弱光环境对植物生长发育的影响

弱光环境对植物生长发育的影响

黄国英

黄国英（福建省松溪县花桥乡林业站，福建松溪734000）

摘要：本文阐述了光照强度与植物生长发育状况的关系，分析了弱光逆境对植物生殖生长、营养生长以及光合特性包括对叶绿素形成以及光合产物分配和运输等方面的影响，提出植物在弱光环境中可以采取的适应性措施，为提高植物耐弱光程度提供指导依据。

关键词：弱光环境；光照强度；植物生长发育；环境调控

中图分类号：Q945.43Q945.3文献标识码：A文章编号：1673-0992（2010）09A-0017-02

在影响植物生长发育过程的诸多要素中，植物光合作用的影响是最重要的要素之一。植物光合作用的机理，实际上是光照对植物产生了光化学反应，是光照的物理效应和植物生物化学转换的复杂过程。光照不但对光合作用产生动力；还能调节光合酶的活性与叶片气孔的开放度；光照强度还影响植物的光合速率高低。这些因素都对植物光合作用的效果产生影响，且不同植物对不同的光照效果有着不同的要求。在夏季强烈光照与冬春季雨、雪、阴冷天气等不良气候条件下，常常需要采取夏季对作物遮阳；冬春季覆盖作物进行保暖措施，导致作物常处在弱光条件下生长，从而对作物生长过程产生影响，甚至降低了农产品品质；近年来反季节性果蔬大棚的大范围推广使用，导致一些喜光的作物长期在光照不足的环境下生长，导致植株不健壮、发生落花落果现象。所以开展弱光对植物生长发育影响的研究就显得尤为重要。本文仅对弱光环境对植物生长发育的普遍影响性进行综述，旨在为提高植物耐弱光程度以及利用园艺设施进行植物栽培提供指导具有现实意义。

一、光照强度对植物生长发育影响的机理

绿色植物能够利用太阳光能量，把水和二氧化碳转变为有机物，并释放氧气的这一过程，统称为植物的光合作用。在植物生长发育过程中主要吸收的是可见光，尤其是红橙光和蓝紫光。红橙光有利于糖类营养的积累，蓝紫光则促进蛋白质和非糖类的积累。光合作用不仅为绿色植物提供了营养，释放出的氧气也成为地球上一切生命存在、繁荣和发展的取之不尽的源泉。

光合作用是一种光化学反应过程，影响光合作用的主要因素有光照、温度、CO2的浓度、水分、矿物元素等。而且植物光照强度还直接制约着光合速率的高低。事实上绿色植物光合作用的效果经常要受到外界环境条件和内在因素综合影响而发生变化。例如：在对唐菖蒲，牡丹，山茶花等进行单个叶片的遮光实验。实验结果表明园艺植物在黑暗的条件下不进行光合作用，仅进行呼吸作用并释放CO2，，随着光照强度的增大，光合速率也会随之增加，当光照强度达到某一水平时，这时候的叶片的光合速率就等于呼吸速率，即达到动态平衡，此时的光照强度即为光补偿点。若光照强度进一步升高，则会发生光抑制现象，光合速率反而下降，所以光照不足不仅会影响光合作用，而且光照过强也会对光合作用产生不利的影响。

二、弱光环境对植物生长发育的影响

若植物长期处于弱光环境下，植株—般都表现为生长缓慢，光合产物的积累减少。这主要的原因是由于光合作用在弱光条件下受到不同程度的抑制，同时植物的呼吸作用也会随着降低。若植物此时处在开花结果期，则会表现出落花落果的现象。植物生长发育全过程都对光照有非常强的依赖性，光照强度的变化对植物生长各阶段的光合作用具有直接影响，弱光条件对植物生长生理关联要素的品质影响至关重要。

1.弱光对植物营养生长的影响

在弱光条件下，植物的营养生长会受到很大的影响，其主要表现在植株叶片变大变薄，叶色变淡，角度平展，枝梢变长变细，根系生长受抑制，植株总干重降低等等。有研究资料表明：对葡萄幼苗期进行遮光处理，使葡萄长期处在弱光环境下生长，葡萄幼苗则会出现叶面积增大，根冠比减少，遮阳率达90%左右时，葡萄幼苗则会出现黄化现象。在弱光环境下，酸樱桃则会出现枝条变长变细，节间变短，叶面积和侧枝数增加，植株总干重降低。对其恢复正常光照后就可消除这一影响。这些研究都表明弱光会影响植物的营养生成，会导致植物营养生长不良。

2.弱光对植物生殖生长的影响

植物长期处在温室弱光的环境下，常常会引起果蔬的落花落果现象。其主要原因是弱光降低了花粉活力进而降低了受精卵的质量。科学家在对在樱桃、葡萄、苹果等试验研究表明，弱光不仅会妨碍植物体内碳水化合物积累使得坐果率下降，而且还会影响了果实的发育，导致果实着色差，品质降低且成熟延迟。

光照强度不仅对植物花芽分化有影响，而且对开花、授粉、坐果率及果实发育等都有明显的影响。早在1929年就有科学家研究发现，在弱光条件下番茄植株体内营养物质积累减少，且生殖生长竞争光合产物能力差，进而导致花芽分化延迟，开花节位升高，花芽素质下降，花数减少，花粉活力和受精能力下降，坐果率下降。如果在葡萄花芽分化期时长期受弱光条件的影响，则会妨碍葡萄第二年的发芽率以及花芽的可育性。花芽发育过程中光照不足引起的弱花现象，主要是花芽营养竞争导致的，若在花芽刚刚长出的时候去掉部分的新叶则会在一定程度上减少因弱光引起的落花现象。同时弱光环境对园艺植物的坐果率也有影响，例如长期生长在温室弱光环境中，桃会因为光照不足而引起开花晚和雌蕊的败育率高；而且弱光还会造成樱桃开花结果期不一致。上述的实验研究说明，弱光对园艺植物的生殖的生长发育是极为不利的。

3.弱光对植物光合速率特性的影响

植物光合作用是物质产生和代谢的基本过程，它与作物产量的收获效果有着密切关系。由于光合作用是植物物质代谢和能量转化的最初源泉，光照环境条件对植物的直接作用就是进行光合作用，弱光是对植物生长发育所需条件的不足，降低了光合作用特性效果的积累。而且弱光还降低了植物光合作用速率。有实验结果表明，弱光逆境对番茄、黄瓜、辣椒等果菜叶片的净光合速率影响理论一致，即在光饱和点以下随光照强度减弱，净光合速率下降，且下降幅度受温度、CO2浓度、相对湿度的影响。

影响植物光合速率下降的另一个重要的因素就是和不同植物品种的耐弱光能力有关，耐弱光能力强的植物则光合速率下降的幅度会有所减少。例如黄瓜的幼苗进行弱光处理后，黄瓜幼苗的光合速率会下降，继续加长处理时间以及处理强度，黄瓜幼苗的光合速率会则大幅度的降低。所以植物处在弱光环境下，植物要想能够正常生长发育就必须尽可能地吸收和捕获更多的光照，这样才有利于CO2的固定以及碳水化合物的积累。

4.弱光对植物叶绿素形成的影响

叶绿体是植物进行光合作用的主要场所，影响叶绿体形成的环境因子有光照、水分、温度、氧气以及营养元素，其中光照是影响叶绿素形成的主要原因。在不同的光照条件下，叶绿素的结构也会发生改变，分为阳生型叶绿体和阴生型叶绿体。例如，如果植物长期处在弱光以及红光条件下，叶绿体则会发育成阴生型叶绿体。还有研究表明，由于光能的吸收、传递和调节，以及原始的光能转化是在结构和功能各自不同的叶绿素蛋白质复合物上进行的，光照强度对叶绿素a和叶绿素b含量的多少以及活性的大小有着直接的关系。一般认为植物长期处在弱光条件下，会导致植物的叶绿体数量减少，叶绿体内叶绿素a/叶绿素b的比值下降。由于叶绿素b的形成与红光有关，而叶绿素a的形成与蓝紫光有关，再加上在弱光条件下，以红光成分居多，从而导致叶绿素a/叶绿素b的比值下降，这个比值可以作为判定植物耐弱光性的依据。

5.弱光对光合产物在植物各器官间运输和分配的影响

光照强度不仅直接影响光合作用，还间接影响光合产物在植物各器官间的运输和分配。若辣椒处在弱光下，一方面会减少辣椒的光合速率，从而影响辣椒的光合产量，另一方面会影响辣椒的光合产物向花器官的光合产物的分配率，使得花器官因得不到充分的有机养料而导致脱落。例如，对苹果进行遮阳处理，会使苹果的延长枝向果实运输光合产物的时间后延，并减少运输的量；在弱光下，黄瓜的分配产物向瓜中心的分配量也会明显减少；如果光照强度低于光补偿点时，甘蔗的同化物运输的极性也会发生改变。这些例子都表明弱光会影响植物光合产量的分配，生长在弱光环境中的植物光合器官一般会将光合产物首先用于自身的建造，这样有利于植株长期处于弱光条件下与其它植物竞争光源，但却减少了花器官的光合产物分配。

三、植物对弱光的环境适应途径

1.植物对环境适应的“本能”

光照环境一方面是植物能量和物质的来源，另一方面又是植物潜在的胁迫因素。如果植物的形态、结构和生理机能对环境具有一定的适应性，就能够使植物的生长状态即使处于不利的环境条件下也可以趋于最优，从而最有效地利用环境资源。植物对弱光环境的适应首先必须保证植物的有机物生长量为正值，也就是说要尽可能有利于植物的生长发育和提高植株抗逆的能力。

植物对光照环境条件的适应途径取决于作用因子的强度，对于每一种植物都可以划分出光合气候的“生理”幅度和“逆境”幅度，也就是说在光合有效辐射的生理幅度内，植物对光作用的反应，是朝着保存自动调节的方面发展，而在逆境幅度内，则是朝着有机体能避免不良条件作用的方向发展，如减少侧枝生长、迅速增加高度的生长等。

2.提高植物对环境适应性可以采取的措施

如何提高植物在在弱光环境的适应性我们可以采取以下措施：

一是采用增光措施来满足植物生长所需的光照。例如在定植时大棚室内地面覆盖白色薄膜，后墙挂镀铝反光幕以及合理密植，加强对植株调整，及时整枝打枝、摘除老叶、病叶及挡光严重的叶片。有利于改善功能叶片的受光状态。

二是采取弱光补偿的办法。植物在大棚内生长长期处在弱光环境中，容易造成其生长发育不良，可以通过降低温度来抑制植物的呼吸，减少呼吸消耗，促进光合产物积累；由于弱光条件下进行偏低的温度管理，植株生长相对缓慢，应适当控制肥水，保证植物生长发育所需的营养。

三是加强叶面肥的施用即加强施用氮基酸类、芸苔素内酯类叶面肥。以增加植株叶绿素含量，提高光合效率，促根壮苗，增强植株抗逆能力，还可以通过使用植物生长调节剂进行调节。

关于弱光逆境对植物生长的影响，仅在植物生理生化理论方面研究其对植物生长发育的影响是不够的，应当从应用技术方面出发，理清弱光逆境对植物生长影响的基本原理和要素，为培育耐弱光品种，提高植株耐弱光能力提供必要的指导。

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