影响植物光合效率的因子及应用

王莹　张玉岐

1 影响植物光合作用的主要因子

1.1 光照强度

光照强度与光合作用的关系极为密切。光是光合作用的能量来源，也是叶绿素形成的条件。光照影响着叶片气孔的开闭，从而影响到二氧化碳的进人。此外光照还影响到温度和湿度变化。在一定范围内，植物的光合强度随着光照强度的增加而上升。当光照强度增加到某一数值时，光合强度达到最大值，此后即使光照强度继续增加，光合强度也不再增加。这种现象即是光饱和现象，达到光饱和时的光照强度叫做光饱和点。达到光饱和点后仍继续增加光照，有些植物的光合强度不仅不增加反而会下降，这种现象称为光抑制现象。根据植物对光照强度的不同要求，可把植物分为阳性植物和阴性植物。阳性植物如桦木、松树、杨树、悬铃木、月季、扶桑、唐菖蒲等。阳性植物的光饱和点接近全日照。而阴性植物在全日照1/10时就能进行正常的光合作用，如果光照强度过高光合作用反而减弱。这类植物有云杉、红豆杉、八仙花、杜鹃等。

当光照强度较高时，植物的光合作用往往要比呼吸作用高，当光照强度下降时，光合作用和呼吸作用随着下降，当光照强度降低到一定数值时，植物的光合作用吸收二氧化碳：与呼吸作用放出的二氧化碳相等，此时的光照强度叫做光补偿点。光补偿点标志着该种植物对光照要求的极限，反映了该种植物对弱光的利用能力。在园林植物种植设计和室内绿化装饰工作中，要充分考虑到环境的光照强度和不同树种，不同花卉的光补偿点。一般喜光植物光补偿点为500～1000勒克斯，耐阴植物为l00勒克斯。

1.2 二氧化碳浓度

二氧化碳浓度与光合强度的关系，也类似光照与光合强度的关系，有二氧化碳饱和点和二氧化碳补偿点。二氧化碳补偿点就是植物光合作用吸收二氧化碳与呼吸作用放出二氧化碳相等时环境中二氧化碳的浓度。二氧化碳补偿点反映某种植物在低浓度下利用二氧化碳的能力。在二氧化碳补偿点以上，光合强度会随二氧化碳浓度的升高而增加。但当二氧化碳浓度达到某一浓度时，光合作用不再随二氧化碳浓度而增加，此时二氧化碳的浓度称为二氧化碳饱和点。大多数植物的二氧化碳饱和点在正常日照条件下为0.08%～0.18%。二氧化碳浓度超过饱和点以后，将引起植物中毒或气孔关闭，抑制光合作用。

1.3 温度

温度对光合作用的影响比较复杂，光合过程中的暗反应包含着一系列的酶促反应，而温度直接影响到酶的活性。因此，温度的变化必然对光合作用带来影响。光合作用的最适温度因不同植物而异。热带植物在低于5～7℃的温度下，即不能进行光合作用，而温带和寒带植物在0℃以下仍能进行光合作用。碳三植物最适温度在10～30℃。碳四植物的光合作用最适温度在40℃左右。

1.4 水分

水对光合作用的影响是间接的。当土壤干旱，植物体内水分亏缺时，会直接影响叶片组织含水量，造成气孔关闭，二氧化碳不能进入到叶肉间隙；而且植物缺水时，叶片中淀粉水解加强，糖分积累，影响到光合产物的输出，这些情况都会影响到光合作用的进行。

1.5 矿质元素

矿质元素对光合作用的影响既有直接作用又有间接作用。氮和镁是叶绿素的组成元素，铁和锰参与叶绿素的合成过程，钾和磷等参与碳水化合物代谢，缺乏时便影响糖类的转化和运输，这样间接地影响到光合作用。此外，磷也参与光合作用中间产物的转化和能量传递，对光合作用的影响很大。因此，合理施肥，保证矿质元素营养对光合作用的正常进行非常重要。

1.6 植物体内叶绿素含量

在一定范围内，光合强度与叶绿素含量成正比。植物在光照强度减弱的情况下，叶片内的叶绿素含量会有所增加，这是植物对环境的适应能力的表现。一般来说叶绿素含量丰富的植物比较健壮，阴性树种比阳性树种的叶绿素含量高。

1.7 植物不同生育期及叶片年龄

植物从苗期开始，随植株的成长，一直到开花期，光合强度表现出上升趋势，开花期达到最高值。到了生育后期，随植株的衰老，光合强度也逐渐下降。叶片幼小时光合强度低，成熟的叶片光合强度最高，叶片衰老变黄时光合强度又下降。所以同一株植物不同部位的叶片光合强度也有所不同。

1.8 光合产物的积累

光合产物的积累不利于光合作用，只有当光合产物运出时才有利于光合作用。所以光合强度高，产生大量可外运的有机物，而有机物的外运又反过来促进光合作用的进行，产生了一种良性的互促关系。在外界条件相同时，不同植物光合强度差别也很明显。一般来说草本植物的光合强度大于木本植物，阳生叶的光合强度大于阴生叶，碳四植物的光合强度大于碳三植物。

2 提高植物光能利用率的措施

在生产实践中常通过一些措施促进植物的光合作用，从而促进植物健壮生长，达到栽培的目的。

2.1 延长光合时间

延长光合时间就是最大限度地利用光照时间，一是提高复种指数，采用轮作、间作、套种等办法，在一年内巧妙地搭配各种植物，从时间和空间上更好地利用光能，缩短土地的空闲时间。二是延长生育期，适时早播、早栽和合理施肥，迅速扩大光合面积，后期要求叶片不早衰，相对地增加了光合时间和延长了生育期。近年来苗圃采用塑料大棚育苗，可以提前播种，使苗木的生育期延长，生长量也随之增加。三是人工补充光照，在室内小面积栽培中，当阳光不足或日照时间缩短时，可用日光灯补充光照。

2.2 增加光合面积

光合面积是指植物的叶面积而言，增加的办法主要有合理密植和改变株形。

2.3 加强光合效率

光照、温度、水分、肥料和二氧化碳浓度等因素都会影响光合效率，生产中改变这些因素则可加强光合效率。如在设施园艺中增加二氧化碳浓度的方法普遍应用，空气中的二氧化碳浓度为0.033%，而植物光合作用最适浓度0.1%，因此可用燃烧石油液化气或用干冰升华、设置二氧化碳发生器等方法增加二氧化碳浓度，效果十分显著。