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光照强度、时间和二氧化碳浓度对植物光合作用的影响

来源: 本站  类别:技术文章  更新时间:2010-4-27 15:50:34  阅读

植物光合作用,总的来说,受到光照强度、时间、水分、二氧化碳、矿物质和温度等因素的影响。每种因素,影响的方式不同,有些对植物光合作用的影响比较大,如水分的含量高低;有些对植物的影响相对小些,如矿物质的影响。本文主要针对光照强度、时间和二氧化碳浓度这三个因素对光合作用造成的影响分析,希望各位朋友能够得到一点点启示,当然也希望朋友们能够与我们相互切磋讨论,以深化对植物光合作用过程的理解。
       简单说:绿色植物的光合作用强度在CO2的饱和点前,随CO2 浓度的增加光合强度增加;当超过co2的饱和点后,CO2的浓度再增加,光合强度不再增加。
详细讲:陆生植物光合作用所需要的碳源,主要是空气中的二氧化碳,二氧化碳主要是通过叶片气孔进入叶子。大气中的二氧化碳含量,如以容积表示,仅为0.03%,但光合过程中吸收相当大量的二氧化碳,如向日葵的叶面吸收0.14CO2cm3/h·cm2。以前已经讲过,气孔在叶面上所占的面积(叶片面积可以用叶面积检测仪来测定,快速方便)不到1%,这样小面积的气孔如何吸收大量的二氧化碳呢?根据试验结果,如小孔只占总面积的0.31%时,而CO2被NaOH吸收的速度相当于总面积的14%,即加快45倍左右。这种现象,完全符合以前所讲过的蒸汽经过小孔扩散的特点。空气中的二氧化碳经过气孔进入叶肉细胞的细胞间隙,是以气体状态扩散进行的,速度很快;但当二氧化碳通过细胞壁透到叶绿体时,便必须溶解在水中,扩散速度也大减。
陆生植物的根部也可以吸收土壤中的二氧化碳和碳酸盐,用于光合作用。试验证明,把菜豆幼苗根部放在含有14CO2的空气中或NaH14CO3的营养液中,进行光照,结果光合产物中发现14C。关于根部吸收的二氧化碳如何用于光合作用问题,据研究,二氧化碳透入根后就与丙酮酸结合成草酰乙酸,再还原为苹果酸,苹果酸沿输导组织上升而透入绿色器官——叶、茎和果实中。如果这时在光照下,则用于光合作用;如果在黑暗中,大部分的二氧化碳就排出体外。
浸没在水中的绿色植物,其光合作用的碳源是溶于水中的二氧化碳、碳酸盐和重碳酸盐,这些物质可通过表皮细胞进入叶子中去。
二氧化碳是光合作用的原料,对光合速率影响很大。前面讲过,空气中的二氧化碳含量一般占体积的0.033%(即0.65mg/L,0℃,101kPa),对植物的光合作用来说是比较低的。如果二氧化碳浓度更低,光合速率急剧减慢。当光合吸收的二氧化碳量等于呼吸放出的二氧化碳量,这个时候外界的二氧化碳数量就叫做二氧化碳补偿点(CO2compensation point)。水稻单叶的二氧化碳补偿点是55mg/LCO2(25℃,光照>10klx),其变化范围随光照强度而异。光弱,光合降低比呼吸显著,所以要求较高的二氧化碳水平;才能维持光合与呼吸相等,也即是二氧化碳补偿点高。当光强,光合显著大于呼吸,二氧化碳补偿点就低。作物高产栽培的密度大,肥水充足,植株繁茂,吸收更多二氧化碳,特别在中午前后,二氧化碳就成为增产的限制因子之一。植物对二氧化碳的利用与光照强度有关,在弱光情况下,只能利用较低的二氧化碳浓度,光合慢,随着光照的加强,植物就能吸收利用较高的二氧化碳浓度,光合作用加快。
       而光照时间对光合作用的影响是通过延长光照时间,从而影响光合作用的时间来显现的。它只是延长光和作用时间,并不是增强光合作用强度。光照对光合作用的影响是通过这样来影响的:光合作用是一个光生物化学反应,所以光合速率随着光照强度的增加而加快。但超过一定范围之后,光合速率的增加变慢,直到不再增加。光合速率可以用CO2的吸收量来表示,CO2的吸收量越大,表示光合速率越快。

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