從植物生理學(xué)談光合作用與農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和糧食安全

馮令民

(中國(guó)人民解放軍66188部隊(duì)保障部 河北張家口 075100)

0 引言

所謂光合作用,主要指的是植物在生長(zhǎng)過(guò)程中,利用光能將二氧化碳和水轉(zhuǎn)化為有機(jī)物,并釋放出氧氣的過(guò)程。其不僅是生物生長(zhǎng)過(guò)程中,賴以生存的重要基礎(chǔ),而且也是地球碳氧循環(huán)的重要媒介。近幾年來(lái),國(guó)家對(duì)糧食安全問(wèn)題給予了高度重視,因此,光合作用與農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和糧食安全也被人們廣泛關(guān)注,如何利用從植物生理學(xué)的角度促進(jìn)光合作用對(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和糧食安全也成為了相關(guān)部門所面臨的一項(xiàng)重大課題。

1 植物生理學(xué)概述

所謂植物生理學(xué),主要指的是研究植物生命活動(dòng)規(guī)律的生物學(xué)分支學(xué)科,從某種意義上來(lái)講,植物生理學(xué)具有一定的獨(dú)立性。其主要目的在于對(duì)植物的生長(zhǎng)發(fā)育、物質(zhì)代謝等規(guī)律和控制進(jìn)行研究,研究的主要內(nèi)容包括植物呼吸、運(yùn)動(dòng)以及光合作用等。其中,光合作用作為綠色植物的特殊功能,其不僅是植物特有的生物學(xué)過(guò)程,而且還是作物產(chǎn)量形成的物質(zhì)基礎(chǔ)。因此,其也必然的成為了植物生理學(xué)所研究的重點(diǎn)內(nèi)容。

2 光合作用與農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和糧食安全

上文提到,光合作用對(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和糧食安全都具有重要意義。因此,在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中,如何將光合作用的優(yōu)勢(shì)充分發(fā)揮是非常重要的。

2.1 增施二氧化碳“氣肥”,增加光合作用原料

二氧化碳作為光合作用的主要原料,對(duì)作物產(chǎn)量的提升是具有重要作用的。在作物的生長(zhǎng)過(guò)程中,需要一定量的二氧化碳來(lái)提高產(chǎn)量,但是,如果所需的二氧化碳單純的依靠空氣啦提供,那么勢(shì)必不能滿足要求。因此,相關(guān)人員就必須采取相應(yīng)的措施來(lái)提高土壤或空氣中的二氧化碳含量。根據(jù)這個(gè)要求,我們可以在作物生長(zhǎng)的過(guò)程中施有機(jī)肥或農(nóng)家肥,通過(guò)這些有機(jī)物的分解來(lái)獲取更多的二氧化碳,以此來(lái)使二氧化碳含量滿足作物的生長(zhǎng)需求,提高作物產(chǎn)量。

2.2 供應(yīng)適量礦質(zhì)元素,提高農(nóng)作物光合效率

在農(nóng)作物生長(zhǎng)過(guò)程中,其所需的光合作用很大程度上受著礦質(zhì)元素的影響。就我國(guó)目前大部分農(nóng)作物的生長(zhǎng)土壤來(lái)看,無(wú)論是其Fe含量還是Mg含量,都能夠滿足農(nóng)作物的生長(zhǎng)需求,但土壤中的N、P、K元素含量卻明顯不能滿足需求。在這種情況下,如果想要更好的提高農(nóng)作物的產(chǎn)量,那么就應(yīng)該為農(nóng)作物提供適量的礦質(zhì)元素,比如說(shuō)N、P、K肥等,以此來(lái)彌補(bǔ)N、P、K元素不足的現(xiàn)狀,最終達(dá)到農(nóng)作物增產(chǎn)增收的目的。

2.3 減輕農(nóng)作物“午休”的影響

通常情況下,光合作用的最佳溫度是25℃-30℃,如果低于25℃的話,那么光合作用的優(yōu)勢(shì)便無(wú)法發(fā)揮出來(lái),如果高于30℃,那么就會(huì)導(dǎo)致農(nóng)作物由于蒸騰量過(guò)大而發(fā)生萎蔫,對(duì)二氧化碳的也無(wú)法實(shí)現(xiàn)充分吸收,有機(jī)物運(yùn)輸受阻。此外,如果光合作用的溫度較高,那么還會(huì)在一定程度上對(duì)葉綠體的結(jié)構(gòu)造成破壞,最終導(dǎo)致農(nóng)作物無(wú)法充分接收光合作用。由于溫度不適而導(dǎo)致的以上幾種現(xiàn)象便是農(nóng)作物的“午休”現(xiàn)象,農(nóng)作物一旦出現(xiàn)“午休”現(xiàn)象,那么就會(huì)導(dǎo)致植物光合生產(chǎn)30%-50%的損失,嚴(yán)重的甚至還會(huì)更多。因此,面臨這種問(wèn)題,我們必須采取相應(yīng)的措施減輕農(nóng)作物的這種“午休”現(xiàn)象,以此來(lái)增加光合作用產(chǎn)物的積累。比如說(shuō)采用少量水來(lái)對(duì)田間農(nóng)作物的水分狀況進(jìn)行改善,避免農(nóng)作物發(fā)生“午休”現(xiàn)象,提高農(nóng)作物產(chǎn)量。

2.4 適當(dāng)延長(zhǎng)農(nóng)作物光照時(shí)間

俗話說(shuō)得好:萬(wàn)物生長(zhǎng)靠太陽(yáng)。由此可見,陽(yáng)光對(duì)于農(nóng)作物的生長(zhǎng)來(lái)說(shuō)起著重要的作用。為了能夠從根本上提高農(nóng)作物的產(chǎn)量,在農(nóng)作物生長(zhǎng)過(guò)程中,一定要控制好其接受光照的時(shí)間,在條件允許的情況下,應(yīng)該適當(dāng)延長(zhǎng)農(nóng)作物的光照時(shí)間。如果不能實(shí)現(xiàn)對(duì)農(nóng)作物生長(zhǎng)所需的光照需求,我們應(yīng)該設(shè)法利用溫室來(lái)實(shí)施農(nóng)作物生產(chǎn),此外,還可以將非生長(zhǎng)季節(jié)的太陽(yáng)能充分利用起來(lái),這種生產(chǎn)方式的好處是不受季節(jié)的限制,一年四季都可以確保農(nóng)作物四季常青,產(chǎn)量不斷增加。

2.5 合理利用不同色光,促進(jìn)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)

我們都知道,農(nóng)作物在生長(zhǎng)過(guò)程中,對(duì)于任何一種光都能夠吸收,而且所吸收的部分也不僅相同,比如說(shuō),透過(guò)有色薄膜的光,農(nóng)作物會(huì)發(fā)生光譜成分變化,透過(guò)藍(lán)紫光和紅橙光,能夠提高農(nóng)作物的光合效率等。因此,我們?cè)趯?duì)農(nóng)作物進(jìn)行栽培的時(shí)候,應(yīng)該根據(jù)其不同的品種,來(lái)合理利用不同色光,以此來(lái)達(dá)到不同的生產(chǎn)效果。對(duì)于該項(xiàng)內(nèi)容,曾有人做過(guò)實(shí)驗(yàn):在小麥生長(zhǎng)過(guò)程中,采用紅色薄膜將其覆蓋,能夠在很大程度上加快小麥的生長(zhǎng)時(shí)間,產(chǎn)量也會(huì)不斷增加;在黃瓜生長(zhǎng)過(guò)程中,采用紅色薄膜大棚將其覆蓋,能夠使黃瓜產(chǎn)量增加0.5倍左右。

2.6 合理使用生長(zhǎng)調(diào)節(jié)物質(zhì),提高光合效率

多年的研究表明,在農(nóng)作物生長(zhǎng)過(guò)程中,合理使用生長(zhǎng)調(diào)節(jié)物質(zhì),能夠大大提高農(nóng)作物的光合效率。目前,使用最為廣泛的則要屬DCPTA,實(shí)踐證明,使用了該種生物調(diào)節(jié)劑之后,大豆的產(chǎn)量提高了35%,蛋白質(zhì)含量增加了近70%;成倍提高銀膠菊中橡膠含量。由此可見,在未來(lái)的時(shí)間里,合理使用生長(zhǎng)調(diào)節(jié)物質(zhì)是非常重要的。

3 結(jié)語(yǔ)

綜上所述,隨著國(guó)家相關(guān)部門對(duì)糧食安全問(wèn)題重視程度的不斷提高,如何將光合作用在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中充分發(fā)揮出來(lái)也成為了相關(guān)部門所面臨的一項(xiàng)重大課題。通過(guò)本文的介紹我們能夠看出,光合作用與作物產(chǎn)量之間的關(guān)系是非常復(fù)雜的,因此,在未來(lái)的時(shí)間里,工作人員仍然要繼續(xù)對(duì)其進(jìn)行全面系統(tǒng)的研究,以此來(lái)從根本上提高光合作用對(duì)農(nóng)作物的效果,在少澆水、少施肥的基礎(chǔ)上提高作物產(chǎn)量。

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