1、第第6章章 植物生产与光能利用植物生产与光能利用第二节第二节 植物的呼吸作用植物的呼吸作用第三节第三节 提高植物光能利用率的途径提高植物光能利用率的途径第一节第一节 植物的光合作用植物的光合作用返回主页面第一节第一节 植物的光合作用植物的光合作用一、光合作用的意义一、光合作用的意义二、光合作用的主要过程二、光合作用的主要过程三、光合作用的产物三、光合作用的产物四、影响光合作用的因素四、影响光合作用的因素（一）光合作用的概念（一）光合作用的概念 光合作用是绿色植物利用光能，将二氧化碳和水合成光合作用是绿色植物利用光能，将二氧化碳和水合成有机物质，释放氧气，同时把光能转变为化学能，贮藏在有机物质，
2、释放氧气，同时把光能转变为化学能，贮藏在所形成的有机物中的过程。所形成的有机物中的过程。一、光合作用的意义一、光合作用的意义（二）光合作用的意义（二）光合作用的意义 1把无机物转变成有机物把无机物转变成有机物 地球上的植物每地球上的植物每 年通过光合作用约合成年通过光合作用约合成51011 t有机物。有机物。2蓄积太阳能量蓄积太阳能量 植物通过光合作用每年将植物通过光合作用每年将 3.21021 J的日光能转化为化学能。的日光能转化为化学能。3净化空气净化空气 吸收二氧化碳，释放氧气，从吸收二氧化碳，释放氧气，从 而起到净化空气作用；大气中一部分氧气转而起到净化空气作用；大气中一部分氧气转 化
3、为臭氧，对陆地生物也有良好作用。化为臭氧，对陆地生物也有良好作用。二、光合作用的主要过程二、光合作用的主要过程光合作用的实质是将光能光合作用的实质是将光能转变成化学能的过程。转变成化学能的过程。1.1.第一步，原初反应第一步，原初反应 光光能的吸收、传递和转能的吸收、传递和转2.2.换成电能，换成电能，主要由原初反应完成。主要由原初反应完成。2.2.第二步，电子传递和光合磷酸化第二步，电子传递和光合磷酸化 电能转变为电能转变为 活跃的化学能，由电子传递和光合磷活跃的化学能，由电子传递和光合磷 酸化完成。酸化完成。3.3.第三步，碳同化第三步，碳同化 活跃活跃 的化学能转变为稳定的的化学能转变为
4、稳定的 化学能，由碳同化完成。化学能，由碳同化完成。（四）光合作用的产物（四）光合作用的产物 光合作用的产物有糖类、有机酸、氨基酸、光合作用的产物有糖类、有机酸、氨基酸、蛋白质等，主要为糖类。光合作用产物与植物种蛋白质等，主要为糖类。光合作用产物与植物种类、叶龄、光的波长及氮素营养等有关。类、叶龄、光的波长及氮素营养等有关。三、影响光合作用的因素三、影响光合作用的因素（一）光照度（一）光照度 光饱和点和光补偿点是植物光合特性的两个重要指标。适当增强光饱和点和光补偿点是植物光合特性的两个重要指标。适当增强光照，如合理密植、整枝修剪、去老叶等，可以改善田间的光照条件。光照，如合理密植、整枝修剪、去
5、老叶等，可以改善田间的光照条件。（二）（二）CO2浓度浓度 光合速率随光合速率随CO2浓度增加而增大。生产上常通过施用有机肥料、通风浓度增加而增大。生产上常通过施用有机肥料、通风等措施来增加等措施来增加CO2浓度。浓度。（三）水分（三）水分 水分是光合作用的原料之一，土壤水分含量对植物光合作用影响很大。水分是光合作用的原料之一，土壤水分含量对植物光合作用影响很大。（四）温度（四）温度 一般温带植物的光合作用在一般温带植物的光合作用在1035范围内能正常进行范围内能正常进行,35以上光合以上光合作用受阻。作用受阻。（五）矿质元素（五）矿质元素 N、Mg、Fe、Mn、P、K、B、Zn等元素都会直接
6、或间接对光合作用等元素都会直接或间接对光合作用产生影响。产生影响。（六）植物内在因素（六）植物内在因素 主要有叶龄、叶的结构和光合产物的输出等。主要有叶龄、叶的结构和光合产物的输出等。第二节第二节 植物的呼吸作用植物的呼吸作用一、呼吸作用的意义一、呼吸作用的意义二、呼吸作用的主要过程二、呼吸作用的主要过程三、呼吸作用的影响因素三、呼吸作用的影响因素四、呼吸作用在植物生产上的应用四、呼吸作用在植物生产上的应用五、光合作用和呼吸作用的关系五、光合作用和呼吸作用的关系一、呼吸作用的意义一、呼吸作用的意义（一）呼吸作用的概念（一）呼吸作用的概念 呼吸作用是指生活细胞内的有机物质在一系列酶的作呼吸作用是
7、指生活细胞内的有机物质在一系列酶的作用下，逐步氧化分解，同时放出能量的过程。用下，逐步氧化分解，同时放出能量的过程。（二）呼吸作用的意义（二）呼吸作用的意义 1为植物生命活动提供能量为植物生命活动提供能量 2中间产物是合成植物体内重要有机物的原料中间产物是合成植物体内重要有机物的原料 3在植物抗病免疫方面有重要作用在植物抗病免疫方面有重要作用（三）呼吸作用的类型（三）呼吸作用的类型 1 1有氧呼吸有氧呼吸 通常情况下，呼吸作用都有氧气参与，通常情况下，呼吸作用都有氧气参与，这种呼吸作用称为有氧呼吸。这种呼吸作用称为有氧呼吸。2 2无氧呼吸无氧呼吸 植物在缺氧条件下进行的呼吸，称为无植物在缺氧条
8、件下进行的呼吸，称为无 氧呼吸。氧呼吸。二、呼吸作用的过程二、呼吸作用的过程（一）糖酵解（一）糖酵解 糖酵解是指葡萄糖在细胞质内经过一系列酶的催化糖酵解是指葡萄糖在细胞质内经过一系列酶的催化 作用，脱氢氧化，逐步转化为丙酮酸的过程。作用，脱氢氧化，逐步转化为丙酮酸的过程。植物的呼吸作用有多种途径，这里主要介绍糖酵解植物的呼吸作用有多种途径，这里主要介绍糖酵解-三羧酸循环过程。三羧酸循环过程。（二）三羧酸循环（二）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，并和辅酶经过一次脱氢和脱羧，并和辅酶A结合形成乙酰辅酶结合形
9、成乙酰辅酶A，乙乙酰辅酶酰辅酶A和草酰乙酸作用形成柠檬酸，这样反复循环进行。和草酰乙酸作用形成柠檬酸，这样反复循环进行。三、影响呼吸作用的因素三、影响呼吸作用的因素 呼吸作用的强弱常用呼吸强度来表示，影响呼吸强度呼吸作用的强弱常用呼吸强度来表示，影响呼吸强度的因素主要有：的因素主要有：（一）温度（一）温度 大多数植物呼吸作用的最低温度为大多数植物呼吸作用的最低温度为-10-10，最适温度为，最适温度为25253535，最高温度为，最高温度为35354545。（二）水分（二）水分 细胞含水量对呼吸作用影响很大。禾谷类种子在风干细胞含水量对呼吸作用影响很大。禾谷类种子在风干状态时（含水量为状态时（
10、含水量为11%11%12%12%），呼吸微弱；当含水量超过），呼吸微弱；当含水量超过15%15%时，呼吸作用加强。时，呼吸作用加强。（三）（三）O O2 2和和COCO2 2浓度浓度 大气含氧量通常在大气含氧量通常在21%21%左右，当减少至左右，当减少至5%5%8%8%时，植物时，植物的呼吸显著减弱。的呼吸显著减弱。空气中空气中COCO2 2浓度增高时，植物的呼吸减浓度增高时，植物的呼吸减弱。弱。四、呼吸作用在植物生产上的应用四、呼吸作用在植物生产上的应用（一）呼吸作用与粮油种子贮藏（一）呼吸作用与粮油种子贮藏 贮藏粮油种子的原则是保持贮藏粮油种子的原则是保持“三低三低”，即，即降降低种子的
11、含水量、温度和空气中的含氧量。低种子的含水量、温度和空气中的含氧量。（二）呼吸作用与多汁果实和蔬菜的贮藏、保鲜（二）呼吸作用与多汁果实和蔬菜的贮藏、保鲜 原则是在尽量避免机械损伤的基础上，控制原则是在尽量避免机械损伤的基础上，控制温度、湿度和空气成分三个条件，降低呼吸消温度、湿度和空气成分三个条件，降低呼吸消耗。耗。（三）呼吸作用与作物栽培（三）呼吸作用与作物栽培 栽培措施要保证作物呼吸作用正常进行，如栽培措施要保证作物呼吸作用正常进行，如水稻浸种催芽时用温水淋种和时常翻种；水稻育水稻浸种催芽时用温水淋种和时常翻种；水稻育秧采用湿润育种；作物的中耕松土等。秧采用湿润育种；作物的中耕松土等。五、
12、光合作用和呼吸作用的关系五、光合作用和呼吸作用的关系光合作用和呼吸作用既相互对立，又相互依赖，光合作用和呼吸作用既相互对立，又相互依赖，两者共同存在于统一的有机体中；两者共同存在于统一的有机体中；光合作用和呼吸作用又有相互依赖、紧密相连光合作用和呼吸作用又有相互依赖、紧密相连的关系，两者互为原料与产物，光合作用释放的关系，两者互为原料与产物，光合作用释放O2可供呼吸作用利用，而呼吸作用释放可供呼吸作用利用，而呼吸作用释放CO2也也可被光合作用所同化。它们的许多中间产物是可被光合作用所同化。它们的许多中间产物是相同的，催化诸糖之间相互转化酶也是类同的。相同的，催化诸糖之间相互转化酶也是类同的。在
13、能量代谢方面，光合作用中供光合磷酸化产在能量代谢方面，光合作用中供光合磷酸化产生生ATP所需的所需的ADP和供产生和供产生NADPH所需所需NADP，与呼吸作用所需的与呼吸作用所需的ADP和和NADP是是相同的，它们可以通用。相同的，它们可以通用。第三节第三节 提高植物光能利用率提高植物光能利用率的途径的途径一、植物的光合性能与产量一、植物的光合性能与产量二、提高植物光能利用率的途径二、提高植物光能利用率的途径 一、植物的光合性能与产量一、植物的光合性能与产量1光合面积光合面积 光合面积是指植物的绿色面积。光合面积是指植物的绿色面积。2光合时间光合时间 适当延长光合作用的时间，可以适当延长光合
14、作用的时间，可以提高植物产量。当前主要是采取选用中晚熟提高植物产量。当前主要是采取选用中晚熟品种、间作套种、育苗移栽、地膜覆盖等措品种、间作套种、育苗移栽、地膜覆盖等措施，使植物能更有效地利用生长季节，达到施，使植物能更有效地利用生长季节，达到延长光照时间、充分进行光合作用的目的。延长光照时间、充分进行光合作用的目的。（一）植物的产量构成因素（一）植物的产量构成因素 决定植物产量的因素是：光合面积、光合决定植物产量的因素是：光合面积、光合强度、光合时间、光合产物的消耗。强度、光合时间、光合产物的消耗。（二）植物的光能利用率（二）植物的光能利用率 目前植物的光能利用率普遍不高。据测算，目前植物的
15、光能利用率普遍不高。据测算，只有只有0.5%1%的辐射能用于光合作用。低产的辐射能用于光合作用。低产田植物对光能的利用率只有田植物对光能的利用率只有0.1%0.2%，而，而丰产田对光能的利用率也只有丰产田对光能的利用率也只有3%左右。左右。（三）植物群体对光能的利用（三）植物群体对光能的利用 植物群体比个体更能充分利用光能。在群植物群体比个体更能充分利用光能。在群体结构中，叶片彼此交错排列、多层分布，使体结构中，叶片彼此交错排列、多层分布，使各层叶片的透射光可以反复地被吸收利用。各层叶片的透射光可以反复地被吸收利用。二、提高植物光能利用率的途径二、提高植物光能利用率的途径（一）植物对光能利用率不高的原因（一）植物对光能利用率不高的原因 1 1漏光漏光 2 2受光饱和现象的限制受光饱和现象的限制 3 3环境条件及植物本身生理状况的影响环境条件及植物本身生理状况的影响（二）提高植物光能利用率的途径（二）提高植物光能利用率的途径 1 1选育光能利用率高的品种选育光能利用率高的品种 2 2合理密植合理密植 3 3间套复种间套复种 4 4加强田间管理加强田间管理
