1、光合作用原理的實際應(yīng)用21世紀地球上的人口越來越多，極端天氣的發(fā)生頻率越來越高，耕地面積 越來越少，人們所面臨的食物短缺問題日益尖銳，而人們所吃的食物主要是植 物光合作用的直接或間接產(chǎn)物。其主要影響因素有光照強度、CO2濃度、礦質(zhì) 元素、水等。下面我們就來逐一談?wù)勥@些因素在現(xiàn)實種田中的應(yīng)用。第一.提高光能利用率，增加農(nóng)作物的產(chǎn)量。光合作用需要有光照，要想有高的光合作用效率，提高植物光能利用率是 非常重要的。在大田中一般采用間作套種、輪作、合理密植等方法以便提高光 能利用率。1、間作套種間作：在作物的行間進行播種另外的作物。套種：在某一種作物生長的后期，在行間播種另一種作物，以充分利用地力和生

2、長期，增加產(chǎn)量，也說套作。間作套種：在一塊地上按照一定的行、株距和占地的寬窄比例種植幾種莊稼。間作套 種是我國農(nóng)民的傳統(tǒng)經(jīng)驗，是農(nóng)業(yè)上的一項增產(chǎn)措施。間作套種能夠合理配置作物群體，使作物高矮成層，相間成行，有利于改 善作物的通風透光條件，提高光能利用率，充分發(fā)揮邊行優(yōu)勢的增產(chǎn)作用。但 間作套種也有一定的原則：高與矮和胖與瘦搭配原則。如玉米與黃豆、黃花與麥類，這兩組植物的植 株縱橫發(fā)展彼此干擾少，更有利于通風透光，促進早熟高產(chǎn)。單子葉作物與雙子葉作物結(jié)合原則。如玉米、高粱、麥類與黃豆、花 生、棉花、薯類等進行搭配，這樣既可用地養(yǎng)地，又能因其根系深淺不一致而充分 利用土壤各層次的各種營養(yǎng)物質(zhì),不會

3、因某一元素奇缺造成生理病害的發(fā)生，同時 還可提高單位面積的整體效益。習性搭配原則。大田作物中有的作物喜光性強（如棉花、麥類、水稻），而 有的作物喜歡陰涼（如生姜、毛芋）;有的作物耐旱怕濕（如芝麻、棉花），有的作物又 喜歡濕潤的環(huán)境（如水稻、豆科、葉菜類），所以，應(yīng)根據(jù)它們各自的特點特性，進行 有意識的定向和針對性的集約栽培，這樣就可達到各自的適應(yīng)與滿足，從而獲得比 單一種植更高產(chǎn)量和單位面積的總效益。生育期長的與短的間作套種原則。讓主作物生育期長一點和副作物生育 期短一點的進行搭配種植，這樣互相影響小，能充分利用當?shù)氐挠行o霜期而達到 全年的高產(chǎn)豐收。趨利避害原則。在考慮根系分泌物時,要根據(jù)相

4、關(guān)效應(yīng)或異株克生原理， 趨利避害。已查明，小麥與豌豆、馬鈴薯與大麥、大蒜與棉花之間的化學(xué)作用是 無害（或有利）的，因此，這些作物可以搭配;相反，黑麥與小麥、大麻與大豆、養(yǎng)麥與 玉米間則存在不利影響,它們不能搭配在一起種植。2、輪作輪作是指在同一塊田地上，有順序地在季節(jié)間或年間輪換種植不同的作物 或復(fù)種組合的一種種植方式。中國早在西漢時就實行休閑輪作。北魏齊民要 術(shù)中有谷田必須歲易、麻欲得良田，不用故墟、凡谷田，綠豆、小豆底 為上，麻、黍、故麻次之，蕪菁、大豆為下等記載，已指出了作物輪作的必要 性，并記述了當時的輪作順序。長期以來中國旱地多采用以禾谷類為主或禾谷 類作物、經(jīng)濟作物與豆類作物的輪換

5、，或與綠肥作物的輪換，有的水稻田實行 與旱作物輪換種植的水旱輪作。輪作制度是一種科學(xué)的栽培制度，是用地養(yǎng)地 相結(jié)合的一種生物學(xué)措施。能夠合理地利用土壤肥力，防治病、蟲、雜草危 害，改善土壤的理化性質(zhì)，使農(nóng)作物生長在良好的土壤環(huán)境中。這樣不僅能降 低農(nóng)作物生產(chǎn)成本，而且能提供農(nóng)作物的產(chǎn)量和質(zhì)量，使農(nóng)作物生產(chǎn)得到可持 續(xù)發(fā)展。第二.適當提高CO2的濃度，增加農(nóng)作物的產(chǎn)量。從光合作用的機理中可以看出：CO2是光合作用的原料。但是空氣中的CO2含量卻只有0.03%左右，遠遠 不能滿足光合作用提高作物產(chǎn)量的要求。如果設(shè)法適當增加空氣或土壤中CO2 濃度，就可使光合效率提高。據(jù)有人研究發(fā)現(xiàn)：一般CO2增加

6、到0.1%0.5%時就可提高光合作用，但當超過0.6%的濃度時，則反而會使光合作用 受抑制，甚至使植物受到毒害；而當CO2濃度低于0.008%0.01%時，則光合作用又會顯著減低甚至完全停止，使植物無法 制造養(yǎng)料而至死。根據(jù)這個道理，我們可以施用有機肥，利用有機物分解放出 的CO2，就可以達到保持作物下層葉片的CO2不致虧缺而高產(chǎn)的目的。第三.合理施肥，增加農(nóng)作物的產(chǎn)量。目前公認的絕大多數(shù)植物的必需元素共17種：C、H、O、N、P、K、Ca、Mg、S、Fe、Mn、B、Zn、Cu、Mo、Cl、Ni。植物必需的礦質(zhì)元素：上述17xx中，除C、H、O外，其余14種元素為植物必需的礦質(zhì)元素，可分為大量

7、元素和微 量元素。大量元素（大量營養(yǎng)）：植物需要量較大、含量通常為植物體干重0.1%以上的元素。共9種：即 C、H、O等三種非礦質(zhì)元素和N、P、K、Ca、Mg、S等6種礦質(zhì)元素。微量元素（微量營養(yǎng)）：植物需要量極微、含量通常為植物體干重0.01%以下的元素。此類元素在植 物體內(nèi)稍多即可對植物產(chǎn)生毒害。共8種：即 Fe、Mn、B、Zn、Cu、Mo、Cl、Ni 等礦質(zhì)元素。綠色植物進行光合作用時，需要多種必需的礦質(zhì)元素。例如，氮是催化光 合作用過程中各種酶以及NADP+和ATP的重要組成成分，磷也是NADP+和ATP 的重要組成成分?？茖W(xué)家發(fā)現(xiàn)，用磷脂酶將離體葉綠體膜結(jié)構(gòu)上的磷脂水解掉 后，在原料

8、和條件都具備的情況下，這些葉綠體的光合作用過程明顯受到阻 礙?？梢?，磷在維持葉綠體膜的結(jié)構(gòu)和功能上起著重要的作用。又如，綠色植 物通過光合作用合成糖類，以及將糖類運輸?shù)綁K根、塊莖和種子等器官中，都 需要鉀。再如，鎂是葉綠素的重要組成成分?？梢?，只有保證植物必需礦質(zhì)元 素的供應(yīng)，才能使光合作用順利地進行下去。需要指出的是，必需礦質(zhì)元素的供應(yīng)如果過量，也會給農(nóng)作物的生長發(fā)育 帶來危害，例如氮肥施用過多時，會造成農(nóng)作物倒伏，從而影響農(nóng)作物光合作 用效率的提高。合理施肥技術(shù)就是根據(jù)土壤養(yǎng)分狀況和農(nóng)作物對各種營養(yǎng)元素的需要規(guī) 律，科學(xué)地計算出各種合理的肥料配比，配制成專用配方肥，科學(xué)施用。合理 施肥不僅

9、可以提高產(chǎn)量，改善農(nóng)產(chǎn)品品質(zhì)，降低生產(chǎn)成本，還可以避免因施肥 不科學(xué)帶來的環(huán)境污染，實現(xiàn)農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展。同時土壤的養(yǎng)分供應(yīng)是有限度 的，必須靠秸稈還田，施用農(nóng)家肥、化肥等方式，把作物吸收的養(yǎng)分歸還給 土壤，才能保持土壤肥力，保證農(nóng)作物的持續(xù)高產(chǎn)、穩(wěn)產(chǎn)。第四.合理灌溉，增加農(nóng)作物的產(chǎn)量。農(nóng)作物在生長中需要不斷地吸收水分。不同植物的需水量不同，同一種植 物在不同的生長發(fā)育時期需水量也不同。合理灌溉就是指根據(jù)植物的需水規(guī)律 適時地、適量地灌溉，以便使植物體茁壯生長，并且用最少的水獲取最大的效 益。灌溉除滿足作物生長發(fā)育對水分的需要外，還多方面影響著作物的生長環(huán) 境條件，影響土壤的理化性質(zhì)，從而影響土

10、壤肥力狀況和土壤的形成過程以及 作物的產(chǎn)量和品質(zhì)。灌溉對土壤理化性質(zhì)的影響：良好的灌溉，可以為作物創(chuàng)造最適宜的農(nóng)田水分狀況，改善土壤理化性 質(zhì)，使土壤中水、肥、氣、熱狀況得到協(xié)調(diào)。不合理的灌溉，則可能會破壞土 壤團粒結(jié)構(gòu)、使土壤養(yǎng)分淋失或土壤通氣不良，如灌水量過大，還可能抬高地 下水位，給土壤帶來鹽堿化的危險。灌溉對土壤中微生物和原生動物活動的影響；土壤中的好氣性細菌、真 菌、放線菌以及原生動物如蚯蚓等，受灌溉影響較大。如當土壤水分為田間持 水量的5080%時，硝化作用強烈，有利于養(yǎng)分移動，增加作物的吸收范圍； 若灌水量過小，土壤水分不足，則會抑制微生物的活動和原生動物的繁殖。當 土壤水分下降

11、到田間持水量的20%以下時，硝化細菌即停止活動；超過田間持 水量的8090%時，硝化作用也停止，并會發(fā)生反硝化作用，引起氮素顯著損 失。灌溉對土壤溫熱狀況的影響：水的比熱和導(dǎo)熱性較土壤大45倍，所以灌溉后土壤的熱容量增加，使土 壤的升溫增熱變緩，降溫冷卻變慢，溫度變化較為均勻，因而土壤溫度受外界 氣溫變化的影響得到緩和。如小麥冬灌后的土溫比未冬灌的可提高23oC，又 如水稻田，控制田面水層深度可調(diào)節(jié)田間水溫，早春灌淺水，有利于升溫插 秧，夏季灌深水可平抑田間溫度。灌溉對田間小氣候的影響；田間小氣候是指農(nóng)田地面以上12m范圍 內(nèi)空氣層的溫度和濕度而言。灌溉可以改變近地表空氣層的溫度和濕度狀況， 灌水后，土面蒸發(fā)和葉面蒸騰都比未灌前大，使近地表氣溫降低，相對濕度增 加。在蒸發(fā)強烈時，可使近地表氣溫降低36oC，空氣相對濕度增加30 50%。采用噴灌時這種影響更為顯著。灌溉對作物產(chǎn)量和品質(zhì)的影響：由于合理的灌溉可以供給作物必需的水分，使土壤中的養(yǎng)分易被作物吸 收，又能調(diào)節(jié)土壤的水、肥、氣、熱，而且還可調(diào)節(jié)近地表層