影响光合作用的外界条件

影响光合作用的外界条件一、光光照对光合作用的影响十分复杂可从三方面进行分析。1. 光的间接作用：作物进行光合作用必须以形成叶绿素为前提，而叶绿素的形成除需 一定营养元素和适宜的温度外，光照条件是主要的.黑暗中生长的幼苗呈黄白色，是由于缺光 阻碍了叶绿素的形成.在叶绿素形成的生化反应中，包含有需光的还原反应，此种反应，缺 光则不能进行。同时光合作用所需的CO2，主要从叶上的气孔扩散进入叶内被光合听用，而 气孔的开闭状况，直接影响CO2向叶内扩散当叶片照光时，光促使气孔张开,C0 2向叶内扩 散的阻力小，利于光合，反之在光照微弱时，气孔张开度小，妨碍CO2供应,对光合不利. 例如；禾本科作物处于57000勒克斯条件下,气孔张开度为6微米左右,800勒克斯下为23 微米，前者获得的CO2相当后者的2. 5倍。此外，光照能提高某些与光合过程密切有关的 酶（如二磷酸核酮糖羧化酶）的活性.这也间接地影响光合作用的进行.2. 光强度的直接影响：光合强度的实质是光能变成机物中的化学能，这种转变过程随 光强度增高而加快.但当光照强度增至一定程度时，许多作物的光合强度保持稳定，不再随光 强增强而提高.这种现象称光饱和现氛出现这种现象时的光照强度称光饱和点.关于光饱和现 象产生的原因，一方面可能是光合作用的色素和光化学反应来不及吸收和利用那么多的光 能，另一方面则是光合作用的暗反应不能配合,来不及利用那么多光化反应的产物。反之， 当光照强度逐渐降低时,光合强度也逐渐降低。在一定低光照强度条件下，作物既不吸收CO2 也不释放CO2,即作物进行光合作用消耗的C0 2量与呼吸作用释放的CO2量相等，此时的 光照强度称为该作物的光补偿点、各种作物的光补偿点和光饱和点不同，作物处于光补偿点 以上的光照条件下，才有光合产物累积。3. 光质的影响：光质不同也影响作物的光合作用，田间作物，常被阳光照射，阳光包 括红、橙、黄、绿、青、篮紫七种可见光光谱。叶片对光的吸收主要通过叶绿素进行，叶 绿素的吸收高峰是在红光和蓝紫光两种波长。试验证明，以能量相等的不同颜色光照射作 物时，红光及蓝紫光效率高，这两种光谱配合起来对光合作用最有利，可提高光合强度， 表明光合强度对光谱有选择性.此外，光质还影响光合产物中不同种类物质的相对含量。虽 然光合作用的主要产物是碳水化合物（糖，淀粉等），但也有少量蛋白质和脂肪。从实验得知， 在红光下形成碳水化合物多，合成蛋白质和脂肪极少，在蓝紫光下，则合成蛋白质和脂肪的 相对量增加,这给人们提供了改变外界条件，控制光合产物种类的可能性.早春水稻育秧时许 多地区常采用薄膜保温防寒，由于不同薄膜透过光的波长不同，使幼苗处于不同光质条件下， 测定的资料表明，盖浅蓝色薄膜培育6天的稻苗，假茎宽比无色薄膜和稍带红红色薄膜增加 2。5%和11. 8%，干重增加6.7%和5.5，叶绿素含量增加19%和15%.这与蓝紫光促进幼苗 进行光合作用合成蛋白质有关。因而采用浅蓝色薄膜覆盖育秧利于幼苗生长二、CO2CO2是光合的原料，大气中的CO2按体积计约为万分之三，即300ppn，这个浓度对作 物光合作用来说是较低的。若CO2浓度提高，则光合增强。大豆在良好的光照条件下，C02 浓度从300ppm提高至1600ppm，光合强度增加三倍左右.水稻的情形亦类似。在田间，如 增加CO2供应，增产显著。例如，在田间栽培的水稻以透明薄膜盖起来，于抽穗前30天至 齐穗期增加CO2供应，使薄膜内的CO2浓度达900ppn，其产量比对照增加29%，这是由 于光合强度提高，光合产物积累多，增加穗粒数和提高了结实率和粒重所致.若只在齐穗后 的28天内，使薄膜内的CO2浓度保持900ppm，则比对照增产21%，这是由于成熟过程中光合 增强,结实率和粒重明显增加所致.由此可知，增加CO2供应是一项有效的增产措施.这项措 施，目前在大田生产较难应用，而在覆盖栽培方面已逐渐推广应用。例如，北方冬季在塑料 棚内种植蔬菜，增加CO2供应.只要浓度不超过1000或1500ppn,增产幅度可达3050% 以上。若CO2浓度过高，则可能导致气孔关闭等不良效应，对光合不利。三、温度光合作用包括光化学反应和暗反应两部光化学反应不包括酶促反应，故与温度无关，暗反应是由酶所催化的化学反应，温度直 接影响酶的活性,从而影响光合作用的进行。在一定温度范围内，温度升高，光合增强。广西 栽培的多数作物，在10 一 35C下能进行光合作用.以25-30C最适宜，超过35C光合作用 开始下降，4050C时即停止。C4植物的最适温度比C3植物高些.低温之所以不利光合, 是由于细胞和叶绿体超微结构发生变化，造成功能紊乱，或气孔开关调节失灵、酶的活力受 影响等。甘蔗原产于热带，对低温十分敏感，早春时光合强度低，主要由于土温较低的影响。 据报道，当根际温度为15。5C时，其光合强度比21. 1C时低37%.高温降低光合的原因， 一方面是高温破坏叶绿体和细胞质的结构，并使叶绿体的酶纯化，另一面是在高温时呼吸增 强的速度大于光合增强速度，因此，虽然真正光合作用有所增强，但因呼吸消耗的有机物及产 生的CO2大幅度增加，以致实际测得的光合强度下降。在生产上若作物白天处于适宜的温 度条件下.光合强度高，夜间处于稍低的温度条件下，呼吸消耗少，利于光合产物的积累四、水分光合作用的进行必需消耗水分。在作物每天吸收水分的总量中，只有0。1%至1%被用 于光合作用，作物进行光合直接需要的水分，一般不缺少.水分不足引起光合强度下降的原因, 主要是：作物处于供水不足条件下，叶片进行蒸腾作用所消耗的水分，得不到及时补充，叶 组织含水量下降，气孔关闭，阻碍CO2向叶内扩散。当叶细胞严重缺水时，有机物输出绶慢 和水解酶活性增强，叶细胞中可溶性碳水化合物增加，因而降低光合强度。试验证明，玉米 叶片正常含水量若下降11%，光合强度要下降20%左右，含水量下降20%，光合强度则下降 52%。甘蔗由于土壤干旱出现永久萎蔫时，其光合强度要比正常的下降87%，即使进行灌 溉，叶子在数小时内含水量能够恢复正常，可是光合强度在灌溉后5天也只达未受旱植株的 60%，由此可见，叶片缺水过甚会严重损害光合过程这在水稻晒田,玉米,花生炼苗时要特别注 * 意.五、营养元素营养元素对光合作用的影响比较复杂，有些元素参加或促进叶绿素的形成，如氮和镁是 叶绿素的组成成分，而铁对叶绿素合成起促进作用。有些元素是光合过程进行某些反应所不 可缺少的，如铜、磷等是光能转变为化学能的过程所必需。此外，有些元素使光合酶活性增强或促进光合产物的输出， 也是提高光合强度不可缺少的，如钾、硼等.在生产上对作物光合作用影响最大的是氮，磷、 钾三种元素。试验证明，水稻叶含氮量（以干重计）从1 %增至4%，光合强度可提高1. 5 倍，若含氮量再增多，则光合强度不再提高，水稻叶片含P 2O5从0。2增至0。7%，光 合强度增加5倍以上，水稻叶片含K2O从0. 5%增到2%，光合强度增加4倍以上。甘蔗 叶片含氮量从1%增至2%，含P2O5量从0. 1%增至0. 35%,K 2O从0.4%增至2。5%， 可使光合明显增强。目前一般生产田主要是氮肥不足。阻碍光合强度提高，但对土壤比较肥 沃和氮肥用量较多的田块来说，则须增施磷、钾肥才能进一步提高光合强度。田间作物的光 合作用虽受多种环境条件同时影响，但通常是一、二种环境条件对于限制光合强度的提高起 主要作同，必须认真分析，把这一、二种起主要作用的外界条件找出来以及时设法加以改 善，才能迅速使光合强度提高到一个新的水干.