《《植物生产与环境植物生产与环境》》授课教师：杨 川剑阁县武连七一中学剑阁县武连七一中学 植物生产与光能利用植物生产与光能利用→本章概述本章概述→内容简介内容简介•一、植物光合作用一、植物光合作用 光合作用的意义、主要过程及影响因素 •二、植物的呼吸作用二、植物的呼吸作用 呼吸作用的意义、主要过程及影响因素，呼吸作用在植物生产上的应用，光合作用与呼吸作用的关系 •三、提高植物光能利用率的途径三、提高植物光能利用率的途径 植物的光合性能、光能利用率，提高光能利用率的途径 植物生产与光能利用植物生产与光能利用→本章概述本章概述→学习目标学习目标•1．熟练掌握：光合作用、呼吸作用、光能利用率等基本概念；呼吸作用在植物生产上的应用 •2．掌握：影响光合作用的因素及提高光能利用率的途径 •3．了解：昼夜与四季的变化规律及二十四节气；光合作用、呼吸作用的过程 植物生产与光能利用植物生产与光能利用→本章概述本章概述→重点难点重点难点•1．光合作用、呼吸作用的过程 •2．光合作用和呼吸作用的联系与区别 •3．提高植物光能利用率的途径 光合作用是生物界获得能量、食物以及氧气的根本途径,其意义主要体现在:一是把无机物转变成有机物 。
二是蓄积太阳能量三是净化空气 植物的光合作用植物的光合作用→植物的光合作用植物的光合作用 植物的光合作用植物的光合作用→光合作用的主要过程光合作用的主要过程•光合作用分为二个阶段:第一步是光能的吸收、传递和转换成电能，主要由原初反应完成；第二步是把电能转变为活跃的化学能，由电子传递和光合磷酸化完成；第三步是活跃的化学能转变为稳定的化学能，由碳同化进行前两步需在有光条件下进行，又称光反应；而碳同化可在光下，也可在黑暗中进行，称为暗反应 光合作用中各种能量转变情况光合作用中各种能量转变情况光反应暗反应能量转变光能→电能电能→活跃化学能活跃化学能→稳定化学能贮藏能量的物质量子 电子ATP、NADPH糖类能量转变过程光能的吸收、传递、转换电子传递、光合磷酸化碳同化能量转变部位类囊体片层类囊体片层叶绿体基质 原初反应和光合磷酸化在叶绿体的基粒片层上进行，需在有光条件下进行，又称光反应原初反应是光合作用的起点，是色素分子被光激发引起的光物理和光化学反应过程，包括色素对光能的吸收、光能在色素分子之间传递和受光激发的叶绿素分子引起的电荷分离叶绿素分子放出高能电子后，被类囊体膜上的传递电子的物质接受，这些物质将电子一个个地传递，最后传给NADP。
在电子传递过程中，一部分高能电子的能量被释放，其中一些能量推动ADP转化为ATP，称之为光合磷酸化作用 植物的光合作用植物的光合作用→光反应光反应 而碳同化过程可以在光下，也可在黑暗中进行，称为暗反应，它是在叶绿体的基质中进行主要有两条途径，分别称为C3途径和C4途径C3途径也称卡尔文循环二氧化碳的接受体是二磷酸核酮糖（RuDP）RuDP接受二氧化碳后，很快分解为磷酸甘油酸（PGA）PGA在同化力的作用下，再经一系列的变化形成葡萄糖、蔗糖和淀粉，另一些物质又转化为RuDP继续参加循环.C4途径二氧化碳接受体是磷酸烯醇式丙酮酸（PEP），生成的第一个产物是草酰乙酸和苹果酸等以后草酰乙酸或苹果酸脱掉二氧化碳转化为丙酮酸，又进一步转化为PEP继续循环下去 植物的光合作用植物的光合作用→暗反应暗反应 植物的光合作用植物的光合作用→光合作用的产物光合作用的产物•光合作用的产物有碳水化合物、有机酸、氨基酸、蛋白质等，主要为碳水化合物光合作用产物与植物种类、叶龄、光质及氮素营养等有关例如，嫩叶产生的蛋白质较多，成熟叶片形成的蛋白质较少；红光下植物合成的碳水化合物较多，蓝紫光下合成的蛋白质较多；氮素营养增加，产生的蛋白质则较多。
植物的光合作用受多种因素影响1．光照强度 为了提高作物对光能的利用，适当增强光照，如合理密植、整枝修剪、去老叶等，以改善田间的光照条件2．CO2浓度 生产上常通过施用有机肥料、通风等措施来增加CO2浓度3．水分 土壤水分含量对植物光合作用影响很大，如土壤干旱光合作用受到抑制叶片缺水也会影响光合作用正常进行4．温度 一般温带植物能进行光合作用的最低温度为0℃～5℃在10℃～35℃范围内，光合作用能正常进行；35℃以上光合作用受阻，40℃～50℃以上光合作用完全停止5．矿质元素 N、Mg、Fe、Mn、P、K、B、Zn等元素都会直接或间接对光合作用产生影响6．植物内在因素 主要有叶龄、叶的结构和光合产物的输出等 植物的光合作用植物的光合作用→影响光合作用的因素影响光合作用的因素 呼吸作用可分为有氧呼吸和无氧呼吸两类有氧呼吸是高等植物呼吸的主要形式，一般来说，淀粉、葡萄糖、果糖、蔗糖等碳水化合物是最常见的呼吸基质无氧呼吸在微生物中常称为发酵，如酒精发酵、乳酸发酵等植物的呼吸作用植物的呼吸作用→呼吸作用的概述呼吸作用的概述 植物的呼吸作用有多种途径，当其中一条途径受阻，可以通过其他途径来维持正常的呼吸作用，这是植物在长期的进化中形成的适应现象。
这里主要介绍糖酵解－三羧酸循环过程糖酵解：在无氧条件下，丙酮酸进行酒精发酵、乳酸发酵；在有氧条件下，丙酮酸则进入三羧酸循环 三羧酸循环：在有氧条件下，丙酮酸在酶和辅助因素作用下，首先经过一次脱氢和脱羧，并和辅酶结合形成乙酰辅酶，乙酰辅酶和草酰乙酸作用形成柠檬酸（含有一个羟基、三个羧基），这样反复循环进行 植物的呼吸作用植物的呼吸作用→ 呼吸作用的主要过程呼吸作用的主要过程 影响呼吸强度的因素主要有：温度、水分、浓度等 植物的呼吸作用植物的呼吸作用→影响呼吸作用的因素影响呼吸作用的因素 植物的呼吸作用植物的呼吸作用→ 呼吸作用的应用呼吸作用的应用•1.呼吸作用与粮油种子贮存呼吸作用与粮油种子贮存常通过降低种子的含水量，温度和空气中含氧量，适当增加二氧化碳含量，可减弱呼吸消耗，延长贮存时间•2.呼吸作用与果品、蔬菜的贮存保鲜呼吸作用与果品、蔬菜的贮存保鲜生产上常通过降低湿度；相对湿度保持在80%-90%，推迟呼吸交换出现；通过降低02浓度，增加C02浓度和N2浓度，延长贮藏时间•3.呼吸作用与作物栽培呼吸作用与作物栽培水稻浸种催芽用温水淋种和时常翻种，水稻育秧采用湿润育秧，作用的中耕松土等栽培措施都是保证作物呼吸作用正常进行。
光合作用和呼吸作用又有相互依赖、紧密相连的关系，二者互为原料与产物，光合作用释放O2可供呼吸作用利用，而呼吸作用释放CO2也可被光合作用所同化 植物的呼吸作用植物的呼吸作用→光合作用与呼吸作用的区别光合作用与呼吸作用的区别 光合作用 呼吸作用 原料 C02、 H2O 02、淀粉、已糖等有机物 产物 淀粉、已糖等有机物、02 C02、 H2O等 能量转换 贮藏能量的过程 光能—电能—活跃化学—稳定化学能 释放能量的过程 稳定化学能—活跃化学能物质代谢类型 有机物质合成作用 有机物质降解作用 氧化还原反应 H2O被光解,C02被还原 有机物被氧化,生成H2O 发生部位 绿色细胞、叶绿体、细胞质 生活细胞,、线粒体、细胞质 发生条件 光照下才可发生 光下,暗处均可发生 提高植物光能利用率的途径提高植物光能利用率的途径→作物光能利用率作物光能利用率•决定作物产量的因素是：叶面积、光合强度、光合时间、呼吸消耗和经济系数在一定范围内，叶面积越大，光合作用积累的有机物质越多，产量也就越高；叶面积系数是反映作物群体结构的重要指标之一适当延长光合作用的时间，可以提高作物产量作物的光能利用率普遍不高。
据测算，只有0.5%～1%的辐射能用于光合作用低产田作物对光能利用率只有0.1%～0.2%，而丰产田对光能的利用率也只有3%左右造成光能利用率不高的原因主要有三个，一是谷类作物漏光高损失可达5%以上；二是受光饱和现象限制；三是受环境条件(自然干旱、缺肥、CO2浓度过高或过低)及作物本身生理状况的影响 提高作物光能利用率的途径主要有：选育光能利用率高的品种、合理密植、间套复种和加强田间管理等 提高植物光能利用率的途径提高植物光能利用率的途径→提高光能利用率的途径提高光能利用率的途径 本章小结本章小结→本章小结本章小结•一、植物的光合作用一、植物的光合作用 光合作用是生物界获得能量、食物以及氧气的根本途径，光合作用的意义主要体现在三方面：把无机物转变成有机物、蓄积太阳能量和净化空气 光合作用的实质是将光能转变成化学能根据能量转变的性质，可将光合作用分为三个阶段：第一步，光能的吸收、传递和转换成电能，主要由原初反应完成第二步，电能转变为活跃的化学能，由电子传递和光合磷酸化完成第三步，活跃的化学能转变为稳定的化学能，由碳同化进行 植物的光合作用受多种因素影响，主要有光照度、CO2浓度、水分、温度、矿质元素、植物内在因素等。
•二、植物的呼吸作用二、植物的呼吸作用 呼吸作用可分为有氧呼吸和无氧呼吸两类呼吸作用对植物生命活动具有十分重要的意义，主要表现在三方面：为植物生命活动提供能量、中间产物是合成植物体内重要有机物质的原料、在植物抗病免疫方面有重要作用 植物的呼吸作用有多种途径，主要是糖酵解－三羧酸循环过程植物的呼吸作用受多种因素影响，主要有O2和CO2浓度、水分、温度等利用呼吸作用原理可进行粮油种子贮藏、多汁果实和蔬菜的贮藏及保鲜、作物栽培等 •三、提高植物光能利用率的途径三、提高植物光能利用率的途径 决定作物产量的因素是：叶面积、光合强度、光合时间、呼吸消耗和经济系数当前作物对光能利用率不高的主要原因是：漏光、受光饱和现象限制、环境条件及作物本身生理状况的影响 提高植物光能利用率的途径主要有：选育光能利用率高的品种、合理密植、间套复种、加强田间管理等 本章小结本章小结→复习思考复习思考1．表述下列名词：植物生长、植物发育、种子、种子萌发、植物生长周期性、根冠比、顶端优势、春化作用、光周期现象、植物激素2．以小麦、棉花种子为例，说明种子的萌发 3．举例说明植物生长的周期性和相关性 4．简述环境因素对植物营养生长的影响。
5．举例说明植物成花原理在农业生产上的应用 6．如何通过控制光照、温度、水分、气体等环境条件来控制植物生长发育 7．举例说明植物激素及生长调节剂在植物生产上的应用 自测自测•一、判断题• 1.C３途径CO2受体是RUDP,此反应在叶肉细胞中进行，C４途径CO2受体是PEP,此过程在维管束鞘细胞中进行2.C４植物比C３植物的光合效率高 •3.光照度低于光补偿点，植物便不能进行光合作用 •4.在光合产物中，嫩叶形成蛋白质较多，成熟叶片形成的较少.•5.小麦和玉米的CO2补偿点是不同的，小麦是低补偿点植物，玉米是高补偿点植物.•6.呼吸作用放出的能量，都用于形成ATP，供生命需要.•7.在农村贮藏过久的种子往往失去萌发力，这主要是种子内养分消耗及原生质变性的结果 •8.糖酵解是有氧呼吸与无氧呼吸的共同阶段 •9.有氧呼吸在黑暗中不能进行，无氧呼吸在光下不能进行. 10.有氧呼吸产生的ATP少，消耗基质多，同时产生酒精能引起细胞原生质中毒，故无氧呼吸有害无利.•11.在呼吸作用中，糖酵解的最终产物是丙酮酸•12.ATP的分子简式A-P-P-P •13.植物的根.叶发生萎蔫时，呼吸反而加强 •二、选择题•1、光合作用中释放的氧气来自于_____。
•A、CO2 B、H2O. C、CO2 D、都不是 •2、进行光合作用的细胞器是_____________ •A、质体 B、有色体 C、叶绿体. D、线粒体 •3、下列植物中______属于C4植物 •A、高梁. B、小麦 C、玉米和水稻 D、棉花 •4、在一定范围内,叶面积系数越大,产量越高,但超过一定范围,产量反而降低,据研究,各种作物的最大叶面积系数一般不超过__________ •A、3 B、4 C、5. D、6 •5、果实食用品质最佳的时期是____________ •A呼吸高峰出现前 B呼吸高峰出现时. C呼吸高峰过后 D成熟后 谢 谢 观 看 谢谢观看 。