第十三章 輻射光照與農(nóng)業(yè)

第十三章輻射光照與農(nóng)業(yè)第一頁，共五十三頁，編輯于2023年，星期五第二頁，共五十三頁，編輯于2023年，星期五第三頁，共五十三頁，編輯于2023年，星期五一、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（380～710nm）。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％。

第四頁，共五十三頁，編輯于2023年，星期五二、不同光譜（光質(zhì)）的生物學(xué)意義1.太陽輻射光譜第五頁，共五十三頁，編輯于2023年，星期五

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、昆蟲的趨光反應(yīng)；

2、紫外線輻射的生物學(xué)意義：第六頁，共五十三頁，編輯于2023年，星期五3、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(shí)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(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0．51-0．61μm的光(主要為綠光)，表現(xiàn)為低光合作用。

第七頁，共五十三頁，編輯于2023年，星期五藍(lán)紫綠橙紅紅外線400500600700波長nm↑相對吸收葉綠素α的

吸收光譜第八頁，共五十三頁，編輯于2023年，星期五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(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，使植物向光性更敏感。第九頁，共五十三頁，編輯于2023年，星期五三、人工調(diào)節(jié)光質(zhì)的嘗試第十頁，共五十三頁，編輯于2023年，星期五紅色膜：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。

第十一頁，共五十三頁，編輯于2023年，星期五黃色膜：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1～1.5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)，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。

第十二頁，共五十三頁，編輯于2023年，星期五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(dòng)物的光周期現(xiàn)象動(dòng)物繁殖的光周期：長日照和短日照動(dòng)物，意義昆蟲滯育的光周期換毛換羽的光周期動(dòng)物遷徙的光周期植物的開花結(jié)果、落葉及休眠，動(dòng)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)第十三頁，共五十三頁，編輯于2023年，星期五小時(shí)植物光合作用的晝夜變化第十四頁，共五十三頁，編輯于2023年，星期五實(shí)驗(yàn)室恒定條件下生物的節(jié)律第十五頁，共五十三頁，編輯于2023年，星期五鳥類節(jié)律第十六頁，共五十三頁，編輯于2023年，星期五植物對光周期反應(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(shí)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(shí)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(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)熱帶植物第十七頁，共五十三頁，編輯于2023年，星期五第十八頁，共五十三頁，編輯于2023年，星期五臨界日照長度（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、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？？第十九頁，共五十三頁，編輯于2023年，星期五

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。

植物

臨界日長（h）

短日照蒼耳

16長日照菠菜

13關(guān)鍵：超過還是短于其臨界日長。第二十頁，共五十三頁，編輯于2023年，星期五光、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。第二十一頁，共五十三頁，編輯于2023年，星期五光照長度與植物發(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?yàn)殚L日性植物的莖生長點(diǎn)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。第二十二頁，共五十三頁，編輯于2023年，星期五

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第二十三頁，共五十三頁，編輯于2023年，星期五3.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。第二十四頁，共五十三頁，編輯于2023年，星期五4.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。第二十五頁，共五十三頁，編輯于2023年，星期五（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)育的影響第二十六頁，共五十三頁，編輯于2023年，星期五（二）對生殖生長的影響光周期最明顯的作用就是對植物開花的誘導(dǎo)效應(yīng)（花原基的形成），而開花的早晚會(huì)對作物的生長發(fā)育及產(chǎn)量產(chǎn)生重要的影響。a長春自然光照條件b16h長日照大豆花序第二十七頁，共五十三頁，編輯于2023年，星期五5.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)開花第二十八頁，共五十三頁，編輯于2023年，星期五光照強(qiáng)度的生態(tài)作用影響動(dòng)物的生長、發(fā)育影響動(dòng)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)量第二十九頁，共五十三頁，編輯于2023年，星期五植物對光照強(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)差異第三十頁，共五十三頁，編輯于2023年，星期五光合作用與光照強(qiáng)度的關(guān)系01234567895040302010C4C3光強(qiáng)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第三十一頁，共五十三頁，編輯于2023年，星期五陰地植物與陽地植物對光照強(qiáng)度的適應(yīng)第三十二頁，共五十三頁，編輯于2023年，星期五1、光飽和點(diǎn)和光補(bǔ)償點(diǎn)圖光強(qiáng)-光合曲線圖解

第三十三頁，共五十三頁，編輯于2023年，星期五光補(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)。第三十四頁，共五十三頁，編輯于2023年，星期五動(dòng)物對光照強(qiáng)度的適應(yīng)依活動(dòng)時(shí)間的動(dòng)物分類動(dòng)物開始活動(dòng)的時(shí)間第三十五頁，共五十三頁，編輯于2023年，星期五動(dòng)物活動(dòng)與光照強(qiáng)度晝行性動(dòng)物全晝夜活動(dòng)性動(dòng)物晨昏活動(dòng)性動(dòng)物第三十六頁，共五十三頁，編輯于2023年，星期五第三十七頁，共五十三頁，編輯于2023年，星期五

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。

第三十八頁，共五十三頁，編輯于2023年，星期五

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5，000-10，000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。第三十九頁，共五十三頁，編輯于2023年，星期五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(huì)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)的影響第四十頁，共五十三頁，編輯于2023年，星期五第四十一頁，共五十三頁，編輯于2023年，星期五四、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。第四十二頁，共五十三頁，編輯于2023年，星期五

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(shí)間長度。第四十三頁，共五十三頁，編輯于2023年，星期五

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％。

第四十四頁，共五十三頁，編輯于2023年，星期五

例如：畝產(chǎn)500公斤稻谷，收獲生物學(xué)產(chǎn)量約為1