第二節(jié)植物生產(chǎn)及

1、第二節(jié) 植物生產(chǎn)與太陽(yáng)輻射 “萬(wàn)物生長(zhǎng)靠太陽(yáng)”，太陽(yáng)輻射是植物制造有機(jī)物質(zhì)的唯一能源，是植物生產(chǎn)的決定性因素。 一、光合有效輻射 太陽(yáng)輻射的光譜范圍大約在1504000nm,不同波長(zhǎng)的光對(duì)植物生長(zhǎng)所起的作用不同。 波長(zhǎng)大于1000nm的輻射，被植物吸收轉(zhuǎn)化為熱能，不參與生化作用。 波長(zhǎng)在720-1000nm的輻射只對(duì)植物伸長(zhǎng)起作用，其中700-800nm的稱為遠(yuǎn)紅外光，對(duì)光周期以及種子形成有重要作用，并控制開花與果實(shí)顏色。 波長(zhǎng)在610-720nm的光，主要是紅、橙光，被葉綠素強(qiáng)烈吸收被葉綠素強(qiáng)烈吸收，是光合作用最有效的部分，是光合作用最有效的部分，有時(shí)也表現(xiàn)出強(qiáng)的光周期作用。 波長(zhǎng)在510-

2、610nm的光，主要為綠光，表現(xiàn)低光合作用與弱成形作用。 波長(zhǎng)在400-510nm的光主要為藍(lán)、紫光，被葉綠素和黃色素強(qiáng)烈吸收，也表現(xiàn)出強(qiáng)的光合作用和成形作用。 波長(zhǎng)在315-400nm的輻射，起成形作用。如使植物變矮，葉片變厚等。 280-315nm的輻射，對(duì)多屬植物有害。 小于280nm的輻射可立即殺死植物。 對(duì)植物光合作用有效的光譜成分稱為光光合有效輻射合有效輻射（生理輻射）。 波長(zhǎng)范圍： 380-710nm：俄羅斯、東歐采用此值。 400-700nm：美國(guó)、西歐采用此值。 總之，充足的光照可促進(jìn)作物健壯生長(zhǎng)，籽粒飽滿、粒重增加。光也是葉綠素形成的必要條件，在黑暗中生長(zhǎng)的植物不能形成葉綠

3、素，只能形成胡蘿卜素和葉黃素，植物呈現(xiàn)黃色或黃白色。強(qiáng)光對(duì)植物有一定的傷害-光抑制現(xiàn)象。二、太陽(yáng)輻射在植物群體中的分布 研究太陽(yáng)輻射與植物光合作用的關(guān)系時(shí)，常需分析太陽(yáng)輻射在作物群體中的分布，因?yàn)橹挥斜蝗~片截獲并吸收的輻射才能被只有被葉片截獲并吸收的輻射才能被利用進(jìn)行光合作用利用進(jìn)行光合作用，照到植被上的太陽(yáng)輻射并非全部被截獲與吸收，所以我們需要先算出被植物截獲的能量。植物群體中不同部位所得到的輻射強(qiáng)度和光譜成分都有顯著差異，其光合效應(yīng)也不相同。群體中太陽(yáng)輻射的分布特點(diǎn)，可以作為植物群體結(jié)構(gòu)好壞的一個(gè)標(biāo)志。（一）群體內(nèi)光照的分布（一）群體內(nèi)光照的分布 植物群體內(nèi)不同層次、不同部位、甚至一天內(nèi)不

4、同時(shí)間截獲的光照都是不同的。 一般上層得到的光照多且強(qiáng)，下層少且弱。如P49圖（二）太陽(yáng)光在植物群體中的反射、（二）太陽(yáng)光在植物群體中的反射、透射與吸收透射與吸收 太陽(yáng)光照到植物葉片時(shí)，一部分被反射反射，一部分透射透射，一部分被吸收被吸收，反射率、透射率，吸收率之和等于1。一般，反射率、透射率大致都在20%-30%，但數(shù)值隨太陽(yáng)光的入射角而變動(dòng)。垂直照射時(shí)（入射角為90），反射率最小而透射率最大；入射角減小則反射率增加而透射率減小，從而使吸收率能夠保持相對(duì)穩(wěn)定的數(shù)值。葉片的角度也是決定太陽(yáng)光對(duì)葉面入射角的一個(gè)重要因子。較直立的葉片，太陽(yáng)高度角大時(shí)，反射率高，可為群體下部提供一定數(shù)量的短波輻射，

5、改善下部光照條件。 植物群體內(nèi)的光照，一是穿過(guò)上部葉片間的直射光直射光-呈“光斑”；另一種是透射光透射光和散射光散射光-呈“陰影”。兩部分光的強(qiáng)度和光譜成分均不同，對(duì)光合作用的效應(yīng)也不同，其作用主要靠光斑。 三、植物群體光合強(qiáng)度的估算與鑒定 計(jì)算植物光合強(qiáng)度的aIbIPu1公式為： 上式中：Pu為單位葉面積的光合強(qiáng)度，I為受光強(qiáng)度，a、b為常數(shù)。 由上式可以看出，當(dāng)光線很弱時(shí)aI很小，故PuBI 光合強(qiáng)度與光強(qiáng)成正比；當(dāng)光線很強(qiáng)時(shí)，分母中的1可以忽略不計(jì)，故Pu b a ，光強(qiáng)對(duì)光合強(qiáng)度沒(méi)有影響。 更簡(jiǎn)單的辦法是將群體內(nèi)光照條件、對(duì)照光飽和點(diǎn)、光補(bǔ)償點(diǎn)指標(biāo)或?qū)φ展夂闲?yīng)與光照強(qiáng)度的對(duì)應(yīng)關(guān)系曲線

6、來(lái)進(jìn)行衡量、鑒定。見下表 表32 幾種植物的單葉光飽和點(diǎn)、補(bǔ)償點(diǎn)植物小麥棉花水稻煙草玉米光飽和點(diǎn)24000-3000050000-8000040000-5000028000-4000025000光補(bǔ)償點(diǎn)200-400750左右600-700500-1000-光飽和點(diǎn)：植物光合速率達(dá)到最大值時(shí)的光照強(qiáng)度光補(bǔ)償點(diǎn)：植物光合速率與呼吸速率相等時(shí)的光照強(qiáng)度 一般，C4植物的光飽和點(diǎn)比C3植物高。有的C4植物甚至沒(méi)有光飽和點(diǎn)。四、光照與作物生長(zhǎng)量和產(chǎn)量 干物質(zhì)增長(zhǎng)量（植物生長(zhǎng)量）=凈光合同化量+無(wú)機(jī)物吸收量-消耗量（枯、落、被食）。 以上各項(xiàng)中，凈光合同化量=光合同化量-呼吸消耗量。無(wú)機(jī)物吸收量只占1

7、10，如果不計(jì)干枯、脫落與被食量，那么，植物的生長(zhǎng)量就決定于凈光合同化量。 主要作物多數(shù)都是喜光的，減弱光強(qiáng)將減少其生長(zhǎng)量與產(chǎn)量。有些作物卻喜歡并適應(yīng)遮陰條件，遮陰條件除減弱光強(qiáng)外還有保水保肥、保持土壤結(jié)構(gòu)等作用。五、提高光能利用率的途徑 （一）光能利用率 在到達(dá)地面的太陽(yáng)輻射中，光合有效輻射（ 380-710nm ）約占44%，據(jù)計(jì)算，光合作用的理論最大效率為22%，除過(guò)呼吸消耗，大約還剩15%，在考慮大田反射、株間漏光、接茬耗光與生長(zhǎng)后期因衰老利用率下降等因素，最終的光能利用率最高可達(dá)10%（理論數(shù)值）。 在實(shí)際生產(chǎn)中，光能利用率離理論數(shù)值相差甚遠(yuǎn)，還不到 1%。最高產(chǎn)量時(shí)光能利用率也僅為

8、2%，如果提高到2.6%水稻產(chǎn)量可達(dá)1250kg 667m2，說(shuō)明增產(chǎn)的潛力還是很大的。（二）提高光能利用率的途徑 1、限制光能利用率的自然因素 （1）作物生長(zhǎng)初期覆蓋度小 （2）作物群體內(nèi)光分布不合理 （3）光能轉(zhuǎn)化率低 （4）冬季低溫限制 （5）不良外界條件使氣孔關(guān)閉，影響光合作用。 （6）CO2含量限制光合作用。 （7）作物營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的缺乏 （8）自然災(zāi)害的影響。 2、提高作物光能利用率的途徑提高作物光能利用率的途徑 一般常從改革種植制度與種植方式、改進(jìn)栽培措施、選育優(yōu)良品種等方面考慮。 （1）改革種植制度與種植方式 復(fù)種與間作套種 合理的行向和行距 （2）改進(jìn)栽培管理措施 合理密植 培育

9、優(yōu)良株型的群體 改善水肥條件 增加田間CO2濃度 使用植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑 （3）選育高光效品種（合理株型、葉型） （4）改造自然與充分利用光能資源六、光照時(shí)間對(duì)作物發(fā)育的影響 （一）光周期現(xiàn)象 白天與黑夜、光照與黑暗的交替與時(shí)間的長(zhǎng)短對(duì)作物開花有很大的影響，這種現(xiàn)象稱為光周期現(xiàn)象光周期現(xiàn)象 根據(jù)植物對(duì)光周期的反應(yīng)，可分為四種類型：短日照短日照作物、長(zhǎng)日照作物、中性作物作物、長(zhǎng)日照作物、中性作物和定日照作物定日照作物。 （二）植物的感光性 同一類型不同品種間感光性存在差異。 感光性的強(qiáng)弱一般由兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)： 一是臨界光照長(zhǎng)度臨界光照長(zhǎng)度。即植物通過(guò)光照階段而開花結(jié)實(shí)的光照時(shí)間的臨界值。對(duì)短日照作物而言，

10、短日照作物而言，指的是上限上限值值，長(zhǎng)日照作物長(zhǎng)日照作物指其下限值下限值。對(duì)短日照作物而言，感光性強(qiáng)強(qiáng)是指臨界光照長(zhǎng)度短短，感光性弱是指指臨界光照長(zhǎng)度較長(zhǎng)，長(zhǎng)日照作物則相反。 二是發(fā)育速度發(fā)育速度隨光照時(shí)數(shù)而變化的大小變化的大小。感光性強(qiáng)的變化大，感光性弱的變化小。（三）光周期對(duì)不同發(fā)育期的影響 植物的發(fā)育對(duì)光照時(shí)間的反應(yīng)，是隨發(fā)育期而變化的，多數(shù)作物開花前感光性強(qiáng)，即光照時(shí)間的長(zhǎng)短影響作物開花的早晚，影響開花前的發(fā)育速度。 （四）光周期的其他影響 光周期還影響作物葉片的數(shù)目與大小光周期還影響作物葉片的數(shù)目與大小。據(jù)研究，延長(zhǎng)日照，玉米的葉片數(shù)會(huì)增加，增加1小時(shí)光照，平均增加0.71片葉。所以長(zhǎng)日照下玉米的葉片數(shù)大大增加。原因是延長(zhǎng)日照，從而延長(zhǎng)了玉米的營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)期。（五）光周期與作物引種 光周期對(duì)作物引種具有重要意義。引種能否成功取決于能否通過(guò)春化和光照階段。通過(guò)關(guān)照階段的決定因素是日照的長(zhǎng)短。 1、緯度相近地區(qū)之間，日照時(shí)間相近，引種容易成功。但要考慮溫度因素。 2、對(duì)短日照作物而言，南種北引，由于日照延長(zhǎng)，生育期會(huì)延長(zhǎng)，甚至不能抽穗、開花、結(jié)實(shí)。引種時(shí)應(yīng)引較早熟的品種或感光性弱的品種。反之，北種南引，由于日照縮短，生育期會(huì)縮短，產(chǎn)量會(huì)降低。引種時(shí)應(yīng)引生育期較長(zhǎng)或感光性弱的品種。 3、對(duì)長(zhǎng)日照作物而言，北種南引由于日照時(shí)間短，將延遲發(fā)育與成熟，引種時(shí)應(yīng)引早熟品種或感光