太陽輻射與農(nóng)業(yè)生產(chǎn)

太陽輻射與農(nóng)業(yè)生產(chǎn)

太陽輻射是地球的主要能量來源。直接輻射（太陽以平行光的形式直接映射于體表）是太陽的總輻射之一。這是農(nóng)業(yè)氣候的重要資源。文中的太陽總輻射和光能均指太陽直接輻射。太陽輻射與農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的關(guān)系非常密切。“萬物生長(zhǎng)靠太陽”,沒有太陽的光和熱就不會(huì)有地球上的生命,也就不會(huì)有農(nóng)業(yè)。太陽輻射一方面是形成一定的氣候生態(tài)環(huán)境的重要因素,另一方面與植物的生長(zhǎng)有多方面的直接關(guān)系。太陽輻射就是太陽發(fā)射的電磁波,幾乎包括自然界中所有波長(zhǎng)的電磁波,分為紫外區(qū)、可見光區(qū)和紅外區(qū)3個(gè)區(qū)段?？梢姽饽鼙恢参锛?xì)胞中的葉綠素吸收,進(jìn)行光合作用,其中藍(lán)紫光作用下的光合產(chǎn)物,蛋白質(zhì)較多,紅橙光作用下的光合產(chǎn)物,碳水化合物較多。綠光不被吸收,所以植物葉子呈綠色。紫外區(qū)的輻射對(duì)植物生長(zhǎng)有抑制殺菌作用。紅外輻射對(duì)植物的光周期有作用,還可提供熱能。農(nóng)業(yè)產(chǎn)量的估算也離不開太陽輻射的計(jì)算。所以,研究當(dāng)?shù)氐奶栞椛鋵?duì)指導(dǎo)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)具有深刻的現(xiàn)實(shí)意義。1順豐地區(qū)太陽總輻射1.1個(gè)月和算例2:明好日下的評(píng)論員百分率nRg=Ra(a+bnN)Rg=Ra(a+bnΝ)式中,Rg為太陽總輻射,單位為J/cm2;Ra為天文太陽輻射常數(shù);n為氣象站日照觀測(cè)計(jì)測(cè)得的日照時(shí)數(shù),N為某站當(dāng)?shù)啬硞€(gè)時(shí)期的天文晝長(zhǎng),以可照時(shí)數(shù)表示;實(shí)際日照時(shí)數(shù)除以可照時(shí)數(shù)再乘以100%便是日照百分率,也就是公式中的n的百分率,即日照百分率;a、b為待定系數(shù),荷蘭科學(xué)家M.R.Rietvela提出了確定a、b值的公式:a=0.10+0.24nNb=0.38+0.08(nN)?1a=0.10+0.24nΝb=0.38+0.08(nΝ)-1式中,n代表日照百分率,以小數(shù)形式參加計(jì)算;N代表某個(gè)地區(qū)的可照時(shí)數(shù)。1.2撫順地區(qū)太陽總輻射資源1.2.1清原縣和新賓縣經(jīng)計(jì)算統(tǒng)計(jì),撫順市區(qū)和撫順縣歷年平均全年接收到的太陽輻射能為129.863J/cm2;清原縣為126.024J/cm2;新賓縣為121.596J/cm2;地區(qū)平均為125.828J/cm2。撫順縣最多,新賓縣最少(圖1)。1.2.2農(nóng)業(yè)光能資源可利用的季節(jié)和分配單季節(jié)是氣候?qū)W上的概念,分氣候季節(jié)和農(nóng)業(yè)氣候季節(jié)。氣候季節(jié)或氣象季節(jié)是按氣候狀況、月份劃分的,即春、夏、秋、冬四個(gè)季節(jié)。農(nóng)業(yè)氣候季節(jié)是以冷暖為主要依據(jù)劃分的,即溫暖季節(jié)和寒冷季節(jié),俗稱冬天和夏天,也稱之為冬半年和夏半年。這種季節(jié)有明顯的地域特點(diǎn)。根據(jù)氣溫變化狀況確定了撫順地區(qū)的農(nóng)業(yè)氣候季節(jié),以月為單位,把月平均氣溫在零上的時(shí)期定為溫暖季,在零下的時(shí)期定為寒冷季,也就是冬半年和夏半年。從氣溫資料的平均情況看,撫順地區(qū)溫暖季開始于4月,終止于10月,相應(yīng)地,寒冷季節(jié)開始于11月,終止于3月。3和11月是2個(gè)季節(jié)的過渡時(shí)期。農(nóng)事季節(jié)是與農(nóng)業(yè)、作物生長(zhǎng)有關(guān)的季節(jié),也稱為作物生殖生長(zhǎng)期,分為農(nóng)業(yè)春季,也就是春播期,農(nóng)業(yè)夏季即作物旺盛生長(zhǎng)期和農(nóng)業(yè)秋季,即作物成熟期。一般地,4~5月為春播期,6~7月為作物旺盛生長(zhǎng)季,8~9月為作物成熟期。而4~9月為作物生長(zhǎng)季,少數(shù)蔬菜生長(zhǎng)能延遲到10月中旬。至于反季蔬菜生產(chǎn)則是另外一種情況,屬于非自然生產(chǎn)季節(jié)。按上述季節(jié)劃分情況,撫順地區(qū)太陽總輻射量的季節(jié)分布和分配情況見表1和表2。由表2可知,撫順地區(qū)溫暖季節(jié)(夏半年)太陽總輻射占全年總輻射的72%左右,而寒冷季節(jié)(冬半年)太陽總輻射只占全年太陽總輻射的27%~28%。說明自然生態(tài)光能可利用資源還是比較可觀的。作物生長(zhǎng)季太陽總輻射是最主要的光能資源,也可稱之為有效的農(nóng)業(yè)光能資源,撫順地區(qū)作物生長(zhǎng)季光能資源見表3。由表3可知,作物生長(zhǎng)季里春播期和旺盛生長(zhǎng)期兩個(gè)時(shí)期太陽輻射大體相當(dāng),都在28J/cm2左右,成熟期稍少。作物生長(zhǎng)季(4~9月)太陽總輻射在80J/cm2左右,完全進(jìn)入光合作用期(5~9月)撫順地區(qū)太陽總輻射在67J/cm2左右。2太陽總輻射的時(shí)空分布2.1地區(qū)所屬三縣各月太陽總輻射特征太陽總輻射的時(shí)間變化是指各月的變化。從各月資料統(tǒng)計(jì)結(jié)果看,撫順地區(qū)所屬三縣各月太陽總輻射的變化規(guī)律是一致的。由圖2可知,太陽總輻射的最大值出現(xiàn)在5月,最小值出現(xiàn)在12月。縣區(qū)間各月略有差異,高低依次為撫順縣、清原縣和新賓縣。地區(qū)平均值與清原縣比較接近。2.2太陽總輻射的最大出現(xiàn)在5月和12月經(jīng)對(duì)太陽總輻射地區(qū)平均值進(jìn)行分析表明,撫順地區(qū)年平均太陽總輻射基本在120~130J/cm2波動(dòng)。44年間達(dá)到或超過130J/cm2的有6年,分別為1965年133J/cm2,1970年130J/cm2,1978年131J/cm2,1982年130J/cm2,1989年131J/cm2,1997年131J/cm2。低于120J/cm2的僅1年(1976年)為119J/cm2。由圖3可知,太陽總輻射的最大值出現(xiàn)在5月,最小值出現(xiàn)在12月?？h區(qū)間各月略有差異,高低依次為撫順縣、清原縣和新賓縣。地區(qū)平均值與清原縣比較接近。3水稻二十四年玉米光能利用率為5.所謂作物光能利用率是從農(nóng)作物經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量體現(xiàn)出來的在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程中對(duì)太陽光能的利用程度,作物光能利用率隨農(nóng)業(yè)技術(shù)水平的提高而提高。自新中國(guó)成立后(1957~2000年),1998年撫順地區(qū)水稻光能利用率最高,達(dá)1.108%,水稻單產(chǎn)達(dá)9000kg/hm2以上;1960年水稻光能利用率最低(0.196%),水稻單產(chǎn)僅1500kg/hm2。44年間水稻單產(chǎn)翻了6倍,提高了近7500kg/hm2。水稻光能利用率提高了0.912%。1998年玉米光能利用率最高,達(dá)1.401%,單產(chǎn)8865kg/hm2。1960年玉米光能利用率最低,為0.159%,單產(chǎn)960kg/hm2。1957~2000年玉米光能利用率提高了1.242%,單產(chǎn)提高了7905kg/hm2。1998年大豆光能利用率最高,為0.639%,單產(chǎn)2610kg/hm2。最低光能利用率為0.223%,單產(chǎn)862.5kg/hm2。1957~2000年大豆光能利用率提高0.417%,單產(chǎn)提高了1620kg/hm2。1998年糧豆綜合平均光能利用率最高為1.176%,單產(chǎn)6885kg/hm2。光能利用率最低為0.168%,單產(chǎn)2400kg/hm2。1957~2000年,糧豆光能利用率提高了1.008%,糧食平均單產(chǎn)提高了4485kg。4生態(tài)光照分析(1)撫順地區(qū)三縣太陽總輻射能撫順縣最多,新賓縣最少。(2)撫順地區(qū)溫暖季節(jié)太陽總輻射占全年總輻射的百分比基本是在72%左右,而寒冷季節(jié)只占27%~28%,說明自然生態(tài)光能可利用資源還是比較可觀的。(3)作物生長(zhǎng)季(4~