提高光能在农业生产中的利用率

文/ 翁瑞光

作者地址河北省承德市农业科学研究所 河北 承德100123

植物的光合效应是一个极为复杂的能量转化过程，在单位面积上，植物产量的高低主要就是取决于对光能利用的多少。但是光能的数量和质量又主要取决于地方光能潜力的多少。根据叶绿体的光化角度，光能转化率最高可达20%-25%，但是在自然条件下，光能的利用率还达不到1%，因此，对于农作物而言，对光能利用率的提高具有很大的潜力。

1 光能利用率与农作物产量

所谓光能利用率是指作物在光合作用的过程中，其所贮存的能量占其所在范围吸收能量的百分比。其计算公式为：

其中y指代光能利用率，a指代单位土地面积在单位时间内接受到的太阳辐射量，b指代同a一样条件下的作物所增加的干重所折合的热量。

根据目前我国农作物对光能的利用情况，农作物的光能利用率平均为0.4%，与光能转化率最高的20%—25%相比，可谓是极为微小。那么农作物产量与光能利用率有什么样的关系呢？通过截取1995年至2004年光能利用率与小麦产量关系的图表1，人们可以比较清楚的发现这其中的关系：

从图中我们可以看出，光能利用率与小麦产量的曲线基本上是相符的，虽然在光能利用率最高的年份，小麦的产量处在中等水平，小麦产量最高的年份，光能利用率仅处在中等水平，但这是因为光能利用率所得出的并不是小麦的经济产量，而是指小麦的生物学产量。不过我们可以看到光能利用率较大的年份，小麦的产量是处在一个平稳的较高的水平的。由此可以得出，提高光能的利用率，能够有效的提高农作物的产量。

2 提高光能利用率途径

2.1 光本身因素

光的光量、光时、光质都会影响光能的利用率。我国的光量地区分布上存在一定缺陷。如干旱地区水热资源不理想，但光量较多，而比较湿润的季风气候地区，水热资源比较理想，但是光量又不理想。光时，也就是光照时间的长短对植物的光合作用有十分明显的影响，光照时间长，光合作用强，光能的有效辐射也增强。光质指的是太阳辐射的光谱成分以及光各波段的含量。植物对不同波长的能量利用率是不同的，波短的利用率较低，波长的利用率则较高。因此，在农作物方面，需要根据不同地方的不同光能情况，选择合理的农作物耕作。另外，还应当对地区可进行改进的自然因素进行改造，以其对地方光能资源的充分利用。

图1 光能利用率与小麦产量的关系图

2.2 加强水肥管理

在根据我国光能的分布情况，选择合理的农作物后，则需要加强对水肥的管理，保证作物的需求。绿色植物在光合作用中是不能缺少必要的营养元素的。在利用太阳光能的过程中，就需要为农作物的光合作用提供良好的条件。因此，在农业生产过程中，就需要提高作物生长所需的土壤中有机质的含量，能够充分满足作物对各类营养的要求，提高农作物的光合作用，从而实现光能利用率的提高。

2.3 提高田间二氧化碳浓度

在农作物生长的田间，如果二氧化碳的浓度过低，氧气的浓度过高的话，则会对羧化反应的进行造成影响，进而影响了植物的光合作用发生效率。同时这个过程中还会强化加氧反应，增加了光呼吸，使得净光合生产率降低。一般空气中二氧化碳的浓度值大约为330ppm，但是在农作物生长的田间，常常是低于这个数值的。其实这些都可以依靠增施有机肥料和碳铵进行解决，但是由于近些年来我国农家有机肥的施放不断减少，不仅降低了土地的肥力，对光能利用率的提高也造成了较为严重的影响。

2.4 优化种植制度

这一点需要根据地方实际进行合理优化，比如在中低产田区可以改变能量的投入方向，合理密植等，以提高光能利用率。又比如发展间作套种，通过改善产田的通风条件和提高二氧化碳的浓度，促进作物的光合作用。

3 小结

要提高光能在农作物生产过程中的利用率，并不是对方法的随意选择，而是需要根据国家不同地区不同的热量、水分、光照等条件系统的科学实证之后再进行选择的。不过虽然知道提高作物对光能的利用率可以提高作物的产量，但是在方法的选择上则应当慎重而行。

[1]吴朝阳,牛铮,汤泉,黄文江. 小麦生长过程中光能利用率和光化学反射指数的相关性研究[J]. 光子学报. 2009(01）

[2]同小娟,李俊,王玲. 农田光能利用效率研究进展[J]. 生态学杂志. 2008(06)