一、 C4植物与C3植物在光合作用特性上的差别
(1)C4植物在强光下CO2补偿点(即光合作用吸收的CO2与呼吸作用放出的CO2恰好相等的CO2浓度)很低,而C3植物是C4植物的3—7倍。
(2)C4途径在维管束鞘细胞中释放出的CO2浓度较高,抑制了呼吸酶的作用,而释放出的CO2又被磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶再固定。
(3)C4植物适应于高光强,光合速率随光强增高而上升的幅度很大,即使在夏天的最高自然光强(约1.1Kw/m2)下也不饱和;而C3植物一般在0.28—0.56Kw/m2下即已饱和。
(4)C4植物光合效率较高,特别是在强光下,可达25—40μmol/m2s之间。而C3植物则在6—25μmol/m2s之间。相应地C4植物全年干物质累积量近40t/ha,而C3植物则约22t/ha.这是因为C4途径通过磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶在叶肉细胞中收集释放的CO2,释放到鞘细胞内,起了浓缩作用(这个功能称为CO2泵)。
(5)C4植物光合作用的最适温度在30—47℃之间,而C3植物在20—30℃之间,C4植物显著高于C3植物。同时C4植物也比较耐盐碱。
二、光合作用与粮食产量的关系
影响光合作用的因素与生产实践有着极大关系,对此我们要给以足够重视。影响植物光合作用的因素很多,主要的有光照强度和光照时间的长短、环境中的CO2浓度的高低、温度的高低以及土壤中的水肥条件等。这些因素中,任何一种因素的改变都将影响光合作用的进行。例如,当光照强度提高时,光合速率也随之增加。当光照强度减弱时,光合速率也随之下降。两者的关系如图所示。
在A点时,植物进行光合作用所吸收的CO2与它呼吸时所释放的CO2相等,此时植物的光合速率=呼吸速率,二者处于动态平衡;如果光照强度低于A时,光合速率<呼吸速率,植物不仅不能积累有机物,相反还要消耗体内原有的有机物;只有当光照强度高于A点时,植物的光合速率随光照强度的增强而提高。但当光照强度到达一定程度时,光合速率的提高幅度减缓,最后达到一定限度(B时),就不再提高。(虚线表示真正光合速率;实线表示光合速率,它是真正光合速率与呼吸速率之差)