第3章植物與光的生態(tài)關系

1、第三章 植物與光的生態(tài)關系本章主要內容一、光對植物的生態(tài)作用及植物對光的生態(tài)適應、二、水體、植物對太陽輻射的影響一、光照強度對植物的生態(tài)作用（一）對植物生長發(fā)育及形態(tài)建成的影響 對植物生長及形態(tài)建成的影響： 光能促進細胞的增大和分化，影響細胞的分裂和伸長，植物體積的增長，重量的增加都與光照強度有密切關系；光還能促進組織和器官的分化，制約著器官的生長發(fā)育速度，使植物各器官和組織保持發(fā)育上的正常比例。 如黃化現(xiàn)象就是光照強度對植生長及形態(tài)建成發(fā)生明顯影響的例子。 光對植物的生態(tài)作用及植物的生態(tài)適應 光對植物的生態(tài)作用及植物的生態(tài)適應一、光照強度對植物的生態(tài)作用（一）對植物生長發(fā)育及形態(tài)建成的影響

2、對植物繁殖的影響：（1）影響植物花芽的分化與形成 植物體遮光后，同化量減少，花芽的形成也減少，已經(jīng)形成的花芽也由于體內養(yǎng)分供應不足而發(fā)育不良或早期死亡。（2）對植物開花與結果的影響 在開花期或幼果期，如果光照減弱也會引起結實不良或果實發(fā)育中途停止，甚至落果。（果樹進行合理整形修剪的原因）光對植物的生態(tài)作用及植物的生態(tài)適應一、光照強度對植物的生態(tài)作用（一）光照強度對植物生長發(fā)育及形態(tài)建成的影響 對植物產品質量的影響 光對果實的品質也有良好作用，如蘋果、梨、桃等在強光下能增加果實的含糖量和耐貯性。且使著色良好，因為果實的顏色是由花青素形成的，光照強，花青素的形成也多。一、光照強度對植物的生態(tài)作用（

3、二）植物對光照強度的生態(tài)類型光對植物的生態(tài)作用及植物的生態(tài)適應根據(jù)植物對光照強度的生態(tài)適應可分為：陽性植物（凡是在強光環(huán)境中才能生育健壯、在蔭蔽和弱光條件下生長發(fā)育不良的植物，如蒲公英、松、杉、栓皮櫟、楊、柳等）。陰性植物（是在較弱光照環(huán)境中生長比在強光照下生長更好的植物，如人參，紅豆杉等）。耐蔭植物（介于上二類之間的植物。在全日照下生長最好，但也能忍耐適度的蔭蔽或在生育期間需要較輕度的遮蔭。如青岡、山毛櫸、黨參等）。光對植物的生態(tài)作用及植物的生態(tài)適應一、光照強度對植物的生態(tài)作用（二）植物對光照強度的生態(tài)類型1、陽性植物與陰性植物在形態(tài)結構上的差異 生長狀態(tài)的差異陽性植物一般枝葉稀疏、透光、自

4、然整枝良好、樹皮通常較厚，葉色較淡，一般生長較快，壽命較短。陰性植物一般枝葉濃密，透光度小，自然整形不良，枝下高短，樹皮通常薄，葉色較濃，通常生長較慢，壽命較長。光對植物的生態(tài)作用及植物的生態(tài)適應一、光照強度對植物的生態(tài)作用（二）植物對光照強度的生態(tài)類型1、陽性植物與陰性植物在形態(tài)結構上的差異 莖形態(tài)的差異陽性植物的莖通常較粗，節(jié)間較短，分枝也多。很多高山植物在強烈陽光下節(jié)間縮短。陰性植物的莖通常細長，節(jié)間較長，分枝較少。一、光照強度對植物的生態(tài)作用（二）植物對光照強度的生態(tài)類型1、陽性植物與陰性植物在形態(tài)結構上的差異 葉片的差異陽性植物的葉子一般較小，質地較厚。葉面常有很厚的角質層覆蓋，有的

5、表面有絨毛。陰性植物剛好相反。即葉子較大，質地較薄。葉面比較光滑。 光對植物的生態(tài)作用及植物的生態(tài)適應一、光照強度對植物的生態(tài)作用（二）植物對光照強度的生態(tài)類型2、陽性植物與陰性植物在生理上的差異 耐蔭能力、光補償點、呼吸作用、蒸騰作用、抗高溫、干旱、病蟲害能力等的差異。 葉綠素特點的差異含量上的差異：陰性植物和遮蔭葉子的葉綠素含量大于陽性植物和陽性葉子。葉綠素a與b的比值差異：陽性植物葉綠素a與b的比值較大，陰性植物葉綠素a與b的比值較小。而葉綠素a與葉綠素b的吸收光譜不同，葉綠素a在紅光部分的吸收帶較寬，葉綠素b在藍紫光部分的吸收帶較寬，所以陽性植物能在直射光下較充分地利用紅光，而陰性植物

6、則能在散射光下較好地利用藍紫光。 光對植物的生態(tài)作用及植物的生態(tài)適應二、光譜成分對植物的生態(tài)作用v生理有效輻射：太陽輻射連續(xù)光譜中，植物光合作用利用和色素吸收，具有生理活性的波段稱為生理有效輻射或光合有效輻射，約在0.38-0.74m，與可見光波段基本相符。葉綠素吸收紅、橙光，藍紫光也能被葉綠素和類胡蘿卜素所吸收。v實驗證明：在誘導植物形態(tài)建成、向光性及色素形成等方面，不同波長的光，其作用也不同。光對植物的生態(tài)作用及植物的生態(tài)適應二、光譜成分對植物的生態(tài)作用v如可見光中的藍紫光與青光對植物伸長生長及幼芽的形成有很大作用，并能抑制植物的伸長而使植物形成矮小的形態(tài)；紅光有利于糖的合成；藍光有利于蛋

7、白質的合成；青藍紫光還能引起植物向光性的敏感，并能促進花青素的形成等等。（利用彩色薄膜栽培植物）v如不可見光中的紫外光抑制植物體內某些生長激素的形成，因而也能抑制莖的伸長。（高山植物矮化、葉面縮小、毛茸發(fā)達等現(xiàn)象） 光對植物的生態(tài)作用及植物的生態(tài)適應三、光照長度對植物的生態(tài)作用（一）植物對光照長度的感應類型v 植物的光周期現(xiàn)象：早在1920年Garner和Allard正式提出植物開花的光周期現(xiàn)象，他們認為對植物開花起決定作用的是隨季節(jié)變化的日照長度。日照長度對植物從營養(yǎng)生長期到花原莖形成這段時間的長短，往往有決定性的影響。v 根據(jù)植物開花過程對日照長度反應的不同，可以將植物分為四類：第二節(jié) 光

8、對植物的生態(tài)作用及植物的生態(tài)適應長日照植物：只有當日照長度超過它的臨界日長時才能開花的植物。短日照植物：只有當日照長度短于它的臨界日長時才能開花的植物。中日照植物：只有當晝夜長短比例接近于相等時才能開花的植物。（如甘蔗的某些品種只有晝夜接近12小時才開花）。中間型植物：開花受日照長短的影響較小，只要其它條件合適，在不同日照長度下都能開花。如蒲公英，番茄，黃瓜，四季豆，早熟的喬麥等）。第二節(jié) 光對植物的生態(tài)作用及植物的生態(tài)適應短夜、長夜、長夜閃光對短日照植物及長日照植物的開花效應 光對植物的生態(tài)作用及植物的生態(tài)適應三、光照長度對植物的生態(tài)作用（二）光照長度對植物休眠和地下貯藏器官形成的影響 短日

9、照可以促進植物進入休眠狀態(tài) 植物的休眠是一種抗逆適應，如冬季休眠的植物比生長中的植物能抗更低的溫度，否則許多植物將不能在溫帶、寒帶過冬。 短日照可以促進植物地下貯藏器官的形成和發(fā)育。如短日照植物菊芋，在長日照下僅僅形成地下莖，并不加粗，但在短日照下則形成肥大的塊莖。同樣，薯蕷科植物等。水體、植物對太陽輻射的影響一、水體中的光照情況 太陽輻射在水中強烈地被減弱。太陽高度大時，平靜水面反射入射光的6%，波動水面反射10%；太陽高度低時，反射更為明顯，平靜水面發(fā)射入射光的20-25%，波動水面為50-70%，水所反射的光線為420-550nm，為短波光。而水也能吸收光線，尤其是長波光。所以，水中以黃

10、綠光為主，多呈淡綠色，深水多呈藍色。 一、水體中的光照情況 由于在水中的光照強度和光譜組成與大氣中的不同，因此水生植物與陸植物有明顯的差異。5-10米深處維管植物可以生存，10米以下就很少有高等維管植物生長了。20-30米較深的海水中只生活一些藻類植物。 水體、植物和城市對太陽輻射的影響二、植物群落中的光照情況1、葉子對輻射的吸收、反射和透過（植物對太陽輻射的調節(jié)作用或途徑） 一般來說，射到葉面上的光約有70%左右為葉子所吸收，20%左右由葉面反射出去，通過葉透射到地面的光較少，一般為10%左右。 葉子對太陽輻射具有選擇性吸收的特性 可見光區(qū)大部分被葉子所吸收，用于進行光合作用，其中對紅橙光和

11、藍紫光的吸收率最高，為80-90%。葉子對綠光的吸收較少。水體、植物對太陽輻射的影響二、植物群落中的光照情況1、葉子對輻射的吸收、反射和透過 葉子對太陽輻射反射特性 紅光被反射較少（3-10%），綠光則比較強烈地被反射（10-20%）。紫外光只有少量被反射，一般不超過3%，但大部分是被葉子表皮所截留，只有少量（2-5%）透射到葉深層。水體、植物和城市對太陽輻射的影響二、植物群落中的光照情況1、葉子對輻射的吸收、反射和透過 葉子對太陽輻射透射特性 （1）葉子對光的透過與葉片的結構和厚薄有密切的關系。 中生形態(tài)的葉透過太陽輻射約10%左右，非常薄的葉片可透過40%，厚而堅硬的葉片可能一點也不透過。

12、（2）對不同波段的光透過也不同。 反射最大的波段透過也最強，也即紅外光和綠光的透過最強。 水體、植物對太陽輻射的影響二、植物群落中的光照情況 2、樹冠中輻射的分布 林冠中葉片重疊并彼此遮蔭，從林冠表面到樹冠內部，光照強度逐漸遞減。同一棵樹的樹冠內，各個葉片接受的輻射總量是不同的。如側柏，樹冠尖削，葉片密度大，形成外層葉子多，內層少，內外太陽輻射不同。 水體、植物對太陽輻射的影響二、植物群落中的光照情況3、輻射在群落中的分布 照到植物群落的太陽輻射分為三部分，反射、吸收和透過群落進入地表。 反射率取決于植物群落表面的狀況，葉片致密且有光澤，反射率高，葉片松散且粗糙，反射率低。 吸收量取決于群落的

13、層次性和群落內部葉片松散程度。水體、植物對太陽輻射的影響 輻射透過群落的過程中光照強度逐漸減少，光質成分改變，其幅度取決于群落結構，如針闊混交林的上層林冠吸收入射光的79%，下層吸收較少，對下層植物生長影響大。而松散松林上層林冠吸收約占58%，地表草本約28%，對下層植物生長的影響較小。 不同季節(jié)，穿過落葉闊葉林冠到達地面的光，夏季可能少于10%，而冬季增加到50-70%。 由于植物葉片所吸收的光主要是光合作用效能最大的光（紅、橙及藍光），因此，林內的光主要是光合作用效能很小的光，主要是綠光。水體、植物對太陽輻射的影響光在針闊混交林中的分配 水體、植物對太陽輻射的影響 由于群落內的光照特點，因

14、而對光照有不同適應特點的植物就各自生長在群落的不同部位或是出現(xiàn)于不同的季節(jié)。在森林群落中，上層樹種多是陽性喜光的樹種。越到下層的植物，耐陰性也逐漸加強，在群落底層光照最弱的地方則生長著陰性植物。 水體、植物對太陽輻射的影響 光能與植物產量一、凈光合作用對光的依賴關系 植物生長發(fā)育所需的干物質積累主要來源于光合作用，光合作用是一個十分復雜的過程，也是一個受多種因素制約的過程，其中光是一個直接參與的最重要的因素。光照強度與光合作用強度的關系1、光補償點 低光照條件下，植物的光合作用較弱，當合成的產品恰好抵償呼吸消耗時（即光合作用固定的CO2量與呼吸作用釋放的CO2量恰好相等時）的光照強度，為光補償點。 由于植物在光補償點時不能積累干物質，即在低光照強度的條件下，植物不能生長。 不同種類的植物（陽性植物和陰性植物之間的差異）、同種植物的不同類型或品種、同一類型不同生育時期、甚至同一株植物在不同部位的葉片，其光補償點都不一樣。 此外，還與植物的外界生態(tài)因子（如溫度、水分、CO2濃度、礦質營養(yǎng)等）的狀況有關。光能與植物產量2、光飽和點 隨著光照強度的增強，光合作用強度也隨之提高并不斷地積累有機物質，但光照強度增加到一定程度后，光合作用增加的幅度就逐漸減緩，最后達