影響光合作用因素

《植物與植物生理》第四單元教學子單元3：光合作用微課件6影響光合作用的因素匯報人：郭振升一、光合作用的度量指標

光合作用的指標有光合速率和光合生產率。光合速率(photosyntheticrate)是指單位時間內、單位葉面積吸收CO2的量或放出O2的量。單位：μmolCO2·m-2·s-1和μmolO2·dm-2·h-1表觀光合速率（Pn,凈光合速率，測定值*）

＝真正光合速率(Pg)－呼吸速率(R)光合生產率(photosyntheticproducerate)也稱凈同化率(netassimilationrate,NAR)，指植物在較長時間(一晝夜或一周)內，單位葉面積生產的干物質量。常用g·m-2·d-1表示。二、外部因素對光合作用的影響

1.光照1）光照強度（光強）(1)光強-光合曲線(需光量曲線)

當葉片的光合速率與呼吸速率相等(凈光合速率為零)時的光照強度，稱為光補償點。如棉花(1000-1500lux)，水稻(600-700lux)，大豆(500lux)。在一定條件下，使光合速率達到最大時的光照強度，稱為光飽和點。如陽生植物玉米、高粱(100,000lux)，稻麥(30,000-50,000lux)，大豆(25,000lux）；陰生植物人參、三七、姜、蘭小于10,000lux。光補償點在生產上有何意義？光飽和點的原因：強光下暗反應跟不上光反應從而限制了光合速率。一般來說，光補償點高的植物其光飽和點也高。如，草本植物的光補償點與光飽和點>木本植物；陽生植物的>陰生植物；C4植物的>C3植物。光補償點低的植物較耐蔭，適于和光補償點高的植物間作。如豆類與玉米間作。（2）光合作用的光抑制光能過剩導致光合效率降低的現象稱為光合作用的光抑制(photoinhibitionofphotosynthesis)。如晴天中午的光強往往超過植物的光飽和點，如果強光與其它不良環(huán)境(如高溫、低溫、干旱等)同時存在，光抑制現象更為嚴重。

2）光質對光合作用有效的是可見光。在紅光下，光合效率高；藍紫光次之；綠光的效果最差。紅光有利于碳水化合物形成，藍紫光有利于蛋白質形成。2.二氧化碳1）當光合吸收的二氧化碳量等于放出的二氧化碳量，這個時候外界的二氧化碳濃度就叫做CO2補償點。2）當CO2達到某一濃度時，光合速率便達最大值，開始達到光合最大速率時的CO2濃度被稱為CO2飽和點。3）CO2飽和點代表吸收強光的能力，CO2補償點代表吸收弱光的能力。4）C3植物與C4植物CO2光合曲線對比。

C4植物的CO2補償點低，在低CO2濃度下光合速率的增加比C3快，CO2的利用率高；C3植物與C4植物CO2光合曲線比較C4植物CO2飽和點低的原因：A.C4植物PEPC的Km低，對CO2親和力高，有濃縮CO2機制，很快達到飽和點。B.可能與C4植物的氣孔對CO2濃度敏感有關，即CO2濃度超過空氣水平后，C4植物氣孔開度就變小。

3.溫度光合作用的溫度范圍和三基點三基點定義抑制光合的原因或范圍最低溫度(冷限)該低溫下表觀光合速率為零(0℃))低溫時膜脂呈凝膠相，葉綠體超微結構受到破壞，酶促反應緩慢，氣孔開閉失調。最高溫度(熱限)該高溫下表觀光合速率為零(45℃)膜脂與酶蛋白熱變性，使光合器官損傷，葉綠體中的酶鈍化；高溫刺激了光暗呼吸，使表觀光合速率下降。最適溫度能使光合速率達到最高的溫度C3陰生植物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，水分主要是間接地影響光合作用。在缺水時，光合作用降低：

1）缺水時，氣孔關閉，減少CO2的供應；

2）缺水時促進淀粉分解，抑制光合產物的外運，發(fā)生反饋抑制。

3）嚴重缺水時，會導致光合器結構的破壞，光合面積減少。水分過多也會影響光合作用。土壤水分過多時，通氣狀祝不良，根系活力下降，間接影響光合作用。5.礦質營養(yǎng)1）葉綠體結構的組成成分如N、P、S、Mg是葉綠體中構成葉綠素、蛋白質、核酸以及片層膜不可缺少的成分。2）電子傳遞體的重要成分如PC中含Cu，Fe-S中心、Cytb、Cytf和Fd中都含Fe，放氧復合體不可缺少Mg2+和Cl-。3）磷酸基團的重要作用構成同化力的ATP和NADPH，光合碳還原循環(huán)中所有的中間產物中都含有磷酸基團。4）活化或調節(jié)因子如Rubisco等酶的活化需要Mg2+；Fe、Cu、Mn、Zn參與葉綠素的合成；K+和Ca2+調節(jié)氣孔開閉；K和P促進光合產物的轉化與運輸等。

6.光合作用的日變化一天中，外界的光強、溫度、土壤和大氣的水分狀況、空氣中的CO2濃度以及植物體的水分與光合中間產物含量、氣孔開度等都在不斷地變化，這些變化會使光合速率發(fā)生日變化，其中光強日變化對光合速率日變化的影響最大。在溫暖、水分供應充足的條件下，光合速率變化隨光強日變化呈單峰曲線，即日出后光合速率逐漸提高，中午前達到高峰，以后逐漸降低；當光照強烈、氣溫過高時，光合速率日變化呈雙峰曲線，大峰在上午，小峰在下午，中午前后，光合速率下降，呈現“午睡”現象，且這種現象隨土壤含水量的降低而