太阳总辐射

2.2.1　太阳总辐射

1）太阳总辐射的植物效应

太阳辐射量是指一定时间内投射到单位土地面积上的太阳辐射能量，亦称为光量，单位为焦耳/米2。单位时间内投射到单位土地面积上的太阳辐射能量，称为太阳辐射能通量密度，也就是光强，单位为瓦/米2。

光是农作物及其他植物生长、发育的基本要素之一。光也是它们进行光合作用所必需的能源，90%～95%的植物利用太阳辐射中的光能进行光合作用，即植物的绿色部分——主要是叶片细胞中的叶绿体吸收光能，将二氧化碳和水制造成碳水化合物和其他有机物，同时把光能转化为化学能储存起来，这就是植物的光合效应，是一个转化能量、固定能量的复杂化学过程。单位土地面积上植物产量的高低，主要取决于利用光能的多少，而光能潜力的大小又取决于各地光能的数量和质量。从叶绿体的光化学角度分析，光能转化率（即光能利用率）最高为20%～25%，但在自然条件下生长的植物或栽培作物的光能利用率远远低于该值，通常不到1%，短时间最高利用率不超过5%，光能利用的潜力很大。

2）太阳年总辐射量的分布与变化

太阳年总辐射量的大小取决于纬度、海拔高度和云量多少。一般是纬度愈低，年总辐射量愈大，反之就愈小；且随着云量的增加而减少，随着海拔高度的增加而增大。据研究，我国太阳辐射能资源丰富，太阳年总辐射量大体在（3.3～8.3）×10⁹J/m²之间。6.0×10⁹J/m²等值线从内蒙古自治区东部向西南至青藏高原东侧，将全国分为两大部分，西部地区地势高，干旱少雨，云量少，太阳辐射强，年值在（5.3～8.3）×10⁹J/m²之间，并呈南高北低的形势，青藏高原大部分地区均在7.0×10⁹ J/m²以上，北部新疆地区大部分在（5.5～7.0）×10⁹J/m²之间。东部地区，特别是东南部，地势低，阴雨多，太阳辐射较弱，总辐射量较低，年值在（3.3～6.0）×10⁹ J/m²之间；低值在川黔等地，年值小于4.0×10⁹J/m²，其他地区相差不大，多在（4.0～5.0）×10⁹ J/m²之间。

图2-1　中国年太阳总辐射量分布图

与世界各地相比（见表2-1），我国的光能资源丰富，大部分地区年总量高于纬度较北的欧洲多数地区以及北美洲的加拿大等国，光量较少的川黔等地与西欧、北欧等地相当。就多数地区及平均状况而言，我国的太阳年总辐射量与低纬度地区各国相近或稍高；与同纬度地区相比，我国的年总量除低于非洲撒哈拉沙漠地区（9.2×10⁹ J/m²）外，与其他地区不相上下。与美国相比，我国的纬度和面积与之相近，光能分布及其数量也相差不多，年值均呈东低西高的地理分布，量值接近，似有我国略高之趋势。日本阴雨较多，光量少，如东京与我国郑州纬度相近，但年光量仅4.23×10⁹ J/m²，比郑州（4.86×10⁹ J/m²）低6.3×10⁸ J/m²。

表2-1　世界各地年总辐射量（×10⁹ J/m²）

资料来源:中国科学院自然资源综合考察组.我国的太阳能资源及其计算.1976年

各地太阳辐射总量有明显的年变化，一年中的总辐射量以夏季最大，冬季最小，光量和水热同季，这种季节的分配对农业生产非常有利。北部呼玛的5～8月总辐射量即达2.3×10⁹ J/m²，占全年总光量的51.5%；南部广州5～8月总辐射量1.91×10⁹ J/m²，占全年总光量的42.1%。夏季充足的阳光、丰富的水热资源，可保证植物和作物的良好生长。

太阳总辐射年变化特别是高值时段的出现时间，是安排作物必须考虑的一个方面。作物各生育期的光能利用率不同，播种栽插后逐渐增高，到开花前后的茂盛生长阶段光能利用率达最高，而后逐渐降低，到成熟收获时至零。如果茂盛生长期与光量高值时段一致将得到最好的光能利用效果，从而获得最好的作物产量。我国华北及其他地区的小麦等夏收作物茂盛生长期与光量高值时段（5、6月）一致，光合作用强，有机物累积多，是产量高的一个重要原因。