影响光合作用因素

《植物与植物生理》第四单元教学子单元3：光合作用微课件6影响光合作用的因素汇报人：郭振升一、光合作用的度量指标

光合作用的指标有光合速率和光合生产率。光合速率(photosyntheticrate)是指单位时间内、单位叶面积吸收CO2的量或放出O2的量。单位：μmolCO2·m-2·s-1和μmolO2·dm-2·h-1表观光合速率（Pn,净光合速率，测定值*）

＝真正光合速率(Pg)－呼吸速率(R)光合生产率(photosyntheticproducerate)也称净同化率(netassimilationrate,NAR)，指植物在较长时间(一昼夜或一周)内，单位叶面积生产的干物质量。常用g·m-2·d-1表示。二、外部因素对光合作用的影响

1.光照1）光照强度（光强）(1)光强-光合曲线(需光量曲线)

当叶片的光合速率与呼吸速率相等(净光合速率为零)时的光照强度，称为光补偿点。如棉花(1000-1500lux)，水稻(600-700lux)，大豆(500lux)。在一定条件下，使光合速率达到最大时的光照强度，称为光饱和点。如阳生植物玉米、高粱(100,000lux)，稻麦(30,000-50,000lux)，大豆(25,000lux）；阴生植物人参、三七、姜、兰小于10,000lux。光补偿点在生产上有何意义？光饱和点的原因：强光下暗反应跟不上光反应从而限制了光合速率。一般来说，光补偿点高的植物其光饱和点也高。如，草本植物的光补偿点与光饱和点>木本植物；阳生植物的>阴生植物；C4植物的>C3植物。光补偿点低的植物较耐荫，适于和光补偿点高的植物间作。如豆类与玉米间作。（2）光合作用的光抑制光能过剩导致光合效率降低的现象称为光合作用的光抑制(photoinhibitionofphotosynthesis)。如晴天中午的光强往往超过植物的光饱和点，如果强光与其它不良环境(如高温、低温、干旱等)同时存在，光抑制现象更为严重。

2）光质对光合作用有效的是可见光。在红光下，光合效率高；蓝紫光次之；绿光的效果最差。红光有利于碳水化合物形成，蓝紫光有利于蛋白质形成。2.二氧化碳1）当光合吸收的二氧化碳量等于放出的二氧化碳量，这个时候外界的二氧化碳浓度就叫做CO2补偿点。2）当CO2达到某一浓度时，光合速率便达最大值，开始达到光合最大速率时的CO2浓度被称为CO2饱和点。3）CO2饱和点代表吸收强光的能力，CO2补偿点代表吸收弱光的能力。4）C3植物与C4植物CO2光合曲线对比。

C4植物的CO2补偿点低，在低CO2浓度下光合速率的增加比C3快，CO2的利用率高；C3植物与C4植物CO2光合曲线比较C4植物CO2饱和点低的原因：A.C4植物PEPC的Km低，对CO2亲和力高，有浓缩CO2机制，很快达到饱和点。B.可能与C4植物的气孔对CO2浓度敏感有关，即CO2浓度超过空气水平后，C4植物气孔开度就变小。

3.温度光合作用的温度范围和三基点三基点定义抑制光合的原因或范围最低温度(冷限)该低温下表观光合速率为零(0℃))低温时膜脂呈凝胶相，叶绿体超微结构受到破坏，酶促反应缓慢，气孔开闭失调。最高温度(热限)该高温下表观光合速率为零(45℃)膜脂与酶蛋白热变性，使光合器官损伤，叶绿体中的酶钝化；高温刺激了光暗呼吸，使表观光合速率下降。最适温度能使光合速率达到最高的温度C3阴生植物10～20℃

一般C3植物20～30℃

C4植物35～45℃

4.水分

水分是光合作用的原料，但光合作用利用的H2O不到植物所吸收水分的1%，因此，水分主要是间接地影响光合作用。在缺水时，光合作用降低：

1）缺水时，气孔关闭，减少CO2的供应；

2）缺水时促进淀粉分解，抑制光合产物的外运，发生反馈抑制。

3）严重缺水时，会导致光合器结构的破坏，光合面积减少。水分过多也会影响光合作用。土壤水分过多时，通气状祝不良，根系活力下降，间接影响光合作用。5.矿质营养1）叶绿体结构的组成成分如N、P、S、Mg是叶绿体中构成叶绿素、蛋白质、核酸以及片层膜不可缺少的成分。2）电子传递体的重要成分如PC中含Cu，Fe-S中心、Cytb、Cytf和Fd中都含Fe，放氧复合体不可缺少Mg2+和Cl-。3）磷酸基团的重要作用构成同化力的ATP和NADPH，光合碳还原循环中所有的中间产物中都含有磷酸基团。4）活化或调节因子如Rubisco等酶的活化需要Mg2+；Fe、Cu、Mn、Zn参与叶绿素的合成；K+和Ca2+调节气孔开闭；K和P促进光合产物的转化与运输等。

6.光合作用的日变化一天中，外界的光强、温度、土壤和大气的水分状况、空气中的CO2浓度以及植物体的水分与光合中间产物含量、气孔开度等都在不断地变化，这些变化会使光合速率发生日变化，其中光强日变化对光合速率日变化的影响最大。在温暖、水分供应充足的条件下，光合速率变化随光强日变化呈单峰曲线，即日出后光合速率逐渐提高，中午前达到高峰，以后逐渐降低；当光照强烈、气温过高时，光合速率日变化呈双峰曲线，大峰在上午，小峰在下午，中午前后，光合速率下降，呈现“午睡”现象，且这种现象随土壤含水量的降低而