气象学(第一章6节)

三、光照时间与植物生长发育的关系
（－）光照时间直接决定作物的产量、品质
1、光周期现象:光照与黑暗交替及交替持续时间影响作物 的开花与结实，也影响发育、落叶、休眠 期的开始以及地下块根、块茎等营养器官 的形成的现象。
2、根据光照时间长短与作物开花的关系将植物分为三类：
（1）短日照植物:只有在日照长度小于某一时数才能开花，
态条件。
利用RNAi技术沉默该光周期基因表达。从而获得光 周期敏感性降低、打破生长区域局限性、产量提高。
四、作物的光能利用率及其提高途径
光合作用是决定作物产量最重要的因素之一，作物中 90％以上干重直接来源于光合作用。因此，作物的光能利 用率高低直接关系到作物的产量。
（－）作物的光能利用率:
植物光合作用产物中贮存的能量占所得到的太阳能量 的百分率。 Eµ = H·△W
3、短日照作物引种: 南方品种北引，由于生长季内日照时
间变长，将延迟发育与成熟，宜引早熟的品种或感光性 较弱的品种；反之，北方品种南引，加速发育，生育期 缩短会影响营养体生长，降低作物产量，宜用晚熟或感 光性弱的品种。 4 、以收获营养体为目的作物引种:如短日照植物麻类、烟 草等，当它们从原产地热带、亚热带地区引种到温带种 植时，要提前播种？充分利用夏季的长日照条件，促进 营养生长，以获得高产。
2 、光补偿点：指光照度降低到一定程度时，光合强度与 呼吸强度达到平衡时的光照度。光补偿点以上，光合作用 超过呼吸作用，积累有机物质 ；光补偿点以下，呼吸作用 超过光合作用，植株逐渐枯黄以致死。

相同条件下，光补偿点越低的植物对弱光的利用能力越强， 光能效率越高。 一般耐阴作物光补偿点较低。 群体光补偿点较单株、单叶高。
植株中不存在基因沉默现象。为利用基因工程技术快速改良水
稻等C3作物的光合作用效率，提高作物产量开辟了新路子。

二、光照强弱与植物生长发育的关系
（－）光照强弱影响光合作用
1、光饱和点：在一定的光照度范围内，植物的光合强度（同 化CO2量）随光照度上升而增加，当光照度上升到某一数值 后，光合强度不再提高，这时的光照度称为光饱和点。


相同条件下，光饱和点越高的植物，光能效率越高。
一般来说，喜阳作物的光饱和点比较高； C4作物光饱和点比C3作物高; 作物群体的光饱和点高于单株、单叶的光饱和点.。
（二）影响光能利用率提高的主要因素
1、投射到大田的光合有效辐射有较大的浪费：田间漏光、 农耗时期光能损失、田间叶片的反射以及衰老的叶片不参 与光合作用等损失约占36％。而光合作用中消耗于呼吸作 用的物质及其他损失，占光合作用的20％～30％。
2、作物群体结构不合理，从而使作物群体内光分布不合理。 3、温度不适宜:35℃以上气孔关闭，光合速率降低，甚至 停止；冬、春气温低，生长矮小，不能形成足够的叶面积， 植物光合产量不高。 另外，高、低温灾害，植物生长状 况变坏。
一般，植物开花数达最高开花数的50%的日照时数， 即为“临界光长”。一般认为，临界光长每日12—14h。
（二）光照时间直接决定作物的引种
引种（introduction
of hortcultural plants）是指把植物Байду номын сангаас培
品种或野生植物资源从分布地区引入到新的地区栽培或作
为育种原始材料。
1、引种的依据-------农业气候相似原理：作物生长期内气候 条件相似。 2、长日照作物引种: 北方品种南引，由于生长季内日照时 间变短，将延迟发育与成熟，宜引用较早熟的品种或感光 性较弱的品种；反之，南方品种北引，加速发育与成熟， 宜选用晚熟或感光性弱的品种。
（三）提高光能利用率的途径
1．充分利用生长季。
2．选育高光效的作物品种 。
3．采取合理栽培措施，创造合理的叶面积，提高单位面 积的光合生产率。
4．加强田间管理，改善作物的群体生态环境，提高叶片 的光合效率。
5.充分利用地区的光能资源。
科研链接-----植物高光效基因工程育种
玉米等C4植物光合作用效率较水稻、小麦等C3植物高。磷
4、不良的水分供应及大气条件使气孔关闭: 干旱、水分不
足时,植物蒸腾减小，气孔关闭，光合作用下降。 5、农田内 CO2不足，光合作用下降：据测，水稻田 CO2 浓 度比大气常量低10％～20％，光合作用相应下降10％～ 20％。
6、作物的遗传特性是影响光能利用率提高的根本原因：C3
的光合效率比C4低。 7、农业气象灾害和病虫害导致减产，限制光能利用率提高。 8、作物营养物质的缺乏。
酸烯醇丙酮酸羧化酶(PEPC)在其中起了很大的作用。最近，Ku 等(1999)利用农杆菌介导法，将完整的玉米PEPC基因导入到水 稻基因组中。结果多数转基因水稻植株均高水平地表达玉米的 PEPC基因，一些转基因水稻植株的PEPC酶蛋白含量占叶片总可 溶性蛋白的12%以上，其活性甚至比玉米本还高2-3倍。 Northern和Southern分析结果表明，PEPC在转基因水稻
（三）、可见光区对植物生长发育的影响

植物光合作用效率最高的波段：0.40～0.50µm（主要为
蓝、紫光），0.60～0.70µm（主要为红、橙光）。
光合有效辐射（生理辐射）：太阳辐射中对植物光 合作用有效的光谱成分称为光合有效辐射。 PAR = 0.43 S` ＋0.57 D ≈0.50 Q

0.40～0.51µm 蓝、紫光，促进光合作用与成形作用；对 植物向光性运动起重要作用，具有防止茎叶徒长的作用。 可见光可诱杀害虫 ：昆虫视觉波长为0.25 ～ 0.70µm
讨论：
1、长期的弱光照棉花为什么会蕾铃脱落？ 2、多云天气对烟草有利吗？ 3、晴天多对大豆有利吗？ 4、短日性作物长日性作物引种容易还是困难？ 5、大豆是否适宜大幅度南北调种？
科研链接--------大豆光周期相关基因的克隆及功能分析
大豆是对光周期反应非常敏感的短日照作物。这一 特性致使大豆品种的适应范围较窄，因此，需要众多 光周期反应各不相同的品种类型以适应各种不同的生
实验表明，过量的紫外线辐射使植物叶片变小，减少了植物光合 作用的面积，影响作物产量;同时，还影响部分种子质量，使农作物 更易受杂草和病虫害的损害。一项对大豆的初步研究表明，臭氧层 厚度减少25%，大豆将会减产20%-25%。
（二）、红外光区对植物生长发育的影响
不直接参加植物有机质制造过程，红外线的热效应 使植物的体温升高，从而促进植物的蒸腾和物质运输等生 理过程，促进干物质积累。
第六节
太阳辐射与农业生产
一、光谱成分与植物生长发育的关系
（－）、紫外光区对植物生长发育的影响

波长小于0.28µm 辐射线射下,植物几乎立即死亡。 0.28～0.32µm 紫外线对大多数植物有害。 0.32～0.40µm 紫外线对可使植物敦实、矮小、叶片变厚; 促进种子萌发;使果品色泽红润，果品成熟期含糖量提高
H
/ Σ Q
Eµ ——光能利用率；△W ——单位面积上干物质的增量（g／m2）； ——单位干物质燃烧能（一般为17.8 MJ.kg-1)；
Σ Q ——同期的太阳总辐射或光合有效辐射总量
作物的光能利用率在理论上 6％～8％，实际生产中通 常仅0.5％～1％。
实训：光能利用率的计算
在玉米试验田中，收获的玉米籽粒重11250kg/ha（其 中籽粒含水量为20%）。在其生长季内接收的生理辐射总量 为29.4千卡/厘米2，求此产量水平下玉米对太阳辐射能的 利用率及光能利用率各为多少？（燃烧值H=4.25千卡/克； k=0.35）。
延长日照就不能开花结实的植物。如水稻、大豆、高粱等 原产低纬度（热带和亚热带）喜热植物。 （2）长日照植物:只有在日照长度大于某一时数才能开花， 缩短日照时数就不能开花结实的植物。如胡萝卜、洋葱、
蒜和菠菜等原产高纬度（寒温带）的品种。
（3）中间性植物: 在长、短不同的日照下都能正常开花结 实的植物。如番茄、黄瓜、菜豆及一些早熟的棉花品种。



临界光期是光强的变化对作物产量影响最 大的时期。
在同样的光照强度下，阴天的光合作用强 度大于晴天。

（二）光照强弱影响作物的发育进程

一般强光有利于生殖生长。

弱光有利于营养生长。但是，光照不足，植株黄化，茎秆
柔软缺乏韧性，容易倒伏。
（三）光照强弱影响作物的品质

光照不足时，棉花、洋芋等喜阳作物营养物质含量将减少 光照太强，茶叶、甜菜、烟草等喜阴作物品质将降低。