农业气象第二章.doc

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1、第一章1. 太阳辐射的生物学意义产生光合效应、热效应和光的形态效应。2. 太阳辐射影响植物的主要方式光长，即光照时间的长短。 光强，即光照的强弱。 光质，即光谱组成的不同。3. 叶片对太阳辐射的反射、透射和吸收能力植物的叶片通常都是半透明的。 反射：投射到叶面的太阳辐射被直接反射到太空中去的部分称为外反射；进入叶片内部不能被叶片吸收从投射一侧返回空气中的部分称为内反射；外、内反射之和称为反射。 吸收：进入叶片内部的太阳辐射被叶片吸收的部分称为吸收。 透射：进入叶片内部不能被叶片吸收从投射对面一侧向叶外逸出的部分称为透射。 反射率R、透射率T和吸收率A之间关系： R + T + A = 14.

2、群体叶片对太阳辐射的反射、透射和吸收能力太阳辐射进入植被内部，经过植被中茎叶层层的反射、透射和吸收，当然还包括漏射，而被削弱，形成了一个较复杂的过程。 关于群体叶片对日光的反射、透射和吸收能力，可归纳出以下四点看法。（1）同一种农田的植被，对于不同波长的辐射，其反射、透射和吸收能力不同。（2）同一种波长的辐射，不同作物、同一作物不同的生长发育状况（包括品种、密度、叶龄、叶形、叶片的颜色和含水量等等），其反射、透射和吸收能力不同。（3）反射、透射和吸收率不是一个常数，在任一光谱中有一定幅度。 （4）群体对日光的反射率和透射率要比单叶明显地小，而吸收率却明显地高于单叶。 如稻、麦作物，叶片向上斜立

3、，其反射和透射光几乎都比单叶少一半左右；一般在抽穗开花期，群体的反射率约57%，透射率约47%，而群体的吸收率则高达8590%。5. 光在群体中的分布规律农田中透光率的分布曲线与光强分布曲线完全一致，亦随深度迅速递减，其递减率与叶片的铅直分布关系密切。农田中，由于太阳视位置的日变化，总光强也存在着与露地相同的日变化形式。农田中各高度透光率也存在着相同的日变化，而由于太阳高度角的改变，在中午时透光率最大，在早晚时透光率较小。如在对棉花的观测中发现，在始花期，早晚的透光率为10%，而正午时透光率可达41%。6. 群体透光率、削光系数及门司佐伯公式 门司 佐伯公式: I = I0 exp（-kF）

4、式中，I0为冠层（群体顶部）的光强；I为各层的光强；k为群体叶层光强衰减系数或群体消光系数；F为各层次以上部分的叶面积之和。群体消光系数k值可用下式求算：k =（-ln(I/I0)/F 式中， I/I0即透光率。 k值是一个无量纲数，它描述了叶片的遮阴程度，当上层叶面积大时，k值就大，光强衰减就明显。注意：实际上，大田内部的情况十分复杂，影响k值的因素非常多，包括叶片大小、厚薄、表面光滑度、叶绿素含量以及叶片含水量等影响叶片反射、透射和吸收的因素；入射光的方向和光谱成分；叶片角度及群体的结构；季节、天气以及时间等。因此，K值不是一个稳定的值。 在实际应用中，禾谷类作物K值较稳定，因而使用平均值

5、代替。 一般地，k值小于1。据门司和佐伯测算，草中的k值为0.30.5，水平叶子作物层中的 k值为0.71.0。而中科院上海植生所测得的水稻叶层的k值在0.670.74之间，平均达到 0.71。门司 佐伯公式适用的条件：均一介质，是不可能满足的。但在实际观测中，光在群体中的垂直变化确实符合负指数规律，所以门司 佐伯公式目前还是得到了广泛的应用。7. 光周期现象以及据此对植物的分类 1、日照长度和光照长度 日照长度。是指一地每天从日出到日落之间的日照时数，是一种在一定地区各年之间比较稳定的气候要素。 光照长度。也称为光长，它和日照长度不同，它包括日照长度及只有漫射光的多云、 阴天时段和曙暮光时段

6、。2、光周期现象的概念 光周期现象发现于十九世纪末。而光周期现象的概念到二十世纪初才由加奈（Garner）和阿拉德（Allard）提出。 光周期现象：白天光照和夜晚黑暗的交替及其持续时间对植物的开花有很大的影响，这种现象称为光周期现象。 光周期现象实质上是指植物的生长发育对昼夜长短的不同反应。 这种反应在植物的花芽形成期最为敏感，是植物内部节奏生物钟的一种表现，是由系统发育所决定的，它是植物利用对光长的测量而控制植物生理反应的现象。3、根据光长影响植物开花情况对植物的分类（1）长日性植物。是指只有在光照长度超过一定临界值（临界光长）时开花，否则即停留在营养生长状态的植物。例如麦类、豌豆、亚麻、

7、油菜、胡萝卜等原产于高纬度地区的作物。 （2）短日性植物。是指只有在光照长度短于一定临界值时开花的植物。如水稻、玉米、棉花等原产于低纬度地区的作物。（3）中日性植物。是指当昼夜长短的比例接近于相等时才能开花的植物。如甘蔗等。 （4）中间型植物。指开花受光长影响较小的植物，又称光期钝感植物。如西红柿、黄瓜等。 8. 临界光长光将植物分成短日性或长日性植物，需要有一个客观的光照时数标准。 临界光长是指引起植物开花的光照长度界限。长日性植物的开花要求光长不能短于这个界限长度，而短日性植物的开花要求光长不能长于这个界限长度。 临界光长是植物识别合适季节的度量，其数值与生态环境有着密切关系，且随着生态环

8、境所处纬度的改变而改变。 植物的临界光长不一定是每日12小时。 光周期反应中受温度的影响较小，但是温度的高低对开花的数量影响很大。9. 水稻的感光性及其衡量指标 （1）水稻的感光性 在满足水稻生长发育所要求的温度条件前提下，在短日照条件下可使生育期缩短、在长日照条件下可使生育期延长的特性。 实质 表示某一作物品种在缩短或延长日照的情况下对促进或延迟开花结实的影响程度。（3）衡量作物感光性强弱的指标 a、对临界光长的要求 一般地，感光性强的品种或作物，对临界光长的要求比较严格，而感光性弱的品种要求 不严格或不明显。b、感光系数或感光指数 指发育速度随光照时数而变化的程度，即播种期相差一天，相应的

9、生育期天数的差值。差值越大，则表示该品种的感光性越强，反之则表示该品种的感光性越弱。c、出穗促进率（丁颖等）地理分期播种试验 概念 将温度相近但光长相差较大两地同一品种在同一播期下的出穗天数之差与光长较长之地出穗天数之比的百分数作为出穗促进率。 实质 出穗促进率大，则表示短日促进出穗的作用大，称为感光性强，反之称为感光性弱。10. 光周期学说应用于作物引种时应注意的问题光周期学说应用于作物引种时应注意： （1）短日性作物的北方品种向南引种时，由于光照变短，温度升高，导致生育期缩短，可能出现早穗现象，穗小粒少。南方品种向北引入时，由于光照变长，温度降低，导致延迟成熟，甚至不能抽穗开花。（2）长日

10、性作物的北方品种向南引种时，一般延迟成熟。但南方温度较高，生育期是否 延长，还要综合考虑其光温特性。而南方品种向北引入时，一般提早成熟，但北方温度较低，发育速度减慢，生育期是否缩短也应综合考虑。（3）纬度和海拔相近地区相互间引种，光温条件大致相似，较易成功。 （4）同一地区平原与高原间相互引种，光照条件没有变化，其延长或缩短生育期的日数，决定于高度差引起的温度变化。（5）同一地区早中稻作晚稻种植时，提早成熟，而晚稻早播时，延迟成熟。因此在双季稻区，早稻可用作晚稻栽培，而晚稻不能用作早稻栽培。11. 光照阶段学说与光敏色素说光照阶段学说（李森科）：认为植物的生长发育不决定于光周期，而决定于通过一

11、定的发育阶段光照阶段。李森科提出植物发育要经过两个阶段即春化阶段和光照阶段。 长日性植物需要连续的光照（昼长夜短），这是因为长日性植物的茎生长点，只有在光照条件下才能够进行必要的阶段质变。而短日性植物需要连续的黑暗（昼短夜长），这是因为短日性植物的茎生长点只有在黑暗条件下才能进行必要的阶段质变。并认为植物发育对光暗 反应是在一定的具体阶段中进行的，并不是在全生育期或笼统地在开花以前进行的。光敏色素说（Hendrichs和Borthwith）：认为高等植物对光照长度的反应决定于植物的光敏色素系统。 光敏色素是存在于植物体中的一种激素，在植物体内以两种形式同时存在，即： 红光吸收型 Pr（最大吸收

12、波长660nm） 远红光吸收型Pfr（最大吸收波长730nm） Pr与Pfr在一定条件下可相互转化如图： 黑暗 Pfr Pr 由图可知：在光照条件下，植物体内形成的光敏色素主要是Pfr，当转移到黑暗中后，Pfr 缓慢地转变为Pr，Pfr Pr的暗转化约需 810小时，所以，在暗期中用闪光干扰，这种转化不能完成。研究表明，开花激素的形成与Pfr和Pr 的比值有关。短日性植物要求较低的Pfr/Pr 比值，才能引起开花激素的形成，这就需要有一定长度的暗期，使Pr增多。而长日性植物则正好相反。12. 光饱和现象、光饱和点与光补偿点光饱和现象在一定的光照强度范围内，光合作用强度随光强的增强而增强。当光强

13、达到一定的强度后，光合作用强度不再相应地增强，而是趋近于一条渐近线，这种现象称为光饱和现象。 光饱和点 光强增强时，光合量也增加，光强达到一定的强度时，光合量不再增加，此时的光强称为光饱和点。若光强高于光饱和点，不仅不会使植物光合作用强度增强，反而会导致叶温升高、气孔关闭，叶绿素钝化、分解、破坏及植物组织灼伤，使光合作用强度下降。所以在实际测量时光强过高时光光合作用曲线会呈抛物线状 光补偿点 植物的光合作用强度和呼吸作用强度达到相等时的光强值称为光补偿点。在此光强下，光合作用制造的产物与呼吸作用消耗的产物相等；或者说同一叶片在同一时间内，光合过程吸收的CO2和呼吸过程放出的CO2等量。当光强在

14、光补偿点以上，植物可以积累有机物质。当光强处于补偿点时，植物没有干物质积累。而长期处于光补偿点以下时，植物的干物质积累小于支出时，植物便会因饥饿而生长不良甚至死亡。13. 光饱和点和光补偿点特征 不同植物（喜阴、喜阳、C3、C4），同一作物的不同品种，同一品种不同发育期 及不同部位的叶片光饱和点和光补偿点不同。 光饱和点和光补偿点还因温度、水分、CO2浓度等因子的不同而变化。 群体光饱和点和光补偿点均高于单叶。 14. 光光合作用曲线特征 植物的光合作用强度在很大程度上决定于光照强度。 光强与光合作用关系呈双曲线型。 光强与光合作用关系会因植物群体的繁茂程度而有明显差异。 不同的植物光光合作用

15、曲线不尽相同。15. 门司公式及最适叶面积系数最适叶面积系数（指数）： 现象 图2.14 叶面积系数与光合作用的关系 概念 群体净生产率达到最大值时的叶面积系数称为最适叶面积系数。此时，群体最下部叶片 的光合作用与呼吸作用完全抵消。 最适叶面积与最大限度叶面积并不一致，而是前者的出现常比后者早。16. 光照强度对植物生长发育影响特点 光强不足持续天数越多，对作物的产量构成要素各部分受到的影响越大；不同生育期光强不足，对作物生长的影响也不同；不同的品种对光强不足的反应也是不同的。总体上说，光强不足光合积累少，会导致产量降低。 光强过弱，植物体内营养物质积累少，往往会阻碍植物的发育速度，以致于延迟开花结果。 光强过弱，植物体内的营养物质积累不足，导致花芽发育不良，致使花芽早期退化或死亡，引起作物产量下降。 光强不足，光合积累少，势必影响到蛋白质和糖分等的含量，进而对产品质量产生不利影响