光能利用率
植物对太阳能的利用率
植物对太阳能的利用率
光能利用率一般是指单位土地面积上，农作物通过光合作用所产生的有机物中所含的能量与这块土地所接受的太阳能的比。
植物光合作用效率，在贫瘠荒凉地区仅为0.1%，一般农田光能利用率平均只有0.40%，在土地肥沃地区可达到1.5%，在人工精心管理下的农田生态系统则有超过7%的记录。
具体到植物，用于能源的作物显然利用率较高。
光能利用率低的原因有光照强度不够光反应，二氧化碳浓度不够影响暗反应，或是温度影响了酶的活性等。
光能利用率模型
光能利用率模型
光能利用率模型是指在光合作用过程中，植物对光能的利用效率。
光合作用是植物生长和发展的基础，而光能利用率模型则是评估植物光合作用效率的重要指标。
光合作用是指植物利用光能将二氧化碳和水转化为有机物质的过程。
在这个过程中，植物需要光能来驱动化学反应，而光能利用率模型则是评估植物对光能的利用效率。
光能利用率模型可以用来衡量植物的生长和发展，以及对环境的适应能力。
光能利用率模型的计算方法是将植物的光合速率与光照强度相除，得到的结果即为光能利用率。
光合速率是指单位时间内植物进行光合作用的速率，而光照强度则是指单位面积内光线的强度。
因此，光能利用率模型可以用来评估植物在不同光照条件下的光合作用效率。
光能利用率模型的应用范围非常广泛。
在农业生产中，可以利用光能利用率模型来评估不同作物的生长和发展情况，以及对不同光照条件的适应能力。
在生态学研究中，可以利用光能利用率模型来评估不同植物群落的生态效益，以及对环境变化的响应能力。
光能利用率模型是评估植物光合作用效率的重要指标，可以用来评估植物的生长和发展，以及对环境的适应能力。
在未来的研究中，我们可以进一步探索光能利用率模型的应用，以提高农业生产和生
态环境的效益。
光能利用率计算公式
光能利用率计算公式随着环保意识不断提高，清洁能源的利用越来越受到关注。
光能作为一种可再生资源，可以通过太阳能电池板转化为电能，因此，我们需要了解如何计算光能利用率，从而更好地利用太阳能资源。
光能利用率是指太阳能电池板转换太阳能为电能的效率，一般用百分数表示。
太阳能电池的光能转换效率包括吸收率、透过率、反射率和转换率四个方面。
吸收率指太阳能电池板对太阳光的吸收能力，透过率指太阳光穿过太阳能电池板的程度，反射率指太阳光被太阳能电池板反射的比例，转换率指吸收到的光能被转换成电能的比例。
计算光能利用率的公式为：光能利用率=（所得电能/所接收光能）×100%。
其中，所接收光能是指太阳光照射到太阳能电池板的光能。
所得电能是指太阳能电池板将所接收的光能转化为电能的数量。
在太阳光强度相同的情况下，光能利用率取决于太阳能电池板的种类和质量。
有些太阳能电池板的光能转换效率可以达到30%以上，而有些太阳能电池板的光能转换效率仅为10%左右。
因此，选择高品质、高效率的太阳能电池板是提高光能利用率的关键。
值得注意的是，光能利用率和太阳能电池板的功率输出并不是直接相关的。
太阳能电池板的功率输出取决于其电压、电流和实际工作条件等多个因素。
因此，为了提高太阳能电池板的功率输出，我们需要综合考虑其光电转换效率、电压、电流和光照时间等因素。
通过计算光能利用率，我们可以衡量太阳能电池板的效率并优化太阳能利用系统设计，提高能源利用率，减少对环境的负面影响。
希望这篇文章能够为广大环保爱好者和太阳能从业人员提供一些指导意义。
光能利用率与光合作用效率
提高光能利用率的理解：
• 从光合作用的条件看： 1、增加光照。 ①延长光照时间； ②控制单位面积上叶面积数； ③控制光照强弱(阳生植物和阴生植物) 2、增加矿质元素的供应，提高叶绿素含量。
3、控制温度，适当增大昼夜温差。 • 从光合作用的原料看：
1、增加作物周围的二氧化碳浓度。
2、合理灌溉，增加植物体内的水分。
1、光照强弱的控制、 2、CO2的控制、 3、必须矿质元素的供应。
光合作用效 率=
光合作用产生的有机物中所含的能量 光合作用中吸收的光能的比值
光合速率、光能利用率、光合作用效率有什么区别？
光合速率：光合作用的指标，通常以每小时每平
方米叶面积吸收CO2毫克数表示。
光能利用率 = 光合作用产生的有机物中所含的能量 单位土地面积上所接受的太阳能 光合作用产生的有机物中所含的能量
）
B、提高农作物的光合作用效率
ABC
例3：合理施肥的实质是提高了光合作用的效率。下列叙述与提高
光合作用效率密切相关的是（ ）
①氮使叶面积增大，增大了光合作用面积。
②氮是光合作用产物蛋白质的必需元素。 ③磷是NADP+和ATP的组成成分。 ④钾促进光合产物的运输。 A、①③ B、②④ C、②③④ D、①③④
三 提高农作物的 光能利用率
• 什么叫光能利用率？ 一般是指单位土地面积上，农作物通 过光合作用产生的有机物中所含的能量， 与这块土地所接受的太阳能的比
光能利用率 =
光合作用产生的有机物中所含的能量 单位土地面积上所接受的太阳能
提 高 光 能 的 利 用 率
延长光合作用时间 如：补充人工光照、多季种植 增加光合作用面积 如：如合理密植、套种 提高农作物的光合作用效率
光能利用率和光合作用效率
（l）光照强度 光是光合作用的能量来源，光照强度直接影响光合速率。在其它条件都 适宜的情况下，在一定范围内，光合速率随光照强度提高而加快。当光 照强度高到一定数值后，光照强度再提高而光合速率不再加快，这种现 象叫光饱和现象。开始达到光饱和现象的光照强度称为光饱和点（如图C 点）。在光饱和点以下，随着光照强度减弱，光合速率减慢，当减弱 到一定光照强度时，光合作用吸收二氧化碳量与呼吸释放二氧化碳的量 处于动态平衡，这时的光照强度称为光补偿点（如图B点），此时植物 制造有机物量和消耗有机物量相等。据研究，不同类型植物的光饱和点 和补偿点是不同的。阴生植物的光饱和点和补偿点一般都低于阳生植物 （如图虚线所示）。
从农业生产上看，我们要提高粮食产量就要设法 提高农作物的光能利用率，其方法是： 1） 延长光合作用时间：轮作 2） 增加光合作用面积：合理密植、间作 3） 提高光合作用效率 ①光照强弱的控制（包括光质的不同） ②保证必需矿质元素适量供应，即合理施肥 ③控制好温度（白天适当提高温度，夜晚适 当降低温度） ④增加CO2浓度 ⑤合理灌溉
提高光合作用效率
影响光合作用的因素在生产实践上的应用：总反应式：
光 12H2O+6CO2 叶绿体 C6H12O6+6H2O+6O2
①光照强度
适当提高
②光质
白光（复合光）光合作用能力最强 红光（单色光）光合作用最强 蓝光（单色光）光合作用次之 绿光（单色光）光合作用最弱Leabharlann 温室大棚用无色透明玻璃或薄膜
①不能过多，以免“烧苗”
影响光合速率的因素：
1．影响光合速率的内部因素。据研究，植物的种类 不同，光合速率不同；同一植物在不同的生长发 育阶段、同一植株不同部位的叶片、同一叶片的 不同生长发育时期，光合速率都有明显差异。 如图：反映叶面积（或叶龄）与光合速率的关系。
植物光能利用率计算公式
植物光能利用率计算公式
植物光能利用率可以通过计算净光合速率与光照强度的比值来得到。
净光合速率是指植物单位时间内光合作用产生的净合成物质（如葡萄糖）的量，也是植物光能利用的评价指标。
净光合速率可以通过光合作用的速率减去呼吸作用的速率得到。
光合作用的速率取决于光照强度和植物的光合效率，呼吸作用的速率则与植物的生理状态有关。
植物光能利用率的计算公式如下：
光能利用率=净光合速率/光照强度
其中，光能利用率就是植物将光能转化为化学能的效率，通常以百分比表示。
净光合速率可以通过实验测定得到，光照强度可以通过光照计等仪器测量。
需要注意的是，植物的光能利用率会受到许多因素的影响，如光照强度、光质、温度、水分等。
因此，在实际应用中，还需考虑到这些因素的综合影响，以获得更准确的光能利用率。
备课素材：光能利用率和光合效率- 高一上学期生物人教版必修1
光能利用率和光合效率光能利用率和光合速率是不同的概念，若把洒落在地表的太阳光比作天降美食，提高光能利用率就是相当于利用天降美食尽可能让自己长的更胖，可通过延长干饭（光合）时间、增加接受美食（光合）面积以及加强美食同化（光合）效率等途径实现，即通过不停吃、吃得多、吸收好实现快速育肥 。
显然的，吸收好只是快速育肥的关键因素之一。
1.延长光合时间（不停吃）延长光合时间就是最大限度地利用光照时间，提高光能利用率。
延长光合时间的措施有:(1)提高复种指数复种指数就是全年内农作物的收获面积对耕地面积之比。
提高复种指数就是增加收获面积，延长单位土地面积上作物的光合时间。
提高复种指数的措施就是通过轮、间、套种。
在年内巧妙地搭配各种作物，从时间上和空间上更好地利用光能，缩短田地空闲时间，减少漏光率。
(2)补充人工光照在小面积的温室或塑料棚栽培中，当阳光不足或日照时间过短时，还可用人工光照补充。
日光灯的光谱成分与日光近似，而且发热微弱，是较理想的人工光源。
但是人工光照耗电太多，增加成本。
2.增加光合面积（吃得多）光合面积即植物的绿色面积，主要是叶面积。
它是影响产量最大，同时又是最容易控制的个方面。
但叶面积过大，又会影响群体中的通风透光而引起一系列矛盾，所以，光合面积要适当。
(1)合理密植合理密植是提高光能利用率的主要措施之一，因为这能够使群体得到最好的发展，有较合适的光合面积，充分利用日光能。
(2)改变株型最近培育出的比较优良的高产新品种(如水稻、小麦、玉米)，株型都具有共同的特征，即秆矮，叶直而小、厚，分蘖密集。
株型改善，就能增加密植程度，增大光合面积，耐肥不倒伏，充分利用光能，提高光能利用率。
3.提高光合效率（吸收好）光、温、水、肥和CO2等都可以影响单位绿叶面积的光合效率。
这里重点讲两种主要措施。
(1)增加C O2浓度空气中的CO2含量一般占体积的0.036%，即 360 mg/L，这个浓度与C3植物最适CO2浓度(约1 000 mg/L)相差太远，尤其是随着密植栽培，肥多水多，需要的CO2量就更多，空气中的CO2量满足不了要求。
提高光能利用率的具体措施光能利用率
N、P、K、Mg等
补充矿质元素
施加化肥 施加农家肥
提高光能利用率
增强光合效率
（5）水分
水既是光合作用的原料，又是体内各种化学反应的介质。 另外水分还能影响气孔的开闭，间接影响CO2进入植物 体，所以水对光合作用有相当影响。
六、植物生理学中的大学层次知识
（一）光能的吸收、传递和转化 （原初反应）
3、增强光合效率
（1）光照对光合作用的影响
光照时间：光照时间越长，产生的光合产物越多。
光质：光合色素吸收可见光中的红光和蓝紫光最多， 吸收绿光最少 。
光照强度：在一定光强度范围内，增加光强度可提高 光合作用速率。
提高光能利用率
增强光合效率 （2）二氧化碳对 光合作用的影响
通风透光；施用有机肥；温室栽培植物时，可使用CO2发生器。
（三）光合磷酸化
利用光能，合成ATP的过程。
既可传电子， 又可传质子。
光能→电能→不稳定的化学能→稳定的化学能
NADPH的 作用：还 原、储能
（四）碳同化
• 卡尔文循环 • C4途径 • CAM途径
卡尔文光合途径 研究实验装置
C3途径
卡尔文循环的CO2的固定（羧化阶段）
3、更新阶段
1、固定（羧化）阶段
（2）CO2的释放
在维管束鞘细胞中进行，C4脱羧放出CO2， 进入卡尔文环（C3途径）。
C4植物比C3植物具 有较强的光合作用
3、景天科酸代谢
晚上：气孔开放，吸收CO2，与PEP结合生成 OAA，存于液泡之中。 白天：气孔关闭，OAA从液泡运到叶绿体，脱 羧放出CO2，参与卡尔文循环。
CAM植物夜昼代谢模式图
（二）电能转变成活跃的化学能 （电子传递和光合磷酸化）
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•Mg是构成叶绿素的成分。 Mg是构成叶绿素的成分。 •K 对植物体内糖类的合成和运 K
输也有很重要的作用。 输也有很重要的作用。
必需矿质元素的供应过量 有何危害？
•烧苗 烧苗
•N过多：生长过度，易 过多：生长过度， 过多 倒伏， 倒伏，成熟期延迟
提高农作物光能利用率的 措施
①延长光合作用时间 ②增加光合作用面积 ③控制光照强度 适当增加CO ④ 适当增加CO2供应 ⑤ 适量供应必需的矿质元素
必需元素的种类： 必需元素的种类：
•大量元素：C、H、O、N、 大量元素： 、 、 、 、 大量元素 P、S、K、Ca、Mg 、 、 、 、 •微量元素：Fe、Mn、B、 微量元素： 、 微量元素 、 、 Zn、Cl、Mo、Cu、Ni 、 、 、 、
700lx 350lx 70lx
3 2 1
收 量
n a
200 300 400 500
m
CO2的浓度
• 1、曲线 表明 、曲线1表明 • 2、当CO2浓度为 浓度为400时，光合作用最强 、 时 曲线3的最强光合作用需 的相应处是 曲线 的最强光合作用需 要的最低CO2浓度是 要的最低 • 3、这组实验的结论 是 、 • 4、点表示 如果提高光合作用强度， 、 。如果提高光合作用强度， 则点的位置将 移动 • 5、m图中 段和 段影响光合作用的 图中AB段和 、 图中 段和CD段影响光合作用的 主要限制因子分别是 。n点时的 点时的 CO2浓度下，该作物有机物和能量代谢 浓度下， 的量变关系是
提高农作物的光 能利用率
C3植物和C4植物叶片结构比较
维管束鞘细胞 植物种 类 细胞 大小 叶肉细胞 是否含叶 绿体 是否含叶绿体 排列
C3植物
C4植物
C3植物和C4植物叶片结构比较
维管束鞘细胞 植物种 类 细胞 大小 叶肉细胞 是否含叶 绿体 是否含叶绿体 排列
4、适当增加CO2浓度 、适当增加
农业上有何措施增加CO2供应 农业上有何措施增加 大田：正其行， 大田：正其行，通其风 适当增施农家肥、 适当增施农家肥、碳酸氢氨 温室：适当增施农家肥、碳酸氢氨、 温室：适当增施农家肥、碳酸氢氨、 • CO2发生器
提高农作物光能利用率的措施
1、延长光合作用时间 、 2、增加光合作用面积 、 3、控制光照强度 、 适当增加CO 4、 适当增加CO2供应 5、 适量供应必需的矿质元素 、 6、适量的水分、适宜的温度 、适量的水分、
• A、有利于充分利用光能 、 • B、有利于吸收较多的 、有利于吸收较多的CO2，提高 ， 光合作用效率 • C、有利于释放氧气，降低有机物 、有利于释放氧气， 消耗 • D、有利于通风透光，提高光能利 、有利于通风透光， 用率
•N 是构成与光合作用有关的酶 、 N 是构成与光合作用有关的酶、
ATP、NADPH、磷脂的重要成分。 ATP、NADPH、磷脂的重要成分。 •P 是构成与光合作用有关的 ATP 、 ATP、 P 是构成与光合作用有关的ATP NADPH、磷脂的成分。 NADPH、磷脂的成分。
提高农作物光能利用率的 措施 ①延长光合作用时间 ②增加光合作用面积 如：合理密植 套种、 套种、间作
提高农作物光能利用率的措施
①延长光合作用时间 ②增加光合作用面积 ③控制光照强度
练习5 练习 图中甲、乙两图是光照强度与陆生植
物关系图，据图回答下列问题：
光 合 作 用 率 a
I
光 合 作 用 率
b
II
光
b a
光
II I
10
光强度
2
光强度
1 2
图中a 图中 、 图
生 光
是： 是： 与光照强度
关系
（ 3） 图中的阴影部分表示的是什 ） 么？ （ 4） 温室栽培中为了提高作物产 ） 如何调整图中的面积： 量，如何调整图中的面积： 其具体措施有① 其具体措施有① ② 。
强度
•D
CO2的含量
练习3一株绿色植物在单位 练习 一株绿色植物在单位 时间内， 时间内，在以下能量相等的 不同的光照下， 不同的光照下，使光合作用 产物最多的光照是 A、红光 B、蓝紫光 、 、 C、绿光 D、白光 、 、
B
• 练习 对于栽种农作物要“正其 练习1对于栽种农作物要“ 通其风” 行，通其风”的不正确的解释的是 C
练习2请看右边的图， 练习 请看右边的图，有关绿色植物光
合作用的叙述最佳的一项是 A、 CO2的含量很低时，不能制造有机物 的含量很低时， 、 B、 在一定浓度范围内，随着 、 在一定浓度范围内，随着CO2浓度的 提高， 提高，光合作用强度增大 C、此图说明空气中的 的含量， 、此图说明空气中的CO2的含量，直接影 响绿色植物的光合作用效率 光合作用 D、以上说法都正确 、
C3植物 小 C4植物
不含 叶绿体
栅栏组织 含叶绿体 和海绵组 织 含叶绿体
大
部分花 特点： 有，特点：大、 环状地 多、无基粒 排列
思考：在干旱、 思考：在干旱、
高温、光照强的地 高温、 植物和C 区C3植物和 4植物 的产量有何区别？ 的产量有何区别？ 为什么？ 为什么？
光合作用强度
当 光照强度很低 很低 时 ， 不能进行光 合作用;在一定范 合作用 在一定范 围内， 随着光照 围内 ， 随着 强度的提高， 的提高， 的提高
0
光照强度
光合作用逐渐增强； 光合作用逐渐增强 ； 当 光照强 度 提
强度和CO 的吸收量的关系图。 强度和 CO2 的吸收量的关系图 。 请据 图回答： 图回答：
（ mg/100 2h-1 100cm ）
CO2 的 吸 收 量
12 8 4 0 -4
A B b •a
光强度
强
蓝紫光的光能利用率较高
光能利用率＝ 光能利用率＝
单位面积土地光合作 用固定的太阳能 单位面积土地所接受 的全部太阳能
提高农作物光能利用率的 措施 ①延长光合作用时间 如 ： 由每年种一茬改 为种二或三茬
• 例1、右图是四种植物（Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、 、右图是四种植物（ Ⅳ ） 在不同光照强度下光合作用速率 的曲线， 的曲线 ， 其中最适于在荫蔽条件下生 长的植物是（ 长的植物是（ ） • A．Ⅰ • B．Ⅱ • C．Ⅲ • D．Ⅳ •
• 例 2 、 下图所示 A 、 B 两种植物叶受光 下图所示A
• 练习 生产实践表明：在一定范 练习4 生产实践表明：
围内，提高 浓度， 围内，提高CO2浓度，能提高光 浓度 合作用。 合作用。图是对某农作物实验的 结果，请据图分析并回答（ 、 结果，请据图分析并回答（A、 B、C、D、E为曲线上的点） 为曲线上的点） 、 、 、 为曲线上的点
CO
2吸
K E A B C D