“植物呼吸作用”在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)實踐中的應(yīng)用

“哪里有生命，哪里就有呼吸。”植物通過呼吸作用釋放能量以滿足各種生理活動，其中間產(chǎn)物又在各主要有機(jī)物之間的轉(zhuǎn)變過程中起著樞紐作用。呼吸作用作為植物的代謝中心，在生產(chǎn)中應(yīng)該設(shè)法促進(jìn)，以增強(qiáng)其生長發(fā)育。但呼吸過程會消耗有機(jī)物，對貯藏不利。這就要求充分認(rèn)識植物呼吸規(guī)律，使之為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)服務(wù)。

1 呼吸作用的類型

呼吸作用是指生物體內(nèi)的有機(jī)物，通過有機(jī)物氧化產(chǎn)生CO₂同時釋放能量的過程。植物的呼吸作用包括有氧呼吸和無氧呼吸兩種類型。

1.1 有氧呼吸

有氧呼吸是植物生活細(xì)胞在氧氣的參與下，把某些有機(jī)物質(zhì)徹底氧化分解，放出二氧化碳并形成水，同時釋放能量的過程，這是高等植物進(jìn)行呼吸的主要形式。

1.2 無氧呼吸

一般指在無氧條件下，細(xì)胞把某些有機(jī)物分解成為不徹底的氧化產(chǎn)物，如乙醇、乳酸等，同時釋放能量的過程。這個過程用于高等植物，習(xí)慣上稱為無氧呼吸，如應(yīng)用于微生物，則慣稱為發(fā)酵。

2 呼吸作用在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上的應(yīng)用

2.1 保證呼吸作用的正常進(jìn)行

2.1.1 浸種催芽

早稻浸種催芽時要勤換水、用溫水淋種，并注意時常翻種，目的就是控制溫度和通氣，使種子的呼吸作用順利進(jìn)行。

2.1.2 播種深淺適當(dāng)

大豆、花生、芝麻、向日葵、蓖麻、蘇子等油料種子中脂肪多，萌發(fā)時，耗氧多，呼吸熵小，如果油料種子播種過深會影響正常的有氧呼吸，對物質(zhì)轉(zhuǎn)化和器官的形成都不利，特別是根的生長和分化會受到明顯的抑制。所以油料種子播種時需要注意適當(dāng)淺播，以保證O₂的供應(yīng)。

2.1.3 土壤通氣良好

土壤通氣狀況直接影響植物根部對水分和礦物質(zhì)的吸收。在一定范圍內(nèi)，氧氣供應(yīng)越好，根系吸收水分和礦質(zhì)元素就越多。土壤通氣良好，除了增加氧氣外，還可以減少CO₂。CO₂是植物呼吸作用的最終產(chǎn)物，當(dāng)其濃度高于5％時，可明顯抑制呼吸作用。

植物根系生活在土壤中，土壤微生物會產(chǎn)生大量CO₂，如果土壤表層板結(jié)，就會引起土壤深層通氣不良，積累的CO₂濃度可達(dá)4％-10％，甚至更高，從而引起植物有氧呼吸降低，而無氧呼吸增強(qiáng)，繼而影響水分、鹽類吸收和其他生理過程。早稻育秧在寒潮過后，適時排水，水稻的露、曬田，作物的中耕松土、勤灌淺灌、黏土摻沙、湖洋田低洼地的開溝排水以降低地下水位，這些措施都是為了增加土壤中的氧氣，分解還原性有毒物質(zhì)，保證根系的呼吸，促進(jìn)新根的發(fā)生，促進(jìn)根系對營養(yǎng)和水分的吸收。

2.1.4 合理密植

由于植物光合作用的最適溫度低于呼吸作用的最適溫度，所以栽培植物時不要過密，封行不宜過早，在高溫和光線不足的情況下，呼吸消耗過大，凈同化率降低，影響作物的產(chǎn)量。

2.2 抑制呼吸作用

2.2.1 糧食貯藏

一般油料種子含水量在8％～9％，淀粉種子含水量在12％～14％時，種子中原生質(zhì)處于凝膠狀態(tài)，呼吸酶活性低，呼吸極微弱，可以安全貯藏，此時的含水量稱之為安全含水量。超過安全含水量時呼吸作用就顯著增強(qiáng)。其原因是，種子含水量增高后，原生質(zhì)由凝膠轉(zhuǎn)變成溶膠，自由水含量升高，呼吸酶活性大大增強(qiáng)，呼吸也隨之增強(qiáng)。種子呼吸旺盛不僅會引起大量貯藏物質(zhì)的消耗，而且由于呼吸作用的散熱提高了糧堆溫度，呼吸作用放出的水分會使種堆濕度增大，這些都有利于微生物活動，易導(dǎo)致糧食的變質(zhì)，使種子喪失發(fā)芽力和食用價值。只有在安全含水量范圍內(nèi)，種子中只有束縛水，空氣相對濕度低，抑制呼吸等生化反應(yīng)和微生物滋生，種子才可安全貯藏。

貯藏糧食時應(yīng)注意以下幾點：

①嚴(yán)格控制進(jìn)倉時種子的含水量不得超過安全含水量。

②注意庫房的干燥和通風(fēng)降溫。

③控制庫房內(nèi)空氣成分。如適當(dāng)增高二氧化碳含量或充入氮氣，降低氧的含量。

④用磷化氫等藥劑滅菌，抑制微生物的活動。

2.2.2 果蔬貯藏

一般貯藏果蔬時不能干燥，因為干燥會造成皺縮，失去新鮮狀態(tài)。不過，柑橘、白菜、菠菜和大蔥等在貯藏前可輕度干燥，以減少其呼吸作用。與糧食貯藏相同，果蔬貯藏亦可以應(yīng)用降低氧濃度或降低溫度的原理。

自發(fā)氣調(diào)貯藏法：又叫自己體保藏法，是一種簡便的果蔬貯藏法。由于果實蔬菜本身不斷呼吸，放出二氧化碳，在密閉環(huán)境里，二氧化碳濃度逐漸增高，可抑制呼吸作用(但容器中二氧化碳濃度不能超過10％。否則，果實會中毒變壞)而延長貯藏時間。如能密封加低溫(1～5℃)，貯藏時間會更長。例如，四川南充果農(nóng)將廣柑貯藏于密閉的土窖中，貯藏時間可達(dá)4-5個月；哈爾濱等地利用大容套小容的方法，可以使黃瓜貯藏3個月之久。

人工氣調(diào)貯藏：在相對密閉的環(huán)境中(比如庫房)和冷藏的基礎(chǔ)上，根據(jù)產(chǎn)品的需要，采用機(jī)械氣調(diào)設(shè)備，人工調(diào)節(jié)貯藏環(huán)境中氣體成分的濃度并保持穩(wěn)定的一種貯藏方法，由于氧氣和二氧化碳的比例能夠嚴(yán)格控制，而且能做到與貯藏溫度密切配合，因而貯藏效果較好。

2.2.3 避免機(jī)械損傷

果蔬受到機(jī)械損傷時，呼吸速率會顯著加快，原因是：機(jī)械損傷破壞了某些氧化酶與底物的間隔，酚類化合物迅速被氧化；機(jī)械損傷使某些細(xì)胞轉(zhuǎn)變?yōu)榉稚M織狀態(tài)，成為生長旺盛的細(xì)胞，便于修補(bǔ)傷處，這些生長旺盛的細(xì)胞的呼吸速率要比原來休眠或成熟組織的呼吸速率快得多。所以在采收、包裝、運輸和貯藏多汁果實和蔬菜時，應(yīng)盡可能防止機(jī)械損傷。

2.2.4 合理灌溉

在一定CO₂濃度下，作物夜間呼吸強(qiáng)度隨溫度升高而增加。相對而言，大豆最為明顯，棉花次之，玉米反應(yīng)相對較弱。并且一定溫度下，呼吸強(qiáng)度隨CO₂濃度升高而降低。夏季夜間高溫情況下，呼吸較為旺盛，可以灌“跑馬水”降溫，這樣既解除了高溫脅迫，也可以部分減小高溫引起的較大的夜間呼吸量。

3 結(jié)語

植物的呼吸作用影響植物生命活動的全局，與農(nóng)作物的栽培、育種和種子、果蔬的貯藏都有著密切的關(guān)系。所以應(yīng)該根據(jù)植物呼吸作用自身的規(guī)律采取有效措施，并加以調(diào)節(jié)和利用，從而為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)更好地服務(wù)。