【谈天说地】光、气、水与光合作用

绿色植物好似一个化工厂，无数的叶绿体象一架机器，以二氧化碳、水等为原料，以捕获太阳能为动力，...



绿色植物好似一个化工厂，无数的叶绿体象一架机器，以二氧化碳、水等为原料，以捕获太阳能为动力，加工成的产品就是碳水化合物，并放出氧气。这个过程被称为光合作用。光、气、水是光合作用的三要素。

阳光能使植物产生一种化学性能非常奥妙的叶绿素，其化学成分是非常复杂的蛋白质。叶绿素吸收太阳光，并不是吸收所有的太阳光线。我们知道，日光是由红、橙、黄、绿、青、蓝、紫七种颜色的可见光和红外线与紫外线组成的，只有可见光参加植物的光合作用。叶绿素吸收可见光的红橙光和蓝紫光较多，对绿光吸收很少，大部分被反射掉，致使叶子的颜色呈现绿色。植物对阳光有特殊的“感情”，为了充分接受阳光，许多植物的叶片都生的非常巧妙，有对生叶序，轮生叶序，互生叶序或是丛生叶序，使每一片叶都尽可能多地接收阳光。各种植物对不同波段的光线也有自己的嗜好，如向日葵喜欢紫色光，洋葱喜爱橙红色光，萝卜偏爱蓝色光等等。目前，作物的光能利用率很低，亩产500公斤的水稻，按经济（稻米）产量计算，太阳辐射能的利用率也只0.5％。提高光能利用率对提高产量具有巨大的潜力，改革种植制度和方式，改进栽培管理措施，选育优良品种等都是提高光能利用率的有效途径。

CO2是绿色植物光合作用不可缺少的原料，充分利用空气中的CO2，是提高农作物产量的有效措施。植物体内形成的干物质，90％以上来源于CO2，而CO2在空气中的含量仅320ppm（1ppm＝1／1000000），植物群体内部的CO2浓度常低于这个数值，远不能满足光合作用的需要。据测定，甜菜田距地面20厘米处，白天CO2 浓度只有280ppm，如没有风的影响，CO2会在一两分钟内被植物用完，“绿色机器”只能停工待料。植物吸收CO2的胃口很大，一般要求浓度为1000—1500ppm，试验证明，CO2浓度维持在1000ppm，大豆产量可提高五倍以上。随着现代工业的发展，大气中CO2 的浓度持续上升，气候变暖，产生了“温室效应”，这对农业生产来说，有利于提高作物产量。随着温室栽倍的兴起，人们利用CO2进行根外追肥，能改变叶面结构，气孔增加，分枝多，花芽多，根系发达，提高抗低温干旱的能力，光合效率显著提高。据国外资料报道，水稻增施C02240ppm，增产率为54％，西红柿增施C023200ppm，产量提高8.7倍。

水既是植物体的重要组成部分，又是生长发育的重要的生态因子，植物需水量大得惊人，在现有的生产水平上，每生产一公斤干物质一般要耗水1000公斤，生产一公斤粮食耗水2吨以上。水除了直接参与光合作用外，还使细胞具有膨压，叶片舒展，既可加速水分和矿质元素的运转，也利于叶片接受阳光。水分充足，原生质呈溶胶状态，代谢旺盛，植物的光合作用得到保障。水分还有一个特殊功能，就是调节作物体温，促进热量交换。太阳向地面辐射的热能，除少部分被反射掉外，大部分被植物和地面吸收。如没有水分蒸腾，叶温可达50℃，叶片必将很快被高温灼伤而枯萎。而实际上叶温比气温高不了多少。这主要是植物把水由液态变为气态，带走了热量，保持了体温的相对稳定。因此，要科学用水，以最少的水量获得最高的产量。

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