)氣象災(zāi)害也有作用

45、。農(nóng)業(yè)氣象災(zāi)害也有作用。主要是躲。主要是躲。 利用作物長(zhǎng)、短日照特性，可以促進(jìn)利用作物長(zhǎng)、短日照特性，可以促進(jìn)人們所需要的營養(yǎng)器官的發(fā)育而提高產(chǎn)量。人們所需要的營養(yǎng)器官的發(fā)育而提高產(chǎn)量。主要是延長(zhǎng)生育期。主要是延長(zhǎng)生育期。 對(duì)以收獲營養(yǎng)體為主的作物，可以通對(duì)以收獲營養(yǎng)體為主的作物，可以通過控制光周期抑制其開花。如短日植物過控制光周期抑制其開花。如短日植物麻類，南種北引可推遲開花，增加植物麻類，南種北引可推遲開花，增加植物高度，提高纖維產(chǎn)量和質(zhì)量等。高度，提高纖維產(chǎn)量和質(zhì)量等。 花卉栽培中，光周期的人工控制可以促進(jìn)或花卉栽培中，光周期的人工控制可以促進(jìn)或延遲開花。如短日植物菊花，用遮光縮短光照時(shí)

46、延遲開花。如短日植物菊花，用遮光縮短光照時(shí)間的辦法，可以從十月份提前至六、七月間開花；間的辦法，可以從十月份提前至六、七月間開花；若在短日來臨之前，人工補(bǔ)充延長(zhǎng)光照時(shí)間或進(jìn)若在短日來臨之前，人工補(bǔ)充延長(zhǎng)光照時(shí)間或進(jìn)行暗期間斷，則可推遲開花。對(duì)于長(zhǎng)日性的花卉，行暗期間斷，則可推遲開花。對(duì)于長(zhǎng)日性的花卉，如杜鵑、山茶花等，人工延長(zhǎng)光照或暗期間斷，如杜鵑、山茶花等，人工延長(zhǎng)光照或暗期間斷，可提早開花?？商嵩玳_花。 一、光強(qiáng)與光合作用一、光強(qiáng)與光合作用 二、植物群體的光合產(chǎn)量二、植物群體的光合產(chǎn)量 三、光照強(qiáng)度對(duì)植物生長(zhǎng)發(fā)育的影響三、光照強(qiáng)度對(duì)植物生長(zhǎng)發(fā)育的影響 1 1、光強(qiáng)與光合作用的關(guān)系、光強(qiáng)與光

47、合作用的關(guān)系 光合作用是植物生長(zhǎng)發(fā)育和產(chǎn)量形成的光合作用是植物生長(zhǎng)發(fā)育和產(chǎn)量形成的物質(zhì)基礎(chǔ)，而沒有光便沒有光合作用。物質(zhì)基礎(chǔ)，而沒有光便沒有光合作用。 因此，光強(qiáng)對(duì)植物生長(zhǎng)發(fā)育的影響主要因此，光強(qiáng)對(duì)植物生長(zhǎng)發(fā)育的影響主要是通過對(duì)光合作用強(qiáng)度的影響來體現(xiàn)的。是通過對(duì)光合作用強(qiáng)度的影響來體現(xiàn)的。 重要性：重要性： 研究光強(qiáng)對(duì)光合作用的影響以及光強(qiáng)研究光強(qiáng)對(duì)光合作用的影響以及光強(qiáng)與光合作用的關(guān)系，對(duì)建立作物數(shù)值模擬與光合作用的關(guān)系，對(duì)建立作物數(shù)值模擬模式尤為重要，同時(shí)，也是估算作物群體模式尤為重要，同時(shí)，也是估算作物群體光能利用率及作物光能生產(chǎn)潛力的基礎(chǔ)。光能利用率及作物光能生產(chǎn)潛力的基礎(chǔ)。 光合速

48、度光合速度(mgCO(mgCO2 2/dm/dm2 2h)h)6050 C4植物植物4030 C3植物植物2010 0 20 40 60 80 光強(qiáng)度（千勒克司）光強(qiáng)度（千勒克司） 圖圖2.2 2.2 光對(duì)單葉光合作用的直接影響光對(duì)單葉光合作用的直接影響光光合合 葉面積系數(shù)葉面積系數(shù)作作用用 大大 中中 小小 光強(qiáng)度光強(qiáng)度 圖圖2.3 不同葉面積系數(shù)的光不同葉面積系數(shù)的光-光合作用示意圖光合作用示意圖6060 光合速度光合速度(mgCO(mgCO2 2/dm/dm2 2h)h)50 50 玉米玉米40 40 水稻水稻 大豆大豆30 30 小麥小麥20 20 鴨茅鴨茅10 10 櫸櫸 0 0 2

49、0 40 60 80 100 20 40 60 80 100 光強(qiáng)度（千勒克司）光強(qiáng)度（千勒克司）圖圖2.4 2.4 各種植物的光各種植物的光- -光合作用曲線（光合作用曲線（COCO2 2濃度濃度0.03%0.03%） 植物的光合作用強(qiáng)度在很大程度上植物的光合作用強(qiáng)度在很大程度上決定于光照強(qiáng)度。決定于光照強(qiáng)度。 光強(qiáng)與光合作用關(guān)系會(huì)因植物群體光強(qiáng)與光合作用關(guān)系會(huì)因植物群體的繁茂程度而有明顯差異。的繁茂程度而有明顯差異。 不同的植物光不同的植物光光合作用曲線不盡光合作用曲線不盡相同。相同。 (1) (1) 光飽和點(diǎn)光飽和點(diǎn) 在一定的光照強(qiáng)度范圍內(nèi)，光合作用強(qiáng)度隨在一定的光照強(qiáng)度范圍內(nèi)，光合作用

50、強(qiáng)度隨光強(qiáng)的增強(qiáng)而增強(qiáng)。當(dāng)光強(qiáng)達(dá)到一定的強(qiáng)度后，光強(qiáng)的增強(qiáng)而增強(qiáng)。當(dāng)光強(qiáng)達(dá)到一定的強(qiáng)度后，光合作用強(qiáng)度不再相應(yīng)地增強(qiáng)，而是趨近于一條光合作用強(qiáng)度不再相應(yīng)地增強(qiáng)，而是趨近于一條漸近線，這種現(xiàn)象稱為光飽和現(xiàn)象。漸近線，這種現(xiàn)象稱為光飽和現(xiàn)象。 這個(gè)光強(qiáng)的臨界點(diǎn)稱為光飽和點(diǎn)。這個(gè)光強(qiáng)的臨界點(diǎn)稱為光飽和點(diǎn)。6060 光合速度光合速度(mgCO(mgCO2 2/dm/dm2 2h)h)50 50 玉米玉米40 40 水稻水稻 大豆大豆30 30 小麥小麥20 20 鴨茅鴨茅10 10 櫸櫸 0 0 20 40 60 80 100 20 40 60 80 100 光強(qiáng)度（千勒克司）光強(qiáng)度（千勒克司）圖圖2

51、.4 2.4 各種植物的光各種植物的光- -光合作用曲線（光合作用曲線（COCO2 2濃度濃度0.03%0.03%） 若光強(qiáng)高于光飽和點(diǎn)，不僅不會(huì)使植物若光強(qiáng)高于光飽和點(diǎn)，不僅不會(huì)使植物光合作用強(qiáng)度增強(qiáng)，反而會(huì)導(dǎo)致葉溫升高、光合作用強(qiáng)度增強(qiáng)，反而會(huì)導(dǎo)致葉溫升高、氣孔關(guān)閉，葉綠素鈍化、分解、破壞及植物氣孔關(guān)閉，葉綠素鈍化、分解、破壞及植物組織灼傷，使光合作用強(qiáng)度下降。組織灼傷，使光合作用強(qiáng)度下降。 所以在實(shí)際測(cè)量時(shí)光強(qiáng)過高時(shí)光所以在實(shí)際測(cè)量時(shí)光強(qiáng)過高時(shí)光光合光合作用曲線會(huì)呈拋物線狀。作用曲線會(huì)呈拋物線狀。 （2 2）光補(bǔ)償點(diǎn)光補(bǔ)償點(diǎn) 植物的光合作用強(qiáng)度和呼吸作用強(qiáng)度達(dá)到植物的光合作用強(qiáng)度和呼吸作

52、用強(qiáng)度達(dá)到相等時(shí)的光強(qiáng)值稱為光補(bǔ)償點(diǎn)。相等時(shí)的光強(qiáng)值稱為光補(bǔ)償點(diǎn)。 在此光強(qiáng)下，光合作用制造的產(chǎn)物與呼吸在此光強(qiáng)下，光合作用制造的產(chǎn)物與呼吸作用消耗的產(chǎn)物相等；或者說同一葉片在同一作用消耗的產(chǎn)物相等；或者說同一葉片在同一時(shí)間內(nèi)，光合過程吸收的時(shí)間內(nèi)，光合過程吸收的COCO2 2和呼吸過程放出的和呼吸過程放出的COCO2 2等量。等量。 當(dāng)光強(qiáng)在光補(bǔ)償點(diǎn)以上，植物可以積累當(dāng)光強(qiáng)在光補(bǔ)償點(diǎn)以上，植物可以積累有機(jī)物質(zhì)。當(dāng)光強(qiáng)處于補(bǔ)償點(diǎn)時(shí)，植物沒有有機(jī)物質(zhì)。當(dāng)光強(qiáng)處于補(bǔ)償點(diǎn)時(shí)，植物沒有干物質(zhì)積累。而長(zhǎng)期處于光補(bǔ)償點(diǎn)以下時(shí)，干物質(zhì)積累。而長(zhǎng)期處于光補(bǔ)償點(diǎn)以下時(shí)，植物的干物質(zhì)積累小于支出時(shí)，植物便會(huì)因植物

53、的干物質(zhì)積累小于支出時(shí)，植物便會(huì)因饑餓而生長(zhǎng)不良甚至死亡。饑餓而生長(zhǎng)不良甚至死亡。 不同植物（喜陰、喜陽、不同植物（喜陰、喜陽、C C3 3、C C4 4），），同一植物的不同品種，同一品種不同發(fā)育期同一植物的不同品種，同一品種不同發(fā)育期及不同部位的葉片光飽和點(diǎn)和光補(bǔ)償點(diǎn)不同。及不同部位的葉片光飽和點(diǎn)和光補(bǔ)償點(diǎn)不同。 光飽和點(diǎn)和光補(bǔ)償點(diǎn)還因溫度、水分、光飽和點(diǎn)和光補(bǔ)償點(diǎn)還因溫度、水分、COCO2 2濃度等因子的不同而變化。濃度等因子的不同而變化。 群體光飽和點(diǎn)和光補(bǔ)償點(diǎn)均高于單葉。群體光飽和點(diǎn)和光補(bǔ)償點(diǎn)均高于單葉。 1 1、單葉光合作用與光強(qiáng)的關(guān)系、單葉光合作用與光強(qiáng)的關(guān)系 根據(jù)實(shí)測(cè)資料，植物

54、單葉的光合作用強(qiáng)度根據(jù)實(shí)測(cè)資料，植物單葉的光合作用強(qiáng)度隨著光強(qiáng)的變化呈直角雙曲線型，其關(guān)系可用隨著光強(qiáng)的變化呈直角雙曲線型，其關(guān)系可用下式表示：下式表示： 式中，式中，P P為光合作用強(qiáng)度（為光合作用強(qiáng)度（mgCOmgCO2 2/dm/dm2 2.h.h），），I I為為光的強(qiáng)度，光的強(qiáng)度，a a、b b為常數(shù)。為常數(shù)。1b IPa I 當(dāng)當(dāng)II，Pb/aPb/a；顯然顯然b/ab/a為光合作用為光合作用強(qiáng)度的極限值，也就是說強(qiáng)度的極限值，也就是說 ，b/ab/a是光飽和點(diǎn)時(shí)是光飽和點(diǎn)時(shí)的光合作用強(qiáng)度。的光合作用強(qiáng)度。 當(dāng)當(dāng)I0I0時(shí)，時(shí)，P/IbP/Ib；顯然顯然 b b為光為光光合光合作用

55、曲線起點(diǎn)（作用曲線起點(diǎn)（I=0I=0）處的斜率。處的斜率。 因此因此a a、b b值可通過試驗(yàn)獲得的資料，繪制值可通過試驗(yàn)獲得的資料，繪制成成P-IP-I圖，用上述的生物學(xué)意義來確定。圖，用上述的生物學(xué)意義來確定。 當(dāng)然，不同的作物、同一作物不同發(fā)育期當(dāng)然，不同的作物、同一作物不同發(fā)育期以及環(huán)境條件不同，以及環(huán)境條件不同，a a、b b值亦不同。值亦不同。 晴天條件下，一般是中午的光合作用的晴天條件下，一般是中午的光合作用的強(qiáng)度大于早晚。強(qiáng)度大于早晚。但若夏天光強(qiáng)過強(qiáng)且伴有高溫，但若夏天光強(qiáng)過強(qiáng)且伴有高溫，則中午會(huì)出現(xiàn)光合作用減弱，即則中午會(huì)出現(xiàn)光合作用減弱，即 “午休午休”現(xiàn)象，現(xiàn)象，但并非

56、每種作物都有但并非每種作物都有“午休午休”現(xiàn)象?，F(xiàn)象。 在同樣光強(qiáng)下，陰天光合作用強(qiáng)度大于在同樣光強(qiáng)下，陰天光合作用強(qiáng)度大于晴天。晴天。因?yàn)殛幪斓奶栞椛渲饕陨⑸涔鉃橹鳎驗(yàn)殛幪斓奶栞椛渲饕陨⑸涔鉃橹?，散射光穿透能力比直射光?qiáng)，葉片吸收光能多。散射光穿透能力比直射光強(qiáng)，葉片吸收光能多。 由于云的變化、葉片的相互遮擋和風(fēng)由于云的變化、葉片的相互遮擋和風(fēng)引起的葉片擺動(dòng)，均會(huì)造成引起的葉片擺動(dòng)，均會(huì)造成同一植株上不同同一植株上不同葉片甚至是同一葉片上不同部位的葉片甚至是同一葉片上不同部位的光強(qiáng)不同，光強(qiáng)不同，光質(zhì)也不同，從而導(dǎo)致其光質(zhì)也不同，從而導(dǎo)致其光合作用強(qiáng)度不同。光合作用強(qiáng)度不同。 將群

57、體內(nèi)光強(qiáng)的垂直分布模型即門司將群體內(nèi)光強(qiáng)的垂直分布模型即門司佐伯佐伯公式代入單葉光合作用強(qiáng)度公式中，并考慮植物公式代入單葉光合作用強(qiáng)度公式中，并考慮植物的呼吸作用，就可得到一定光強(qiáng)下任意一層葉面的呼吸作用，就可得到一定光強(qiáng)下任意一層葉面的凈光合強(qiáng)度計(jì)算公式：的凈光合強(qiáng)度計(jì)算公式： 式中，式中，P P、a a、b b、I I0 0、k k、F F的含義同前，的含義同前，r r為單位為單位葉面積的呼吸作用強(qiáng)度。葉面積的呼吸作用強(qiáng)度。1b IPra I凈001k Fk Fb Iera Ie 整個(gè)群體的凈光合強(qiáng)度就是各層葉面積光合整個(gè)群體的凈光合強(qiáng)度就是各層葉面積光合作用強(qiáng)度的總和，即作用強(qiáng)度的總和，

58、即: : 這便是群體凈光合強(qiáng)度公式之一，亦稱門司這便是群體凈光合強(qiáng)度公式之一，亦稱門司公式。當(dāng)然，這仍然是一個(gè)假定的公式。公式。當(dāng)然，這仍然是一個(gè)假定的公式。0000000()1ln (1) |1ln ()1kFFkFkFFkFb I eprd Fa I eba I erFa ka IbrFa ka I e 凈 現(xiàn)象現(xiàn)象光光合合 P P呼呼吸吸 P P凈凈凈凈生生 R R產(chǎn)產(chǎn) 最適葉面積系數(shù)最適葉面積系數(shù) 圖圖2.2.5 5 葉面積系數(shù)與光合作用的關(guān)系葉面積系數(shù)與光合作用的關(guān)系 定義定義 群體凈生產(chǎn)率達(dá)到最大值時(shí)的葉面積指數(shù)群體凈生產(chǎn)率達(dá)到最大值時(shí)的葉面積指數(shù)稱為稱為最適葉面積指數(shù)。最適葉面積

59、指數(shù)。此時(shí)，群體最下部葉片此時(shí)，群體最下部葉片的光合作用與呼吸作用完全抵消。的光合作用與呼吸作用完全抵消。 計(jì)算公式計(jì)算公式0212lnIbaroptkrF 上式中，上式中，r r可以通過實(shí)測(cè)確定，可以通過實(shí)測(cè)確定，a a、b b則由則由葉片光合特性所決定，主要是葉片光合特性所決定，主要是F F與與k k能夠有一個(gè)能夠有一個(gè)合適的比例關(guān)系。合適的比例關(guān)系。 實(shí)測(cè)結(jié)果實(shí)測(cè)結(jié)果 一般，大田作物在封行后的最適葉面積一般，大田作物在封行后的最適葉面積指數(shù)在指數(shù)在3 35 5之間。之間。 光光光合作用之間的這種雙曲線關(guān)系，光合作用之間的這種雙曲線關(guān)系，現(xiàn)已廣泛應(yīng)用。但光合作用還受溫度、現(xiàn)已廣泛應(yīng)用。但光

60、合作用還受溫度、COCO2 2濃度、水分等其它環(huán)境條件的影響，因此在濃度、水分等其它環(huán)境條件的影響，因此在進(jìn)行數(shù)值模擬時(shí)，應(yīng)加以考慮。進(jìn)行數(shù)值模擬時(shí)，應(yīng)加以考慮。 1 1、光照強(qiáng)度對(duì)植物生長(zhǎng)的影響、光照強(qiáng)度對(duì)植物生長(zhǎng)的影響 （1 1）實(shí)驗(yàn)觀測(cè)結(jié)果）實(shí)驗(yàn)觀測(cè)結(jié)果 表表2.9 2.9 不同光強(qiáng)對(duì)小麥干物重的影響不同光強(qiáng)對(duì)小麥干物重的影響遮遮 光光處處 理理總干重總干重（克（克/M/M2 2）各部分所占百分?jǐn)?shù)各部分所占百分?jǐn)?shù)根根莖葉莖葉籽粒籽粒對(duì)照對(duì)照7807805 56363323230%30%6006003 36363343460%60%3803803 36666313190%90%90902