5光照对植物生长的影响 4.doc

本科生毕业论文 毕业论文题目光照强度和时间对植物生长的影响学 生 姓 名徐金山所 在 学 院生物科学与技术学院专业及班级生物制药12级指 导 教 师金银根完 成 日 期2014年3月1日目 录1摘要.11光照强度对植物生长的影响.21.1光照强度对水生植物的影响.21.2光照强度对陆生植物的影响.31.1.3光照强度对附生植物和寄生植物的影响.42光照时间变化对不同种类植物生长的影响.42.1不同光照时间对水生植物的影响.52.2不同光照时间对陆生植物的影响.53结论与展望.54致谢.65参考文献.6光照强度和时间对植物生长的影响2012级 生物制药 徐金山（指导教师：金银根） 摘要：光照强度和时间对植物的生长有着一定的影响，不同的光照强度和时间对植物生长的影响也不同，本文综述了不同光照强度和时间对不同种类植物的影响，以及通过一些例子进行说明不同的光照强度和光照时间对植物生长、生理生化、形态结构的影响，并且提出了一些今后的研究光照对强度和时间对植物生长影响的一些建议。关键词：光照强度，光合作用，植物Reasons for Poor Grain Plumpness of Two-line Hybrid Rice and Their Relationships to Activities of Enzymes in the Grain2012 Biological pharmacy Xu Jin-Shan(academic advisor: Jin Yin-Gen)Abstract: Light intensity and time has a certain influence on the growth of plants, different light intensity and time has the different effect on plant growth, this paper reviews the different light intensity and time on the influence of different kinds of plant, and through some examples to illustrate different light intensity and illumination time on the influence of plant growth, physiological and biochemical and morphological structure, and proposed some future research on light intensity and time, and some Suggestions for the influence of plant growth.Key Words:Light intensity photosynthesis plant 在我们的日常生活中，我们会发现有很多种因素对植物的生长都有一定的影响，其中光照强度也是影响植物生长的一个重要的因素。植物的生长是通过光合作用储存有机物来实现的，因此光照强度对植物的生长发育影响很大，它直接影响植物光合作用的强弱。光照强度与植物光合作用没有固定的比例关系，但是在一定光照强度范围内，在其它条件满足的情况下，随着光照强度的增加，光合作用的强度也相应的增加。但光照强度超过光的饱和点时，光照强度再增加，光合作用强度不增加。光照强度过强时，会破坏原生质引起叶绿素分解，或者使细胞失水过多而使气孔关闭，造成光合作用减弱，甚至停止。光照强度弱时，植物光合作用制造有机物质比呼吸作用消耗的还少，植物就会停止生长。只有当光照强度能够满足光合作用的要求时，植物才能正常生长发育。根据植物的生长环境，可将植物分为陆生型，水生型，附生型，寄生型。对植物的总光能利用率产生影响的主要因素是光合面积、光照时间和光合能力。光合面积主要是指叶面积，通常用叶面积指数来表示，即植物叶面积总和与植株所覆盖的土地面积的比值；光合时间是指植物全年进行光合作用的时间，光合时间越长，植物体内就能积累更多的有机物质并增加产量，延长光合时间主要是靠延长叶片的寿命和适当的延长植物的生长期；光和能力是指大气中二氧化碳含量正常和其他生态因子处于最适状态时的植物最大净光合作用速率。1 光照强度对植物生长的影响光照不但为植物光合作用提供辐射能，而且还作为环境信号调节植物整个生命周期的许多生理过程，通过调节植物生长、分化与发育的过程而影响植物的形态结构。不同的光环境下，光调节植物形态的功能受到影响，因而导致植物在形态结构上的差异。光照对植物各部分生长的影响最终表现在生物量积累和分配上。孟金柳的研究表明，光照条件的不同和叶损失都会导致植物物质分配方式的变化。总体来说，在强光照水平下, 植株加大了对根的生物量分配，在低光照水平下增加了对叶的生物量分配；中度光照条件下植株对根和叶的分配则处于两者之间，叶组织损失使植株加大了对叶的生物量投资, 不同处理阶段结果有所不同，在低光照条件下，叶损失植株对叶的生物量分配显著高于高光照下的叶损失植株。光照强度表示物体表面积被照明程度的量。光照强度在赤道地区最大，随海拔高度的增加而增强，例如在海拔1000米可获得全部入射日光能的70，而在海拔0米的海平面却只能获得50。此外，山的坡向和坡度对光照强度也有很大影响。在北半球的温带地区，山的南坡所接受的光照比平地多，而平地所接受的光照又比北坡多。随着纬度的增加，在南坡上获得最大年光照量的坡度也随之增大，但在北坡上无论什么纬度都是坡度越小光照强度越大。较高纬度的南坡可比较低纬度的北坡得到更多的日光能，因此南方的喜热作物可以移栽到北方的南坡上生长。光照强度在一个生态系统内部也有变化。一般说来，光照强度在生态系统内将会自上而下逐渐减弱，由于冠层吸收了大量日光能，使下层植物对日光能的利用受到了限制，所以一个生态系统的垂直分层现象既决定于群落本身，也决定于所接受的日光能总量。1.1 光照强度对水生植物生长的影响在水生生态系统中，光照强度将随水深的增加而迅速递减。水对光的吸收和反射是很有效的，在清澈静止的水体中，照射到水体表面的光大约只有50能够到达15米深处，如果水是流动和混浊的，能够到达这一深度的光量就要少得多，这对水中植物的光合作用是一种很大的限制。光的穿透性限制着植物在海洋中的分布，只有在海洋表层的透光带内，植物的光合作用才能大于呼吸量；在透光带的下部，植物的光合作用量刚好与植物的呼吸消耗量相平衡；如果海洋植物的浮藻类沉降到补偿点以下，而又不能很快的回升到表层时，这些藻类便会死亡。在一些特别清澈的海水或湖水中，补偿点可以深达几百米，但这是很少见的。例如，光照强度控制藻细胞对营养元素的吸收,最终限制赤潮藻爆发性增殖的作用途径。研究表明,藻细胞的生长率与光照强度之间呈指数相关关系;在低光照强度下藻细胞的生长率较低,藻细胞生长率仅为光照强度时的十分之一,而藻细胞对Fe和P的吸收量分别提高了1.5倍和1倍。这些研究结果为揭示导致赤潮常在光照良好天气后发生的根本原因提供了全新的认识。1.2 光照强度对陆生植物生长的影响接受一定量的光照是植物获得净生产量的必要条件，因为植物必须生产足够的糖类以弥补呼吸消耗，当影响植物光合作用和呼吸作用的其他生态因子都保持恒定时，生产和呼吸这两个过程之间的平衡就主要决定于光照强度。根据植物对光需求程度的不同，可将植物分为阳性植物、阴性植物和耐阴植物。在明亮的阳光下发育得很好，而在遮阴条件下却引起死亡，这类植物如马尾松以及绝大多数草原植物和荒漠植物，叫阳性植物。有的植物，例如生于林下的草本植物酢浆草等，生长于非常阴暗的条件下。森林采伐后，当它们的叶子暴露于明亮的阳光下时，由于叶绿素被破坏而呈现淡黄色，最后以致死亡，它们是阴性植物。在自然界中绝对的阴性植物并不多见，大多数植物在明亮的阳光下发育得很好，但也能忍受一定程度的荫蔽，它们叫耐阴植物。例如，光照条件对北细辛的展叶期,花期,结果初期均有影响，北细辛叶斑病发生率和发生程度均随光照强度减弱而减轻，根折干率随光照强度减弱而增大，挥发油含量随光照强度减弱而减小，同时，光照强度对挥发油的组分类别及含量亦有影响。在一定光照强度范围内，增强光照强度有利于曼陀罗和紫花曼陀罗的发育及茎、叶生物量的积累，13 000和18 000 lx两个光照强度下两供试曼陀罗长势最好，同等光照强度下紫花曼陀罗的株高、基茎粗、叶片数目、茎叶生物量大于曼陀罗，但差异性不显著。曼陀罗叶片厚度、栅栏组织厚度、海绵组织厚度及气孔密度、气孔指数均随着试验光照强度的增强而增加；紫花曼陀罗气孔密度及气孔指数明显高于曼陀罗。曼陀罗叶片中叶绿素含量均随试验设置光照强度的增强呈先升后降的趋势；随试验设置光照强度的增强，两供试曼陀罗茎中叶绿素a、b及类胡萝卜素含量变化趋势不一致，茎中花色素苷、类黄酮及总酚含量的变化情况是；曼陀罗均与光照强度呈正相关，但紫花曼陀罗比曼陀罗含量，这也是紫花曼陀罗花、茎等器官呈紫色的物质基础，加上气孔密度和气孔指数较大等特性，使紫花曼陀罗较曼陀罗适应性更强。1.3 光照强度对附生植物和寄生植物的影响有些植物不跟土壤接触，其根群附着在其它树的枝干上生长，利用雨露、空气中的水汽及有限的腐殖质（腐烂的枯枝残叶或动物排泄物等）为生，如蕨类、兰科的许多种类。这类植物叫附生植物，他们通常不会长得很高大，自身可进行光合作用，不会掠夺它所附着植物的营养与水分。附生植物最普遍的特点是附生在寄主植物水平的枝干的分叉点上，因为这些地方最容易堆积尘土，有的低等植物甚至附生在叶片上；除了叶片附生的植物会对寄主的光照条件造成一定的影响外，附生植物一般不会对寄主造成损害。在热带雨林中，植物生长茂盛，由于植物之间争夺阳光的竞争比较激烈，附生的植物就更容易获取来之不易的光源。寄生植物不含叶绿素或只含很少、不能自制养分的植物，约占世界上全部植物种的十分之一。这类植物当中，一类是腐生植物，主要为细菌和真菌。它们以死亡的或正在分解的生物或在附近生长植物的死亡部分做为养分来源。水晶兰就是很少几种开花的腐生植物之一。透明的水晶兰繁茂地生长在被分解的树叶上，真菌包围着它的根，并以消化森林中的枯枝落叶得来的养分供应它。与这些腐生者相反的是许多寄生植物，它们只以活的有机体为食，从绿色的植物取得其所需的全部或大部分养分和水分。而使寄主植物逐渐枯竭死亡。它们是致命的依赖者，植物界的寄生虫。植物靠叶绿素在光照下制造营养物质而生存，但也有个别植物营寄生生活，金灯藤就是其中一种。2 光照时间变化对不同种类植物生长的影响由于一年中地球围绕太阳公转，地球公转的轨道面和地球的赤道面之间存在着黄赤交角，一天中白天和黑夜的长度随季节的转变是在不断变化的，这种随季节的转变而导致的一天中光照的持续时间的长短的变化在植物的生活中有很重要的意义。有的植物要求在白昼较短，黑夜较长的季节开花，如早春的报春花、秋天开花的菊花；有的植物要求在白昼较长，黑夜较短的季节开花，如夏季开花的鸢尾花。这种不同长短的昼夜交替对植物开花结实的影响，叫植物的光周期现象，在自然环境中，光环境随着时间和空间发生变化，如光照强度、光照时间和光谱成分的改变，将对植物产生深刻的影响。对于光照强度的改变，植物体通过改变生物量分配和形态的变化，也就是通常所说的形态可塑性来实现适应。光环境对植物的直接作用就是光合作用，光合作用能吸收光能并将其转化为化学能。植物在生长发育过程中往往经受昼夜和季节的光照变化，这种变化不仅影响许多生物化学过程，而且也影响植物体内的物质分配、运输及累积等生理过程，光能条件与植物的生物学产量有直接关系。根据植物对光周期反应不同可以将植物分为；长日照植物，中日照植物，短日照植物。2.1 不同光照时间对水生植物的影响以螺旋藻为例。螺旋藻是我国水生植物的一种，研究螺旋藻的生长环境条件，对提高螺旋藻的产量，改善螺旋藻的品质很有意义。光是影响植物光合作用过程的主要因素，而光照时间的长短直接影响植物生长及其产量。采取不同的光照时间长度培养螺旋藻，以期了解螺旋藻的生长、干重及蛋白质含量变化。螺旋藻经14d的培养研究发现，随光照时间延长，螺旋藻生长加快，干物质积累量增加，叶绿素和蛋白质含量都比较高，这可能是因为光照时间延长，螺旋藻对光能的利用率提高，有利于藻体内干物质积累。然而，当每天的光照时间继续增加时，螺旋藻细胞生长受到抑制，干重下降，其原因可能是螺旋藻的生长需要一个适宜的光照时间，也就是说螺旋藻的生长需要一个适当的光暗交替，以利于光合过程的光反应和暗反应的匹配，否则其光合产物的形成和体内的物质代谢发生阻碍，影响螺旋藻的正常生长。据报道，每日光期和暗期的交替是环境的普遍现象，低等藻类生物同样对之适应，因而螺旋藻的生长过程也是如此所以，在培养螺旋藻时，宜选用适宜的光照时间长度，以提高藻的产量及其蛋白质含量。2.2 不同光照时间对陆生植物的影响以番茄为例。番茄是我国温室主要的栽培作物之一，也是东北地区常见的反季节栽培陆生作物。番茄的生长初期, 在其他因素相同的条件下，不同光照时数对番茄幼苗叶片生长速率有很大影响。光照时间越长，叶片生长速率越大6h和14h光照处理的叶片生长速率分别比10 h 的减少15.7%和增加11.24%相同光照时数下，只有辽园多丽叶片生长速率较其他两品种略慢但差异不大光照时间的长短对番茄的叶面积影响没有规律性的变化,辽园多丽随光照时间的延长，叶面积逐渐变小佳源大粉和L402番茄叶面积受光照时间的长短影响并不明显。光照时间与比叶面积的关系，番茄的比叶面积受光照时数的影响比较明显随光照时数的增加番茄的比叶面积逐渐变小，说明随着光照时间的延长，番茄单位面积上干物质量呈增长的趋势。3 结论与展望自然界中，植物生长所需的光环境在时间和空间上都存在着很大差异：遮光处理对植物的生长发育、幼树的形态特征、生理生化性质、适应性都有不同程度的影响，并且同种植物在不同的光照下和不同的植物在相同的光照下生长状况都会有差异。有的植物喜光,有的植物喜荫，必须根据植物的耐荫性来进行栽培。只有在最适光照下的生长才最有利于植物生长，所以对植物在不同光照下的研究仍具十分重要的意义。然而,由于试验条件的限制和植物对不同光环境反应的复杂性，对于某些问题的研究还不够深入。今后应注意从以下几方面加强研究:进一步加深树种对不同光环境生态适应性机理的研究，可从分子水平角度出发，深入研究不同光照强度下植物适应的分子机制及调控因子，完善研究方法及仪器设备，尤其是对植物不同光照环境的人工模拟应尽量符合植物的现实生长环境，应加强对不同植被演替阶段植物对光环境的适应能力研究，以揭示不同演替阶段物种替代的机理，并为植被恢复过程中提供不同光适应能力的物种组，促进植被的自然和人