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利用溫度和光線來控制植物的呼吸
【2018-04-16】

利用溫度和光線來控制植物的呼吸

 

植物有三種型態的呼吸。其中,維持性呼吸作用( maintenance respiration)為種植者提供最大的引導作物增長的機會,其中最有價值的方式是“基於光線的生長”。


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植物透過光合作用從二氧化碳和水中製造糖。而在呼吸過程中恰恰相反:糖在氧氣的幫助下被分解。這對釋放儲存在糖中的能量是必需的,同時也釋放二氧化碳和水。植物中所有使用氧氣的過程稱為呼吸作用,有三種型態:光呼吸(Photorespiration)、 生長呼吸(growth respiration)、和維持性呼吸(maintenance respiration)。

 

光呼吸

在光合作用過程中,光合作用所需的 CO2 需先與 Rubisco 酶結合,才能發生下一步反應。光呼吸是一種光合作用的反應,其中氧氣會取代 CO2 與 Rubisco 酶結合。如果沒有足夠的 CO2 用於光合作用,就會出現這種情況。發生這種情況的一個原因是,當氣孔關閉時,如果溫室空氣含有比二氧化碳濃度高 300 - 500 倍的氧氣。在某些情況下,光呼吸會急劇升高,佔光合作用的 30% 。種植者們都希望盡可能地限制光呼吸的發生,讓植物的光合作用達到最大。這可透由改善氣候條件、使植物的氣孔保持開放,並增加溫室中的二氧化碳濃度來實現。這樣就可以改變氧氣和二氧化碳的比例。

 

有兩種方法可以提高二氧化碳濃度:

1) 加入二氧化碳並保持通風口關閉。

2) 使用溫室抗熱塗料和/或溫室散光塗料,可以保持更長的通風口關閉時間。

 

◆溫室抗熱塗料:ReduSol溫室隔熱白漆ReduHeat溫室透明漆

◆溫室散光塗料:ReduFuse溫室散光塗料ReduFuse IR 溫室抗紅外光散光塗料

 

生長呼吸

呼吸作用的第二種形式是生長呼吸,它與植物新生組織的形成有直接相關。植物將光合作用過程中形成的糖轉化為有用的物質,如:脂肪、蛋白質、纖維等。這種轉換過程需耗費能量,能量是由部分的糖分解所提供的。平均而言,生長呼吸佔光合作用的  30% 。種植者無法控制這種形式的呼吸。

 

維持性呼吸

而種植者能夠控制植物呼吸作用的第三種形式:維持性呼吸。這是維持植物一切所必需的。 植物生長受損或組織分解、死亡,都需要更新生長,這樣的過程需要耗費能量。在正常的溫室環境下,溫度與光合作用的速度沒有直接的影響。但溫度對植物的維持性呼吸是有直接的影響,當溫度升高10ºC時,它會加倍作用。這意味著:隨著溫度升高,光合作用保持不變,但維持性呼吸作用上升,最終的結果是造成植物產量下降。

 

如此一說:只有當光照強度不變、溫度上升時,才會如此(維持性呼吸作用上升)。 而若當光照強度也上升,情況就會不同,光合作用會急劇上升、溫度升高,對於已經形成的糖之快速積累是有用的!

 

植物隨著照明強度的提高而增長

光和溫度必須平均上升,這就是背後的原則:“基於光的增長”。 如果有更多的光線,可以讓溫度升高。 相反,在黑暗的日子裡,溫度需要下降。 否則總呼吸可能會上升,並可能佔光合作用的  100% 。在這樣的一天,一切都沒有產生。

 

原理並不復雜,但即使如此,植物維持性呼吸的控制在實踐中也不容易。它需要結合供熱、通風、遮蔭和在玻璃上使用適當的溫室塗層。由於多年的經驗,種植者通常都非常熟練,可以進一步改善。但我們需要更多的見解,植物的維持性呼吸很可能會在一天中發生變化。所以如果能夠管理這種呼吸,就會有所收穫。 但是,關於這些變化的資訊仍然不足以控制它。


 

參考原文:https://goo.gl/oPRfWG