第二章設(shè)施作物的生理生態(tài)

第二章設(shè)施作物的生理生態(tài)第1頁，課件共63頁，創(chuàng)作于2023年2月第一節(jié)光合與呼吸生理1.光合作用與呼吸作用光合作用是綠色植物通過葉綠體，利用光能，把二氧化碳和水合成儲存能量的有機(jī)物（葡萄糖）并且釋放出氧氣的過程。第2頁，課件共63頁，創(chuàng)作于2023年2月

葉綠體中的色素葉綠素類胡蘿卜素葉綠素a葉綠素b胡蘿卜素葉黃素

吸收紅光和藍(lán)紫光吸收藍(lán)紫光功能為吸收和傳遞光能，保護(hù)葉綠素。第3頁，課件共63頁，創(chuàng)作于2023年2月6CO2+12H2O*

C6H12O6+6H2O+6O2*總反應(yīng)式:葉綠體光包括兩個(gè)階段:第4頁，課件共63頁，創(chuàng)作于2023年2月光反應(yīng)2H204[H]+O2葉綠體光ADP+Pi+能量葉綠體ATP暗反應(yīng):C5+CO2固定酶2C3C6H12O6[H]ATP能量第5頁，課件共63頁，創(chuàng)作于2023年2月呼吸作用是植物體吸收氧氣，將有機(jī)物轉(zhuǎn)化成二氧化碳和水并釋放能量的過程。為植物的各種生命活動(dòng)提供能量（呼吸作用是生命的需求）。第6頁，課件共63頁，創(chuàng)作于2023年2月有氧呼吸——生活細(xì)胞在有氧條件下把有機(jī)物徹底氧化分解成CO2和H2O，同時(shí)釋放能量的過程。

C6H12O6+6O26CO2+6H2O+2870kj1千卡(KCAL)=4.182千焦耳(KJ)第7頁，課件共63頁，創(chuàng)作于2023年2月無氧呼吸——生活細(xì)胞在無氧條件下將有機(jī)物分解為不徹底的氧化產(chǎn)物，同時(shí)釋放能量的過程。C6H12O62C2H5OH+2CO2+226kj（酒精酵）C6H12O62CH3CHOHCOOH

+197kj（乳酸發(fā)酵）

☆既不吸收氧氣也不釋放CO2的呼吸作用是存在的，如產(chǎn)物為乳酸的無氧呼吸。有氧呼吸是由無氧呼吸進(jìn)化而來的。第8頁，課件共63頁，創(chuàng)作于2023年2月

C6H12O6※+6H2O※+6O2※6CO2

※+12H2O※+2870kj※呼吸作用釋放的CO2中的氧來源于呼吸底物和H2O，所生成的H2O中的氧來源于空氣中的O2。第9頁，課件共63頁，創(chuàng)作于2023年2月

長時(shí)間的無氧呼吸為什么會(huì)使植物受到傷害？

1、無氧呼吸產(chǎn)生酒精，酒精使細(xì)胞質(zhì)的蛋白質(zhì)變性；2、無氧呼吸利用葡萄糖產(chǎn)生的能量很少，植物要維持正常的生理需要就要消耗更多的有機(jī)物；

3、沒有丙酮酸氧化過程，缺乏新物質(zhì)合成的原料。第10頁，課件共63頁，創(chuàng)作于2023年2月

2.二氧化碳交換速率即為單位葉面積上的二氧化碳通量密度。外界凈CO2交換速率就是光合作用消耗的二氧化碳減去呼吸作用產(chǎn)生的二氧化碳，若值為正則說明光合作用強(qiáng)度大于呼吸作用強(qiáng)度，反之則小。第11頁，課件共63頁，創(chuàng)作于2023年2月3.光強(qiáng)單位時(shí)間內(nèi)照射到單位面積上的光的能量.光學(xué)系統(tǒng)，用光照度(lux)來度量。能量學(xué)系統(tǒng)，用某一特征波長范圍內(nèi)即光合有效波段內(nèi)的輻射通量密度(W.m-2)來度量；

量子學(xué)系統(tǒng)，用光量子通量密度(umol.m-2.s-1)來度量第12頁，課件共63頁，創(chuàng)作于2023年2月圖26光強(qiáng)-光合曲線圖解

A.比例階段；B.比例向飽和過渡階段；C.飽和階段在低光強(qiáng)區(qū)，光合速率隨光強(qiáng)的增強(qiáng)而呈比例地增加(比例階段，直線A)；當(dāng)超過一定光強(qiáng)，光合速率增加就會(huì)轉(zhuǎn)慢(曲線B)；當(dāng)達(dá)到某一光強(qiáng)時(shí)，光合速率就不再增加，而呈現(xiàn)光飽和現(xiàn)象。以后的階段稱飽和階段(直線C)。比例階段中主要是光強(qiáng)制約著光合速率，而飽和階段中CO2擴(kuò)散和固定速率是主要限制因素。第13頁，課件共63頁，創(chuàng)作于2023年2月不同植物的光強(qiáng)-光合曲線不同，光補(bǔ)償點(diǎn)和光飽和點(diǎn)也有很大的差異。光補(bǔ)償點(diǎn)高的植物一般光飽和點(diǎn)也高，草本植物的光補(bǔ)償點(diǎn)與光飽和點(diǎn)通常要高于木本植物；陽生植物的光補(bǔ)償點(diǎn)與光飽和點(diǎn)要高于陰生植物；C4植物的光飽和點(diǎn)要高于C3植物。不同植物的光強(qiáng)光合曲線第14頁，課件共63頁，創(chuàng)作于2023年2月C4植物的CO2飽和點(diǎn)比C3植物低，在大氣CO2濃度下就能達(dá)到飽和；而C3植物CO2飽和點(diǎn)不明顯，光合速率在較高CO2濃度下還會(huì)隨濃度上升而提高。C4植物CO2飽和點(diǎn)低的原因，可能與C4植物的氣孔對CO2濃度敏感有關(guān)，即CO2濃度超過空氣水平后，C4植物氣孔開度就變小。另外，C4植物PEPC的Km低，對CO2親和力高，有濃縮CO2機(jī)制，這些也是C4植物CO2飽和點(diǎn)低的原因。C3植物與C4植物CO2光合曲線

可以看出：C4植物的CO2補(bǔ)償點(diǎn)低，在低CO2濃度下光合速率的增加比C3快，CO2的利用率高；第15頁，課件共63頁，創(chuàng)作于2023年2月⑴a、b、c三點(diǎn)的含義是什么？⑵線段ab、bc中光合作用和呼吸作用的關(guān)系怎樣⑶凈光合速率、呼吸速率、總光合速率在曲線中代表的區(qū)域4.光-二氧化碳交換速率曲線第16頁，課件共63頁，創(chuàng)作于2023年2月①圖中A點(diǎn)含義：

；②B點(diǎn)含義：

；③C點(diǎn)表示：

；④若甲曲線代表陽生植物，則乙曲線代表

植物。

光照強(qiáng)度為0，只進(jìn)行呼吸作用光補(bǔ)償點(diǎn)，即光合作用與呼吸作用強(qiáng)度相等光飽和點(diǎn)，光合作用強(qiáng)度不再隨光照強(qiáng)度增強(qiáng)而增強(qiáng)陰生第17頁，課件共63頁，創(chuàng)作于2023年2月⑴bc反應(yīng)光合作用哪一階段的活性？c之前是什么主要因素影響光合作用？⑵c之后反應(yīng)光合作用哪一階段的活性？此時(shí)影響光合作用主要因素有哪些？第18頁，課件共63頁，創(chuàng)作于2023年2月⑴若上圖表示是陽生植物,對陰生植物來說a、b、c三點(diǎn)向哪里移動(dòng)？為什么？⑵若當(dāng)植物缺乏Mg2+時(shí)圖中曲線a、b、c三點(diǎn)的位置移動(dòng)？⑶CO2濃度上升，a、b、c三點(diǎn)的位置移動(dòng)？⑷溫度上升，a、b、c三點(diǎn)的位置移動(dòng)？第19頁，課件共63頁，創(chuàng)作于2023年2月葉綠素是含Mg2+的絡(luò)合物，其中Mg2+是葉綠素的核心離子。缺少M(fèi)g2+不能合成葉綠素。而葉綠素是綠色植物體內(nèi)最重要的光合色素，缺少葉綠素不能進(jìn)行光合作用。第20頁，課件共63頁，創(chuàng)作于2023年2月5.二氧化碳濃度第21頁，課件共63頁，創(chuàng)作于2023年2月相關(guān)曲線和應(yīng)用第22頁，課件共63頁，創(chuàng)作于2023年2月第23頁，課件共63頁，創(chuàng)作于2023年2月病原菌的侵染植物組織感病后呼吸增加，原因可能有：宿主受體細(xì)胞的線粒體增多并被激活，氧化酶活性增強(qiáng)，分解毒素，抑制病原菌水解酶活性，促進(jìn)傷口愈合。第24頁，課件共63頁，創(chuàng)作于2023年2月6.溫度溫度對光合作用的影響較為復(fù)雜。由于光合作用包括光反應(yīng)和暗反應(yīng)兩個(gè)部分，光反應(yīng)主要涉及光物理和光化學(xué)反應(yīng)過程，尤其是與光有直接關(guān)系的步驟，不包括酶促反應(yīng)，因此光反應(yīng)部分受溫度的影響小，甚至不受溫度影響；而暗反應(yīng)是一系列酶促反應(yīng)，明顯地受溫度變化影響和制約。第25頁，課件共63頁，創(chuàng)作于2023年2月在一定溫度范圍內(nèi)，例如，從光合作用的冷限溫度到最適溫度之間，光合作用速率表現(xiàn)為隨溫度的上升而提高，一般每上升10℃，光合速率可提高一倍左右。而在冷限溫度以下和熱限溫度以上，對光合作用便會(huì)產(chǎn)生種種不利影響。因此，溫度對光合作用的不利影響包括低溫和高溫，低溫又可分為冷害和凍害兩種。第26頁，課件共63頁，創(chuàng)作于2023年2月冷害通常是指在1℃－12℃以下植物所遭受的危害。在冷害溫度下，植物在光合速率明顯下降，例如番茄葉片，經(jīng)16小時(shí)1℃冷處理，在大氣的二氧化碳水平下，其光合速率下降達(dá)67％。C4植物的玉米，當(dāng)溫度從20℃降到5℃時(shí)，其光合速率降低幅度竟達(dá)90％。冷害溫度之所以使植物光合速率如此大幅度下降，是因?yàn)榈蜏乩浜κ紫纫鸩糠謿饪钻P(guān)閉，增加了氣孔對二氧化碳流動(dòng)的阻力，造成二氧化碳供應(yīng)不足，這必須導(dǎo)致光合速率降低。冷害溫度還直接影響到葉綠體結(jié)構(gòu)，使葉綠體內(nèi)的較小基粒垛數(shù)目增加，類囊體膜的生物組裝受到抑制，膜結(jié)構(gòu)受損，結(jié)果使葉綠體的活性降低，表現(xiàn)出光系統(tǒng)Ⅱ、光系統(tǒng)I和全鏈電子傳遞速率下降，葉綠體中負(fù)責(zé)把激發(fā)能從捕光色素蛋白復(fù)合體向反應(yīng)中心傳遞的葉綠素活性受鈍化，能量傳遞受阻，反應(yīng)中心得不到充足的能量供應(yīng)，這些都對植物正常的光合作用造成不良影響。第27頁，課件共63頁，創(chuàng)作于2023年2月光合作用暗反應(yīng)的各個(gè)步驟均是在有關(guān)酶的參與下完成的，而低溫能降低酶的活性和限制酶促反應(yīng)。有些酶如C4植物的磷酸烯醇式丙酮酸（PEP）羧化酶和丙酮酸酸激酶在低溫下不穩(wěn)定，同時(shí)它們的活化所需的能量分別在低于10.8℃和11.7℃的溫度下明顯增加，其結(jié)果均不利于對二氧化碳的固定和還原。第28頁，課件共63頁，創(chuàng)作于2023年2月在冷害溫度下，植物體對光合作用形成的碳水化合物的運(yùn)輸速度也會(huì)降低。光合產(chǎn)物不能及時(shí)外運(yùn)，在葉肉細(xì)胞或葉綠體中積累，會(huì)反過來抑制光合作用。此外，C4植物中，二氧化碳的固定和還原需要葉肉細(xì)胞和維管束鞘細(xì)胞的葉綠體共同協(xié)作才能完成，而低溫可影響這兩種細(xì)胞葉綠體之間光合中間產(chǎn)物的轉(zhuǎn)運(yùn)，最終都會(huì)使光合速率降低。第29頁，課件共63頁，創(chuàng)作于2023年2月此外，在低溫下，植物需要更多的能量以抵御寒冷，而這些能量來自呼吸作用，因此低溫會(huì)加劇呼吸作用，增加干物質(zhì)的消耗。低溫還會(huì)延續(xù)根系的生長和抑制水分的吸收，造成葉子水分虧缺和氣孔關(guān)閉，這些都會(huì)影響光合作用，使光合作用的速率降低。第30頁，課件共63頁，創(chuàng)作于2023年2月凍害是指溫度在零度以下，引起植物細(xì)胞結(jié)冰而使植物受害。在這種溫度下，除少數(shù)抗寒植物如松、柏等能在嚴(yán)冬中依然翠奪目，傲然挺立，繼續(xù)從事光合作用外，絕大多數(shù)植物因早已達(dá)到、甚至低于它們光合作用的冷限溫度，葉片脫落，即便尚未脫落，實(shí)際上光合作用已經(jīng)停止，無法合產(chǎn)物的積累。這種低溫如果持續(xù)時(shí)間長，能引起細(xì)胞甚至植物死亡，自然談不上光合作用了。第31頁，課件共63頁，創(chuàng)作于2023年2月當(dāng)溫高于光合作用的最適溫度時(shí)，光合速率明顯地表現(xiàn)出隨溫度年升而下降，這是由于高溫引起催化暗反應(yīng)的有關(guān)酶鈍化、變性甚至遭到破壞，同時(shí)高溫還會(huì)導(dǎo)致葉綠體結(jié)構(gòu)發(fā)生變化和受損；高溫加劇植物的呼吸作用，而且使二氧化碳溶解度的下降超過氧溶解度的下降，結(jié)果利于光呼吸而不利于光合作用；在高溫下，葉子的蒸騰速率增高，葉子失水嚴(yán)重，造成氣孔關(guān)閉，使二氧化碳供應(yīng)不足，這些因素的共同作用，必然導(dǎo)致光合速率急劇下降。當(dāng)溫度上升到熱限溫度，凈光合速率便降為零，如果溫度繼續(xù)上升，葉片會(huì)因嚴(yán)重失水而萎蔫，甚至干枯死亡。第32頁，課件共63頁，創(chuàng)作于2023年2月溫度對光合作用的哪個(gè)階段影響較大,為什么?呼吸作用受溫度影響強(qiáng)與光合作用為什么說晝夜溫差大可以增加瓜果含糖量？適當(dāng)升高溫度，對呼吸作用和光合作用都促進(jìn)的情況下，飽和點(diǎn)如何移動(dòng)？為什么不適宜太早晨運(yùn)？第33頁，課件共63頁，創(chuàng)作于2023年2月暗反應(yīng)階段。暗反應(yīng)過程應(yīng)用的酶較多。

白天溫度高一些，讓光合作用強(qiáng)一些，然后積累的有機(jī)物可以多一些晚上無法進(jìn)行光合作用。溫度低一些，讓呼吸作用弱一些。消耗的有機(jī)物可以少一些。這樣不就差出來了。水平位置上向右平移第34頁，課件共63頁，創(chuàng)作于2023年2月第35頁，課件共63頁，創(chuàng)作于2023年2月水分虧缺會(huì)使光合速率下降。在水分輕度虧缺時(shí)，供水后尚能使光合能力恢復(fù)，倘若水分虧缺嚴(yán)重，供水后葉片水勢雖可恢復(fù)至原來水平，但光合速率卻難以恢復(fù)至原有程度(圖33)。因而在水稻烤田，棉花、花生蹲苗時(shí)，要控制烤田或蹲苗程度，不能過頭。圖33向日葵在嚴(yán)重水分虧缺時(shí)以及在復(fù)水過程中葉水勢、光合速率、氣孔阻力、蒸騰速度的變化水分對光合作用的影響有直接的也有間接的原因。直接的原因是水為光合作用的原料。但是用于光合作用的水不到蒸騰失水的1%，因此缺水影響光合作用主要是間接的原因7.空氣濕度和土壤水分第36頁，課件共63頁，創(chuàng)作于2023年2月水分虧缺降低光合的主要原因有：(1)氣孔導(dǎo)度下降(2)光合產(chǎn)物輸出變慢

(3)光合機(jī)構(gòu)受損(4)光合面積擴(kuò)展受抑水分過多當(dāng)水分虧缺時(shí)，葉片中脫落酸量增加，從而引起氣孔關(guān)閉，導(dǎo)度下降，進(jìn)入葉片的CO2減少。第37頁，課件共63頁，創(chuàng)作于2023年2月水分虧缺降低光合的主要原因有：(1)氣孔導(dǎo)度下降(2)光合產(chǎn)物輸出變慢

(3)光合機(jī)構(gòu)受損(4)光合面積擴(kuò)展受抑水分過多水分虧缺會(huì)使光合產(chǎn)物輸出變慢，加之缺水時(shí)葉片中淀粉水解加強(qiáng)，糖類積累，結(jié)果引起光合速率下降。第38頁，課件共63頁，創(chuàng)作于2023年2月水分虧缺降低光合的主要原因有：(1)氣孔導(dǎo)度下降(2)光合產(chǎn)物輸出變慢

(3)光合機(jī)構(gòu)受損(4)光合面積擴(kuò)展受抑水分過多缺水時(shí)葉綠體的電子傳遞速率降低且與光合磷酸化解偶聯(lián)，影響同化力形成。嚴(yán)重缺水還會(huì)使葉綠體變形，片層結(jié)構(gòu)破壞，這些不僅使光合速率下降，而且使光合能力不能恢復(fù)。第39頁，課件共63頁，創(chuàng)作于2023年2月水分虧缺降低光合的主要原因有：(1)氣孔導(dǎo)度下降(2)光合產(chǎn)物輸出變慢

(3)光合機(jī)構(gòu)受損(4)光合面積擴(kuò)展受抑水分過多在缺水條件下，生長受抑，葉面積擴(kuò)展受到限制。有的葉面被鹽結(jié)晶、被絨毛或蠟質(zhì)覆蓋，這樣雖然減少了水分的消耗，減少光抑制，但同時(shí)也因?qū)獾奈諟p少而使得光合速率降低。第40頁，課件共63頁，創(chuàng)作于2023年2月水分虧缺降低光合的主要原因有：(1)氣孔導(dǎo)度下降(2)光合產(chǎn)物輸出變慢

(3)光合機(jī)構(gòu)受損(4)光合面積擴(kuò)展受抑水分過多也會(huì)影響光合作用。土壤水分太多，通氣不良妨礙根系活動(dòng)，從而間接影響光合；雨水淋在葉片上，一方面遮擋氣孔，影響氣體交換，另一方面使葉肉細(xì)胞處于低滲狀態(tài)，這些都會(huì)使光合速率降低。第41頁，課件共63頁，創(chuàng)作于2023年2月當(dāng)光照強(qiáng)烈、氣溫過高時(shí)，光合速率日變化呈雙峰曲線，大峰在上午，小峰在下午，中午前后，光合速率下降，呈現(xiàn)“午睡”現(xiàn)象，且這種現(xiàn)象隨土壤含水量的降低而加劇(圖35)。圖34桑葉光合速率隨著土壤水分減少的日變化

A.光合日變化；B.土壤含水量圖中數(shù)字為降雨后的天數(shù)引起光合“午睡”的主要因素是大氣干旱和土壤干旱。在干熱的中午，葉片蒸騰失水加劇，如此時(shí)土壤水分也虧缺，那么植株的失水大于吸水，就會(huì)引起萎蔫與氣孔導(dǎo)度降低，進(jìn)而使CO2吸收減少。另外，中午及午后的強(qiáng)光、高溫、低.CO2濃度等條件都會(huì)使光呼吸激增，光抑制產(chǎn)生，這些也都會(huì)使光合速率在中午或午后降低。光合“午睡”是植物遇干旱時(shí)的普遍發(fā)生現(xiàn)象，也是植物對環(huán)境缺水的一種適應(yīng)方式。但是“午睡”造成的損失可達(dá)光合生產(chǎn)的30%，甚至更多，所以在生產(chǎn)上應(yīng)適時(shí)灌溉，或選用抗旱品種，增強(qiáng)光合能力，以緩和“午睡”程度。第42頁，課件共63頁，創(chuàng)作于2023年2月第43頁，課件共63頁，創(chuàng)作于2023年2月AGFEDCB第44頁，課件共63頁，創(chuàng)作于2023年2月增強(qiáng)大棚光照第45頁，課件共63頁，創(chuàng)作于2023年2月

段為幼葉，

段為壯葉，

段為老葉。OAABBC第46頁，課件共63頁，創(chuàng)作于2023年2月圖中A點(diǎn)表示：

。若A點(diǎn)所在曲線代表C3植物，則B曲線可表示

植物。CO2濃度達(dá)到植物所需的最大值，光合速率不再上升C4第47頁，課件共63頁，創(chuàng)作于2023年2月①光合作用是在

的催化下進(jìn)行的，溫度直接影響

；②B點(diǎn)表示：

；③BC段表示：

；酶的活性酶此溫度條件下，光合速率最高超過最適溫度，光合速率隨溫度升高而下降第48頁，課件共63頁，創(chuàng)作于2023年2月①細(xì)胞呼吸在

時(shí)最強(qiáng)；②溫度低于

，

下降，呼吸受抑制；③溫度高于

，

下降甚至

，呼吸受抑制。最適溫度最適溫度酶的活性酶的活性最適溫度變性失活第49頁，課件共63頁，創(chuàng)作于2023年2月①氧氣濃度為零時(shí)只進(jìn)行

。②氧氣濃度在10%以下時(shí)，既

又

。③氧氣濃度為

時(shí)，只進(jìn)行有氧呼吸。思考：圖中隨氧氣濃度變化產(chǎn)生的CO2總量的變化曲線應(yīng)畫在哪里？無氧呼吸進(jìn)行無氧呼吸進(jìn)行有氧呼吸10%CO2釋放總量

51015202530氧氣濃度（%）CO2的釋放速率無氧呼吸有氧呼吸第50頁，課件共63頁，創(chuàng)作于2023年2月例題：在生產(chǎn)實(shí)踐中，貯存蔬菜和水果的最佳組合條件是（）A．低溫、干燥、低氧B．低溫、濕度適中、低氧C．高溫、干燥、高氧D．高溫、濕度適中、高氧如果是貯存種子？B第51頁，課件共63頁，創(chuàng)作于2023年2月圖中A點(diǎn)表示：

；原因是：

；隨葉面積指數(shù)的增加，光合作用實(shí)際量不再增加有很多葉片被遮擋在光補(bǔ)償點(diǎn)以下第52頁，課件共63頁，創(chuàng)作于2023年2月第53頁，課件共63頁，創(chuàng)作于2023年2月上圖表示在不同溫度條件下被測植物光合作用同化二氧化碳量和呼吸作用釋放二氧化碳量的曲線。據(jù)圖回答：

（1）在該實(shí)驗(yàn)條件下，植物體中有機(jī)物增加量最快的溫度是

左右。（2）在該實(shí)驗(yàn)條件下，植物體中有機(jī)物開始減少的溫度是

。

（3）請?jiān)趫D中畫出光合作用有機(jī)物凈積累量的變化曲線。250C370C例題：第54頁，課件共63頁，創(chuàng)作于2023年2月例題:隆冬時(shí)節(jié)，有一瓜農(nóng)為提高黃瓜產(chǎn)量，在冬暖式大棚內(nèi)，放置了三個(gè)大煤球爐，以便提高棚內(nèi)的溫度和二氧化碳的濃度，使黃瓜早日上市。一天，有人發(fā)現(xiàn)他在天氣晴朗的白天，三個(gè)煤球爐燒著。而到