植物生長與光環(huán)境調(diào)控-植物生產(chǎn)的光照環(huán)境

目

錄地面輻射與大氣輻射、大氣逆輻射1地面有效輻射2光合有效輻射3地面輻射和大氣輻射（一）地面輻射與大氣輻射、大氣逆輻射1.地面輻射地球表面的平均溫度約300K左右，地面日夜不停地放射輻射，稱地面輻射，以Ee表示，其輻射波長為3～80μm，放射能力最強(qiáng)的波長為10μm。地面輻射的波長全部在紅外光區(qū)，因此，地面輻射又稱為地面長波輻射和紅外熱輻射。地面輻射和大氣輻射（一）地面輻射與大氣輻射、大氣逆輻射1.地面輻射地面輻射的結(jié)果：地面長波輻射通過大氣層時，大氣中的水汽、二氧化碳和水滴等吸收了絕大部分的地面輻射能，其中尤以水汽的吸收能力最強(qiáng)，據(jù)統(tǒng)計地面輻射的能量93％被大氣所吸收，僅有7％的能量散失在大氣層之外，而大氣對太陽輻射的吸收僅為大氣上界的6％，可見大氣能量主要直接來自地面，而不是來自太陽，所以說地面輻射是低層大氣的主要熱源。地面輻射和大氣輻射（一）地面輻射與大氣輻射、大氣逆輻射2.大氣輻射大氣在吸收地面輻射后，其溫度升高，平均溫度約為200K左右，大氣亦日夜不停地向外放射輻射，稱大氣輻射。其輻射波長范圍為7~120μm，最大放射能力的波長為15μm，其輻射波長也全部在紅外光區(qū)，所以大氣輻射也稱為大氣長波輻射。地面輻射和大氣輻射（一）地面輻射與大氣輻射、大氣逆輻射3.大氣逆輻射大氣輻射是向四面八方射出的，其中投向地面的那一部分大氣輻射因與地面輻射方向相反，稱為大氣逆輻射，用Ea表示。地面輻射和大氣輻射大氣熱效應(yīng)：大氣能讓大部分的太陽輻射透過而到達(dá)地面，使地面獲得能量，卻把地面輻射幾乎全部吸收，阻止地面能量外泄；還以大氣逆輻射的形式把一部分能量傳回給地面，補(bǔ)償了地面以輻射的形式所損失的能量，這就使地面不至于過多地?fù)p失熱量，而對地面起到了保溫作用，這種作用稱為大氣熱效應(yīng)。因為大氣熱效應(yīng)與溫室玻璃的保溫效應(yīng)相似，所以也稱為大氣的溫室效應(yīng)。溫室氣體：H2O、CO2

、N2O、CH4

、O3

、CFC（氟氯碳）…30多種。地面輻射和大氣輻射三者與溫室效應(yīng)的關(guān)系太陽輻射大氣逆輻射地面輻射溫室效應(yīng)地面輻射和大氣輻射（二）地面有效輻射（E）地面有效輻射：是指地面輻射與地面吸收的大氣逆輻射之差，用E表示。E=Ee-Ea通常地面溫度高于大氣溫度，所以Ee＞Ea，E＞0，即地面放出熱量多，而得到的補(bǔ)充少，意味著地面有效輻射將使地面損失熱量而降溫。E愈大，地面熱量損失愈多，降溫愈劇烈。地面輻射和大氣輻射地面輻射和大氣輻射（三）光合有效輻射(Q)可見光中被綠色植物利用并參與光化學(xué)反應(yīng)的光譜成分稱為光合有效輻射，又稱生理輻射。光合有效輻射的光譜成分主要是波長范圍在390-760nm的可見光部分。光合有效輻射包括太陽直接幅射和散射輻射中的有效光譜成分。葉綠素的吸收高峰有兩個：一個在0.40～0.50μm（主要為藍(lán)、紫光）；另一個在0.60～0.70μm（主要為紅、橙光），因此這兩個是植物光合作用效率最高的波長。地面輻射和大氣輻射（三）光合有效輻射(Q)綠色植物進(jìn)行光合作用過程中，吸收的太陽輻射中使葉綠素分子呈激發(fā)狀態(tài)的那部分光譜能量，波長為380~710納米。光合有效輻射是植物生命活動、有機(jī)物質(zhì)合成和產(chǎn)量形成的能量來源。光合有效輻射包括所在波長范圍內(nèi)的直接輻射和漫射輻射。

Q=0.43S＇+0.57D

式中：S＇—水平面上太陽直接輻射；

D—太陽輻射的漫射輻射。目

錄太陽輻射光譜1到達(dá)地面的太陽輻射2太陽輻射幾個概念:太陽以電磁波的形式時刻不停地向周圍空間放射出巨大的能量，稱為太陽輻射。地球表面一方面吸收太陽輻射，同時又時刻不停地向外輻射能量，稱為地面輻射。大氣直接吸收太陽輻射的能力很弱，但能強(qiáng)烈地吸收地面長波輻射。太陽輻射（一）太陽輻射光譜太陽輻射光譜是指太陽能隨波長的分布。按其波長分為紫外線(波長小于390nm)、可見光(波長390～760nm)和紅外線(波長大于760nm)三個光譜區(qū)。其中可見光區(qū)的能量占太陽總能量的50％左右，由紅、橙、黃、綠、青、藍(lán)、紫7種光色組成；紅外線區(qū)占43％左右；紫外線區(qū)占7％左右。太陽輻射（二）到達(dá)地面的太陽輻射太陽輻照度：簡稱為輻照度，是反映太陽輻射強(qiáng)弱程度的物理量，指單位時間內(nèi)垂直投射到單位面積上的太陽能量的多少。用符號S表示。單位為J/（m2·s）.太陽常數(shù)：當(dāng)?shù)厍蛱幱谌盏仄骄嚯x時，在大氣上界，所測得的太陽輻照度為一個常數(shù)，稱為太陽常數(shù)。數(shù)值為1367.69J/（m2·s），其變化幅度一般在±2％范圍內(nèi)。太陽輻射（二）到達(dá)地面的太陽輻射1.太陽總輻射：到達(dá)地面的太陽輻射由兩部分組成，即太陽直接輻射和散射輻射。直接輻射與散射輻射之和，稱為總輻射。直接輻射是指以平行光線的形式直接投射到地面的太陽輻射。直接輻射照度是指單位面積，在單位時間內(nèi)所接受的直接輻射。散射輻射是指經(jīng)散射后，由天空投射到地面的太陽輻射。散射輻射照度是指單位面積，在單位時間內(nèi)所接受的散射輻射?？傒椪斩戎苯虞椛湔斩扰c散射輻射照度之和稱為總輻照度。太陽輻射（二）到達(dá)地面的太陽輻射2.影響太陽總輻照度的因素（1）太陽高度角太陽光線與地平面的夾角稱為太陽高度角，它有日變化和年變化。太陽高度角越大，輻照度越大。（2）大氣透明系數(shù)總幅照度受到大氣透明度的影響。大氣透明系數(shù)增大時，總輻射也增大。太陽輻射（二）到達(dá)地面的太陽輻射2.影響太陽總輻照度的因素（3）日照時間日照時間長，獲得太陽輻射強(qiáng)；日照時間短，獲得太陽輻射弱。如我國夏季南北普遍高溫，溫差不大，是因為緯度越高的地區(qū)，白晝時間長，彌補(bǔ)了因太陽高度角低損失的能量。太陽輻射（二）到達(dá)地面的太陽輻射2.影響太陽總輻照度的因素（4）云量當(dāng)天空烏云密布時，到達(dá)地面的輻照度以散射輻射為主，這時的總輻射必定減小。當(dāng)部分天空有云，且云遮住陽光時，直接輻射為零，而散射輻射的增大量補(bǔ)償不了直接輻射的減小量，則總輻射也減小。當(dāng)部分天空有云，而且是沒有遮住陽光的中云和高云時，直接輻射沒有明顯減小，或減小不多，而散射輻射卻有明顯增大，因此使得總輻射增大。太陽輻射（二）到達(dá)地面的太陽輻射3.地面對太陽輻射的反射和吸收到達(dá)地面的太陽總輻射中，有一部分被地面反射回到大氣中，稱為地面反射輻射。另一部分被地面吸收轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮?。反射率r：反射輻射與到達(dá)地面的總輻射的百分比。反映地面對太陽輻射反射能力的大小。反射率主要與下墊面性質(zhì)有關(guān)。下墊面：墊在空氣層下面的面（地球表面）。吸收率：由于太陽輻射不能穿透地球，所以地面吸收率為1-r。太陽輻射（二）到達(dá)地面的太陽輻射3.地面對太陽輻射的反射和吸收地表性質(zhì)對太陽輻射的反射率影響很大。一般顏色越深、土壤濕度越大、表面越粗糙的地表，反射率越?。惶柛叨冉窃酱?，反射率越小。植物對太陽輻射具有反射選擇忙，對可見光的反射能力較小(約7%)，對近紅外部分的太陽輻射反射率較大(約50％)。對于地球表面的植被或植物來說，由于枝葉密度、葉色、高度及含水量的不斷變化，對太陽幅射的反射率也有差異。太陽輻射（二）到