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太阳辐射及其在农业上的意义

发布时间:2020-07-20

对于我们生活的地球来说,太阳具有非常重大的意义。太阳是一个由炽热气体构成的巨大球体,它的直径约140万公里,比地球直径大109倍,体积等于地球的130万倍,质量比地球大33万倍。太 阳表面温度为6000°K,中心温度高达200°万度。由于太阳温度很高,所以它放射出大量的能量。据测量,每分钟由太阳表面放射出 的热量要多于5X1024千卡。如果把太阳表面用一层12米厚的冰包起来,只要一分钟,冰壳即可全部融化,可见其热量之大了。太阳能量是向各个方面放射的,而投射给地球的太阳能仅占其中二十亿分之一,太阳向四面八方以辐射的方式放射的巨大能量称为太阳辐射。它是地球表面一切生命现象的源泉,也是大气中各种物理过程和物理现象的根本原因。太阳辐射所供应的光在植物生长发育过程中所起的作用可分三个方面来讨论:

(一)光质的作用:所谓光质是指光波波长,根据光谱分析, 太阳光具有各种不同长短的波长。99%介于0.17一4微米之间〔1微米等于万分之一厘米)。辐射最强的部分波长为0.475微米。通常把太阳的光波波长分为三个光谱区,它们在植物生活中有着独特的意义。

〔1〕紫外线区:波长在0.17一0.4微米之间,主要表现在化学效应上。紫外线对植物有很大的生物学意义。它能提高种子的发芽能力和品质,所以播前哂种有催芽作用。紫外线对果实及种子的 成熟有好的影响。在果子成熟时,如有充足的紫外线照射,则果实的含糖量增加。但对另一些作物,在抑制紫外线的栽培条件下,反能荻得优良的品质。例如纤维作物就是其中的一种。

波长小于0.3微米的紫外线对有机体有毁灭性的作用,在0.3— 0.4微米的^紫外线有抑制植物高生长的作用。例如高山植物因紫外线含量增多,而表现出茎叶短小,根及茸毛都很发达,贮藏物和叶绿素增加;而温室内的秧苗易形成徒长现象,是由于紫外线不能透过破璃的缘故,

(2)可见光区,波长在0.4—0.76微米之间,主要表现在光效应上。其中0.60—0.75微米的红橙光,光合作用最强。有利于产量的形成;0.5-- 0.55微米的绿光,植物叶片对它谈射最强―致植物一般均呈绿色;0.4—0.5微米的紫蓝光化学效应较强,它促进蛋白质的形成。总之,可见光是绿色植物通过光合作用制造有飢物质所必须的能量源泉。

(3)红外线区:波长在0.76—4微米之间,主要表现在热效应上。植物叶绿素并不吸收红外线,落到地面上的紅外钱,对植物 的影响是间接地表现在热的作用上。

(二)光强的作用:表示太阳辐射能强弱的物理邊,称为太阳辐射强度,它是单位时间,垂直投射在单位面积上的太阳葙射能。大气上界〔未通过大气)曰地平均距来时的太阳辐射强度,称为太阳常数。表示光效应的物理量称为光照强度,简称照度,甩它来说明物体被 照明的程度。其单位为勒克斯,一勒克斯是指垂直置放于与一个国际烛光相距一米远处的表面所受到的照度。也称米烛光。大气上界的大阳光照强度为13 5,0 0 0勒克斯。此值称为大阳光量常数。实际上太阳辐射在投射到地面时,一则不是永远保持曰地平均 距离,二则地面不一定与阳光垂直,三则当阳光通过大气层时,受大气成分的反射、吸收和散射等削弱作用,所以,使得太阳辐射强度常较太阳常数为小,光照强度常较太阳光量常数为弱。这种减弱的程度随太阳高度角的大小和大气的混浊度而定。太阳高度角愈小,大气混浊度愈大,地面上的太阳辐射强度和光照强度就愈弱。

照度在植物的生活中有重要的意义。光合作用进行的速度,随着照度的增加而增加。当照度增大到一定量时,光合速度就不再增加。对于大多数作物的正常生长和发育的适宜照度为30000左右米烛光。

光照过强或不足都能引起植物生长不良,产量降低甚至死亡。 例如过热、灼伤、黄化、倒伏等。因此,正确地调节照度以提高对 太阳辐射能的利用是栽培技术措施的主要问题之一。

光照强度与作物的发育和品质有一定的关系。强光有利于作物繁殖器官的发育,相对的弱光有利于营养器官的生长。例如,在 强光下小麦分化更多的小花,弱光下,小花分化则减少。生长在遮 阴地的禾本科作物的蛋白质含量减少,糖用甜菜根中的含糖量减少,马铃薯的块基中淀粉量也减少。光照很好的瓜果因含糖量多而 香甜可口。

各种植物对光的要求是不同的,根椐植物对光照强度的要求, 可把植物分为喜光植物和耐阴植物。但是要知道同一植物在其一生中不同的发育阶段对光的要求也是不一样的。大部分禾本科植物都 属于喜光植物;北方的植物是喜光植物,南方的植物是耐阴植物; 山地植物比低地植物较为喜光。

(三)光照时间的作用:光照时间即曰照长短。

曰照有两种,即可照时数与实测时数。从太阳的中心露出东方的地平线起,到太阳中心落到西方的地平线止,中间的时间称为可照时数。可照时数实质上就是昼间时数,或简称昼长。阳光直接照 射到地面的时间称为实测时数,即一般所指的日照时数。可照时数与实测时数都以小时为单位。实测时数与可照时数的百分比称为曰照百分率。日照百分率的大小是天气阴晴的标志,醤如日照百分率为50%是指白天有一半是阴天,如全天为阴夭或降雨,毫无日 照,则称此日为不日照。

由于地球的自转运动,使地面各处有昼夜的交替:由于地球的公传运动,不但产生了季节的交替,而且使各地昼夜长短随季节而不相同。

一般说来,在北半球,夏半年(:从春分到秋分〗是昼长季节, 而且地理纬度越髙,白昼时间愈长,冬半年〈从秋分到春分〉则相反,地理纬度越高,白昼时间愈短。由于夏半年是植物生长季节,所以起源于低纬度的植物多属于短曰照植物,起源于高钸度的植物多属于长曰照植物.同时昼夜的长短彩响着作物的开花、结实、落叶、休眠期的开始以及地下块根、块茎等营养贮截器官的形成.大体上短光照植物,如棉花、水稻、玉米、髙梁、大豆、向日葵和烟草等,要求一段较长的黑夜和较短的白天,才能正常开花结实。长光照植物则相反,如小麦、大麦、燕麦、豌豆、扁豆、葱、蒜、菠菜等,它们的发育过程,必须经历一段短的黑夜和长的白夭方能正 常开花结实。植物这种对昼夜长短的不同反映叫光周期现象。当 然这样的分类也不是绝对的,同类作物不同品种对日照长短的反应是有差异的,如水稻的早、中熟对曰照长短较不敏鶊,而晚稻品种大多数感光性较强。

在农业生产中的引种工作,除要考虑作物品种本身的特性外, 还必须考虑日照长短的问题,例如把短日照的黄麻、洋麻、大麻等南方品种引种到较北地区种植,因为北方曰照增长,发育缓慢,生 育期延长,使植株高大皮厚,长纤维增多,因而能够增产。但若将北方水稻品种引到南方种植,由于日照减短,发育加快,生长期短,使植株矮小,提前抽穗、发育不良,穗短粒少,造成低产。因此对短曰照作物来说南种北引生育期增长,应引原产地的早熟品 种,:;北种南移生育期缩短,应引原产地的迟熟品种,对于长曰照作 物来说,南北引种生育期变化规律恰与上述短曰照作物相反。不过 对曰照时间长短感应敏锐的品种,在同一地区改变栽培期,采取人工控制光照也有如同南北引种相似的结果,所以随着农业技犬措施 的改进,自然条件的不足是可以克服的。