光能利用效率

摘要： 东北是我国最大的玉米产区,但生产中长期以高产为目标的管理方式,导致其生产系统成为巨大的温室气体排放源,在保证产量的基础上采取有效措施提高资源利用效率并降低环境代价已成为产业发展的迫切需求。本研究选择东北平原中部半湿润区和半干旱区,采用宽窄行(宽行90 cm,窄行40 cm)和高密度(90000株∙hm-2)种植,在玉米15叶期喷施化控剂,氮肥减施(半湿润区和半干旱区分别减少28.0%和9.1%)的综合管理模式(IM),其中半干旱区增加了膜下滴灌处理。从玉米产量、温光利用效率、经济效益和碳足迹等方面,比较分析了东北不同生态类型区IM和农户模式(FM:65 cm等行距,种植密度60000株·hm^(-2),不化控)的差异。结果表明,与FM相比,半湿润区和半干旱区IM玉米产量分别提高24.2%和25.6%,主要表现为种植密度增加50%使得收获穗数增加52.8%,而穗粒数和千粒重仅分别降低8.5%和11.0%;半湿润区积温生产效率提高21.1%,光能利用效率提高21.0%,半干旱区积温生产效率和光能利用效率分别提高20.7%和22.0%;而且半湿润区和半干旱区IM年净收益分别较FM增加32.9%和24.4%。同时,半湿润区IM碳排放总量为2860.1 kg(CO_(2)-eq)·hm^(-2),较FM降低18.7%;而半干旱区IM的碳排放总量为2729.6 kg(CO_(2)-eq)·hm^(-2),较FM增加8.9%。半湿润区和半干旱区IM单位玉米产量的碳足迹分别为0.20 kg(CO_(2)-eq)·kg^(-1)和0.22 kg(CO_(2)-eq)·kg^(-1),分别较FM降低39.4%和15.4%。综上,在东北春玉米区采取综合管理措施,能够实现玉米产量、温光资源利用效率和经济效益协同提升,且显著降低其碳足迹,其中半湿润区效果尤为明显,而半干旱区碳排放虽有所增加,但其增幅低于产量增幅,最终显著降低碳足迹。所以,该综合管理模式可在东北玉米生产中推荐应用。

摘要： 探究间作带幅设计对玉米/苜蓿间作群体光环境特征、产量及光能利用效率(LUE)的影响,提出黄土高原旱作条件下玉米/苜蓿间作群体最佳带幅比例。研究设置了玉米单作(SM)、紫花苜蓿单作(SA)以及玉米/紫花苜蓿1∶2(I_(12))、2∶2(I_(22))和2∶4(I_(24))间作5种种植模式,并采用田间试验和数学模拟相结合的方法,分别测定了玉米和苜蓿的干物质产量及作物冠层光合有效辐射(PAR)等指标;建立了考虑光线入射角度和群体冠层结构几何关系的玉米/苜蓿间作群体辐射传输模型,并用实测值对其进行了验证。试验结果表明,在2018年,单作处理的苜蓿干物质产量显著高于间作处理(P<0.05),而在2019年各间作处理苜蓿的干物质分别比单作高197.8、180.3和197.0 g·m^(-2);处理I_(12)、I_(22)和I_(24)两年总的玉米生物量比SM处理高12.1%、0.9%和23.9%。所有间作处理的土地当量比在2019年均大于1.0,表现出间作优势。辐射传输模型可准确模拟玉米/苜蓿间作群体冠层底部的光合有效辐射,间作群体光合有效辐射模拟值与实测值的平均绝对误差和均方根误差分别为59.0和66.6μmol·m^(-2)·s^(-1)。除玉米和苜蓿生育前期及玉米收获后,不同间作处理苜蓿群体冠层上方的PAR均低于单作苜蓿。2018和2019年I_(12)、I_(22)和I_(24)间作处理玉米的光能利用效率分别比单作处理高52.5%、9.3%、51.7%和28.5%、9.6%、21.0%,而间作苜蓿的LUE仅在2019年显著高于单作19.2%、32.4%和20.9%(P<0.05)。因此,合理的玉米/苜蓿间作带幅搭配可改善苜蓿的光照环境,提高其光能利用效率,尤其是玉米/紫花苜蓿2∶4间作群体光能利用效率和产量优势显著,建议在具有类似气候的地区推广种植。

摘要： 农作物产量依赖于生物量和收获指数,过去作物产量的增加主要得益于收获指数的增加而生物量增加很小,进一步提升作物产量在很大程度上依赖于生物量的提高,而光能利用效率是提高作物生物量的瓶颈。小麦(Triticum aestivum L.)是一种在全世界广泛种植的谷类作物,可为全世界人口提供约20.0%的能量,阐明小麦光能利用效率变化的内在机理与外在因素,对提高作物资源利用效率和生产力有重要意义。本文对光能利用效率的定义、主要过程、小麦的光能利用特性和内外影响因素进行综述,表明提高光能利用效率具有较大的潜力;论述了外部因素,即光、水分、养分和耕作制度等对小麦光能利用效率的影响,主要表现为在单株尺度上主要由光合作用等内部因素控制,而在田间尺度则由温度、降水、耕作栽培方式等非生物因素控制。进一步分析了目前存在的问题以及在气候变化背景下小麦的适应机制,旨在为提升小麦光能利用效率提供理论依据。未来光能利用效率的研究可利用高通量表型观测技术,与分子标记结合,设计在目标环境下的具有高光能利用效率的理想株型,为培育高产高效小麦品种提供科学依据。

摘要： 以玉米品种大叶矮小型的矮单268(AD268)和小叶高大型的先玉335(XY335)为供试材料,设置低(3株·m^(-2))、中(6株·m^(-2))、高(9株·m^(-2))3个种植密度,综合利用冠层光合有效辐射(PAR)垂直分布数据、冠层三维模型与冠层光合模型,分析了对数法和回归法估算出的消光系数(k_(log)和k_(nls))对品种和种植密度的响应及其差异,评估消光系数估算方法对冠层光能利用模拟的影响。结果表明:k_(log)和k_(nls)存在差异,这种差异在大叶矮小型品种AD268下表现更加明显,且差异随着种植密度的增加而加剧,基于k_(nls)对冠层光分布的拟合效果(R^(2)=0.86)优于k_(log)(R^(2)=0.77);基于k_(log)和k_(nls)的玉米冠层光能利用特征对种植密度的响应规律在不同品种间存在明显差异,以k_(log)和k_(nls)模拟的AD268的日CO_(2)同化量、地上部干物质日积累量和光能利用效率在低密度下无明显差异,但在中高密度下差异较大,二者差异开始变大的临界密度为0.7~2.5株·m^(-2)。

摘要： 以油茶品种‘长林4号’2年生幼苗为材料,在人工气候箱内设置盆栽实验,研究不同光照强度(10%、40%、70%光照和全光照)对油茶光能利用特性的影响。结果显示:(1)油茶叶片净光合速率(P_(n))、电子传递效率(ETR)、光补偿点(I_(c))、CO_(2)补偿点(Γ)、饱和光强(I_(sat))、饱和胞间CO_(2)浓度(C_(isat))、光呼吸速率(R_(p))、暗呼吸速率(R_(d))以及在叶片水平与植株水平上的光能利用效率均随光照强度的增强而提高。(2)在弱光条件下,油茶叶片光化学淬灭系数(qP)提高,非光化学淬灭系数(NPQ)降低,所吸收的光能被更多地分配向光化学耗散和过剩激发能,使_(PSⅡ)光化学效率(F_(v)/F_(m)、Φ_(PSⅡ))提高。(3)油茶通过提高叶片叶绿素含量、捕光色素分子数(N_(0))和本征光能吸收截面(σik)来增强对光的捕获能力,但随光照强度降低,其捕光色素分子的有效光能吸收截面(σ_(ik)')减小,捕光色素分子处于最低激发态的最小平均寿命(τ_(min))变长,累积在最低激发态的天线色素分子数(N_(k))增多。研究表明,在低光照强度环境下,电子在捕光色素分子之间的传递和光合电子流的产生受到限制,油茶叶片光能捕获与光合电子传递效率无法同时提高,最终导致其光合碳同化能力和光能利用效率下降。

摘要： 【目的】研究滇杨叶片光谱参数、叶片组织结构以及光合CO_(2)响应曲线对光质的响应,为深入揭示滇杨对高海拔分布区的适应性提供研究基础,也为不同光强条件下滇杨设施育苗的棚膜选择提供理论依据。【方法】设置蓝色、绿色和白色3种颜色的薄膜处理,观测分析透过薄膜的光质以及不同光质下滇杨当年生扦插苗叶片的光谱参数、叶片组织结构参数、光合—光响应(P_(n)-PAR)与光合—CO_(2)响应(P_(n)-CO_(2))的差异。【结果】在不同颜色薄膜处理下,叶片的光谱特征参数与叶片厚度、海绵组织厚度和维管束厚度显著负相关,与上、下表皮厚度、组织结构紧实度和栅海比显著正相关。滇杨在蓝色薄膜和绿色薄膜处理下对高CO_(2)浓度环境的适应能力均较强。蓝色薄膜可促进滇杨对强光的利用能力,增加叶片的栅栏组织厚度、组织结构紧实度和栅海比,更有利于叶片气孔开放进行气体交换;绿色薄膜可促进滇杨对弱光的利用能力,表现出更高的潜在光合作用能力。【结论】蓝膜处理可显著提高滇杨扦插苗对强光的适应能力,绿膜处理可显著提高滇杨扦插苗对弱光的适应能力。

摘要： 为筛选适合植物工厂栽培的高产叶菜品种,作者以生菜、菠菜、油麦菜、冰菜及蒲公英为试验材料,研究其在植物工厂的高产栽培技术,并明确其栽培周期、产量及光能利用效率.试验结果表明,生菜、菠菜、油麦菜、冰菜及蒲公英的栽培周期分别为30 d、20 d、20d、30 d、20d,年产量分别为60.32 kg/m2、70.01 kg/m2、79.67 kg/m2、112.52 kg/m2和40.02 kg/m2;冰菜的光能利用效率(LUE)较高(13.89 g/mol),蒲公英较低(4.94g/mol).由此可见,叶菜类蔬菜在植物工厂采用立体栽培模式种植,产量高且质量安全.生产上建议选择生长周期短、光能利用效率高的蔬菜品种(如冰菜),从而达到降低能耗、增加收益的生产目标.

摘要： 光合作用机理既是生命科学的重大基础前沿问题,其应用又与农业、能源和环境的可持续发展密切相关.本文主要概述了近年来光合作用研究在光合蛋白质机器的结构解析与调控、光合水裂解放氧及人工模拟、作物光能利用、二氧化碳同化以及合成生物学与光合作用等方向的前沿进展,探讨了未来发展趋势.结合我国光合作用研究面临的机遇与挑战,提出了面向2035年我国光合作用研究的若干重点发展方向.

摘要： [目的]筛选较优的光质组合,提高人工光植物工厂生菜产量和能量利用效率.[方法]以光强为200μmol/(m2·s),R/B为4/1的红蓝光(RB)为对照,在光强为150μmol/(m2·s),R/B为4/1的红蓝背景光基础上,分别添加50 μmol/(m2·s)的绿光(G)、黄光(Y)、橙光(O)和远红光(FR)组成4种不同光质组合处理,分别用RBG、RBY、RBO和RBFR表示,对不同光质组合处理生菜的生长及形态、光合能力、能量利用效率等指标进行比较研究.[结果]RBG、RBO和RBFR处理生菜地上部鲜质量较RB处理分别增加14.5％,14.5％和30.8％,地上部干质量分别增加13.3％,24.1％和29.9％ (P＜0.05).RBG处理可以增加生菜的株高、总叶面积、净光合速率和能量利用效率.与RB处理相比,RBY处理对生菜的地上部干、鲜质量影响不显著;RBO处理可以提高生菜叶片的光合能力和能量利用效率.RBFR处理可以增加生菜的地上部干、鲜质量,但在实际生产中,生菜叶片较易出现烧尖现象.[结论]RBG和RBO是工光植物工厂生产中较为合适的光质组合.

摘要： 为探明成都平原稻-麦轮作模式下播种量和品种熟期对直播稻产量和光能利用效率的影响,以早熟杂交稻品种川作优8727、中熟杂交稻品种辐优838、迟熟杂交稻品种内6优107为材料,于2019年采用人工撒播栽培方式在成都平原进行不同播种量(15.0、22.5、30.0、37.5、45.0 kg/hm2)大田试验.结果 表明,随着播种量的增加,直播稻产量和光能利用效率呈先增加后下降的趋势,其中,川作优8727以播种量30.0 kg/hm2的处理产量和光能利用效率最高,辐优838和内6优107以播种量22.5 kg/hm2的处理产量和光能利用效率最高;与辐优838和内6优107相比,川作优8727产量分别增加了8.8％、3.7％,其增产优势主要表现在有效穗数、结实率和收获指数上,光能利用效率分别增加15.3％、13.3％.可见,成都平原稻-麦两熟区水稻麦后直播种植宜采用早熟杂交稻品种,其适宜播种量为30.0 kg/hm2.

摘要： 本文运用光合-光响应曲线模拟,分析遮阴对‘伯里夫人’[‘Boli Furen’(Mrs Perry Slo-cum)]、‘蝶恋花’[‘Die Lian Hua’(Butterfly's Love)]、‘逸仙莲’(‘Yixian Lian’)和‘彩凤’(‘Cai Feng’)四个荷花品种光能利用效率和水分利用效率的影响.结果表明:‘伯里夫人’和‘蝶恋花’具有较强的利用弱光的能力,较适合于遮阴环境配置;‘伯里夫人’和‘逸仙莲’在遮阴环境下水分利用能力较强.

摘要： 本发明提供了一种脉冲激光能量探测器及其制作方法与应用，所述的脉冲激光能量探测器主要包括：光传感器，该光传感器包括一个利用ZnO/Si异质结材料制作的光传感器芯片、两个电极和两个输出端，其中所述光传感器芯片由ZnO膜层和Si基底构成，所述两个电极分别位于ZnO膜层和Si基底上，且两个电极分别连接两个输出端。本发明的脉冲激光能量探测器利用ZnO/Si异质结材料制作而成，单脉冲激光照射后直接产生双峰形状的电压信号，两峰位对应的时间之差与入射激光能量之间的函数关系明显，容易制作电子测量仪器，可以探测光能量。

摘要： 本发明提供一种利用风能、光能互补并与市电综合利用的分布式微网系统，该系统包含分布式的风光能源微系统、用户负荷、双向功率表、交流母线、高低压变电器、电网、上层调度管理系统、微气象交互、时钟交互和开关组成。其中，分布式的风光能源微系统和用户负荷通过双向功率表连接到交流母线，经过高低压变电器接入常规电网，其中开关表示隔离开关和断路器。上层调度管理系统与检测风光能源微系统的状态，根据气象微预测交互、时钟交互、储能装置状态和用户负荷状态决定风光能源微系统的发电/供电状态，决定风光能源微系统与电网的交互状态。本发明既能独立对用户负载供电，又能根据城市微气象交互信息的处理结果与电网并网发电，同时支撑分时电价，满足用户供电需求并降低成本，提高发电效益，降低用电成本，提高电网可靠性。

摘要： 本发明涉及光伏发电技术领域，且公开了一种高效率利用光能发电的新型太阳能板，包括基座，所述基座的上表面两端分别固定安装有连接杆，所述连接杆上配合连接安装有连接构件，该高效率利用光能发电的新型太阳能板，通过利用光伏板将光能转化为的电能作用电磁铁的电源，这样在安装的时候便能通过该光伏板自身产生的电能使得电磁铁产生磁性，然后会驱动插接固定结构运动，插接固定结构的运动会一方面会使得其端部的定位插杆插入到定位插孔中形成光伏板外框架与连接杆之间的稳定对接，同时也能够利用排气块在推杆运动过程中对连接头中残存在其与连接杆之间的空气进行挤压，残存的空气从单向阀处排出，提高了装置的实用性。

摘要： 本发明公开了一种利用光子晶体慢光子效应提高光合色素光能利用率的方法，其特征在于：包括如下步骤：制备光子带隙蓝边或者红边与藻类植物光合色素紫外‑可见吸收峰相匹配的光子晶体水凝胶，利用静电相互作用将藻类植物结合到光子晶体水凝胶表面形成藻/光子晶体组装体。本发明的方法可以将藻类植物的光合作用效率提高100％。

摘要： 本发明公开了一种光能利用及雨水回收再利用的绿色建筑，包括楼体上侧固定有人行屋顶，且人行屋顶位于导水组件上侧，同时导水组件固定在楼体外壁上，所述过滤组件用于对雨水进行过滤，且过滤组件与导水组件相连通，同时过滤组件位于楼体右侧，所述水培组件用于种植绿色健康蔬菜，且水培组件下侧固定在底板上侧，同时水培组件上侧固定有光能源利用组件，所述定量搅拌组件用于对肥料进行定量搅拌，定量搅拌组件位于水培组件右侧，活性炭箱用于对雨水进行杀菌除味处理，活性炭箱固定在第五排水管上。该光能利用及雨水回收再利用的绿色建筑，设置有水培组件，水培组件内的水培板可对水培植物进行种植，确保健康，第二固定块通过螺纹孔进行高度调节。

摘要： 本实用新型公开了一种能提高光能转换效率、利用率的太阳能控制系统，属于太阳能照明灯具技术领域，包括灯杆、太阳能电池板，灯杆为中空的圆柱体结构，太阳能电池板为四棱锥结构，太阳能电池板安装于灯杆顶部，灯杆上部安装有左右对称的两个支架，支架上端为纵截面呈开口向下的半圆形结构，支架上端面连接有LED灯，灯杆下部安装有控制箱，控制箱外壁上安装有插排和光敏传感器，灯杆底面连接有底座，底座上安装有多颗螺栓。本实用新型光照面积大，光能转换效率高，不仅能够利用电能照明，而且还能够实现照明以外的其他功能，对电能的利用率高，很好地满足了人们的需求。

摘要： 本实用新型属于光能路灯技术领域，具体涉及一种利用灯杆安装光能板的多功能光能路灯，包括路灯底座，所述路灯底座的内部固定套接有充电口，所述路灯底座的外侧铰接有防水盒，所述路灯底座上开设有连接槽，所述连接槽的内部固定连接有挡块，所述防水盒的内部固定连接有导杆，所述导杆的外侧设置有弹簧一，所述导杆的外侧滑动连接有连接板，所述连接板的下端固定连接有卡块。本实用新型通过在储能箱上加设弹簧二、限位板与移动杆等结构，可以通过限位板对太阳能电池板进行限位固定，在拆卸时，只需要拉动限位板，使其脱离太阳能电池板即可完成对太阳能电池板的拆卸，从而可以使得太阳能电池板的检修更加方便。

摘要： 本发明涉及太阳能相关技术领域，公开了一种可提高光伏管光能利用效率的太阳能热水器，包括搭载框架、水箱及光能吸收装置，所述搭载框架顶部固定安装有一个所述水箱，所述搭载框架内可拆卸安装有所述光能吸收装置，所述光能吸收装置包括安装底座，所述安装底座阵列可拆卸安装有光伏管，所述光伏管外壁可转动安装有转向环；本发明的一种可提高光伏管光能利用效率的太阳能热水器通过防护反射装置的设置，通过搭载框架底部安装防护反射装置，日常状态下，防护反射装置的搭载弧板处于光伏管下侧，而搭载弧板内壁两侧安装有具备反射镜面的反射板，从而通过阳光照射过程中，光伏管向阳面对太阳能进行能量吸收转换。

摘要： 本发明公开了一种提高夏玉米光能利用效率的垄沟立体种植技术，即垄宽60cm，垄高为15cm，沟宽120cm，垄种1行、沟种2行玉米植株的垄沟立体种植技术，种植密度为67500株/hm2，行距60cm，株距24～25cm。该种植技术基于地面构建的垄沟状微地形，形成玉米群体内个体垂直高度的差异，进一步形成玉米叶层错位分布，可有效改善冠层透光率，在籽粒灌浆中后期维持较高的绿叶面积指数及较长的绿叶面积高值持续期，显著增强沟内玉米植株的光合性能，成熟期积累较高干物重，最终收获较高玉米籽粒产量，提高夏玉米的光能利用效率。该种植技术具有操作简单、技术易掌握、成本低、易于推广的优点。

摘要： 本发明涉及植物工厂栽培领域，具体提供一种通过低剂量远红光提高植物工厂叶菜光能利用效率的方法，植物工厂叶菜栽培过程中光周期以红蓝光作为光源，本发明的方法为在光周期中加入低剂量远红光。本发明的通过低剂量远红光提高植物工厂叶菜光能利用效率的方法通过添加低剂量远红光，促使叶菜表现出茎和叶柄伸长、叶角抬高、叶面积增大等阴生植物的特性，有助于植物截获更多的光用于光合作用进而增加干物质的累积，提升叶菜的光能利用效率。