农业生物对二氧化碳的吸收和利用

1.CO₂从大气到叶绿体的路径 CO₂从大气到叶绿体中要经过三段路程(沈允钢，1978)。第一段路程最长，CO₂从大气主要通过湍流和对流交换输送到叶片附近，CO₂与叶片的距离以m或cm计算。该段路程阻力最小。第二段路程是CO₂从叶片周围通过气孔进入到叶肉细胞表面，距离不到1cm。此段路程是气相扩散，其阻力大小首先决定于气孔阻力的大小，此外，CO₂分子还要克服叶片内表皮阻力，才能到达叶肉细胞表面。第三段路程是从叶肉细胞表面进入到叶绿体，距离最短，在1mm以下，CO₂分子从叶肉细胞表面进入叶绿体的过程中，首先要克服叶肉阻力(约为2～10s／cm)，其后CO₂分子要穿过原生质液相，才能到达叶绿体。再自叶绿体进入其内层的光化学反应中心。

上述过程表明，CO₂在由空气到叶片中叶绿体内羧化位置的物理传递过程中受到一系列阻力的影响，它包括叶片边界层阻力(ra)、气孔阻力(rs)以及空气CO₂穿过细胞壁与叶绿体进入到光合反应质体过程中的阻力，即叶肉阻力(rm)。在这三种阻力作用下，表达在光合作用中CO₂向叶内扩散量的关系式为：

式中 ／c为将mg／kg换为“g•CO₂／cm3”的系数；Pc表示光合作用向叶内扩散的CO₂量，其中CO₂(叶绿体)浓度在光合作用活跃时可能是很小的，因此近似公式可写为：

2．CO₂浓度饱和点与补偿点 在辐射充分满足的条件下，作物的光合速率不再随CO₂浓度增加而增大时的CO2浓度称为CO₂的饱和点。在5～101x光条件下，大多数植物CO₂饱和点在800～1800uL／L左右。植物光合作用所消耗的CO2与呼吸作用释放的CO₂达到平衡时，环境中的CO₂浓度称为补偿点，此时表示光合速率等于零。CO₂补偿点是了解和衡量光合作用与呼吸作用两者关系的一个重要生理指标。CO₂低补偿点的作物，如玉米、高粱、甘蔗等C4植物的补偿点为0～10uL／L，它们在较低的002浓度中仍有光合产物，在正常的CO₂浓度中它们的光合效率较高。所以低C02补偿点往往可以作为作物高光合效率的一个指标。而小麦、大豆等C₃植物的补偿点为40～100uL／L，称为高补偿点植物。CO₂补偿点在植物不同时期和不同环境条件下均有明显变化。如据研究，人参叶片完全展开至黄叶期前，CO₂补偿点基本保持稳定，黄叶期后则随着叶片衰老而上升。温度高于18℃时，CO₂补偿点随温度增高而增加，水分胁迫条件下，CO₂补偿点提高。