农业气象学第二章

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1、第二章太阳辐射与农业生产主要内容§1光的生物学意义与植物的光学特性§2光照长度对植物的影响§3光照强度对植物的影响§4不同光谱成分对植物的影响§5光能利用率及其提高途径实习1：作物光能利用率的计算及分析本章重点与难点本章重点：光合有效辐射、光周期现象、感光性、光饱和点与光补偿点、光能利用率等基本概念。光周期学说在农业生产中的应用，光―光合作用关系分析，光能利用状况及提高途径分析。本章难点：光周期学说及其应用，光―光合作用关系理论分析。§1光的生物学意义与植物的光学特性一、光的生物学意义二、植物的光学特性三、光在群体中的分布

2、一、光的生物学意义1、太阳辐射的重要性●太阳辐射是地球上生物有机体的主要能量源泉；●太阳辐射是大气运动和产生各种天气气候现象的主要能量源泉。2、光的生物学意义太阳辐射对植物的作用：●光合效应●热效应●光的形态效应光还在相当程度上影响植物的地理分布。各种辐射波段对植物的重要性见表2.1。表2.1辐射波段及其对植物生命活动的重要性辐射波段光谱区占太阳辐射能（%）对植物生命的效应热效应光合效应形态效应紫外线光合有效辐射近红外辐射长波辐射290～380380～710710～40003000～100000～421～4650～79不重

3、要重要重要重要不重要重要不重要不重要中等重要不重要不重要3、光对植物影响的主要方式光主要从三个方面对植物产生影响：●光长，即光照时间的长短。●光强，即光照的强弱。●光质，即光谱组成的不同。4、研究太阳辐射与农业生产的重要意义●绿色植物通过光合作用所合成的物质约占其干重的90～95%；●太阳辐射能投射到植物体上真正为植物所利用进行光合作用部分却很少。光能利用率低。因此，提高作物的光能利用率是农业生产中的一个十分重要的课题，当然也是农业气象学的主要任务之一。二、植物的光学特性1、单叶叶片对光的反射、透射和吸收（1）基本概念●反

4、射：投射到叶面的太阳辐射被直接反射到太空中去的部分称为外反射；进入叶片内部不能被叶片吸收从投射一侧返回空气中的部分称为内反射；外、内反射之和称为反射。●吸收：进入叶片内部的太阳辐射被叶片吸收的部分称为吸收。●透射：进入叶片内部不能被叶片吸收从投射对面一侧向叶外逸出的部分称为透射。●反射率R、透射率T和吸收率A之间关系：R+T+A=1（2）绿色叶片的能量平衡a.能量用于光合作用；b.能量用于叶子向周围环境散热；c.余下的能量转化为热能，可使623—640克的水分燕腾，并在光合作用中形成约1克物质。（3）影响叶片对光的反射、透

5、射、吸收能力的因素●太阳光谱成分表2.2　绿叶对不同波段的平均反射、透射、吸收率波段光合有效辐射（380-710nm）近红外辐射（710-4000nm）短波辐射（350-3000nm）长波辐射（3000-10000nm）反射率0.090.510.300.05透射率0.060.340.200.00吸收率0.850.150.500.95●植物种类●叶龄、叶片的表面形态、颜色●叶片的水分含量●光的投射角度、天气状况●季节、生育期因此，叶片对太阳辐射的反射率、透射率和吸收率存在着日变化、季节变化，不是一个定值，有一定的变化范围。2

6、、群体叶片对日光的反射、透射和吸收太阳辐射进入植被内部，经过植被中茎叶层层的反射、透射和吸收，当然还包括漏射，而被削弱，形成了一个较复杂的过程。关于群体叶片对日光的反射、透射和吸收能力，可归纳出以下四点看法。（1）同一种农田的植被，对于不同波长的辐射，其反射、透射和吸收能力不同。（2）同一种波长的辐射，不同作物、同一作物不同的生长发育状况（包括品种、密度、叶龄、叶形、叶片的颜色和含水量等等），其反射、透射和吸收能力不同。（3）反射、透射和吸收率不是一个常数，在任一光谱中有一定幅度。（4）群体对日光的反射率和透射率要比单叶明

7、显地小，而吸收率却明显地高于单叶。如稻、麦作物，叶片向上斜立，其反射和透射光几乎都比单叶少一半左右；一般在抽穗开花期，群体的反射率约5～7%，透射率约4～7%，而群体的吸收率则高达85～90%。三、光在群体中的分布1、光在群体中的分布规律由于受作物品种、群体的几何结构以及密度等因素影响，植被中光强的垂直变化十分复杂，但其垂直分布有一定的规律。如油菜、小麦等（图2.1）。图2.1相对总辐射在植被中的分布（翁笃鸣等，1981）相100对80油菜总60辐40射20小麦%0100806040200相对株高%（油菜株高158厘米，小

8、麦株高123厘米）在实际工作中常用透光率来表征农田中的透光情况。透光率：所测高度处的照度与农田上方照度的比值，用小数或百分数表示，也称相对照度。●农田中透光率的分布曲线与光强的分布曲线完全一致，亦随深度迅速递减，其递减率与叶片的铅直分布关系密切。●农田中各高度透光率存在着相同的日变化，由于太阳高度角的改