【正文】 比較合理。 ● 科學(xué)地計(jì)算光能利用率的上限 ， 不僅 可以給人類提高光能利用率提供一個(gè)追求的 目標(biāo) ， 還可以避免這一過程中的盲目性 。 秒； ν 為振動(dòng)頻率 ， ν =c/λ ； c為光速 ， c=*1014微米 /秒； λ 為波長 （ 微米 ） 。整個(gè)可見光范圍（ 400—760nm）平均，其能量相當(dāng)于 575nm的單色光，等于 207304焦耳。 ● 理論上限 如果呼吸消耗占光合作用的比例按 30% 計(jì)算 （ 一般為 20～ 30%） ， 再扣去作物群體 反射 、 漏射及其它光能損失約 36% ， 所以 歸結(jié)到生物量的能量利用系數(shù)為： %*（ 130%） *（ 136%） ≈ % %*（ 130%） *（ 136%） ≈ % 即 % 是有希望達(dá)到的最高理論數(shù)字 。 限制光能利用率的因素 （ 1）光的漏射、反射和透射損失 ● 生長初期，葉面積指數(shù)低，漏射多； ● 中后期，葉面積指數(shù)大，反射增加， 可達(dá) 5～ 25%，且平鋪葉片比直立葉片更多； 葉片薄，透射多，一般要透射 4～ 7%； ● 因此，葉面積指數(shù)過大過小均不利于 光能吸收，存在一個(gè)最適葉面積指數(shù)問題。 ● 透入葉組織中的光合有效輻射只有部分 為葉綠素吸收而用于光合作用 ， 而 10～ 30%的 光能被非光合色素以及細(xì)胞壁 、 細(xì)胞質(zhì)等吸收 而損失了 。 ● 溫度過高 ， 呼吸急劇增加 ， 光合作用 強(qiáng)度下降；溫度過高還會(huì)導(dǎo)致氣孔關(guān)閉 ， 使 光合作用強(qiáng)度降低 。 （ 6） 其它方面 ● 作物光合機(jī)構(gòu)功能以及外界環(huán)境條件 的最佳狀態(tài)難以達(dá)到 ， 從而增加光合作用的 量子需要量 ， 降低光能利用率 。 內(nèi)因 即通過調(diào)節(jié)和控制植物光合作用 生理機(jī)制 ， 從植物體本身去想辦法 。 建立合理的群體結(jié)構(gòu)，造成群體中多層 立體配置 目的是減少整個(gè)作物層光的反射 、 透射和 漏射 ， 增加作物對(duì)太陽能的吸收比例 。 這是因?yàn)椋? 的葉面積； ，漏射光較多， 消光系數(shù)小，可使群體中下部的光照充足。 改善水、熱、氣、肥等等環(huán)境條件， 增加作物光合能力 提高空氣中的 CO2濃度 ， 可以增加作物的 光合能力 。 在光能資源豐富 、 水資源嚴(yán)重缺乏的 地區(qū) ， 熱量不足采取措施增溫 、 水分不足 采取措施解決灌溉水源等 ， 則可大大提高 光能利用率 。 所以 ， 可以通過減少 光呼吸量來提高光能利用率 。 如水稻矮稈品種的經(jīng)濟(jì)系數(shù)就從原來的 。 有關(guān)計(jì)算公式及常數(shù)值 ● 太陽總輻射 Q： 3～ 5月 Q = Q0（ + ） 6～ 8月 Q = Q0（ + ） 9～ 11月 Q = Q0（ + ） ● 單位質(zhì)量碳水化合物所含的熱量 H： H = KJ/g。 二 、 實(shí)習(xí)內(nèi)容 根據(jù)給定資料 ， 分別計(jì)算小麥 、 玉米單作 和間作套種的光能利用率 Ep， 并結(jié)合所學(xué)內(nèi)容 對(duì)結(jié)果進(jìn)行比較分析 。 另外 ， 防治病蟲等危害 ， 也是減少光合 產(chǎn)物消耗的重要措施 。 因此在培育作物品種時(shí) ， 要增加暗反應(yīng) 速度 ， 提高光飽和點(diǎn)和光能利用率 。 在溫室 、 大棚內(nèi)可通過增施 CO2肥來提高 CO2 濃度 。 理想群體結(jié)構(gòu)的量化標(biāo)準(zhǔn)： 上層葉片占 50%，葉片與水平面呈 90～ 60?； 中層葉片占 37%，葉片與水平面呈 60～ 30?； 下層葉片占 13%，葉片與水平面呈 30?。 選育株型緊湊 、 葉片斜立的矮稈品種十分 有利于作物高度密植而不倒伏 ， 也是提高最適 葉面積系數(shù)的基礎(chǔ)和保證 。 充分利用生長季節(jié)，增加作物生長期 采取間作套種和復(fù)種 ， 合理安排茬口 ， 可充分利用地力 、 時(shí)間和空間 ， 使田間始終 擁有旺盛的植物群體 ， 各種作物此起彼伏 、 交替興衰 ， 高矮桿 、 寬窄行相間 ， 葉面積 指數(shù)始終保持著連續(xù) 、 勻稱和協(xié)調(diào)的狀態(tài) ， 并可延續(xù)交替用光 ， 使得群體對(duì)光能的利用 在整個(gè)生長季節(jié)均保持在一個(gè)較高的水平 ， 十分有利于光能利用率的提高 。 ● 經(jīng)濟(jì)系數(shù)低即草多谷少雖然不會(huì)影響 作物光能利用率 ， 但會(huì)降低谷物產(chǎn)量 。 ● CO2濃度也影響光合作用 ， 據(jù)測定 ， CO2濃度從 300ppm增加到 1000ppm時(shí) ， 光合 作用速率提高近一倍 。 （ 4）生長季短造成的損失 中高緯度地區(qū)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)受冬季低溫限制， 作物生長季短，造成光能資源的浪費(fèi)，光能 利用率低。 據(jù)估算 ， 在 500卡 /厘米 2的光照條件下 ， 水稻及小麥由于光飽和損失的光能高達(dá) 36%， 玉米亦達(dá)到 12%。 光合性能 — 切入點(diǎn) 影響植物群體光能利用率的因素主要有 光合面積 、 光合能力和光合時(shí)間等 。 ● 光合作用的量子需要量 20世紀(jì) 20年代研究提出的光合作用的量子 需要量在 4～ 16個(gè)愛因斯坦值之間，一般取 8～ 10，即同化 1克分子的 CO2 ， 釋放 1克分子的 O2 ， 產(chǎn)生 1克分子的 CH2O， 耗去 8～ 10個(gè)愛因斯坦能量。 納米 /摩爾）； N為阿伏加德羅常數(shù)， N=*1023 /摩爾， 則有 ： Em = 1. 192*108 /λ 當(dāng)波長為 400nm時(shí)， Em＝ 298100焦耳；當(dāng)波長為 760nm時(shí)，則 Em=156903焦耳。 CO2 + H2O （ CH2O） + O2 光能 葉綠體 出發(fā)點(diǎn)： 考慮同化 1克分子的 CO2 ， 釋放 1克分子的 O2 ， 產(chǎn)生 1克分子的 CH2O， 需要多少光量子？ 然后用 1克分子的 CH2O所包含的能量，除以所需光量子數(shù)的能量。 00*100H W RC PARE?? 總吸 收 量 二、光能利用率的理論上限 ● 最大限度地提高植物的光能利用率 ， 是人類追求的目標(biāo) 。 %100???? QWHEu （ 2）光能利用率 式中， PAR為同期的光合有效輻射量，其它各項(xiàng) 的意義同前。 一般是用一定時(shí)間內(nèi)一定土地面積上作物 增加的干重所折合的熱量 ， 與同一時(shí)間內(nèi)投射 到同一面積上的太陽總輻射量的比值來表示 。 ● 應(yīng)進(jìn)一步加強(qiáng) 不同光質(zhì)對(duì)植物生理過程 和植物形態(tài)所起作用的研究 。 （ 2） 遠(yuǎn)紅外輻射 （ 1000nm） ● 不參與植物的光化學(xué)反應(yīng)； ● 主要產(chǎn)生熱效應(yīng) 。 （ 3） 紅橙光 （ 610～ 760nm） ● 葉片吸收最多； ● 光合作用活性最強(qiáng)； ● 光合作用效率最高； ● 加快 光周期過程 — 植物開花過程 。 （ 2）光合有效輻射量的求取 ● 進(jìn)行觀測 應(yīng)用光合有效輻射儀 ● 通過 氣候?qū)W方法 計(jì)算 a. Qpar=Kq Q 式中， Qpar： 光合有效輻射 Kq：系數(shù) Q：總輻射 組成，表達(dá)式為： Q = S + D Qpar=Ks S+Kd D 式中， S： 太陽直接輻射 D： 天空散射輻射 Ks、 Kd：系數(shù) Kq Ks、 Kd的計(jì)算比較復(fù)雜，涉及到多個(gè)要素，具體的氣候?qū)W計(jì)算請同學(xué)們參閱下列文獻(xiàn)： [1] 周允華 ,項(xiàng)月琴 ,單福芝 . 光合有效輻射 (PAR)的氣候?qū)W研究 [J]氣象學(xué)報(bào) , 1984,(04) [2]王炳忠 , 稅亞欣 . 關(guān)于光合有效輻射的氣候?qū)W計(jì)算問題 [J]. 太陽能學(xué)報(bào) , 1988,(01) [3]張運(yùn)林 , 秦伯強(qiáng) . 太湖地區(qū)光合有效輻射 (PAR)的基本特征及其氣候?qū)W計(jì)算 [J]. 太陽能學(xué)報(bào) , 2023,(01) 在以前實(shí)際工作中曾用下列公式來估算 光合有效輻射： 前蘇聯(lián) 中國華北 DSQDSQ?????? （ 3）計(jì)算 光合有效輻射能的意義 準(zhǔn)確地計(jì)算光合有效輻射能的時(shí)空分布， 有助于確定進(jìn)入農(nóng)田和植物群落的能量，對(duì)于 擬定適宜的群體結(jié)構(gòu)和估算作物的產(chǎn)量等方面 具有重要的意義。 三、可見光對(duì)植物的影響 生理輻射 決定著最重要的植物生理過程 （ 包括光合 作用 、 色素合成 、 光周期現(xiàn)象和其它植物生理 現(xiàn)象 ） 的光譜區(qū)稱之為輻射的生理有效區(qū) ， 或 稱為生理輻射 。 短紫外線 （ 10～ 290nm） 對(duì)植物具有殺傷作用 ， 但大部分被臭氧層 吸收 ， 一般達(dá)不到地面 。 到達(dá)地球表面太陽輻射及影響因素 ● 到達(dá)地表的太陽輻射主要為紫外線、 可見光和紅外線。 太陽輻射光譜 太陽光譜的能量分布 太陽光譜能量 的密度最大波長在 475nm（ 藍(lán)光 ） ， 由此向短波方向 ， 各波長具有的能量 急劇降低 ， 向長波 方向各波長具有的 能量則緩慢減弱 。 光強(qiáng)對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量的影響 光強(qiáng)不足，光合積累少，勢必影響到 蛋白質(zhì)和糖分等的含量，進(jìn)而對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量 產(chǎn)生不利影響。 ● 不同生長期光強(qiáng)不足 ， 影響的植物 器官不同 ， 不同的品種對(duì)光強(qiáng)不足的反應(yīng) 也是不同的 。 三、光照強(qiáng)度對(duì)植物生長發(fā)育的影響 光照強(qiáng)度對(duì)植物生長的影響 （ 1） 實(shí)驗(yàn)觀測結(jié)果 表 不同光強(qiáng)對(duì)小麥干物重的影響 遮 光 處 理 總干重 （克 /M2） 各部分所占百分?jǐn)?shù) 根 莖葉 籽粒 對(duì)照 780 5 63 32 30% 600 3 63 34 60% 380 3 66 31 90% 90 2 97 1 遮光 天數(shù) 單株 成穗 無效 分蘗 小穗數(shù) 每穗 粒數(shù) 減產(chǎn) （ %） 合計(jì) 結(jié)實(shí) 不實(shí) 對(duì)照 10 20 30 表 遮光天數(shù)對(duì)小麥產(chǎn)量構(gòu)成各要素的影響 項(xiàng)目 對(duì)照 遮光時(shí)間（開花后天數(shù)） 110天 1120天 2130天 每穗小穗數(shù) 每穗結(jié)實(shí)數(shù) 每穗粒重（克） 千粒重（克） 表 小麥灌漿期不同時(shí)期遮光對(duì)產(chǎn)量要素的影響 栽培 條件 光照強(qiáng)度（勒克司） 小麥 黑麥 燕麥 抽穗 日數(shù) 單株重（克） 抽穗 日數(shù) 單株重（克）