光照强度对植物生长的影响

1光照强度对植物生长的影响内容摘要：光照强度在补偿点以下，植物的呼吸消耗大于光合作用产生，用词不能积累干物质；在光补偿点处，光合作用固定的有机物刚好与呼吸消耗相等；在光补偿点以上，随着光照强度的增加，光合作用强度逐渐提高并超过呼吸强度，于是在植物体内开始积累干物质。关键词：光照强度；植物；光合作用植物的生长是通过光合作用储存有机物来实现的，因此光照强度对植物的生长发育影响很大，它直接影响植物光合作用的强弱。光照强度与植物光合作用没有固定的比例关系，但是在一定光照强度范围内，在其它条件满足的情况下，随着光照强度的增加，光合作用的强度也相应的增加。但光照强度超过光的饱和点时，光照强度再增加，光合作用强度不增加。光照强度过强时，会破坏原生质，引起叶绿素分解，或者使细胞失水过多而使气孔关闭，造成光合作用减弱，甚至停止。光照强度弱时，植物光合作用制造有机物质比呼吸作用消耗的还少，植物就会停止生长。只有当光照强度能够满足光合作用的要求时，植物才能正常生长发育。根据植物的生长环境，可将植物分为陆生型，水生型，附生型，2寄生型。对植物的总光能利用率产生影响的主要因素是光合面积、光照时间和光合能力。光合面积主要是指叶面积，通常用叶面积指数来表示，即植物叶面积总和与植株所覆盖的土地面积的比值；光合时间是指植物全年进行光合作用的时间，光合时间越长，植物体内就能积累更多的有机物质并增加产量，延长光合时间主要是靠延长叶片的寿命和适当的延长植物的生长期；光和能力是指大气中二氧化碳含量正常和其他生态因子处于最适状态时的植物最大净光合作用速率。1光合作用与光照强度光合作用是绿色植物和藻类利用叶绿素等光合色素和某些细菌（如带紫膜的嗜盐古菌）利用其细胞本身，在可见光的照射下，将二氧化碳和水（细菌为硫化氢和水）转化为有机物，并释放出氧气（细菌释放氢气）的生化过程。植物光合作用速率的大小可用单位时间、单位叶面积所吸收的CO2或释放的O2表示,亦可用单位时间、单位叶面积所积累的干物质量表示。光照强度,简称照度。一个被光线照射的表面上的照度（illumination/illuminance）定义为照射在单位面积上的光通量。设面元dS上的光通量为dΦ，则此面元上的照度E为：E=dΦ/dS。照度的单位为lx（勒克斯）,也有用lux的，1lx=1lm/㎡。照度表示物体表面积被照明程度的量。光照强度在赤道地区最大，随纬度的增加而逐渐减弱。例如在低纬度的热带荒漠地区，年光照强度为200大3卡（8.37×105焦）／厘米2以上；而在高纬度的北极地区，年光照强度不会超过70大卡（2.93×105焦）／厘米2。位于中纬地区的我国华南地区，年光照强度大约是120大卡（5.02×105焦）／cm2。光照强度还随海拔高度的增加而增强，例如在海拔1000米可获得全部入射日光能的70％，而在海拔0米的海平面却只能获得50％。此外，山的坡向和坡度对光照强度也有很大影响。在北半球的温带地区，山的南坡所接受的光照比平地多，而平地所接受的光照又比北坡多。随着纬度的增加，在南坡上获得最大年光照量的坡度也随之增大，但在北坡上无论什么纬度都是坡度越小光照强度越大。较高纬度的南坡可比较低纬度的北坡得到更多的日光能，因此南方的喜热作物可以移栽到北方的南坡上生长。光照强度在一个生态系统内部也有变化。一般说来，光照强度在生态系统内将会自上而下逐渐减弱，由于冠层吸收了大量日光能，使下层植物对日光能的利用受到了限制，所以一个生态系统的垂直分层现象既决定于群落本身，也决定于所接受的日光能总量。在水生生态系统中，光照强度将随水深的增加而迅速递减。水对光的吸收和反射是很有效的，在清澈静止的水体中，照射到水体表面的光大约只有50％能够到达15米深处，如果水是流动和混浊的，能够到达这一深度的光量就要少得多，这对水中植物的光合作用是一种很大的限制。4如右图：当植物的光照强度增强时，光合速率逐渐增大；而光照强度达到一定的强度时光合速率也随之达到最大程度（b点和d点）；当光照强度继续增加时，光合速率保持不变，即光饱和现象。2光照强度对不同类型植物的影响2.1水生植物光的穿透性限制着植物在海洋中的分布，只有在海洋表层的透光带内，植物的光合作用才能大于呼吸量；在透光带的下部，植物的光合作用量刚好与植物的呼吸消耗量相平衡（补偿点）；如果海洋植物的浮藻类沉降到补偿点以下，而又不能很快的回升到表层时，这些藻类便会死亡。在一些特别清澈的海水或湖水中，补偿点可以深达几百米，但这是很少见的。2.2陆生植物接受一定量的光照是植物获得净生产量的必要条件，因为植物必须生产足够的糖类以弥补呼吸消耗，当影响植物光合作用和呼吸作用的其他生态因子都保持恒定时，生产和呼吸这两个过程之间的平衡就5主要决定于光照强度。根据植物对光需求程度的不同，可将植物分为阳性植物、阴性植物和耐阴植物。在明亮的阳光下发育得很好，而在遮阴条件下却引起死亡，这类植物如马尾松以及绝大多数草原植物和荒漠植物，叫阳性植物。有的植物，例如生于林下的草本植物酢浆草等，生长于非常阴暗的条件下。森林采伐后，当它们的叶子暴露于明亮的阳光下时，由于叶绿素被破坏而呈现淡黄色，最后以致死亡，它们是阴性植物。在自然界中绝对的阴性植物并不多见，大多数植物在明亮的阳光下发育得很好，但也能忍受一定程度的荫蔽，它们叫耐阴植物。2.3附生植物和寄生植物有些植物不跟土壤接触，其根群附着在其它树的枝干上生长，利用雨露、空气中的水汽及有限的腐殖质（腐烂的枯枝残叶或动物排泄物等）为生，如蕨类、兰科的许多种类。这类植物叫附生植物，他们通常不会长得很高大，自身可进行光合作用，不会掠夺它所附着植物的营养与水分。附生植物最普遍的特点是附生在寄主植物水平的枝干的分叉点上，因为这些地方最容易堆积尘土，有的低等植物甚至附生在叶片上；除了叶片附生的植物会对寄主的光照条件造成一定的影响外，附生植物一般不会对寄主造成损害。在热带雨林中，植物生长茂盛，由于植物之间争夺阳光的竞争比较激烈，附生的植物就更容易获取来之不易的光源。6寄生植物不含叶绿素或只含很少、不能自制养分的植物，约占世界上全部植物种的十分之一。这类植物当中，一类是腐生植物，主要为细菌和真菌。它们以死亡的或正在分解的生物或在附近生长植物的死亡部分做为养分来源。水晶兰就是很少几种开花的腐生植物之一。透明的水晶兰繁茂地生长在被分解的树叶上，真菌包围着它的根，并以消化森林中的枯枝落叶得来的养分供应它。与这些腐生者相反的是许多寄生植物，它们只以活的有机体为食，从绿色的植物取得其所需的全部或大部分养分和水分。而使寄主植物逐渐枯竭死亡。它们是致命的依赖者，植物界的寄生虫。植物靠叶绿素在光照下制造营养物质而生存，但也有个别植物营寄生生活，金灯藤就是其中一种。3有关光照影响植物生长的一些研究成果番茄：随着光照强度的下降，植株叶面积、地上部干重呈下降趋势；叶片叶绿素总含量、叶绿素ａ及ｂ含量明显上升；叶片含糖量、纤维素含量表现为低—高—低的趋势，不同番茄品种对弱光的适应性不同，因而其反应亦不同。隐藻：光照强度控制藻细胞对营养元素的吸收,最终限制赤潮藻爆发性增殖的作用途径。研究表明,藻细胞的生长率与光照强度之间呈指数相关关系;隐藻生长的光饱和值与光半饱和值分别为150μmol/(m2•s)和47μmol/(m2•s);在低光照强度下藻细胞的生长率较低,但是藻细胞却需要吸收更多的Fe和P,以及Zn、Mn、Co和Mo等微7量元素,在光照强度为10μmol/(m2•s)时,藻细胞生长率仅为光照强度150μmol/(m2•s)时的十分之一,而藻细胞对Fe和P的吸收量分别提高了1.5倍和1倍。这些研究结果为揭示导致赤潮常在光照良好天气后发生的根本原因提供了全新的认识。北细辛：光照条件对北细辛的展叶期,花期,结果初期均有影响,北细辛叶斑病发生率和发生程度均随光照强度减弱而减轻,根折干率随光照强度减弱而增大,挥发油含量随光照强度减弱而减小,同时,光照强度对挥发油的组分类别及含量亦有影响。曼陀罗与紫花曼陀罗：在一定光照强度范围内,增强光照强度有利于曼陀罗和紫花曼陀罗的发育及茎、叶生物量的积累;13000和18000lx两个光照强度下两供试曼陀罗长势最好;同等光照强度下紫花曼陀罗的株高、基茎粗、叶片数目、茎叶生物量大于曼陀罗,但差异性不显著。曼陀罗叶片厚度、栅栏组织厚度、海绵组织厚度及气孔密度、气孔指数均随着试验光照强度的增强而增加;紫花曼陀罗气孔密度及气孔指数明显高于曼陀罗。曼陀罗叶片中叶绿素含量均随试验设置光照强度的增强呈先升后降的趋势;随试验设置光照强度的增强,两供试曼陀罗茎中叶绿素a、b及类胡萝卜素含量变化趋势不一致;茎中花色素苷、类黄酮及总酚含量的变化情况是:曼陀罗均与光照强度呈正相关,但紫花曼陀罗比曼陀罗含量高,这也是紫花曼陀罗花、茎等器官呈紫色的物质基础,加上气孔密度和气孔指数较大8等特性,使紫花曼陀罗较曼陀罗适应性更强。参考文献：【1】毛立彦,慕小倩,王真,罗志斌；光照强度对曼陀罗和紫花曼陀罗生长发育的影响；植物生态学报,2012,36(3):243-252.【2】孙晓勇，王斌，张金英；山东农业科学1998年第02期【3】王志清,郑培和,逄世峰,关一鸣,郭靖,王英平；光照强度对北细辛生长发育及质量的影响[J]；中国中药杂志,2011,36(12):1558.【4】翁焕新，孙向卫，秦亚超，陈静峰;光照强度对隐藻吸收铁和磷的影响；中国科学院上海冶金研究所;材料物理与化学(专业)博士论文2000年