第十三章辐射光照和农业

太阳辐射与农业生产关系（一）辐射波谱与农业生产到达地面的太阳辐射主要分为三种：紫外辐射、红外辐射、可见光辐射。

不同波段的太阳辐射对农业作物有不同的影响。

有的会促进植物根部，叶片，果实的发育，提高营养含量，有的会抑制作物的生长，有的甚至会对植物有一定的伤害。

1.紫外辐射较短波长的紫外辐射能抑制作物生长，杀死病菌孢子。

但是如果小于290nm，就会对植物造成伤害。

有的植物对于紫外线的耐受程度特别好，比如南欧黑松。

根据科学家的研究，如果用相当于火星表面的紫外线强度作为标准，来照射各种植物，番茄、豌豆等只要3－4小时就死去；黑麦、小麦、玉米等照射60－100小时，能杀死叶片；而南欧黑松照射635小时，仍旧活着。

这是对紫外线忍受能力最强的植物。

对于其他抗紫外辐射能力不强的作物，臭氧层能够吸收较短的紫外线，保护了这些地面生物。

而波长较长的紫外辐射能够促进植物种子的萌发。

农民播种前晒种就是应用的这个原理。

适宜丰富的紫外辐射能够能促进果实成熟，提高蛋白质、维生素和糖分含量，因此，向阳的果实比较香甜。

高山，高原的紫外线丰富，因此植物根部发达，茎叶短小，也面窄小。

2．可见光辐射对作物生长有意义的波长主要为400-760nm，最有效的为叶绿素主要吸收的红橙光和蓝紫光。

在波长610-760nm的红橙光谱区，植物的光合作用、肉质直根鳞茎、球茎等的形成过程和开花过程和光周期过程都以最大速度进行。

植物叶绿素中的叶绿素a.b主要吸收红橙光，因此这一波段的可见光辐射能促进光合作用的进行。

在730nm和660nm附近的红光影响长日照植物和短日照植物的开花，茎的伸长和种子萌发。

红橙光也能促进糖类的合成。

波长在400-510nm的蓝紫光也是叶绿素主要吸收的光，胡萝卜素和叶黄素主要吸收的就是蓝紫光。

因此能促进植物的光合作用，促进植物蛋白质和脂肪的合成。

大多数情况下也会延迟植物的开花。

3．红外辐射红外辐射主要增热地面，产生热效应，为植物生长发育提供热量。

学习情境一光照环境及其调控措施知识要点：1. 学会设施内光照环境的特点及其调控措施；2. 学会设施内温度环境的特点及其调控措施；3. 学会设施内湿度环境的特点及其调控措施；4. 学会设施内气体环境的特点及其调控措施；5. 学会设施内气体环境的特点及其调控措施；6. 了解常见的灾害性天气技能要点：1. 能对设施内的各个环境特点进行检测；2. 会根据测出的环境特点进行合理地调控。

3. 能在灾害性天气来临之前做好预防工作。

园艺设施是在人工控制下的半封闭状态的小环境，其环境条件主要包括光照、温度、水分、土壤、气体、肥料等。

园艺作物生长发育的好坏，产品产量和质量的高低，关键在于环境条件对作物生长发育的适宜程度。

日光温室在建造前要考虑结构的优化设计以创造良好的环境条件，建成以后主要日常管理就是对环境条件进行调节控制，才能保证为园艺作物生长发育创造最佳环境条件，以达到早熟、丰产、优质、高效的目的。

但温室内的环境条件调控十分复杂，一方面各环境条件之间相互影响、制约，不能忽视其中任何一方面；另一方面，又要考虑作物种类、生育阶段、栽培方式等方面的因素。

因此，只有对环境条件进行综合调控，才能获得理想效果。

光照条件对日光温室的园艺作物生产起主导作用。

一方面光照是日光温室的唯一热源，光照条件好，透入温室内的阳光多，温度就高，对作物的光合作用也越有利。

另一方面，光照是蔬菜作物光合作用的能源，光照条件的好坏直接影响到作物光合作用的强弱，从而明显影响到产量的高低。

一、园艺作物对光环境的要求（一）园艺作物对光照强度的要求光照强度主要影响园艺作物的光合作用强度，在一定范围内（光饱和点以下），光照越强、光合速率越高，产量也越高。

温室蔬菜的产量与光照有密切关系，如番茄每平方米接受100mJ的产量为2.01~2.65㎏／m2，降低光照6.4％和23.4％，其产量分别损失7.5％和19.5％，黄瓜也有类似的情况。

光照强弱除对植物生长有影响外，对花色亦有影响，这对花卉设施栽培尤为重要。

太阳辐射预测技术在农业生产中的应用研究随着人们对环境和气候变化的关注不断升级，越来越多的研究开始探讨如何利用科技手段保护环境、提高农业生产效率。

作为太阳光照量的主要来源，太阳辐射预测技术在农业生产中的应用越来越受到关注。

本文将深入探讨太阳辐射预测技术在农业生产中的应用研究，并提出相应的建议和展望。

一、太阳辐射预测技术概述太阳辐射预测技术是指通过分析大气环境和太阳辐射变化规律，将预测结果与真实的天气变化进行对比，进而对未来一段时间内的太阳辐射量进行精准预测。

现阶段的太阳辐射预测技术主要有气象测量方法、数值气象预报模型和人工势场等三种。

气象测量方法是指通过太阳能度盘、日晷、辐射计等气象仪器进行太阳辐射测量，并通过测量数据来预测太阳辐射量。

数值气象预报模型是指基于数学模型来模拟太阳辐射的变化规律，并通过计算机算法来进行分析与预测。

人工势场是指利用众多的科学家、工程师和技术专家等人工智慧网络来进行人工智慧预测。

二、太阳辐射预测技术在农业生产中的应用太阳辐射是植物生长和发育的关键因素之一，过多或不足的太阳辐射都会对植物的生长发育产生影响。

因此，太阳辐射预测技术对农业生产的重要性不言而喻。

下面将从农业生产的不同环节分别介绍太阳辐射预测技术的应用。

1. 种植选择和采收期谋划太阳辐射预测技术可以帮助农民根据不同的作物需求，预测并选择种植适宜的作物品种，同时也可以根据太阳辐射变化的情况，合理设计采收期、施肥期和灌溉期，以达到最佳的产量和质量。

2. 病虫害防治和灾害预警太阳辐射预测技术可以提前预测气象灾害和病虫害的发生时间和区域，从而加强防范和预警，并制定相应的防治措施。

例如，在苗期和成熟期，通过监测太阳辐射量，可以预测出斑点病、锈病等植物病害的发生时间和区域，及时采取相应的防治措施。

3. 精准施肥和灌溉太阳辐射预测技术可以通过监测土壤和气象变化来预测未来的太阳辐射变化，对作物的生长发育进行合理的施肥和灌溉，从而达到节约用水和农药的效果，并提高产量和品质。

光合有效辐射和光照强度光合有效辐射和光照强度光合有效辐射（Photosynthetic Active Radiation，PAR）和光照强度是生态学中常用的两个概念，它们在生物体的生长和生产力方面发挥着重要作用。

本文将以从简到繁的方式，逐步展开对光合有效辐射和光照强度的探讨，帮助读者更加全面、深刻地理解这两个概念的含义和影响。

一、什么是光合有效辐射？光合有效辐射指的是光谱范围在400-700纳米之间的辐射能量，这个范围包含了植物最光合活性的波长，也是植物光合作用发生的关键能量范围。

光合有效辐射主要由太阳辐射中的可见光组成，是植物生长和光合作用必需的能量来源。

植物对光合有效辐射的吸收和利用程度有着很大的影响。

在较低的光合有效辐射条件下，植物的生长和生产力会受到限制，而在适宜的光合有效辐射范围内，植物的光合作用达到最大效率，生长迅速，产量也相应增加。

合理控制和提供光合有效辐射对于农田种植和养殖业的发展至关重要。

二、什么是光照强度？光照强度指的是单位面积上接收到的光能量，单位通常为瓦特每平方米（W/m²）。

它是描述光线强度的一个重要参数，也是评估光照条件的指标之一。

光照强度的大小与光源强度、传播距离和障碍物等因素密切相关。

不同植物对光照强度的需求不同，有些植物对强光较为适应，需要较高的光照强度才能正常生长，而有些植物对弱光适应性更强，较低的光照强度就足以满足其生长需求。

对于不同类型的植物和不同环境条件下的养殖、种植项目，合理控制光照强度可以提高生产力和经济效益。

三、光合有效辐射和光照强度的关系光合有效辐射和光照强度是密不可分的概念。

光合有效辐射是指光谱范围在400-700纳米之间的辐射能量，而光照强度则是描述光能量强度的指标。

光合有效辐射与光照强度之间存在一定的关系，两者相互影响，共同决定着植物的生长和光合作用效率。

较低的光照强度会导致光合有效辐射不足，从而限制了植物的光合作用能力。

相反，过高的光照强度可能会对植物造成伤害，破坏光合作用的正常进行。

农业气象学原理第一章绪论1生物有机体的生长发育和产量形成生物体的全部生命过程，既存在它内部生命活动的矛盾，又存在它与外界自然环境的矛盾，这些矛盾构成一个辩证的统一整体，生物体的生命活动就是这些矛盾作用下的结果。

生物有机体发展的内因充满着各种矛盾，同化和异化则是基本矛盾，贯穿于生命活动的始终。

生物有机体生长发育的外因也是一个复杂的外部矛盾的总体，既有不同的外界自然因子如土壤、气候、地形地势等与生物有机体的矛盾，又有外界人为因素如农业措施，社会经济条件条件等与其生育的矛盾，外部矛盾是生物体发展的条件，它和内部矛盾一起，影响生物体发展的进程，参与决定生物体发展的性质和方向。

2、农业生产与气象条件在影响农业生产的外界自然环境的诸因子中，气象因子是十分重要的，它是动植物生活所必需的基本因子。

农业生产的一个特点是地域性和季节性都很强，发展农业生产，必须“因时因地制宜”，所谓时，实际是指气象条件，说明气象条件对农业生产的重要意义。

我国农业生产的优良传统之一，就是推行精耕细作技术体系，这也是我国农业生产一个显著特点。

3、农业气象学的定义农业气象学是研究农业生产与气象条件的相互关系及其规律的科学，它是根据农业生产的需要，运用农学和气象科学技术来不断揭示和解决农业生产中的农业气象问题，以谋求合理利用气候资源战胜不利气象因素，促使农业发展的实用性学科。

农业气象学的研究对象不能单指生物体及其生产过程，也不能单指生物体所处的气象环境，而是生物体与气象条件两者相互作用的规律及其影响，一方面研究农业生产对气象条件的要求和反应，气象条件对农业生产的影响；同时，另一方面也研究农业生产对气象条件的影响。

4、农业气象学的主要内容大体可归纳为以下几个方面（一）农业气象基本方法与理论的研究（二）农业小气候研究（三）农业气象灾害规律及防御措施的研究（四）农业气候资源分析及其开发利用研究（五）农业气象情报、预报方法研究与服务（六）因地制宜开展专业气象研究和服务第二章太阳辐射与农业生产1、光是生物体生命活动的能量源泉到达地球上的太阳辐射就其最主要的作用而言是产生光合效应、热效应和光的形态效应。

农业气象学第一章地球大气1、大气圈：大气是指包围在地球表面的空气层，整个空气圈层称为大气圈。

2、大气组成：干洁大气、水汽、气溶胶粒子。

3、水汽的作用：（1）在天气、气候中扮演了重要角色；（2）保温效应4、气溶胶粒子的作用：（1）保温；（2）削弱太阳辐射；（3）降低大气透明度5、温室效应：是指大气吸收地面长波辐射之后，也同时向宇宙和地面发射辐射，对地面起保暖增温作用。

6、气象要素：表征大气状态（温度、体积和压强等）和大气性质（风、云、雾、降水等）的物理量成为气象要素。

7、大气垂直结构：对流层、平流层、中间层、热成层、散逸层。

（1）对流层特点: ①气温随高度升高而降低。

②空气具有强烈对流运动。

③主要天气现象都发生于此。

（天气层）④气象要素水平分布不均匀。

（2）平流层：温度随高度的增加而升高。

（3）中间层：温度随高度增加而降低。

（4）热成层：温度随高度的增加而升高。

（5）散逸层：温度随高度升高变化缓慢或基本不变。

第二章辐射1、辐射：通过辐射传输的能量称为辐射能，也常简称为辐射。

辐射的波粒二相性：波动性，粒子性。

2、辐射的基本度量单位（1）辐射通量：单位时间内通过任意面积上的辐射能量，单位J/s 或W。

（2）辐射通量密度：单位面积上的辐射通量，单位J/(s•㎡)或W/㎡。

（辐射强度：即单位时间内通过单位面积的辐射能量。

）（3）光通量：单位时间通过任意面积上的光能，单位为流明（lm）。

（4）光通量密度：单位面积上的光通量，单位为（lm/㎡）。

亦称为照度，单位勒克斯（lx）。

3、辐射的基本定律：（1）基尔荷夫定律：在一定温度下，物体对某波长的吸收率等于该物体在同温度下对该波长的发射率。

（2）斯蒂芬—玻尔兹曼定律：黑体的总放射能力与它本身的绝对温度的四次方成正比。

说明物体温度愈高，其放射能力愈强。

（3）维恩位移定律：绝对黑体的放射能力最大值对应的波长与其本身的绝对温度成反比。

表明物体的温度愈高，放射能量最大值的波长愈短。

《农林气象学》课程笔记第一章辐射第一节辐射的基础知识一、辐射的定义- 辐射是一种能量的传递方式，它不需要介质即可在真空中传播。

- 辐射可以表现为电磁波或粒子流，电磁波包括无线电波、微波、红外线、可见光、紫外线、X射线和伽马射线等，而粒子流包括阿尔法粒子（α粒子）、贝塔粒子（β粒子）等。

二、辐射的有关物理量- 波长（λ）：是辐射波动的一个周期内两个相邻波峰或波谷之间的距离。

不同波长的辐射具有不同的性质和应用。

- 频率（f）：是单位时间内波动经过某一点的次数，与波长成反比，即f = c / λ，其中c 是光速。

- 波速（c）：指波动在单位时间内传播的距离，在真空中，电磁波的波速约为3 x 10^8 m/s。

- 波数（σ）：是波长的倒数，通常用来描述光谱特性，σ= 1 / λ。

- 光子能量（E）：是单个光子所携带的能量，E = h * f，其中h 是普朗克常数，约为6.626 x 10^-34 J·s。

三、辐射的基本定律- 辐射强度定律（斯特藩-玻尔兹曼定律）：一个黑体单位面积上在单位时间内辐射出的总能量与黑体温度的四次方成正比，表达式为I = σ* T^4。

- 辐射温度定律（维恩位移定律）：黑体辐射的峰值波长与黑体的绝对温度成反比，表达式为λ_max * T = b，其中 b 是维恩常数。

- 辐射能量分布定律（普朗克黑体辐射定律）：描述了黑体在不同温度下辐射能量随波长的分布情况，该定律通过普朗克公式来描述。

第二节太阳辐射的基础知识一、太阳辐射强度和太阳常数- 太阳辐射强度是指太阳发出的电磁辐射在单位面积上的功率。

- 太阳常数是指在地球大气层外，垂直于太阳光线的单位面积上接收到的太阳辐射平均功率，其值约为1367 W/m^2。

二、太阳高度角和太阳方位角- 太阳高度角是指太阳光线与地平面的夹角，它随着时间和地点的不同而变化。

- 太阳方位角是指太阳光线在地平面上的投影与正南方向之间的夹角，它也随时间和地点而变化。

《农业气象学》课程笔记第一章：绪论一、农业气象学研究内容1. 农业气象学概念农业气象学是介于农业科学和气象学之间的边缘学科，它研究气象条件对农业生产的影响，以及农业生产活动对气候的反馈作用。

农业气象学的目标是理解和预测气象条件对作物生长、产量、品质以及农业生态环境的影响，为农业生产提供科学依据。

2. 研究内容详细阐述（1）农业气象条件对作物生长发育、产量和品质的影响- 研究不同气象因子（如温度、降水、光照、风等）对作物种子发芽、植株生长、开花、结果等各个生长发育阶段的影响。

- 分析气象条件对作物产量形成和品质特性的作用机制。

（2）农业气象条件对农业生态环境的影响- 研究气象条件对土壤水分、土壤温度、土壤肥力等土壤环境的影响。

- 探讨气象条件对农业生物多样性、农业病虫害发生与流行的影响。

（3）农业气象灾害的成因、规律及防御措施- 研究干旱、洪涝、霜冻、高温热浪、低温冷害等农业气象灾害的成因和发生规律。

- 提出农业气象灾害的预测、预警和防御措施。

（4）农业气候资源的分析与评价- 分析不同地区的农业气候资源分布特征，如光、热、水等。

- 评价农业气候资源的利用效率和潜力。

（5）农业气象预报与服务- 研究和开发针对农业生产的气象预报技术。

- 提供农业气象信息服务，指导农业生产。

二、农业气象模式发展举例1. 经典农业气象模式（1）瓦德-皮尔逊模型- 介绍模型的原理和主要参数。

- 分析模型在作物生长模拟中的应用。

（2）蒙德-弗洛斯特模型- 阐述模型的构建方法和适用范围。

- 讨论模型在作物产量预测中的作用。

2. 现代农业气象模式（1）作物生长模型- 介绍CERES、APSIM等模型的原理和结构。

- 分析模型在作物生长发育模拟中的应用实例。

（2）农业气象灾害评估模型- 介绍干旱、洪涝等灾害评估模型的方法和步骤。

- 讨论模型在灾害预警和损失评估中的应用。

三、农业气象学研究方法1. 观察法- 描述田间试验和观测的基本方法。

太阳辐射对植物和生态系统的影响一、植物对太阳辐射的适应策略太阳辐射是植物进行光合作用的能量来源，但是过强的辐射会对植物造成损害。

植物经过长时间的进化，发展出了多种适应策略。

1. 色素保护植物叶子中含有多种叶绿素和类胡萝卜素等色素，它们能吸收并转化太阳光中的能量，不仅为植物提供所需的光合作用能量，而且可以抵抗紫外线、光胁迫等损伤。

例如，类黄酮和花青素等水溶性色素可以吸收辐射，并通过非光合作用来缓解辐射压力。

2. 果实及时采摘对于树木等植物来说，果实是最易受到阳光辐射控制的部分，过强的辐射会使果实变质、发热，导致坏死或失去商品价值。

因此，果实的合理采收时间及时采摘是减少光照对果实损伤的有效方法。

3. 叶片生理调节在光照强度很大的情况下，植物的光合能力可能达到极限，植物会通过改变叶片生理调节实现照顾自身健康。

例如，植物通过关闭气孔限制水分蒸失，减少光胁迫时植物水分流失的速度。

二、生态系统对太阳辐射的影响生态系统是地球上生物种群和非生物组成体系的总称。

太阳辐射作为生态系统的能量来源，其强弱对生态系统的影响十分显著。

1. 影响生态系统的调节生态系统中各种活动都受到太阳辐射的影响，具体表现为：（1）温度影响：太阳辐射会影响大气和水体的温度，进而影响生物体和生态系统的温度，进一步影响生态系统的生命活动。

（2）单位面积的太阳能：不同地区的太阳辐射强度不同，太阳辐射充足的地区对于光合作用植物等生物的繁殖生长有利，而太阳辐射相对较弱的地区则对于农业生产等影响较为明显。

2. 生态系统的稳定性和耐受性生态系统借助于其内部的反馈机制，在太阳辐射的作用下，逐渐形成相对稳定的状态。

毁坏生态系统的辐射波动往往是由人类活动所引起的，如人类过度采伐森林、扰动河流，加重了太阳辐射对生态系统的影响，破坏了生态系统的稳定性和耐受性。

三、抑制太阳辐射的方法目前，对于过强的太阳辐射，控制光强度是最常见的方法。

以下是一些控制太阳辐射的方法：1. 放置遮阳物体通过在植物和建筑物上放置防紫外线、遮阳物体，可以有效减缓太阳辐射对生物体的伤害。

太阳辐射与农业生产——辐射波谱与农业生产地球上的各种生物赖以生存的能量来源绝大部分来自于太阳辐射。

对于农业生产，太阳辐射自然起到了至关重要的作用。

保证植物的光合作用，维持农作物生长的温度，保证农作物的持续生长从而提高作物产量，这所有的一切均与太阳辐射有关。

其中，辐射波谱有着巨大的作用。

到达地面的太阳辐射光谱大致可分为紫外辐射、红外辐射和可见光辐射三个波谱段，各波谱段对农业生物有不同的生物学意义。

一、紫外辐射紫外线区（波长100—400nm）的能量占太阳辐射总能量的7%，比例虽小，但有较强的生物学意义。

波长较短部分能抑制作物生长，杀死病菌孢子，其中波长小于290nm的短紫外线对生物有伤害作用，波长愈短伤害性愈大；波长较长部分对作物有刺激作用，可促进种子萌发，所以农民在播种前需要晒种。

紫外辐射还能促进果实成熟，提高蛋白质和维生素产量。

在果实成熟时，紫外线丰富可增加果实含糖量，果实着色好，所以向阳的果实比较甜。

高山、高原紫外线含量较多，植物根部发达，茎节短小，叶面窄小。

紫外线减少对茶叶、纤维植物、生姜、芹菜、韭黄等作物品质提高有好处。

此外，紫外线对生物向光性、感光性和趋光性有重要作用。

过量紫外线对农作物生长产生抑制作用，形态上表现为植株矮化，株型缩小，其矮化程度随作物种类、品种、作物所处生长阶段及辐射强度的不同而不同。

紫外线辐射可抑制作物的叶面积，其中对大豆叶面积的抑制较对小麦叶面积的抑制大。

同时，紫外线辐射能明显地推迟作物生长发育的进程，且紫外线强度越大，滞后效应越明显。

不同发育期，滞后效应不同，大豆以三叶期一旁枝形成期对紫外线辐射最为敏感。

二、可见光辐射可见光区（波长400—760nm）的能量占太阳辐射总能量的50%，具有光效应。

可见光辐射对植物生活机能起决定性作用，可见光谱区队有机物质合成和植物产量形成有十分重要的意义。

对作物生长有意义的波长主要为400-760nm，最有效的为叶绿素主要吸收的红橙光和蓝紫光。