【正文】 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(kāi)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） 抽穗 日數(shù) 單株重（克） 白晝自然光照14小時(shí) 600018000 38 46 52 夜晚人工光照14小時(shí) 10003000 51 57 62 表 不同光強(qiáng)下作物從播種到抽穗日數(shù)與單株重 （ 2）主要結(jié)論 ● 弱光下 ， 葉片薄 ， 葉面積增長(zhǎng)快 。 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(shì)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。 到達(dá)地球表面太陽(yáng)輻射及影響因素 ● 到達(dá)地表的太陽(yáng)輻射主要為紫外線(xiàn)、 可見(jiàn)光和紅外線(xiàn)。 三、可見(jiàn)光對(duì)植物的影響 生理輻射 決定著最重要的植物生理過(guò)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(chēng)之為輻射的生理有效區(qū) ， 或 稱(chēng)為生理輻射 。 （ 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(guò)程 — 植物開(kāi)花過(guò)程 。 ● 應(yīng)進(jìn)一步加強(qiáng) 不同光質(zhì)對(duì)植物生理過(guò)程 和植物形態(tài)所起作用的研究 。 %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。 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。 ● 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(ài)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(ài)因斯坦能量。 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%。 ● CO2濃度也影響光合作用 ， 據(jù)測(cè)定 ， CO2濃度從 300ppm增加到 1000ppm時(shí) ， 光合 作用速率提高近一倍 。 充分利用生長(zhǎng)季節(jié)，增加作物生長(zhǎng)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(chēng)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(zhǎng)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 。 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?。 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 。 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 。 如水稻矮稈品種的經(jīng)濟(jì)系數(shù)就從原來(lái)的 。 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 。 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。 內(nèi)因 即通過(guò)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 。 ● 溫度過(guò)高 ， 呼吸急劇增加 ， 光合作用 強(qiáng)度下降；溫度過(guò)高還會(huì)導(dǎo)致氣孔關(guān)閉 ， 使 光合作用強(qiáng)度降低 。 限制光能利用率的因素 （ 1）光的漏射、反射和透射損失 ● 生長(zhǎng)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(guò)大過(guò)小均不利于 光能吸收，存在一個(gè)最適葉面積指數(shù)問(wèn)題。整個(gè)可見(jiàn)光范圍（ 400—760nm）平均，其能量相當(dāng)于 575nm的單色光，等于 207304焦耳。 ● 科學(xué)地計(jì)算光能利用率的上限 ， 不僅 可以給人類(lèi)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(guò)程中的盲目性 。 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 同一面積上的光合有效輻射量的比值來(lái)表示。 ● 近年來(lái)有關(guān)成果在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上的應(yīng)用 ， 已經(jīng)取得了良好的效果 。 （ 1） 藍(lán)紫光 （ 400～ 510nm） ● 葉片吸收較多； ● 光合作用活性較強(qiáng)； ● 光合作用效率只及紅橙光的一半； ● 大多數(shù)情況下延遲植物的開(kāi)花 。 ● 但也有人認(rèn)為，波長(zhǎng)在 290～ 315nm的 長(zhǎng)紫外線(xiàn)能加快植物的發(fā)育，而波長(zhǎng) 315～ 400nm的長(zhǎng)紫外線(xiàn)在所有情況下都沒(méi)有作用。 ● 可見(jiàn)光的范圍內(nèi)， 47% 。 光強(qiáng)對(duì)植物發(fā)育的影響 ● 光強(qiáng)過(guò)弱，植物體內(nèi)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)積累少， 往往會(huì)阻礙植物的發(fā)育速度，以致于延遲開(kāi)花 結(jié)果。 光 — 光合作用之間的這種雙曲線(xiàn)關(guān)系， 現(xiàn)已廣泛應(yīng)用。 ● 由于云的變化 、 葉片的相互遮擋和風(fēng) 引起的葉片擺動(dòng) ， 均會(huì)造成 同一植株上不同 葉片甚至是同一葉片上不同部位的 光強(qiáng)不同 ， 光質(zhì)也不同 ， 從而導(dǎo)致其 光合作用強(qiáng)度不同 。 1bIPaI?? 常數(shù) a、 b的生物學(xué)意義 ● 當(dāng) I→∞ ， P→b/a ； 顯然 b/a為光合作用 強(qiáng)度的極限值 ， 也就是說(shuō) ， b/a是光飽和點(diǎn)時(shí) 的光合作用強(qiáng)度 。 在此光強(qiáng)下，光合作用制造的產(chǎn)物與呼吸 作用消耗的產(chǎn)物相等；或者說(shuō)同一葉片在同一 時(shí)間內(nèi)，光合過(guò)程吸收的 CO2和呼吸過(guò)程放出的 CO2等量。 ● 不同的植物光 — 光合作用曲線(xiàn)不盡 相同 。 167。 主要是躲 。 （ 4） 同一地區(qū)平原與高原間相互引種 ， 光照條件沒(méi)有變化 ， 其延長(zhǎng)或縮短生育期的 日數(shù) ， 決定于高度差引起的溫度變化 。 丁穎等的水稻地理分期播種試驗(yàn) 試驗(yàn)設(shè) 8個(gè)點(diǎn) 、 158個(gè)品種 、 15個(gè)播期 ， 用 溫度相近但光長(zhǎng)相差較大兩地同一品種在同一 播期下的出穗天數(shù)之差與光長(zhǎng)較長(zhǎng)之地出穗天 數(shù)之比的百分?jǐn)?shù)作為出穗促進(jìn)率 。 因此 ， 可以通過(guò)人工控制作物的光周期 來(lái)達(dá)到生產(chǎn)的目的 。 N 9小時(shí) 32分 9小時(shí) 19分 表 不同高度太陽(yáng)光譜各波段輻射占總輻射比例 輻 射 種 類(lèi) 波 長(zhǎng) ( nm ) 太陽(yáng)距地平面高度（度） 占總輻射的比例（ %） 紫外線(xiàn) 295400 可見(jiàn)光 400760 紅外線(xiàn) 760 光敏色素學(xué)說(shuō)（ Hendrichs和 Borthwith） 認(rèn)為高等植物對(duì)光照長(zhǎng)度的反應(yīng)決定于 植物的 光敏色素系統(tǒng) 。 N 8小時(shí) 42分 4小時(shí) 48分 南 京 32 186。 而在高緯度地區(qū)則正好相反。而短日性 植物需要連續(xù)的黑暗（晝短夜長(zhǎng)），這是因?yàn)? 短日性植物的莖生長(zhǎng)點(diǎn)只有在黑暗條件下才能 進(jìn)行必要的階段質(zhì)變。 因此在研究植物光照階段的發(fā)育速度時(shí) ， 有人提出暗長(zhǎng)積量的概念 ， 即將光照階段內(nèi) 每日暗期時(shí)間之和稱(chēng)為暗長(zhǎng)積量 ， 認(rèn)為滿(mǎn)足 所需的暗長(zhǎng)積量 ， 作物才能完成光照階段 。不同種類(lèi)的植物通過(guò)光周期誘導(dǎo)的天數(shù)不同。 （ 4） 中間型植物 。 是指只有在光照長(zhǎng)度超過(guò) 一定臨界值 （ 臨界光長(zhǎng) ） 時(shí)開(kāi)花 ， 否則即停留在 營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)狀態(tài)的植物 。自然界一晝夜間的光暗交替稱(chēng)為光周期（ photoperiod）。 167。 注意： 實(shí)際上，大田內(nèi)部的情況十分復(fù)雜，影響 k值的因素非常多，包括葉片大小、厚薄、表面 光滑度、葉綠素含量以及葉片含水量等影響葉片 反射、透射和吸收的因素；入射光的方向和光譜 成分；葉片角度及群體的結(jié)構(gòu)；季節(jié)、天氣以及 時(shí)間等。 ● 農(nóng)田中透光率的分布曲線(xiàn)與光強(qiáng) 的分布曲線(xiàn)完全一致，亦隨深度迅速遞 減，其遞減率與葉片的鉛直分布關(guān)系密 切。 （ 2）同一種波長(zhǎng)的輻射，不同作物、同一 作物不同的生長(zhǎng)發(fā)育狀況（包括品種、密度、葉齡、葉形、葉片的顏色和含水量等等），其反射、透射和吸收能力不同。 二、植物的光學(xué)特性 單葉葉片對(duì)光的反射、透射和吸收 （ 1）基本概念 ● 反射：投射到葉面的太陽(yáng)輻射被直接 反射到太空中去的部分稱(chēng)為外反射；進(jìn)入葉片 內(nèi)部不能被葉片吸收從投射一側(cè)返回空氣中的 部分稱(chēng)為內(nèi)反射；外、內(nèi)反射之和稱(chēng)為反射。 光的生物學(xué)意義 太陽(yáng)輻射對(duì)植物的作用： ● 光合效應(yīng) ● 熱效應(yīng) ● 光的形態(tài)效應(yīng) 光還在相當(dāng)程度上影響植物的地理分布。 2 光照長(zhǎng)度對(duì)植物的影響 167。 5 光能利用率及其提高途徑 實(shí)習(xí) 1：作物光能利用率的計(jì)算及分析 本章重點(diǎn)與難點(diǎn) 本章重點(diǎn)： 光合有效輻射、光周期現(xiàn)象、感光性、光飽 和點(diǎn)與光補(bǔ)償點(diǎn)、光能利用率等基本概念。 ● 光強(qiáng)，即光照的強(qiáng)弱。 ● 反射率 R、 透射率 T和吸收率 A之間關(guān)系： R + T + A = 1 （ 2）綠色葉片的能量平衡 ； 環(huán)境散熱； ，可使 623— 640克的水分燕騰，并在光合作用中形成約 1克物質(zhì) 。 如稻、麥作物，葉片向上斜立，其反射和 透射光幾乎都比單葉少一半左右；一般在抽穗 開(kāi)花期，群體的反射率約 5～ 7%，透射率約 4～ 7%，而群體的吸收率則高達(dá) 85～ 90%。 光在群體中垂直分布規(guī)律的數(shù)學(xué)描述 門(mén)司正三和佐伯敏郎（日本）， 1953年從 實(shí)際觀測(cè)（大田切片法）和理論推算兩個(gè)方面 建立了光強(qiáng)對(duì)葉面積的依賴(lài)關(guān)系。 一般地， k值小于 1。