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大豆光合效率

大豆光合产物所含的化学能与其吸收太阳辐射能的比率。通常以光合速率(毫克CO2/分米2·小时)表示。光合速率高,则光合效率也高。大豆主要由蛋白质、脂肪、碳水化合物、核酸等有机物组成,这些有机物的原始来源,是植物叶片绿色组织光合作用的产物。因此,大豆的光合速率与产量密切相关。光合速率据测定大豆30个栽培品种(系)间的光合速率为11~40毫克CO2/分米2·小时,平均为23.

大豆光合产物所含的化学能与其吸收太阳辐射能的比率。通常以光合速率(毫克CO2/分米2·小时)表示。光合速率高,则光合效率也高。大豆主要由蛋白质、脂肪、碳水化合物、核酸等有机物组成,这些有机物的原始来源,是植物叶片绿色组织光合作用的产物。因此,大豆的光合速率与产量密切相关。

光合速率

据测定大豆30个栽培品种(系)间的光合速率为11~40毫克CO2/分米2·小时,平均为23.1毫克CO2/分米2·小时。大田宽行距播种的大豆叶光合速率高达60毫克CO2/分米2·小时。同一植株主茎叶片光合速率高于分枝叶片;中上层叶片高于下层叶片。下层叶片光合作用机能的持续时间最短,中层叶片最长,上层叶片居中,刚长出的叶片光合速率最小,随叶面积扩大,光合速率急速增大,叶长成后几天,光合速率达最高值,持续一周左右以后下降。野生种的光合速率低于栽培品种。早熟品种光合速率一般高于晚熟品种。结瘤同位基因系结荚鼓粒期间光合速率大于不结瘤的。晴天一日中的光合曲线是:上午光合速率随着光照强度而增加,从上午9时到下午14时光合速率相对稳定,然后下午随着光强度的降低而减弱。在干旱、高温、水分不足的条件下,光合速率呈双峰曲线。大豆品种一日中光合速率峰值越高,持续时间越长,对干物质生产越有利。生长季节中的光合速率变化是:在开花期达到高峰,在结荚和鼓粒早期稍稍降低到一个稳定的速率,鼓粒后期由于叶片衰老致使光合速率锐减。另一些数据表明,到始花期出现第一次高峰之后,光合速率逐渐下降,到盛花期达到最低值,结荚鼓粒期达高峰之后又缓慢下降,呈双峰曲线。20世纪80年代以来,有人认为,整个生长季节冠层光合速率的总量,特别是鼓粒期冠层光合速率与产量呈正相关。然而一个品种即使具有高的光合速率,但是它的运输功能跟不上,库源关系不协调,也达不到高产。

光合产物运输和分配

当叶片发育到长成叶的50~60%时,就从输入变为输出光合产物。蔗糖及其衍生物还有少量的丝氨酸和甘氨酸等,是叶片向外输出的主要物质。大豆光合产物白天输出较少,夜间较多,低温可降低光合产物的运输速度。光合产物由生成的细胞,通过相邻的细胞和侧脉型叶肉细胞运向维管束中的筛管汇集成流,由网状微细的维管束逐渐地集中于中脉,经叶柄和茎中的维管束运到其需要的器官。

营养生长期,光合产物主要分配到最近的分生组织部位(包括根、茎、叶);开花后,主要向花、荚、根和根瘤以及未停止生长的茎叶部分输送和分配。

光合效率特点

①大豆属于典型的C3作物,具有高的光呼吸作用,所固定碳素的25~50%被光呼吸所消耗,因此,大豆的光合效率比C4作物玉米低。②大豆合成脂肪和蛋白质,需要的光合产物很多。生产1克脂肪需消耗近3克的光合产物(葡萄糖当量),而产生1克蛋白质需消耗2.5克,生产1克碳水化合物需消耗1.2克。如以大豆种子平均的化学成分计,蛋白质为42%,碳水化合物为31%,脂肪为20%,木质素为4%,灰分为3%。每克大豆种子平均消耗的光合产物约为2.13克。而禾谷类每克种子消耗光合产物为1.33~1.45克。这是大豆产量较禾谷类低的主要原因。③大豆叶片接近水平生长,在密植栽培条件下,下层叶易被遮荫,光能利用率比较低,即使高产田块,也只有1%左右。

环境影响

大豆光合速率受光、二氧化碳、氧气、水分、温度及某些矿物质所影响。光是光合作用的能量来源,自光补偿点(约为0.75~3000勒克司)开始,随着光强度增高,光合速率按一定参数逐渐增加,到饱和点(约为3万~6万勒克斯)趋于稳定。大豆光合作用的CO2补偿点(约为40~50ppm)比玉米(0~5ppm)高。在高浓度CO2与低浓度O2(2%)的条件下,大部分CO2被光合作用所固定。在正常大气下,CO2的浓度较低。O2浓度较高(0.032%CO2与21%O2),一部分碳素不能进入光合碳循环,而进入到再氧化的光呼吸过程,则光合效率低。在CO2浓度高(1670ppm)的空气中,大豆光合作用光饱和点可升高到7万勒克斯以上。在一定温度范围内,当温度增高时酶促反应的速度增强。光合速率加快。大豆光合速率的最适温度为25~30℃。水分对光合效率直接影响,主要与气孔开闭有关。大豆对水分胁迫的抗力要比玉米大些,气孔在-11巴时才开始闭合,而玉米在-3.5巴时就闭合。

大豆品种高的光合速率是获得高产的一个重要基础,但是它必须和其他优良生理功能、经济性状及各种抗逆性能配合在一起才能充分发挥作用,并且还得通过人们合适的栽培管理过程,才能实现高产的目的。