《植物生產(chǎn)與環(huán)境》第二章：植物生產(chǎn)與光照

《植物生產(chǎn)與環(huán)境》BY

臺(tái)風(fēng)天搞農(nóng)業(yè)第二單元|植物生長與光照前言在諸多生態(tài)環(huán)境因子中，太陽輻射是植物生產(chǎn)的決定性要素，它是綠色植物進(jìn)行光合作用、合成有機(jī)物質(zhì)的唯一能量來源，也是熱量的主要來源。太陽光到達(dá)地表的太陽輻射的數(shù)量、質(zhì)量都對地球上所有的植物生長產(chǎn)生影響。內(nèi)容

CONTENT01植物生產(chǎn)的光環(huán)境020304植物的光合作用提高植物光能利用率途徑本章小結(jié)及思考植物生產(chǎn)的光環(huán)境011植物生產(chǎn)的光環(huán)境太陽輻射能：是指太陽以電磁波的形式向外放射能量。度量輻射能大小的物理量是輻射通量密度，是指單位時(shí)間內(nèi)，單位面積上通過的輻射能，實(shí)際上表示了輻射能的強(qiáng)弱、大小。

太陽輻射:指太陽向宇宙空間發(fā)射的電磁波和粒子流。太陽輻射光譜包括無線電波、紅外線、可見光、紫外線、X射線、r射線和宇宙射線。地球大氣上界的太陽輻射，光譜中99%以上在波長0.15~4.0微米。

太陽輻射能在可見光線（0.4~0.76微米）、紅外線（>0.76微米）和紫外線（<0.4微米）分別占50%、43％和7%，即集中于短波波段，故將太陽輻射稱為短波輻射。到達(dá)地球表面的太陽輻射由兩部分組成：太陽直接輻射和太陽散射輻射。太陽輻射熱控制著大氣層、水圈、生物圈及巖石圈發(fā)生的各種生物作用、化學(xué)作用及其他作用，成為地球表面風(fēng)化、剝蝕等外力作用所需要的能量。1.1太陽輻射1植物生產(chǎn)的光環(huán)境太陽直接輻射是指太陽光以平行光的方式穿過大氣直接投射到地面上的太陽輻射能，太陽直接輻射的大小取決于太陽高度角、大氣透明度和時(shí)空變化。1.1太陽輻射（1）太陽直接輻射太陽高度角的影響隨著太陽高度角的增大，到達(dá)地球表面的太陽直接輻射也隨之增大。太陽高度角隨著緯度的變化在一日之中、年之中有變化，太陽直接輻射也有日、年變化。大氣透明度是指大氣對太陽輻射透明的程度。大氣中含有的水汽、塵埃、雜質(zhì)的量多，太陽輻射穿過大氣時(shí)被吸收，反射和散射減弱的也多，從而到達(dá)地表的太陽直接輻射能減小。時(shí)空變化：晴天時(shí)，太陽直接輻射以正午時(shí)最大，日出前、日落后為零；一年之中，夏至前后最大，冬至前后最小，在沿海地區(qū)，夏季水汽豐沛，云量較多，太陽直接輻射的最大值出現(xiàn)在夏至以后，晴天太陽直接輻射比多云天的大。1植物生產(chǎn)的光環(huán)境太陽散射輻射是指在地面上獲得的來自整個(gè)天空大氣散射出來的太陽輻射能。1.1太陽輻射（2）太陽散射輻射散射輻射的大小隨太陽高度角的增大而增強(qiáng)，隨著大氣透明度的增大而減弱。散射輻射的大小與地面反射特性有關(guān)，地面反射率大的地區(qū)，散射輻射也強(qiáng)。晴天時(shí)隨著海拔高度的增加，散射輻射減弱。陰天時(shí)卻隨海拔高度的增加而增強(qiáng)。1植物生產(chǎn)的光環(huán)境太陽部輻射是太陽直接輻射和散射輻射之總和。1.1太陽輻射（3）太陽總輻射到達(dá)地面的太陽總輻射的大小取決于太陽高度角和大氣透明度。總輻射的日、年變化和隨緯度、海拔高度的變化，與太陽直接輻射基本一致。

云層對總輻射的影響復(fù)雜一些：若云量不多，且太陽未被遮擋，總輻射量比晴空時(shí)大些；若全天有云時(shí)，總輻射量比碧空時(shí)小些，云層越厚、越低，總輻射越小。1植物生產(chǎn)的光環(huán)境1.1太陽輻射（4）地面吸收的太陽輻射到達(dá)地面的太陽輻射不會(huì)全部被地面吸收轉(zhuǎn)變成熱能，其中部分被地面反射，地面實(shí)際吸收太陽輻射能的多少，取決于地面的反射率。反射率是被地面反射的太陽輻射能與到達(dá)地面的太陽輻射能之比的百分?jǐn)?shù)。

土壤的反射率與土壤的顏色和濕度有關(guān)，土壤顏色深，土壤濕度大，反射率小。農(nóng)田的反射率隨著農(nóng)作物的生育狀況變化很大，在作物封壟以前，農(nóng)田的反射率主要決定于土壤顏色和土壤濕度。1植物生產(chǎn)的光環(huán)境地面和大氣按其自身的溫度不斷地以電磁波的方式向周圍放射能量，分別稱為地面輻射和大氣輻射。地面和大氣向外放射輻射的大小與其自身的溫度和性質(zhì)有關(guān)，地面和大氣的輻射（波長3?120微米）稱為長波輻射。又因?yàn)榈厍蚝痛髿獾妮椛錄]有光效應(yīng)，故又稱為熱輻射。1.2地面和大氣的輻射、有效輻射（1）地面輻射和大氣輻射大氣對地面輻射有強(qiáng)烈的吸收作用，特別是大氣中的水汽、水滴、二氧化碳、臭氧吸收紅外輻射的能力都很強(qiáng)。大氣輻射一部分射向宇宙太空，使地面溫度、空氣溫度降低；另一部分返回地面，返回地面的大氣輻射叫做大氣逆輻射，是地面獲得熱量的重要來源。大氣的存在猶如溫室的玻璃一樣，起了保溫作用，這種作用稱為溫室效應(yīng)。由于大氣逆輻射的存在，使地面實(shí)際損失的熱量比地面以長波輻射放出的熱量少一些。溫室效應(yīng)是由于有溫室氣體存在所致。1植物生產(chǎn)的光環(huán)境地面有效輻射是地面輻射與地面吸收的大氣逆輻射之差。1.2地面和大氣的輻射、有效輻射（2）地面有效輻射白天由于地面吸版太陽輻射，太陽輻射又比有效輻射大很多，地面增溫，而在夜間，太陽輻射為零，地面只有有效輻射支出，地面降溫。有效輻射的大小決定于地面溫度、大氣的溫度和濕度、天空云量的多少以及土壤狀況。地面溫度高，有效輻射大；大氣溫度高，有效輻射小；空氣潮濕，有效輻射??；天空有云存在時(shí)，有效輻射減小，特別是低沉、濃厚的云層存在時(shí)，有效輻射很小，甚至可以出現(xiàn)正值。

土壤表面粗糙，增加了地表面的編膠面快，使有效輻射增大；潮濕的土壤，顏色深的土壤，地表的有效輻射崎燥、淺色宙土壤大。有效輻射隨海拔高度的增加而增大。夜間有效輻射的大小，常常決定夜間地表的溫度，夜間有效輻熟大，容易發(fā)生露、霜等現(xiàn)象，在春秋季增加發(fā)生霜凍的可能性。所以人們常常采取一些措施減少地面有效輻射的熱損失。如地面覆蓋，熏煙等。1植物生產(chǎn)的光環(huán)境

地表面的凈輻射是指地面長、短波輻射的收入和支出的差只額，地面吸收的太陽總輻射，包括直接輻射和散射輻射，是收入部分；有效輻射，是支出部分。1.2地面和大氣的輻射、有效輻射（3）地表面的凈輻射一日之中，地面凈輻射，白早天是正值，因?yàn)榈孛娅@得的太陽輻射（總輻射）遠(yuǎn)大于有效輻射支出；夜間，只有有效輻射支出，沒有太陽輻射收入，故為負(fù)值。但是凈輻射由正轉(zhuǎn)為負(fù)，由負(fù)轉(zhuǎn)為正，并不正好是日落、日出之時(shí)，而是在日落前1?1.5小時(shí)，日出后1小時(shí)。上午凈輻射逐漸增大，最大值出現(xiàn)在午前0.5-1.0小時(shí),此后逐漸減小，日落后不久達(dá)最小值。凈輻射的年變化，不同緯度差異明顯，緯度越低，凈輻射為正值的月份越多，緯度越高，正值的月份越少（圖2-1）。云對凈輻射值的影響特別大，在少云的白天，凈輻射比晴天稍有增加，這是由于散射輻射顯著增強(qiáng)之故，多云天正午前后的凈輻射幾乎僅為晴天的一半。圖2-1中北京7、8月凈輻射出現(xiàn)一個(gè)小值，就是由于該時(shí)期正是北京的雨季。1植物生產(chǎn)的光環(huán)境

隨著地球自轉(zhuǎn)和圍繞太陽的公轉(zhuǎn)，到達(dá)地球的太陽輻射強(qiáng)度也隨著太陽高度角、日地距離和日照時(shí)間，發(fā)生規(guī)律性變化，呈現(xiàn)出晝夜、季節(jié)和年變化規(guī)律。晝夜和四季的形成是地球運(yùn)動(dòng)的結(jié)果。地球自轉(zhuǎn)，形成晝夜交替，一晝夜是24個(gè)小時(shí)。地球繞太陽公轉(zhuǎn)，形成四季更替，地球繞太陽公轉(zhuǎn)一周，便是一年,365天。1.3晝夜和季節(jié)變化晝夜的變化四季的變化1植物生產(chǎn)的光環(huán)境1.3晝夜和季節(jié)變化（1）晝夜和四季晝夜的形成：地球在旋轉(zhuǎn)過程中，總是有半個(gè)球面向著太陽，受到太陽照射（圖中白色部分），這就是白晝；另外半個(gè)球背著太陽，沒有陽光照耀（圖中陰影部分），這就是黑夜。白晝的半球與黑夜的半球的分界線稱為晨昏線。地球自轉(zhuǎn)時(shí)，地球各地先后進(jìn)入晝半球，夜半球，白晝與黑夜交替出現(xiàn)。在春、秋分時(shí)，太陽直射赤道，晨昏線正好把緯線分割成白晝和黑夜相等的兩個(gè)部分，此時(shí)地球上任何地方，晝夜時(shí)間相等，都是12小時(shí)。其他時(shí)間，只有赤道被晨昏線分割成晝夜相等的兩部分，白晝和黑夜仍各為12小時(shí)。赤道以南、以北，由于地軸傾斜，各緯線上白晝和黑夜兩部分不相等。1植物生產(chǎn)的光環(huán)境1.3晝夜和季節(jié)變化（1）晝夜和四季四季的形成：在地球公轉(zhuǎn)軌道上有四個(gè)特殊的點(diǎn)，大約在每年的6月22日，太陽直射點(diǎn)的位置在23.5°N,這一天為夏至。此后太陽直射點(diǎn)的位置不斷南移，大約在每年的9月23日，太陽直射點(diǎn)的位置在赤道上，為秋分。秋分過后，太陽直射點(diǎn)的位置繼續(xù)南移，大約到了每年的12月22日，太陽直射點(diǎn)的位置到達(dá)23.5°S,為冬至。冬至以后太陽直射點(diǎn)位置開始北移，到3月21日前后，移到赤道上，這一點(diǎn)便是春分。后太陽直射點(diǎn)的位置繼續(xù)北移，到6月22日,回到23.5°N,即回到夏至點(diǎn)，地球公轉(zhuǎn)一周。1植物生產(chǎn)的光環(huán)境1.3晝夜和季節(jié)變化（2）二十四節(jié)氣二十四節(jié)氣是根據(jù)地球在公轉(zhuǎn)軌道上所處的位置確定的（圖2-3）,把地球公轉(zhuǎn)軌道一周360°等分為24段，春分位于0°位置上，夏至、秋分和冬至則分別位于90°、180°和27（?位置上，其間各有5個(gè)節(jié)氣，兩節(jié)氣間隔15、地球公轉(zhuǎn)一周是一年365天，所以兩節(jié)氣間隔日期大約為15天，所以每一節(jié)氣出現(xiàn)的日期基本上也是固定的。春雨驚春清谷天，夏滿芒夏暑相連；秋處露秋寒霜降，冬雪雪冬小大寒；每月兩節(jié)日期定，最多相差一兩天；上半年來六廿一，下半年來八廿三。歌謠前四句概述了二十四節(jié)氣的名稱和順序，后四句指出各節(jié)氣出現(xiàn)的大致日期。從二十四節(jié)氣的含義來看，表示季節(jié)的有：春分、秋分、冬至、夏至、立春、立夏、立冬、立秋八個(gè)節(jié)氣。“四立”表示春夏秋冬的開始?！岸帧薄岸痢北硎炯竟?jié)的轉(zhuǎn)換，春分，秋分，晝夜平分，居春秋之中間節(jié)氣；冬至是日長最短轉(zhuǎn)為日長漸長，夏至由日長最長轉(zhuǎn)為日長漸短。植物的光合作用022植物的光合作用2.1光合作用與植物生產(chǎn)（1）光合作用光合作用是綠色植物利用太陽光能將吸收的二氧化碳和水制造成有機(jī)物質(zhì)（糖類）并釋放出氧氣的過程。光合作用過程一般用下列化學(xué)式表示：式中（CH2O）是綠色植物在光合作用中同化二氧化碳和水的產(chǎn)物，即是人類及動(dòng)物賴以生存的有機(jī)物質(zhì)，它們是一些糖類（糖和淀粉）。2植物的光合作用2.1光合作用與植物生產(chǎn)（1）光合作用光合作用的強(qiáng)度可以用光合速率來表示。光合速率常用單位時(shí)間（小時(shí)）單位面積（平方分米）所吸收的二氧化碳（CO2）或釋放的氧（O2）（毫克）來表示。也可用單位時(shí)間單位葉面積積累的干物重表示，用于表示作物群體光合速率，常用每天每平方米積累的干物質(zhì)重（克）表示，干重克/（米2.天），叫做光合生產(chǎn)力或凈同化率。

綠色植物光合作用的細(xì)胞器是葉綠體，在葉綠體內(nèi)含有葉綠素a、葉綠素b和胡蘿卜素等光合色素，在綠色植物的光合作用過程中，上述光合色素吸收光能的能力都很強(qiáng)，但它們只吸收0.38—0.7微米波長范圍內(nèi)的可見光。光合色素吸收太陽光后，便處于激發(fā)狀態(tài)，從而引起氧化還原反應(yīng)，稱為光化學(xué)反應(yīng)。光化學(xué)合成反應(yīng)引起一系列電子傳遞過程，水被分解放出氧和氫，并將CO2固定合成糖類。2植物的光合作用2.1光合作用與植物生產(chǎn)（2）光呼吸和暗呼吸光呼吸是所有進(jìn)行光合作用的細(xì)胞在光照和高軻、低a）2情況卜,發(fā)上的,個(gè)生化過程。它是光合作用一個(gè)損耗能最的副反應(yīng)。光呼吸，一方面消耗能量,消耗光合產(chǎn)物，因而限制凈光合效率，但另一方而在強(qiáng)光照射下，光呼吸可以緩解強(qiáng)光的破壞作用，也可以防止葉綠體周圍CO2濃度過低，O2和CO2比值失調(diào)產(chǎn)生的不利影響。光呼吸作用過程并不是真正的細(xì)胞呼吸作用，行光呼吸細(xì)胞中進(jìn)行的真正呼吸作用被專稱為暗呼吸（細(xì)胞呼吸是細(xì)胞內(nèi)分解有機(jī)物質(zhì)產(chǎn)生能量的過程）。加上“暗”字是為了與光呼吸有所區(qū)別，因?yàn)楣夂粑辉诠庹障虏艜?huì)發(fā)生。而暗呼吸既在有光，也在沒有光的情況下發(fā)生。光呼吸消耗氧氣來自光合作用產(chǎn)生的氧氣，暗呼吸氧氣來自外界空氣。暗呼吸是植物體吸收氧氣和放出C02的氧化還原過程。它的呼吸底物為糖類、淀粉、脂肪、蛋白質(zhì)和有機(jī)酸，這些底物被氧化還原為C02、水和能量。2植物的光合作用2.2光合作用的意義植物生產(chǎn)的實(shí)質(zhì)是利用綠色植物的光合作用將太陽能、CO2和水轉(zhuǎn)變成人類必需的糧食、油料、纖維、木材、糖、水果、蔬菜等。覆蓋于地球表面的綠色植物，每年可以提供約5000億噸的有機(jī)物。綠色植物以二氧化碳和水為原料，利用太陽能為動(dòng)力，經(jīng)過加工、合成而生產(chǎn)出儲(chǔ)藏有大屋能量的有機(jī)營養(yǎng)物質(zhì)，并釋放出動(dòng)物和人類必需的氧氣。因此綠色植物就是一個(gè)給人類源源不斷生產(chǎn)有機(jī)營養(yǎng)物質(zhì)、提供人類活動(dòng)能量和維持生命活動(dòng)必需氧氣的工廠或車間。綠色植物及其光合作用是人類乃至整個(gè)生物界賴以存在的基礎(chǔ)。其光合作用的意義主要有三方面：光合作用也是不斷向大氣補(bǔ)充O2為的過程。通過光合作用，每年綠色植物約向大氣中釋放4.6X10^11噸氧氣。光合作用過程還是將太陽能轉(zhuǎn)變成化學(xué)能的過程。通過光合作用每年都有巨大的太陽能轉(zhuǎn)變成化學(xué)能而貯存起來2植物的光合作用2.3影響植物光合作用的因素（1）植物自身因素綠色植物進(jìn)行光合作用除了與植物自4特性和輻射光諧有美之外，OC2和水是光合作用物質(zhì)原料，它們在空氣中的狀況直接影響植物的光臺(tái)作用；溫度、營養(yǎng)條件等邱境因素也就接或間接影響著光合作用效率的發(fā)揮。綠色植物光合作用能力與其本身生長、發(fā)育狀況有關(guān)。首先是葉齡，新長出的嫩葉，光合速率很低，而呼吸作用很強(qiáng)。隨著葉子的成長，葉片內(nèi)葉綠素含量增多，光合速率增強(qiáng)。當(dāng)葉子長足時(shí)，葉色濃綠，凈光合速率最大，以后隨著葉子衰老又逐漸降低。一般來說，綠色植物在正常生長時(shí)，迅速生長的植株或葉片較成熟植株的光合速率大，葉腋有花或果實(shí)的葉片較無花、果的葉片光合速率大。不同類型的植物其光合作用對光的反應(yīng)不同，C4植物的光合速率比C3植物大。2植物的光合作用2.3影響植物光合作用的因素（2）光照條件光質(zhì)：不同波長波段光譜成分的太陽輻射對植物起的作用不同。對植物光合作用有效的光譜成分稱為光合有效輻射（PAR）,它包括波長大致0.38-0.71微米波段的輻射能，與太陽光譜中的可見光譜成分接近，約占太陽總輻射的50%。因此，可見光的波段范圍是植物光合作用的能源，綠色植物的吸收高峰是紅光和藍(lán)紫光，最低是綠光。太陽輻射中波長大于1微米的輻射，被植物吸收轉(zhuǎn)為熱能，產(chǎn)生熱效應(yīng)，使植物體溫升高，從而促進(jìn)植物的蒸騰和物質(zhì)運(yùn)輸?shù)壬磉^程。2植物的光合作用2.3影響植物光合作用的因素（2）光照條件光強(qiáng)：光強(qiáng)植物光合速率隨光強(qiáng)的增強(qiáng)而增強(qiáng)，但當(dāng)光強(qiáng)進(jìn)一步增強(qiáng)時(shí)，光合速率的增強(qiáng)幅度減弱，當(dāng)超過一定光強(qiáng)時(shí)，光合速率便不再增強(qiáng),這種現(xiàn)象稱為光飽和現(xiàn)象，開始達(dá)到光飽和現(xiàn)象時(shí)的光照強(qiáng)度稱為光飽和點(diǎn)。不同的綠色植物光飽和點(diǎn)不同，有些陰生植物的光飽和點(diǎn)不到1萬勒克斯，有些植物的光飽和點(diǎn)可超過10萬勒克斯。C4植物的光飽和點(diǎn)一般比C3植物高，有的C4植物甚至無光飽和點(diǎn)。光合速率隨著光強(qiáng)的降低而降低，到某一光強(qiáng)時(shí).光合作用吸收的CO2與呼吸作用釋放的CO2平衡，沒有光合產(chǎn)物的積累,這時(shí)的光照強(qiáng)度稱為光補(bǔ)償點(diǎn)。光補(bǔ)償點(diǎn)和光飽和點(diǎn)分別代表光合作用對光照強(qiáng)度要求的下限與上限,也分別代表光合作用對弱光和強(qiáng)光的利用能力，可作為衡量作物需光量的兩個(gè)重要指標(biāo)。植物種類不同，對光照強(qiáng)度的要求也不同，一般可分為四大類；①要求強(qiáng)光照的，②要求較強(qiáng)光照的，③對光照要求中等的，④對光照要求較弱的，2植物的光合作用2.3影響植物光合作用的因素（3）其它環(huán)境因素是植物光合作用的原料，在一定范圍內(nèi)植物的凈光合速率隨大氣中CO2濃度的增加而提高，但CO2濃度增加到某一值以后，光合速率便不再提高，該CO2濃度值就是CO2飽和點(diǎn)。CO2濃度補(bǔ)償點(diǎn)就是植物因呼吸和光呼吸釋放的CO2與植物吸收CO2達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡時(shí)的CQ濃度。CO2光合作用有一定的溫度范圍和三基點(diǎn)溫度，光合作用的最低溫度和最高溫度是指在該溫度下，凈光合速率為零，即無凈光合產(chǎn)物的積累。光合作用最適溫度是指在該溫度范圍內(nèi)光合速率最高。溫度礦質(zhì)營養(yǎng)礦質(zhì)營養(yǎng)包括氮、磷、鉀等大量元素和鐵、猛、鋅等微量元素，是葉綠體和葉綠素的組成部分，也是光合作用過程中各個(gè)環(huán)節(jié)中不可缺少的營養(yǎng)元素，因此保證植物的礦質(zhì)營養(yǎng)是促進(jìn)光合作用的物質(zhì)基礎(chǔ)。營養(yǎng)水分是參與光合作用的物質(zhì)，缺水使光合速率明顯降低，當(dāng)水分輕度虧缺，如果光照充足，灌水后可恢復(fù)，但水分嚴(yán)重虧缺時(shí)，則供水后光合速率難以恢復(fù)正常。水分2植物的光合作用2.4光照時(shí)間在植物生命活動(dòng)中的作用（1）植物的光周期現(xiàn)象晝夜交替及它們的長度對植物開花結(jié)實(shí)有很大影響，有些植物需要長夜短晝才能開花結(jié)實(shí)，而另一此植物則相反，這種現(xiàn)爭稱為植物的光同期現(xiàn)象。日照時(shí)間的長短，或者確切地說一定時(shí)間的白晝和一定時(shí)的黑夜的交替是植物完成光周期的信息，對于植物開花結(jié)實(shí)、塊根塊莖的形成影響很大，還能誘導(dǎo)多年生林木的落葉和休眠。人們根據(jù)植物的光周期現(xiàn)象將植物分為長日（性/照）植物、短日（性/照）植物和中性植物“長日植物要求較長的白晝和較短的黑夜才能開花結(jié)實(shí)。知日植物要求較短的白晝和較長的黑夜才能開花結(jié)實(shí)。還有在些植物，只能在一定的光照范內(nèi)才能開花結(jié)實(shí)，稱為“限光性植物”，如計(jì)蔗只能在約13小時(shí)的光照條件下開花，多年生的樹木也在一定短日照的誘導(dǎo)下開始落葉進(jìn)入休眠時(shí)期，所以在馬路西旁路燈下的樹木落葉時(shí)期比空曠地上的要晚一些。2植物的光合作用2.4光照時(shí)間在植物生命活動(dòng)中的作用（2）光周期生產(chǎn)應(yīng)用植物的光周期現(xiàn)象在生產(chǎn)上有很爪要的意義。不同緯度與季節(jié)的光照時(shí)間不同,原產(chǎn)于不同緯度地區(qū)的作物與品種具有不同的光周期反應(yīng)與感光性，所以在不同地區(qū)之間的引種工作中，應(yīng)注意作物對光照時(shí)間的要求.同一地區(qū)不同季節(jié)的作物安排時(shí)間也需要根據(jù)作物的光照時(shí)間需求對應(yīng)安排。同時(shí)兼顧作物對溫度的要求.從光照條件看，進(jìn)行植物引種時(shí)要注意：①緯度相近地區(qū)，日照條件基本相同-引種成功的可能性較大。②短日植物。南方品種北引，將延長生育期，嚴(yán)重的甚至不能開花結(jié)實(shí)：北方品種南引，縮短生育期，提前開花結(jié)實(shí)。③長日植物。與短日植物相反。如果考慮溫度的影響.則長日植物南北引種時(shí)，溫度和光照的效應(yīng)相反；短日植物.南北引種時(shí)，溫光效應(yīng)一致。所以長日植物比短日植物引種更困難些.在輪作栽培上.進(jìn)行作物的種類、品種搭配、播種期等，可根據(jù)作物的光周期將性.合理安排。在花卉生產(chǎn)中可以根據(jù)一地日照變化的規(guī)律，安排花卉的開花期，達(dá)到四季花香的目的。提高植物光能利用率途徑033提高植物光能利用率途徑3.1植物的呼吸作用（1）呼吸作用過程呼吸作用是指一切活細(xì)胞氧化分解有機(jī)物，釋放能量的過程。植物的呼吸作用有兩種：有氧呼吸和無氧呼吸。在呼吸過程中被氧化的物質(zhì)稱為呼吸底物。植物體內(nèi)含量最豐富的3大類有機(jī)物質(zhì)一一糖類、蛋白質(zhì)及脂類都可作為呼吸底物，但最為普遍的是糖類中的葡萄糖。

呼吸作用在植物生命活動(dòng)中具有重大意義，一方面在呼吸過程中釋放出大量的能量，以維持各種生命活動(dòng)的進(jìn)行。另一方面在呼吸過程中源源不斷地提供了合成蛋白質(zhì)、核酸、脂類、色素等大分子必需的原料。有氧呼吸，即植物吸收氧氣分解體內(nèi)的葡萄糖等有機(jī)物，放出C02和水并釋放能量。其簡單化學(xué)式如下：無氧呼吸（又稱發(fā)酵作用），是指在無氧條件下，植物細(xì)胞把糖類等有機(jī)物分解成為不徹底的氧化產(chǎn)物，同時(shí)釋放出少量能量的過程。其簡單化學(xué)式如下：3提高植物光能利用率途徑3.1植物的呼吸作用（2）影響呼吸強(qiáng)度的主要因素植物特性：植物自身特性是呼吸作用強(qiáng)弱的內(nèi)部因素。不同的植物器官或組織，不同的生長發(fā)育階段，呼吸強(qiáng)度不同。生長旺盛的器官與組織，呼吸強(qiáng)度高于衰老的器官和組織，休眠的種子呼吸強(qiáng)度最低，塊根、塊莖或樹木的休眠芽的代謝微弱，呼吸強(qiáng)度亦低。生殖器官呼吸強(qiáng)度較高，葉、莖、根等營養(yǎng)器官中等，受到傷害或受病菌侵染的植物呼吸強(qiáng)度一般高于健康植物。環(huán)境因素：溫度：植物呼吸強(qiáng)度隨溫度的升高而增強(qiáng)，溫度繼續(xù)升高，呼吸強(qiáng)度反而下降。所以呼吸作用也有三基點(diǎn)；CO2濃度：增高會(huì)抑制呼吸作用。在田間積水或土壤板結(jié)時(shí)，根系會(huì)因供氧不足影響呼吸而使生長受阻。在缺氧條件下，進(jìn)行無氧呼吸，乙醇積累對植物有毒害。O2濃度：要使植物的呼吸作用正常進(jìn)行必須維持一定的O2濃度。多數(shù)情況下，O2濃度低于10%時(shí)，呼吸強(qiáng)度達(dá)到飽和狀態(tài)。3提高植物光能利用率途徑3.1植物的呼吸作用（3）呼吸作用在植物生產(chǎn)中的應(yīng)用種子貯藏：在種子成熟過程中，呼吸強(qiáng)度呈有規(guī)律的變化，種子開始成熟階段，呼吸強(qiáng)度隨著灌漿速度的增加而增強(qiáng)，但隨著種子的成熟，由于細(xì)胞脫水和細(xì)胞內(nèi)貯藏干物質(zhì)逐漸增多，呼吸強(qiáng)度逐漸降低。當(dāng)種子的含水量降到某一限度時(shí)，呼吸達(dá)到最微弱的狀態(tài)。所以貯藏種子時(shí)必須使種子內(nèi)的含水量控制在一定水平以下。如油料種子應(yīng)在8%?9%以下，谷物的種子應(yīng)在10%?12%以下。種子萌發(fā)：種子萌發(fā)的先決條件是吸水，隨著種子內(nèi)含水量的增加，呼吸強(qiáng)度恢復(fù)增加。此外，種子萌發(fā)必須有一定的。2濃度和溫度保證。因此，農(nóng)作物播種時(shí)必須有一定的土壤溫度、濕度和通氣條件。食品保鮮：當(dāng)O2濃度低于一定值時(shí)，呼吸作用就會(huì)受到抑制。根據(jù)這個(gè)原理，應(yīng)用氣調(diào)法貯藏糧食、果蔬應(yīng)運(yùn)而生。氣調(diào)法是將種子或果蔬裝在塑料袋內(nèi)，抽出空氣，充入氮?dú)?，使其?nèi)O2濃度下降并維持3%?6%水平，農(nóng)產(chǎn)品便處于缺氧狀態(tài)，長達(dá)幾個(gè)月不腐爛變質(zhì)，從而達(dá)到保鮮貯藏的目的。水果保鮮與催熟：在果實(shí)的貯藏或運(yùn)輸中，降低溫度，提高CO2濃度,以降低呼吸強(qiáng)度，用于保鮮；然后再進(jìn)行人工乙烯處理果實(shí)，誘導(dǎo)呼吸躍變，促進(jìn)果實(shí)成熟。3提高植物光能利用率途徑3.2植物的光合性能與產(chǎn)量（1）光合面積生物學(xué)產(chǎn)量=（光合面積X光合能力X光合時(shí)間）-消耗經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量=［（光合面積X光合能力X光合時(shí)間）一消耗］X經(jīng)濟(jì)系數(shù)由此可知，作物的經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量主要決定于五個(gè)方面：光合面積、光合能力、光合時(shí)間、光合產(chǎn)物的消耗和光合產(chǎn)物的分配利用。這五個(gè)方而稱為光合系統(tǒng)的生產(chǎn)性能或光合性能，是決定作物產(chǎn)it高低和光能利用率高低的關(guān)鍵。一切增產(chǎn)揩施，歸根到底，主要是通過改善光合性能而起作用的。光合面積，主要是葉面積。葉面積大小應(yīng)合理，過大或過小都對生產(chǎn)不利。為了減少葉面積過大時(shí)與株間光照之間的矛盾，需要考慮葉的空間分布與角度:這是有關(guān)“株型”的重要問題。一般葉片應(yīng)比較挺立，以便減輕對下部的遮光|而下部葉片近于水平，以便能充分吸收從上面透進(jìn)來的弱光，較為理想。為了能使作物一生中經(jīng)常有足夠的光合面積，充分吸收利用光能，希望前期葉面積較快擴(kuò)大，而后期則防止過早衰老。多年生植物春季發(fā)芽后能在較短期內(nèi)達(dá)到較大葉面積，一直維持到秋季，從光合性能方面看是比較有利的。3提高植物光能利用率途徑3.2植物的光合性能與產(chǎn)量（2）光合能力光合能力的強(qiáng)弱,一般以光合強(qiáng)度或光合生產(chǎn)率為指標(biāo)。［單位為：毫克CO2/（分米2葉?小時(shí)），下同］植物的光合強(qiáng)度變化很大，已知在強(qiáng)光及其他條件也較適合的情況下，小麥、水稻等作物光合強(qiáng)度為15?40,而玉米、高粱等作物則可達(dá)35?80,大多數(shù)作物在一般情況下為5?20。光合生產(chǎn)率有時(shí)也稱凈同化率，通常用每平方米葉面積在較長時(shí)間內(nèi)（一晝夜或一周）增加干重的克數(shù)表示。一般植物的光合生產(chǎn)率為4?6克干重/（米2葉-天），但高的也可達(dá)15?18克干重/（米2葉-天）。說明提高光合能力的潛力也很大。（3）光合時(shí)間其他條件相同時(shí)，適當(dāng)延長光合時(shí)間，會(huì)增加光合產(chǎn)物，對增產(chǎn)有利。光合時(shí)間主要決定于一天中光照時(shí)間的長短、晝夜的比例和生長期的長短。條件許可時(shí)適當(dāng)選用生長期較長的晚熟品種，一般都能增產(chǎn)。從作物本身考慮,光合時(shí)間與葉片壽命及一天中的有效光合時(shí)數(shù)有關(guān)。后期葉子早衰，光合時(shí)間減少.對產(chǎn)量景影響很大。早衰對經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量的影響顯著，因?yàn)閮?chǔ)藏養(yǎng)料的積累.主要在生長的后期3提高植物光能利用率途徑3.2植物的光合性能與產(chǎn)量（4）光合產(chǎn)物的消耗主要是呼吸消耗，此外還有脫落和病蟲害等方面的損失，這是光合性能中唯一與產(chǎn)量呈負(fù)相關(guān)的因素?應(yīng)盡量減少。光照不良而溫度較高的條件不利于光合而有利于呼吸，作物會(huì)因呼吸而消耗過多,從而減少光合產(chǎn)物積累量，引起徒長。故栽培上要注意播種密度.改善田間光照和通風(fēng)狀況，使作物的光合作用與呼吸作用協(xié)調(diào)以利于作物的生長發(fā)育。（5）光合產(chǎn)物的分配利用光合產(chǎn)物的分配利用，可用經(jīng)濟(jì)系數(shù)（經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量與生物產(chǎn)量的比值，亦稱收獲指數(shù)）作為重要指標(biāo)。經(jīng)濟(jì)系數(shù)是選育高產(chǎn)品種的重要指標(biāo)之一，各種作物的經(jīng)濟(jì)系數(shù)有較大差別，同一作物的不同品種間也有較大差異。作物的經(jīng)濟(jì)系數(shù)也能通過改進(jìn)栽培技術(shù)加以提高。肥水不足，生長衰弱或密植過度而影響個(gè)體生育時(shí)，都會(huì)使經(jīng)濟(jì)系數(shù)變小，但肥水過多而徒長時(shí)，經(jīng)濟(jì)系數(shù)也會(huì)減小。提高經(jīng)濟(jì)系數(shù)，應(yīng)首先使作物有健全的生長，并制造較多的有機(jī)物；其次則應(yīng)使有較多的有機(jī)物分配到產(chǎn)品器官中去。除應(yīng)采取合理的肥水和密度外，合理整枝以及類似生長素或赤毒素的應(yīng)用等等，都有一定效果。3提高植物光能利用率途徑3.3作物對光能的利用（1）作物的光能利用率對于作物群體來說，可以用單位面積上的作物群體，在生長期間對同面積入射太陽輻射能總收入利用的百分率來表示作物的光能利用率。光只有被葉綠體中的色素吸收，才能在光合作用中轉(zhuǎn)化為化學(xué)能。即使一個(gè)十分茂密的作物群體，也不可能把照射在它上面的光能全部吸收，實(shí)際被葉綠體吸收的光能約有80%。根據(jù)最適條件下測定，葉綠體這樣一個(gè)能量轉(zhuǎn)化器只有22.4%左右的光能轉(zhuǎn)化效率，也即被葉綠體吸收的可見光真正被光合所利用的只有18%左右。但這18%的光能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能之后，呼吸作用還要消耗一部分,約占光合貯能總量的1/3。因此，實(shí)際保留在作物體內(nèi)以有機(jī)物形式保存下來的化學(xué)能，只占全部有效輻射的12%左右，這是光合利用的理論值。3提高植物光能利用率途徑3.3作物對光能的利用（2）光能利用率不高的原因農(nóng)田光損失主要是漏光、反射和透射。作物生長初期植株矮小，大部分日光漏到地面而損失；植株密度過稀，植物株、行間漏光，農(nóng)作物株型不緊湊，葉片平鋪，日光被反射損失，栽培水平低下，植株葉片太薄增加陽光透射損失。農(nóng)田環(huán)境條件不理想在弱光下，光合速率下降，但若陽光強(qiáng)，超過了光飽和點(diǎn)，植物不能利用。此外如溫度過高或過低，農(nóng)田CO2濃度不足，施肥不足或不當(dāng)，農(nóng)田干旱或過濕等，都抑制作物光合潛能的發(fā)揮。種植制度不合理復(fù)種指數(shù)低，農(nóng)耗時(shí)間過長，浪費(fèi)了生長季內(nèi)太陽光能。另外，各種自然災(zāi)害和病蟲害也能導(dǎo)致減產(chǎn)。3提高植物光能利用率途徑3.3作物對光能的利用（3）提高光能利用率的途徑1.改革種植制度，增加農(nóng)作物對太陽輻射的時(shí)空利用。增加農(nóng)田的復(fù)種指數(shù)，合理的安排好茬口，充分利用生長季節(jié)；推廣間套種，增加對太陽輻射的時(shí)空利用，減少農(nóng)田光能損失。2.選育高光效作物品種：選育株型、葉型合理、高光效、高產(chǎn)、抗倒伏的作物品種。一般株型緊湊，葉片直立，有利于農(nóng)田作物群體中光能的合理分布與利用；株型披散，葉片平鋪，顯然只有最上一層葉受光，而反光較多