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探究影响光合作用的因素与应用【摘要】： 光合作用是绿色植物和藻类利用叶绿索筹光合色索和某些细菌利用其 细胞本身，在可见光的照射下，将二氧化碳和水（细菌为硫化氢和水）转化为有机物, 并释放岀氧气（细菌释放氢气）的生化过程关键词】：植物 光合作用 影响因索 实践应用光合作用公式CO +H O > CH O +O（―）光照：主要影响光反应加）在一定的光照强度范围内，光合速率随光照强度增加而加快（因为光反应产生的［H］和ATP增多，使暗反应加快，光合作用产物增光质、光能当达到某一光照强度，光合速率不再加快（主要原因是受暗反应中酶和C02供应量等的 限制）0实际应用：适当提高光照强度，延长光合2用时间，增加）@作用而积（如合理密植）或间作套种不同种类植物都可提高光能利用打 叶绿体（色素、酶）百血物百血66術A.C02吸收C02釋放光照强度关键点含义：- A点：-只进行呼吸作用-B点：-光补偿点(光合 作用强度二呼吸 作用强度)-C点：-光饱和点阳生植物阴生植物(2) 光质对光合速率的影响光质不同也影响光合作用速率，在可见光的光谱范围内，不同波长的光，光合作川的效率是 不同的复色光(片光)下，光合速率最快，由于叶绿体中色素吸收光的高峰是在红光和蓝 紫光部分，所以，在能量相等的情况下，红光和蓝紫光光合作用的效率要高于黄绿光n —般 来说不同的光波影响下的光合高峰相当于叶绿素和类胡萝卜素的吸收光谱高峰。

在自然条件 下，植物或多或少的受到不同波长的光线照射不同颜色的光线会对植物的生长发育产生不 同的影响看，不同的植物对不同波长的光会有不同的反应科学研究表明，在不同的光质IS 不但光合作用的强弱有差异，而且光合作川的产物也不完全一样例如植物在蓝紫光的照射 下生长，其光合作用产物中蛋白质和脂肪的含量就会增加，二在红光的照射下生长，其光合 作用产物糖类的含量就会比较多实际应用：在研究植物叶片的呼吸作用时，为了避免光合作用的影响，安装绿色安全灯在 需要人工补充光照的温室和期料人棚中栽培农作物时，就对以根据所需要的光合作川产物的 类型，来选择适合的光源以及玻璃或蜩料薄膜种植温室人棚为了增加光合强度，采用口色 幫料薄膜根据植物不同的品种，选择不同的色膜，就能改善光合产物的品质3) 日变化光合速率在一天中有变化，一般与太阳辐射进度相符合，如图所示曲线AB段表明光合作川强度随光照 增强而增强，DE段光合作用强度下 降的原因是光照强度减弱对于C 点光合作用强度减弱的解释是：由于 中午温度过高，蒸腾作用过犬，叶片 的气孔关闭，使光合作用的原料之一 的二氧化碳供应量人量减少，以至于 碳反应阶段植物体内的五碳化合物 不能与之结合，使三碳化合物的形成 人为减少2-CO主要影响暗反应图甲和图乙都表示在一定范围内，光合作用速率岁CO2浓度增加而增大，但当CO2达到一 定浓度厉，光合作用速率不再增加。

图甲中C点表示光合作用速率等于细胞呼吸速率吋CO2 浓度，即C02补偿点，图乙中的A点宝石进行光合作用所需C02的最低浓度图甲和图乙 中的S和B点都表示C02饱和点实际应用：在光照，温度，肥与水供应良好的条件下，C02浓度常是光合作用的限制因子, 因此在农业生产上可以通过正其行，通其风，增施农家肥等增人CO2浓度，提高光能利用 率3 •温度…■主要影响暗反应在一定范囤内，光合作用速率随温度升高二 加快；温度过高会使酶活性卜降，从而使光 合作用速率想将一•般植物在1O°C-35°C K 正常进行光合作用，其中AB段(10°C-35 °C),岁温度的升高二逐渐加强B点(35 °C)以上光合酶活性下降，光合作用开始下 降，40°C-50°C光合作用儿乎完全停止实际应用：适时播种，温室栽培农作物时，白天适当広£&址儻盪 有机物积累最适温度：C-3阴生植物ior-2or, 一般C-3植物2 °C-45^0光合速率T水既是光合作用的原料，乂是 体内齐种化学反应的介质，同 时水还影响气孔的开闭，简介 影响CO2进入植物体内在一 定范围内，含水量增加，光合 作用速率加快，但到A点时， 水达到饱和就就不再增加，缺 少则光合速率下降含水量实际应用：在实际生产上，合理灌溉。

5 •必需矿质元素必需矿质元素直接或简介影响光合作用N, Mg, Fe, Mn等是叶绿素生物合成 所必需的元素；K,P等参与碳水化合物代谢，缺少时会影响糖类的转变和运输;P参与叶绿素膜的构成及光合作用中间产物的转变和能量传递在一定范囤内，增人必需 元素的供应，可提高光合 作川速率,但当超过一定 浓度后，会因土壤溶液浓 度过高而导致职务光合 作用速率下降实际应用：在农业生产中，合理施肥6••光照面积（叶面积指数）A光合作用实际量物质量B干物质量OA段表明随叶面积的不断增大，光合作用实 际量不断增人,A点为光合作用而积的饱和点 随叶面积的增大，光合作用不再增加，原因是 有很多叶被遮扌当，光照强度在光补偿点以下 OB段表明干物质量随光合作川增加而增加， 而由于A点以厉光合作用不再增加，但叶片面 积的不断增加呼吸量(OC)不断增加，所以干 物质积累量不断降低(BC)o0| 2 4 6 8叶面积指数实际应用：适当间苗，修剪按，森林适时采伐等合理施肥，浇水避免徒长封行过早, 使中下层叶子所受光照往往在光补偿点一下，白白消耗有机物，造成不必要的浪费7 ••多因子外界因素对植物光合速率的影响光严卩甲光照强蛊高中低< — — —P乙光照品2 2 2 o OO c CC度度度浓浓浓P点时，限制光合速率的因索应为 横坐标所表示的因子，随其因子的 不断加强，光合速率不断提高。

当 到Q点时，横坐标所表示的因子， 不再是影响光合速率的因子，要想 提高光合速率，对采取适当捉高图P Q丙温度实际应用：在生产上，温室栽培时，在一定光照强度下，白天适当提高温度，增加光合酶 的活性，提高光合速率，也可同时适当增加CO2,进一步提高光合速率当温度适宜时, 可适当增加光照强度和CO2浓度以提高光合作用速率总之，可根据具体情况，通过增加 光照强度，调节或增加CO2浓度来在、充分提高光合速率，以达到增产的目的•内因(1)叶龄幼叶不断生长，叶绿素不断增 加，光合速率不断加快；老叶 叶绿索破坏，光合速率减慢O 叶龄实际应用：农作物，果树管理片期适当摘除老叶，残叶，及茎叶蔬菜及时换新叶，都是根据 其原理，降低其细胞呼吸消耗有机物光合作用華开花期营养期幼苗期同一植物在外界条件 相同的情况F，光合作 川速率市弱到强依次 是：幼苗期，营养期， 开花期2)同一植物的不同生长阶段 >光照強度实际应用：可根据植物咋不同生长发育阶段光合作用速率不同，适时，适量地提供水肥及 其它环境条件，以使植物茁壮成长3)在一定范围内适当增加CO2浓度对C-3植物更有效(其CO2饱和点与补偿点均比较高)实际应用：C-4植物可适于高原，干旱，强光环境(中午气孔关闭仍可进行光合作用…•无 光和午休现象)；在一定范围内提高CO2浓度更有利于提高C-3植物的光合速率。

光合作用原理在生活中的应用1.增施二氧化碳“气肥”,增加光合作用原料从光合作用的机理中可以看出：CO2是光合作用的原料但是空气中的CO2含 量却只有0.03%左右，远远不能满足光合作用提高作物产量的要求如果设法适 为增加空气或土壤中CO2浓度，就可使光合效率提高据有人研究发现：一般 CO2增加到0.1 %〜0.5%时就可提高光合作用，但为超过0.6%的浓度时，则反 而会使光合作用受抑制，甚至使植物受到毒害；1佃为CO2浓度低于0.008%〜0.01 %时，则光合作用又会显著减低甚至完全停止，使植物无法制造养料而至死 根据这个道理，我们可以施用有机肥，利用有机物分解放出的CO2,就可以达 到保持作物下层叶片的CO2不致亏缺而高产的n的2.延长光合作用时间，增加光合产物的积累改革耕作制度，提高复种指数，在温度允许的范围内，使1年中尽可能多的吋间 在农出里生长作物育苗移栽及近年来发展很快的保护地栽培等，均可达到延长 生长季节的H的特别是温室生产，还可以利用非生长季节的太阳能，也可想法 使部分农业生产从露天逐步过渡到保护设施内生产，达到“工厂”化生产不受 气候条件的限制，“厂房”内四季长青，农业产品常年不断。

3•选育有利于光合作用进行的株型，充分利用光能制造光合产物不少研究者发现：在作物群体中，上层叶片为斜立型，中层为中间型，下层是平 铺型株型者，其光能利用率最好近年來，高产农田作物群体结构有向植株矮化、 作物层向薄的方向发展的趋势由于这样的叶层，白天增温快，光合作用旺盛； 夜间降温剧烈，呼吸损耗减少，因此，有利于物质积累4.避免或减轻农作物“午休”期的影响，增加光合产物积累机会农作物在进行生理代谢时，需要一•个适宜的外界环境条件就光合作用來说，它 除需要充足的光照、水分和一定的CO2外，还需要有一个适宜的温度条件一 般来说，光合作用的最适温度是25〜30°C,如高于此温度就会使作物蒸腾量过 大而产生失水萎着，有机物运输受阻，CO2的吸收减少此外，过高的温度还 会破坏叶绿体的结构，导致叶绿体中酶活性下降，导致光合作用减缓甚至完全停 止，这时便会出现“午休”现象有研究指出，“午休”造成的损失可高达光合 生产的30%〜50%,甚至更多因此，在生产中要采取一•系列的播施，来避免 或减轻其“午休”期的影响简单可行的方法之-•就是用少量水改善出间小气候 和作物的水分状况，以减轻光合“午休”现象，来达到增加作物产量的FI的。

5•合理应用生长调节物质，提高光合作用效率美国的亨利•约克亚马(H. Yoroyama)等发现了一•种新型的生物调节剂，它能使 植物的光合效率大大提高，这种生物调节剂的化学名称叫做2■二乙氨乙基・3、4・ 二氯酚基乙恤，缩写为DCPTAo在多年的研究中发现，DCPTA可以使银胶菊的 橡胶含量成倍增加：使大皿大豆的蛋白质含量提高68%,脂肪提高20%,产量 增加35%；在温室内能使棉花莆铃增加80%-由于DCPTA提高了植物光合作 用过程中把空气小二氧化碳转化为生化物质的能力，所以植物的产量明显提高 To有人认为DCPTA是迄今为止发现的第一种既能影响光合作用，乂能增加产 量的生物调节剂6•利用不同色光，改善光合产物品质由于不同的植物对不同波长的光有不同的反应，所以根据植物的不同品种，选择 不同的有色薄膜就能在农、林、园艺、植物药等绿色生产上达到不同的H的据 试验：甜瓜在红光照射下，不仅能显著提高瓜内糖分和维生素含量，而且可提前 20天收获；小麦在红光下或晚播后覆盖红色薄膜，可加速生长，增加产量；四 季豆和辣椒以红膜为好；棉花育秧也以红色为好，这样培育出来的棉花株高茎粗, 根多叶大用红色薄膜罩在黄瓜秧苗上，可使黄瓜增产0.5〜1倍。

用蓝色薄膜 覆盖小麦，可加速其蛋白质的合成，大大改善小麦的詁质；蓝色薄膜下的黄瓜和 香菜，维生素C的含量增加有人认为，这是与蓝光能激发气孔开放有关试 验发现：蓝光会启动排出细胞内带正电的氢离子（质子）的泵此泵启动后，会在 细胞膜内外产生一个电位差这一电位差会把钾离子和水分吸入细胞，细胞随即 鼓胀，于是气孔开放，便有利于。