提高光合作用效率的措施比较多,下面简介其中的一种:适当增加CO2的含量。
我们知道,空气中CO2的含量一般是330mg/L,这与农作物进行光合作用时最适的CO2含量(1000mg/L)相差甚远,特别是在密植栽种、肥多水多的情况下,农作物需要的CO2就更多。显然,只靠空气中CO2的含量差所形成的扩散作用来补充CO2,远远不能满足农作物进行光合作用时对CO2的需要。通风良好则能使大量的空气(内含CO2)流过叶面,这显然有利于光合作用的正常进行。
科学实验证明,空气中二氧化碳含量的增加,能够使叶肉细胞间隙中的二氧化碳含量增加,这有利于叶绿体获得二氧化碳,因而有利于光合作用的进行。空气中二氧化碳含量的增加,还会提高1,5-二磷酸核酮糖羧化酶的活性,从而增强光合作用固定二氧化碳的能力,并降低光呼吸的强度,这也有利于光合作用的进行。生产实践表明,在水稻抽穗前,如果把空气中二氧化碳的含量从0.03%提高到0.09%,水稻可以增产29%。
空气中二氧化碳含量的增加对C3植物光合作用的影响,远远大于对C4植物光合作用的影响,这是因为高含量的二氧化碳能够提高1,5-二磷酸核酮糖羧化酶的活性、增强1,5-二磷酸核酮糖与二氧化碳的结合能力,以及抑制光呼吸的进行。实验证明,在二氧化碳含量成倍增加的情况下,一些C3植物的产量可以增加30%左右,而玉米、高粱等C4植物的产量只增加9%左右,大米草等C4植物的生物产量甚至有所下降。
有三种措施可以提高农田中CO2的含量:一是控制好农作物的密度和水肥管理,使农田后期通风良好;二是增施有机肥料,利用土壤微生物分解有机肥料中的有机物,释放出较多的CO2;三是适当施用碳酸氢铵肥料,碳酸氢铵分解后能够释放出较多的CO2。
必须强调指出的是,全球范围内无限制地提高空气中CO2的含量,就会促成“温室效应”的出现。我们知道,太阳辐射到地球上的能量,本来是可以被大气以红外线的形式重新辐射到太空中的。但是,大气中的CO2可以强烈地吸收红外线。这样,随着大气中CO2含量的不断提高,太阳辐射能在大气中就会“易入难出”,从而使地球好像温室一样逐渐变暖,这就会造成冰川融化、海面上升和气候异常。可见,农田中增施CO2也要适量,避免促成“温室效应”。
降低光呼吸强度C3植物的光呼吸很明显。对于C3植物,可以利用光呼吸抑制剂来降低光呼吸的强度。例如,用一定浓度的NaHSO3喷洒大豆,可以使大豆光呼吸的强度下降近1/3,从而使大豆的产量得到提高。