第一章 太阳辐射

第一章太阳辐射昼夜、季节和二十四节气太阳辐射地面辐射和大气辐射太阳辐射和农业生产的关系学习要求了解昼夜和四季的形成，光谱成分对植物的影响熟悉太阳高度角的变化规律掌握温室效应、光饱和点、光补偿点、光周期等若干概念，光照时间对农作物的影响。第一节昼夜、季节和二十四节气日地关系1

地球的自转运动绕地轴旋转，自转一周360°，24h。地球和太阳的相对位置变化，晨昏线发生相应的变化，所分割形成的昼弧和夜弧长短发生变化，就引起了各地昼夜长短发生变化。2、地球的公转运动

公转轨道为一椭圆，公转一周的时间一年。在地球公转轨道上，每隔15度划定一个位置，并定为一个“节气”名称，全年分成24个节气。3、地轴与地球公转轨道面的交角为66.5°，且地球在公转过程中，地轴方向保持不变。4赤纬：太阳直射地球的位置（直射点）。它在数值上与当地的地理纬度相等。

-23.5°≤δ≤23.5°(N)冬至日（12月22日）太阳直射南纬23°27′春分日（3月21日）太阳直射赤道，夏至日（6月22日）直射北纬23°27′，秋分日（9月22日）再次直射赤道。二太阳高度角h1、定义：太阳光线与地平面之间的夹角，称为太阳高度角。规定：0°≤h≤90°2太阳高度角的计算方法：与该地纬度（φ）、该日太阳直射地球的位置（δ）、当时的时刻（t）有关：Sinh=SinφSinδ+CosφCosδCost（t为时角，正午为0，上午为正值，下午为负值，每小时转15°）。特别地，t=0时，

h=90°-φ+δ太阳直接辐射强度的变化太阳直接辐射强度三季节的形成和变化日照时间的变化

可照时数：太阳中心从出现在一地的东方地平线到进入西方地平线之间的时数。变化规律：（1）春分日和秋分日，δ=0°，太阳直射赤道，全球各地日照时间均为12小时。（2）赤道上，φ=0°，全年的日照时间均为12小时。（3）对北半球（φ）≥0°(N)

夏半年（δ≥0°，22/3—22/9）

各地日照时数均≥12小时，且纬度愈高，日照时间愈长，北极圈以内为永昼。（4）冬半年（δ≤0°，23/9—21/3）

各地日照时数均≤12小时，且纬度愈高，日照时间愈短，北极圈以内为永夜。三二十四节气

根据地球在公转轨道上所处的位置确定，地球每转15度为一个节气，每节气大约15天：

春雨惊春清谷天，夏满芒夏暑相连，

秋处露秋寒霜降，冬雪雪冬小大寒。

一月小寒接大寒，二月立春雨水连；

惊蛰春分在三月，清明谷雨四月天；

五月立夏和小满，六月芒种夏至连；

七月大暑和小暑，立秋处暑八月间；

九月白露接秋分，寒露霜降十月全；

立冬小雪十一月，大雪冬至迎新年。立春是二十四个节气的头一个节气。其含意是开始进入春天，“阳和起蛰，品物皆春”，过了立春，万物复苏生机勃勃，一年四季从此开始了。

雨水这时春风遍吹，冰雪溶化，空气湿润，雨水增多，所以叫雨水。人们常说：“立春天渐暖，雨水送肥忙”。

惊蛰蛰伏在泥土里的各种冬眠动物将苏醒过来开始活动起来，所以叫惊蛰。这个时期过冬的虫排卵也要开始孵化。我国部分地区过入了春耕季节。谚语云：“惊蛰过，暖和和，蛤蟆老角唱山歌。”“惊蛰没到雷先鸣，大雨似蛟龙。”

春分春季90天的中分点，这一天南北两半球昼夜相等，所以叫春分。这天以后太阳直射位置便向北移，北半球昼长夜短。所以春分是北半球春季开始。我国大部分地区越冬作物进入春季生长阶段。各地农谚有：“春分在前，斗米斗钱”（广东）、“春分有雨家家忙，先种瓜豆后插秧”（湖北）、“春分种菜，大暑摘瓜”（湖南）。清明此时气候清爽温暖，草木始发新枝芽，万物开始生长，农民忙于春耕春种。从前，在清明节这一天，有些人家都在门口插上杨柳条，还到郊外踏青，祭扫坟墓，这是古老的习俗。

谷雨就是雨水生五谷的意思，由于雨水滋润大地五谷得以生长，所以，谷雨就是“雨生百谷”。谚云“谷雨前后，种瓜种豆”。立夏是夏季的开始，从此进入夏天，万物旺盛大。习惯上把立夏当作是气温显著升高，炎暑将临，雷雨增多，农作物进入旺季生长的一个重要节气。

小满从小满开始，大麦、冬小麦等夏收作物，已经结果、籽粒饱满，但尚未成熟，所以叫小满。

芒种这时最适合播种有芒的谷类作物，如晚谷、黍等。如过了这个时候再种有芒和作物就不好成熟了。同时，“芒”指有芒作物如小麦、大麦等，“种”指种子。芒种即表明小麦等有芒作物成熟。

夏至阳光几乎直射北回归线上空，中午太阳最高。这一天是北半球白昼最长、黑夜最短的一天，从这一天起，进入盛夏，天地万物在此时生长最旺盛。所以古时候又把这一天叫做日北至，意思是太阳运生到最北的一日。过了夏至，太阳逐渐向南移动，北半球白昼一天比一天缩短，黑夜一天比一天加长。

小暑天气已经很热，但不到是热的时候，所以叫小暑。此时，已是初伏前后。

大暑大暑是一年中最热的节气，正值勤二伏前后，长江流域的许多地方，经常出现40℃高温天气。要作好防暑降温工作。这个节气雨水多，在“小暑、大暑，淹死老鼠”的谚语，要注意防汛防涝。

立秋秋季开始，是植物快成熟的意思。从这一天起秋天开始，秋高气爽，月明风清。此后，气温由最热逐渐下降。

处暑这时夏季火热已经到头了。暑气就要散了。它是温度下降的一个转折点。是气候变凉的象征，表示暑天终止。白露天气转凉，地面水汽结露最多。

秋分秋分这一天同春分一样，阳光几乎直射赤道，昼夜几乎相等。从这一天起，阳光直射位置继续由赤道向南半球推移，北半球开始昼短夜长。

寒露白露后，天气转凉，开始出现露水，到了寒露，则露水日多，且气温更低了。所以，有人说，寒是露之气，先白而后寒，是气候转冷的意思，露重而寒。

霜降天气已冷，开始有霜冻了，所以叫霜降。立冬习惯上，我国人民把这一天当作冬季的开始。立冬一过，我国黄河中、下游地区即将结冰，我国各地农民都将陆续地转入农田水利基本建设和其他农事活动中。

小雪气温下降，开始降雪，但还不到大雪纷飞的时节，所以叫小雪。小雪前后，黄河流域开始降雪（南方降雪还要晚两个节气）；而北方，已进入封冻季节。

大雪大雪前后，黄河流域一带渐有积雪；而北方，已是“千里冰封，万里雪飘”的严冬了。

冬至阳光几乎直射南回归线，我们北半球白昼最短，黑夜最长，开始进入数九寒天。天文学上规定这一天是北半球冬季的开始。而冬至以后，阳光直射位置逐渐向北移动，北半球的白天就逐渐长了，谚云：吃了冬至面，一天长一线。

小寒天气寒冷但还没有到极点的意思。

大寒大寒就是天气寒冷到了极点的意思。大寒前后是一年中最冷的季节。大寒正值三九，谚云：冷在三九。大寒以后，立春接着到来，天气渐暖。至此地球绕太阳公转一周，完在了一个循环。从节气的含意可知，二十四节气又可分为四类，（1）表示寒来暑往变化的有：立春、春分；立夏、夏至；立秋、秋分；立冬、冬至八个节气。（2）象征气温变化的有：小暑、大暑、处暑、小寒、大寒五个节气。（3）反映降水量的有：雨水、谷雨、白露、寒露、霜降、小雪、大雪七个节气。（4）反应物候现象或农事活动的有：

惊蛰、清明、小满、芒种四个节气。

第二节太阳辐射

一太阳辐射光谱成分0.40.7610波长(μm)10-510-410-310-2可见光

红外线

无线电波电磁波谱的划分

γ射线

紫外线大气辐射X射线太阳辐射

可见光中各色光的波长范围二太阳辐射在大气中的减弱

1、大气和云层对太阳辐射的吸收（1）O3和O2的吸收

O3：吸收0.2—0.32μm的紫外辐射，

O2：吸收小于0.2μm的远紫外辐射。

水汽、CO2主要吸收红外线。

（2）云层的吸收（包括云和雾）吸收最强在0.93—2.85μm2、大气对太阳辐射的散射

散射：大气中的各种微小质点把入射的太阳辐射向四面八方散开。根据散射质点直径D和入射辐射的波长λ的相对大小，把散射分为：分子散射和粗粒散射（1）当λ＞＞D，称为分子散射；散射辐射强度与波长的4次方成正比。（2）当λ≈D，称为粗粒散射散射质点对各波长辐射的散射能力一致。思考1为什么晴天的天空是蓝色的，阴天的填空是灰白色的？2为什么清晨和傍晚天空是红色的而中午的天空是白色的？3、大气对太阳辐射的反射

云层和较大的尘埃将其反射回宇宙空间总之，大气的吸收、散射和反射作用减弱了到达地面的太阳辐射。三到达地面的太阳辐射

1直接辐射：以平行光线射到地面的太阳辐射，用直接辐照度衡量，受以下因素影响：太阳高度角大气透明度云量海拔高度

太阳直接辐射的光谱成分

不同太阳高度角时，可见光中各色光的能量分布（占可见光总能量的百分数）太阳高度角红光黄光绿光蓝光紫光90°262320201130°32222018910°4925141120°83134002散射辐射：太阳辐射经大气散射后到达地面的辐射量。主要取决于太阳高度角和大气透明度

3总辐射及其变化规律

总辐射：直接辐射和散射辐射之和。（1）

总辐射的日变化

夜间总辐照度为0，日

出后增大，正午最大，午后逐渐降低（2）总辐照度的年变化

中纬地区，最大值在夏季，最小值在冬季；赤道地区出现两次，分别为春分和秋分。光照度物体表面被光照射的明亮程度。正午最大，夜间为零；夏季最大，冬季最小。第三节地面辐射和大气辐射一、地面辐射(surfaceradiation)

概念

辐射波长范围：3-80μm之间，全部在红外光区

散失途径：93％大气7％大气层外二大气辐射Ea

概念

范围

全部在红外光区

散失途径

四面八方，热量传递向云外和地面三地面有效辐射概念地面辐射Ee

与大气逆辐射Ea之差。

E=Ee-Ea影响因子：水汽风温度海拔覆盖下垫面性质四地面辐射差额概念：单位面积地表面辐射能的收入与支出之差。收入：（S′+D)×（1-r）+EaS′—直接辐射；D—散射辐射；r—地面反射率；Ea—大气逆辐射支出：Ee—地面辐射辐射平衡方程:R=（S′+D）×（1-r

）+Ea-Ee总结：

地面辐射差额，在夜间的时候，和地面有效辐射刚好相反，所以，当其为负值时，失热降温。一年中夏季，太阳辐照度强，地面辐射差额为正值，冬季为负值，纬度越低，维持正值的时间越长，纬度越高，维持正值的时间越短。

地面辐射平衡的变化

24681012141616202224

辐射差额时间第四节太阳辐射和农业生产一.太阳辐射强度与作物生长发育1.

植物的光合作用强度.光饱和点.光补偿点(1)光合作用强度定义:单位时间内单位叶面积上合成有机物量或同化CO2的量,就称为光合作用强度．单位：mg．s－１．cm－２

（2）光饱和点定义：太阳辐射强度增加到一定程度时，光合作用强不再增加，这时的光照强度称为光饱和点.(3)光补偿点

定义：太阳辐射强度减弱到一定程度后，光合作用产物与呼吸消耗量相等，这时的太阳辐射强度称为光补偿点.

2.太阳辐射强度与作物生长发育和品质的关系

不同的作物在不同生育期对光照的要求不同。

营养生长需要相对的弱光繁殖器官生长需要强光

3.光的强度对园艺植物的影响

不同的园艺植物对光照的要求不同。果树一般需要强光；叶菜需要相对的弱光；根据花卉对光照强度的不同要求，可把花卉四大类：（1）阳性花卉

喜强光，不耐阴，必须在全日光照下，才能正常生长发育。如一串红、鸡冠花、一品红、桃花、梅花、月季、米兰、海棠、菊花等，这些花卉如光照不足，会造成枝叶徒长、组织柔软不充实、叶色变淡、难于开花或开花不良。（2）中性花卉不喜强光，稍能耐阴，在光照充足或微阴下可以生长良好。如桂花、夹竹桃、棕榈、苏铁、樱花等。

（3）阴性花卉适于光照不足或散射光条件下生长的花卉，要求遮阴度保持在50％，不能忍受强光直射。如杜鹃、山茶、马蹄莲、万年青等观叶植物。（4）强阴性花卉要求遮阴度达80％左右，不能适应强烈的光照，如兰科和蕨类等种类。二光照时间与作物生长发育１．

植物的光周期定义：植物在长期的生长发育过程中，对昼夜长短产生反应，在一年的特定时间开花、结果、落叶、休眠等，统称为植物的光周期现象。

２

.

根据作物开花结果对光照时间的要求，把作物分成长日照植物、短日照植物和日中性植物、中日性植物。

（1）长日照植物作物：如小麦、大麦、葱蒜、甜菜、菠菜等，需要每天12个小时以上的光照才能开花。

长日照作物一般原产高纬（温带）。花卉：如绣球花、紫罗兰、凤仙花、金鱼草等，需要每天12个小时以上的光照才能开花。长日照花卉在夏天开花，一般原产高纬（温带）。

（2）短日照植物作物：晚稻、玉米、大豆、棉花等，如果在发育期每天只有10—13小时的光照，就能加快发育，提前开花；反之，日照时数超过13小时，就会推迟开花甚至不开花。短日照作物一般原产热带或亚热带。

花卉：一品红、蟹爪兰等，如果在发育期每天只有8—12小时的光照，就能加快发育，提前开花；反之，日照时数超过12小时，就会推迟还花甚至不开花。短日照花卉一般原产热带或亚热带。3中日性植物:只有在某一特定的日照长度下才能开花，如甘蔗只有在11.5~12.5h的日照长度下才能开花，若延长或缩短这一日照长度都抑制其开花。4日中性植物:这植物开花对日照长度没有特殊的要求，在任何日照长度下均能开花。日中性植物包括蕃茄、四季豆、菜豆。

3、光照与引种长日照植物：北种南引，开花期推后，生育期会延长；南种北引，生育期会缩短，开花期提前短日照植物：南种北引，开花期推后，生育期会延长；北种南引，生育期会缩短，开花期提前。①长日照植物→南种北引：生育期缩短→引迟熟种

②长日照植物→北种南引：生育期延长→引早熟种

③短日照植物→南种北引：生育期延长→引早熟种④短日照植物→北种南引：生育期缩短→引迟熟种三、太阳辐射光谱与作物生长发育

不同光谱成分对植物的影响：（1）λ﹥1000nm（红外）

被植物吸收转化为热能，不参予生化作用。（2）λ：720--1000nm

对植物伸长起作用，并可控制开花和果实的颜色。（3）λ：610--720nm

被叶绿素强烈吸收，光周期作用最强，光合作用也较强。（4）λ：510--610nm

表现为低的光合作用和弱的成形作用。（5）λ：400--510nm

被叶绿素和叶黄素强烈吸收，表现为强的光合作用和成形作用。（6）λ：310--400nm

起成形作用，如使植物变矮、叶变厚等。（7）λ﹤310nm

对大多数植物有害。总之：红外线主要是产热效应；可见光是光合作用的原料；紫外光一方面：可以杀菌，改善果实色泽，增加含糖量另一方面：植物矮化，叶片变厚、毛绒发达四、光对昆虫的影响1、光的强度主要影响昆虫的昼夜节律行为、交尾、产卵、取食、栖息等，并和趋性强度有关。根据昆虫生活与光照强度的关系，将昆虫的昼夜生活习性分为四大类：（１）白昼活动，如蚜虫，蝶类，蝇类。（２）夜间活动，如夜蛾科幼虫，金龟甲科等。（３）黄昏或晨曦活动，如三化螟，玉米螟，小麦吸浆虫等。（４）昼夜活动，如某些天蛾，天蚕蛾成虫等。2、光照周期对昆虫的作用据研究，有几百种昆虫的滞育与光周期变化有关。3、不同光谱成分对昆虫的影响

棉铃虫，烟青虫对３３００埃的紫外光趋性强，而梨小食心虫趋集于蓝光和紫色光，蚜虫则趋集于黄光。四提高光能利用率的途径一影响光能利用率的因素光能转化率低：光合有效辐射浪费多。环境温度：高温和低温都会抑制光合作用。水分：水分缺乏，蒸腾减少，气孔会关闭。二氧化碳：CO2浓度影响光合作用速率。二提高光能利用率的途径改变种植方式和种植途径培育高光效作物品种采用合理的栽培技术措施提高叶绿素的光合效能间作：在一块地上，同时期按一定行数的比例间隔种植两种以上的作物，这种栽培方式叫间作。间作的两种生物共同生长期长。间作往往是高棵作物与矮棵作物间作，如玉米间作大豆或蔬菜。实行间作对高作物可以密植，充分利用边际效应获得高产，矮作物受影响较小，就总体来说由于通风透光好，可充分利用光能和CO2，能提高20%左右的产量。其中高作物行数越少，矮作物的行数越多，间作效果越好。一般多采用2行高作物间4行矮作物叫2：4采用4：6或4：4也较多。间作比例可根据具体条件来定。套作：套作，主要是在一种作物生长的后期，种上另一种作物，其共同生长的时间短。总结天气、气候、农业气象学的概念昼夜和季节的变化，日照时间的变化。大气上界的光谱成分，太阳辐射在大气中的减弱，到达地面的太阳辐射和其影响因素。太阳辐射光谱对植物生长发育的影响，光照时间对植物生长发育的影响。选择题：1.晴朗的天空呈蓝色，是由于大气对太阳辐射中蓝紫色光___较多的结果。