Ebook Sinh lý thực vật ứng dụng - Phần 2 - Trường Đại Học Quốc Tế Hồng Bàng

Đó là hệ số, dựa trCn cơ sở thùa nhận rằng sự tiêu dùng quaiíg tử của quang hợp bằng 8 ở tíít cả mọi cuờng độ ánh sáng.[r]

Chương ///

NHỮNG CON ĐƯỜNG Đlèu KHIỂN h o ạt

ĐỘNG QUANG HỢP CỦA THỰC VẬT

NHẰM NÂNG CAO NẮNG SUẤT c ủ a ch ún g

1 T rỉến vọng sử dụng nguyên tắc cơ chế

cửa quang hqrp hệ nhăh tạo

Mục đích việc nghiẽn cứu chất chế ưình quang hợp tái lập sử dụng n^uỴẽn tắc phấn ứnp ưong hệ cổng nghiệp nhãn tạo, điéu chỉnh xậy dựng nhOng đuờng phuong tỉiức tăng nặng suất quang hợp thục vật

Dĩ nhiẽn, khỡng ưiể nhằm vào việc tái lập ihột cách dập khuữn ưình quang hợp hệ nhãn tạo nhờ quang hợp nhfln tạo chế cách hoàn hảo sản phẩm dinh duOng hay nguyftn liệu kỹ thuật giá ưị cao nhiẻu loại mà thục vật cung cấp cho chúng ta, Quang hiợp nhân tạo khổng thể dảtn bảo cho CMI người thúc ãn hoàn h&o nhiêu loại nhu người nhận đuợc thục vịt đ<^ g vật Tuy nhiên hoàn toàn cố lý nối : nhờ quang hcrp nhân tgo^dể chế chất don loại vé thực phẩm củng ioai tư liặu khác Ví dụ ; axit amin, protein, thành phần mỡ, chất cố hoạt tính sinh lý, loại chít ttùng hợp kỹ thuật, v.v

Sự tổng hợp se đuợc thục dụa theo hình miu quang hợp tự nhien nhờ nguyen liỆu có ở khí^ nơi khí CO2, đạm kh(^g khí nuớc, stf muối khống nhờ ngụ6n luợng kh< ^ lô không cạn - xạ Mặt Trời

Một đặc điểm nguydn tắc khẳ thu nhận chất klỊổng có hoạt tính quang học vào chuỗi phản ứng quang hóa Tr<mg quang hợp tự nhiẽn, hợp chất : khí CO2, nuức, nitrìt, niưat, sunfạt, v.v chịu chuyển hóa nhờ luợng Xậ Mặt Trời Thục hiộn điéu nhờ tác dụng liên hợp chất cảm ứng cố hoạt tính quang học (diệp lục chất khác) hút tniớc tiỀn lượng xạ Mặt Trời, vàcủa chất xúctác khác - đặc biệt enzim sử dụng vào chuyển hóa hóa học đa dạng cố dự trữ vững luợng liẽn kết hóa học chất hữu co tạo thành Nếu sau tìm cơ chế hộ thống ấy, nhờ việc lụa chọn chất có hoạt tính quang học chỉft xúc tác loại sẽ tiến hành phản úng hóa học tổng hợp nftn chíử nhờ luợng búc xạ Mặt Trời

Đặc (fiểm đáng ý khác quang hợp để sau tái lẠp nhân tao ỉà tổ chúc khổng gtan eấu trúc máy Quang hợp, nhờ lió iiMỈi có khả hồn thành phản úng dẫn tới dự ttữ ổn định ỈUỢI^ tiém tàng Trong hộ số tác dụng có ích cửa quang hợp (tỷ số gioa luợng hút dự trữ) cao, có thể đạt 30% Một Ox>ng lứiOng điéu kiện đ ỉ đật hiệu cao : quang nãng đuợc Mt bing (piang tử huớng cách chọn lọc chuy^ hóa số hạn chế nhOng chất định thu nhận vio <piang bợp, khOng tieu hao thftni vào chất cửa toàn mổi

touỉyiig <ftỉiig drnồng xẳy trtmg cếc tổng họp hóa học.

R0 ràng aểin đttợc I ^ y e n tấc tuơng tự vé chuyển hóa hóịi học cAa quai^ hợp tự idúto s i làtn cho cOng i^hiệp hóa học có nhOng khả ning bổ sung to lén Tuy nhi£n hiệu qoi quan ưọng cửa nghiftn cúu quang hợp se ià Idii nitng rfẳầM ifhiẨn Iinẹt dộng quang

Quang hợp thục vật xanh - nguyên nhít thúc ăn nguời Toàn thục vật địa càu năm tạo gần 120 tỷ tíừi chất hOu EXTi với dinh duỡng bình thuờng của' lồi nguời nay, cần gẩbi tỷ tiừi chất ifhA g^n phẨn^ ^iph rfirriiffy Tuy lằ với tỷ lộ vậy, vấn đé nguồn thực phẩm ưon^ ván đẻ gay go loài nguời hiộn Điéu nguyen nhan xã hội cOng kỹ thuật người hay thiếu cải tao đủnẹ mức sử dung hcyp IV chức nâng quạpg hợp thục vật xanh

2 Quang h<Ịp cửa thọc vẠt nguờl

Qua hàng tỷ năm kể từ xuất trẽn Trái Đất, xanh sống ưong nuớc ưên mặt đất đa mang lại thay đổi cho mặt hành tinh

Trong thời kỳ đầu phổ biến thục vật quang hợp, tiỉnh hình thành chất mối chiếm ưu cân chtft hou Kết là, khí nghèo dần CO2 giàu oxy tự Ti6n mặt Trái Đ ỉt số luợng chất hữu tăng ngày nhiéu, khoẳng thời gian dài chúng biến thành than đá, dầu hỏa, đốt,- than bùn, mùn đất, bùn v.v vối tích lũy kh(fí chít hOu ưtn mặt đíit sinh vật dị dưỡng bắt đầu phát tríén mạnh, chúng chĩ nhờ chất httu có sSo

Thục vật nước ưên cạn thục bì tự nhiên hàng năm tạo thành gần 120 tỷ chất hữu Cữ Nhung chúng sử dụng làm nguồn thúc ăn cách hiệu quả, ưong dinh dưỡng nguời hàng năm sử dụng gần 80 triệu xắn. Con người đfl phát hiộn, cải tạo trồng ưọt cay đặc biệt làm thức ăn cho nguời gia súc ữftn diện tích gần 2,5 tỷ (gần 17% diện lục địa, chua kể chflu Nam Cục) Tổng sản lượng sinh khổl thục vật chừng 10 tỷ xắsi. Nhung cọn nguời nhận đuợc chúng ò dạng thúc ăn động vật hay thục vật gần 500 triệu tấn, nghĩa thỏa mãn gần 80% nhu cầu

Nếu nguời đa khổng can thiệp cách rộng lớn vè quy mữ vào hoạt động quang hợp thực vật, khổng làm thay đổi thành phần chất luợng thục vật, mà dụa vào sản Iưgmg thực bì hoang dại họ đa khổng thể đạt đuợc ưình độ tiến hiộn trình độ phát ưiển họ khổng vuợt ưình độ thời kỳ đồ đá l\iy nhiftn hoạt động cửa nguời theo huớng titn quy mổ rộng lón, họ vỉn chua thỏa maa đuọc tất nhu câu : nĩột nửa din số Tiái ĐẩL chua ftn đủ chất dinh duỡng,

phầ^ b a ÌÌấy cịn bị đói '

Từ đấy, thấy rO nguời jdiải tăng suỉừ thục vật đuờng cải tạo giđi thục vật điêu khiển tốt hoạt động quang hợp vặtt với bình độ hiéu biết cao hon vé chất cửa ưinh quang bợp

Từ nhOng điéu ưình bầy ttCn đ&y rO ràng phải huớng nỗ lục vào viộc mở rộng diện tích ttồng ttọt cOng vào việc tăng nâng su#t thực vật Gon điiờng thứ d i sáng tô bơn vé ý nghía nó,

con duờng thứ hai {rtiức hon vầ đặc thù Duổi đay se ừinh

bày đoờng thứ hai

2.1 Qiuuig hợp qaá ỉrỉnli dỉnh dutfng bán cửa cfty xanb

cho đời sống 'từ hợp chất khống hóa hồn tồn cacbon, đạm, luu huỳnh nguyẽn tố khác Đó đặc điểm đặp ttimg quan trọng chúng

Trong q trình quang hợp thục vật đồng hóa từ tnổi tmồmg bên toàn cacbon, chiếm gần 42 - 45% khối lượng chất khỡ cây, tạo nên tát chất hữu chiếm 90 - 95% khíTi lưqng khơ mừa màng Trong q trình quang hợp, thục vật đồng hóa từ dịng búc xạ Mặt Trời dự txử lại ưong chất hOu hình thành tồn luợng, nguồn luợng vè sau động lục trình sống khống thực vật xanh mà nói chung ở tất đại diện giới sống (trừ nhóm nhỏ sinh vật tự duỡng hóa tổng hợp)

Có thể dùng nhOng tài liệu sau để nói len ý nghĩa quang hợp ưong q ưình hình thành st : vào thời kỳ sinh Uudng mạnh nhất, suất ngày chất khổ UiSn hecta niộng trang bình 80 - ISO kg ; tniờng hợp tốt đạt tới 300 c& 500 kg Trong đó, ngày đ£m đồng hóa qua r ỉ ở dạng ion chừng - kg N, 0,25 - 0,50 kg lân, - kg kali - kg nguyên tố khác, tổng số s - 10,5 kg chất khống Đồog thời cày đồng hóa ngày đêm từ khổng khí qua ISO - 300 vằ có tới 1000 kg khí cacbonic, nghĩa ià số luợng tuong úng với hàm luợng CO2 tr&n hecta ừong lớp khổng khí cao 30 - 200 ro

Vai ưỏ quang hợị) trọng việc hình thành nâng suất thể khững phần rổ ràng đánh giá kết qu& cuối cừng suất Ví dụ như, nãng suất trung bình củ cải đuờng ỉà 250 - 300 tạ/ha tuong úng với suất chất kho chừng 80 - too t9

nghĩa - 10 ỉ&

khí cacboníc (tuơng ứng với hàm luợng CO2 ưong lớp khổng khí cao km ưen hecta) Trong st có tích lại nhờ quang hợp gần 40 triệu kilocalo luợng

Tuy nhiẽn, vai trò định quáng hợp ưong việc hình thành suất khổng iàm giảm ý nghĩa dạng dinh duOng khác thục vật ; dinh duững đạm, lân, kali v.v

Thục vật thể thống nhít, việc thục chúc dinh duỡng khổng thể thay với mức độ khổng loại ttừ chúc khác

Nhung đa số ưuờng hợp, chíoh điẻu kiện dinh duỡng FỄ hay ;ung cíp nuớc lại t(fi thiểu : thay đổi nố cách làm đất, tuổi nuớc, bón phân biện pháp có hiệu nhít dẽ thực nhằm tác dộng đến việc hinh thành st (do đến số luọng chất luợng)

Tuy nhiỀn hiệu tất kiểu dinh duỡng lại có giá trị {^át huy tác dụng múc độ mà chúng ứì đuợc chúc b&n thục vật - quang hợp thức đẩy thục chúc

Các nguyỉn tố dinh duOng khoáng khổng tl^ đuợc sử dụng thục v9t đa khổng tạo thành bỉnh quang hợp chất bOu k|i6ng tích Ifly luợng chúng

Dq đố xác định rữ quan niộm vé thục chất, mục đích nhiệm vụ trồng trọt sau : ưóa^ ưot mòt thống sử dụng chúc xanh : chức nang, quang hợp

Ttft câ cểẹ hién yhầp hti ựụt đêu nhằm mục đích : làm SM cho hoạt dộng tổng s<rcủa bổ máv quang hi^Mthục vật có hicu iOiat

22. Năng SHÌt lA kết qui hoạt động cửa bệ máy quang hợp

thyc vật

nghiẽn cứu nhằm thiết lập mối liên quan tích cục dự đốn ưuức gioa múc suất cường đo quang hợp thực vật - nghĩa số luợng CO2 đồng hóa đơn vị diện tích (thuờng dm^) đơn vị thời gian Hóa liên hẹ phụ thuộc quang hợp thực vật nẳng suất phức tạp nhiẻu

Trong cổng ưình vẻ sau nhà nghiên cứu (Boysen - Jensen, 1932 ; Ivanov, 1941 ; Nitsiporovits, 1955, 1956 ; nhóm nhà nghiẽn cứu ở trại Rtamxtet Anh ; Biackman, Rutter, 1948 ; Blackman, Wilson, 1951 ; Watson, 1952) nguời ta đa ý vẻ nhãn tố quan ưọng khác điẻu kiện hoạt động quang hợp ứtục vật, quy mố cửa máy quang hợp (diện tích lá), cuờng độ thời gian hoạt động nó, tỷ lệ trình hình thành tiêu dùng chất hữu v.v

Ý nghĩa yếu tố điẻu kiện se đuợc trình bày duứi đăy dựa ư6n nghiên cúu tác giả viết chuơng (Nitsiporovits,

1955, 1956 ; Nitsiporovits, Strôgônôva, Stnữra, Vlaxôva, 1961)

Năng suất kỉnh tế (Nkt) phần cửa suất sinh học (Nsh = khối luợng toàn sinh khối khổ)

Trong điẻu kiện binh thuờng, suất kinh XỀ ỉi&n quan khăng khít phụ thuộc vào suít sinh học Năng suất sinh học tổng nặng suất chất khổ hàng ngày (C) ưong hecta niộng ttong suốt thời gian sinh Uuỏng n ngày :

Nsh = (C Ei,2.3 n) (1)

Chúng ta hfiy lấy ví dụ q ưình hình thành nãng suất cfty ngO theo kết M P.Vlaxổva thu đuợc để minh họa cho <fièu ttẽn đay

có thể tiến hành tính tổng số íy sau : tính diện tích phần trục hồnh đuờng (Pc) theo CIĨI^, nhân ưị số với tỷ lệ đồ thị (stf ngày theo cm tren trục hồnh sổ' kilơgam titn trục tung) Trong ưuờng hợp (hình ni.D'trị số se 20 X 50 : Pc = 17cm^ Nsh = 70 tạ/ha

ThOng thuờng, móc tăng khối ngẩy chất khữ suít thay đổi từ số khổng (ở đàu cu<fi thời gian sinh tniửng gặp điẻu kiện bất lợi) đến ISO - 300 cố soo kg/ha (vào thời kỳ phát triền mạnh vào -nhOng ngày thuận lợi nhít cho quang họp)

Vì 90 - 95% suất chất khổ tạo thành ưong ưình quang hợp, cho nẽn múc tăng kh(Ti ngày suất phải phụ thuộc vào diện tích hiệu suất quang hợp cửa

Trong ruộng ị điỀu kiện khác nhau, diện tích tăng với tốc độ khác đạt tới cục đại khác Ngoài ra, thời gian sinh ưuởng khác nftn ở loại cây, thời kỳ hoạt động cửa khác (thời gian sinh ưuỏng ưồng tò 75 đến 150 ngày)

Dĩ nhiên, ruộng ưồng nhOng cAy khác se có ichả idiổng giống vè tích lay suểt chất khổ vẻ mặt tính gần (Itóng rằng, có thé đặc ưung cách cố điéu kiện ichác cửa ruộng khái niệm "thế quang hợp củạ ruộng" (m^ - n^y) Cố lấy đuợc ch! tiftu bing cách cộng diện tích ỉà (m /ha) cửa ngày ttxmg suốt thời gian sinh ttuởng (xem hình Ili.l)

cộng đơn vị cổng ước lệ máy quang hợp thời gian sinh truửn^ ở trường hợp xét, triệu - ngày Chỉ tiẽu áy thay đổi tùy theo khác trồng ở ữn đới, g\ề\ hạn từ 0,5 đến triệu m - ngày

Từ điéu tnnh bày trẽn, xây dựng quan niệm sau đây, múc quang hợp ruộng yếu tỡ' định chi phối mức suất

20 40 60 80 Số ngày (n) từ lủc mọc mẩm

20 40 60 80

Số ngảy (n) Kf lúc mọc mám

20 40 60 80 Sđ ngày (n) từ lúc mọc mám

HìnA lỉl.l - Động thái cửa các q ưình định nhip điệu tích lfly chít kho của nỉng suất cây ogO suốt mùa dinh duOng t 'nch iQy nflng suát chất khố tổng (NSih - 70 tạ/ha) Nang suđt ngầy (C k ^ a ) 3 Sụ sinh tniởng (L), nđng diện tích của niộng (2.10 ngày) HiỆu suẩt quang hợp tính theo g chất khổ tiên

Im^ ngày dCm ưong mùa dinh duOng

Thường, cường độ hoạt động quang hợp ưong ruộng đuợc đặc trung ở tiêu hiệu suất quang hợp, nghĩa số luợng sinh khỉTi chất khổ chung tạo thành ngày đẽm tính trẽn

Im^ hoạt động ngày

Có thể tính hiộu st trung bình hoạt động ưong suốt thời gian sinh truửng cách lấy khối luựng suất sinh học chung tính theo gain (ví dụ, trẽn hình III 70 tạ hay 7.000.000g) chia cho quang hợp ruộng biểu thị - ngày (trong ưuờiig hợp triệu - ngày)

Do đố, mộng ngổ nói ưên hiệu suất quang hợp trung bình 3,Sg chất khổ trẽn ngày đfim

Chỉ tiêu cửng tiẽu quan trọng vẻ hình thành st thay đổi ưong suốt thời gian sinh tniởng từ số khổng (có âm) đến - g/m^ ỉá/ngày

Tính tiêu hiộu suất quang hợp (H) tímg khoảng thời gian cách chỉa mức tăng khối lượng chất khổ (B2 - Bi) ưong thời gian T (thuờng - ngày) cho diện tích ỉá trung bình Li +L2

Do H = • (2)

1/2(Li +L2).T

Tất nhiên, hiệu suất quang hợp (g/m^) ngày ưước hết phải phụ thuộc vào số luựng CO2 hóa q ưình quang hợp ngày Biểu thị tiftu Fc02- Nó đuợc suy từ tiến ưình ngày cuờng độ quang hợp

Tuy nhien, tiêu Fco2 H (hiệu st quang hợp) khổng có tỷ lệ nhít định khổng thay đổi Nếu sản phẩm trục tiếp quang hợp gluxit ở khơng có tiêu hao vào hổ hấp, đồng hóa q trình quang hợp, gam hay kilổgam CO2, khối luựng sinh khối khô tăng 0,62 - 0,68 (ưung bình 0,64) gam hay kilổgam, suy đuợc điều từ phương trình thổng thường quang hợp :

Phuong trình hóa học : CO2 + H2O CH2O + O2

Tỷ lộ khối iuọng : + 0,41 0,68 + 0,73

Tuy nhiẽn trình quang hợp khổng nhOng tạo thành gluxit, tnà cịn có sản phẩm khác Ngồi ta, số luợng lớn chất hou tặo thành ưong ưình quang hợp đừợc tiẽu dùng vào hổ hấp ban ngày ban đẽm, trình ngoại thẩm qua rẻ, v.v

Gặp nóng, tiỀu dùng vật chất vào hổ hấp cố thể lớn, cịn vừa có nhiột độ cao vùa bị hạn hố híp có thé vuợt quang hợp Trong ưuờng hợp đó, cố tiến hành quang hợp, tăng khối luợng chung sinh khỉTi chất khỡ ftm Do đó, tỷ số giOa đồng hốa ngày CO2 độ tang khối luợng ngày cửa sinh khổì ị thục vật rít khác Chúng ta gọi tỷ stf hệ số hiộu cửa quang hợp (Kf) Ý nghĩa vật lý cửa hệ số ở chỏ cho biết : số luợng sinh khối khổ đuợc tạo thành ưong ngày đêm dồng hóa kg CO2 ngày

Trong điêu kiện tốt, Kf gần 0,5, vào thời gian khổng thuận lợi giảm tới số khổng hay số &tn thuờng hay gặp 0.3 - 0,5

Như là, chúng íà cố thé biếu thị độ tăng ngày suít trtn thành tích số đồng hóa CO2 ngày (Pco:), hệ số hiệu quang hợp (Kf) số diện tích (L) :

FcOĩ Kf L

và múc suất sinh học cfty có thời gian sinh ưuởng lầ n ngày - tổng chi tiẽu tuơng ứng ;

(Fc02 Kf L) 1,2 n

Nsh = ' - - - tạ/ha (4)

100.000

Đố quan hệ phụ thuộc định lụợng cửa suất sinh học ưong ruộng vào quy mữ hoạt động máy quang hợp Chúng ta xác định mặt định lưgrng cửa tham gia quang hợp vào tiinh hình thành năng-suất Nhưng hình thành suất trình khổng vé số luợng mà vẻ chất luọng Trong thuờpg xuyên xảy nhOng thay đổi vỉ dinh daOng, tỉ lộ giQa kiểu dinh dưỡng khác nhau, sử dụng chất (biục tạo thành ưong trình dinh duỡng tùy theo sinh ưuỏng Lúc đầù chủ yếu ià sinh ưuởng hình thành quan dinh duOng, sau - quan sinh sản, dự ưữ - quan này, ưong đa số ưuờng hợp, tạo thành phần có giá trị kinh tế suất Tỷ lộ ưong trình hình thành quan thục vật có thẻ thay đổi nhiẻu Khi sinh ưuởng chung mạnh khối iugng suất sinh học Iđn, có suất kinh tế cao thíp, cố thấp Bdi thế, điỀu quan úrọng thởi kỳ sính ttuỏng thích úng, ttỊnh phăn phối chít dinh duOng^ sản phẩm đồng hóa tạo thành q ưình tích iũy đuọc thuận Iqi nhít khổiig cho việc hình thành suất sinh học chung mà suất kỉnh tế nOa

Tỷ stf gioa khối luợng chất đuợc sử dụhg để tạo thàoh phản kinh tế suất V(H khối luợng suất sinh bọc Nsh đuợc ký hiệu Kkt gọi hệ số hiệu kinh tế quang hợp

Cuối cùng, biểu thị chung mối quan hệ phụ thvộc gioa múc suít kinh tíỉ với hoạt động quang hợp thực vột bing phương trình :

(FcOĩ L Kta) 1,2 II „

N»h = - = ^ ^ -ta/ha (5)

100.000

Như vậy,,chúng ta đa phtiơng trình suất, ưong 'tlrify'Fơ I d ^ s u đ t caơ Ihể 'diQ~đoọc~khi' cố~ỉữiOAg <fiỉù'kìện

Nhịp điộu sinh trưởng tốt vẻ quy mổ máy quang hợp - diện tích (L)

Thời gian lớn (n) hoạt động mạnh máy quang hợp suốt ngày đêm ưong suốt thời gian sinh truởng - nghĩa chĩ tiêú quang hợp ruộng (m^ - ngày) có trị số cao lỉhất

Trị số cao vè cuờng độ quang hợp (F) tổng số đồng hóa ngày Fcx>2> hộ số hiệu quang họp cao (Kf)

Và kết nhân tố trên, có hiệu suít quang hợp cao nhát (H) suất chất khữ hầng ngày cao nhít (C)

Hệ số hiệu kinh tế quang hợp (Kkt) cao

Tất biện pháp kỹ thuật ưồng trọt bao gồm bón phân, tuứi nuớc V V phải nhằm thiết lập nẽn nhịp điệu cục thuận

trình nói làm cho tiẽu Kf Kkt có trị stf cao

3 Bức xạ Mặt Trờỉ yếu tố quang hợp

Đế tăng hiộQ suất quang hợp thục vật cần biết st tiém tàng q ưìáh quang hợp hệ số sử dụng luợng búc xạ Mặt Tiửi có vé mặt lý ứiuyết So sánh chúng với tiỀu thu đuợc ưong thục tiỉn, suy múc độ c(teg tác ưong viộc tăng suất vào thời gian định, vé ưiển vọng coo đuờng tăng suất Muốn giiỉ nhOng váh đê ấy, ưuớc bết cần đánh giá yếu tố nỉng suất thục vật - luợng xạ Mặt Trời, động lục ưình quang hgp Tình hình cửa yếu tố khác chi ph<A hiệu suất quang hợp : dinh duOng khoáng, chế độ nuớc, c& điéu kiện cung cíp khí cacbonic, đêu có tbé thay đổi điéu chỉnh

Vấn đẻ khác yếu tố ánh sáng Có thể nói, đạt st thực vật tuonng ứng vổi hệ số có vé mặt lý thuyết việc sử dụng lượng xạ Mặt Trời vào quang hợp, việc tiếp tục tâng st thực vật dựa tttn sở sử dụng lượng xạ Mặt Trời thành khổng thể thực nOa

Tuy nhiẽn ti6u vé suất thục vật cịn thíp hoh mức ấy, chua cố sỏ để nói : ưong tucmg iai đạt tới giới hạn khả tăng íy Ngay đạt tói giới hạn ấy, đa buớc vào thời đại mà nguời se sử dụng đuục dạng lưọtig khác, đặc biệt luợng nội nguyẽn tử, có is nguời cố thề dùng vào việc tổng hợp nhân tạo số luợng bổ sung chất dinh diĩững

Trftn hình ni.2 cố nêu số liệi) vé số luọng ngày xạ Mặt Trời cố hoạt tính quang hợp rơi xuống diện tích ưong vịng năm ị vĩ dộ địa lí khác nhau^*\

Chỉ tính {riiân luợng búc xạ cổ hoạt tính quang hợp từ độ dài sáng ttong giđi hạn 380 đến 720nin Tuy nhiên khổng phải tất c i bác xạ nftu trftn đồ thị déu coi thuậiỉ lợi để đảm bảo quang hợp thục vật tạo thành siUft Ví dụ như, mién đồ thị nằm duứi đuờng B úng vdi thời gian à nhOng vĩ độ tuong úng, mà đố thiếu nỉng luợng hing ngày cửa búc xạ Mịt Trời đé bảo dinh duOng sinh ưudng cửa thực vật Mỉén đồ thị nằm duới duờng A úng với thời gian íy ánh sáng Mặt Trời mặc dừ đủ nhung nhiệt độ thíp khơng đủ khả đ ỉ sinh ttmg mạnh Do đó, ph&n lugíng khitog có giá trị đ<fi vdi quang hợp ciiế độ nh^t Uiổng thuận

* Cin nói ring : đo tiục búc x« quang bgỊ> Uy cta lit Vì điế xify dụng

$<c đutag M6i di&B 1-VDIỞỊ*. ú ta 'stf liộtt tínìí toto vỉ tổng S0 Mc x« t4i hiiig ngiqr đ(ữ vói ngky Bểag klũ dộ cậa idhổạg kbl blag ^ Nhta ahQag diỉ tieu ỉy vứi

-<Ịfr-tỐ-0-4~(tf#tnwyWnẾi^củ«-ạlng kiợág-cềỵnliBBg tU cdltm rtlrirqoiBgiiợp X « 3S0 • 729 Ún dtag búc Kặ MỊt Trởi tđi9 ữ ) : xem Ã.I Vdeỉkov ( ^ )

Triệu kcal / ha

35

I -Ú n i IV VI vm DC X XI xn

Tháng

Hìrứỉ III.2 - Nhịp điệu nãm cố thể vẻ $ố lượng ngày búc xạ quang hợp Mật Trời titn vĩ độ địa lí khác nhau

I-VĨII : Đối với kw quyén cổ độ lồ 0.8.1,2 • đổi vứỉ khỉ quyéiì thục (Maxcơva Tơkyổ) Số ỉuợng búc xạ ưện đồ thị I>VIII duới đuờng B

là thiếu đỔì với quang hợp sinh tniởng bình thuờng thực vệt Stf ỉuợng búc xạ ngày tren đồ thị I-VĨIl duứi đuờng A kết' hợp với nhíộl độ th ^ - ỉàm cho số búc xạ íy khổng hoạt tính đtfi với quang

hợp binh thuờng Đồ thị đtfỉ với đồ thị cQng tuơng tự dồ thị A đồ thị I-VIIl

Trong nhiéu ưuờng hợp, phăn nẳng luợng búc xạ Mặt Trời biểu thị ở mién đồ thị nằm trẽn đường A, khống thể xem có giá ưị điy đủ để quạng hợp cách có hiệu bio đim cho căy có suất cao, : phin nãng hiợng rói vào mién đ khơng đuợc cung cấp đầy đủ nuớc hồn tồn thiếu nuức (sa mạc nửa sa mạc, thảo nguyỀn)

trong quang hợp Trong bảng III có nêu số liiọng đặc trung cho búc xạ quang hợp tổị ở vĩ độ khác

Đối với miẻn nhiệt đới, số luợng lượng thời gian quang hợp chừng 10 - tỷ kcal/ha, mién nhiệt đới - tỷ miền ôn đới 4,0 - 1,0 tỷ kcal/ha

Chúng ta đánh giá hiệu luựng có thẻ có cho quang hợp thực vật ưuờng hợp đạt suất cao đạt loài cãy hay quần tíiể khác ở miẻn địa lý khác nhaa Cố ý kiến cho độ ỉăng khối luợng sinh khối hăng năm rừng nhiệt đới ẩm 60 tíín/ha Năng suất sinh học của, cãy mía ưồng ưong miẻn nhiệt đối nhiột đới đạt tđi 40 tấn/ha với thời gian sinh Uìiửng 210 - 240 ngày Năng suất $inh khối c&y ngổ cQng củ cải đuờng Uong mién nhiệt đới vừng nam mièn ổn đđi, đạt tói 20 - 30 tấn/ha ; nãng suất cao khoai tíky vừng ưung miẻn ổn đới IS tíín/ha. Nếu thừa nhận nhiệt luọng sinh kh(^ cfly tích loy 4000 kcal^a với nhOng suất íy, hệ số sử dụng xạ Mặt Tròi tổi quẳ 'đất vĩ độ khác t|T0ng thời gian sinh truởng tuơng ứng với trị stf 2.iữ - 3.0% (bảiầg ni.2)

B đ t^ l l i l : Tổng 5Ố xạ tới có hoạt động quang hợp trong thời gian trồng trọt (FAR)

VI độ lý (<^) FAR (tỷ kcal/ha/mùa)

70 60 50 40 ' 30 20 10 e

-2.Ọ - 1.0 3 Ì - 0 5.0 - 3^ 6.0 - 4^ 9 ^ - 6.0

Báng ill.2 Hệ số sử dụng lượng xạ Mặt Trời' trong truờng họp suất cao đạt được

Quần thé hay ruộng

Năng lượng tới ưung bình

trong thời gian sinh truởng (tĩ kcaỉ/ha)

Sự tích lũy ưong mùa

Hệ số sử đụng (% ) sinh khổì

(tấn/ha)

nãng luợng (tnộu kcấl/ha)

- Rừng nhiột đới (0 - 20^ ^ 10 60 240 2.5

Cây mía (10 - 25"^ 40 150 1,9

- Cây ngô, củ cải đuờng

(40 - 50°) - 84 2,0

“ Khoai tây (50 “ 55®) 15 60 2.0

Tuy nhien hộ số nftu ồ ữong bảng 12 đặc trưng cho suất cao Trong đa số ưuờng hợp, hệ số sử dụng quang vào suất 0,5 - 1,0% Điẻu nhiẻu nguyên nhân : ruộng thiếú nc, thiếú dinh duOng khống, thời gian siiih ưuởng thực ưong nhiẻu trường hợp ngắn thời gian súứi ưuởng tỉẻm tàng cố thể có, cuối cịn cố thiếu sót kỹ thuật cho^ nắm quy luật xfty dựng nhOng ruộng có khẳ sử dụng iuọng Mật Trời vào quang hợp với hệ số tác dụng cố ích có vé mặt lý thuyết

Thế hộ số tác dụng cố ích cố thể mặt lý thuyết tfy bao nhiftu ?

số tác dụng cố ích ? nghĩa biến đổi thành nãng luợng li£n kết hóa học ưong chít hữu mứi tạo thành

Vé hộ số sử dụng lượng hút tíiu quang hợp, xt phát từ chỗ cho : tniờng hợp cực thuận quang hợp tiến hành tiéu hao quang tử (Robinowits, 1961) Trong số Einstein xạ có hoạt động quang hợp ưung bình phổ Mặt Trời cố thể cho 50 kca/1 phân tử gam CO2 Do tiẽu hao quang tử quang hợp để đồng hốa phAit tử gam CO2 (44g) phải hút 400 ngàn kcal luợng búc xạ Mặt Trời

Theo phuơng ttình quang hợp :

CO2 + H2O CH2O + 02 - 112 kcal

Khi đồng hóa phân tử gam CO2, U’ong sận phẩm quang hợp tích iQy duợc Ì 12 kcal, số gần 36% 400 ngàn (năng luợng hút thu) £>ố hệ stf cố thế^có vẻ mặt lí thuyết vẻ việc sử dụng năng~luợng búc xạ hút thu quang hợp, hệ số cố thể ồ thí nghiộm thời, gian ngắn ở cuờng độ ánh sáng khổng cao Trong suốt ngày đfim tíỉu dùng phần luợng vào hổ hệ stf thục tế sử dụng luợng hút thu quang hợp thấp honti hệ số trftn nhiẻu

Như uen đa nói, niộng lý tuởng hứt gần 50% nãng luụng xạ Mặt Trời tới thời gian sinh tniỏng cố thé cố Trong đố, hộ số sử dụng có vé m(t lí thuyết nỉng luợng X9 tđi có tbá 10% Đó hệ số, dựa trCn cơ sở thùa nhận tiêu dùng quaiíg tử quang hợp tíít cuờng độ ánh sáng Tủy nhien, tieu dùng quang.tử ờ cuờng độ ánh sáng cao tăng đến

20 - 40 cao hon-iMỉa Điéu se đuợc ttình bầy sau ; điéu kiện tốt, tỉỀu dừng quang tử bing 16 - 20 Hệ s(í sử

.(blUỉg£ĨJbểjCỐ .in9ỉ Jý ^.vổL oA ng JugdigJỀR

Trong bảng III.3 có nêu số liệu có mặt ií thuyết st sinh học điều kiện ấy, cãy cho suất à ruộng lý tưởng miẻn địa lý khác - suất thuờng - tấn/ha ưuờng hợp tốt đến - tấn/ha

Bảng nu : Mức suất sinh học thục vật có vẻ mặt lý thuyết miền địa lý khác sử dụng 5% năng lượng tới

Vĩ độ địa lý (độ) Năng lưgmg tới cửa búc xạ Mặt Trời (lỷ kcal/ha)

Năng suát sinh học lý thuyết (tíh/ha)

6 - - -

3 - 0 2 - 0

0 - 0

2,0 - 1.0

3.5 - 2.0 5.0 - 3,5 6.0 - 4.5

9.0 - 6.1 10>0 - 9.0

25 - 12 - - 75 - 55 1 - 125 - 110

4 T ăng diện tích ruộng yếu ttf suất

Như trẽn đa nói, bong nhOng điẻu kiện quan trọng suất cao ruộng làm để hút đuọc số luọng lớn cố thể có cửa lugmg xạ Mặt Trời Nhiẻu nghien cứu đa chứng minh : điéu đố liẽn qụan nhiẻu với quy mổ diện tích ruộng

^ần 30 - 40.000 m^/ha đủ dể thu đutợc suất sinh khối ngày cao tr£n i ruộng tuơng úng vói suất cao (Nitsiporovits,

1956)

Tuy nhiên, tính gần buức đầu để giải vấn đẻ ảnh huỏng nhịp điệu hình thành, quy mổ hoạt động máy quang họp đến suất Trong vấn đẻ này, có nhiéu chi tiết đặc điểm đặc thù quan ưọng Trong việc đảnh giá chúng, duứi chi xuít phầt từ chỗ cho : nhịp điệu hình thành máy quang hợp thục vật ruộng - diện tích đạt tói 40.000 m^/ha gần cục thuận bảo đảm nãng st cao với hộ số cao vẻ sử dụng luọng búc xạ Mặt Trời

Xuất phát từ tình hình đó, phân tích ý nghĩa cửa thời gian súih ưuỏng ruộng hoàn thiộn vẻ cấu ưúc coi điẻu kiện định suất

Thời gian sinh ưuởng khác, ưong giới hạn mién ổn đổi, thời gian đố tíiay đổi từ 75 - 80 ngày (thí dụ ờ lúa tnỳ xuân) đến 120 - 180 ngày (à giống ngổ chín muộn, củ cải đuờng, lúa, bOng)

Trftn hình in.3 có v£ đồ thị t&ag diộn tích đ<fi với cfly có thời gian sinh ưuởng khác nhung có tíêu cục đại vê dỉộn tích - 40.000 m^/ha Dụa tt€n tính tốn đồ thị đa xác định đuợc ch! tí6u vè quang hợp nhOng Tuộng ấy, tí6u thay đổi ưong giới hạn từ 1, Uiệu đến 4,5 triộu - ngày

Nếu thừa nhận chi tíftu ưung bình vè hiệu st quang hợp thuAn

cửa ruộng s g/m^/ngày (như thuờng thấy) ưbng nhOng đièu kiện tfy cho ràng^: nhOng loại niộng^tuong tự cho ' nỉĩig' sũ íf srrih'1iọc'fiF 3ếfì 2 I S ìSxơĩŨl' - ' c ỗ 'ứiể 'xẽin'miíc'nẵng