Các biện pháp tăng năng suất dựa vào quang hợp pdf

Các biện pháp tăng
năng suất dựa vào
quang hợp



Dựa vào mối quan hệ giữa
quang hợp và năng suất, để tăng
năng suất cây trồng cần phối
hợp nhiều biện pháp liên hoàn
tác động vào nhiều nhân tố sinh
thái một cách hợp lý để cho quá
trình quang hợp xảy ra ở mức
tối ưu.
Công thức thể hiện mối quan hệ
giữa quang hợp và năng suất :
N
KT
=
((F
CO2
.L.K
f
.K
KT
)n)/10000
(tấn/ha)
1. Tác động vào thế năng
quang hợp
Thế năng quang hợp là chỉ số

quan trọng có ý nghĩa quyết
định năng suất. Thế năng quang
hợp thay đổi tuỳ từng loại cây
trồng, tùy thời vụ và nhiều yếu
tố khác. Thế năng quang hợp
gồm hai yếu tố cấu thành là tổng
diện tích lá trên ha đất (L) và
thời gian quang hợp của lá (n).
Tổng diện tích lá trên đất tuỳ
thuộc chỉ số diện tích lá (LAI).
Thế năng quang hợp của lúa có
độ dài sinh trưởng (n) 100 ngày
có LAI khoảng 1-5 là khoảng 1-
5 triệu m
2
, có trường hợp có thể
đạt đến 10 triệu m
2
.
Để tăng năng suất, biện pháp
hàng đầu là tăng thế năng
quang hợp. Muốn tăng thế
năng quang hợp cần tác động
vào cả hai yếu tố là diện tích lá
(L) và thời gian quang hợp của
lá (n).
* Tác động vào diện tích lá (L).
Tăng diện tích lá là biện pháp
quan trọng để tăng năng suất.
Nhưng tăng diện tích lá thế nào

cho hợp lý là vấn đề phức tạp,
có liên quan đến nhiều yếu tố
khác. Nếu tăng diện tích lá quá
cao sẽ che lấp lẫn nhau khiến
cho quang hợp tổng số trên
ruộng cây bị giảm, hô hấp tăng
làm cho K
f
giảm và cuối cùng
năng suất giảm. Nhưng để diện
tích lá thấp quá sẽ lãng phí đất,
năng lượng và năng suất cũng sẽ
thấp.
Bởi vậy cần phải tăng diện tích
lá hợp lý. Để tăng diện tích lá
hợp lý cần dựa vào nhu cầu ánh
sáng của cây trồng. Cây ưa bóng
do nhu cầu ánh sáng thấp nên có
thể tăng diện tích lá lên nhưng
cây ưa sáng nhu cầu ánh sáng
cao lại phải giảm diện tích lá
thích hợp. Việc bố trí diện tích
lá hợp lý còn tùy thuộc kiểu lá,
góc lá, mùa vụ
Để có diện tích lá thích hợp cần
có mật độ gieo trồng hợp lý, bố
trí trồng xen, trồng thẳng hàng,
bố trí mùa vụ thích hợp cho các
loại cây trồng Trên cơ sở đó
có thể chủ động điều chỉnh diện

tích lá tốt nhất cho quang hợp.
* Tác động vào thời gian quang
hợp của lá (n).
Để tăng thời gian quang hợp của
lá có thể vừa tăng thời gian sống
của cây trồng vừa tăng nhanh
nhịp điệu độ sinh trưởng ban
đầu của lá làm cho lá chóng đạt
đến thời kỳ khép tán, sớm đạt
đến diện tích cực thuận cho
quang hợp. Đồng thời có biện
pháp hạn chế sự rụng lá, kéo dài
thời gian sống và quang hợp của
lá đến khi thu hoạch. Như vậy
để tăng thời gian quang hợp của
lá không nhất thiết tăng thời
gian sống của cây mà chỉ tăng
thời gian quang hợp cực thuận
của lá.
Khi làm tăng tốc độ sinh trưởng
của lá cần chú ý để cho thời kỳ
cây có thời kỳ lá có diện tích
cực đại trùng với thời kỳ có bức
xạ ánh sáng cao đủ thoả mãn
nhu cầu ánh sáng cho bộ lá.
Mùa vụ hợp lý là biện pháp thoả
mãn được yêu cầu trên.
2. Tăng khả năng sử dụng bức
xạ của cây trồng
Quang năng là nguồn năng

lượng tham gia trực tiếp vào
quá trình quang hợp, có vai
trò quyết định quang hợp.
Không phải tất cả các bức xạ
đều có vai trò với quang hợp mà
chỉ có các bức xạ sinh lý, là
những tia sáng có bước sóng
trong vùng 380nm-760nm mới
có vai trò trong quang hợp.
Bức xạ mặt trời thay đổi về cả
cường độ lẫn tỷ lệ các tia theo vị
độ trên trái đất và theo thời gian
Trong năm mùa hè có tổng bức
xạ tới cao hơn màu đông, tỷ lệ
tia đỏ lại thấp hơn. Còn trong
ngày mặt trời càng lên cao thì
tổng bức xạ tới càng lớn và tỷ lệ
tia đỏ càng giảm. Vị trí địa lý
càng xa xích đạo tổng bức xạ
càng thấp và tỷ lệ tia đỏ càng
cao.
Tổng bức xạ liên quan tỷ lệ
thuận với năng suất sinh học.
Tuy nhiên từ năng lượng ánh
sáng chiếu xuống ruộng đến
năng suất sinh học còn phụ
thuộc vào nhiều yếu tố khác.
Năng lượng bức xạ chỉ là giới
hạn trên về tiềm năng quang
hợp, về năng suất sinh học.

Năng suất sinh học phụ thuộc
vào hệ số sử dụng năng lượng
bức xạ của cây. Quần thể cây có
cấu trúc ruộng lá hợp lý sẽ có hệ
số sử dụng bức xạ cao là điều
kiện cần để dẫn đến năng suất
cao.
Theo lý thuyết nếu ruộng cây có
LAI = 4 thì có thể hấp thụ trung
bình 50% năng lượng bức xạ tới
trong suốt thời gian sinh trưởng
của cây. Nếu cây ở trạng thái tối
ưu, hiệu suất chuyển đổi năng
lượng trong pha sáng trung bình
khoảng 25%, trong pha tối
khoảng 80%, như vậy hiệu suất
chuyển đổi năng lượng ánh sáng
thành sản phẩm quang hợp đạt
khoảng 20%. Với tỷ lệ hấp thụ
năng lượng bức xạ tới là 50%
thì hệ số sử dụng năng lượng
bức xạ cho phép theo lý thuyết
là 10%. Đây là hệ số lý tưởng,
nhưng nếu sử dụng các biện
pháp tối ưu có thể đạt được.
Những quần thể tốt hiện thực tế
cũng đã đạt hệ số này là 2,0-
2,5% (mía, ngô, rừng nhiệt đới).
Đa số các quần thể cây trồng
khác mới dạt 0,5-1,0%. Như vậy

xét về hệ số sử dụng năng lượng
bức xạ tới năng suất có thể tăng
10-20 lần so với năng suất trung
bình hiện nay.
Để nâng cao hệ số sử dụng năng
lượng bức xạ tới, trước hết cần
tác động vào bộ lá để tăng tỷ lệ
hấp thụ ánh sáng lên. Tỷ lệ này
có thể đạt đến 80-90% so với tỷ
lệ trung bình 50% như đã tính ở
trên. Bố trí diện tích lá thích hợp
tăng thời gian quang hợp của lá
là biện pháp tốt nhất làm tăng tỷ
lệ hấp thụ bức xạ tới.
Bên cạnh việc tăng khả năng
hấp thụ ánh sáng thì việc tác
động vào các nhân tố sinh thái
để làm tăng hiệu quả sử dụng
năng lượng đã được hấp thụ
trong pha sáng và pha tối quang
hợp cũng góp phần nâng cao hệ
số sử dụng quang năng.
Việc bố trí mật độ hợp lý, mùa
vụ thích hợp để tận dụng thời
gian có ánh sáng mạnh trong
năm. Biện pháp trồng xen cây,
trồng gối vụ, trồng cây thẳng
hàng đều có tác dụng làm
tăng hệ số sử dụng năng lượng
ánh sáng và là cơ sở quan trọng

để làm tăng năng suất sinh học.
3. Tác động vào P
CO2
và K
f

Cường độ quang hợp (P
CO2
) và
hệ số hiệu suất quang hợp (Kf)
là các chỉ tiêu liên quan trực tiếp
đến cơ chế quang hợp, nó biểu
hiện hiệu suất làm việc của bộ
máy quang hợp và có ảnh
hưởng quyết định đến năng suất
cây trồng.
Để nâng cao cường độ quang
hợp cần có các biện pháp thích
hợp tác động vào các nhân tố
sinh thái như ánh sáng, nước,
chất khoáng, CO
2
, nhiệt độ
tạo điều kiện tối ưu cho quang
hợp. Đồng thời việc tác động
vào các nhân tố sinh thái cũng
cần tác động đến các điều kiện
bên trong cơ thể như bộ máy
quang hợp, sắc tố và hệ vận
chuyển điện tử quang hợp, các

enzim quang hợp sẽ góp phần
đẩy mạnh quá trình quang hợp.
Hệ số hiệu suất quang hợp là chỉ
tiêu liên quan đến hai quá trình
trung tâm của thực vật: Quang
hợp và hô hấp. Hệ số K
f
tỷ lệ
thuận với quang hợp nhưng lại
tỷ lệ nghịch với hô hấp. Bởi vậy
để tăng K
f
trước hết phải tăng
quang hợp ( P
CO2
) đồng thời với
việc điều tiết hô hấp ở mức
thích hợp.
Hô hấp có vai trò rất quan trọng
trong đời sống thực vật vì nó
cung cấp năng lượng ở dạng sử
dụng được (ATP) cho các hoạt
động sống. Vì vậy để cho cây
sinh trưởng, phát triển được cần
duy trì hô hấp. Tuy nhiên bên
cạnh mặt có lợi đó hô hấp lại
chứa đựng những tác hại nhất
định đến thực vật, đặc biệt là hô
hấp sáng. Hô hấp phân huỷ sản
phẩn do quang hợp tạo ra vừa

làm giảm quang hợp vừa làm
giảm K
f
. Hô hấp tối làm giảm
quang hợp thực khoảng 10-20%
nhưng hô hấp sáng có thể làm
giảm quang hợp đến 50%. Bởi
vậy để tăng K
f
cần hạn chế hô
hấp tới mức cần thiết, cần loại
trừ hay hạn chế đến mức thấp
nhất hô hấp sáng.
4. Tác động vào K
kt

Hệ số kinh tế là tỷ lệ giữa phần
chất khô con người sử dụng trên
tổng chất khô được tạo ra trong
cây, hay là tỷ lệ giữa năng suất
kinh tế với năng suất sinh học.
Hệ số kinh tế biến động tuỳ loại
cây trồng vì ở các loại cây trồng
khác nhau bộ phận được con
người sử dụng khác nhau. Trong
cùng một loại cây trồng hệ số
kinh tế biến động ít. Hệ số kinh
tế do yếu tố di truyền qui định
nên phụ thuộc thành phần loài.
Hệ số kinh tế ít biến động đối

với chế độ chăm sóc. Do vậy
chọn giống là biện pháp tốt nhất
để nâng cao K
kt
từ đó làm tăng
N
kt
.
Tuy nhiên nếu áp dụng các biện
pháp kỹ thuật hợp lý cũng có
thể làm tăng hệ số kinh tế lên
mức cao nhất trong giới hạn cho
phép của yếu tố di truyền.
Tóm lại việc áp dụng các biện
pháp kỹ thuật hợp lý tác động
một cách tích cực vào các chỉ
tiêu về quang hợp làm tăng các
chỉ tiêu trên đó ở mức cực thuận
là cơ sở cho việc tăng năng suất
cây trồng. Do vậy học thuyết về
quang hợp góp phần tích cực
trong việc cải thiện năng suất
cây trồng, giải quyết được vấn
đề lương thực của loài người.