第五章 植物的光合作用-4.pptVIP

第六节 光合作用与产量形成—、植物的光能利用率 从理论上证明光能利用率可达10%以上 已知释放1分子O2，需要8～10光量子，产生2NADPH+H+，同化1分子CO2需要2NADPH+H+，所以需要8～10光量子，如果按10个光量子计算，产生1分子葡萄糖，需要同化6分子CO2，需要吸收的能量是10×6×70×4.18KJ（以紫光计算），共需要吸收17556KJ的能量。1分子葡萄彻底氧化分解释放的能量为686×4.18KJ=2867KJ，则光能利用率为2867/17556≈16%。 二、提高光能利用率的途径 CO2从大气到达羧化酶部位的途径和所遇的阻力可用下式示： 大气 ra 气孔 rs 叶肉细胞间隙 ri 叶肉细胞 rm 叶绿体基质 ra、rs、ri、rm分别为大气、气孔、细胞间隙与原生质的阻力。其中较大的阻力为rs与rm。 CO2从大气至叶肉细胞间隙为气相扩散，而从叶肉细胞间隙到叶绿体基质则为液相扩散，扩散的动力为CO2浓度差。 凡能提高浓度差和减少阻力的因素都可促进CO2流通而提高光合速率。 空气中的CO2浓度较低，约为350μl·L-1(0.035%)，分压为3.5×10-5MPa，而一般C3植物的CO2饱和点为1 000～1 500μl·L-1左右，是空气中的3～5倍。 在不通风的温室、大棚和光合作用旺盛的作物冠层内的CO2浓度可降至200μl·L-1左右。由于光合作用对CO2的消耗以及存在CO2扩散阻力，因而叶绿体基质中的CO2浓度很低，接近CO2补偿点。因此，加强通风或设法增施。 CO2能显著提高作物的光合速率，这对C3植物尤为明显。 (三)温度 光合过程中的暗反应是由酶所催化的化学反应，因而受温度影响。 在强光、高CO2浓度时温度对光合速率的影响要比弱光、低CO2浓度时影响大(图)，这是因为在强光和高CO2条件下，温度成了光合作用的主要限制因素。 图 不同CO2浓度下温度对光合速率的影响 a.在饱和CO2浓度下； b.在大气CO2浓度下 光合作用的温度范围和三基点 C3阴生植物10～20 ℃ 　 一般C3植物20～30 ℃　 C4植物　　35～45 ℃ 能使光合速率达到最高的温度 最适温度 膜脂与酶蛋白热变性，使光合器官损伤，叶绿体中的酶钝化； 高温刺激了光暗呼吸，使表观光合速率下降。　　 该高温下表观光合速率为零(45℃) 最高温度(热限) 低温时膜脂呈凝胶相; 叶绿体超微结构受到破坏酶促反应缓慢，气孔开闭失调。 该低温下表观光合速率为零(0℃) ) 最低温度(冷限) 抑制光合的原因或范围 定义 三基点 产生光合作用热限的原因： 一是由于膜脂与酶蛋白的热变性，使光合器官损伤，叶绿体中的酶钝化； 二是由于高温刺激了光暗呼吸，使表观光合速率迅速下降 昼夜温差对光合净同化率有很大的影响。白天温度高，日光充足，有利于光合作用的进行；夜间温度较低，降低了呼吸消耗，因此，在一定温度范围内，昼夜温差大有利于光合积累。 在农业实践中要注意控制环境温度，避免高温与低温对光合作用的不利影响。 玻璃温室与塑料大棚具有保温与增温效应，能提高光合生产力，这已被普遍应用于冬春季的蔬菜栽培。 (四)水分 水分亏缺会使光合速率下降。在水分轻度亏缺时，供水后尚能使光合能力恢复，倘若水分亏缺严重，供水后叶片水势虽可恢复至原来水平，但光合速率却难以恢复至原有程度(图)。 因而在水稻烤田，棉花、花生蹲苗时，要控制烤田或蹲苗程度，不能过头。 图33 向日葵在严重水分亏缺时以及在复水过程中 叶水势、光合速率、气孔阻力、蒸腾速度的变化 水分对光合作用的影响有直接的也有间接的原因。直接的原因是水为光合作用的原料。但是用于光合作用的水不到蒸腾失水的1%，因此缺水影响光合作用主要是间接的原因。 水分亏缺降低光合的主要原因有： (1)气孔导度下降 当水分亏缺时，叶片中脱落酸量增加，从而引起气孔关闭，导度下降，进入叶片的CO2减少。 (2)光合产物输出变慢 水分亏缺会使光合产物输出变慢，加之缺水时叶片中淀粉水解加强，糖类积累，结果引起光合速率下降。 (3)光合机构受损 缺水时叶绿体的电子传递速率降低且与光合磷酸化解偶联，影响同化力形成。严重缺水还会使叶绿体变形，片层结构破坏，这些不仅使光合速率下降，而且使光合能力不能恢复。 (4)光合面积扩展受抑 在缺水条件下，生长受抑，叶面积扩展受到限制。有的叶面被绒毛或蜡质覆盖，这样虽然减少了水分的消耗，减少光抑制，但同时也因对光的吸收减少而使得光合速率降低 小结 水分轻度亏缺时，供水后尚能使光合能力恢复，倘若水分亏缺严重，供水后叶片水势虽可恢复至原来水平，但光合速率却难以恢复至原有程度。 土壤水分太多，通气不良妨碍根系活动，间接影响光合； 水过多 (1