论光合作用与光合有效辐射的关系

光合作用指含有叶绿体的绿色植物和某些细菌，在可见光的照射下，经过光反应和碳反应（旧称暗反应），利用光合色素，将二氧化碳（或硫化氢）和水转化为有机物，并释放出氧气（或氢气）的生化过程。同时也有将光能转变为有机物中化学能的能量转化过程。

光合作用是一系列复杂的代谢反应的总和，是生物界赖以生存的基础，也是地球碳-氧平衡（即二氧化碳与氧气的平衡）的重要媒介。光合作用可分为产氧光合作用（oxygenic photosynthesis）和不产氧光合作用（anoxygenic photosynthesis）。是绿色植物、和某些细菌利用叶绿素，在可见光的照射下，将二氧化碳和水转化为有机物（主要是淀粉），并释放出氧气的生化过程。对于生物界的几乎所有生物来说，这个过程是他们赖以生存的关键，而地球上的碳氧循环，光合作用是必不可少的。

太阳辐射中对植物光合作用有效的光谱成分称为光合有效辐射，波长范围380～710纳米，与可见光基本重合。光合有效辐射占太阳直接辐射的比例随太阳高度角增加而增加，最高可达45%。而在散射辐射中，光合有效辐射的比例可达60~70%之多，所以多云天反而提高了PAR的比例。光合有效辐射平均约占太阳总辐射的50%。

绿色植物进行光合作用过程中，吸收的太阳辐射中使叶绿素分子呈激发状态的那部分光谱能量。波长为，以符号Qp代表，单位为瓦/米2。光合有效辐射是植物生命活动、有机物质合成和产量形成的能量来源。  

和大气混浊度的减小而增高。其比值随时间的变化在晴天快，一般早晚低，正午前后高而稳定，夏季高，冬季低。晴朗的冬季，当太阳高度从10°增加到45°时，光合有效辐射系数由0.35增加到0.45；夏季则由0.47增加到0.48。散射辐射中的光合有效辐射系数基本上不随太阳高度角改变，但在晴阴不同的天气类型下，却存在一定变化,并比直接辐射中的光合有效辐射系数偏大,介于0.50～0.60之间。

进入作物群体的光分为两部分：一是穿过上部叶片间隙的直射光，呈“光斑”；另一种是透过叶片以后的透射光和部分散射光，呈“阴影”。两部分光照的强度和光谱成分均不同，对光合作用的效应也不同，起作用的主要靠光斑部分。因此，在研究作物群体光合作用时，建议把植被分成全光照区（光斑部分）、全阴区（阴影部分）和半阴区（介于两者之间）三部分来研究。

对绿色植物生长发育有作用的辐射波长范围较光合有效辐射波长范围为宽,大致在300～800纳米范围内,这一部分辐射称为生理辐射,它除对光合作用起作用外,也对其他一些生理活动有影响。

计量系统及仪器：

太阳辐射中能被绿色植物用来进行光合作用的那部分能量称为光合有效辐射,简称PAR。它是形成生物量的基本能源，直接影响着植物的生长、发育、产量和产品质量。

PAR有三种计量系统：

1、光学系统，这种系统是以人眼对亮度的响应特征为基础的，仪器有照度计等，所观测到的物理量是辐射源所发射的可见光波段的光通量密度，用光照度(lx)来度量。；

2、能量学系统，以热电偶为传感器，从能力角度测定辐射量的仪器有天空辐射表、直接辐射表、净辐射表、分光辐射表等。用某一特征波长范围内即光合有效波段内的辐射通量密度也成辐照度(Wm^-2)来度量；

3、量子学系统，以硅、硒光电池等为传感器，从光量子角度测定辐射量的仪器，有光量子通量仪等。用光量子通量密度(umol m^-2 s^-1)来度量。

光合有效辐射可用仪器直接测定，也可以通过太阳直接辐射进行估算。为取得太阳直接辐射和散射辐射与光合有效辐射之间的比例系数，可将日射仪或天空辐射表和光合有效辐射仪进行同步观测，计算出日、月、季和年的系数值及其相互关系。苏联Χ.莫尔达乌等人研究了太阳直接辐射(S)和漫射辐射(D)与光合有效辐射(Qp)的定量关心，列出了计算式并指出在中高纬度4～9月中午太阳高度不低于20°时，该式对光合有效辐射日总量或月总量的计算误差不超过 5%。其计算式为：Qp=0.43S+0.57D

光合作用与光合有效辐射的关系

在不受其他环境因子 (如温度、水分等) 限制的条件下，植被冠层的光合作用一般随着PAR的增加而增强，但由于两个叶片获取适当的光比一个叶片获取强光而令一个叶片在阴影中时光合作用更强，因此 PAR在冠层中的均匀分布很重要。晴天情况下，强光直射的冠层部分容易出现光饱和现象，光能利用率降低，而在阴影中的冠层部分虽然光能利用率较高，但得到的PAR较少，从而导致整个冠层光合作用减弱;阴天情况下，来自天空各个方向的散射PAR 增加，其在冠层内能够穿透地更深，从而降低整个冠层的光合饱和点，增强冠层光能利用率，进而增强冠层碳吸收。