[科普中國]-光能利用率

簡介

光能利用率一般指單位土地面積上，農(nóng)作物通過光合作用所產(chǎn)生的有機(jī)物主所含的能量與這塊土地所接收到的太陽能的比。理論計(jì)算值一般可達(dá)6~8%，而實(shí)際生產(chǎn)中僅為0.5~1%，最大可達(dá)2%。一般農(nóng)田光能利用率平均只有0.4%，北京郊區(qū)畝產(chǎn)1000kg的地塊，光能利用率達(dá)到4.0%，長江流域畝產(chǎn)1500kg的試驗(yàn)田，光能利用率為5.0%。1

公式理論計(jì)算值:一般可達(dá)6.0～8.0%，而實(shí)際生產(chǎn)中僅為0.5～1.0%，最大可達(dá)2%。

光能利用率=有機(jī)物所含能量/土地所接受的太陽能。

光合產(chǎn)物中固定的物化能與光合作用可利用的太陽輻射能的百分比。其表達(dá)式為：

η=（q·M/∑QPAR）×100%

q為作物各器官的含熱量，即單位干物重燃燒產(chǎn)生的熱量，是單位質(zhì)量的有機(jī)物固定的 物化能（焦耳/克），M為單位面積上作物的生物學(xué)產(chǎn)量（克/平方米），∑QPAR為生 長期內(nèi)單位面積的光合有效輻射能（焦耳/平方米）。一般農(nóng)田光能利用率平均只有 0.40%；北京郊區(qū)畝產(chǎn)1000kg的地塊，光能利用率達(dá)到4.0%；中國長江流域畝產(chǎn)1500kg 的試驗(yàn)田，光能利用率為5.0%。一般藻類光能利用率最高。

不同植物對光照強(qiáng)度的要求不同，光照過強(qiáng)或不足都會引起植物生長不良，產(chǎn)量降低，出現(xiàn)過熱、灼傷、黃化、倒伏等，甚至導(dǎo)致死亡。因此，正確地調(diào)節(jié)光照強(qiáng)度以提高對太陽能的利用率，是作物栽培的重要課題之一。2

提高光能利用率的方法提高光能利用率的方法:延長光合作用時間(如復(fù)種),增加光合作用面積(如合理密植間作套種),提高光合作用效率(如控制光照強(qiáng)弱和成分 增加CO2濃度 合理施肥)等。2

植物在進(jìn)行光合作用的同時進(jìn)行著光呼吸作用，這種光呼吸與一般呼吸作用不同，只有在光合作用下才發(fā)生，而這種光呼吸作用是不產(chǎn)生能量的，它消耗了光合作用生產(chǎn)的一部分有機(jī)物質(zhì)(有時可高達(dá)1/3以上)。水稻、小麥、棉花、油菜等C3植物的光呼吸作用很強(qiáng)，因而光合效率大大降低了。玉米、高粱、甘蔗等C4植物的光呼吸作用卻很弱，至沒有光呼吸，因此在光、溫、水、CO2、礦物質(zhì)營養(yǎng)適宜的條件下，將有利于創(chuàng)造高產(chǎn)。

多數(shù)植物的光飽和點(diǎn)在500～1000umol/（m2s），但不同植物的光飽和點(diǎn)有很大差異，一般陽性植物高于陰性植物，C4植物高于C3植物。在一般陽光下，C4植物沒有明顯的光飽和現(xiàn)象，而C3植物僅為全光照的1/4～1/2。在光強(qiáng)超過光飽和點(diǎn)的晴天中午，C3植物都呈現(xiàn)光抑制，出現(xiàn)光合午休現(xiàn)象。這種午休現(xiàn)象可使光合生產(chǎn)損失30%。要想提高作物產(chǎn)量，從光量方面可考慮如何降低作物的光補(bǔ)償點(diǎn)，而提高光飽和點(diǎn)，以最大限度地利用光能。1

與光合作用效率的區(qū)別這里需要指出的是光能利用率與光合作用效率具有不同的概念。光合作用效率是指綠色植物色通過光合作用制造的有機(jī)物中所含有的能量與光合作用所吸收的光能的比值。因此，提高光合作用效率能夠提高光能利用率，提高光能利用率不一定提高光合作用效率。1