太阳辐射被视为一种对农作物生长和产量产生重大影响的农业气象资源。即使在环境调控的温室种植中,阳光也对其他环境因素有着显著影响。因此,我们旨在深入探讨太阳辐射与光合作用以及农作物之间的关联。
农业生产者需要了解阳光的本质是什么?
在分析阳光时,应将其分解为阳光强度、阳光照射时长以及农作物吸收的太阳能量。
日照时间
直接照射至地球表面的太阳光被称为太阳光。根据日本气象厅的定义,当阳光强度达到0.12kW/m2以上(不产生阴影的程度)时的直接太阳辐射(地面接收的光照量)被视为阳光。白天的时长受天气条件和光周期的影响而有所变动,全年白昼的长度亦随之改变。平均每天的日照时间从6月的13.1小时到12月的9.1小时不等,季节变化导致约4小时的时间差异。
照度
照度是指一定区域内光线照射的明亮程度,其计量单位为勒克斯(lx)。在阳光的情况下,由于测量点的纬度不同以及天气条件如云层形成的变化,阳光的入射角度会有所不同。
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太阳辐射
太阳辐射是指由太阳提供的太阳光能量总量,包含直接太阳辐射以及太阳散射辐射(除直接太阳辐射外的其他来源的光能),这两者的总和称为太阳总辐射。太阳辐射量的计量单位是千瓦(kW)/m2,即每小时内从太阳光接收到的能量累计量为千瓦时(kWh)/m2。考虑到kWh是以1小时为单位测量的能量,用于表示累积太阳辐射的单位是兆焦耳(MJ)/m2,其中1kWh/m2相当于3.6MJ/m2的能量。
【例】太阳辐射量(1kW/m2)× 时间(1小时)=累计能量(1kWh/m2)=累积太阳辐射量(3.6MJ/m2)
太阳辐射与光合作用之间的关系
由于植物具有独特的光合作用机制,阳光的数量将直接影响农作物的生长。不同的作物,光合作用反应的方式也不尽相同,因此温室栽培必须考虑到这一点以高效利用阳光。植物通过光合作用(吸收二氧化碳并释放氧气)和自身呼吸(吸入氧气并释放二氧化碳)进行气体交换。光合作用引起的气体交换是由阳光触发的,而通过呼吸作用的气体交换则维持在一个固定水平。当植物暴露在阳光下时,气体交换随着光合作用的开始而增加,且与光强度成正比增加。当光合作用下的二氧化碳摄入量与呼吸作用中的排放量相等时的照度被称为光补偿点。此外,随着光照强度的增加,光合作用率提高,促进了光合成产物(糖和二氧化碳)的生产;然而一旦光照达到一定级别,光合作用速率就会饱和,此时的光强度称为光饱和点。若植物无法获得超过光补偿点的光照,它们便无法充分生长,因为无法积累足够的光合产物。同时,光饱和点代表了所需的阳光程度,并且因植物种类而异。
太阳辐射与农作物生长的关系
根据对阳光的不同响应,植物可以被分类。
●太阳能发电类植物
所需光补偿点:1,000 lx及以上
所需光饱和点:40,000~70,000 lx
所需时间(每日):6小时以上
*在阴凉处无法得到充足生长。
例如:大米、小麦、玉米、大豆、西红柿、西瓜、南瓜、红薯、卷心菜等。
●寄生植物
所需光补偿点:500-1,000 lx
所需光饱和点:20,000-40,000 lx
所需时间(每日):3-4 小时
例如:草莓、菠菜、生菜、芋头、大葱等。
●荫生植物
所需光补偿点:100 至 500 lx
所需光饱和点:10,000 至 20,000 lx
*长时间直晒太阳可能会导致晒伤或枯萎
例如:金银花、豆瓣菜、生姜、水菜、紫苏等。
除了与光补偿点及光饱和点处的阳光强度(照度)相关的植物特性外,还有其他取决于植物种类的特性,例如花芽分化受到日照时间的影响。
●长日照植物
其花芽分化及开花期发生在初夏至夏至期间,这时日照时间增长。
例如:萝卜、卷心菜、大白菜等。
●短日照植物
在夏至后冬至前白天时间缩短时,发生花芽分化并开花。
例如:大米、大豆等。
●中性植物
不受光周期影响,经过一定生长期后开花。
例如:玉米、黄瓜、西红柿、豌豆、向日葵等。
综上所述,我们介绍了太阳辐射与农作物生长之间的关系。太阳辐射量是评估农作物生长的重要指标之一。欣仰邦的农业控制系统配备有多项功能,包括太阳辐射传感器,可以准确监控并调节温室内的环境。
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