光合作用效率影响因素

提高农作物的光合作用效率

提高农作物产量的重要条件之一,是提高农作物对光能的利用率。要提高农作物对光能的利用率,除了高中生物必修课本中介绍过的延长光合作用时间和增加光合作用面积以外,还应当提高农作物的光合作用效率。光合作用效率是指绿色植物通过光合作用制造的有机物中所含有的能量,与光合作用中吸收的光能的比值。那么,怎样才能提高农作物的光合作用效率呢?

光照强弱的控制

光照是光合作用的条件之一,直接影响农作物光合作用效率的提高。但是,不同的农作物,对光照强弱的需求不同。有些农作物如水稻、玉米、向日葵等,进行光合作用时需要强的光照,只有强的光照才能生长发育良好,才能提高光合作用效率,这类农作物属于阳生植物,阳生植物应当种植在阳光充裕的地方。有些农作物如胡椒(如图)等,进行光合作用时不需要太强的光照,太强的光照不利于生长发育,也就不利于提高光合作用效率,这类农作物属于阴生植物,阴生植物应当种植在荫蔽的地方。

光的不同成分

太阳光经过三棱镜后,形成按红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫次序连续分布的彩色光谱,这是人眼能够感觉到的可见光。不同颜色的光,对农作物的光合作用效率有一定的影响。科学研究证明,当绿色植物在能量相等的不同单色光下进行光合作用时,红光和蓝紫光有利于提高光合作用效率,而黄绿光则不利于提高光合作用效率。有趣的是,不同颜色的光对光合作用产物的成分也有影响:在蓝紫光的照射下,光合产物中蛋白质和脂肪的含量较多;在红光的照射下,光合产物中糖类的含量较多。这一发现在塑料大棚和人工光照的温室中具有应用价值。例如,在培育水稻秧苗时,蓝色的塑料薄膜有利于培育壮秧。

二氧化碳的供应

科学家通过研究绿色植物周围空气中二氧化碳浓度与光合作用强弱的关系,绘制出图。分析左图可以看出,二氧化碳的浓度很低时,绿色植物不仅不能制造有机物,而且还要消耗体内的有机物;随着二氧化碳浓度的提高,光合作用逐渐增强;当二氧化碳浓度提高到一定程度时,光合作用的强度不再随二氧化碳浓度的提高而增强;如果继续提高二氧化碳的浓度,光合作用的强度反而明显减弱。可见,绿色植物周围空气中二氧化碳的浓度,直接影响绿色植物的光合作用效率。农作物周围空气中二氧化碳的浓度通常比较低,而且随着光合作用的进行还会降低,使植株经常处于“二氧化碳饥饿”的状态,这显然不利于提高光合作用效率。对于农田里的农作物来说,确保良好的通风透光,既有利于充分利用光能,又可以使空气不断地流过叶面,有助于提供较多的二氧化碳,从而提高光合作用效率。对于温室里的农作物来说,通过增施农家肥料或使用二氧化碳发生器等措施,可以增加温室中二氧化碳的浓度,同样可以提高农作物的光合作用效率。

必需矿质元素的供应

氮元素供应充足时,叶片大而鲜绿,光合作用旺盛,产量高,因此种植叶菜类的蔬菜,

应多施氮肥。但是氮肥施用过多,会造成叶片徒长,机械组织不发达,易倒伏。如果植物缺氮,则生长缓慢,植株矮小,叶绿素含量少,叶子变黄,直接影响植物的光合作用效率。

磷元素还直接参与糖类的合成和分解,例如,光合作用暗反应产物中的C3和C5都含有磷元素。在有氧呼吸中,葡萄糖首先转化为葡萄糖-6-磷酸。植物缺磷时,生长缓慢,叶片呈暗绿色,某些植物的叶片还呈红色和紫色,且在老叶最先表现出来。

镁元素是叶绿素的组成成分。植物缺镁时,叶绿素不能合成,在老叶上表现为缺绿,严重影响光合作用的效率。

钾元素能促进糖类物质运输到储藏器官,并促进储藏器官合成多糖,例如,种植马铃薯、水稻、小麦等以收获淀粉为主的作物要多施钾肥。植物缺钾时,蛋白质分解,叶绿素破坏,叶色变黄卷曲,茎杆易倒伏,抗旱抗寒能力降低。

云南生态农业研究所所长那中元开发的作物基因表型诱导调控表达技术(GPIT),在世界上第一个成功地解决了提高光合作用效率的难题。 提高农作物产量有多种途径,其中之一是提高作物光合作用效率。

其他元素:铁,锰,铜,锌,硫,钙,稀土元素等。------详见矿质元素与植物光合作用[1]

1. 适当浓度(3 uM)的N d (NO3 ) 3 可提高油菜叶片叶绿素含量及光合速率, 促进光合作用,而高浓度钕则使光合作用减弱。--------稀土元素钕对油菜光合作用的影响及作用机制

[1]

2. 不同浓度的微肥对益母草的光合作用和水苏碱含量都有不同程度的促进作用, 其中, 作用比较显著的微量元素依次为正常浓度的 Mn、 Zn 和 Fe。-----微量元素对益母草光合作用和水苏碱含量影响的研究[1]

3. 钙肥可明显提高叶片的光合速率、 蒸腾速率和气孔导度,降低胞间二氧化碳浓度;不同钙肥间,钙宝2000光合作用最强,其次为基因钙和氨基酸钙。钙肥能提高各营养元素的含量,但易与各营养元素形成促进和拮抗的双重关系,即Ca促进了B、 K的吸收,但与N、 P、 Zn、Fe发生拮抗,而对Mn的作用不明显。----不同钙肥对红富士苹果光合作用及营养元素互作效应研究[1]

GPIT技术

那中元开发的GPIT技术率先解决了这一难题,据西藏、云南、山东、黑龙江、吉林等省、自治区试验结果,使用GPIT技术,不同作物的光合作用效率可分别提高50%至400%以上。云南省西北部的迪庆藏族自治州中甸高原坝区海拔3276米,玉米全生育期有效积温493℃,不到世界公认有效积温最低极限的一半;玉米苗期最低气温零下5.4℃,地表最低气温零下

9.5℃。但使用GPIT技术试种的玉米仍生长良好,获得每亩499公斤的高产。

该技术所用的NAS制剂是由白花蛇舌草、 景天、 青蒿等多味中草药(部分成分经提取发酵处理)和复合维生素等组成的。

提高农作物的光合作用效率

提高农作物产量的重要条件之一,是提高农作物对光能的利用率。要提高农作物对光能的利用率,除了高中生物必修课本中介绍过的延长光合作用时间和增加光合作用面积以外,还应当提高农作物的光合作用效率。光合作用效率是指绿色植物通过光合作用制造的有机物中所含有的能量,与光合作用中吸收的光能的比值。那么,怎样才能提高农作物的光合作用效率呢?

光照强弱的控制

光照是光合作用的条件之一,直接影响农作物光合作用效率的提高。但是,不同的农作物,对光照强弱的需求不同。有些农作物如水稻、玉米、向日葵等,进行光合作用时需要强的光照,只有强的光照才能生长发育良好,才能提高光合作用效率,这类农作物属于阳生植物,阳生植物应当种植在阳光充裕的地方。有些农作物如胡椒(如图)等,进行光合作用时不需要太强的光照,太强的光照不利于生长发育,也就不利于提高光合作用效率,这类农作物属于阴生植物,阴生植物应当种植在荫蔽的地方。

光的不同成分

太阳光经过三棱镜后,形成按红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫次序连续分布的彩色光谱,这是人眼能够感觉到的可见光。不同颜色的光,对农作物的光合作用效率有一定的影响。科学研究证明,当绿色植物在能量相等的不同单色光下进行光合作用时,红光和蓝紫光有利于提高光合作用效率,而黄绿光则不利于提高光合作用效率。有趣的是,不同颜色的光对光合作用产物的成分也有影响:在蓝紫光的照射下,光合产物中蛋白质和脂肪的含量较多;在红光的照射下,光合产物中糖类的含量较多。这一发现在塑料大棚和人工光照的温室中具有应用价值。例如,在培育水稻秧苗时,蓝色的塑料薄膜有利于培育壮秧。

二氧化碳的供应

科学家通过研究绿色植物周围空气中二氧化碳浓度与光合作用强弱的关系,绘制出图。分析左图可以看出,二氧化碳的浓度很低时,绿色植物不仅不能制造有机物,而且还要消耗体内的有机物;随着二氧化碳浓度的提高,光合作用逐渐增强;当二氧化碳浓度提高到一定程度时,光合作用的强度不再随二氧化碳浓度的提高而增强;如果继续提高二氧化碳的浓度,光合作用的强度反而明显减弱。可见,绿色植物周围空气中二氧化碳的浓度,直接影响绿色植物的光合作用效率。农作物周围空气中二氧化碳的浓度通常比较低,而且随着光合作用的进行还会降低,使植株经常处于“二氧化碳饥饿”的状态,这显然不利于提高光合作用效率。对于农田里的农作物来说,确保良好的通风透光,既有利于充分利用光能,又可以使空气不断地流过叶面,有助于提供较多的二氧化碳,从而提高光合作用效率。对于温室里的农作物来说,通过增施农家肥料或使用二氧化碳发生器等措施,可以增加温室中二氧化碳的浓度,同样可以提高农作物的光合作用效率。

必需矿质元素的供应

氮元素供应充足时,叶片大而鲜绿,光合作用旺盛,产量高,因此种植叶菜类的蔬菜,

应多施氮肥。但是氮肥施用过多,会造成叶片徒长,机械组织不发达,易倒伏。如果植物缺氮,则生长缓慢,植株矮小,叶绿素含量少,叶子变黄,直接影响植物的光合作用效率。

磷元素还直接参与糖类的合成和分解,例如,光合作用暗反应产物中的C3和C5都含有磷元素。在有氧呼吸中,葡萄糖首先转化为葡萄糖-6-磷酸。植物缺磷时,生长缓慢,叶片呈暗绿色,某些植物的叶片还呈红色和紫色,且在老叶最先表现出来。

镁元素是叶绿素的组成成分。植物缺镁时,叶绿素不能合成,在老叶上表现为缺绿,严重影响光合作用的效率。

钾元素能促进糖类物质运输到储藏器官,并促进储藏器官合成多糖,例如,种植马铃薯、水稻、小麦等以收获淀粉为主的作物要多施钾肥。植物缺钾时,蛋白质分解,叶绿素破坏,叶色变黄卷曲,茎杆易倒伏,抗旱抗寒能力降低。

云南生态农业研究所所长那中元开发的作物基因表型诱导调控表达技术(GPIT),在世界上第一个成功地解决了提高光合作用效率的难题。 提高农作物产量有多种途径,其中之一是提高作物光合作用效率。

其他元素:铁,锰,铜,锌,硫,钙,稀土元素等。------详见矿质元素与植物光合作用[1]

1. 适当浓度(3 uM)的N d (NO3 ) 3 可提高油菜叶片叶绿素含量及光合速率, 促进光合作用,而高浓度钕则使光合作用减弱。--------稀土元素钕对油菜光合作用的影响及作用机制

[1]

2. 不同浓度的微肥对益母草的光合作用和水苏碱含量都有不同程度的促进作用, 其中, 作用比较显著的微量元素依次为正常浓度的 Mn、 Zn 和 Fe。-----微量元素对益母草光合作用和水苏碱含量影响的研究[1]

3. 钙肥可明显提高叶片的光合速率、 蒸腾速率和气孔导度,降低胞间二氧化碳浓度;不同钙肥间,钙宝2000光合作用最强,其次为基因钙和氨基酸钙。钙肥能提高各营养元素的含量,但易与各营养元素形成促进和拮抗的双重关系,即Ca促进了B、 K的吸收,但与N、 P、 Zn、Fe发生拮抗,而对Mn的作用不明显。----不同钙肥对红富士苹果光合作用及营养元素互作效应研究[1]

GPIT技术

那中元开发的GPIT技术率先解决了这一难题,据西藏、云南、山东、黑龙江、吉林等省、自治区试验结果,使用GPIT技术,不同作物的光合作用效率可分别提高50%至400%以上。云南省西北部的迪庆藏族自治州中甸高原坝区海拔3276米,玉米全生育期有效积温493℃,不到世界公认有效积温最低极限的一半;玉米苗期最低气温零下5.4℃,地表最低气温零下

9.5℃。但使用GPIT技术试种的玉米仍生长良好,获得每亩499公斤的高产。

该技术所用的NAS制剂是由白花蛇舌草、 景天、 青蒿等多味中草药(部分成分经提取发酵处理)和复合维生素等组成的。


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