科普中國·科學百科：光合有效輻射
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光合有效輻射
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審閱專家江長勝
太陽輻射中對植物光合作用有效的光譜成分成為光合有效輻射（PAR，photosynthetically active radiation），波長范圍380～710納米，與可見光基本重合。光合有效輻射占太陽直接輻射的比例隨太陽高度角增加而增加，最高可達45%。而在散射輻射中，光合有效輻射的比例可達60~70%之多，所以多云天反而提高了PAR的比例。光合有效輻射平均約占太陽總輻射的50%。
中文名
光合有效輻射
外文名
PAR，photosynthetically active radiation
定義
對光合作用有效的光譜成分
波長
380～710納米
單位
瓦/米2等
快速
導航
計量系統儀器
關系
分布
年際變化原因
數據
綜述
綠色植物進行光合作用過程中，吸收的太陽輻射中使葉綠素分子呈激發狀態的那部分光譜能量。波長為，以符號Qp代表，單位為瓦/米2。光合有效輻射是植物生命活動、有機物質合成和產量形成的能量來源。
太陽直接輻射中的光合有效輻射系數，即直接輻射中的光合有效輻射與太陽直接輻射之比，隨太陽高度角的增大和大氣混濁度的減小而增高。其比值隨時間的變化在晴天快，一般早晚低，正午前后高而穩定，夏季高，冬季低。晴朗的冬季，當太陽高度從10°增加到45°時，光合有效輻射系數由0.35增加到0.45；夏季則由0.47增加到0.48。散射輻射中的光合有效輻射系數基本上不隨太陽高度角改變，但在晴陰不同的天氣類型下，卻存在一定變化,并比直接輻射中的光合有效輻射系數偏大,介于0.50～0.60之間。
進入作物群體的光分為兩部分：一是穿過上部葉片間隙的直射光，呈“光斑”；另一種是透過葉片以后的透射光和部分散射光，呈“陰影”。兩部分光照的強度和光譜成分均不同，對光合作用的效應也不同，起作用的主要靠光斑部分。因此，在研究作物群體光合作用時，建議把植被分成全光照區（光斑部分）、全陰區（陰影部分）和半陰區（介于兩者之間）三部分來研究。
對綠色植物生長發育有作用的輻射波長范圍較光合有效輻射波長范圍為寬,大致在300～800納米范圍內,這一部分輻射稱為生理輻射,它除對光合作用起作用外,也對其他一些生理活動有影響。
計量系統儀器
太陽輻射中能被綠色植物用來進行光合作用的那部分能量稱為光合有效輻射,簡稱PAR。它是形成生物量的基本能源，直接影響著植物的生長、發育、產量和產品質量。
PAR有三種計量系統：
1、光學系統，這種系統是以人眼對亮度的響應特征為基礎的，儀器有照度計等，所觀測到的物理量是輻射源所發射的可見光波段的光通量密度，用光照度(lx)來度量。；
2、能量學系統，以熱電偶為傳感器，從能力角度測定輻射量的儀器有天空輻射表、直接輻射表、凈輻射表、分光輻射表等。用某一特征波長范圍內即光合有效波段內的輻射通量密度也成輻照度(Wm-2)來度量；
3、量子學系統，以硅、硒光電池等為傳感器，從光量子角度測定輻射量的儀器，有光量子通量儀等。用光量子通量密度(umol m-2 s-1)來度量。
光合有效輻射可用儀器直接測定，也可以通過太陽直接輻射進行估算。為取得太陽直接輻射和散射輻射與光合有效輻射之間的比例系數，可將日射儀或天空輻射表和光合有效輻射儀進行同步觀測，計算出日、月、季和年的系數值及其相互關系。蘇聯Χ.莫爾達烏等人研究了太陽直接輻射(S)和漫射輻射(D)與光合有效輻射(Qp)的定量關心，列出了計算式并指出在中高緯度4～9月中午太陽高度不低于20°時，該式對光合有效輻射日總量或月總量的計算誤差不超過 5%。其計算式為：Qp=0.43S+0.57D