影響光合作用的因素

邱君璐

摘要：在自然界光合作用作為生物賴以存活的基礎(chǔ)之一，和其他種類生理活動一樣，光合作用存在種種因素影響。例如，葉面積、光照、二氧化碳等元素均會帶來一定程度的影響。唯有全面了解以上因素，并以此為基礎(chǔ)為植物營造出更適宜的環(huán)境，方可改善光合作用的效果。為此，本文從光合作用出發(fā)，探討了有關(guān)影響因素，僅供參考。

關(guān)鍵詞：光合作用;基礎(chǔ)原理;常見影響因素

針對光合作用，可基于一定時段內(nèi)消耗原料或生成產(chǎn)物的量來呈現(xiàn)相應(yīng)的強(qiáng)度，當(dāng)前主要通過釋放氧氣的量來體現(xiàn)光合作用的實(shí)際強(qiáng)度。但其中存在很多因素，均會影響到光合作用的過程及強(qiáng)度情況。為此，便很有必要深入探究光合作用的有關(guān)影響因素，以有效指導(dǎo)并促進(jìn)光合作用。

一、光合作用簡介

在基本定義上光合作用即光能合成作用，是植物、藻類和某些細(xì)菌，在可見光的照射下，經(jīng)光反應(yīng)、暗反應(yīng)，利用光合色素，將水和二氧化碳轉(zhuǎn)化成有機(jī)物并產(chǎn)生氧氣的過程。就光合作用而言，還涉及其他諸如電子傳遞、光吸收、碳同化、磷酸化等的關(guān)鍵性環(huán)節(jié)。以上環(huán)節(jié)均屬于光合作用的重要節(jié)點(diǎn)，如果任一環(huán)節(jié)存在問題，則均會令光合作用受到影響。

二、光合作用的常見影響因素

與學(xué)生一起對校園內(nèi)主要栽培植物的分布進(jìn)行調(diào)查，如樟樹、紅葉石楠、銀杏、山茶、百日菊等，發(fā)現(xiàn)不同地段同種植物生長狀況不同，特別是同一片林子內(nèi)，相隔很近的百日菊的生長狀況差別很大，是什么因素造成這種差距的呢？

1、葉面積

（1）基本原理。當(dāng)增大葉面積后，相應(yīng)的光合作用也會擴(kuò)大面積。在開始的時段光合作用會持續(xù)增強(qiáng)，但稍后葉面積繼續(xù)增大，便不再會增強(qiáng)光合作用。主要原因就是許多葉片會相互遮擋，加之葉面積增大后也會增強(qiáng)呼吸作用，因此干物質(zhì)積累量也會有所減少。

（2）推廣應(yīng)用。通過間苗、修剪直接去掉無用的葉片，以防植物出現(xiàn)陡長現(xiàn)象。尤其是過早封行，會令中下層葉子無法正常接受光照，而消耗一定量的有機(jī)物。同時，還可適當(dāng)密植山茶等來擴(kuò)大光合作用的反應(yīng)面積。譬如，在弱光環(huán)境下柑橘則可在葉面積增加下，增大葉綠素含量，以更多地吸收光適應(yīng)弱光條件。

2、光照強(qiáng)度

（1）基本原理。在光合作用中，光照的強(qiáng)度、光質(zhì)均經(jīng)由光反應(yīng)階段，來直接影響ATP、[H]暗反應(yīng)過程，進(jìn)而波及到光合作用全程。圖1顯示在光強(qiáng)度是0時，對應(yīng)的是縱坐標(biāo)A點(diǎn)，僅發(fā)生呼吸反應(yīng)，所以釋放出來的都是CO2，據(jù)OA便可呈現(xiàn)出呼吸強(qiáng)度。到了OB階段伴隨光照強(qiáng)度持續(xù)增加，也漸漸增強(qiáng)光合作用，也逐漸增大了CO2吸收量。在呼吸反應(yīng)中放出的CO2，其中一些投入到光合作用中，因此AB在上升。在上升至B點(diǎn)后，通過呼吸放出的CO2都投入到光合作用上。也就是在B點(diǎn)光合和呼吸相等，因此B點(diǎn)就是光補(bǔ)償點(diǎn)。在光照強(qiáng)度達(dá)到B點(diǎn)時，通過呼吸放出的CO2已經(jīng)無法供給光合作用。因此需要從外界吸收一定的CO2。在BC段持續(xù)上升，不斷強(qiáng)化光合強(qiáng)度，一直至C點(diǎn)以上就不會再進(jìn)一步加強(qiáng)，所以C點(diǎn)就是光合作用過程中的飽和點(diǎn)。但光質(zhì)一般考慮的是波長，而綠葉中存在的類胡蘿卜素、葉綠素，通常吸收的是紅光、藍(lán)紫光，很少吸收綠光。因此在白光下光合速率達(dá)到最高值，而綠光則最弱。

（2）推廣應(yīng)用。適當(dāng)增強(qiáng)光照強(qiáng)度后，可以加快光合作用反應(yīng)速率。譬如，在陰雨連綿的天氣下，可適當(dāng)供給光照，來改善植物生長情況。又如，在溫室大棚內(nèi)種植一些蔬菜水果，用無色透明之類的薄膜，來提升通光量令作物增收。

圖2顯示在一晝夜中某一樟樹植株吸收、釋放CO2的變化圖。逐漸升高BD段表示的是伴隨太陽的升高光照變得更強(qiáng)，變強(qiáng)后的光合作用能更多地吸收CO2。在E點(diǎn)會降低是由于正午溫高加強(qiáng)蒸騰作用會過多散失水分。為避免散失水分會暫閉氣孔，而降低CO2吸收量。在下降的FG段，因?yàn)樘栁髀涠趸庹?，令光反?yīng)降低ATP、[H]量而抑制暗反應(yīng)，更少吸收CO2，一直至H點(diǎn)才結(jié)束光合作用過程。

3、多種因素的綜合

（1）基本原理。在光合作用中面臨眾多影響因素，應(yīng)從單一變量出發(fā)，研究在控制其他因素一樣下，查看唯一變量的變化情況。圖3顯示從O至P點(diǎn)，光合速率限制因素均為橫坐標(biāo)，在上升至Q點(diǎn)后，橫坐標(biāo)不再是光合速率的限制因素。為了加快光合速率，便可適當(dāng)增大圖中別的因素?cái)?shù)值。

（2）推廣應(yīng)用。在溫室栽培各種農(nóng)作物，可考慮在白天提溫、增強(qiáng)酶活性，加快農(nóng)作物光合反應(yīng)速率。此外，也可考慮施用農(nóng)家肥，基于微生物分解放礎(chǔ)的CO2來加快光合速率值。

4、CO2濃度、光強(qiáng)影響C3C5含量的情況

（1）基本原理。據(jù)光、暗反應(yīng)中改變各物質(zhì)的分析知，光強(qiáng)的改變會影響到植物光反應(yīng)中的ATP、[H]產(chǎn)量。在暗反應(yīng)中還原C3需要ATP、[H]，而令其影響C3C5的量?；隗E變CO2濃度則會影響暗反應(yīng)，左右暗反應(yīng)下的CO2固定量，最終左右C3C5的量。

（2）推廣應(yīng)用。以正常生長狀態(tài)下的綠藻為例，提供一段時間的光照后再罩上黑布。這等于無光照后就會停止光反應(yīng)產(chǎn)停O2，很快就停止暗反應(yīng)。在減慢CO2固定后，暗反應(yīng)便會逐步耗盡ATP、[H]，因此C3C5含量也會降低。

結(jié)語：在高中生物中，光合作用作為很重要的一個知識點(diǎn)，要求學(xué)生深入展開分析，充分明確其中涉及到的諸多影響因素。我們通過分析得出：影響校園內(nèi)植物光合作用的主要因素是光照強(qiáng)度。植物接受的光照強(qiáng)度不同，生長狀況因而存在差異。在調(diào)查的過程中，學(xué)生走進(jìn)大自然，將理論知識與實(shí)踐聯(lián)系起來，解釋生命現(xiàn)象，用生命觀念認(rèn)識到生物的多樣性、統(tǒng)一性、獨(dú)特性和復(fù)雜性，理論聯(lián)系實(shí)際，豐富了生命觀念的認(rèn)知，并在這個過程中逐步增強(qiáng)解題能力、獲得理想成績。

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基金項(xiàng)目：本文是湖南省教育科學(xué)“十三五”規(guī)劃課題“農(nóng)村普通高中利用校園生物資源強(qiáng)化學(xué)科核心素養(yǎng)的研究”（課題編號XJK20CJC090）的階段性成果之一。

（湖南省衡陽縣第三中學(xué)?湖南衡陽?421200）