水稻叶的光合作用

水稻光合作用的过程

根据研究,水稻植株的干物质重量有10%~15%来自土壤肥料,85%~90%来自光合作用。光合作用是绿色植物吸收阳光的能量,同化二氧化碳和水,制造有机物质并释放氧气的过程。光合作用所产生的有机物质主要是碳水化合物。

水稻在光合作用过程中,一方面形成许多有机化合物,另一方面把太阳光能转变为化学能,贮藏在有机化合物之中,所以光合作用是获取有机营养的根本途径,光能利用就成为水稻生产上田间栽培管理的核心。理论上,水稻产量的高低,在很大程度上取决于水稻对太阳光能的利用情况。

光合作用是很复杂的过程,大体包括三个方面。

对二氧化碳和水的吸收。二氧化碳和水分是光合作用的原料,主要是通过叶片的气孔吸入二氧化碳,但也有一小部分是由根部吸收土壤中的二氧化碳和碳酸盐。水分主要靠根系吸收并输送到叶片,供光合作用和其他生理活动需要。

对光能的利用。光合作用是一个贮存太阳能量的过程。当太阳光照射在叶片上时,由于反射、穿透、蒸腾等,太阳能量只有0.5%~1%被光合作用利用。归纳如下:

水稻叶的光合作用

严格来说,由于叶片中的色素对不同波长的光线的吸收程度不同,所以反射和透过的光线也各异。水稻叶片对青、蓝、紫、红等光的吸收达90%,但对绿、黄光只吸收70%左右;而反射率则以绿、黄光最多,约为20%,其他可见光约为10%;除了绿、黄光的透过率有10%外,其余可见光的透过率都是极低的。

光合作用的化学变化。光合作用的化学变化是一个复杂的过程。实质上包括一系列的光化学步骤和物质的转化问题。光合作用需要光,但并不是光合作用中任何过程都需要光。根据光合作用时需光与否,大体上可划分为两个反应:光反应和暗反应。光反应即必须在有光的条件下才能进行的,由光所引起的反应;暗反应即由若干酶所催化的化学反应,它是不需要光的,但并非说一定要在黑暗中才能进行。所以,光合作用是光反应和暗反应的综合过程。

光合作用大致可分为下列三大步骤:光能吸收,光能转变为化学能,二氧化碳的固定。

第一步,光能吸收。叶绿体中的四种色素都可以吸收可见光,对光合作用有效的可见光的波长是在400~700微米之间。一般认为叶绿体内存在着两个光系统,进行着两个光反应。光系统Ⅱ受光激发失去电子后,从水分子中取得电子,并将水分解。光系统Ⅱ放出的电子经一系列的电子传递体传给光系统Ⅰ,光系统Ⅰ再受光激发放出电子,这些电子又经电子传递体而最后传给氧化型辅酶Ⅱ(NADP)。

第二步,光能转变为化学能。激发了的光系统Ⅱ和光系统Ⅰ把电子传出来,经过电子传递体的传递,通过光合磷酸化,最后形成三磷酸腺苷(ATP)和还原型辅酶Ⅱ(NADPH2),把化学能贮藏在这两种物质中,这就是光能转变为化学能的过程。

第三步,二氧化碳的固定。二氧化碳在被还原型辅酶Ⅱ的氢还原之前,必须经过羧化阶段,将其固定为羧酸,然后才被还原,再经过复杂的变化,最后形成碳水化合物,把活跃的化学能同化为贮藏的化学能。由于水分子(H2O)被分解,氢气(H2)被利用,最后释放出氧气(O2)。

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