项目五植物生产与光能利用

主讲：王月目项五植物生产与光能利用主要内容（共18课时）任务一认知植物的新陈代谢（10课时）任务二认知光照对植物的影响（8课时）任务一认知植物的新陈代谢绿色植物的新成代谢：是以水分和矿物元素为原料，通过光合作用合成体内有机物，并把光能转化成化学能贮藏在有机物中；有通过呼吸作用分解体内的有机物，释放能量，供生命活动的需要。任务一认知植物的新陈代谢一植物的光合作用和呼吸作用1.植物的光合作用概念：绿色植物利用光能，将二氧化碳和水合成有机物质，释放氧气，同时把光能转变为化学能，贮藏在所形成的有机物中的过程。光合作用的表达式6CO2+6H2O＝（CH2O）6+6O2原料：二氧化碳和水动力：光能场所：叶绿体产物：葡萄糖和氧气叶绿体的结构内膜基质外膜基粒光合作用具有重要意义:①把无机物转变成有机物地球上的植物每年通过光合作用约合成5×10¹¹t有机物。②蓄积太阳能量植物通过光合作用每年将3.2×10²¹J的日光能转化为化学能。③净化空气吸收二氧化碳，释放氧气，从而起到净化空气作用；大气中一部分氧气转化为臭氧，对陆地生物也有良好作用。光合作用的调控①光照度调节光饱和点和光补偿点是植物光合特性的两个重要指标。适当增强光照，如合理密植、整枝修剪、去老叶等，可以改善田间的光照条件。②增加CO2浓度光合速率随CO2浓度增加而增大。生产上常通过施用有机肥料、通风等措施来增加CO2浓度。③保持适宜土壤水分水分是光合作用的原料之一，土壤水分含量对植物光合作用影响很大。④保持适宜温度一般温带植物的光合作用在10～35℃范围内能正常进行，35℃以上光合作用受阻。⑤合理施肥N、Mg、Fe、Mn、P、K、B、Zn等元素都会直接或间接对光合作用产生影响。光合作用的生产应用（5）1.实行间作套种，提高单位面积产量2.增施二氧化碳气肥，增加光合作用原料3.培育高光效植物品种，减少呼吸消耗4应用生长调节物质，提高光合作用效率5利用不同色光，改善光合产物品质如甜瓜、小麦、棉花育苗、四季豆、辣椒等应用红色地膜有明显增产效果。黄瓜和香菜应用蓝色地膜，维生素C的含量增加。黄色薄膜栽培黄瓜、芹菜、莴苣、茶树等，增产效果明显。番茄、茄子、韭菜在紫膜下产量增加。青色(蔚蓝色)薄膜进行水稻育秧效果很好。2.植物的呼吸作用（1）呼吸作用的概念和意义概念：是指生活细胞内的有机物，在酶的参与下，逐步氧化分解并释放能量的过程。呼吸作用的意义1.为植物生命活动提供能量2.中间产物是合成重要有机物质的原料3.植物抗病免疫方面有重要作用呼吸作用的类型1.有氧呼吸是指生活细胞利用分子氧（O2），将某些有机物彻底氧化分解，形成CO2和H2O，同时释放能量的过程。主要场所线粒体和细胞质基质能量去向：1mol葡萄糖产生2870kJ能量，一部分以热能形式散失(约60%)；另一部分1161kJ转移到ATP中(约40%)总反应式：C6H12O6+6H2O+6O26CO2+12H2O+能量2.无氧呼吸：是指细胞在缺氧或无氧的条件下，把葡萄糖等有机物分解成为不彻底的氧化产物（酒精和乳酸），同时释放出少量能量的过程。呼吸作用的调控①温度调节大多数植物呼吸作用的最低温度为-10℃，最适温度为25～35℃，最高温度为35～45℃。②O2和CO2浓度调节大气含氧量通常在21%左右，当减少至5%～8%时，植物的呼吸显著减弱。空气中CO2浓度增高时，植物的呼吸减弱。③水分调节细胞含水量对呼吸作用影响很大。禾谷类种子在风干状态时（含水量为11%～12%），呼吸微弱；当含水量超过15%时，呼吸作用加强。④防止植物受伤植物受伤后，呼吸会显著增强。因此应在采收、包装、运输和贮藏多汁果实和蔬菜时，尽可能防止机械损伤呼吸作用的生产应用①植物栽培栽培措施要保证作物呼吸作用正常进行，如水稻浸种催芽时用温水淋种和时常翻种；水稻育秧采用湿润育种；作物的中耕松土等。②粮食贮藏贮藏粮油种子的原则是保持“三低”，即降低种子的含水量、温度和空气中的含氧量。③果蔬贮藏原则是在尽量避免机械损伤的基础上，控制温度、湿度和空气成分三个条件，降低呼吸消耗。光合作用与呼吸作用的区别光合作用呼吸作用原料CO2、H2OO2、淀粉、己糖等有机物产物O2、淀粉、己糖、蔗糖等有机物CO2、H2O能量转换贮藏能量的过程光能电能活跃的化学能稳定的化学能释放能量的过程稳定的化学能活跃的化学能发生部位绿色细胞、叶绿体、细胞质生活细胞、线粒体、细胞质发生条件光照下才可发生光下、暗处都可发生任务二认知光照对植物生产的影响一四季的形成1.昼夜的形成当地球自西向东自转时，昼半球的东侧逐渐进入黑夜，夜半球的东侧逐渐进入白天，由此形成了地球上的昼夜交替现象。昼夜的形成春分日、秋分日，地球各地昼长均是12h。春分到秋分，日照时间长于12h，白昼长于黑夜，而且纬度愈高，白昼愈长，夏至日白昼达一年中的最长。秋分到春分，日照时间短于12h，白昼短于黑夜，而且愈到高纬，白昼愈短，冬至日白昼达一年中的最短。2.季节形成春季：从春分（3月20或21日）日到夏至日(6月22日左右)，北半球各纬度的日照时间都逐渐增长，绝大部分地区的正午太阳高度角在逐渐增大，并在夏至日达到最大。夏季：过了夏至（6月21或22）日，太阳直射点逐渐南移，至秋分日(9月23日左右)，太阳直射赤道，这时北半球大部分地区太阳高度角减小，日照时间也变短，因之所接受的太阳能量也减少；当所接受的能量少于散失的能量时，温度开始降低，气候变凉，逐渐进入比较凉爽的时期。夏季秋季：秋分（9月23或24）过后，太阳直射点移向南半球，此时北半球太阳高度角继续减小、日照时间继续变短，所接受的太阳能量也在减少，得热少于失热，温度继续降低；到冬至日(12月22日前后)，太阳光线垂直投射南纬23.5°，这一天是北半球太阳高度角最小、日照时间最短，受热量最少的一天，中高纬度地区开始进人最寒冷的时期。冬季：过了冬至日，太阳直射点开始北移，北半球各纬度的太阳高度角增大，日照时间增长，受热量也逐渐增多，当得热多于失热时，温度开始回升，天气渐暖。次年的春分日，太阳又直射赤道，如此周而复始的变化，就形成了寒来暑往的季节交替现象。光与植物生长发育（1）光对光合作用的影响光首先是光合作用的能量来源。在一定光强范围内，光合速率随光照强度的增加而增加，当光照超过或低于某一临界值（光饱和点和补偿点）以后光合强度不再增加；在达到光饱和点以前光合速率与光照强度成正比。（2）光对植物种子萌发的影响很多种子需要光照才能发芽良好，受影响的常是小种子，也有有少数几种大种子的园艺植物。（3）光对植物叶片生长的影响光促进的叶片扩大，主要是由于加强了细胞分裂，细胞最终的大小和保持在黑暗中的并没有明显不同光对叶片发育和成熟有一种全面的刺激效果，尤其是双子叶植物。（4）光对植物茎生长的影响长波长的光（红光）促进茎的伸长，而短波长的光（蓝光）抑制茎的伸长。红光促进细胞的伸长，而蓝光具有相反的效果。（5）光对植物叶绿素合成的影响叶绿素的合成离不开光的参与，而且还与光质有关。蓝光下叶绿素含量最高，其次是白光和红光，黑暗和绿光上最低。6）光对花青苷形成的影响一般情况下，蓝光促进花青苷合成。花青苷的合成还需要高强度的光。（7）光对植物开花的影响长日植物一般在比临界日长更长的条件下才能开花，日照越长开花越早，在一定的连续日照下开花最早。短日植物必须在短于临界日长时才能开花，日照缩短，开花提早，但不能短于光合作用对光的需要。植物光能利用率光能利用率：一定土地面积上的植物体内有机物储存的化学能占该土地日光投射辐射能的百分数。光能利用率不高原因（3个）一是漏光。植物的幼苗期，叶面积小，大部分阳光直射到地面上而损失掉。二是受光饱和现象的限制。三是环境条件及植物本身生理状况的影响。自然干旱、缺肥、CO2浓度过低、温度过低或过高，以及植物本身生长发育不良，受病虫危害等提高光能利用率的途径1.充分利用生长季节：间套复种利用生长季节太阳光，充分利用空闲的生长季节。2.选育光能利用率高的品种：矮秆抗倒伏，叶片较短而直立，生育期短，耐阴性强。3.合理的栽培技术：合理密植：增大绿叶面积，截获更多太阳光，充分利用地力。4.提高叶片的光合效率：增加二氧化碳肥加强田间管理：整枝修剪，增加空气中二氧化碳浓度