太阳向外发射电磁波的形式及所发射的能量。在地球大气的外界太阳辐射能量的99%集中在波长0.15～4.0微米的光谱区内，其中波长0.40～0.76微米的可见光谱区的能量占45.5%左右，波长超过0.76微米的红外辐射约占44.5%，波长小于0.4微米的紫外辐射约占9%。太阳辐射光谱中以波长0.475微米为最强。日射测量中以辐照度（irradiance）作为太阳辐射能量的量度，表示通过单位面积的太阳辐射通量（也称面辐射通量），单位为毫瓦/厘米²或焦·厘米^-2·分^-1（见辐〔射〕照度）。

太阳辐射在地球大气中传播受空气分子、水汽和气溶胶质粒等的吸收和散射作用而削弱，其光谱曲线发生改变（见图）。图中曲线1是大气外界的太阳辐射光谱，曲线2是臭氧层下的太阳辐射光谱；曲线3是同时考虑分子散射的光谱；曲线4是进一步考虑粗粒散射后的光谱；曲线5是考虑水汽吸收后的光谱，可近似看作地面实测的太阳辐射光谱。天空有云时，云体还要反射一部分太阳辐射。

太阳辐射光谱穿过大气时的变化

到达地面的太阳辐射，按其到达方式和投射方式可分为：

太阳直接辐射

指地表垂直于日光来向单位面积上接受来自日盘的太阳辐射。在大气外界，订正到距太阳一个天文单位（近似于日地平均距离）处的太阳直接辐射辐照度称太阳常数，它等于1367±7瓦/米²（旧1.96卡·厘米^-2·分^-1）。在水平面上所得来自日盘的太阳辐射称为太阳直接辐射的垂直分量，或称水平面上太阳直接辐射。其值由公式S′＝S·sinh确定，式中S为太阳直接辐射，h为太阳高度角。晴空时，S′的强弱由太阳高度角和大气透明度系数决定，并有明显的日变化。有云遮蔽日光时，由于太阳辐射在云内被吸收和多次散射，可使S′受到很大削弱。

太阳漫射辐射

习称散射辐射，也称天光漫射和天空辐射，指水平地面在2π立体角内，所接受到的不包括太阳直接辐射的天空向下漫辐射，它来自天空各部分。在光谱组成上含较短波长的可见光较多，有利于农作物利用。太阳漫射辐射的强弱主要与太阳高度角、大气透明度、云量云状以及地表反射率等有关。在晴空条件下，也表现出以正午为最大的日变化，但变幅不及水平面上太阳直接辐射大。太阳漫射辐射随大气透明度增加而减小，随总云量增加而迅速增大，但若云层过厚（如在浓密的积雨云和雨层云下），可能反而减小。地面积雪，由于雪面与天空之间的多次反射，可造成漫射辐射的增大。

太阳总辐射

太阳全辐射的习惯名称，简称总辐射，指太阳直接辐射垂直分量与漫射辐射的总和。影响总辐射的因子也是太阳高度角、大气透明度、云量云状等。在一般情况下，由于太阳直接辐射垂直分量在总辐射中所占比重较大，所以太阳总辐射随上述因子的变化，基本类似于太阳直接辐射垂直分量。在气候学研究中，计算和分析总辐射的时空分布特点，对确定各地净辐射（辐射平衡）和解释气候形成特点有直接联系。总辐射的气候计算方法有多种，计算精度可达5～10%。北半球各纬度平均的总辐射年总量受纬度的影响最大，云可使总辐射明显削弱，但不改变总辐射随纬度变化的总趋势（表1）。到达斜面上的总辐射有别于水平面，北半球南坡的太阳辐射条件最好，北坡最差。在山区，随着海拔高度增加，总辐射增加。

表1 太阳总辐射随纬度的变化（kJ·cm^-2-a^-1）

太阳反射辐射

指由地面反射的和地面至测点间空气向上散射的太阳辐射之和，主要决定于太阳总辐射和地表反射率的大小，对于同一下垫面，大致具有与总辐射相同的变化规律。短波反射率简称反射率，指地面反射的太阳辐射与总辐射的比值。表示地表对总辐射的反射能力，常用小数或百分数表示。其大小与太阳总辐射的光谱组成有关，也决定于地表本身的物理性质（如颜色、湿度、粗糙度等）。太阳高度角的改变影响太阳光线入射角和光谱成分，也影响地表反射率的大小。几种常见的下垫面反射率如表2所示。一般规律是颜色越深，土壤湿度越大，粗糙度越大，反射率就越小；太阳高度角增大时，反射率也越小。地表反射率的日变化是早晚大、中午小。在反射率的年变化中，主要应考虑下垫面状况的变化，对中、高纬度地区，特别要注意积雪的影响。水体的反射率比较小，一般仅5%～10%。植物对太阳辐射具有选择反射能力。一般对可见光的反射率较小（7%左右），对近红外部分的太阳辐射，反射率可达50%左右。作物在整个生育期中，由于植被密度、叶片的颜色和含水量等的不断改变，反射率也是变化的。

表2 常见下垫面的反射率

到达地面的总辐射减去地面反射辐射，就是被地面吸收的太阳短波辐射，或太阳净辐射。这是地面吸收的供农作物利用并赖以进行辐射能量交换和热量交换的能源。

太阳辐射与农业生产关系密切。太阳辐射与热量、水分条件的不同组合，形成不同类型的农业气候区，影响动、植物地域分布，以及农业结构、农业生产布局和发展方向。太阳辐射也是形成农田小气候的能量基础。它的热效应还直接影响动、植物体的热量平衡和各种生理活动的进行。

光能

太阳辐射是农业生态系统的能量源泉。陆地上高等植物群体，在进行光合生产过程中，通过摄取固定太阳辐射能，建成自身所需要的物质；由于植物体中，物理和生理规律的支配，有许多必要的能量支出，分别用于反射、透射、蒸发、蒸腾、对空气的放热等；叶绿素只能选择吸收波长为380～710纳米的量子，还受到光合作用反应中心的“量子效率”及转换成经济产品的效率的限制。因此太阳辐射收入多寡和群体的转换效率的高低决定了植物和农作物群体的生产力。在适宜的水肥条件下，植物对总辐射利用效率在生长盛期可望达到5%～6%。

光合作用

在植物群体光合生产中，太阳辐射强度对有机物质积累和品质优劣有重要意义。当光强处于光补偿点和光饱和点之间，光合作用速率随光强度增加而增加。喜光作物只有在直接辐射下才能正常生育，直接辐射是干物质积累的主要能量来源。漫射辐射虽然比直接辐射弱，但光合有效辐射多，被植物利用的有效性高。某些耐荫植物如茶叶、人参等，在漫射辐射下产量高，品质好。

光刺激

太阳辐射光效应的刺激作用，为动、植物提供信息，影响动、植物的生理、生态过程。光对植物体色素的形成、原生质的粘度及其流动、体内物质分配和输送等有重要作用。光刺激作用也影响气孔的开闭。某些植物的器官有显著的趋光性，并可作自动调节运动。植物群体为适应光照强弱，以茎叶密度的消长进行控制调节。不同波段的太阳辐射光谱对植物有不同的作用，并能引起植物相应的反应。一年中某些季节白昼和黑夜的交替及其时间长度变化引起植物的光周期效应；同一植物不同品种，也有感光性强弱之分。家畜的生殖活动，鱼类的回游，物候的变化，无不与日长变化和光照刺激有关。光照时间对多年生树木的生长、落叶、休眠均有一定作用。光刺激效应影响人类引种、驯化动、植物的进程，也影响动、植物的生长、发育、繁殖速度，以及植物的开花、结实和产量形成过程等。