提高光能利用率的途径1

提高光能利用率的途径

一、影响光合利用率的因素

. 1 光量

我国的光量尚属丰富,但地区分布不够理想,水热资源充沛的地方光量少,而水热资源不足的地方却光量较多,水资源限制光资源的充分利用。然而我国光热水资源同季,季节搭配好,生长期短的地区光强较大,光强弱的地区生长期较长,光热互补,使全国各地可以获得到较高的光量。在水分条件满足下,光量较多。植物能够吸收较多光能,光能利用率较高。反之,光能利用率较低。

1. 2 光时(光照的时间)

光照时间的长短也影响到作物对光能的利用,在温度适当的条件下,光照时间长,光合作用也增强。光能有效辐射也增强,光能利用率提高。反之,降低。 1. 3 光质

光质指太阳辐射光谱成分及其各波段含能量。不同光谱波段所含能量不同,波长较短的光所含能量较高,波长较长的光所含能量较低。植物对不同波长的能量利用率是不同的,波长较短的波段光能利用率较低,波长较长的波段光能利用率较高。然而植物不能利用所有波段的太阳辐射,对光合成有益辐射为光合有效辐射,其波长在380-700mm之间。各波段的光合有效辐射在植物光合成中作用也不一样,被叶绿体吸收最多的是红橙光,其次蓝紫光,而绿光吸收最小。我国光合有效辐射量分布的不利处,水热配合不合理,西部辐射的强度大,数量多,但温度低,降水少,限制光合有效辐射的利用,东部降水多,温度高,但光合有效辐射不够丰富,影响作物高产。以上为光本身导致光能利用率较低原因。不但光本身,而且作物本身也影响其光能利用率,下面分析作物本身影响。 2 作物本身特征

(1)一般C4作物光饱和点高,光合效率高。(2)在作物生长初期,叶片较小,覆盖率小,空地面积愈宽,光能损失愈多,作物得到的总辐射愈少。在作物生长后期,肥力不足叶子出现卷、枯萎、变黄等这些都影响到叶子的光合作用。 3 外界环境 3. 1 温度

低纬度地区农业受高温的制约,使叶片气孔关闭,光合速率降低,甚至停止。中、高纬度地区农业受冬季低温限制。各季气温低,使植物体生长矮小,不能够形成足够的叶面积,使植物光合产量不高。 3. 2 二氧化碳

空气中的二氧化碳含量降低,光合作用下降,降低利用率。据观测,水稻田CO2浓度经常比大气低10% -20%,光合作用也相应下降10% -20%。在一天中,日出时,CO2浓度较低,到午前CO2浓度较高,光合作用较强,到午后,CO2浓度再次上升,光合作用降低。傍晚,光合作用上升比较慢,比午后强。 3. 3 水分

在水分缺乏时,作物通过调节气孔阻力,减少体内水分散失,从而使气孔关闭,气孔是作物从外

界吸收二氧化碳的一个通道。导致光合速率下降。 3. 4 不利自然环境

由于各种原因引起旱涝,病虫害等。旱涝影响光时间。病虫害导致植物大量叶片受损,光合作用的面积减小,影响光合作用的进行。 3. 5 作物群体内结构不合理

农田结构的不合理布局,使农田密度不当,光合面积较小,影响光合作用效率。 3. 6 水肥不足,管理不及时

合理的施肥,能够为作物光合作用提供充足的原料和能量因子。深层次施肥增加作物各个时期叶肉细胞中叶绿素含量,提高光合作用率。但浅层次施肥,导致作物表现出各种缺乏症状,在叶子上表现为黄化、紫红色等,这些都影响作物光合作用的进行。

鉴于以上原因导致作物对光能利用率偏低。那么在农业生产中,我们应该怎样提高光能利用率。途径很多,总的来说,就是要使作物有适当的叶面积指数,有尽可能长的光合时间,又使单位面积有高的光合生产率。 4 改革种植制度和方法

4. 1 田间套种对光能资源利用

间套田不仅比单种多得了总辐射而且集中使用。在共生期间总辐射的分配是通过高秆作物对低秆作物的遮荫,使高秆作物多得侧面来光,光量增加,其值等于低秆作物少得的光量,但总辐射不变。光在间套田中不但能够均匀分布于较大面积而且受光面随光量增加而增加,加之表面透射作用,光能在空间分布均匀化。光能得到充分利用,单位面积上的叶面积指数增加,光合利用率提高了。

4. 2 行向、行距与光能利用

假设太阳高度角不变,当光线顺行的方向照射时,行间因不受作物遮挡,所以该行向、行间的光照条件比其他行向的行间好。但对行内的作物而言,情况正好相反,光线顺行照射时植株间相互遮荫最严重,故光照条件反比其他行向差。当光线垂直于行向照射时,行间因受作物遮荫,光照条件差,但行内植株间彼此遮荫少,故光照条件较好。在中纬度地区,根据太阳方位角一天的变化规律。夏季太阳从东与西照射的时间比从南面照射时间长得多。由于太阳高度角低,故作物阴影较长,中午偏南,照射阴影较短。根据以上在中纬度地区,①对单作与间套作茬的作物来说,南北行对作物受光有利。②对套种的下茬作物,东西行有利。行向的效应将随纬度、季节、天气与种植方式而异。

5 改进栽培管理措施与生长适宜叶面积

5. 1 适宜的水肥条件是植物生长的物质基础。

水肥影响叶面积的多少,影响群体通风透光条件,而通风透光又是提高叶面积,光合生产率的重要条件。对于高产群体问题尤为突出,所以水肥措施对提高植物光能利用率有着综合的影响。

5. 2 采用育苗移栽

以充分利用季节和光能,采用中耕,镇压,施用化学激素等药品与整枝等措施,调整株型、改良群体内光照与其它条件,提高光能利用率。 6 选育优良品种

选育合理株型,叶型,适合高密度种植而不倒伏的品种,是提高光能利用率的重要措施之一。一般叶型为斜立叶较利于群体中光能的合理分布和利用。叶斜使单位面积上可容纳更多叶面积,斜立叶向外仅射光较少,向下漏光多,使下面更多的叶片见光。作物植被的上层叶为斜立叶,中层为中间型,下层为平铺型群体利用率最好。选育株型紧凑的矮杆品种,群体互相遮荫少,耐肥抗倒,生育期短,形成最大叶面积快,叶绿素含量高。以提高光能利用率是目前选种方向之一。

7 复种与光能利用

复种能将上半年与下半年生长旺盛的作物接茬,搭配种植,这样等于延长了一块地的生长时期,增加了叶面积和光合势,延长光合时间,提高了群体光能利用率。北京农业大学报导,一年两作比一年一作春玉米生长期与年生产量相应增加112%与47% -63%,光能利用率增加73% -89%,生长季愈长的地方,复种提高光能利用率,促进作物产量增加,在生长季短的地方反而产

量下降。所以要根据纬度来相应实施。 8 改造自然与充分利用地区的光能资源

我国的广东东部沿海地区,西昌地区的光照仅次南海,如能解决灌溉水源的问题,就能使水热协调发展,进而促进光能的利用率。塔里木、柴达木盆地等太阳辐射较好,若能改良该地区的红壤土,则可充分利用太阳能,该地区将成为高产区。

9 提高农业生产水平,合理施肥,适时灌水,加强田间管理,及时防病害

这些都能影响作物叶片的大小,叶绿素的多少,进而影响光能利用率。根据地区的热量条件,尽可能种植生育期长的品种或选高光效的作物,有条件地区,发展多年生林果、牧草。我国南部热量条件好,生长期较长,一年可种多季作物,获得高产。高原和生长期较短的地区,有利于密植,从而在一季中获得高产。 10 提高叶绿素的光合效能

比如,人们利用人造光源补充田间光照,可提高光能交通。还可通过调节播种时间,改变光照时段,也能影响作物开花和结实时间,有效地增加产量。不妨碍田间CO2的前提下,扩大田间叶面积系数。增加对太阳光能的吸收部分,减少反射,透射部分。