(农业气象学原理)第二章太阳辐射与农业生产.ppt

第二章 太阳辐射与农业生产 §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 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 用关系理论分析，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 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 从太阳辐射对植物的作用来看，最主要的是太 阳辐射的光合效应、热效应和光的形态效应。 光还在相当程度上影响植物的地理分布等。 3、光对植物影响的主要方式 ● 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（生物学 产量）占其干重的90～95%；而太阳辐射能投射到 植物体上真正为植物所利用进行光合作用的部分却 很少，太阳能利用率很低。如发达国家作物的光能 利用率只有2～5%，许多国家不足1%。 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、叶片对光的反射、透射和吸收 ● 植物的叶片通常都是半透明的。 ● 反射：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；外反射与内反射之和成为反射。 ● 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、影响叶片对光的反射、透射和吸收能力的因素 ● 太阳光谱成分 ● 生物种类 ● 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、影响叶片对光的反射、透射和吸收能力的因素 3、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， 可归纳出以下几点看法： （1）、同一种农田植被，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，不同的作物、同一 种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），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，其反射光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%。 植物叶片的光学特性（反射特性）已在遥感监 测中得到了广泛的应用。 4、光在群体中的分布 由于受作物品种、群体的几何结构以及密度 等因素的影响，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。 如棉花、小麦。 当然，其变化规律和作物叶片的铅直分布状 况相一致。 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。 光在群体中的分布规律 ●农田中透光率的分布曲线与光强分布曲线完 全一致，亦随深度