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1 作物群体的光分布和光合强度
作物群体的光合能力受群体内光的分布及强弱直接相关。 1.1 作物群体光强分布规律 1.1.1作物群体光强分布理论
在作物群体内，由于叶片着生状态及在不同层次分布不同，使进入群体的光能在不同层次的分布也不同，从而也影响群体的光合能力与光能利用率。
对于群体内叶面积数量与光能分面的关系，是以Lambert-Beer定律为基础的。
Monsi和saeki（1953）通过对草本植物的大量研究，指出当在阴天的散射光下或晴天中午的直射光下，群体内的光照强度从上而下，随着累计叶面积指数的增加，而呈负指数下降。1959年，我国的殷宏章、王天铎先生，对小麦群体的光能分布研究结果，也得出了同样的结论。
假定叶片水平、光线直射时，经过一叶层的微小变化（dF），就会引起光强的微小减弱（dIf），两者之比与自然光强成正比。
K?2.3(lgI0?lgIF)或?dIf?KdF FI0如欲求得某一叶面积层次处的光强累计减少量，则有：
??IfdIfI0I0??F0KdF
-lnIf/I0=KF或If= I0e
-KF
式中的If是所测的叶面积上的光强；I0是入射的光强；F为所测层次的的叶面积指数（LAI）。当叶片为水平时，同一高度上叶片所吸收的光强基本是一致的。K就某一群体而言，是一个常数，称为消光系数。
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从上面的公式中可得出：K??1lnIF，转换成常用对数为：
FI0K?2.3(lgI0?lgIF) F
利用这一公式可求得群体的消光系数。
消光系数受很多因素的影响，群体的密度、叶片数量、叶片的排列方式、叶片的厚度、光合色素含量、叶绿体的排列状况、叶表面的光滑程度等，同时也受入射光的方向和成分、光线的直射与散射、各方向各角度光线的强弱、叶片的吸光、反光，透射等特性的影响。
由此可见，群体内光强的垂直分布取决于累计的叶面积与消光系数的变化。张厚瑄（1984）将实际消光系数K分为
K=K′+ΔK
式中K′为理论消光系数，受作物品种株型特征即遗传特征控制，ΔK为补偿消光系数取决于遗传之处的其他因素影响。魏燮中的研究结论是遗传与环境对K值的影响大致为3：1。
实际情况是作物群体受光有直射和散射两方面，叶片也并非是水平的。太阳高度角、方位也是变化的，因而作物群体的消光系数理论表达和实际测定很复杂。但在一定的栽培条件下，对同一种作物，K值大体上是一个常数，用实验方法进行实际测定。
为研究群体内光照的分配分配情况，殷宏章先生（1961）曾经作过一个设想，光合层为一层空间，中间悬浮着叶子，类似一层溶液。到达的光能一部分被吸收，一部分被反射，一部分被透射。
I=A+R+T
式中，I为溶液面上的光强；A为吸收光强；R为反射光强；T为透射光强。
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按照Lambert-beer定律，A=I（1-10-acd），两式合并，可得到I?10?acd?R?T
lgI?acd。即入射光与反射及透射光之和比值的对数与色素浓度和R?T溶液厚度成反比。他指出，这个公式只适用于真正的稀溶液。假设在稻田中选取一块单位面积为A的样区，叶面积层数为L，叶片中单位面积的叶绿素含量为m，此样区的叶绿素浓度为c?LAmI?amL。，即cd=mL，代入上式为lg
AdR?T设此光合层之反射和透光率为入射光的5%。R+T=5%I
lgI?lg20?1.3， R?T如叶绿素在乙醚溶液（蓝光420-460nm）的消光系数为150mg/cm2，红光（660nm）中的消光系数为100 mg/cm2，m值按水稻干重2mg/cm2，其中叶绿素含量为0.2%，计算得出，m=2*2*10-3=4*10-3 mg/cm2。
在蓝光中：1.3=150*4*10-3L，L=2.17 在红光中，1.3=100*4*10-3L，L=3.215
这表明，光可透过2-3层叶片。叶面积指数2-3。 当然这种计算，过于简单，可能不够准确。
Rabinowitch(1951)测定的结果表明，一般叶子接受可见光，大约反射10%，透射10%。假定透射和反射光均能被其他叶片所利用，在强日光下（10万lux）下，第1片叶可得到10万lux，第2片叶可得2万lux，第3片叶可得到4000lux，第4片叶可得800lux，已达光补偿点以下。可见叶片最多不能超过3层。但是，剑叶或旗叶，用上部叶片一般不是平展的，叶面积可多一些。一般作物可达4-5，国际稻8号可达8-10。 1.1.2作物群体光强分布规律
从上述分析中可见，光在作物群体中的推导和计算是很复杂的。1961年王天铎先生对此进行了研究，以下是研究的结论：
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1.1.2.1直射光在群体中的分布 当叶片为水平时，群体内某一层次的光强可用下列公式表达（门司正三，1953）：IF=I0（1-s）n。s为每层叶片的面积，n为叶片的层数。令ns=F，即n层叶片的面积。当叶片很小，层次很多时，对上式求极限：IF?limI0(1?s?0Fn)?I0e?F，这表明，IF与入射光的角度无关。 n当群体中叶片垂直时，垂直光穿过植物群体时，太阳的天顶角（z）越大，阳光穿过同样群体时经过的叶片越多，光减弱就越快。假定在群体中高度为h的一层中，分布着面积为F的垂直叶片，当天顶角为z的光穿过叶片时，在群体中经过路线的水平距离为d=h.tanz。如所有叶片的水平角均与入射光垂直，则入射光遇到叶片的机会为：到叶子的机会是：
?Fd?Ftanz。假定叶子的方向是随机的，直射光遇h?Ftanz20sin?d????2?Ftanz20d?Ftanz ?2同样可以推出光线到达距群体顶为h处机会，即该叶层的水平面被光照射的面积为e?Ish?e。此处的水平光强与入射光强之比为：Is2?Ftanz?。因
为正切值在接近会很小。
?时，上升很快，所以当太阳接近地面时，植株下部受光的机2群体最上层未被遮光的水平角为α的直立叶片表面所接受的光强为：
IsF=Is.sinz.sinα；群体最上层各种叶片所接受的平均光强为：
Iso?Issinzsina?
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2?Issinz
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F层下处的叶片接受的平均光强为：
IsF?Issinzsina?叶面积为F的群体所接受的总光量为：
22?2?Ise?Ftanzsinz
Q0?F??F2?0?Ise?Ftanz?2sinzdF?Iscosz(1?e?Ftanz)
?2e其中Iscosz为单位叶面积水平上所接受的光通量，当Ftanz越大时，
越接近于0，群体接受的光量越接近于Iscosz，也就接受越完全。
?Ftanz从理论而言，直立叶群体，叶面积指数越小漏光越多。与水平叶群体相比，垂直叶群体漏光更多了，但是，具有这样性状的品种，可通过增加群体数量，增加叶面积指数，提高产量。
1.1.2.2散射光的分布 散射光可以看成不同角度光线的总和（王天铎，1961）。如果i代表每一方向的光强，则这一束光线在水平面上的光强为i.cosz，单位水平面散射光的总强度为Id??icosz，当散射光均匀，各方向上光强相等时，
?Id??2i2?sinzsinzdz??i。
0在水平叶群体中，漏光与入射光角度无关，所以这样的群体中，散射光在群体中的分布规律与水平叶直射光分布规律相同。在F层叶下的表面接受散射光强度为IDF=?icosze?F?e?F?icosz?IDe?F。
在直立叶群体中漏光与光的角度有关，光照在叶片上的强度又与光顶角与光和叶的方向有关。但散射光各光束的天顶角与方向不同，情况更为复杂。光
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