光合作用的重要性范文第1篇

关键词：生物教材；光合作用；初高中教学；衔接

中学生物教材有完整的编排体系，根据学生的感性认识和理性认识水平，高中教材在初中基础上，结合其他学科知识，进行了拓展和延伸。目前关于初高中生物学教学衔接问题研究比较多，但这些研究过于宏观且理论性较强，基于课程内容的理论和实践研究很少。本文针对初高中生物教材中的“光合作用”部分知识内容和教学方法进行比较研究，并提出一些教学建议，以提高课堂效率和质量，培养学生的核心素养。

一、初高中“光合作用”教学内容及目标的比较

通过对初高中“光合作用”的教学目标进行比较，不难发现初高中教学有着不可分割的紧密联系，但是也有着明显不同的侧重点。

1.初中和高中生物内容具有递进关系

从知识目标来看，初中介绍部分科学发展史，培养学生的科学态度与精神；高中则较为详细地介绍其发现过程，使学生了解生物学史实，培养学生尊重科学、勇于探究的精神，通过强调光能捕获与叶绿体结构特点，使学生领会“生物体结构与功能相适应”的生物学基本观点。初中只是介绍知识点，而高中则重在强调知识的获取过程，培养的是学生的综合能力和实验操作能力。

从能力目标来看，高中在初中的基础上，更注重对学生动手能力、科学探究能力、分析思维能力和跨学科解决问题能力的培养，这些都是建立在初中生已有的实践基础和理论基础之上的，基于学生已有的感性认识，引导他们升华到理性认识。

从情感态度价值观目标来看，初中重点是热爱自然，激发学生对生物的学习兴趣；而高中在此基础上，不仅要求学生理解光合作用对现存生物的重要性，还要理解其在生物进化方面的重要意义。高中生物教材会介绍通过光合作用维持氧气与二氧化碳之间的平衡，引导学生形成环保意识，防止温室效应；通过对影响光合作用因素的分析，提高农作物产量、改进耕作方法、减少环境污染，增强对学生的STS教育。

2.比较初高中生物教材关于“光合作用”知识的内容

第一，初中“光合作用的定义及表达式”与高中“光合作用的过程”。第二，初中叶绿体既是生产有机物的“车间”，也是将光能转变为化学能的“能量转换器”与高中“捕获光能的色素和结构”。第三，初中“验证并形成光合作用的表达式的相关实验及海尔蒙特和普利斯特里的实验”与高中“光合作用科学史包含6个经典实验（普利斯特里、英格豪斯、梅耶、萨克斯、鲁宾和卡门、卡尔文）”。第四，初中“光合作用原理在农业生产上的应用”与高中“光合作用原理的应用”。第五，高中生物教材还增加了“化能合成作用”。

二、教学方法的衔接

针对初中知识主要侧重于光合作用的原料及产物，从而总结出光合作用的总反应式；高中主要学习的是光合作用的光反应、暗反应的过程，学生要能写出反应式，为大学的进一步学习打下基础。高中教师要熟悉学科，通过色素的吸收光谱分析，引导学生将物理学知识应用到生物学上；通^各步反应式的准确书写，加强生物与化学之间的联系；通过光合作用影响因素的综合分析，引导学生认识问题要注意局部与整体的联系，培养学生的辩证思维能力。高中生物教师可以从以下几个方面准备，为顺利解决初高中生物教学衔接奠定坚实的基础。

首先，研究教法，推进学生学法的转变。初高中学生在学习上存在一定的差异，因此在教学过程中，生物教师要做到因材施教和因性别施教。初中阶段重点可以放在主动实践能力的培养上，如绿叶在光下制造有机物及光合作用能产生氧气两个实验可以让学生自己操作完成；高中阶段重点放在学生在实践探究的基础上，进行抽象概括能力的培养，如光合作用的过程要弄清楚什么是光反应、暗反应，以及两者之间的联系和区别。

其次，合理调整教学内容，突出重点，突破难点。教师要吃透初高中教材，理解教材之间的联系，教学过程中实现循序渐进。对“光合作用”部分知识，高中教师应该把叶绿体的结构及色素的提取和分离、光合作用的过程及光合作用在农业上的应用作为教学重点，将初中知识巧妙地融入教学中，增强学生对新知识的理解能力。

光合作用的重要性范文第2篇

关键词：高功率光纤激光器 关键技术

在光纤激光器的所有研究领域中，高功率光纤激光器其是最具有代表性的，最热门的以及最具有应用前景的领域。目前，以包层抽运为核心技术的高功率光纤激光器已经走向实用化、产业化。光纤激光器以其高功率、高效率、宽波段、结构紧凑、运转可靠、性价比高、全固化等优点，在光通讯、光传感、激光医疗、工业加工、航空航天、科学材料、光谱学以及军事方面得到了广泛的应用。特种光纤技术、及是高功率光纤激光器赖以生存的关键技术。

1、高功率光纤激光器关键技术

1.1特种光纤技术

随着输出功率的不断提高，全光纤高光纤激光器需要使用双包层有源光纤、双包层光敏光纤、能量传输光纤等多种特种光纤，对特种光纤的技术要求也越来越高，因此，特种光纤的发展将在光纤激光器的发展中扮演重要角色。以光子晶体光纤为代表的新一代特种光纤会在光纤激光器的发展中逐步得到应用。特种光纤的发展，将使有源光纤的增益更高、承受的功率密度更大、对抽运光的吸收更有效；将使光栅的制作更容易、光栅的稳定性更好、使光栅在光纤激光器中的用途更广泛；将使能量传 输光纤能够传输更高的功率，能够将高功率激光传送更远的距离，能够传输的波长范围不断拓展；将使抽运耦合更加容易实现，能承受的抽运功率更高，损耗更小等等。

1.2包层抽运耦合技术

全光纤高光纤激光器的包层抽运耦合技术对决定光纤激光器性能和水平具有不可估量的作用。用于大功率全光纤激光器的光纤抽运耦合器件和光纤功率合成器件，均在很高的功率条件下使用，其耦合效率必须很高，损耗必须很小，承受的功率必须很大，并且，输入光的路数还需要尽可能的多。在如此众多的极限条件要求下，制作优质的抽运耦合器件和功率合成器件具有很高的难度，不过，实现的方式方法也多种多样，这是一项富有挑战性的技术。从大功率全光纤激光器的发展趋势来看，还要求抽运耦合器件在将抽运光耦合到内包层的同时，尽量不影响和损害双包层光纤的纤芯，因为只有这样才能在不影响信号激光的产生和传输的情况下实现级联抽运，实现超大功率的输出。因此，发展对纤芯影响最小的抽运耦合技术是抽运耦合器件的发展方向。对于光纤功率合成器件，所追求的目标就是不断提高合成的光功率。

1.3光纤光栅技术

光纤光栅在全光纤激光器中，目前的作用是反射纤芯中的信号激光器形成谐振腔，不过，随着光纤激光器技术的进一步发展，光纤光栅在光纤激光器中会有新的用途，从而对光纤光栅的制作技术提出新的挑战，其中值得关注的方向之一，是在大芯径多模光纤上制作高质量的光纤光栅。

1.4半导体抽运激光器技术

半导体抽运激光器是光纤激光器的关键器件，对光纤激光器的可靠性、寿命和制作成本等影响至关重要，发展单条宽发光区长寿命半导体抽运激光器已经成为光纤激光器用半导体抽运激光器的一种趋势，不断提高单个激光器的输出功率、不断降低成本和进一步提高可靠性是重点。

1.4.1单发射LD的光纤的耦合

一种是将列阵激光器的每个发射单元分别与单芯光纤耦合，其输出端为一束光纤的紧密排列面（通常为六边形结构），再把光纤束中的光耦合到一根光纤中，如Lumics公司宣布推出LU0940C1000高功率泵浦二极管激光器系统，输出功率为 1kW。该系统内部采用了多个单发射器激光二极管模块例如光纤束或者泵浦合束器。

1.4.2激光列阵的耦合

大功率二极管的光束质量很差，在两个方向上的发散性差异很大，对于一个几十瓦的条形bar，一组典型的参数为：bar由19个单管半导体激光器组成，每个单管的长度为150微米，相邻单管之间的距离为500微米。激光在快轴方向上的发散角为40°，慢轴方向上的发散角为6°。光束质量很差，不仅无法直接应用，而且无法用简单的透镜耦合法直接耦合到一根小于2.4mm、NA=0.22的光纤中。

要想将大功率半导体激光器的光耦合进光纤中，必须经过光束整形，列阵激光器的单芯光纤耦合输出涉及较为复杂的输出光束变换，其目的是将激光器的输出光束质量的严重不对称性经过适当的光学变换系统予以有效的对称化，以满足单芯圆形光纤的耦合。其耦合结构示意图如图1所示。

1.5光纤激光器整机技术

全光纤激光器的整机设计和制作所涉及的知识、 内容、技术、工艺和经验较多，是全光纤激光器设计和制作最核心、最关键的技术，尤其在新型大功率全光纤激光器的发展历史还相当短暂的今天，还有大量开创性的工作需要进行。进行全光纤激光器的整机设计和制作，不但需要面向应用进行合理设计，而且肩负着整机结构和方案的改进创新重任、肩负着各重要部件和关键技术的改进和创新重任。目前在世界范围内，进行光纤激光器整机设计和制作的厂家均在创新上有大量的投入。

2、展望

高功率、高质量激光武器一直是军事领域研究的重点，高功率光纤激光器以其高亮度、照射面积小、体积小等优点越来越受到重视，并有取代目前看好的化学武器和生物武器的趋势。作为武器，高功率光纤激光器的输出能量高度集中，光功率密度可达到MW/cm2，足以摧毁任何坚固的目标。目前，美国、日本等国的科学家都在致力于千瓦级激光武器的研制工作。可以预见，随着相关技术的完善，光纤激光器将向更广阔的领域发展，并有可能成为替代固体激光器和半导体激光器的新一代光源，形成一个新兴的产业。

光合作用的重要性范文第3篇

【关键词】舞台灯光；大型文艺晚会；作用；艺术效果

作为一名优秀的舞台灯光设计人员首先应当从内心意识到灯光对整个舞台表演的重要性，其次在设计阶段能够做好与舞台表演情节、人物形象等相融合，最后还要求保证灯光设计可以与舞台场景融为一体，力求让舞台灯光的作用得以充分发挥。为了更加全面的认识到舞台灯光在大型文艺晚会中的重要作用，本文将结合《九江市团拜晚会》为例对此进行详细的说明。

一.舞台灯光特点分析

（一）依附性

作为一种重要的艺术设计形式，灯光照明设计对整个舞台的装饰和美化具有十分重要的同时，同时它也可以为艺术表演氛围的形成创造条件，这就要求设计人员在进行灯光设计的过程中首先应当对空间、场合以及情景设计等内容进行综合性的分析，进而在选择合适的照明方式以及照明灯具等，这样可以在一定程度上应用对象在舞台表演过程中的亮度恰如其分。例如舞台中的街道、建筑、商场、景观以及人物等都会因为特定灯光的照射或者是点缀使其表达的内容和形象更加的突出，由此可以推断出，灯光照明艺术在舞台中并不是独立存在的，它作用的体现得益于舞台中的具体道具或者是场景等。

（二）可控性

在舞台构成元素中，灯光这种艺术型照明形式具有可控性，也就说灯光的照射方向以及光照强度等都可以通过人为操作来完成，其可控性这一特点主要体现在以下几个方面。第一，通过利用某些技术手段，舞台灯光师可以对演出区域的照明情况进行控制，这样可以转变观众的注意力，并将其控制在光控区域范围内，同时灯光师还可以通过舞台情景的变化来创设具有层次性的空间，为整个舞台表演的空间层次感提供基础；第二，不同的照明设备其色彩也是不同的，而在舞台表演过程中，灯光设计师就可以根据不同的情节以及人物心理等变化来使用不同色彩的照明设备。第三，灯光设计师可以对灯光的强弱情况进行控制，基于此，在舞台表演过程中，设计人员可以结合舞台布景的情况以及表演人物形象等对灯光的强度进行控制，以充分体现出灯光营造空间效果的作用。

（三）可变性与可塑性

一般情况下，舞台灯光的可塑性主要在塑造表演对象形象方面。例如对于一个舞台人物形象而言，除了服装以及布景等都可以为人物的塑造提供支持外，灯光还可以将一些存在与舞台表演中的不和谐因素进行“掩盖”，使构成舞台元素之间变得更加柔和、一致。另外灯光的可变性对舞台中动态因素的形象体现具有一定的作用，同时也可以使舞台人物心理的变化更加的突出，对人物形象塑造具有一定的意义。

二.探讨灯光在大型文艺晚会中的作用

通过以上的分析可知。灯光作为一种舞台表演中不可缺少的艺术形式对整个表演艺术效果的体现具有十分重要的作用，而为了更加全面的认识到灯光在晚会形式艺术表演过程中的作用，本文将结合《九江市团拜晚会》进行分析。

（一）设计过程中应当对舞台灯光色彩的联想作用和情感表现力给予高度的重视

在大型文艺晚会表演过程中，灯光设计师可以充分利用色彩对心理和视觉等的影响作用来进行舞台灯光方案设计，通过合理组合光、影、色等灯光元素之间的排列关系可以将舞台人物的心理过程表现出来，而在排列组合的过程中，灯光设计师还应当考虑观众对色彩的联想作用，如红色给予人一种热情、爱情、喜庆、激情等感受，而黄色则给予人一种光辉、幸福、高贵等心理暗示。虽说这些色彩联想具有一定的局限性和主观性，但是情感色彩是客观存在的，其对舞台灯光设计具有一定的参考价值。在大型歌舞晚会《九江市团拜晚会》中就运用了黄色和红色的灯光组合，一方面可以彰显出舞者的高贵典雅，另一方面也为歌曲的演唱提供了舞台背景，这对歌唱者的演唱表现力的增强具有一定的烘托作用。

（二）将传统灯具与电脑灯调控技术相结合

在现代化舞台表演过程中，科学合理的舞台灯光运用方案的应用对提升整个的表演水平具有积极的影响，但是受到一定技术条件的限制，传统灯具无法增强舞台表现效果，而随着科学技术的进步，舞台灯光技术取得了巨大的进步。在《九江市团拜晚会》中，电脑灯的作用就充分发挥出来，使整个舞蹈表演更加的形象和贴切，同时也更加突出了表演者动作美感，渲染出一种演唱的氛围，给予观众一种高质量的审美享受。而数字控制技术、激光、新型电脑灯以及LED等的应用，一方面拓宽了灯光设计师的设计思路，提升了舞台声光电组合效果，使整个舞台表现更具张力和梦幻魅力，另一方面也拓展了舞台表演需时转换灯光颜色，或者是增设特定图形的灯光效果。而这些目标的实现要求灯光设计师除了具备传统灯具运用技巧之外，还应当认识和掌握现代化电脑灯调控技术。

（三）注重运用灯位空间造型作用

首先在进行舞台灯光整体布局设计时，应当对五个方位的灯光效果进行综合性的考虑，它们分别是侧面光、侧逆光、面光、测光以及逆光等。齐次在进行布光设计时，应当保证其均匀性，尽量不要出现某一演出区域光度过暗或者是过强的情况。在《九江市团拜晚会》灯光设计中，为了使观众更见清晰的观看到大表演区域内的表演情况，灯光设计师在主舞台的正前方设置了一个照度极强的主光位，而为了进一步提高灯光效果的层次感，有设置了三个层次的面光等。总之灯光设计师通过对这些灯位进行科学合理的设计，扩展了舞台的真实、立体的空间，一方面使观众可以清晰的欣赏到精彩的表演，另一方面也为观众联想空间的拓展提供了条件。

三.结论

综上所述，通过舞台灯光的变化能够激发人的视觉感受，同时通过灯光色彩等的运用也可以对让观众抓住人物心理变化以及情感表达等，因此作为一名优秀的灯光设计师应当全面了解和掌握舞台灯光在表演过程中的作用，让其为舞台表演提供服务，提升舞台表演效果，为观众呈现出一场精彩绝伦的舞台盛宴。

参考文献：

光合作用的重要性范文第4篇

关键词：光环境设计；重要性；分析

伴随着建筑业的发展，室内设计就成了必不可少的一项重要的环节。如今，科技在不断发展，社会在不断的进步，人们对于生活的追求也出现了更高层次的要求，对于建筑的室内设计要求，不单单停留在室内空间的功能布局、装修的造型与材料、家具与饰品的搭配上，重要的是要达到一个高层次的心理享受，如室内舒适愉悦氛围的营造、兼顾环保节能与身心健康的技术运用等。灯光将在这一环节凸显其作用，因此处理好室内光环境的设计与应用，对于更好的完成整个建筑的室内设计工作具有十分重要的作用。

1、浅析室内设计中光环境设计

1.1　光环境设计的含义

光，是宇宙中最富有灵动气息的物质。现代建筑的室内设计中，光的独特性与使用性可以引起人们的不同感官效果。光环境设计，就是在建筑的室内设计中，利用自然光与人造光，对建筑空间的整体效果进行塑造，使得建筑的室内感官具有艺术性与实用性相结合的效果。

1.2　影响光环境设计的因素

室内的光环境设计的影响因素也是多种多样的，例如光源的形式，是自然光还是人造光，建筑本身的空间大小，室内物品的放置位置，还有室内墙体的材质与色彩等等都是影响光环境设计的因素。所以，在室内光环境设计的过程中，要充分考虑到各方面因素，综合性的处理光与光影的辩证关系。这样，才能是光环境设计散发出令人陶醉的魅力。

2、室内光环境设计的具体事项

2.1　如何设计出符合室内装饰要求的光环境

(1)在光源选择上充分利用自然光的特性。随着科技的不断发展与进步，现代人制造使用人工照明已经不是遥不可及的事情了，并且现代建筑设计中，人工照明的应用所占比例越来越大。但是，在任何时候都不能将自然光的固有地位忽视不计，自然光的天然属性与作用是任何人造光源代替不了的。自然光时刻都在变化之中，这是自然光的原本属性。这个基本属性如果运用得当，可以使室内的光影效果随着太阳每天光线的变化而产生变化，一年四季有不同的感受。建筑设计规范也有明确要求居住空间的日照时间。可以说，任何一个没有自然光线照射进去的空间都不适合人类的居住。自然光是光环境设计方式中，表现能力最强、资源消耗最少、成本最低的方式。因此，对于自然光的设计与应用，是搞好整个室内光环境设计的前提和基础。

(2)对于人造光源的设计与利用，应该注意在灯具和人造光源的选择上，不能与室内整体所要展示的氛围和印象相脱离。一言以蔽之，灯具与人造光源要符合室内空间的整体性与关联性，比如中式风格的空间就不合适用用欧式的水晶吊灯，办公室、图书馆、教室等空间就不合适采用大面积暖色光源。在此前提下，对于室内光环境设计中对于灯具和人造光源的要求，还要充分发挥出灯具与人造光源的个性特征，展示出室内空间的个性化。

(3)要把光环境设计构成要素充分地、有效地结合在一起。光环境设计的构成要素包括装饰灯具的款式与尺寸，灯具的用材；光源的类型、光源的色温、光束角度、显色性、光源的功率与节能；现场制作的灯槽的形状等等，只有将这些光环境设计的构成要素有机的集合在一起，合理的选择和巧妙的搭配，保证能够符合室内设计的整体氛围与效果中，才可以真正的发挥光环境设计的科学性与合理性。

(4)室内光环境设计中，对于光环境的控制方面，要随着科技的进步，尽可能的采用先进的控制设备，对光环境进行智能化的管理和控制，这是光环境设计发展的必然趋势，既可以方便快捷地对光环境进行控制，又可以有效地节约电力等资源。如目前在室内设计中已经开始用LED光源，具有效果保证、省电、寿命长等优点。

2.2　室内光环境设计的视觉效果

光环境设计，最基本的要求是照明，让人能够看见东西。在此基础上，光环境设计的能力体现在各个不同方面。不同的光环境设计必然给人们带来不同的视觉享受，既可以让狭小的空间看上去开阔无比，又可以使心情紧张的人逐渐放松，因此，室内光环境设计的视觉效果是设计人最重要的追求。

2.2.1　光环境视觉效果的开敞感

通过对室内照明的合理安排，可以有效的增添空间的开敞感。具体办法就是在邻近区域实施简要照明，在周边区域实施比它更为明亮的照明，这样的组合搭配是增加开敞感的有效途径，比如在酒店大堂的设计中，总是有一两个立面在灯光或材料的处理上是相对其他立面显得较暗，就是出于此目的。在具体实施上，注意前进感与后退感的结合把握，在前进感上多使用暖色光照，在后退感上多使用冷色光照。另外，空间外部的目标也对于空间的开敞具有增强作用。因为室内空间是有限的，空间外部的世界是无限的，外部的无限可以使人们忽略内部的空间局限感。但是外部的观察目标要有一定的亮度，人们才能观察得到。如一些海边的度假别墅，往往在在客厅阳台出去的地方设计了一个游泳池或是直接就可以看到海平面，到了晚上，从客厅望出去，泳池的波光粼粼或海上船只的点点星光，会让客厅的视觉空间倍感开阔，心情无比舒畅。

在空间的尽头设计为明亮的光照，也可以让空间产生被延长的感觉。除此之外，室内的物品摆设要与空间光环境的设计相互配合。对于空间较小的建筑，室内物品不宜太多，也不宜选择尺寸大的物品。

2.2.2　光环境视觉效果的透明感

透明感的视觉效果是最容易实现的，它的唯一要求就是光源色温要高，光照要强，分布要均匀。在透明感的光环境设计上，要特别注意在人们获得透明感的光源照射物体，即是焦点。不能缺乏视觉兴奋点，兴奋点的缺失很难对视觉造成刺激，最后的视觉效果就是无趣的，乏味的。例如上海丽笙大酒店的旋转餐厅，餐厅整体均为透明的落地窗材料，人身处高空，却能对外界的事物一目了然，既惬意又高雅，是光环境设计透明效果的完美诠释。

2.2.3　光环境视觉效果的轻松感

视觉轻松感效果的塑造手段上，要回避所有类型的炫彩光照，而且在灯具的选择上，不宜选用类似于吊灯的大型灯具，台灯、壁灯等是比较好的选择，光线也不宜直接照明，多些间接或二次照明。灯具的款式适合选择有灯罩的款式、灯杯则选择防眩光高杯筒的。光照强度上根据空间的功能的不同有所区别需要进行适当改变，这样的光环境可以有效的产生视觉效果的轻松感、舒适感，从而使人赶走身体上的疲倦。例如苏州的苏荷天地KTV就很好地表现了光环境所带来的轻松感。该环境在入口处就由射灯将光打在苏州特产的画有苏州魅影的“望砖"2Z，使人如临其近体会着苏州的历史。

2.2.4　光环境视觉效果的欢

光环境的欢是人们追求最普遍的视觉效果。不均匀照明，根据平面家具和设备的布置有区分的重点照明，特别是墙体上的不均匀照明是光环境欢的主要实现方式。设计者可以在空间的墙体上设计波浪光斑，对装饰品采取集中照明，并且对光源上采用白炽光源的方法增强视觉效果的欢。但是，欢的产生方式并不对所有人都是受用的，比如在图书馆、办公室、教室就不适合采用重点照明。设计者要不断的研究和分析大众的心理需求，从而设计出更好的空间光环境。

2.2.5　光环境视觉效果的神秘感

神秘感正在被越来越多的人所热衷，空间的光环境设计也可以达到神秘感的效果。中心暗、四周亮的不均匀的光照表达方法可以有效的烘托空间的神秘性，人们置身于中心能清楚观察到周围的动静。在中心，光照方式要用暖色；在四周，光照方式要多选用冷色。

一般西餐厅是光环境运用的主要场所。西餐厅对光环境设计体现出的神秘感尤为看重，它们对光的要求比较暗一些，光线要选择要柔和唯美。例如上海丽笙酒店西餐厅的光线就是温和的蓝光，很好地烘托出西餐厅神秘的色彩。

2.3　室内光环境设计的几点注意

在进行室内光环境设计的时候，要保证光环境设计要包含在整个室内设计的思想中。

(1)要尽可能的丰富空间的内容。空间内容的丰富要在增加空间层次上做足文章。光环境设计在这方面的实现手段主要是利用人工照明而完成的。对于人工照明的投射角度、辐射范围以及投射的强弱进行合理有效的设计，提升空间的层次感，明确空间的导向，突出空间的中心主题。而且，人工照明节奏上、次序上的变化可以更加强烈的展示空间变化的显示效果，在视觉上完善空间的比例。

(2)好的光环境设计，可以在整个空间设计上起到画龙点睛的作用。灯具的造型、灯饰排列方式、灯具之间的组合等都对空间起着点缀的作用。合理美观的光环境设计，必须要做到实用与美观相融合，选择好的灯饰灯具，对光照进行智能化管理，可以提升整个室内空间的设计效果和档次。

(3)在充分考虑了功能和美观后，安全也是一个重要的原则。灯光照明设计要求在使用过程中要保证安全、稳定、可靠。由于涉及到电气专业，必须采取符合国家电气设计规范和消防要求，严格的防触电、防断路等安全措施，以避免意外事故的发生。

光合作用的重要性范文第5篇

（1山西省农业科学院棉花研究所，山西运城044000；

2农业部黄土高原作物基因资源与种质创制重点实验室，太原030031）

摘要：随着小麦收获指数的提高，高光效育种将是小麦产量进一步提高的主要育种手段，通过分析210份小麦材料拔节期、抽穗期、灌浆后期3个生理阶段的光合生理特性和叶绿素荧光特性，探讨了小麦不同光合指数和叶绿素荧光指数相互之间的相关关系，以期为小麦高光效育种提供一些理论依据。研究结果表明，小麦拔节期、抽穗期、灌浆后期光合速率平均值分别为13.49、16.22、7.83 μmol/(m2·s)，变异范围分别为0.70~22.06、5.59~25.17、0.82~17.1 μmol/(m2·s)；胞间CO2浓度平均值分别为222.1、200.5、232.9 vpm，变异范围分别为153.0~330.3、147.0~275.7 156.8~321.0 vpm；蒸腾速率平均值分别为3.41、4.45、3.28 mmol/(m2·s)，变异范围分别为0.67~6.55、1.97~7.33、1.03~6.22 mmol/(m2·s)；气孔导度平均值分别为0.18、0.20、0.10 mol/(m2·s)，变异范围分别为0.02~0.44、0.05~0.52、0.02~0.27 mol/(m2 ·s)；叶面温度平均值分别为27.5℃、32.2℃、34.7℃，变异范围分别为18.4~36.4℃，23.2~37.1℃，25.5~42.9℃。小麦拔节期和抽穗期的初始荧光平均值分别为91.9、40.5，变异范围分别为49.33~125.33、17.67~63.67，最大荧光平均值分别为522.6、224.3，变异范围分别为287.6~668.7、84.3~375.3；PSⅡ最大光化学量子产量平均值都为0.82，变异范围分别为0.78~0.88、0.75~0.88。相关分析表明，不论是拔节期、抽穗期还是灌浆后期，光合速率都与气孔导度和蒸腾速率显著正相关。在小麦抽穗期光合速率与胞间CO2浓度相关不显著，但在拔节期和灌浆后期光合速率与胞间CO2浓度显著或极显著负相关，气孔导度与胞间CO2浓度和蒸腾速率在小麦3 个生理时期都呈正相关，且大部分达到了极显著水平，胞间CO2浓度与蒸腾速率在拔节期和灌浆后期呈显著负相关；通过叶面温度与其他光合指标的相关分析，推断小麦的最佳光合温度为20℃左右；通过对小麦叶绿素荧光指标与小麦光合指标的相关性分析，发现小麦在抽穗期其光合性能更易受环境条件的影响，因此应该在小麦抽穗期加强小麦光合生理指标稳定性的选择。

关键词 ：小麦；光合特性；荧光参数

中图分类号：S512.1 文献标志码：A 论文编号：2014-0599

金项目：国家自然基金“抗旱小麦品种的基因改良及转基因验证基因功能的可行性分析”(31140083)。

第一作者简介：杨淑巧，女，1963 年出生，山西临猗人，副研究员，学士，主要从事小麦、棉花栽培研究。通信地址：044000 山西运城黄河大道118 号山西省农业科学院棉花研究所，Tel：0359-2120300，E-mail：yangsq7088@163.com。

通讯作者：许琦，男，1971 年出生，山西临猗人，助理研究员，博士，主要从事小麦分子生物学、棉花抗病育种研究。通信地址：044000 山西运城黄河大道118号山西省农业科学院棉花研究所，Tel：0359-2122006，E-mail：ycxuqi@163.com。

收稿日期：2014-06-13，修回日期：2014-08-03。

0 引言

小麦是重要的粮食作物，小麦产量的提高是小麦育种者的首要目标。小麦的“绿色革命”主要是通过收获指数的提高增加了产量，育种家经过几十年对小麦籽粒和矮杆性的选择，小麦的收获指数已从过去的的30%左右提高的目前的45%左右，有的甚至达到50%以上[1]。在作物叶面积指数和经济系数已难以继续增加的基础上若想进一步提高作物产量就必须提高生物量，作物光能利用率的提高是作物生物量增加的关键[2]。有研究认为，普通小麦花后较高的光合能力及较长的光合持续期是提高千粒重, 进而提高产量的重要生理基础[3-4]；进一步研究认为，超高产小麦的净光合速率高于一般小麦品种，开花期至灌浆高峰期持续稳定的高净光合速率是超高产小麦高产的重要原因[5-6]。因为光合作用对小麦产量的重要性，人们对小麦的光合作用进行了大量研究，但是大部分的研究仅局限于有限的几个品种或小麦的某一生理时期，对于小麦品种群体的光合特性研究以及光合指标的相关性研究则未见系统性的报道。叶绿素荧光动力学技术在测定叶片光合作用过程中光系统对光能的吸收、传递、耗散、分配等方面具有独特的作用，叶绿素荧光参数主要反应叶片光合能力的“内在性”特征[7]。笔者以黄淮冬麦区、北方冬麦区210 份小麦材料，研究了小麦几个发育时期的光合特性以及光合特性之间的相关性，以期为小麦的高光效育种作一些理论探讨。

1 材料与方法

1.1 材料

供试材料共210 份，主要包括黄淮冬麦区、北方冬麦区等小麦品种，其中部分为正在参加区域试验的参试品种，也包括少部分最新育成的品种和高代品系。

1.2 材料种植

所有小麦材料均种植在山西省农业科学院棉花研究所小麦旱地育种田内，双行种植，行长10m，行距20 cm，3次重复，完全随机排列。施底肥尿素225 kg/hm2，磷肥225 kg/hm2。整个生育期不进行人工补水。

1.3 小麦光合性能的测量

小麦光合性能的测试在小麦的拔节期、抽穗期和灌浆后期分别进行测定，拔节期采用小麦的倒三叶，抽穗期和灌浆后期采用旗叶进行小麦光合性能的测试，测试仪器为Lcpro-SD光合测定仪，测试时光源采用仪器自带的红蓝光光源，光照强度设定在1300 mol/(m2· s)，气源为大田上方3 m处的空气。每个品种（系）测试5株，测试时间在8:00—11:30和14:00—17:30之间进行。

1.4 小麦叶绿素荧光参数的测量

同光合测定一样，小麦的拔节期采用倒三叶、抽穗期采用旗叶进行小麦叶绿素荧光性能的测试，测试仪器采用OS-30P 荧光测定仪，每个品种（系）测试5 株，先用夹子夹住叶片暗反应20 min 后进行叶绿素荧光参数的测试。

1.5 数据处理

测试结果采用PASW Statistics 18 软件进行数据统计分析和显著性检验。

2 结果与分析

2.1 小麦不同发育时期的光合性能分析

从表1 可以看到，小麦从拔节期到灌浆后期叶面温度一直呈上升状态，灌浆后期叶面温度平均值达到了34.7℃；胞间CO2浓度除受大气CO2浓度和叶片气孔开张的影响之外，可能也受到叶片光合速率的影响，其胞间CO2浓度在抽穗期其平均值为200.5 vpm，而在拔节期和灌浆后期小麦胞间CO2 浓度平均值分别为222.1 vpm 和232.9 vpm，可能是抽穗期光合作用的增强降低了胞间CO2浓度；小麦叶片的蒸腾速率在拔节期为3.40 mmol/(m2·s)，随着叶面温度的升高，小麦叶片的蒸腾速率在抽穗期达到了4.45 mmol/(m2·s)，而在灌浆后期，因为叶片老化，虽然叶面温度升高，但其蒸腾速率反而降低到3.28 mmol/(m2·s)；水蒸气的气孔导度和叶片的蒸腾速率变化相似，也是抽穗期的平均值最大，为0.20 mol/(m2·s)，其次是拔节期为0.18 mol/(m2·s)，灌浆后期小麦的水蒸气气孔导度值仅为抽穗期的一半，为0.10 mol/(m2·s)；小麦叶片的光合速率在拔节期平均值为13.49 μmol/(m2 · s)，抽穗期平均值为16.22 μmol/(m2·s)，灌浆后期平均值为7.83 μmol/(m2·s)；总体来说小麦叶片在抽穗期的生理活动最为剧烈，拔节期次之，灌浆后期小麦叶片的生理活动剧烈下降。

2.2 小麦不同发育时期的荧光参数分析

初始荧光F0是PSⅡ反应中心全部开放即QA（PSⅡ反应中心的电子受体）全部氧化时的荧光水平，PSⅡ反应中心的破坏或可逆失活则引起F0的增加，因此可根据F0的变化推测反应中心的状况和可能的光保护机制[8]。从表2 可以看出，小麦品种抽穗期初始荧光F0的平均值为40.5，远低于小麦品种拔节期初始荧光F0的平均值91.9，说明抽穗期比拔节期麦苗的光系统(PSⅡ)反应中心有更高的活性和光合能力，同时也验证了抽穗期小麦的生理活动更剧烈；而PSⅡ最大光化学量子产量Fv/Fm其平均值在拔节期和抽穗期都达到了0.82，接近非逆境条件下的值0.85，但是小麦在抽穗期其PSⅡ最大光化学量子产量Fv/Fm变异范围更大，最低达到了0.75，说明小麦在抽穗期逆境环境对小麦的生长影响更大。

2.3 小麦光合参数的相关性分析

光合速率是描述光合作用最重要的参数之一，光合速率的大小受气孔和非气孔等多种条件因素的影响。从表3 可以看出，不论是在拔节期、抽穗期，还是在灌浆后期，叶面温度、胞间CO2浓度、蒸腾速率、气孔导度、初始荧光、最大荧光等性状都和光合速率呈显著或极显著相关；另外从表3 还可以看出，光合速率在3个生育时期都和叶面温度呈极显著负相关，而从表1可知，测定的3 个时期叶面温度的最低值为18.4℃，因此推断小麦的光合最适温度在20℃左右。小麦光合速率和气孔导度在3 个时期都达到了极显著正相关，且在灌浆后期达到了0.862的正相关，说明气孔导度对光合作用的影响巨大，另外从光合速率和蒸腾速率的正相关可以看出，蒸腾作用加大了植物营养养分的输送，提高了光合效率。从表3 还可以看出，在拔节期和灌浆后期，光合速率和蒸腾速率都与胞间CO2浓度呈负相关，一方面说明在拔节期和灌浆后期，光合作用的加强引起了小麦胞间CO2 浓度的降低，增加大气中的CO2浓度和提高小麦叶片气孔的气体交换可以增加小麦的光合速率，另一方面说明小麦在这两个生育时期光合速率的变化主要源于非气孔因素，而在小麦抽穗期，叶片生理活动的加剧，气孔因素有可能加大，与非气孔因素重迭引起光合速率与胞间CO2浓度相关性不显著。

叶面温度与蒸腾速率呈正相关说明叶面温度的提高可引起小麦蒸腾作用的增强，蒸腾作用的增强有利于小麦叶片内部温度的平衡，减小温度升高对光系统可逆损伤的发生。从表3 可以看到，叶面温度与胞间CO2浓度在小麦的3 个生理时期都呈极显著负相关，胞间CO2浓度和蒸腾速率在小麦拔节期和灌浆后期也呈极显著负相关，其机理需进一步研究。气孔导度与叶面温度呈极显著负相关，有可能在较高温度下，温度增加刺激了气孔收缩。气孔导度与胞间CO2浓度和蒸腾速率呈正相关说明气孔的张开有利于叶片气体的交换和水蒸气的扩散，另一方面从表3 也可以看到，在小麦的灌浆后期气孔导度与胞间CO2浓度正相关未达到显著水平，说明这一时期叶片的生理活性有所降低，植物控制叶片气孔开关的能力减弱。

2.4 小麦拔节期和抽穗期光合与荧光参数的相关性分析

初始荧光是光系统(PSⅡ)反应中心处于完全开放时的荧光产量，它与叶片叶绿素浓度有关。从表4 可以看出，在拔节期初始荧光与叶面温度、最大荧光呈极显著正相关，和气孔导度、光合速率、PSⅡ最大光化学量子产量呈极显著负相关。在抽穗期初始荧光和蒸腾速率、气孔导度达到了极显著和显著负相关。最大荧光在拔节期与叶面温度呈极显著正相关，与气孔导度、光合速率呈极显著负相关；在抽穗期与蒸腾速率、气孔导度和光合速率都达到了极显著负相关。综上所述，认为小麦抽穗期的光合生理活性更易受环境条件的影响，应加强这一时期对高光效品种的选育，提高品种光合效率的稳定性。PSⅡ最大光化学量子产量主要和小麦的抗逆性有关，在逆境环境下最大光化学量子产量值显著降低，从表4 看出最大光化学量子产量在抽穗期与光合速率达到了极显著负相关，其机理需进一步探讨。

3 结论与讨论

光合作用是作物最重要的生理代谢过程，它提供了作物生长发育的物质基础，小麦产量的90%~95%来自光合产物[9]，因此大量研究报道了光合作用对小麦产量的影响。许大全[10]研究认为，叶片光合速率与作物产量成正相关是必然的，内在的，是规律性的表现；叶片光合速率与作物产量负相关，其实是一个假象；要实现粮食单产大幅度的提高，必须充分挖掘作物的生产潜力，不断选育产量更高、光合效率更高的作物新品种。刘祚昌等[11]研究了光合速率与产量性状的关系，发现小麦拔节期以前小麦光合速率和产量性状间不存在相关关系，拔节期小麦光合速率和产量性状相关性极低，孕穗期光合速率和穗粒数显著正相关，开花期光合速率和千粒重极显著正相关，灌浆期光合速率衰减率与小麦千粒重存在极显著的负相关，因此提出通过提高小麦的光合性能可以提高小麦的经济产量。高海涛等[6]研究发现超高产小麦都具有较高的光合速率、较大的光合叶面积指数和较高的PSⅡ最大光化学效率(Fv/Fm)，且穗粒数和千粒重都显著提高，说明提高小麦的光合性能可以增加穗粒数和提高千粒重来提高小麦产量。笔者的研究表明现有小麦品种的光合性能不论从光合速率还是从荧光参数来看都存在这较大的变异，因此可以通过高光效育种提高小麦产量。另外，从小麦的光合指标和叶绿素荧光指标来看，其在抽穗期的变异范围较大，因此在抽穗期加强对小麦品种光合性能和叶绿素性能的选择，更容易提高小麦品种的高产性和稳产性。

环境对小麦叶片光合性能的影响以及不同光合参数之间的相关性分析，前人已经做了大量的研究，但一般仅限于某一小麦生长阶段的分析。江华等[12]研究了温度对离体小麦叶片光合速率的影响，在10~15℃，光合速率随温度升高而升高，在15~20℃，光合速率保持在最高阶段，20~30℃光合速率随温度升高而降低。在笔者的研究中，小麦在拔节期、抽穗期和灌浆后期测量到的最低叶面温度为18.4℃，小麦的光合速率与叶面温度呈极显著负相关，因此推断小麦光合作用的最适温度在20℃左右。李跃建等[13]研究认为，小麦灌浆初期的净光合速率与胞间CO2浓度高低无关，但灌浆后期二者相关极显著；净光合速率与气孔导度在灌浆初期和后期呈显著和极显著正相关；净光合速率与蒸腾速率在灌浆初期和后期均无相关性。张咪咪等[14]研究认为，在小麦开花期光合速率与气孔导度和蒸腾速率显著正相关，与胞间CO2浓度相关不显著；胞间CO2浓度、气孔导度、蒸腾速率互呈显著或极显著正相关。王秀莉等[15]测定了小麦花后第4、15、40 天的光合参数也发现光合速率与气孔导度和蒸腾速率显著正相关，与胞间CO2 浓度相关不显著；但胞间CO2 浓度、气孔导度、蒸腾速率之间虽然也互呈正相关，但有的品种间的相关性未达显著水平。笔者的研究也发现不论是拔节期、抽穗期还是灌浆后期，光合速率都与气孔导度和蒸腾速率显著正相关，在小麦抽穗期光合速率与胞间CO2浓度相关不显著，但在拔节期和灌浆后期光合速率与胞间CO2浓度显著或极显著负相关，这是其他研究结果未报道的；另外还发现胞间CO2浓度与蒸腾速率在拔节期和灌浆后期呈显著负相关，与报道的小麦开花期胞间CO2浓度与蒸腾速率呈正相关不同，认为可能是小麦在雨养生长条件下，其水分蒸腾受到气孔的调节，气孔的开张影响了胞间CO2的交换，因此高光合效率降低了胞间CO2浓度。

参考文献

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[12] 江华，师生波，许大全.冬季小麦叶片光合作用对温度响应方式的变化[J].植物生理学报，2000，26（1）：69-74.

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