提高光能在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的利用率

文/ 翁瑞光

作者地址河北省承德市農(nóng)業(yè)科學研究所 河北 承德100123

植物的光合效應(yīng)是一個極為復(fù)雜的能量轉(zhuǎn)化過程，在單位面積上，植物產(chǎn)量的高低主要就是取決于對光能利用的多少。但是光能的數(shù)量和質(zhì)量又主要取決于地方光能潛力的多少。根據(jù)葉綠體的光化角度，光能轉(zhuǎn)化率最高可達20%-25%，但是在自然條件下，光能的利用率還達不到1%，因此，對于農(nóng)作物而言，對光能利用率的提高具有很大的潛力。

1 光能利用率與農(nóng)作物產(chǎn)量

所謂光能利用率是指作物在光合作用的過程中，其所貯存的能量占其所在范圍吸收能量的百分比。其計算公式為：

其中y指代光能利用率，a指代單位土地面積在單位時間內(nèi)接受到的太陽輻射量，b指代同a一樣條件下的作物所增加的干重所折合的熱量。

根據(jù)目前我國農(nóng)作物對光能的利用情況，農(nóng)作物的光能利用率平均為0.4%，與光能轉(zhuǎn)化率最高的20%—25%相比，可謂是極為微小。那么農(nóng)作物產(chǎn)量與光能利用率有什么樣的關(guān)系呢？通過截取1995年至2004年光能利用率與小麥產(chǎn)量關(guān)系的圖表1，人們可以比較清楚的發(fā)現(xiàn)這其中的關(guān)系：

從圖中我們可以看出，光能利用率與小麥產(chǎn)量的曲線基本上是相符的，雖然在光能利用率最高的年份，小麥的產(chǎn)量處在中等水平，小麥產(chǎn)量最高的年份，光能利用率僅處在中等水平，但這是因為光能利用率所得出的并不是小麥的經(jīng)濟產(chǎn)量，而是指小麥的生物學產(chǎn)量。不過我們可以看到光能利用率較大的年份，小麥的產(chǎn)量是處在一個平穩(wěn)的較高的水平的。由此可以得出，提高光能的利用率，能夠有效的提高農(nóng)作物的產(chǎn)量。

2 提高光能利用率途徑

2.1 光本身因素

光的光量、光時、光質(zhì)都會影響光能的利用率。我國的光量地區(qū)分布上存在一定缺陷。如干旱地區(qū)水熱資源不理想，但光量較多，而比較濕潤的季風氣候地區(qū)，水熱資源比較理想，但是光量又不理想。光時，也就是光照時間的長短對植物的光合作用有十分明顯的影響，光照時間長，光合作用強，光能的有效輻射也增強。光質(zhì)指的是太陽輻射的光譜成分以及光各波段的含量。植物對不同波長的能量利用率是不同的，波短的利用率較低，波長的利用率則較高。因此，在農(nóng)作物方面，需要根據(jù)不同地方的不同光能情況，選擇合理的農(nóng)作物耕作。另外，還應(yīng)當對地區(qū)可進行改進的自然因素進行改造，以其對地方光能資源的充分利用。

圖1 光能利用率與小麥產(chǎn)量的關(guān)系圖

2.2 加強水肥管理

在根據(jù)我國光能的分布情況，選擇合理的農(nóng)作物后，則需要加強對水肥的管理，保證作物的需求。綠色植物在光合作用中是不能缺少必要的營養(yǎng)元素的。在利用太陽光能的過程中，就需要為農(nóng)作物的光合作用提供良好的條件。因此，在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程中，就需要提高作物生長所需的土壤中有機質(zhì)的含量，能夠充分滿足作物對各類營養(yǎng)的要求，提高農(nóng)作物的光合作用，從而實現(xiàn)光能利用率的提高。

2.3 提高田間二氧化碳濃度

在農(nóng)作物生長的田間，如果二氧化碳的濃度過低，氧氣的濃度過高的話，則會對羧化反應(yīng)的進行造成影響，進而影響了植物的光合作用發(fā)生效率。同時這個過程中還會強化加氧反應(yīng)，增加了光呼吸，使得凈光合生產(chǎn)率降低。一般空氣中二氧化碳的濃度值大約為330ppm，但是在農(nóng)作物生長的田間，常常是低于這個數(shù)值的。其實這些都可以依靠增施有機肥料和碳銨進行解決，但是由于近些年來我國農(nóng)家有機肥的施放不斷減少，不僅降低了土地的肥力，對光能利用率的提高也造成了較為嚴重的影響。

2.4 優(yōu)化種植制度

這一點需要根據(jù)地方實際進行合理優(yōu)化，比如在中低產(chǎn)田區(qū)可以改變能量的投入方向，合理密植等，以提高光能利用率。又比如發(fā)展間作套種，通過改善產(chǎn)田的通風條件和提高二氧化碳的濃度，促進作物的光合作用。

3 小結(jié)

要提高光能在農(nóng)作物生產(chǎn)過程中的利用率，并不是對方法的隨意選擇，而是需要根據(jù)國家不同地區(qū)不同的熱量、水分、光照等條件系統(tǒng)的科學實證之后再進行選擇的。不過雖然知道提高作物對光能的利用率可以提高作物的產(chǎn)量，但是在方法的選擇上則應(yīng)當慎重而行。

[1]吳朝陽,牛錚,湯泉,黃文江. 小麥生長過程中光能利用率和光化學反射指數(shù)的相關(guān)性研究[J]. 光子學報. 2009(01）

[2]同小娟,李俊,王玲. 農(nóng)田光能利用效率研究進展[J]. 生態(tài)學雜志. 2008(06)