影響植物光合效率的因子及應(yīng)用

王瑩　張玉岐

1 影響植物光合作用的主要因子

1.1 光照強(qiáng)度

光照強(qiáng)度與光合作用的關(guān)系極為密切。光是光合作用的能量來(lái)源，也是葉綠素形成的條件。光照影響著葉片氣孔的開閉，從而影響到二氧化碳的進(jìn)人。此外光照還影響到溫度和濕度變化。在一定范圍內(nèi)，植物的光合強(qiáng)度隨著光照強(qiáng)度的增加而上升。當(dāng)光照強(qiáng)度增加到某一數(shù)值時(shí)，光合強(qiáng)度達(dá)到最大值，此后即使光照強(qiáng)度繼續(xù)增加，光合強(qiáng)度也不再增加。這種現(xiàn)象即是光飽和現(xiàn)象，達(dá)到光飽和時(shí)的光照強(qiáng)度叫做光飽和點(diǎn)。達(dá)到光飽和點(diǎn)后仍繼續(xù)增加光照，有些植物的光合強(qiáng)度不僅不增加反而會(huì)下降，這種現(xiàn)象稱為光抑制現(xiàn)象。根據(jù)植物對(duì)光照強(qiáng)度的不同要求，可把植物分為陽(yáng)性植物和陰性植物。陽(yáng)性植物如樺木、松樹、楊樹、懸鈴木、月季、扶桑、唐菖蒲等。陽(yáng)性植物的光飽和點(diǎn)接近全日照。而陰性植物在全日照1/10時(shí)就能進(jìn)行正常的光合作用，如果光照強(qiáng)度過(guò)高光合作用反而減弱。這類植物有云杉、紅豆杉、八仙花、杜鵑等。

當(dāng)光照強(qiáng)度較高時(shí)，植物的光合作用往往要比呼吸作用高，當(dāng)光照強(qiáng)度下降時(shí)，光合作用和呼吸作用隨著下降，當(dāng)光照強(qiáng)度降低到一定數(shù)值時(shí)，植物的光合作用吸收二氧化碳：與呼吸作用放出的二氧化碳相等，此時(shí)的光照強(qiáng)度叫做光補(bǔ)償點(diǎn)。光補(bǔ)償點(diǎn)標(biāo)志著該種植物對(duì)光照要求的極限，反映了該種植物對(duì)弱光的利用能力。在園林植物種植設(shè)計(jì)和室內(nèi)綠化裝飾工作中，要充分考慮到環(huán)境的光照強(qiáng)度和不同樹種，不同花卉的光補(bǔ)償點(diǎn)。一般喜光植物光補(bǔ)償點(diǎn)為500～1000勒克斯，耐陰植物為l00勒克斯。

1.2 二氧化碳濃度

二氧化碳濃度與光合強(qiáng)度的關(guān)系，也類似光照與光合強(qiáng)度的關(guān)系，有二氧化碳飽和點(diǎn)和二氧化碳補(bǔ)償點(diǎn)。二氧化碳補(bǔ)償點(diǎn)就是植物光合作用吸收二氧化碳與呼吸作用放出二氧化碳相等時(shí)環(huán)境中二氧化碳的濃度。二氧化碳補(bǔ)償點(diǎn)反映某種植物在低濃度下利用二氧化碳的能力。在二氧化碳補(bǔ)償點(diǎn)以上，光合強(qiáng)度會(huì)隨二氧化碳濃度的升高而增加。但當(dāng)二氧化碳濃度達(dá)到某一濃度時(shí)，光合作用不再隨二氧化碳濃度而增加，此時(shí)二氧化碳的濃度稱為二氧化碳飽和點(diǎn)。大多數(shù)植物的二氧化碳飽和點(diǎn)在正常日照條件下為0.08%～0.18%。二氧化碳濃度超過(guò)飽和點(diǎn)以后，將引起植物中毒或氣孔關(guān)閉，抑制光合作用。

1.3 溫度

溫度對(duì)光合作用的影響比較復(fù)雜，光合過(guò)程中的暗反應(yīng)包含著一系列的酶促反應(yīng)，而溫度直接影響到酶的活性。因此，溫度的變化必然對(duì)光合作用帶來(lái)影響。光合作用的最適溫度因不同植物而異。熱帶植物在低于5～7℃的溫度下，即不能進(jìn)行光合作用，而溫帶和寒帶植物在0℃以下仍能進(jìn)行光合作用。碳三植物最適溫度在10～30℃。碳四植物的光合作用最適溫度在40℃左右。

1.4 水分

水對(duì)光合作用的影響是間接的。當(dāng)土壤干旱，植物體內(nèi)水分虧缺時(shí)，會(huì)直接影響葉片組織含水量，造成氣孔關(guān)閉，二氧化碳不能進(jìn)入到葉肉間隙；而且植物缺水時(shí)，葉片中淀粉水解加強(qiáng)，糖分積累，影響到光合產(chǎn)物的輸出，這些情況都會(huì)影響到光合作用的進(jìn)行。

1.5 礦質(zhì)元素

礦質(zhì)元素對(duì)光合作用的影響既有直接作用又有間接作用。氮和鎂是葉綠素的組成元素，鐵和錳參與葉綠素的合成過(guò)程，鉀和磷等參與碳水化合物代謝，缺乏時(shí)便影響糖類的轉(zhuǎn)化和運(yùn)輸，這樣間接地影響到光合作用。此外，磷也參與光合作用中間產(chǎn)物的轉(zhuǎn)化和能量傳遞，對(duì)光合作用的影響很大。因此，合理施肥，保證礦質(zhì)元素營(yíng)養(yǎng)對(duì)光合作用的正常進(jìn)行非常重要。

1.6 植物體內(nèi)葉綠素含量

在一定范圍內(nèi)，光合強(qiáng)度與葉綠素含量成正比。植物在光照強(qiáng)度減弱的情況下，葉片內(nèi)的葉綠素含量會(huì)有所增加，這是植物對(duì)環(huán)境的適應(yīng)能力的表現(xiàn)。一般來(lái)說(shuō)葉綠素含量豐富的植物比較健壯，陰性樹種比陽(yáng)性樹種的葉綠素含量高。

1.7 植物不同生育期及葉片年齡

植物從苗期開始，隨植株的成長(zhǎng)，一直到開花期，光合強(qiáng)度表現(xiàn)出上升趨勢(shì)，開花期達(dá)到最高值。到了生育后期，隨植株的衰老，光合強(qiáng)度也逐漸下降。葉片幼小時(shí)光合強(qiáng)度低，成熟的葉片光合強(qiáng)度最高，葉片衰老變黃時(shí)光合強(qiáng)度又下降。所以同一株植物不同部位的葉片光合強(qiáng)度也有所不同。

1.8 光合產(chǎn)物的積累

光合產(chǎn)物的積累不利于光合作用，只有當(dāng)光合產(chǎn)物運(yùn)出時(shí)才有利于光合作用。所以光合強(qiáng)度高，產(chǎn)生大量可外運(yùn)的有機(jī)物，而有機(jī)物的外運(yùn)又反過(guò)來(lái)促進(jìn)光合作用的進(jìn)行，產(chǎn)生了一種良性的互促關(guān)系。在外界條件相同時(shí)，不同植物光合強(qiáng)度差別也很明顯。一般來(lái)說(shuō)草本植物的光合強(qiáng)度大于木本植物，陽(yáng)生葉的光合強(qiáng)度大于陰生葉，碳四植物的光合強(qiáng)度大于碳三植物。

2 提高植物光能利用率的措施

在生產(chǎn)實(shí)踐中常通過(guò)一些措施促進(jìn)植物的光合作用，從而促進(jìn)植物健壯生長(zhǎng)，達(dá)到栽培的目的。

2.1 延長(zhǎng)光合時(shí)間

延長(zhǎng)光合時(shí)間就是最大限度地利用光照時(shí)間，一是提高復(fù)種指數(shù)，采用輪作、間作、套種等辦法，在一年內(nèi)巧妙地搭配各種植物，從時(shí)間和空間上更好地利用光能，縮短土地的空閑時(shí)間。二是延長(zhǎng)生育期，適時(shí)早播、早栽和合理施肥，迅速擴(kuò)大光合面積，后期要求葉片不早衰，相對(duì)地增加了光合時(shí)間和延長(zhǎng)了生育期。近年來(lái)苗圃采用塑料大棚育苗，可以提前播種，使苗木的生育期延長(zhǎng)，生長(zhǎng)量也隨之增加。三是人工補(bǔ)充光照，在室內(nèi)小面積栽培中，當(dāng)陽(yáng)光不足或日照時(shí)間縮短時(shí)，可用日光燈補(bǔ)充光照。

2.2 增加光合面積

光合面積是指植物的葉面積而言，增加的辦法主要有合理密植和改變株形。

2.3 加強(qiáng)光合效率

光照、溫度、水分、肥料和二氧化碳濃度等因素都會(huì)影響光合效率，生產(chǎn)中改變這些因素則可加強(qiáng)光合效率。如在設(shè)施園藝中增加二氧化碳濃度的方法普遍應(yīng)用，空氣中的二氧化碳濃度為0.033%，而植物光合作用最適濃度0.1%，因此可用燃燒石油液化氣或用干冰升華、設(shè)置二氧化碳發(fā)生器等方法增加二氧化碳濃度，效果十分顯著。