光与生物(园艺植物)的生态关系
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>北坡，坡度 越大越显著。因北纬23.5 ° 以北地区，太
阳总是从南面入射。
坡向和坡度主要是对太阳直接辐射的影响，对散射辐射
影响很小，故阴天时影响不大。
4 天气气候条件
2021/8/25
四、中国太阳辐射的分布
及变化特点
一般西部高于东部，高
原高于平原。（两大区
域）
中国的太阳辐射时间，
全年实际日照时数，在
传递巨大的能量。太阳以电磁波或离子的形
式向外放射能量的过程称为太阳辐射，所放
射的能量称为太阳辐射能（或太阳辐射）
太阳辐射的波长范围从0到无穷大，但主要集
中在150-4000nm，占太阳辐射总能量的99%。
其中最大能量波长在475nm，并向长短波方
向双向锐减。
2021/8/25
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2-4
随天气阴、晴，季节、时
刻和栽培方式等大背景条
件而变化，且不同光质的
光经过大气层和植被冠层
的强度变化不同
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2-21
2021/8/25
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2-22
第三节光强与植物的生态关系
一、光强与植物光合作用
光强(intensity of illumination)即光照强度，
是指单位面积上的光通量大小，单位为Ix，
2-20
(二)群体的光分布规律
门司和佐伯根据Lambert-Beer的衰减定律，并把群体看
做比较均匀的介质，得出作物群体中光的分布方程式
为:
−KF
=I0e
###
###
80
60
I
式中， Io为群体上方的光强度，
即自然光强;F为所测高度以上叶
片层数的累积叶面积指数; I 为F
层下面的光强;K相当于叶层的光
风力条件下，光斑寿命不到 1s，其光合速率只比连续光下稍
低。
1 200~3 400h，日照百
分率30%-70%。气 候
干燥少雨地区，日照时
数越多。南方少于北方
，东部少于西部。川、
黔等因云量、雾日多，
是全国日照最少的地方
西北地区为中国日照最
多地区，年日照时 数在
3 200~3 400h，日照百
分率70%以上。
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2-13
2021/8/25
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2-14
“阴影”。这两部分光，其光照强度、光谱成分和光合作用的
效应不同，对光合作用起主要作用的是“光斑”。
苹果叶片的光合作用可以在5~ l0s内对辐射的重要变化发生
反应。低光强与高光强的交替 周期在1. 0s以内者，可以达到
连续光强下净光合率的85%~90%。在树冠内部的叶片，由于
风 引起“光斑”交替时，仍然能有效地进行光合作用。在中等
380nm，占太阳总辐射能量的7%，具有化学效应。
2021/8/25
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Spectrum
2-5
2021/8/25
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2-6
二、太阳辐射能的时空分布
太阳辐射是地球绝大多数能量的来源。地球大气系统接
收到太阳辐射能180000TW
其能量主要集中在可见光波段。在微波波段，直到几十
厘米波长还有少量辐射
2-27
一般喜温蔬菜光饱和点在50000lx左右，白菜类
40000lx左右，茄果类、瓜类一般 较叶菜类的光饱和
点高。多数蔬菜的光补偿点在1 500~2 000lx
2021/8/25
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2-28
(三) "光斑"与"断续光“
植物群体内的光照包括两部分.一种是穿过叶片间隙的直射 光
.呈“光斑”;另一种是透过叶片以后的透射光和部分散射光，呈
2021/8/25
➢
➢
植被状态：一般陆
地表面反射率为入
射辐射的 3%~40%
，其中，森林
9%~18%，草原约
25%，沙漠30%60% ，城市14%18%。以海洋 面反
射率最小，入射角
60°时仅2%-3%;但
若入射角小到15°
以下时，则反射率
大于50%。
辐射方式——直接
辐射和散射辐射
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2-16
第二节群体中的光状况
一、叶片对太阳辐射的反射、透射、吸收
投射到叶面的辐射能：
反射：表皮层与空气的界面所反射，称外反射; 进入叶
肉， 又从投射一侧返回空气中，称为内反射。
吸收：进入叶片的辐射，还有相当一 部分经过反复迂
回，最后为叶绿素吸收。
透射：叶片组织不能吸收的剩余辐射能，从光投射的
一侧至其 对面一侧，经叶外逸出，称为透射。
5%在散热中损失。
➢ 光质：在可见光光谱段，叶片对红、橙光和蓝、紫 光的
吸收率最高，达80%-95% ，反射率仅3%-10%;绿色叶
片对绿光的吸收少，反射率约 10%~20% ，透过最多，
故树冠下的阴影呈现绿光最多。在红外线光谱段，垂直
入射的光约 70%被叶片反射。在紫外线光谱段，大部分
紫外线被截留，只有3%左右被反射
尘粒越少，太阳直接辐射越强， 散射辐射越弱，地面接
受的总辐射越强。
3.坡向和坡度
坡向，在北半球相同太阳辐射量的照射下，单位面积的
太阳辐射量为南坡 >平地>北坡。
坡度对太阳辐射量的影响主要决定于太阳辐射线与该地
面之间的角度，即受地理 位置、季节与坡度大小的综合
影响。在北半球，坡度在20°~50° ，太阳辐射量南坡
能量更少
2021/8/25
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2-8
太阳辐射在大气的传播
在地球大气层上界的太阳辐射中，可见光约
占44%，红外辐射约占47%，紫外辐射约
占9%。
太阳常数(solar constant）：在地球大气层
上界垂直 于太阳光的平面上所接受的太阳
辐射强度为(1367土7) W/m2。
2021/8/25
层所吸收、反射、 散射的太阳辐射量越多，到达地表
的就越少;相反，太阳高度角越大，则到达地表的太阳
辐射量 就越多。太阳高度角随纬度增高而减小，故以
赤道附近太阳辐射量最大，但因赤道地区常多云 雨，
故实际常在南、北纬20°附近地区。
2021/8/25
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2-12
2.海拔 随海拔增高，大气柱越短，大气稀薄，所含水汽、
W·m-2，μmol·m-2·s-1。
（一）不同植物类型与光合作用
植物，在光照、CO2、水等生态因子的主导作用
下，形成了不同的光合特性和生理特征
2021/8/25
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2-23
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2021/8/25
2-24
(二)光的饱和点和补偿点
光补偿点：植物光合作用在一定范围内随光照度的增加而增强，但到某
2021/8/25
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2-1
第二章光与生物（园艺植物）的生态关系
光的基本性质及其变化
植物群体中的光状况
光强与植物 的生态关系
光质与植物 的生态关系
光时与植物 的生态关系
2021/8/25
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2-2
第一节 太阳辐射的基本性质及其变化
一 太阳辐射概述
光主要是太阳辐射以电磁波的形式投射地球表面的辐射线。
2021/8/25
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2-17
二、群体及树冠中的光分布
侧所受直接光是数相同；东西
行向，在北半球北侧所收直接辐射时数，一般只有南向的2/3
➢ 树冠大小和LAI：一般树冠越大，叶面积指数（LAI）越大，
则树冠内部荫蔽越明显，光照越弱。Jackson发现树高4m的
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2-7
太阳辐射的时空变化规律(自A. Mackenzie et.
Al.,1999)
N
N
W
W
E
S
23°27' 夏至
E
S
23°27' 冬至
夏天北半球照射的时间长；冬天南半球照射的时间长（季节
周期）；赤道附近照射的时间始终为12小时（日周期）
低纬度地区有较为恒定的热量，高纬度比低纬度地区接受的
2021/8/25
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2-15
影响叶片光反射、吸收和透射的因素
➢ 叶片的生物学特性：叶片的反射率、透射率和吸收率，
因植物种类、年龄、色彩、结构、水分含量而 变化。大
多数植物的叶片当阳光自腹面照射时，可见光的吸收率
80%，反射率、透射率 之和约20%。叶片吸收的太阳辐
射能中，约1%用于光合作用，94%用于蒸腾损失，而
绿、青、蓝、紫7种颜色的光。
➢ 不可见光是可见光以外的部分光。
✓ 又分为红外辐射(光) (infrared radiation or light，
3×106-760nm)，波长λ大于760，占太阳总辐射能量的
43%，具有热效应
✓ 紫外辐射(光) (ultraviolet radiation or light，200380nm及大气上界10-200nm的真空紫外线) ，波长小于
太阳辐射光谱(solar spectrum)：太阳辐射能按其波长顺
序排列
据人眼所能感受到的光谱段,光又可分为可见光（visible
spectrum)和不可见光(invisible spectrum)。可
➢ 见光是正常人所能看见的光，波长范围为380-760nm，
占太阳辐射总能量的50%。根据其波长又为红、橙、黄、
50000lx以上。
果树的光补偿点因种类、叶片位置、叶龄，以及大气成分和
温度而不同。苹果光补偿点为 1 2001x，甜橙和柠檬1
000~2 000lx，温州蜜柑1 000~3 000lx，葡萄300~3000lx
，草莓700lx， 桃、板栗、柿和无花果1000~3000lx。
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强衰减系数，它表现在一定的叶
面积群体内光的削减程 度。
100
40
20
0
0
2
4
F
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每种果树的树冠都有自己
的K值，其变化范围在0.
3~1. 5。如苹果树的K值
多数在0. 6左 右. K值大，
说明树冠的透光性差，反
之则透光性好。K值大小
随果树种类、 叶片角度
、颜色、分布特点、厚度
而变化。
一切温度大于绝对零度的物体，都以电磁波形式向四周放
射，同时也接受来自周围的电磁波。一般将这种电磁波能
量本身称为辐射能(简称为辐射)。将这种能量传 播方式称
为辐射。
辐射具有波、粒二象性。辐射传播过程表现为波动性，而
与物质问相互作用时表现为粒子'性。.
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2-3
太阳表面高达6000℃，不断以辐射形式向外
A
。
光
合
作
B
用
率
a
A 光合作用
B 呼吸作用
CP
sp 光强度
sp 光饱和点
CP 光补偿点
净生产力
2021/8/25
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2-25
影响因子：光补偿点和饱和点因植物种类、品种、生长发育阶
段、状况和外界温度、CO2、水、营养等生 境条件而不同。园艺
植物涉及众多不同植物大种大类，其不同植物叶片光补偿点。
➢
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2-19
树体结构：落叶果树中，由于各种果树长、短梢比例
不同，短梢多的如苹果、梨等春季叶幕形成快，长梢
多的如葡萄、桃等（采取短接
修剪的)则春季叶幕形成
慢。因此，苹果、梨等在年周期光截获多；而葡萄、
桃光截获少；桃采用疏删修剪的，短梢比例增加，则
光截获较短截修剪也增加。
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吸收、散射和反射具
有选择性
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2-10
2021/8/25
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2-11
三、影响到达地面太阳辐射的因子
到达地球表面的太阳辐射的变化状况，主要决定于以
下因子。
1.纬度
不同纬度主要通过影响其太阳高度角的大小影响太阳
辐射。太阳高度角是太阳辐 射线与地平面之间的夹角
。太阳高度角越小，穿过大气层的距离越远，被大气
2021/8/25
➢
➢
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2-26
果树各种果树的光饱和点和补偿点不同
果树叶片的光饱和点一般为全日照的1/3~1/2，如苹 果为8
600~40 000lx，温州蜜柑35 000~40 000lx，葡萄10
000~30 000lx，草莓25 000~44 000 ，xl桃、板栗、柿和元
花果为400001x，鳄梨为10 000~25 000lx。菠萝可达
orange Pippin苹果树内部只有7%相对光照。在LAI低时，苹
果树高和树形对树内光照透射影响不大，LAI大于1.5时，则
影响很大。Heinicke研究LAI为3.0时，苹果乔华树比矮化树
进入树内部的光照减少20%。
2021/8/25
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注：测自南北行4m×2m ，矮化 苹果
2-18
2021/8/25
一 光照度时，则叶片的光合速率与呼吸速率相等，净光合速率为0.此时
的光照度
光补偿点是植物开始生长和净光合生产的最小光照度。
光饱和点:光照度 在补偿点以上，光合强度随光照度增加而增加，当达到
一定光照度之后，光照度再增加，其光合 强度也不再增加了，光合速率
开始达到最大值时的光照度
光补偿点和饱和点的高低是植物适应低光照度和需光度的重要生态生理指标
太阳辐射穿过大气层到达地
球表面的过程中，被大气吸
收14% ，被大气散射和云
层、 地面反射43%，直达
和散射到地面的约占太阳总
辐射能量 的47%。
地球表面接受的太阳辐射主
要是0. 29-28μm，其中可
见光约占38%-49%，红外
线50%-60%，紫 外线1%2%。
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2-9
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阳总是从南面入射。
坡向和坡度主要是对太阳直接辐射的影响，对散射辐射
影响很小，故阴天时影响不大。
4 天气气候条件
2021/8/25
四、中国太阳辐射的分布
及变化特点
一般西部高于东部，高
原高于平原。（两大区
域）
中国的太阳辐射时间，
全年实际日照时数，在
传递巨大的能量。太阳以电磁波或离子的形
式向外放射能量的过程称为太阳辐射，所放
射的能量称为太阳辐射能（或太阳辐射）
太阳辐射的波长范围从0到无穷大，但主要集
中在150-4000nm，占太阳辐射总能量的99%。
其中最大能量波长在475nm，并向长短波方
向双向锐减。
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2-4
随天气阴、晴，季节、时
刻和栽培方式等大背景条
件而变化，且不同光质的
光经过大气层和植被冠层
的强度变化不同
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2-21
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2-22
第三节光强与植物的生态关系
一、光强与植物光合作用
光强(intensity of illumination)即光照强度，
是指单位面积上的光通量大小，单位为Ix，
2-20
(二)群体的光分布规律
门司和佐伯根据Lambert-Beer的衰减定律，并把群体看
做比较均匀的介质，得出作物群体中光的分布方程式
为:
−KF
=I0e
###
###
80
60
I
式中， Io为群体上方的光强度，
即自然光强;F为所测高度以上叶
片层数的累积叶面积指数; I 为F
层下面的光强;K相当于叶层的光
风力条件下，光斑寿命不到 1s，其光合速率只比连续光下稍
低。
1 200~3 400h，日照百
分率30%-70%。气 候
干燥少雨地区，日照时
数越多。南方少于北方
，东部少于西部。川、
黔等因云量、雾日多，
是全国日照最少的地方
西北地区为中国日照最
多地区，年日照时 数在
3 200~3 400h，日照百
分率70%以上。
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2-13
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2-14
“阴影”。这两部分光，其光照强度、光谱成分和光合作用的
效应不同，对光合作用起主要作用的是“光斑”。
苹果叶片的光合作用可以在5~ l0s内对辐射的重要变化发生
反应。低光强与高光强的交替 周期在1. 0s以内者，可以达到
连续光强下净光合率的85%~90%。在树冠内部的叶片，由于
风 引起“光斑”交替时，仍然能有效地进行光合作用。在中等
380nm，占太阳总辐射能量的7%，具有化学效应。
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Spectrum
2-5
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2-6
二、太阳辐射能的时空分布
太阳辐射是地球绝大多数能量的来源。地球大气系统接
收到太阳辐射能180000TW
其能量主要集中在可见光波段。在微波波段，直到几十
厘米波长还有少量辐射
2-27
一般喜温蔬菜光饱和点在50000lx左右，白菜类
40000lx左右，茄果类、瓜类一般 较叶菜类的光饱和
点高。多数蔬菜的光补偿点在1 500~2 000lx
2021/8/25
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2-28
(三) "光斑"与"断续光“
植物群体内的光照包括两部分.一种是穿过叶片间隙的直射 光
.呈“光斑”;另一种是透过叶片以后的透射光和部分散射光，呈
2021/8/25
➢
➢
植被状态：一般陆
地表面反射率为入
射辐射的 3%~40%
，其中，森林
9%~18%，草原约
25%，沙漠30%60% ，城市14%18%。以海洋 面反
射率最小，入射角
60°时仅2%-3%;但
若入射角小到15°
以下时，则反射率
大于50%。
辐射方式——直接
辐射和散射辐射
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2-16
第二节群体中的光状况
一、叶片对太阳辐射的反射、透射、吸收
投射到叶面的辐射能：
反射：表皮层与空气的界面所反射，称外反射; 进入叶
肉， 又从投射一侧返回空气中，称为内反射。
吸收：进入叶片的辐射，还有相当一 部分经过反复迂
回，最后为叶绿素吸收。
透射：叶片组织不能吸收的剩余辐射能，从光投射的
一侧至其 对面一侧，经叶外逸出，称为透射。
5%在散热中损失。
➢ 光质：在可见光光谱段，叶片对红、橙光和蓝、紫 光的
吸收率最高，达80%-95% ，反射率仅3%-10%;绿色叶
片对绿光的吸收少，反射率约 10%~20% ，透过最多，
故树冠下的阴影呈现绿光最多。在红外线光谱段，垂直
入射的光约 70%被叶片反射。在紫外线光谱段，大部分
紫外线被截留，只有3%左右被反射
尘粒越少，太阳直接辐射越强， 散射辐射越弱，地面接
受的总辐射越强。
3.坡向和坡度
坡向，在北半球相同太阳辐射量的照射下，单位面积的
太阳辐射量为南坡 >平地>北坡。
坡度对太阳辐射量的影响主要决定于太阳辐射线与该地
面之间的角度，即受地理 位置、季节与坡度大小的综合
影响。在北半球，坡度在20°~50° ，太阳辐射量南坡
能量更少
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2-8
太阳辐射在大气的传播
在地球大气层上界的太阳辐射中，可见光约
占44%，红外辐射约占47%，紫外辐射约
占9%。
太阳常数(solar constant）：在地球大气层
上界垂直 于太阳光的平面上所接受的太阳
辐射强度为(1367土7) W/m2。
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层所吸收、反射、 散射的太阳辐射量越多，到达地表
的就越少;相反，太阳高度角越大，则到达地表的太阳
辐射量 就越多。太阳高度角随纬度增高而减小，故以
赤道附近太阳辐射量最大，但因赤道地区常多云 雨，
故实际常在南、北纬20°附近地区。
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2-12
2.海拔 随海拔增高，大气柱越短，大气稀薄，所含水汽、
W·m-2，μmol·m-2·s-1。
（一）不同植物类型与光合作用
植物，在光照、CO2、水等生态因子的主导作用
下，形成了不同的光合特性和生理特征
2021/8/25
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2-23
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2-24
(二)光的饱和点和补偿点
光补偿点：植物光合作用在一定范围内随光照度的增加而增强，但到某
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2-1
第二章光与生物（园艺植物）的生态关系
光的基本性质及其变化
植物群体中的光状况
光强与植物 的生态关系
光质与植物 的生态关系
光时与植物 的生态关系
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2-2
第一节 太阳辐射的基本性质及其变化
一 太阳辐射概述
光主要是太阳辐射以电磁波的形式投射地球表面的辐射线。
2021/8/25
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2-17
二、群体及树冠中的光分布
侧所受直接光是数相同；东西
行向，在北半球北侧所收直接辐射时数，一般只有南向的2/3
➢ 树冠大小和LAI：一般树冠越大，叶面积指数（LAI）越大，
则树冠内部荫蔽越明显，光照越弱。Jackson发现树高4m的
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2-7
太阳辐射的时空变化规律(自A. Mackenzie et.
Al.,1999)
N
N
W
W
E
S
23°27' 夏至
E
S
23°27' 冬至
夏天北半球照射的时间长；冬天南半球照射的时间长（季节
周期）；赤道附近照射的时间始终为12小时（日周期）
低纬度地区有较为恒定的热量，高纬度比低纬度地区接受的
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2-15
影响叶片光反射、吸收和透射的因素
➢ 叶片的生物学特性：叶片的反射率、透射率和吸收率，
因植物种类、年龄、色彩、结构、水分含量而 变化。大
多数植物的叶片当阳光自腹面照射时，可见光的吸收率
80%，反射率、透射率 之和约20%。叶片吸收的太阳辐
射能中，约1%用于光合作用，94%用于蒸腾损失，而
绿、青、蓝、紫7种颜色的光。
➢ 不可见光是可见光以外的部分光。
✓ 又分为红外辐射(光) (infrared radiation or light，
3×106-760nm)，波长λ大于760，占太阳总辐射能量的
43%，具有热效应
✓ 紫外辐射(光) (ultraviolet radiation or light，200380nm及大气上界10-200nm的真空紫外线) ，波长小于
太阳辐射光谱(solar spectrum)：太阳辐射能按其波长顺
序排列
据人眼所能感受到的光谱段,光又可分为可见光（visible
spectrum)和不可见光(invisible spectrum)。可
➢ 见光是正常人所能看见的光，波长范围为380-760nm，
占太阳辐射总能量的50%。根据其波长又为红、橙、黄、
50000lx以上。
果树的光补偿点因种类、叶片位置、叶龄，以及大气成分和
温度而不同。苹果光补偿点为 1 2001x，甜橙和柠檬1
000~2 000lx，温州蜜柑1 000~3 000lx，葡萄300~3000lx
，草莓700lx， 桃、板栗、柿和无花果1000~3000lx。
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强衰减系数，它表现在一定的叶
面积群体内光的削减程 度。
100
40
20
0
0
2
4
F
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每种果树的树冠都有自己
的K值，其变化范围在0.
3~1. 5。如苹果树的K值
多数在0. 6左 右. K值大，
说明树冠的透光性差，反
之则透光性好。K值大小
随果树种类、 叶片角度
、颜色、分布特点、厚度
而变化。
一切温度大于绝对零度的物体，都以电磁波形式向四周放
射，同时也接受来自周围的电磁波。一般将这种电磁波能
量本身称为辐射能(简称为辐射)。将这种能量传 播方式称
为辐射。
辐射具有波、粒二象性。辐射传播过程表现为波动性，而
与物质问相互作用时表现为粒子'性。.
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2-3
太阳表面高达6000℃，不断以辐射形式向外
A
。
光
合
作
B
用
率
a
A 光合作用
B 呼吸作用
CP
sp 光强度
sp 光饱和点
CP 光补偿点
净生产力
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影响因子：光补偿点和饱和点因植物种类、品种、生长发育阶
段、状况和外界温度、CO2、水、营养等生 境条件而不同。园艺
植物涉及众多不同植物大种大类，其不同植物叶片光补偿点。
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树体结构：落叶果树中，由于各种果树长、短梢比例
不同，短梢多的如苹果、梨等春季叶幕形成快，长梢
多的如葡萄、桃等（采取短接
修剪的)则春季叶幕形成
慢。因此，苹果、梨等在年周期光截获多；而葡萄、
桃光截获少；桃采用疏删修剪的，短梢比例增加，则
光截获较短截修剪也增加。
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吸收、散射和反射具
有选择性
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三、影响到达地面太阳辐射的因子
到达地球表面的太阳辐射的变化状况，主要决定于以
下因子。
1.纬度
不同纬度主要通过影响其太阳高度角的大小影响太阳
辐射。太阳高度角是太阳辐 射线与地平面之间的夹角
。太阳高度角越小，穿过大气层的距离越远，被大气
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果树各种果树的光饱和点和补偿点不同
果树叶片的光饱和点一般为全日照的1/3~1/2，如苹 果为8
600~40 000lx，温州蜜柑35 000~40 000lx，葡萄10
000~30 000lx，草莓25 000~44 000 ，xl桃、板栗、柿和元
花果为400001x，鳄梨为10 000~25 000lx。菠萝可达
orange Pippin苹果树内部只有7%相对光照。在LAI低时，苹
果树高和树形对树内光照透射影响不大，LAI大于1.5时，则
影响很大。Heinicke研究LAI为3.0时，苹果乔华树比矮化树
进入树内部的光照减少20%。
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注：测自南北行4m×2m ，矮化 苹果
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一 光照度时，则叶片的光合速率与呼吸速率相等，净光合速率为0.此时
的光照度
光补偿点是植物开始生长和净光合生产的最小光照度。
光饱和点:光照度 在补偿点以上，光合强度随光照度增加而增加，当达到
一定光照度之后，光照度再增加，其光合 强度也不再增加了，光合速率
开始达到最大值时的光照度
光补偿点和饱和点的高低是植物适应低光照度和需光度的重要生态生理指标
太阳辐射穿过大气层到达地
球表面的过程中，被大气吸
收14% ，被大气散射和云
层、 地面反射43%，直达
和散射到地面的约占太阳总
辐射能量 的47%。
地球表面接受的太阳辐射主
要是0. 29-28μm，其中可
见光约占38%-49%，红外
线50%-60%，紫 外线1%2%。
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