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1、目录摘要21、光合作用31.1、概念31.2、光反应阶段31.3、暗反应阶段41.3、光和暗反应的有关方程式和能量转换41.4、光合作用的意义51.5提高农作物光合作用效率的方式52、光照与农作物间的关系82.1、长日植物82.2、短日植物82.3、日中性植物82.4、长和短日植物92.5、短和长日植物92.6、中日照植物92.7、两极光周期植物92.8、合理利用光能93、光能利用率93.1、概念93.2、影响光能利用率因素103.3、提高光能利用率的措施10参考文献10摘要大田作物是人类种植的供人类使用的植物，影响其生长的因素有很多，光合作用就是其中一个。研究提高大田作物光合作用时的光能利用
2、率对于大田作物的生长有着十分重要的作用。关键词：光能利用率、大田作物 、光合作用1、光合作用1.1、概念光合作用是指绿色植物通过叶绿体，利用光能，把二氧化碳和水转化成储存着能量的有机物，并且释放出氧的过程.。其过程可分为光反应和暗反应两个阶段。光反应阶段中的化学反应，必须有光能才能进行，光反应阶段的化学反应是在叶绿体内的类囊体上进行的。暗反应阶段中的化学反应，没有光能也可以进行，暗反应阶段中的化学反应是在叶绿体内的基质中进行的。光反应阶段和暗反应阶段是一个整体，在光合作用的过程中，二者是紧密联系、缺一不可的。1.2、光反应阶段条件：光，色素，光反应酶。场所：囊状结构薄膜上。影响因素：光强度，水
3、分供给植物光合作用的两个吸收峰。叶绿素a,b的吸收峰过程：叶绿体膜上的两套光合作用系统：光合作用系统一和光合作用系统二，（光合作用系统一比光合作用系统二要原始，但电子传递先在光合系统二开始）在光照的情况下，分别吸收680nm和700nm波长的光子，作为能量，将从水分子光解光程中得到电子不断传递，（能传递电子得仅有少数特殊状态下的叶绿素a) 最后传递给辅酶NADP。而水光解所得的氢离子则因为顺浓度差通过类囊体膜上的蛋白质复合体从类囊体内向外移动到基质，势能降低，其间的势能用于合成ATP，以供暗反应所用。而此时势能已降低的氢离子则被氢载体NADP带走。一分子NADP可携带两个氢离子。这个NADPH
4、+H离子则在暗反应里面充当还原剂的作用。意义：1：光解水（又称水的光解），产生氧气。2：将光能转变成化学能，产生ATP，为暗反应提供能量。3：利用水光解的产物氢离子，合成NADPH+H离子，为暗反应提供还原剂【H】（还原氢）。1.3、暗反应阶段条件：无光也可，暗反应酶（但因为只有发生了光反应才能持续发生，所以不再称为暗反应）。场所：叶绿体基质。影响因素：温度，二氧化碳浓度。过程：不同的植物，暗反应的过程不一样，而且叶片的解剖结构也不相同。这是植物对环境的适应的结果。暗反应可分为C3,C4和CAM三种类型。三种类型是因二氧化碳的固定这一过程的不同而划分的。C3反应类型：植物通过气孔将CO2由外界
5、吸入细胞内，通过自由扩散进入叶绿体。叶绿体中含有C5。起到将CO2固定成为C3的作用。C3再与【H】及ATP提供的能量反应，生成糖类（CH2O）并还原出C5。被还原出的C5继续参与暗反应。1.3、光和暗反应的有关方程式和能量转换水的光解：H202H+ 1/2O2递氢：NADP+ + 2e- + H+ NADPHADP+PiATP 二氧化碳的固定：CO2+C5化合物C3化合物有机物的生成或称为C3的还原：C3化合物（CH2O）+ C5化合物耗能：ATPADP+PI能量转化过程：光能不稳定的化学能（能量储存在ATP的高能磷酸键）稳定的化学能（糖类即淀粉的合成）反应图示1.4、光合作用的意义制造有机
6、物。绿色植物通过光合作用制造有机物的数量是非常巨大的。据估计，地球上的绿色植物每年大约制造四五千亿吨有机物，这远远超过了地球上每年工业产品的总产量。所以，人们把地球上的绿色植物比作庞大的“绿色工厂”。绿色植物的生存离不开自身通过光合作用制造的有机物。人类和动物的食物也都直接或间接地来自光合作用制造的有机物。 转化并储存太阳能。绿色植物通过光合作用将太阳能转化成化学能，并储存在光合作用制造的有机物中。地球上几乎所有的生物，都是直接或间接利用这些能量作为生命活动的能源的。煤炭、石油、天然气等燃料中所含有的能量，归根到底都是古代的绿色植物通过光合作用储存起来的。使大气中的氧和二氧化碳的含量相对稳定。
7、据估计，全世界所有生物通过呼吸作用消耗的氧和燃烧各种燃料所消耗的氧，平均为10000 ts(吨每秒)。以这样的消耗氧的速度计算，大气中的氧大约只需二千年就会用完。然而，这种情况并没有发生。这是因为绿色植物广泛地分布在地球上，不断地通过光合作用吸收二氧化碳和释放氧，从而使大气中的氧和二氧化碳的含量保持着相对的稳定。 对生物的进化具有重要的作用。在绿色植物出现以前，地球的大气中并没有氧。只是在距今20亿至30亿年以前，绿色植物在地球上出现并逐渐占有优势以后，地球的大气中才逐渐含有氧，从而使地球上其他进行有氧呼吸的生物得以发生和发展。由于大气中的一部分氧转化成臭氧(O3)。臭氧在大气上层形成的臭氧层
8、，能够有效地滤去太阳辐射中对生物具有强烈破坏作用的紫外线，从而使水生生物开始逐渐能够在陆地上生活。经过长期的生物进化过程，最后才出现广泛分布在自然界的各种动植物。1.5提高农作物光合作用效率的方式1、光光照强弱的控制，即是光照强度影响。光饱和点光照强度增加到一定程度光合速率不在随光照强度的增加而增加此时的光照强度就是光饱和点。光补偿点光合速率和呼吸速率相等时的光照强度就是光的补偿点（此时光合作用吸收的CO2等于呼吸作用放出的CO2）。植物在光补偿点时有机物的产生和消耗相等，不能积累有机物。而夜晚还要消耗有机物。因此，从全天来看植物所需的最低光照强度必须高于光的补偿点才能使植物正常生长。光照是光
9、合作用的条件之一，直接影响农作物光合作用效率的提高。但是，不同的农作物，对光照强弱的需求不同。植物对光照强度需要的不同分为阳生植物和阴生植物。光合作用与光照强度的关系（1）阳生植物：需要强的光照来进行光合作用，只有强的光照才能生长发育好，才能提高光合作用效率，如小麦、水稻、玉米、向日葵、松树、柳树等，阳生植物应种植在阳光充裕的地方；（2）阴生植物：进行光合作用时不需要太强的光照，太强的光照不利于生长发育，也不利于提高光合作用效率，如胡椒、人参、三七等，阴生植物应种植在隐蔽的地方。光波长绿色植物对不同波长的可见光吸收程度不同，最多的是蓝紫光和红橙光。最少的是绿光。并且不同颜色的光对光合作用的影响
10、不同：红光对蛋白质和脂肪形成有利。蓝紫光对糖类形成有利。2、二氧化碳的供应： 科学家通过研究绿色植物周围空气中二氧化碳含量与光合作用强弱的关系，得到下面曲线：从图中可知，二氧化碳的含量很低时，绿色植物不能进行光合作用制造有机物，只有达到某点时随着二氧化碳含量的提高，光合作用逐渐增强；当二氧化碳含量提高到一定程度时，光合作用的强度不再随二氧化碳含量的提高而增强。另外，当植物光合作用吸收CO2量等于呼吸作用呼出CO2量时，外界CO2的浓度叫做CO2的补偿点。可见，绿色植物周围空气中二氧化碳的含量，直接影响绿色植物的光合作用效率。 农作物周围空气中CO2的含量通常比较低，并且随着光合作用的进行还会降
11、低，使植株经常处于“二氧化碳饥饿”的状态，这显然不利于提高光合作用效率。对于农田里的农作物来说，确保良好的通风透光，既有利于充分利用光能，又可以使空气不断地流过叶面，有助于提供较多的CO2，从而提高光合作用效率。对于温室里的农作物来说，通过增施农家肥或使用二氧化碳发生器等措施，可以增加温室中二氧化碳的含量，同样可以提高农作物的光合作用效率。如果CO2浓度过高，光合作用不但不会增加，反而要下降，甚至引起植物CO2中毒而影响植物正常的生长发育。思考：怎样提高空气中CO2的浓度呢？1、合理密植，通风透光2、施用干冰。3、施用农家肥。可以使土壤中微生物的数量增多，活动增强，分解有机物，释放更多的CO2
12、。4、使用NH4HCO3肥料。即可以提供氨盐又可以提供CO2。5、温室可以和家禽动物养殖场相通，互相有利。那是不是CO2浓度越高，就越有利？大家分析温室效应。必须强调指出的是，空气中高浓度CO2可以强烈地吸收红外线。这样，随着大气中CO2浓度的不断提高，太阳辐射能在大气中就会“易入难出”，从而使地球好象温室一样逐渐变暖，这就会造成冰川融化、海面上升和气候异常。因此，农田中增施CO2也要适量，避免促成“温室效应”。3、必需矿质元素的供应：俗话说：“庄稼要长好，底粪要上饱”；“庄稼上底粪粮食打满囤”“；底粪不足苗不长，追肥不足苗不旺”；说明肥料对提高农作物产量有重要作用。矿质元素通常指肥料。对于光
13、合作用过程中由于有大量化学物质参与反应，而这些化学物质含有相应的矿质元素。所以，植物进行光合作用需要多种必需矿质元素。除了教材中所提到的N、P、K、Mg外，S、Fe、Mn、Cu、Zn、Cl等也参与光合机构的组成或运行。这些元素在植物生命活动中各有哪些重要作用？例如，（1）N 是组成蛋白质的元素。酶、核酸、生长素、ATP以及NADP+； 细胞结构的重要构件。（2）Mg 叶绿素；（3）P ATP以及NADP+；在维持生物膜的结构和功能上起着重要的作用。因为科学家发现，用磷脂酶将离体叶绿体膜结构上的磷脂水解后，在原料和条件都具备的情况下，这些叶绿体的光合作用受到明显的阻碍。（4）K 绿色植物通过光合
14、作用合成糖类，以及将糖类运输到块根、块茎和种子等器官中，都需要K。 （合成、运输糖类需K。） 以上例子说明，只有保证植物必需矿质元素的供应，才能使光合作用顺利地进行下去。但是，必需矿质元素的供应如果过量，也会给农作物的生长、发育带来危害，例如，N肥施用过多，会造成农作物倒伏，从而影响农作物光合作用效率的提高。施肥要求：1、根据植物生长规律和需肥规律2、中耕松土，促使根对矿质元素的吸收3、发展生态农业，合理补充有机肥料。4、与豆科植物进行间种或轮种，豆科植物能固氮，将大气中的N还原成氨。提高土壤肥力，增加氮肥。2、光照与农作物间的关系2.1、长日植物指在24h昼夜周期中，日照长度长于一定时数，才
15、能成花的植物。对这些植物延长光照可促进或提早开花，相反，如延长黑暗则推迟开花或不能成花。属于长日植物的有：小麦、大麦、黑麦、油菜、菠菜、萝卜、白菜、甘蓝、芹菜、甜菜、胡萝卜、金光菊、山茶、杜鹃、桂花、天仙子等。典型的长日植物天仙子必须满足一定天数的8.511.5h日照才能开花，如果日照长度短于8.5h它就不能开花。2.2、短日植物指在24h昼夜周期中，日照长度短于一定时数才能成花的植物。对这些植物适当延长黑暗或缩短光照可促进或提早开花，相反，如延长日照则推迟开花或不能成花。属于短日植物的有：水稻、玉米、大豆、高粱、苍耳、紫苏、大麻、黄麻、草莓、烟草、菊花、秋海棠、腊梅、日本牵牛等。如菊花须满足少于10h的日照才能开花。2.3、日中性植物这类植物的成花对日照长度不敏感，只要其他条件满足，在任何长度的日照下均能开花。如月季、黄瓜、茄子、番茄、辣椒、菜豆、君子兰、向日葵、蒲公英等。2.4、长和短日植物这类植物的开花要求有先长日后短日的双重日照条件，如大叶落地生根、芦荟、夜香树等。
