第3章植物与光的生态关系

水体、植物和城市对太阳辐射的影响
一、水体中的光照情况
由于在水中的光照强度和光谱组成与大气中 的不同，因此水生植物与陆植物有明显的差异。
5-10米深处维管植物可以生存，10米以下就很 少有高等维管植物生长了。20-30米较深的海水 中只生活一些藻类植物。
水体、植物对太阳辐射的影响
二、植物群落中的光照情况
光对植物的生态作用 及植物的生态适应 一、光照强度对植物的生态作用
（一）光照强度对植物生长发育及形态建成的影 响 对植物产品质量的影响
光对果实的品质也有良好作用，如苹果、 梨、桃等在强光下能增加果实的含糖量和 耐贮性。且使着色良好，因为果实的颜色 是由花青素形成的，光照强，花青素的形 成也多。
光对植物的生态作用 及植物的生态适应 一、光照强度对植物的生态作用
（一）对植物生长发育及形态建成的影响 对植物繁殖的影响： （1）影响植物花芽的分化与形成 植物体遮光后，同化量减少，花芽的形成 也减少，已经形成的花芽也由于体内养分 供应不足而发育不良或早期死亡。 （2）对植物开花与结果的影响 在开花期或幼果期，如果光照减弱也会引 起结实不良或果实发育中途停止，甚至落 果。（果树进行合理整形修剪的原因）
（二）植物对光照强度的生态类型 2、阳性植物与阴性植物在生理上的差异 耐荫能力、光补偿点、呼吸作用、蒸腾作用、 抗高温、干旱、病虫害能力等的差异。
叶绿素特点的差异 含量上的差异：阴性植物和遮荫叶子的叶绿素含量大 于阳性植物和阳性叶子。 叶绿素a与b的比值差异：阳性植物叶绿素a与b的比值 较大，阴性植物叶绿素a与b的比值较小。而叶绿 素a与叶绿素b的吸收光谱不同，叶绿素a在红光 部分的吸收带较宽，叶绿素b在蓝紫光部分的吸 收带较宽，所以阳性植物能在直射光下较充分地 利用红光，而阴性植物则能在散射光下较好地利 用蓝紫光。
光照强度与光合作用强度的关系
1、光补偿点 低光照条件下，植物的光合作用较弱，当合成的产 品恰好抵偿呼吸消耗时（即光合作用固定的CO2量与呼 吸作用释放的CO2量恰好相等时）的光照强度，为光补 偿点。 由于植物在光补偿点时不能积累干物质，即在低光 照强度的条件下，植物不能生长。 不同种类的植物（阳性植物和阴性植物之间的差 异）、同种植物的不同类型或品种、同一类型不同生育 时期、甚至同一株植物在不同部位的叶片，其光补偿点 都不一样。 此外，还与植物的外界生态因子（如温度、水分、 CO2浓度、矿质营养等）的状况有关。
水体、植物对太阳辐射的影响
二、植物群落中的光照情况
1、叶子对辐射的吸收、反射和透过 叶子对太阳辐射透射特性 （1）叶子对光的透过与叶片的结构和厚薄有密 切的关系。 中生形态的叶透过太阳辐射约10%左右， 非常薄的叶片可透过40%，厚而坚硬的叶片可 能一点也不透过。
（2）对不同波段的光透过也不同。 反射最大的波段透过也最强，也即红外光 和绿光的透过最强。
光对植物的生态作用 及植物的生态适应 一、光照强度对植物的生态作用
（二）植物对光照强度的生态类型 1、阳性植物与阴性植物在形态结构上的差异 生长状态的差异
阳性植物一般枝叶稀疏、透光、自然整枝良 好、树皮通常较厚，叶色较淡，一般生 长较快，寿命较短。
阴性植物一般枝叶浓密，透光度小，自然整 形不良，枝下高短，树皮通常薄，叶色
光能利用率是指单位面积地面上植物光合作 用所积累的有机物质所含的能量占照射的太阳能 量的比率。
目前植物的光能利用是很低的。如森林的光
能利用率一般平均只有0.1%，生长季节也只有 1.5%左右；人工栽培的大田作物，全生长期的平
均光能利用率只有0.5-3%左右。
最大限度利用太阳辐射不只是植物个体，而 是整个植物群落。
由于群落内的光照特点，因而对光照有不同
适应特点的植物就各自生长在群落的不同部位或 是出现于不同的季节。在森林群落中，上层树种 多是阳性喜光的树种。越到下层的植物，耐阴性 也逐渐加强，在群落底层光照最弱的地方则生长 着阴性植物。
光能与植物产量
一、净光合作用对光的依赖关系
植物生长发育所需的干物质积累主要来源 于光合作用，光合作用是一个十分复杂的 过程，也是一个受多种因素制约的过程， 其中光是一个直接参与的最重要的因素。
光对植物的生态作用 及植物的生态适应 一、光照ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ度对植物的生态作用
（二）植物对光照强度的生态类型 根据植物对光照强度的生态适应可分为： 阳性植物（凡是在强光环境中才能生育健壮、在 荫蔽和弱光条件下生长发育不良的植物，如蒲 公英、松、杉、栓皮栎、杨、柳等）。 阴性植物（是在较弱光照环境中生长比在强光照 下生长更好的植物，如人参，红豆杉等）。 耐荫植物（介于上二类之间的植物。在全日照下 生长最好，但也能忍耐适度的荫蔽或在生育期 间需要较轻度的遮荫。如青冈、山毛榉、党参 等）。
光对植物的生态作用 及植物的生态适应 二、光谱成分对植物的生态作用
生理有效辐射：太阳辐射连续光谱中，植 物光合作用利用和色素吸收，具有生理活 性的波段称为生理有效辐射或光合有效辐 射，约在0.38-0.74µ m，与可见光波段基本 相符。叶绿素吸收红、橙光，蓝紫光也能 被叶绿素和类胡萝卜素所吸收。 实验证明：在诱导植物形态建成、向光性 及色素形成等方面，不同波长的光，其作 用也不同。
根据植物开花过程对日照长度反应的不 同，可以将植物分为四类：
第二节 光对植物的生态作用 及植物的生态适应
长日照植物：只有当日照长度超过它的临界 日长时才能开花的植物。 短日照植物：只有当日照长度短于它的临界 日长时才能开花的植物。 中日照植物：只有当昼夜长短比例接近于相 等时才能开花的植物。（如甘蔗的某些品 种只有昼夜接近12小时才开花）。 中间型植物：开花受日照长短的影响较小，
物生长的影响较小。 不同季节，穿过落叶阔叶林冠到达地面的光， 夏季可能少于10%，而冬季增加到50-70%。 由于植物叶片所吸收的光主要是光合作用效 能最大的光（红、橙及蓝光），因此，林内的光 主要是光合作用效能很小的光，主要是绿光。
水体、植物对太阳辐射的影响
光在针阔混交林中的分配
水体、植物对太阳辐射的影响
高，为80-90%。叶子对绿光的吸收较少。
水体、植物和城市对太阳辐射的影响
二、植物群落中的光照情况
1、叶子对辐射的吸收、反射和透过
叶子对太阳辐射反射特性
红光被反射较少（3-10%），绿光则比较 强烈地被反射（10-20%）。紫外光只有少量 被反射，一般不超过3%，但大部分是被叶子 表皮所截留，只有少量（2-5%）透射到叶深 层。
光对植物的生态作用 及植物的生态适应 二、光谱成分对植物的生态作用
如可见光中的蓝紫光与青光对植物伸长生 长及幼芽的形成有很大作用，并能抑制植 物的伸长而使植物形成矮小的形态；红光 有利于糖的合成；蓝光有利于蛋白质的合 成；青蓝紫光还能引起植物向光性的敏感， 并能促进花青素的形成等等。（利用彩色 薄膜栽培植物） 如不可见光中的紫外光抑制植物体内某些 生长激素的形成，因而也能抑制茎的伸长。 （高山植物矮化、叶面缩小、毛茸发达等 现象）
光能与植物产量
2、光饱和点 随着光照强度的增强，光合作用强度也随 之提高并不断地积累有机物质，但光照强度增 加到一定程度后，光合作用增加的幅度就逐渐
减缓，最后达到一定的限度，不再随光照强度
而增加，这时的光照强度称为光饱和点。 这说明植物的净光合作用对光照有明显的
依赖关系。
光能与植物产量
二、提高植物光能利用率的途径
1、叶子对辐射的吸收、反射和透过（植物对太 阳辐射的调节作用或途径）
一般来说，射到叶面上的光约有70%左右 为叶子所吸收，20%左右由叶面反射出去，通 过叶透射到地面的光较少，一般为10%左右。 叶子对太阳辐射具有选择性吸收的特性 可见光区大部分被叶子所吸收，用于进行 光合作用，其中对红橙光和蓝紫光的吸收率最
第三章 植物与光的生态关系
本章主要内容
一、光对植物的生态作用及植物对光的生态适应、 二、水体、植物对太阳辐射的影响
光对植物的生态作用 及植物的生态适应 一、光照强度对植物的生态作用
（一）对植物生长发育及形态建成的影响 对植物生长及形态建成的影响： 光能促进细胞的增大和分化，影响细胞的 分裂和伸长，植物体积的增长，重量的增 加都与光照强度有密切关系；光还能促进 组织和器官的分化，制约着器官的生长发 育速度，使植物各器官和组织保持发育上 的正常比例。 如黄化现象就是光照强度对 植生长及形态建成发生明显影响的例子。
较浓，通常生长较慢，寿命较长。
光对植物的生态作用 及植物的生态适应 一、光照强度对植物的生态作用
（二）植物对光照强度的生态类型 1、阳性植物与阴性植物在形态结构上的差异 茎形态的差异
阳性植物的茎通常较粗，节间较短，分枝也 多。很多高山植物在强烈阳光下节间缩 短。 阴性植物的茎通常细长，节间较长，分枝较 少。
只要其它条件合适，在不同日照长度下都 能开花。如蒲公英，番茄，黄瓜，四季豆， 早熟的乔麦等）。
第二节 光对植物的生态作用 及植物的生态适应
短夜、长夜、长夜闪光对短日照植物及长日照植物的开花效应
光对植物的生态作用 及植物的生态适应 三、光照长度对植物的生态作用
（二）光照长度对植物休眠和地下贮藏器官形成 的影响 短日照可以促进植物进入休眠状态 植物的休眠是一种抗逆适应，如冬季休眠 的植物比生长中的植物能抗更低的温度， 否则许多植物将不能在温带、寒带过冬。 短日照可以促进植物地下贮藏器官的形成和 发育。如短日照植物菊芋，在长日照下仅 仅形成地下茎，并不加粗，但在短日照下 则形成肥大的块茎。同样，薯蓣科植物等。
3、辐射在群落中的分布 照到植物群落的太阳辐射分为三部分， 反射、吸收和透过群落进入地表。 反射率取决于植物群落表面的状况，叶 片致密且有光泽，反射率高，叶片松散且粗 糙，反射率低。 吸收量取决于群落的层次性和群落内部 叶片松散程度。
水体、植物对太阳辐射的影响