光合作用原理的实际应用

1、光合作用原理的实际应用21世纪地球上的人口越来越多，极端天气的发生频率越来越高，耕地面积 越来越少，人们所面临的食物短缺问题日益尖锐，而人们所吃的食物主要是植 物光合作用的直接或间接产物。其主要影响因素有光照强度、CO2浓度、矿质 元素、水等。下面我们就来逐一谈谈这些因素在现实种田中的应用。第一.提高光能利用率，增加农作物的产量。光合作用需要有光照，要想有高的光合作用效率，提高植物光能利用率是 非常重要的。在大田中一般采用间作套种、轮作、合理密植等方法以便提高光 能利用率。1、间作套种间作：在作物的行间进行播种另外的作物。套种：在某一种作物生长的后期，在行间播种另一种作物，以充分利用地力和生

2、长期，增加产量，也说套作。间作套种：在一块地上按照一定的行、株距和占地的宽窄比例种植几种庄稼。间作套 种是我国农民的传统经验，是农业上的一项增产措施。间作套种能够合理配置作物群体，使作物高矮成层，相间成行，有利于改 善作物的通风透光条件，提高光能利用率，充分发挥边行优势的增产作用。但 间作套种也有一定的原则：高与矮和胖与瘦搭配原则。如玉米与黄豆、黄花与麦类，这两组植物的植 株纵横发展彼此干扰少，更有利于通风透光，促进早熟高产。单子叶作物与双子叶作物结合原则。如玉米、高粱、麦类与黄豆、花 生、棉花、薯类等进行搭配，这样既可用地养地，又能因其根系深浅不一致而充分 利用土壤各层次的各种营养物质,不会

3、因某一元素奇缺造成生理病害的发生，同时 还可提高单位面积的整体效益。习性搭配原则。大田作物中有的作物喜光性强（如棉花、麦类、水稻），而 有的作物喜欢阴凉（如生姜、毛芋）;有的作物耐旱怕湿（如芝麻、棉花），有的作物又 喜欢湿润的环境（如水稻、豆科、叶菜类），所以，应根据它们各自的特点特性，进行 有意识的定向和针对性的集约栽培，这样就可达到各自的适应与满足，从而获得比 单一种植更高产量和单位面积的总效益。生育期长的与短的间作套种原则。让主作物生育期长一点和副作物生育 期短一点的进行搭配种植，这样互相影响小，能充分利用当地的有效无霜期而达到 全年的高产丰收。趋利避害原则。在考虑根系分泌物时,要根据相

4、关效应或异株克生原理， 趋利避害。已查明，小麦与豌豆、马铃薯与大麦、大蒜与棉花之间的化学作用是 无害（或有利）的，因此，这些作物可以搭配;相反，黑麦与小麦、大麻与大豆、养麦与 玉米间则存在不利影响,它们不能搭配在一起种植。2、轮作轮作是指在同一块田地上，有顺序地在季节间或年间轮换种植不同的作物 或复种组合的一种种植方式。中国早在西汉时就实行休闲轮作。北魏齐民要 术中有谷田必须岁易、麻欲得良田，不用故墟、凡谷田，绿豆、小豆底 为上，麻、黍、故麻次之，芜菁、大豆为下等记载，已指出了作物轮作的必要 性，并记述了当时的轮作顺序。长期以来中国旱地多采用以禾谷类为主或禾谷 类作物、经济作物与豆类作物的轮换

5、，或与绿肥作物的轮换，有的水稻田实行 与旱作物轮换种植的水旱轮作。轮作制度是一种科学的栽培制度，是用地养地 相结合的一种生物学措施。能够合理地利用土壤肥力，防治病、虫、杂草危 害，改善土壤的理化性质，使农作物生长在良好的土壤环境中。这样不仅能降 低农作物生产成本，而且能提供农作物的产量和质量，使农作物生产得到可持 续发展。第二.适当提高CO2的浓度，增加农作物的产量。从光合作用的机理中可以看出：CO2是光合作用的原料。但是空气中的CO2含量却只有0.03%左右，远远 不能满足光合作用提高作物产量的要求。如果设法适当增加空气或土壤中CO2 浓度，就可使光合效率提高。据有人研究发现：一般CO2增加

6、到0.1%0.5%时就可提高光合作用，但当超过0.6%的浓度时，则反而会使光合作用 受抑制，甚至使植物受到毒害；而当CO2浓度低于0.008%0.01%时，则光合作用又会显著减低甚至完全停止，使植物无法 制造养料而至死。根据这个道理，我们可以施用有机肥，利用有机物分解放出 的CO2，就可以达到保持作物下层叶片的CO2不致亏缺而高产的目的。第三.合理施肥，增加农作物的产量。目前公认的绝大多数植物的必需元素共17种：C、H、O、N、P、K、Ca、Mg、S、Fe、Mn、B、Zn、Cu、Mo、Cl、Ni。植物必需的矿质元素：上述17xx中，除C、H、O外，其余14种元素为植物必需的矿质元素，可分为大量

7、元素和微 量元素。大量元素（大量营养）：植物需要量较大、含量通常为植物体干重0.1%以上的元素。共9种：即 C、H、O等三种非矿质元素和N、P、K、Ca、Mg、S等6种矿质元素。微量元素（微量营养）：植物需要量极微、含量通常为植物体干重0.01%以下的元素。此类元素在植 物体内稍多即可对植物产生毒害。共8种：即 Fe、Mn、B、Zn、Cu、Mo、Cl、Ni 等矿质元素。绿色植物进行光合作用时，需要多种必需的矿质元素。例如，氮是催化光 合作用过程中各种酶以及NADP+和ATP的重要组成成分，磷也是NADP+和ATP 的重要组成成分。科学家发现，用磷脂酶将离体叶绿体膜结构上的磷脂水解掉 后，在原料

8、和条件都具备的情况下，这些叶绿体的光合作用过程明显受到阻 碍。可见，磷在维持叶绿体膜的结构和功能上起着重要的作用。又如，绿色植 物通过光合作用合成糖类，以及将糖类运输到块根、块茎和种子等器官中，都 需要钾。再如，镁是叶绿素的重要组成成分。可见，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。需要指出的是，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，例如氮肥施用过多时，会造成农作物倒伏，从而影响农作物光合作 用效率的提高。合理施肥技术就是根据土壤养分状况和农作物对各种营养元素的需要规 律，科学地计算出各种合理的肥料配比，配制成专用配方肥，科学施用。合理 施肥不仅

9、可以提高产量，改善农产品品质，降低生产成本，还可以避免因施肥 不科学带来的环境污染，实现农业可持续发展。同时土壤的养分供应是有限度 的，必须靠秸秆还田，施用农家肥、化肥等方式，把作物吸收的养分归还给 土壤，才能保持土壤肥力，保证农作物的持续高产、稳产。第四.合理灌溉，增加农作物的产量。农作物在生长中需要不断地吸收水分。不同植物的需水量不同，同一种植 物在不同的生长发育时期需水量也不同。合理灌溉就是指根据植物的需水规律 适时地、适量地灌溉，以便使植物体茁壮生长，并且用最少的水获取最大的效 益。灌溉除满足作物生长发育对水分的需要外，还多方面影响着作物的生长环 境条件，影响土壤的理化性质，从而影响土

10、壤肥力状况和土壤的形成过程以及 作物的产量和品质。灌溉对土壤理化性质的影响：良好的灌溉，可以为作物创造最适宜的农田水分状况，改善土壤理化性 质，使土壤中水、肥、气、热状况得到协调。不合理的灌溉，则可能会破坏土 壤团粒结构、使土壤养分淋失或土壤通气不良，如灌水量过大，还可能抬高地 下水位，给土壤带来盐碱化的危险。灌溉对土壤中微生物和原生动物活动的影响；土壤中的好气性细菌、真 菌、放线菌以及原生动物如蚯蚓等，受灌溉影响较大。如当土壤水分为田间持 水量的5080%时，硝化作用强烈，有利于养分移动，增加作物的吸收范围； 若灌水量过小，土壤水分不足，则会抑制微生物的活动和原生动物的繁殖。当 土壤水分下降

11、到田间持水量的20%以下时，硝化细菌即停止活动；超过田间持 水量的8090%时，硝化作用也停止，并会发生反硝化作用，引起氮素显著损 失。灌溉对土壤温热状况的影响：水的比热和导热性较土壤大45倍，所以灌溉后土壤的热容量增加，使土 壤的升温增热变缓，降温冷却变慢，温度变化较为均匀，因而土壤温度受外界 气温变化的影响得到缓和。如小麦冬灌后的土温比未冬灌的可提高23oC，又 如水稻田，控制田面水层深度可调节田间水温，早春灌浅水，有利于升温插 秧，夏季灌深水可平抑田间温度。灌溉对田间小气候的影响；田间小气候是指农田地面以上12m范围 内空气层的温度和湿度而言。灌溉可以改变近地表空气层的温度和湿度状况， 灌水后，土面蒸发和叶面蒸腾都比未灌前大，使近地表气温降低，相对湿度增 加。在蒸发强烈时，可使近地表气温降低36oC，空气相对湿度增加30 50%。采用喷灌时这种影响更为显著。灌溉对作物产量和品质的影响：由于合理的灌溉可以供给作物必需的水分，使土壤中的养分易被作物吸 收，又能调节土壤的水、肥、气、热，而且还可调节近地表层