TÌM HIỂU QUANG HỢP Ở THỰC VẬTcả các biện pháp điều chỉnh năng suất cây trồng đều phải thông qua điềuchỉnh hoạt động của bộ máy quang hợp.+ Năng suất cây trồng gồm 2 loại: năng suất sinh vật học được quyếtđịnh bởi quá trình quang hợp và năng suất kinh tế; ngoài quang hợp ra, cònđược quyết định bởi quá trình vận chuyển và tích lũy chất hữu cơ về cơ quankinh tế.a] Năng suất sinh vật học* Định nghĩa:Tổng lượng chất khô mà cây trồng tích lũy được trên 1 đơn vị diện tíchđất trồng trọt trong 1 thời gian nhất định [vụ, năm, hay chu trình sinh trưởng]gọi là năng suất sinh vật học [NSsvh].Năng suất sinh vật học của cây chủ yếu do hoạt động quang hợp tích lũy lạitrong tất cả các cơ quan bộ phận của cây.b] Biểu thức tính NSsvhNếu gọi lượng CO2 cây trồng đồng hóa được trên 1 đơn vị diện tích lá1m2/ngày đêm là FCO2 [gam], lượng chất khô cây tạo thành cũng trên diện tíchlá 1m2/ngày đêm là Fk[gam]thì tỉ số Fk /FCO2=Ke [Ke được gọi là hệ số hiệu quảquang hợp]. Thông thường giá trị của K e từ 0,3-0,5 trong điều kiện bất lợi thìKe có thể bằng 0.Do vậy lượng chất khô mà cây trồng tích lũy được/ha/ngày đêm được tínhbằng công thức:FCO2.Ke.LC[chất khô]=1000Trong đó C: Là tăng trưởng sinh khối khô[kg/ha/ngày đêm]L: m2 lá/haFCO2: Cường độ quang hợp[gam/m2 lá/ngày đêm]1000: Hệ số quy đổi từ gam ra kg.Nguyễn Thị An,K31 Sinh - Hóa46GVHD: ThS.Đinh Thị Thu Phương TÌM HIỂU QUANG HỢP Ở THỰC VẬTNếu cây trồng có thời gian sinh trưởng dài n ngày thì năng suất sinh vật họcđược tính theo phương trình:n∑=i =1n.Fco2.Ke.L100000[Tạ/ha]Trong đó: 100000 là hệ số quy đổi từ kg ra tạ.Như vậy, tổng tích lũy sinh khối của thực vật phụ thuộc vào cường độquang hợp, hệ số hữu hiệu [bao gồm sự mất mát cho quá trình hô hấp], diệntích bề mặt lá và tổng số ngày của chu kỳ sinh dưỡng.c] Năng suất kinh tế*Định nghĩa:Năng suất kinh tế là lượng chất khô mà cây trồng tích lũy ở các bộ phậncó giá trị kinh tế lớn nhất đối với con người trên 1 đơn vị diện tích trồng trọttrong một khoảng thời gian [vụ, mùa, năm…].*Biểu thức tínhNSkt = NSvsh.KktKkt: Là hệ số kinh tếTừ đây suy ra Kkt=NSktNSsvhTùy theo cây trồng khác nhau mà hệ số kinh tế cũng khác nhau. Các cây trồngđể lấy thân lá như rau cải, cây phân xanh,cây bèo dâu thì Kkt = 1 hay gầnbằng 1. Các cây lấy củ, hạt, quả, sợi thì Kkt < 1, chẳng hạn Kkt cây bông [sợibông] khoảng 1%, ở các hòa thảo cây trồng, phần vật chất khô của hạt trongtổng khối lượng khô của các cơ quan trên mặt đất vào thời điểm thu hoạchbiến động trong giới hạn tư 25% [các giống ngô, lúa mỳ đen] đến 50% [câylúa], ở cây đậu: khoảng từ 30% [cây đậu tương] đến 60% [đậu cô ve].Nguyễn Thị An,K31 Sinh - Hóa47GVHD: ThS.Đinh Thị Thu Phương TÌM HIỂU QUANG HỢP Ở THỰC VẬT4.2.Biện pháp nâng cao năng suất cây trồng thông qua hoạt độngquang hợp*Biện pháp nâng cao năng suất sinh vật họcTheo biểu thức tính năng suất sinh vật học của cây trồng, NSsvh phụthuộc vào 3 nhóm chỉ tiêu:- L: Diện tích lá tức là bề mặt công tác của quần thể cây trồng- Hoạt động quang hợp của quần thể bao gồm:+ Fco2 xem như tương đương với cường độ quang hợp.+ Ke phản ánh khả năng tích lũy nên tương đương với hiệu suất quanghợp của quần thể.- Thời gian sinh trưởng của cây trồng tính từ lúc cây mọc [xuất hiện lá cókhả năng quang hợp] đến khi thu hoạch.Do vậy, các biện pháp nâng cao năng suất sinh vật học bao gồm: Nângcao diện tích lá, tăng cường hoạt động quang hợp và điều chỉnh thời gianquang hợp.1] Biện pháp nâng cao diện tích lá- Cơ sở khoa học+ Bề mặt lá chính là cơ quan quang hợp để tạo ra các chất hữu cơ tích lũyvào các cơ quan kinh tế tạo nên năng suất cây trồng. Vì vậy, về nguyên tắc thìtăng diện tích lá là biện pháp quan trọng để tăng năng suất cây trồng.+ Tuy nhiên, tăng diện tích lá bao nhiêu là tốt nhất?Nếu một quần thể có diện tích lá quá cao thì các tầng lá sẽ che khuất sáng cáctầng lá ở dưới và các tầng lá ở dưới có thể nhận ánh sáng dưới điểm bù, tức làchất hữu cơ tạo ra trong quang hợp không bù đắp được chất hữu cơ khôngtiêu hao trong hô hấp. Trong quần thể như vậy xuất hiện mâu thuẫn sâu sắcgiữa quang hợp và hô hấp: Các tầng lá ở trên đóng vai trò sản xuất, còn tầnglá dưới chuyên tiêu thụ sản phẩm. Nếu số tầng lá sản xuất bằng hay ít hơnNguyễn Thị An,K31 Sinh - Hóa48GVHD: ThS.Đinh Thị Thu Phương TÌM HIỂU QUANG HỢP Ở THỰC VẬTtầng lá tiêu thụ thì quần thể không có tích lũy, không cho năng suất và nếuduy trì lâu cây sẽ chết.Nếu diện tích lá quá thấp sẽ lãng phí năng lượng ánh sáng và năng suấtcủa quần thể sẽ thấp.Diện tích lá tối ưu của 1 quần thể là diện tích lá cho khả năng tích lũycao nhất hay nói cách khác là có hiệu suất quang hợp cao nhất.Cần xác định diện tích tối ưu để làm cơ sở cho việc điều chỉnh diện tích lá củaquần thể. Diện tích lá tối ưu thay đổi tùy theo giống.VD: Các giống lúa cũ có diện tích lá tối ưu thấp [2-3m 2 lá/ 1m2đất], trong khiđó các giống lúa mới có loại hình thâm canh thì diện tích lá tối ưu rất cao [68m2lá/1m2đất].+ Động thái phát triển diện tích lá của một quần thể cây trồng hằng năm códạng đường cong một đỉnh mà cực đại trùng với giai đoạn ra hoa kết hạt. Vìvậy cần điều khiển sao cho diện tích lá sớm đạt cực đại tối ưu và duy trì trạngthái tối ưu càng lâu càng tốt.- Các chỉ tiêu xác định diện tích lá của quần thể cây trồng+ Chỉ số diện tích lá [hệ số lá] được đo bằng số m2lá/1m2 đất trồng.Đây là chỉ tiêu quan trọng làm cơ sở cho việc tăng diện tích lá.+ Thế năng quang hợp được đo bằng tổng số m 2lá của quần thể tính theotừng ngày trong suốt đời sống của cây. Chỉ tiêu này đánh giá khả năng làmviệc của 1 quần thể trong suốt chu kì sinh trưởng của mình.Thế năng quang hợp có thể đạt hàng triệu m2/ha.- Biện pháp nâng cao diện tích lá+ Chọn giống có hệ số lá tối ưu cao là 1 hướng quan trọng của các nhàchọn tạo giốngVD: Như với giống lúa tiêu chuẩn chọn lọc là:thấp cây, góc lá nhỏ, lá đứng vàcứng…với giống lúa đó, ta có thể cấy dày và bón đạm để tăng diện tích lá màkhông bị lốp đổ.Nguyễn Thị An,K31 Sinh - Hóa49GVHD: ThS.Đinh Thị Thu Phương TÌM HIỂU QUANG HỢP Ở THỰC VẬT+ Sử dụng bón phân, đặc biệt là phân đạm, để tăng nhanh chóng diện tíchlá. Tuy nhiên không nên lạm dụng quá nhiều phân đạm mà nên bón phân cânđối với P và K.+ Điều chỉnh mật độ là biện pháp đơn giản nhất để tăng diện tích lá. Tùytheo giống, mức độ thâm canh, độ màu mỡ của đất…mà ta xác định mật độthích hợp, sao cho khi phát triển tối đa, quần thể có diện tích lá tối ưu.+ Ngoài ra, cần phòng trừ sâu bệnh tấn công vào bộ lá và có biện pháp kéodài tuổi thọ của lá.2] Điều chỉnh hoạt động quang hợp.- Cường độ quang hợp được tính bằng lượng CO 2 cây hấp thụ hoặc lượngO2 cây thải ra hay lượng chất hữu cơ cây tích lũy trên 1 đơn vị diện tích látrong 1 đơn vị thời gian. VD: số mg CO2/ 1 dm2 lá/ 1 giờ.Cường độ quang hợp đánh giá khả năng hoạt động quang hợp của các quầnthể cây trồng khác nhau. Nó là chỉ tiêu thay đổi rất nhiều tùy thuộc vào giống,các cơ quan khác nhau, giai đoạn sinhn trưởng, điều kiện ngoại cảnh…- Hiệu suất quang hợp [HSQH]+ HSQH là lượng chất khô cây trồng tích lũy được trên 1 m 2 lá trong thờigian 1 ngày đêm. HSQH được tính theo công thức:P2 − P1HSQH = 1/ 2[L + L ].T21Trong đó: P1 và P2 là khối lượng chất khô ban đầu và sau T ngày [gam]L1 và L2 là diện tích lá ban đầu và sau T ngày thí nghiệm [m2]Nếu tính trong toàn bộ chu kì sinh trưởng của cây, hiệu suất quang hợp trungbình [HSQHTB] được tính bằng:NSsvhHSQHTP = TNQHTrong đó: NSsvh là năng suất sinh vật học.Nguyễn Thị An,K31 Sinh - Hóa50GVHD: ThS.Đinh Thị Thu Phương TÌM HIỂU QUANG HỢP Ở THỰC VẬTTNQH là thế năng quang hợp.+ Hiệu suất quang hợp đánh giá khả năng tích lũy của quần thể cây trồng[lượng chất hữu cơ tạo ra trong quang hợp – lượng chất hữu cơ tiêu hao tronghô hấp] nên nó phản ánh năng suất cây trồng.+ Hiệu suất quang hợp cũng thay đổi theo các giai đoạn sinh trưởng củacây. Thường thì giai đoạn nào có hoạt động quang hợp mạnh nhất, như giaiđoạn làm đòng – trổ bông, thì có hiệu suất quang hợp cao nhất.- Biện pháp nâng cao cường độ và hiệu suất quang hợp.+ Chọn giống có hoạt động quang hợp tối ưu: cường độ và hiệu suất quanghợp cao. Đây là một hướng chọn tạo giống dựa trên hoạt động sinh lý của câycần được quan tâm nhiều hơn.+ Tạo mọi điều kiện để cho cây trồng hoạt động quang hợp tốt nhất, nhất làvào giai đoạn hình thành năng suất kinh tế. Các biện pháp được áp dụng nhưlà bố trí thời vụ tốt nhất, bón phân cân đối và hợp lí, bảo đảm đầy đủ nướcnhất là giai đoạn ra hoa, kết quả và hình thành cơ quan dự trữ, phòng trừ sâubệnh hại cây trồng…3] Điều chỉnh thời gian quang hợpThời gian quang hợp của cây bao gồm thời gian quang hợp trong ngày,trong năm và tuổi thọ của cơ quan quang hợp, chủ yếu là tuổi thọ của lá.+ Thời gian quang hợp trong ngày của các nước nhiệt đới thường ngắn hơncác nước ôn đới, nên năng suất cây trồng của ta thường thấp hơn các nước ônđới.VD: Năng suất khoai tây của các nước ôn đới rất cao [40–60 tấn/ha], còn củata khoảng 10-20 tấn/ha.Tuy nhiên thời gian quang hợp trong năm của các nước nhiệt đới dàihơn nhiều. Các nước ôn đới thường coa một vụ trồng trọt trong năm. Cácnước nhiệt đới có thể tận dụng thời gian quang hợp suốt quanh năm, bằngNguyễn Thị An,K31 Sinh - Hóa51GVHD: ThS.Đinh Thị Thu Phương TÌM HIỂU QUANG HỢP Ở THỰC VẬTcách bố trí nhiều vụ trồng trọt trong năm và có thể xen canh gối vụ để tậndụng năng lượng ánh sáng rất phong phú…+ Tuổi thọ của lá cũng được xem là thời gian quang hợp của cây trồng.Trong các lá thì các lá cuối cùng như lá đòng có ý nghĩa rất quan trọng vì gầnnhư toàn bộ sản phẩm quang hợp của chúng được vận chuyển tích lũy vàocác cơ quan kinh tế. Vì vậy, nhìn hình thái của lá đòng ta có thể dự đoánđược năng suất của ruộng lúa.Biện pháp kéo dài kéo dài tuổi thọ của lá chủ yếu là bón phân đầy đủ và cânđối giữa N : P : K, bảo đảm đầy đủ nước và phòng trừ sâu bệnh hại lá…- Biện pháp nâng cao NSkt của cây trồngTừ công thức: NSkt = NSsvh.Kkt cho thấy, muốn nâng cao năng suấtkinh tế thì phải nâng cao năng suất sinh vật học [NSsvh] và hệ số kinh tế[Kkt].Năng suất kinh tế được quyết định chủ yếu bởi quá trình vận chuyển vàtích lũy các chất hữu cơ về cơ quan kinh tế. Trong phàn trên đã đề cập đénbiện pháp nâng cao năng suất sinh vật học. Sau đây là các biện pháp nâng caohệ số kinh tế [Kkt] của cây trồng.- Chọn tạo giống có hệ số kinh tế cao [Kkt]Kkt là một chỉ tiêu phản ánh đặc tính của giống. Chọn giống có Kkt cao làmột hướng quan trọng của các nhà chọn tạo giống cây trồng. Ngày nay, có rấtnhiều giống có hệ số kinh tế khá cao.VD: Các giống lúa có Kkt dao động 0,3-0,5 nên năng suất chênh lệch rấtnhiều.- Tạo mọi điều kiện thuận lợi để huy động tối đa dòng chất hữu cơ vậnchuyển về tích lũy ở các cơ quan kinh tế. Các biện pháp bao gồm tưới nước,phân bón, bố trí thời vụ, phòng trừ sâu bệnh…+ Nước là yếu tố rất quang trọng đối với sự sinh trưởng và đặc biệt là sựvận chuyển các chất hữu cơ từ thân, lá về các cơ quan dự trữ [hạt, củ, quả,Nguyễn Thị An,K31 Sinh - Hóa52GVHD: ThS.Đinh Thị Thu Phương TÌM HIỂU QUANG HỢP Ở THỰC VẬTbắp…]. Do đó trong giai đoạn hình thành cơ quan kinh tế nếu thiếu nướcchẳng những quá trình thụ tinh, kết hạt kém mà quan trọng là kìm hãm tốc độvận chuyển vật chất về cơ quan kinh tế nên hạt lép, lửng, khối lượng hạt nhỏvà NSkt giảm. Nếu gặp hạn sẽ ngừng sự vận chuyển chất hữu cơ cũng như cóthể thay đổi chiều hướng dòng vận chuyển. Hiện tượng " chảy ngược dòng "các chất hữu cơ từ cơ quan dự trữ về các cơ quan dinh dưỡng ảnh hưởngnghiêm trọng đến NSkt. Do đó, việc bảo đảm đủ nước, nhất là trong thời gianhình thành cơ quan kinh tế có ý nghĩa quyết định trong việc tăng năng suấtkinh tế của cây trồng.+ Phân bón cũng có tác dụng tăng cường dòng vận chuyển vật chất về cơquan dự trữ. Trong các loại phân bón, phân kali có ý nghĩa quan trọng trongviệc huy động dòng chất hữu cơ chảy về cơ quan dự trữ. Vì vậy K có mặt rấtnhiều trong mô libe. Kali là nguyên tố mang lại hiệu quả cao đối với tất cả cácloại cây trồng, nhưng đặc biệt là cây lấy bột, đường [khoai tây, khoai lang,mía, củ cải đường…]. K làm tăng hàm lượng đường, tinh bột, làm củ mẩy, hạtchắc, cây mía và quả ngọt hơn…Đối với các cây họ Đậu [lạc, đậu tương, đậu côve, đậu đũa…] không thể thiếuphotpho. Vì vậy trong sản xuất nông nghiệp, bón phân lân mang lại hiệu quảcao đối với các cây họ Đậu.Các nguyên tố vi lượng khác như: Cu, Zn, B, Mo, Mn…tham gia vào cấu trúcvà kích thích hoạt động của hầu hết các enzim trong quang hợp cũng như ảnhhưởng tốt đến sự vận chuyển các sản phẩm quang hợp về cơ quan kinh tế, làmtăng NSkt của cây trồng.Việc sử dụng phân bón lá chứa các nguyên tố vi lượng và các chất điều hòasinh trưởng là biện pháp kích thích dòng vận chuyển chất hữu cơ về tích lũytrong các cơ quan dự trữ…+ Ngoài ra, việc bố trí thời vụ một cách hợp cho từng loại cây trồng để lúchình thành cơ quan kinh tế có các điều kiện sinh thái thuận lợi nhất [nhiệt độ,Nguyễn Thị An,K31 Sinh - Hóa53GVHD: ThS.Đinh Thị Thu Phương TÌM HIỂU QUANG HỢP Ở THỰC VẬTẩm độ, ánh sáng…] cho quá trình thụ phấn, thụ tinh và tích lũy vào cơ quandự trữ.Việc phòng trừ sâu bệnh kịp thời sẽ tạo điều kiện cho cây tích lũy tốt, gópphần tăng năng suất kinh tế…C. KẾT LUẬNSau khi tìm hiểu đề tài “ Tìm hiểu quang hợp ở thực vật” đã giúp em nắmvững cơ sở lí thuyết, hiểu sâu cơ chế quang hợp ở thực vật và ảnh hưởng củaquang hợp đến năng suất cây trồng. Từ đó đề ra các biện pháp để nâng caonăng suất cây trồng.Tìm hiểu đề tài này đã cho em cơ hội làm quen với việc nghiên cứu khoahọc, có tác phong làm việc khoa học hơn. Điều này rất có ích cho em, giúpNguyễn Thị An,K31 Sinh - Hóa54GVHD: ThS.Đinh Thị Thu Phương TÌM HIỂU QUANG HỢP Ở THỰC VẬTem có thêm kiến thức, hiểu biết sâu hơn quá trình quang hợp ở thực vật từ đóvận dụng điều chỉnh hoạt động quang hợp ở cây trồng để cải thiện nâng caonăng suất cây trồng, đồng thời đó là nền tảng vững chắc phục vụ cho công tácgiảng dạy sau này.Trong quá trình làm đề tài cùng với sự cố gắng của bản thân em thì emđã nhận được sự giúp đỡ của cô giáo: Ths.ĐINH THỊ THU PHƯƠNG, đã tậntình giúp đỡ em thực hiện đề tài này, cùng với những góp ý của các bạn sinhviên lớp k31sinh-hóa. Thông qua đây em xin chân thành cảm ơn.Hiện nay em là sinh viên đang ngồi trên ghế nhà trường kinh nghiệm và trìnhđộ còn hạn chế nên mặc dù em dã cố gắng rất nhiều để hoàn thành tốt đề tàinày nhưng không tránh được những thiếu sót cả nội dung và hình thức. Vì vậyem mong được sự góp ý kiến chỉ bảo của quý thầy cô và các bạn để đề tài nàyđược hoàn thiện hơn.Một lần nữa em xin chân thành cảm ơn!Sinh viên thực hiệnNguyễn Thị AnD: Tài liệu tham khảo1. Giáo trình sinh lí thực vật: Hoàng Minh Tấn – Vũ Quang Sáng –Nguyễn Kim Thanh - Nhà xuất bản Đại Học Sư Phạm2. Giáo trình sinh lí học thực vật: Hoàng Minh Tấn – Nguyễn QuangThạch – Trần Văn Phẩm – Nhà xuất bản nông nghiệp - Hà Nội 19933. Sinh lí học thực vật: Trần Đăng Kế - Nguyễn Như KhanhNguyễn Thị An,K31 Sinh - Hóa55GVHD: ThS.Đinh Thị Thu Phương TÌM HIỂU QUANG HỢP Ở THỰC VẬT4. Sinh lí học thực vật: Nguyễn Như Khanh – Cao Phi Bằng – Nhà xuấtbản giáo dục5. Giáo trình sinh lí thực vật: Vũ Văn Vụ - Vũ Thanh Tâm –Hoàng Minh Tấn – Nhà xuất bản giáo dục6. Các trang web:- //www.sinhhocvietnam.com- //giaoan.violet.vn- //ễn Thị An,K31 Sinh - Hóa56GVHD: ThS.Đinh Thị Thu Phương