Bài giảng Khí tượng nông nghiệp - Bài 2: Năng lượng bức xạ mặt trời và vai trò của nó với sinh vật - Nguyễn Thị Bích Yên (Phần 2)

2012/9/20 
1 
5. Vai trò của bức xạ mặt trời 
5.1. Ảnh hưởng chất lượng bức xạ mặt trời tới sinh 
vật 
5.2. Bức xạ mặt trời với cây trồng 
– Bức xạ quang hợp 
– Giới hạn quang hợp 
– Hiệu suất sử dụng bức xạ 
– Phản ứng quang chu kỳ 
5.3. Bức xạ mặt trời với dịch hại 
5.4. Bức xạ mặt trời với nuôi trồng thủy sản 
5.1. Ảnh hưởng của chất lượng ánh sáng 
đối với sinh vật 
• Bức xạ tử ngoại (Untraviolet) 
– 0,15 – 0,38 µm 
– Phần lớn bị hấp thụ bởi tầng ozone 
– Giảm chiều cao cây, gây hại với các tế bào sống 
– Chiếm 0 – 4% tổng xạ 
• Bức xạ trông thấy (visible light) 
– 0,39 – 0,76 µm 
– Còn được gọi là bức xạ quang hợp 
– Chiếm 21- 46% tổng xạ 
• Bức xạ cận hồng ngoại (Near Infrared band – NIR) 
– 0,76-3,0 µm 
– Cung cấp nhiệt cho cơ thể sinh vật 
>1,00 µm bị hấp thụ và chuyển hóa thành nhiệt, không ảnh hưởng tới các 
quá trình sinh hóa của thực vật 
1,00 – 0.76 µm kích thích tăng trưởng chiều cao, đốt lóng 
0,76– 0,61µm được hấp thụ mạnh nhất bởi diệp lục, hoạt động quang hợp 
mạnh nhất, nhiều trường hợp có hoạt động quang chu kỳ mạnh 
(đỏ) 
0,61 – 0,51 µm hiệu quả quang hợp yếu (green) 
0,51 – 0,40 µm diệp lục hấp thu mạnh, hđ quang hợp mạnh (lam) 
0,400 – 0,315 µm sản xuất huỳnh quang (fluorescence) trong thực vật 
0,315 – 0,280 µm diệt khuẩn một cách tương đối, trong thực tế, không có tia 
<0,29µm xuống tới mặt đất 
<0,28 µm diệt khuẩn mạnh, nguy hại cho mắt và nếu <0,26µm có thể giết 
chết cây trồng. 
Quang phổ BXMT có thể được chia ra làm 8 vùng dựa vào sự 
đáp ứng sinh lý của thực vật 
5.2. Bức xạ mặt trời và cây trồng 
• Bức xạ quang hợp 
• Giới hạn quang hợp 
• Hiệu suất bức xạ 
• Phản ứng quang chu kỳ 
Bức xạ quang hợp 
• Photosynthesis Active Radiation (PAR) 
• Là phần bức xạ mặt trời mà thực vật hấp thụ sử dụng 
cho quá trình quang hợp 
• Nằm trong vùng tia nhìn thấy: 0,39 – 0,76 µm 
• Đỉnh hấp thu đối với tia màu đỏ (0,66 µm) và xanh 
lam (0,4 – 0,5 µm) 
PARS’ = CS x S’ 
PARD’ = CD x D 
PARQ = CQ x Q 
CS = 0,2 – 0,45 
CD = 0,5 – 0,8 
CQ = 0,5 
5.2. Bức xạ mặt trời và cây trồng 
• Bức xạ quang hợp 
• Giới hạn quang hợp 
• Hiệu suất bức xạ 
• Phản ứng quang chu kỳ 
 Lớp Học Phần VNUA ( Khoa Nông Học ) - Học Viện Nông Nghiệp Việt Nam
 https://sites.google.com/site/lophocphank57vnua/
2012/9/20 
2 
Giới hạn quang hợp 
Trồng xen 
cây ưa bóng 
và cây ưa 
sáng sẽ tăng 
được hiệu 
quả sử dụng 
đất (năng 
suất chất 
khô trên một 
đơn vị diện 
tích) 
Điểm bù ánh sáng 
Điểm bão hòa 
ánh sáng Cây ưa sáng 
Cây ưa bóng 
Hiệu quả sử dụng BXMT của các nhóm cây 
trồng khác nhau 
Cây ưa sáng 
Cây ưa bóng 
Giới hạn quang hợp 
Bị giới hạn bởi yếu tố nào? 
Giới hạn quang hợp 
5.2. Bức xạ mặt trời và cây trồng 
• Bức xạ quang hợp 
• Giới hạn quang hợp 
• Hiệu suất bức xạ 
• Phản ứng quang chu kỳ 
Hiệu suất sử dụng BXMT 
• Cho biết khả năng chuyển hóa một đơn vị năng lượng bức xạ 
mặt trời hấp thụ được thành khối lượng chất khô 
• Ổn định trong các điều kiện thuận lợi 
– Phản ánh tỷ lệ quang hợp của từng lá riêng rẽ 
• Giảm khi số lá trên cây bị giảm (rụng/chết) 
• Các loài khác nhau thì khác nhau 
– C4 khác so với C3 
– Cấu trúc tán quần thể - góc lá (giống, mật độ) 
• Chịu ảnh hưởng của điều kiện môi trường 
– Thiếu nước 
– Thiếu dinh dưỡng 
• Tốc độ sinh trưởng = (lượng bức xạ hấp thụ) x (hiệu suất sử 
dụng bức xạ) 
Làm thế nào để tăng? Làm thế nào để tăng? 
 Lớp Học Phần VNUA ( Khoa Nông Học ) - Học Viện Nông Nghiệp Việt Nam
 https://sites.google.com/site/lophocphank57vnua/
2012/9/20 
3 
Ảnh hưởng của loại cây trồng và mật độ trồng 
đến khả năng hấp thụ bức xạ mặt trời 
0
1
2
3
4
38 52
L
A
I
Cotton HD Cotton LD Sorghum HD
0
20
40
60
80
100
38 52
%
 l
ig
h
t 
in
te
rc
e
p
ti
o
n
Days after sowing 
Số liệu từ thí nghiệm ở 
Gatton (2005) 
LD - hàng x cây – 50 cm x 40 cm 
HD – hàng x cây – 50 cm x 10 cm 
Diện tích lá tối ưu 
Cấu trúc quần thể và hiệu suất sử dụng bức xạ 
0
5
10
15
20
25
30
0 20 40 60 80 100
Cường độ ánh sáng (% so với tổng xạ)
Q
u
a
n
g
 h
ợ
p
 t
rê
n
 l
á
Hiệu suất quang hợp tương đối của 
một chiếc lá 
26/100 = 0,26 
22/50 = 0,44 
10/10 = 1,00 
L1 
L2 
L1 L2 
Góc lá = 0 o 
Góc lá = 60 o 
A. sáng 
100 
10 
50 
50 
Cường độ 
a. sáng 
26 
10 
22 
22 
= 36 
= 44 
Quang hợp (cả 
quần thể/canopy) 
Cấu trúc quần thể và hiệu suất sử 
dụng bức xạ 
• Góc lá tối thích cho hiệu suất sử dụng BXQH 
là 810 vào những ngày trời nắng 
• Cấu trúc tối thích 
– Lớp lá phía trên tán thẳng, góc lá so với mặt đất 
lớn 
– Lớp lá phía dưới nằm ngang so với mặt đất 
– Theo Chang, 1968 
• Lớp trên : 50% lá có góc 60-900 
• Lớp giữa : 37% lá có góc 30-600 
• Lớp dưới : 13% lá có góc 0-300 
Hệ số hấp thụ ánh sáng và góc lá 
• Sự hấp thụ ánh sáng theo độ sâu của các tầng lá 
tuân theo định luật Beer: 
 I = I0 e
-kL hay ln(I/I0) = -kL 
• I0 : cường độ ánh sáng trên mặt ruộng 
• I : cường độ ánh sáng trong tầng lá có chỉ số 
diện tích lá là L 
• k : hệ số hấp thu ánh sáng 
• L : chỉ số diện tích lá (tổng số diện tích là trên 
một đơn vị diện tích đất) 
Hệ số hấp thụ ánh sáng và góc lá 
• k cho biết khả năng xuyên sâu của tia 
BXMT xuống các tầng lá 
• k càng nhỏ, góc lá càng đứng so với thân 
cây và tia BXMT xuyên sâu hơn xuống 
các tầng lá 
• k phụ thuộc vào mật độ trồng 
– Mật độ cao thường làm cho lá đứng hơn nên 
hệ số hấp thụ ánh sáng cũng thấp hơn 
 Lớp Học Phần VNUA ( Khoa Nông Học ) - Học Viện Nông Nghiệp Việt Nam
 https://sites.google.com/site/lophocphank57vnua/
2012/9/20 
4 
Thiết bị đo cường độ bức xạ trong quần thể 
thực vật 
https://www.agronomy.org/publications/aj/abstracts/103/5/1532?access=0&view=article 
Cách xác định hệ số hấp thụ ánh sáng 
Cây bông – C3 
Cây lúa miến – C4 
ln(I/I0) = -kL 
Cấu trúc tán của quần thể hoa hướng 
dương và lúa 
So sánh các giống lúa cổ truyền, cải tiến và 
lý tưởng 
Phản ứng quang chu kỳ 
• Thời gian chiếu sáng trong ngày có vai trò điều tiết sự phát 
triển/ra hoa của một số loại cây – cây cảm quang 
(photoperiod sensitive species) 
• Thời gian chiếu sáng trong ngày mà tại đó cây bắt đầu ra hoa 
gọi là độ dài chiếu sáng tới hạn 
– Các loài khác nhau có độ dài chiếu sáng tới hạn khác nhau 
• Chia cây trồng thành ba loại 
– Cây ngày ngắn: chỉ ra hoa khi độ dài chiếu sáng ngày nhỏ hơn độ dài 
chiếu sáng tới hạn 
– Cây ngày dài: chỉ ra hoa khi độ dài chiếu sáng ngày lớn hơn độ dài 
chiếu sáng tới hạn 
– Cây trung tính: không phụ thuộc vào độ dài chiếu sáng ngày, còn gọi là 
cây cảm ôn 
 Lớp Học Phần VNUA ( Khoa Nông Học ) - Học Viện Nông Nghiệp Việt Nam
 https://sites.google.com/site/lophocphank57vnua/
2012/9/20 
5 
Cây ngày ngắn và ngày dài Độ dài ngày hay đêm quyết định phản ứng 
quang chu kỳ? 
Cây ngày ngắn 
Hạn chế mía 
ra hoa bằng 
cách nào? 
Độ dài ngày hay đêm quyết định phản ứng 
quang chu kỳ? 
Cây ngày dài 
Thúc đẩy 
sử ra hoa 
của thanh 
long? 
Ứng dụng phản ứng quang chu kỳ 
• Điều chỉnh sự ra hoa của cây: số lượng hoa, thời gian 
ra hoa 
– Điều chỉnh vùng trồng trồng để cây ra hoa vào thời kỳ 
thuận lợi 
– Tạo ra ngày ngắn/dài nhân tạo 
– Ngắt quãng thời gian tối 
• Lưu ý khi nhập nội giống 
– Cây ngày ngắn dịch chuyển về phía nam có thể không hoàn 
thành chu kỳ sinh trưởng phát triển (không ra hoa) 
5.3. Bức xạ với công trùng 
• Cường độ ánh sáng 
• Độ dài ngày 
Cường độ ánh sáng 
• Ảnh hưởng tới hành vi của côn trùng: 
– Nhiều loài chỉ hoạt động vào ban ngày khi cường 
độ ánh sáng cao 
– Một số loài chủ yếu hoạt động khi cường độ ánh 
sáng yếu: sáng sớm hoặc chiều tối 
 Lớp Học Phần VNUA ( Khoa Nông Học ) - Học Viện Nông Nghiệp Việt Nam
 https://sites.google.com/site/lophocphank57vnua/
2012/9/20 
6 
Độ dài ngày 
• Là dấu hiệu để côn trùng bước vào giai đoạn 
ngủ nghỉ: ngủ đông, ngủ hè 
• Độ dài ngày có thể là dấu hiệu sự thay đổi 
mùa đối với sâu non của một số loài côn trùng 
• Độ dài ngày quyết định thời gian hoàn thành 
vòng đời của một số côn trùng 
Kytorhinus sharpianus (Coleoptera: Bruchidae) 
Kytorhinus sharpianus (Coleoptera: 
Bruchidae) – Nhật Bản 
– Thời gian từ pha trứng – trưởng thành phụ thuộc 
vào độ dài ngày (ở cùng nhiệt độ) 
• Thời gian này là 75-80 ngày khi độ dài ngày là 15-16 giờ 
• Tăng lên rất đáng kể khi độ dài ngày bị rút ngắn lại (12-
14 giờ) 
• Không bao giờ hóa nhộng nếu độ dài ngày giữ ở mức 12 
giờ hoặc nhỏ hơn 
5.4. Bức xạ mặt trời và nuôi trồng thủy 
sản – chất lượng nước 
• Tác động trực tiếp đến nguồn sản xuất sơ cấp 
trong chuỗi thức ăn (phytoplankton) 
• Tác động đến chất lượng nước 
– Nồng độ oxy hòa tan (DO) 
• Tác động trực tiếp đến động vật thủy sinh 
– VD: Màu sắc của tôm 
• Tác động đến cỏ dại thủy sinh 
Ảnh hưởng của thời gian trong ngày và mật thực vật 
phù du đến nồng độ ô xy hòa tan trong nước mặt 
Đo độ trong của nước 
Đĩa Secchi 
K: hệ số hấp thụ ánh sáng 
I0: Cường độ bức xạ trên mặt nước 
IZ: Cường độ ánh sáng ở độ sâu Z 
• SDV opt = 30-45 cm 
• Độ sâu mà tại đó đạt điểm bù 
ánh sáng gấp 3 lần SDV 
• Cỏ dại không mọc được ở độ 
sâu gấp 2 lần SDV 
K ảnh 
hưởng thế 
nào đến sự 
phân bố của 
thực vật thủy 
sinh? 
 Lớp Học Phần VNUA ( Khoa Nông Học ) - Học Viện Nông Nghiệp Việt Nam
 https://sites.google.com/site/lophocphank57vnua/
2012/9/20 
7 
Số ngày liên tiếp cần thiết (mô phỏng) làm giảm nồng độ DO xuống mức 
2.0 và 0.0 mg l-1 ở ao nuôi thủy sản với lượng bức xạ và tầm nhìn đĩa 
Secchi khác nhau (Romaire and Boyd, 1979) 
Xác suất xuất 
hiện số ngày liên 
tiếp (D) có cường 
độ BXMT thấp ở 
Auburn, 
Alabama. Số liệu 
được tính từ 14 
năm quan trắc 
(1964-1977). 
(Romaire và 
Boyd, 1979) 
 Lớp Học Phần VNUA ( Khoa Nông Học ) - Học Viện Nông Nghiệp Việt Nam
 https://sites.google.com/site/lophocphank57vnua/