植物与光的关系_地理科普

植物与光的关系: 查字典地理网 来源|2017-04-25 发表|教学分类：地理科普

（一）光的性质

光是由波长范围很广的电磁波所组成，主要波长范围是150~4000nm，其中可见光的波长在380~760nm之间，可见光谱中根据波长的不同又可分为红、橙、黄、绿、青、蓝、紫七种颜色的光。波长小于380nm的是紫外光，波长大于760nm的是红外光，它们都是不可见光。波长小于290nm的紫外光被大气圈上层（平流层）的臭氧吸收，所以只有波长在290~380nm之间的紫外光能到达地面。紫外光对人和生物有杀伤和致癌作用，所以臭氧层遭破坏后果十分严重。全部太阳辐射中，红外光区约占50~60%，紫外光部分约占1%，其余的都是可见光部分。可见光具有最大的生态学意义，因为只有可见光才能在光合作用中被植物所利用并转化为化学能。植物叶片可见光区中的红橙光和蓝紫光的吸收率最高，因此这两部分称为生理有效光；绿光被叶片吸收极少，称为生理无效光。

（二）光质的变化及其对植物的影响

光质就是指光谱成分，它的空间变化规律是短波光随纬度增加而减少，随海拔升高而增加；长波光则与之相反。时间变化规律是冬季长波光增多，夏季短波光增多；一天之内中午短波光较多，早晚长波光较多。不同波长的光对植物有不同的作用，如上面提到的生理有效光。植物叶片对太阳光的吸收、反射和透射的程度直接与波长有关，并与叶的厚薄、构造和绿色的深浅，以及叶表面的性状不同而异。如叶对红橙光和蓝光吸收较多，而对绿光反射较多；厚的叶片透射光的比例较低。

当太阳光透过森林生态系统时，因植物群落对光的吸收、反射和透射，到达地表的光照强度和光质都大大改变了，光照强度大大减弱，而红橙光和蓝紫光也已所剩不多。因此，生长在生态系统不同层次的植物，对光的需求是不同的。

太阳光通过水体时，强度减弱和光质改变更为强烈。水对光有很强的吸收和反射作用。水所反射的光线，波长在420~550nm之间，所以水多是淡绿色，湖水以黄绿光占优势，深水多呈蓝色，海洋中以微弱的蓝绿光为主。水吸收的光线以长波光为主，因此长波热辐射在水的表层就被吸收，短波光及紫外辐射则能透入水体一、二十米深处。说明生理有效光可达较大的深度。此外，水中的溶解物质、悬浮的土壤和碎屑颗粒以及浮游生物也能吸收和散射光线，所以水体中光的减弱程度，与水体的混浊度也有关。水体中的光照强度则随水深的增加呈对数下降，在纯海水的100米深处，光强仅有水面的7%。一般沉水的维管植物可以在5~10米处生存，10米以下就很少有维管植物生长。但有些藻类（如红藻）可以生活在20~30米的海水中，这是因为红藻的藻红素对深水中的短波光（蓝绿光）有补色效应，如红藻主要由藻红素和类胡萝卜素吸收蓝绿光。这是植物在长期演化过程中对深水中光质变化的生理适应。

（三）光照强度的变化及其对植物的影响

光照强度的空间变化规律是随纬度和海拔高度增加而逐渐减弱，并随坡向和坡度的变化而变化。如在北半球的温带地区，南坡所接受的光照比平地多，北坡则较平地少；无论在什么纬度，南坡的光照强度都比北坡大，且坡度越大差异越显著；在南坡，随着纬度的增加，最大光强的坡度也随之增大；在北坡，无论什么纬度都是坡度越小得到的太阳光越多；较高纬度的南坡可比较低纬度的北坡得到更多的日光能，因此南方的喜热作物可以移栽到北方的南坡上生长。光照强度的时间变化规律是，一年中以夏季光强最大，冬季最弱；在一天中，中午光强最大，早晚最小。此外，光照强度在一个生态系统内部也有变化，一般光强在陆地生态系统内自上而下逐渐减弱，在水生生态系统中则是随水深的增加而迅速递减。

光照强度对植物生长与形态结构的建成有重要的作用，如植物的黄化现象。光强同时也影响植物的发育，在开花期或幼果期，如光强减弱，也会引起结实不良或果室发育中途停止，甚至落果。光对果实的品质也有良好作用。根据植物与光照强度的关系，可以把植物分为阳性植物、阴生植物和耐阴植物三大生态类型。

1．阳性植物是在强光环境中才能生长健壮、在荫蔽和弱光条件下生长发育不良的植物。阳性植物光的补偿点和饱和点均较高，要求全光照，光合和代谢速率都较高,多生长在光照条件好的地方。常见种类有蒲公英、蓟、松、杉、杨、柳、槐等。

2．阴性植物是在较弱的光照条件下比在强光下生长良好的植物。它的光补偿点和饱和点均较低，光合和呼吸速率也较低，多生长在潮湿背阳的地方或密林内。常见种类有狗脊蕨、连钱草、铁杉、红豆杉、紫果云杉等。很多药用植物如人参、三七、半夏等也属于阴性植物。

3．耐阴植物是介于上两类之间的植物。它在全光照下生长最好，但也能忍耐适度的荫蔽，或是在生育期间需要轻度的遮阴。如青冈属、山毛榉、云杉、桔梗、黄精、肉桂、党参等。

阳性植物和阴性植物在植株生长状态、茎叶等形态结构及生理特征上都有明显的区别。

（四）日照长度的变化及其对植物的影响

日照长度是指白昼的持续时数或太阳的可照时数。在北半球从春分到秋分是昼长夜短，夏至昼最长；从秋分到春分是昼短夜长，冬至夜最长。在赤道附近，终年昼夜平分。纬度越高，夏半年（春分到秋分）昼越长而冬半年（秋分到春分）昼越短。两极地区则夏半年是白天，冬半年是黑夜。

日照长度对植物的开花有重要影响，植物的开花具有光周期现象，而它受着日照长度决定性的作用。日照长度还对植物休眠和地下贮藏器官形成有明显的影响。根据植物（开花过程）与日照长度的关系，可以将植物分为四类：长日照植物、短日照植物、中日照植物和中间型植物。

1．长日照植物指只有当日照长度超过一定数值时才开花，否则只进行营养生长、不能形成花芽的植物。常见的有牛蒡、紫菀、凤仙花等;作物中有冬小麦、大麦、菠菜、油菜、甜菜、甘蓝、萝卜等。人为延长光照时间可促使这些植物提前开花。

2．短日照植物只有当日照长度短于一定数值才开花，否则只进行营养生长的植物。常见的有牵牛、苍耳、菊花等;作物中有水稻、大豆、玉米、烟草、麻、棉等。这类植物通常在早春或深秋开花。

3．中日照植物。指只有当昼夜长短比例接近于1时才能开花的植物。如甘蔗的某些品种。

4．中间型植物这类植物只要其他条件合适，在不同的日照长度下都能开花。如黄瓜、番茄、四季豆、番薯、蒲公英等。