第3章植物与光的生态关系

第一节 光的性质及其变化
二、大气对太阳辐射的影响
太阳辐射通过大气圈的过程中，无论其辐 射强度还是光谱组成都会发生变化，这主要是 由于大气层对太阳辐射的吸收、反射和散射作 用引起的。
1、大气对太阳辐射的吸收 大气中的水汽、CO2、O2、O3、尘埃对太 阳辐射的吸收较多，但不同的成分对太阳辐射 的吸收具有一定的选择性。 水汽主要吸收区在红外线和红光部分，所 以在多雨天气中太阳辐射中的红外线要少得多。
第一节 光的性质及其变化
2、太阳光的光谱组成 太阳辐射能按波长不同而顺序排列称为太 阳辐射光谱。依据人眼对光谱段的感受，可 分为可见光和不可见光两部分。380～760nm 为可见光，占45%。可见光谱中根据波长的不 同又可以分为红（620-760nm）、橙（590620nm）、黄（560-590nm）、绿（510560nm）、青（490-510nm）、蓝（460490nm）、紫（380-460nm）七种颜色的光。 不可见光中，波长大于760nm为红外光，占 46%；小于380nm为紫外光，占9%。
一、光照强度对植物的生态作用
（二）植物对光照强度的生态类型 1、阳性植物与阴性植物在形态结构上的差异 叶片的差异
阳性植物的叶子一般较小，质地较厚。叶面 常有很厚的角质层覆盖，有的表面有绒 毛。 阴性植物刚好相反。即叶子较大，质地较薄。 叶面比较光滑。
第二节 光对植物的生态作用 及植物的生态适应 一、光照强度对植物的生态作用
2、调节光照时间改变植物开花习性：如昙 花一般在夜间开花，如果在花蕾长6-10cm时， 白天遮光，夜间用日光灯给以人工照明，可以 使其白天开放，而且花期延长。 3、利用光周期调控植物的休眠：无论是长 短日照植物，在短日照下，都能促进植物进入 休眠状态。相反延长光照时间促进植物的营养 生长。 4、利用不同地区光照长度的差异进行引种： 如短日照植物北移，日照长度不仅能满足植物 对光照的需求，而且有利于延长植物的营养生 长，但易受北方早霜的危害。
根据植物开花过程对日照长度反应的不 同，可以将植物分为四类：
第二节 光对植物的生态作用 及植物的生态适应
长日照植物：只有当日照长度超过它的临界 日长时才能开花的植物。 短日照植物：只有当日照长度短于它的临界 日长时才能开花的植物。 中日照植物：只有当昼夜长短比例接近于相 等时才能开花的植物。（如甘蔗的某些品 种只有昼夜接近12小时才开花）。 中间型植物：开花受日照长短的影响较小，
第三章 植物与光的生态关系
本章主要内容
一、光的性质及其变化规律 二、光对植物的生态作用及植物对光的生态适应 三、水体、植物和城市对太阳辐射的影响 四、光能与植物产量
第一节 光的性质及其变化
一、太阳光的光谱组成
光是地球上所有生物得以生存和繁殖的最 基本的能量源泉，光照强度、光谱（质量） 及光的周期性变化对生物的生长发育和地理 分布产生深刻的影响。 1、光的性质 光是具有波粒二象性的物质。 即光既具有电磁波的波动性，又具有粒子 （光子）流的性质，当光在传播过程中， 主要表现出波动的性质，光在与其它物质 发生作用时，则主要体现出它的微粒性。
第二节 光对植物的生态作用 及植物的生态适应 二、光谱成分对植物的生态作用
生理有效辐射：太阳辐射连续光谱中，植 物光合作用利用和色素吸收，具有生理活 性的波段称为生理有效辐射或光合有效辐 射，约在0.38-0.74µ m，与可见光波段基本 相符。叶绿素吸收红、橙光，蓝紫光也能 被叶绿素和类胡萝卜素所吸收。 实验证明：在诱导植物形态建成、向光性 及色素形成等方面，不同波长的光，其作 用也不同。
第二节 光对植物的生态作用 及植物的生态适应 一、光照强度对植物的生态作用
（一）光照强度对植物生长发育及形态建成的影 响 对植物产品质量的影响
光对果实的品质也有良好作用，如苹果、 梨、桃等在强光下能增加果实的含糖量和 耐贮性。且使着色良好，因为果实的颜色 是由花青素形成的，光照强，花青素的形 成也多。
第二节 光对植物的生态作用 及植物的生态适应 一、光照强度对植物的生态作用
（一）对植物生长发育及形态建成的影响 对植物生长及形态建成的影响： 光能促进细胞的增大和分化，影响细胞的 分裂和伸长，植物体积的增长，重量的增 加都与光照强度有密切关系；光还能促进 组织和器官的分化，制约着器官的生长发 育速度，使植物各器官和组织保持发育上 的正常比例。 如黄化现象就是光照强度对 植生长及形态建成发生明显影响的例子。
四、光周期理论在园林中的应用
（思考题：如何利用太阳辐射时间调控园林
植物的生长发育？）
1、调节太阳辐射时间，调控植物的花期。 根据植物对日照长短的敏感性促进或延迟植物开 花。如短日照植物一品红、菊花、紫罗兰等在长 日照条件下，通过遮荫减少其照射时间，即可提 前开花。原产墨西哥的短日照花卉一品红，在北 京正常开花时间是12月下旬，如在8月上旬开始 遮光处理，可10月1日开花。长日照植物人工延 长光照时间，也可提前开花。
只要其它条件合适，在不同日照长度下都 能开花。如蒲公英，番茄，黄瓜，四季豆， 早熟的乔麦等）。
第二节 光对植物的生态作用 及植物的生态适应
短夜、长夜、长夜闪光对短日照植物及长日照植物的开花效应 思考题：如何促进或延迟长（短）日照花卉开花？
第二节 光对植物的生态作用 及植物的生态适应 三、光照长度对植物的生态作用
第二节 光对植物的生态作用 及植物的生态适应
茎细长软弱，节 间拉长、叶子小 而不展开，植株 长度伸长而wk.baidu.com量 显著下降。茎叶 外表呈淡黄色。 菜豆在充分阳光下长出的正常幼苗(右)和在黑暗处长出来的黄化幼苗
第二节 光对植物的生态作用 及植物的生态适应 一、光照强度对植物的生态作用
（一）对植物生长发育及形态建成的影响 对植物繁殖的影响： （1）影响植物花芽的分化与形成 植物体遮光后，同化量减少，花芽的形成 也减少，已经形成的花芽也由于体内养分 供应不足而发育不良或早期死亡。 （2）对植物开花与结果的影响 在开花期或幼果期，如果光照减弱也会引 起结实不良或果实发育中途停止，甚至落 果。（果树进行合理整形修剪的原因）
（二）植物对光照强度的生态类型 2、阳性植物与阴性植物在生理上的差异 耐荫能力、光补偿点、呼吸作用、蒸腾作用、 抗高温、干旱、病虫害能力等的差异。
叶绿素特点的差异 含量上的差异：阴性植物和遮荫叶子的叶绿素含量大 于阳性植物和阳性叶子。 叶绿素a与b的比值差异：阳性植物叶绿素a与b的比值 较大，阴性植物叶绿素a与b的比值较小。而叶绿 素a与叶绿素b的吸收光谱不同，叶绿素a在红光 部分的吸收带较宽，叶绿素b在蓝紫光部分的吸 收带较宽，所以阳性植物能在直射光下较充分地 利用红光，而阴性植物则能在散射光下较好地利 用蓝紫光。 思考题：在园林绿化中，如何才能使不同生态习性的 植物正常生长发育？如何配置园林绿化植物种类？ 为什么要了解绿化植物的生态习性？
第一节 光的性质及其变化
当质点直径小于辐射波长时，散射改变了 辐射的方向，使一部分太阳辐射不能到达地 面。当质点直径与辐射波长相当或超过时， 辐射全部被散射。 3、大气对太阳辐射的反射 进入大气中的太阳辐射，除被吸收和散射 外，还会被大气分子、云层和颗粒较大的尘 埃等所反射。云层愈厚，则反射强度愈强。 可见，太阳辐射以过大气层时，由于大气 层对太阳辐射的吸收、散射和反射作用而减 弱。
（二）光照长度对植物休眠和地下贮藏器官形成 的影响 短日照可以促进植物进入休眠状态 植物的休眠是一种抗逆适应，如冬季休眠 的植物比生长中的植物能抗更低的温度， 否则许多植物将不能在温带、寒带过冬。 短日照可以促进植物地下贮藏器官的形成和 发育。如短日照植物菊芋，在长日照下仅 仅形成地下茎，并不加粗，但在短日照下 则形成肥大的块茎。同样，薯蓣科植物等。
第一节 光的性质及其变化
三、地表的光照情况
（二）光谱成分 1、空间变化规律 （1）纬度：低纬度地区短波光多，随纬度增加 长波光增加。 （2）海拔高度：随海拔高度的升高，短波光增 加。 2、时间变化规律 （1）年变化：夏季短波光较多，冬季长波光增 多。 （2）日变化：中午短波光较多，旱晚长波光较 多。
第一节 光的性质及其变化
太阳辐射能量到达地球表面的分配示意(北半球的年平均值)
第一节 光的性质及其变化
三、地表的光照情况
（一）光照强度 1、空间变化规律 （1）纬度：随纬度的增加而减弱。 （2）海拔高度：随海拔高度的升高而增强。 （3）坡向：南坡所接受的光照比平地多；北坡 则较平地少。 2、时间变化规律 （1）年变化：一年中以夏季光照强度最大，冬 季最弱。 （2）日变化：一天中，以中午光照强度最大， 旱晚最弱。
第二节 光对植物的生态作用 及植物的生态适应 二、光谱成分对植物的生态作用
如可见光中的蓝紫光与青光对植物伸长生 长及幼芽的形成有很大作用，并能抑制植 物的伸长而使植物形成矮小的形态；红光 有利于糖的合成；蓝光有利于蛋白质的合 成；青蓝紫光还能引起植物向光性的敏感， 并能促进花青素的形成等等。（利用彩色 薄膜栽培植物） 如不可见光中的紫外光抑制植物体内某些 生长激素的形成，因而也能抑制茎的伸长。 （高山植物矮化、叶面缩小、毛茸发达等 现象）
第二节 光对植物的生态作用 及植物的生态适应 一、光照强度对植物的生态作用
（二）植物对光照强度的生态类型 1、阳性植物与阴性植物在形态结构上的差异 生长状态的差异
阳性植物一般枝叶稀疏、透光、自然整枝良 好、树皮通常较厚，叶色较淡，一般生 长较快，寿命较短。
阴性植物一般枝叶浓密，透光度小，自然整 形不良，枝下高短，树皮通常薄，叶色
第一节 光的性质及其变化
CO2主要吸收红外线和长波辐射。O2主要 吸收小于200nm的辐射线。O3集中于10—40 公里的高层大气中，主要吸收紫外线。尘埃 对太阳辐射吸收量很小。值得注意的是，太 阳辐射经过大气后，滤掉或减弱了对生物有 害的辐射，这对生物在地球上生长发育是极 为有利的。 2、大气对太阳辐射的散射 大气对太阳辐射的削弱作用主要通过散射 实现的，太阳辐射的散射与散射介质的质点 大小关系极大。
第二节 光对植物的生态作用 及植物的生态适应 一、光照强度对植物的生态作用
（二）植物对光照强度的生态类型 根据植物对光照强度的生态适应可分为： 阳性植物（凡是在强光环境中才能生育健壮、在 荫蔽和弱光条件下生长发育不良的植物，如蒲 公英、松、杉、栓皮栎、杨、柳等）。 阴性植物（是在较弱光照环境中生长比在强光照 下生长更好的植物，如人参，红豆杉等）。 耐荫植物（介于上二类之间的植物。在全日照下 生长最好，但也能忍耐适度的荫蔽或在生育期 间需要较轻度的遮荫。如青冈、山毛榉、党参 等）。
较浓，通常生长较慢，寿命较长。
第二节 光对植物的生态作用 及植物的生态适应 一、光照强度对植物的生态作用
（二）植物对光照强度的生态类型 1、阳性植物与阴性植物在形态结构上的差异 茎形态的差异
阳性植物的茎通常较粗，节间较短，分枝也 多。很多高山植物在强烈阳光下节间缩 短。 阴性植物的茎通常细长，节间较长，分枝较 少。
第二节 光对植物的生态作用 及植物的生态适应 三、光照长度对植物的生态作用
（一）植物对光照长度的感应类型 植物的光周期现象：早在1920年Garner 和Allard正式提出植物开花的光周期现象，
他们认为对植物开花起决定作用的是随季 节变化的日照长度。日照长度对植物从营 养生长期到花原茎形成这段时间的长短， 往往有决定性的影响。
第一节 光的性质及其变化
（三）光照长度：每天太阳的可照时数，即昼长。 变化规律 在北半球，夏半年（春分到秋分）昼长夜短， 而以夏至的昼最长，夜最短；冬半年（秋分到 春分）则昼短夜长，而以冬至的昼最短，夜最 长。 日照长度的季节变化又随纬度而不同：在纬 度为零的赤道附近，终年昼夜平分，在高纬度 地带，随纬度的增高，昼夜长短变化加大。纬 度越高，夏半年昼越长，夜越短；冬半年则相 反。在两极则夏季全是白天，冬季全是黑夜。