如何提高光能利用率

摘要 (2)

1、光合作用 (3)

1.1、概念 (3)

1.2、光反应阶段 (3)

1.3、暗反应阶段 (3)

1.3、光和暗反应的有关方程式和能量转换 (4)

1.4、光合作用的意义 (4)

1.5提高农作物光合作用效率的方式 (5)

2、光照与农作物间的关系 (7)

2.1、长日植物 (8)

2.2、短日植物 (8)

2.3、日中性植物 (8)

2.4、长和短日植物 (8)

2.5、短和长日植物 (8)

2.6、中日照植物 (8)

2.7、两极光周期植物 (8)

2.8、合理利用光能 (8)

3、光能利用率 (9)

3.1、概念 (9)

3.2、影响光能利用率因素 (9)

3.3、提高光能利用率的措施 (9)

参考文献 ......................... 错误!未定义书签。

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+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C

3,C

4

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。

C 3反应类型：植物通过气孔将CO

2

由外界吸入细胞内，通过自由扩散进入叶

绿体。叶绿体中含有C

5。起到将CO

2

固定成为C

3

的作用。C

3

再与【H】及ATP提供

的能量反应，生成糖类（CH

2O）并还原出C

5

。被还原出的C

5

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：H

20→2H+ 1/2O

2

递氢：NADP+ + 2e- + H+→ NADPHADP+Pi→ATP

二氧化碳的固定：CO

2+C

5

化合物→C

3

化合物

有机物的生成或称为C

3的还原：C

3

化合物→（CH

2

O）+ C

5

化合物

耗能：ATP→ADP+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。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 t／s(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，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CO

2等于呼吸作用放出的CO

2

）。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；