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光合有效輻射(光量子)名詞解釋:在環(huán)境因子、作物因子,以及農(nóng)業(yè)技術(shù)措施均處于*狀態(tài)時(shí),由作物群體光合效率所決定的單位面積生物學(xué)產(chǎn)量。通過(guò)光合生產(chǎn)潛力的計(jì)算,不僅可得出植物潛在光合生產(chǎn)力的地域分布規(guī)律,還可據(jù)以分析影響作物生長(zhǎng)發(fā)育和干物質(zhì)形成的限制因素,以便采取更合理的農(nóng)業(yè)技術(shù)措施,zui大限度地利用太陽(yáng)能。
光合生產(chǎn)潛力的計(jì)算涉及多種參數(shù)值。植物的葉綠體吸收太陽(yáng)輻射光譜中400~700納米波段的能量(即光合有效輻射)參與光合作用,因此,計(jì)算光合生產(chǎn)潛力就要估算光合有效輻射 (Qp)占總輻射(Q)的比例、作物群體截獲的太陽(yáng)光能的數(shù)量、光飽和點(diǎn)以上未被利用的能量(Ls),以及包括光呼吸消耗在內(nèi)的呼吸作用所損耗的能量(Lr)。另外,太陽(yáng)光能通過(guò)輻射到達(dá)作物層時(shí),一部分被反射回宇宙空間(RA),一部分透射到土面(RT),還有一部分被作物非光合器官所吸收(An)。進(jìn)入葉綠體光合作用反應(yīng)中心的太陽(yáng)光能,又受量子效率(Eg)的影響,所以太陽(yáng)光能zui終以有機(jī)物的形式儲(chǔ)存于植物體內(nèi)的能量,只占太陽(yáng)光能的極少一部分。
根據(jù)量子效率理論,可計(jì)算出光合作用的zui大效率為22.4%。但實(shí)際上還要排除某些因素的影響。如除去光合作用中消耗于呼吸作用的物質(zhì)損失等,并以上述計(jì)算結(jié)果的30%計(jì),則吸收的光能在光合作用中用于形成有機(jī)物質(zhì)的理論有效系數(shù)當(dāng)為 0.224(1-0.3)=15.68%。如果再把大田反射、透射、接茬耗光和植物衰老期利用率下降等因素計(jì)算在內(nèi),則在zui終形成產(chǎn)量的能量利用率約為10%,這一理論數(shù)值即是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中有可能達(dá)到的產(chǎn)量上限。
光合生產(chǎn)潛力(P)的計(jì)算也可用下式表達(dá):
式中CE為生產(chǎn)1克干物質(zhì)所需的能量,CA為干物質(zhì)中灰分含量,CA為風(fēng)干干物質(zhì)的規(guī)定含水率。
如對(duì)P進(jìn)行溫度訂正,即為光溫生產(chǎn)潛力(Pt)。
Pt=ft·p
式中ft為溫度訂正函數(shù)。
由于研究者取值不同,計(jì)算所得結(jié)果常有不同。
綠色植物進(jìn)行光合作用過(guò)程中,吸收的太陽(yáng)輻射中使葉綠素分子呈激發(fā)狀態(tài)的那部分光譜能量。波長(zhǎng)約為400~700納米,以符號(hào)Qp代表,單位為瓦/米2。光合有效輻射是植物生命活動(dòng)、有機(jī)物質(zhì)合成和產(chǎn)量形成的能量來(lái)源。
太陽(yáng)直接輻射中的光合有效輻射系數(shù),即直接輻射中的光合有效輻射與太陽(yáng)直接輻射之比,隨太陽(yáng)高度角的增大和大氣混濁度的減小而增高。其比值隨時(shí)間的變化在晴天快,一般早晚低,正午前后高而穩(wěn)定,夏季高,冬季低。晴朗的冬季,當(dāng)太陽(yáng)高度從10°增加到45°時(shí),光合有效輻射系數(shù)由0.35增加到0.45;夏季則由0.47增加到0.48。散射輻射中的光合有效輻射系數(shù)基本上不隨太陽(yáng)高度角改變,但在睛陰不同的天氣類型下,卻存在一定變化,并比直接輻射中的光合有效輻射系數(shù)偏大,介于0.50~0.60之間。
光合有效輻射可用儀器直接測(cè)定。為取得太陽(yáng)直接輻射和散射輻射與光合有效輻射之間的比例系數(shù),可將日射儀或天空輻射表和光合有效輻射儀進(jìn)行同步觀測(cè),計(jì)算出日、月、季和年的系數(shù)值及其相互關(guān)系。蘇聯(lián)Χ.莫爾達(dá)烏等人研究了太陽(yáng)直接輻射(S)和漫射輻射(D)與光合有效輻射(Qp)的定量關(guān)系,列出了計(jì)算式并指出在中高緯度4~9月中午太陽(yáng)高度不低于20°時(shí),該式對(duì)光合有效輻射日總量或月總量的計(jì)算誤差不超過(guò) 5%。其計(jì)算式為:
Qp=0.43S+0.57D
對(duì)綠色植物生長(zhǎng)發(fā)育有作用的輻射波長(zhǎng)范圍較光合有效輻射波長(zhǎng)范圍為寬,大致在300~800納米范圍內(nèi),這一部分輻射稱為生理輻射,它除對(duì)光合作用起作用外,也對(duì)其他一些生理活動(dòng)有影響。RY-GH型光合有效輻射傳感器可被用來(lái)測(cè)量植物光合作用中光合有效輻射量。
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