【正文】 認(rèn)為植物通過合適的光周期 ， 就能完成 它的發(fā)育過程 ， 這是植物本身的生物節(jié)律即 植物只在符合它本性的黑暗與光照交替下 ， 才能夠正常發(fā)育 ， 否則 ， 就會(huì)延遲發(fā)育或者 不發(fā)育 ， 而且不同植物需要不同時(shí)間長(zhǎng)度的 光照與黑暗的交替 。 ● 植物光周期性的形成，是植物長(zhǎng)期適應(yīng) 原產(chǎn)地發(fā)育期間自然光照條件的結(jié)果。 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)間之和稱為暗長(zhǎng)積量 ， 認(rèn)為滿足 所需的暗長(zhǎng)積量 ， 作物才能完成光照階段 。 短日性植物需要一定時(shí)間以上的暗期才能 開花 ， 而長(zhǎng)日性植物暗期過長(zhǎng)也不能開花 。所以，有臨界日長(zhǎng)就會(huì)有相應(yīng)的臨界暗期（ critical dark period），那么，是光期還是暗期起決定作用？許多試驗(yàn)表明，暗期有更重要的作用。 ● 幾個(gè)勒克司的弱光例如曙暮光和路燈 , 雖不能使植物進(jìn)行光合作用，但仍能起到延長(zhǎng) 光照長(zhǎng)度的作用。不同種類的植物通過光周期誘導(dǎo)的天數(shù)不同。植物在達(dá)到一定的生理年齡時(shí)，經(jīng)過足夠天數(shù)的適宜光周期處理，以后即使處于不適宜的光周期下，仍能保持這種刺激的效果而開花，這種效應(yīng)叫做光周期誘導(dǎo)（ photoperiodic induction）。 長(zhǎng)日性植物的開花要求光長(zhǎng)不能短于這個(gè) 界限長(zhǎng)度，而短日性植物的開花要求光長(zhǎng)不能 長(zhǎng)于這個(gè)界限長(zhǎng)度。 如西紅柿 、 黃瓜等 。 （ 4） 中間型植物 。 是指當(dāng)晝夜長(zhǎng)短的比例 接近于相等時(shí)才能開花的植物 。 如水稻 、 玉米 、 棉花 等原產(chǎn)于低緯度地區(qū)的作物 。 （ 2） 短日性植物 。 是指只有在光照長(zhǎng)度超過 一定臨界值 （ 臨界光長(zhǎng) ） 時(shí)開花 ， 否則即停留在 營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)狀態(tài)的植物 。由此他們得出結(jié)論，短日照是這種煙草開花的關(guān)鍵條件。他們?cè)囼?yàn)了溫度、光質(zhì)、營(yíng)養(yǎng)等各種條件，發(fā)現(xiàn)日照長(zhǎng)度是影響煙草開花的關(guān)鍵因素。植物的開花、休眠和落葉，以及鱗莖、塊莖、球莖等地下貯藏器官的形成都受晝夜長(zhǎng)度的調(diào)節(jié)，但是，在植物的光周期現(xiàn)象中最為重要且研究最多的是植物成花的光周期誘導(dǎo)。自然界一晝夜間的光暗交替稱為光周期（ photoperiod）。在各種氣象因子中，晝夜長(zhǎng)度變化是最可靠的信號(hào)，不同緯度地區(qū)晝夜長(zhǎng)度的季節(jié)性變化是很準(zhǔn)確的。 也稱為光長(zhǎng) ， 它和日照長(zhǎng)度 不同 ， 它包括日照長(zhǎng)度和曙暮光時(shí)段 。 是指一地每天從日出到日落 之間的日照時(shí)數(shù) ， 是一種在一定地區(qū)各年之間 比較穩(wěn)定的氣候要素 。 167。 表 葉層的光分布及光強(qiáng)衰減系數(shù) （上海植生所， 1959） 層高（ cm） I/I0（ %） F k 30 5 40 8 50 13 60 20 70 32 80 48 90 100 平均 — — 注意： 門司 — 佐伯公式適用的條件象均一介質(zhì) 是不可能滿足的。據(jù)門司和佐伯測(cè)算， 草中的 k值為 ～ ，水平葉子作物層中的 k值為 ～ 。 在實(shí)際應(yīng)用中，禾谷類作物 K值較穩(wěn)定， 因而使用平均值代替。 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。 群體消光系數(shù) k值可用下式求算： k =（ ln(I/I0))/F 式中， I/I0即透光率。他們假定： 葉層是由葉片等植物器官所組成的均一介質(zhì)， 并把比爾（ Beer） 定律引入到群體中光強(qiáng)垂直 分布的研究，提出了著名的門司 — 佐伯公式。 例如在對(duì)棉花的觀測(cè)中發(fā)現(xiàn)，在始花期， 早晚的透光率為 10%，而正午時(shí)透光率可達(dá)到 41%。 ● 農(nóng)田中透光率的分布曲線與光強(qiáng) 的分布曲線完全一致，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。 圖 相對(duì)總輻射在植被中的分布（翁篤鳴等， 1981） 相 100 對(duì) 80 油菜 總 60 輻 40 射 20 小麥 % 0 100 80 60 40 20 0 相對(duì)株高 % （油菜株高 158厘米，小麥株高 123厘米） 在實(shí)際工作中常用透光率來表征農(nóng)田中的透光情況。 三、光在群體中的分布 光在群體中的分布規(guī)律 由于受作物品種、群體的幾何結(jié)構(gòu)以及密 度等因素影響，植被中光強(qiáng)的垂直變化十分復(fù) 雜，但其垂直分布有一定的規(guī)律。 （ 4）群體對(duì)日光的反射率和透射率要比 單葉明顯地小，而吸收率卻明顯地高于單葉。 （ 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。 關(guān)于 群體葉片對(duì)日光的反射、透射和吸收 能力，可歸納出以下四點(diǎn)看法。 （ 3）影響葉片對(duì)光的反射、透射、吸收能力的因素 ● 太陽(yáng)光譜成分 表 綠葉對(duì)不同波段的平均反射、透射、吸收率 波段 光合有效輻射（ 380710nm） 近紅外輻射（ 7104000nm） 短波輻射 （ 3503000nm） 長(zhǎng)波輻射 （ 300010000nm） 反射率 透射率 吸收率 ● 植物種類 ● 葉齡、葉片的表面形態(tài)、顏色 ● 葉片的水分含量 ● 光的投射角度、天氣狀況 ● 季節(jié)、生育期 因此，葉片對(duì)太陽(yáng)輻射的 反射率 、 透射率 和吸收率存在著日變化、季節(jié)變化，不是一個(gè) 定值，有一定的變化范圍。 ● 透射：進(jìn)入葉片內(nèi)部不能被葉片吸收從投射對(duì)面一側(cè)向葉外逸出的部分稱為透射。 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 部分稱為內(nèi)反射；外、內(nèi)反射之和稱為反射。光能利用率低。 ● 光質(zhì)，即光譜組成的不同。 表 輻射波段及其對(duì)植物生命活動(dòng)的重要性 輻 射 波 段 光譜區(qū) 占太陽(yáng) 輻射能 （ %） 對(duì)植物生命的效應(yīng) 熱效應(yīng) 光合 效應(yīng) 形態(tài) 效應(yīng) 紫外線 光合有效輻射 近紅外輻射 長(zhǎng)波輻射 290～ 380 380～ 710 710～ 4000 3000～ 10000 0～ 4 21～ 46 50～ 79 不重要 重 要 重 要 重 要 不重要 重 要 不重要 不重要 中 等 重 要 不重要 不重要 光對(duì)植物影響的主要方式 光主要從三個(gè)方面對(duì)植物產(chǎn)生影響： ● 光長(zhǎng)，即光照時(shí)間的長(zhǎng)短。 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。 167。 光周期學(xué)說在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用，光 ― 光合 作用關(guān)系分析，光能利用狀況及提高途徑分析。 4 不同光譜成分對(duì)植物的影響 167。 2 光照長(zhǎng)度對(duì)植物的影響 167。第二章 太陽(yáng)輻射與農(nóng)業(yè)生產(chǎn) 主要內(nèi)容 167。 1 光的生物學(xué)意義與植物的光學(xué)特性 167。 3 光照強(qiáng)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。 本章難點(diǎn)： 光周期學(xué)說及其應(yīng)用， 光 ― 光合作用關(guān)系理論分析。 1 光的生物學(xué)意義與植物的光學(xué)特性 一、光的生物學(xué)意義 二、植物的光學(xué)特性 三、光在群體中的分布 一、光的生物學(xué)意義 太陽(yáng)輻射的重要性 ● 太陽(yáng)輻射是地球上生物有機(jī)體的主要 能量源泉； ● 太陽(yáng)輻射是大氣運(yùn)動(dòng)和產(chǎn)生各種天氣 氣候現(xiàn)象的主要能量源泉。 各種輻射波段對(duì)植物的重要性見表 。 ● 光強(qiáng)，即光照的強(qiáng)弱。 研究太陽(yáng)輻射與農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的重要意義 ● 綠色植物通過光合作用所合成的物質(zhì)約占其干重的 90～ 95%； ● 太陽(yáng)輻射能投射到植物體上真正為植物所 利用進(jìn)行光合作用部分卻很少。 因此，提高作物的光能利用率是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中 的一個(gè)十分重要的課題，當(dāng)然也是農(nóng)業(yè)氣象學(xué)的 主要任務(wù)之一。 ● 吸收：進(jìn)入葉片內(nèi)部的太陽(yáng)輻射被葉片 吸收的部分稱為吸收。 ● 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) 。 群體葉片對(duì)日光的反射、透射和吸收 太陽(yáng)輻射進(jìn)入植被內(nèi)部，經(jīng)過植被中莖葉 層層的反射、透射和吸收，當(dāng)然還包括漏射， 而被削弱，形成了一個(gè)較復(fù)雜的過程。 （ 1）同一種農(nóng)田的植被，對(duì)于不同波長(zhǎng)的 輻射，其反射、透射和吸收能力不同。 （ 3）反射、透射和吸收率不是一個(gè)常數(shù)， 在任一光譜中有一定幅度。 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%。 如油菜、小麥等（圖 ）。 透光率： 所測(cè)高度處的照度與農(nóng)田上方照度的比值，用小數(shù)或百分?jǐn)?shù)表示，也稱相對(duì)照度。 ● 農(nóng)田中各高度透光率存在著相同的日 變化，由于太陽(yáng)高度角的改變，中午時(shí)透光 率最大，早晚時(shí)透光率較小。 光在群體中垂直分布規(guī)律的數(shù)學(xué)描述 門司正三和佐伯敏郎（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)葉面積的依賴關(guān)系。 門司 — 佐伯公式 : I = I0 exp（ kF） 式中， I0為冠層（群體頂部）的光強(qiáng)； I為各層 的光強(qiáng)； k為群體葉層光強(qiáng)衰減系數(shù)或群體消光 系數(shù)； F為各層次以上部分的葉面積之和。 k值是一個(gè)無(wú)量綱數(shù)，它描述了葉片的 遮陰程度，當(dāng)上層葉面積大時(shí)， k值就大， 光強(qiáng)衰減就明顯。 因此， K值不是一個(gè)穩(wěn)定的值 。 一般地， k值小于 1。而中科院上海植生所測(cè)得的 水稻葉層的 k值在 ～ ，平均達(dá)到 （表 ）。 但在實(shí)際觀測(cè)中，光在群體中的垂直變化 確實(shí)符合負(fù)指數(shù)規(guī)律，所以門司 — 佐伯公式 目前還是得到了廣泛的應(yīng)用。 2 光照長(zhǎng)度對(duì)植物的影響 一 、 植物的