植物光合作用
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植物光合作用范文第1篇
1、植物進行光合作用主要是靠藍綠光和紅橙光，日光燈燈光里含有這兩種光，所以植物在燈光下也能進行光合作用；
2、然而，相對來說，在太陽光照射下進行光合作用的植物會比日光燈照射下的植物長的好看些。
（來源：文章屋網 ）
植物光合作用范文第2篇
人類必須通過種植、打獵、養殖等方式得到食物，以提供身體所必須的能量。在大自然中，很多生物并不需如此，例如植物、海藻以及很多種細菌可以通過光合作用維持生存。它們僅利用陽光和神奇的化學反應，就能在體內產生能量。那么人類是否可以也做到類似的事情呢 ？我們的身體能否也變得像植物一樣，從太陽能中獲取食物呢？
通常說來，動物是無法進行光合作用的，但是一切規則總有例外。豌豆蚜是一個新發現的變異物種，它是農民的敵人但卻是基因學家的朋友。法國索菲亞阿格羅生物技術研究所的阿蘭·羅比臣，就曾發現豌豆蚜利用一種類胡蘿卜素的色素通過太陽獲取能量的例子。該蚜蟲從真菌中“竊取”的基因，使自身能產生色素。另一種昆蟲，東方大黃蜂也有類似的本領。它們在白天非常活躍，而且溫度越高越活躍，這是因為其腹部的黃素能將陽光轉化為電能。
不過，這兩個案例都具有爭議，這兩種昆蟲只是將陽光轉換成了能量，但并沒有進行真正的光合作用——將二氧化碳轉化為糖分。
當然，也有動物進行真正的光合作用。珊瑚蟲是最典型的例子，它們寄生在微小得只能用顯微鏡才能看到的藻類中，藻類能進行光合作用并且為共生的珊瑚蟲提供營養。一些?？?、蛤蚌、海綿等動物也有能進行光合作用的共同體，甚至還有脊椎動物——斑點蠑螈，那些能進行光合作用的藻類已經侵入了它們的細胞的內部。
盡管有這么多種類的例子，光合作用共生體仍是例外而不是普遍規則。好在能進行光合作用的“種子”并不難以播種。2011年，加州大學洛杉磯分校的生物學家克里斯蒂娜·阿加帕奇斯令斑馬魚接受了會光合作用的細菌。在斑馬魚胚胎期，她就將細菌注入了這種魚。遺憾的是，之后什么也沒發生，這種魚不會光合作用，但也并沒有排斥這種細菌。阿加帕奇斯的實驗表明脊椎動物至少可以忍受光合微生物的存在。
還有一種讓動物進行光合作用的方法：直接竊取它們的“加工廠”。眾所周知，光合作用是在一個被稱作葉綠體的微小結構中發生的，它廣泛存在于各種植物和藻類的細胞中。因此，與其和一個植物共生，為何不直接將它的葉綠體據為己有呢？
有動物這樣做過，比如海兔。這種美麗的生物以藻類為食，并將竊取來的葉綠體分布在消化道內，為它提供能量，使得它“活得像個植物”。這對于海兔至關重要，失去了葉綠體的海兔通常都無法活到成年。
海兔如何維持并且使用葉綠體仍然是一個謎團。不過可以確定的是，這些結構并不能像閃存盤一樣能“即插即用”。因為葉綠體會用數以百計的蛋白質——都是在海兔的細胞核中制造，并且又移植到了葉綠體中的。以現有的技術，破解這上百個基因片段是不太可能的事情。即使全部破解成功了，將人類細胞變成兼容葉綠體的細胞，也是一項十分浩大的基因工程。
可以設想一下，人類能與藻類等植物共生，細胞內也加入了控制葉綠體的基因，獲得了光合作用的能力，這會給我們帶來不同嗎？答案也許會令人失望。如果無法盡最大限度將自己暴露在陽光下，光合作用就是一種毫無用處的能力。并且，為了得到更多的能量，需要盡可能大的表面積，植物就擁有又大又平的采光平面——葉子；海兔又綠又平，看起來也像是一片葉子，同時它是透明的，因此陽光可以穿透它的組織，進入體內的葉綠體中。
人類既沒有葉子又不透明，即使全身皮膚都是充滿葉綠體，光合作用也只能提供少得可以忽略不計的能量——動物所需的能量遠遠高于植物。如果人類要依靠光合作用生存，那么必須擁有類似樹葉的大平面接受陽光，然后還需要保持靜止，以減少消耗。從某種意義上講，這時的人已經變成了樹。
植物光合作用范文第3篇
人教版《生物》初一上冊教材安排了“呼吸作用產生二氧化碳”、“植物光合作用產生氧氣”的演示實驗。教材中介紹的“呼吸作用產生二氧化碳”實驗裝置(如圖1)，在實際的實驗教學中存在著很多不足：
實驗裝置使用的器材太多，組裝連接比較麻煩。教師上課時不僅要準備廣口瓶、橡皮塞、漏斗、玻璃導管、橡膠管、燒杯、試管、清石灰水、止水夾、棉花等實驗材料，還需組裝調試才能開始實驗。這不僅耽誤了學生的寶貴上課時間，也增加了教師的工作量。
使用該裝置進行實驗采用的是灌水排氣法，從漏斗灌入清水，從而將產生的二氧化碳氣體排出，操作復雜。二氧化碳氣體不能徹底排干凈，一部分氣體會從漏斗口泄漏，實驗現象不明顯。
“植物光合作用產生氧氣”實驗使用的是金魚藻，做這個實驗的時間一般在11月底至12月初，正值嚴冬，北方地區很難找到這種材料。
教材中沒有設計光合作用強弱的探究實驗。
針對以上不足，筆者對這兩個實驗的裝置和實驗方法進行了改進與創新。
改進點
改進后的“呼吸作用產生二氧化碳”實驗裝置如圖2所示，材料簡單，只使用了透明塑料瓶、膠塞、玻璃管、乳膠管、兩個塑料水封管等五種材料，使用簡單，幾秒之內就可組裝好。上課時只需帶上這套簡單的裝置，不需做其他準備。
改進了排氣方法。改進后的實驗裝置盛裝種子的容器為軟塑料瓶，只需輕輕擠壓瓶身，瓶中的二氧化碳就會排出，加大擠壓強度，可將瓶中的氣體盡可能地排出。
增強了實驗的密閉性。使用兩個塑料水封管保證了實驗中的密閉性。“呼吸作用產生二氧化碳”實驗中，在水封管中加清石灰水，擠壓瓶身時，因排出二氧化碳，水封管里的石灰水會變渾濁，現象非常明顯。
改進了“植物光合作用產生氧氣”的實驗材料，將金魚藻改為我們這里最常見的盆栽植物吊蘭。吊蘭適應能力強，種植廣泛，浸在水中極易生根、存活，材料易得，不受季節限制，實驗后還可以繼續移栽生長。
將圖2實驗裝置稍加改進，即可完成“植物光合作用強弱的探究實驗”，如圖3。在水封管里插入毛細管，根據從毛細管冒氣泡的個數來探究光合作用的強弱。
圖2實驗裝置也可用于光合作用和呼吸作用的對比實驗。在同樣的兩個裝置中裝入吊蘭小植株，分別放置在光照和黑暗兩個環境里，通過對比實驗，能讓學生更直觀地認識到光合作用和呼吸作用的區別與聯系。
改進后的實驗裝置材料易得，裝置簡單，既可作為教師演示實驗，又可作為學生探究實驗。
實驗方法
“呼吸作用產生二氧化碳”實驗
檢驗實驗裝置的密閉性，實驗裝置如圖2；
在兩個相同的塑料瓶中分別放入等量的發芽種子和炒熟種子，塞緊膠塞，連接好水封管；
在水封管1中加入3毫升清石灰水；
擠壓塑料瓶身，排出的氣體使水封管里的清石灰水變渾濁，說明呼吸作用產生了二氧化碳。
“植物光合作用產生氧氣”實驗
在塑料瓶里裝一些清水，再放入一些小吊蘭植株，實驗裝置如圖3；
植物光合作用范文第4篇
糧食安全關系到人類生產和生活的方方面面，人類21世紀面臨的尖銳問題之一就是食物問題。人們吃的食物都是植物光合作用的直接或間接產物，所以光合作用對農業生產和糧食安全有著重要的意義。如今人們常常談農業生產要“高光效”，而只有了解植物生理學特性，才能對癥下藥從根本上達到“高光效”，因此從植物生理學角度把握光合作用與農業生產、糧食安全之間的關系顯得非常有必要。
植物生理學是研究植物生命活動和規律的學科，也是科學、合理經營農業生產的基礎。栽培植物為什么要澆水、施肥？干旱、水澇和鹽堿為什么會減產？這些都是植物生理學研究的內容。而光合作用是植物特有的生物學過程，也是作物產量形成的物質基礎，沒有光合作用就不可能有人類社會的產生和發展。俗話說“萬物生長靠太陽”，通過光合作用，植物才能把光能轉變成生物能，把二氧化碳和水轉變成所需的各種有機物。
自從人類DNA序列被確定，水稻以及被稱為植物果蠅的擬南芥等植物的DNA序列也逐步被測定，人類開始進入基因組學時期。在后基因時代，隨著研究的深入，逐漸出現了研究RNA的轉錄組學、蛋白質組學、代謝產物組學和離子組學以及將這些學科結合起來的系統生物學和生物信息學，大大豐富了基因組學的研究內容，分子生物學的出現也大大推進了植物生理學的研究，而進入新的發展時期的植物生理生化也將促進分子生物學發展。
進入21世紀以來，我國重視和發展現代農業，科學技術的迅猛發展，孕育了科技發展的新階段，在給農業生產帶來機遇的同時，也給我們提出了新的挑戰。我國以全球7%的耕地面積養活了全球20%以上的人口，不但解決了溫飽問題，還使人們的生活達到了小康水平。自從上世紀50年代初開展第一次綠色革命以來，全球的糧食產量大幅提高。主要得益于兩個方面，一是矮桿化減少了不必要的莖桿，增加了糧食產量；二是采取密植栽種，增加了葉面積，提高了光能作用。但是現在這兩種方法已經到了“盡頭”，再要有所提高很困難。
從光合作用的角度來看，理論上植物光合作用的光能利用率應該能夠達到吸收的12%，但事實上植物本身利用太陽能的效率很低，一般在3%以下，有的只有1.5%左右，而要提高光合效率又是一件非常困難的事情。人們在對小麥和水稻的光合研究中發現，就作物單位葉面積的光合速率而言，野生種大于優良栽植品種。作物靠增加葉面積和高光合速率的持續時間來提高作物產量，這在小麥、水稻和雜交毛白楊的研究中已經得到了證實。
通常在糧食生產中，人們主要通過不斷施肥，特別是施氮肥來使作物保持高的葉光合速率，這是因為同化二氧化碳和蛋白質的合成都需要氮，只有不斷供給氮才能有較高的效率。但眾所周知，氮肥的利用效率很低，一般只有30%～50%的利用率，也就是說有1/2～1/3的氮肥會流失，而這部分流失的氮肥會造成河流的面源污染，使湖泊、河流富營養化。雖然可以通過改進施肥技術來提高氮肥利用率，但選育有高光合速率和光合作用持續期長，且需要氮肥少的品種更為重要。
我一直從事植物生理生化研究，過去主要采用生化方法做研究，但這些方法大都具有破壞性，不能連續進行觀察。所以長此以往，我對儀器研究產生了濃厚興趣，也嘗試著自己動手研發和組裝一些小型儀器。在國際交流活動中，我發現國外很多有名的實驗室，都不同程度上自己研制儀器，這樣就能做一些別人沒有做過的工作，創新的機會比較多。
在我看來，光合作用的機理研究要想出創新性的成果與新儀器和新方法有關，這一點從葉綠素熒光動力學研究就能看出來。盡管1931年已經發現了葉綠素熒光動力學，但當時沒有發展，直到1970年左右，由于光合作用光能轉化機理研究的進展和技術上的進步，才使得葉綠素熒光動力學的理論從實驗室走向田間。
光電轉化技術是非破壞性的方法，它可以連續測定同一片葉子的熒光變化，光電器件和集成電路的發展，使葉綠素熒光儀成為光合作用研究的重要工具，更主要的是它還可以判斷葉子內部葉綠體中發生的變化。20世紀70年代最早商品化的儀器是簡易的非調制熒光儀，由于器件速度限制其起始熒光[F0]（一種測試熒光的指標）測不準，后來出現的脈沖調制熒光儀成為主流儀器。但是，隨著器件和數字化進展及光合研究的需要，非調制熒光儀以新的形式出現，彌補了原來的不足，可以測準[F0]，還可以測瞬態熒光。我們從1985年開始研究葉綠素熒光，研制熒光儀以及探索葉綠素熒光理論，并完成有關儀器研制及，近來還提出了后穩態葉綠素熒光儀動力學理論。但是現在的商品化儀器不能完全滿足我們的要求，同時又缺乏國產化儀器，于是我與北京雅興理儀科技有限公司合作，結合國際上現有兩種類型儀器的特點，研發了具有自己特色并兼有兩種類型儀器優點的脈沖瞬態葉綠素熒光儀，可得到調制熒光儀和瞬態熒光儀的相關參數，適合后穩態誘導熒光的研究，為研究光合作用CO2同化和葉綠素熒光同時進行提供了研究工具，現已完成樣機和改進型研制。
要充分研究作物的光合作用特性需要一系列儀器，我們還研發了葉片和小群體光合速率自動連續長期測定的光合測定系統，目前還在不斷進行完善。同時我們也研制了其他光合和植物生理生態研究的儀器，為培育優良品種和農業產量提供了有效的工具。
植物光合作用范文第5篇
（1.Department of Horticulture， University of Georgia，Athens，GA 30602； 2.Agricultural Experiment Station， University of the Virgin Islands，
Kingshill，VI 00850； 3.PhytoSynthetix LLC，Athens， GA 30602； 4.College of Engineering， University of Georgia，Athens， GA 30602）
境可控農業包括利用溫室和室內設施進行農業生產，這種方式在全球農業生產體系中變的越來越重要。完全密閉型植物工廠自20世紀70年代起在日本開始快速發展，目前廣泛分布于大都市的郊區。近年來，垂直農場（大型的室內農業生產設施）也受到越來越多的關注。這類設施不僅可以有效解決人口快速增長帶來的糧食短缺問題，還能減少農業生產對環境的影響。盡管垂直農業的生產效率是傳統農業的200～1000倍，但其建造和運行成本非常高。根據調查，垂直農業的農產品販賣價格必須達到13.75美元/kg（92.61元/kg）時才能與運行成本相平衡。
大型植物工廠的可行性和可持續性飽受質疑。對于植物工廠來說，造成其運行成本過高的部分原因是人工光源的電耗較高。在密閉的植物工廠，植物的光合作用主要靠人工光源產生的光來驅動。LED燈的節能效果非常好，而且光照強度和光譜可以調控。因此，LED就成為植物工廠內一種非常流行的人工光源。但根據對一個概念性垂直農場的分析，LED照明和冷卻的電力成本占垂直農場總電力成本的比例超過了30%。而在植物工廠中，照明成本也占整個運行成本的40%。
根據光合作用原理，植物葉綠素和輔助色素所吸收的光子不能都用于植物光反應。這些多余的光子會對葉綠體結構造成破壞。光系統II（PSII）的反應中心，尤其是D1蛋白質非常容易受到光破壞（即光抑制），并使PSII的光量子產率降低。為了應對多余的光能，高等植物已經進化出了一系列復雜的反應機制來將光轉化為熱量（導致非光化學淬滅，NPQ），從而盡可能地減輕光抑制。被葉綠體吸收的光能中除了用于光合作用和轉化為熱量外，還有一小部分被葉綠體轉化為熒光并發射出去。通過檢測葉綠素熒光可以得到有效PSII的光化學量子效率（ΦPSII）。如ΦPSII減小，則表明植物可能將光能轉化為熱耗散的比率增加（NPQ的上調管理），或者發生光抑制。結合光合有效光量子通量密度（PPFD），ΦPSII還能用來檢測通過PSII的電子傳遞速率（ETR）。因此，可通過檢測葉綠體熒光來獲得詳細的植物生理信息，并用來優化植物生產。本文的目的是開發一種生物反饋系統，該系統不僅能用來檢測ΦPSII和ETR，還可以控制PPFD使ETR保持在一定的水平。在未來，該系統可通過檢測植物實際上對光的利用能力來控制PPFD，并最終減少LED照明的電耗，降低未來大型設施的農業環境的控制成本。
材料與方法
LED及測量方法
本研究所使用的LED槎ㄖ頻400 W LED陣列。該LED陣列包括4個100 W暖白色LED模組，模組上安裝有鋁制散熱片和2個120 W散熱風扇，用來促進模組散熱。每個LED模組下方還裝有玻璃透鏡，可調節LED下方的光照范圍。LED組件的照射面積為0.75 m2，通過定制的控制面板來調節LED的光照強度。
植物葉片的葉綠素熒光參數使用脈沖調制式葉綠素熒光儀測量。將光合光量子傳感器（LI-190）安裝在葉綠體熒光測量點的附近來測量植物葉片上的PPFD。然后計算ETR為ETR=ΦPSII×PPFD×0.5×0.84。
生物反饋控制
本研究中，使用生物反饋系統根據植物測量的ETR控制LED光強。若植物實際的ETR低于試驗設定的電子傳遞速率（ETRT），則通過生物反饋系統將LED的PPFD提高。反之，則減小LED的PPFD。
植物材料
本研究選用喜光植物甘薯，中性植物生菜和喜陰植物石柑進行試驗。所使用的生菜品種為Green Towers和Green Ice。生菜發芽生根之后，在溫室內培育6～8周備用。石柑和甘薯為扦插苗。
試驗方法
試驗在生長箱內進行。生長箱的光源由LED提供，箱內氣溫控制在25℃，CO2濃度控制在大氣水平。每次測試時，將一株植物放入生長箱，然后用熒光葉片夾夾住供試植物最上層完全展開的葉片，然后將光合有效光量子傳感器放置在靠近葉片夾的位置。上述傳感器與LED燈的距離約為55 cm。
第一個試驗為恒定ETR試驗，即通過生物反饋系統將植物的ETR控制在70或100 ?mol/（m2?s）。該試驗所使用的生菜品種為Green Towers。試驗前，供試植物在生長箱內栽培2周以適應生長箱內的環境[16 h光周期，光期和暗期溫度分別為25、20℃，PPFD為240 ?mol/（m2?s）]。Fm①每15 min測量1次，Fs②每5 min測量1次。然后據此計算ΦPSII和ETR，并相應調整光照。在暗光適應期間，葉綠素熒光參數每小時測試1次，連續測試4 h。
第二個試驗為ETR階梯變化試驗，即通過生物反饋系統階段性的將植物ETR從0增加到設定的ETR最大值，然后再階段性降低。每個階段持續時間為1 h。供試植物在試驗開始前的一個晚上從溫室移植到生長箱，以使供試驗植物能充分適應生長箱的環境。在試驗中，以生菜為供試植物使用的PPFD最大為560 ?mol/（m2?s），生菜ETR設定值首先以10 ?mol/（m2?s）的速率漸次從0增加到70 ?mol/（m2?s），然后以同樣的速率漸次減小。甘薯和石柑的最大的PPFD為940 ?mol/（m2?s），甘薯的ETRT以14 ?mol/（m2?s）的速率從0階梯式增加到98 ?mol/（m2?s），然后以同樣的速率梯式減小。對于石柑來說，ETRT以7 ?mol/（m2?s）的速率從0梯式增加到49 ?mol/（m2?s），然后以同樣的速率減小。每個試驗至少重復3次。Fs和（Fm’）③每2 min測量1次，以此獲得足夠的數據來確定是否ETRT在60 min內保持穩定。
結果與討論
恒定ETR試驗
在該試驗中，通過生物反饋系統自動將生菜光期的ETR保持在70或100 ?mol/（m2?s）。關閉LED燈之后，每隔1 h進行1次熒光測量，持續4 h。
當生菜的ETRT為70 ?mol/（m2?s）的時候，在開燈前的暗期中所測得的（Fv/Fm）④為0.82，該數值處于正常范圍。當LED打開之后[PPFD為232 ?mol/（m2?s）]的時候，Fs和Fm’每5 min測試1次。但此時的ΦPSII⑤較低，僅為0.516。這可能是因為在光期開始后，葉綠體電子傳遞鏈中的電子受體較少，PSII反應中心的初級電子受體不能將吸收的電子轉移至下一個受體，致使PSII光反應中心關閉。當卡爾文循環中的酶在光的引導下被激活后反應中心才會再次打開。因此，光期剛開始時期的ΦPSII較低，ETR僅為41.5 ?mol/（m2?s），低于70 ?mol/（m2?s）的設定值。隨后，PPFD在生物反饋系統作用下開始增加。在第二次測量Fm’后，ΦPSII恢復到0.643，相應的ETR為91.6 ?mol/（m2?s）。生物反饋系統向下調節PPFD，使ETR在接下的光期內穩定在70±0.8 ?mol/（m2?s）。ETR穩定之后，不需要啟動生物反饋系統來調整PPFD。該期間內的NPQ穩定在0.383±0.007。在光期結束后，Fv/Fm為0.83，表明熒光測量沒有對PSII反應中心造成損傷。但隨后的觀察表明，在暗期較為頻繁的熒光測量（每5 min或更短時間測量1次）會導致Fv/Fm降低，表面熒光測量對生菜葉片造成了光抑制。這可能是由測量過程中使用的飽和脈沖光造成。
當ETRT為100 ?mol/（m2?s）時，最初的
ΦPSII較低，而NPQ較高。這與ETRT為70 ?mol/
（m2?s）時所觀察到的現象類似。由于在光期時ΦPSII隨著時間逐漸從0.612減少到0.582。伴隨著ΦPSII的下降，NPQ則逐漸升高。這可能是因為葉黃素循環上調加快，使吸收的多余光能轉化為熱能。因此，此時需要通過使用生物反饋系統將增加PPFD，進而使ETR升高到設定值。在明期結束之后的暗期，Fv/Fm為0.815，表明PSII反應中心沒有造成破壞。
ETRT階梯變化試驗
本試驗的目的是測試使用生物反饋系統測試和管理ETR的能力。在試驗中，ETR以小時為單位進行階梯式變化，即在15 h內逐漸從0增加到ETR設定最大值，然后再以同樣的速率逐漸減少。
生菜和甘薯在試驗中的反應較為相似。當ETRT較低的時候，ETR較容易控制。但生菜和甘薯在試驗中能達到的ETR分別為60、
84 ?mol/（m2?s）。對于生菜來說，這可能是因為試驗中所用的PPFD僅為560 ?mol/（m2?s）。石柑的ETR可通過生物反饋系統在設定范圍內進行有效調控。但當ETRT較高的時候，石柑的ETR會出現較大變動，而當ETRT較低的時候，ETR的變化趨勢與生菜和甘薯相同，也與恒定ETRT試驗的結果相似。
如同本文作出的假設一樣，逐漸增加PPFD可以獲得更高的ETR。但在試驗中，榛竦孟嗤的ETR，試驗中ETRT逐漸減小時所需的PPFD要高于ETRT逐漸增加時的PPFD。在甘薯和生菜的試驗中，該現象非常明顯。這可能是由于ETRT逐漸減小時ΦPSII較小造成的。所有供試作物的試驗都觀察到了同樣的現象，也就是說為獲得同樣的ETR，試驗后半段所需的PPFD要高于試驗前半段。例如，在ETRT逐漸增加時，使ETR為30 ?mol/（m2?s）的PPFD為
145 ?mol/（m2?s），而當ETRT逐漸減小的時候，維持同樣的ETR所需要的PPFD為265 ?mol/（m2?s）。該結果表明ETRT逐漸增加時的ΦPSII高于ETRT逐漸減小時的ΦPSII。
在試驗最初的8 h中，所有試驗的ΦPSII隨著ETRT和PPFD的增加而減小。這個現象在石柑和甘薯的試驗中非常明顯，這是因為該試驗中所使用的PPFD比生菜的更高。另外，ΦPSII也伴隨著NPQ的增加而下降，這是PPFD增加所導致的一個典型反應。但是，由于生菜和石柑的NPQ在ETRT逐漸減小時的下降速率較快，該期間ΦPSII隨NPQ增加而減少的速率要比ETRT逐漸增加時要慢。甘薯ΦPSII隨NPQ的變化模式不同于生菜和石柑，NPQ在試驗最初的11 h內都在持續增加，這是因為對ΦPSII和葉黃素循環的短期和長期管理與植物種類和品種相關。
在試驗的后半階段，伴隨著NPQ的下降，生菜和石柑的ΦPSII出現小幅增加。在同樣的NPQ下，試驗最初的8 h，即ETRT逐漸增加時的ΦPSII要高于ETRT逐漸減小時的ΦPSII。但在甘薯試驗中，ETRT逐漸減小時，ΦPSII與NPQ的關系與ETRT逐漸增加時的關系類似。
在實施光照前的1 h，所有試驗的Fv/Fm逐漸減小。這表明每隔2 min測量一次葉綠素熒光會對被測試葉片的生理狀態產生顯著的不良影響。而當14 h后結束光照的時候，NPQ已經恢復到光照實施前的水平，而Fv/Fm還沒有恢復到正常葉片的水平。該結果表明Fv/Fm的減小與NPQ無關。
在試驗后半階段ETRT和PPFD逐漸減小時，較低的Fv/Fm與較慢的ΦPSII增加速率相一致。ΦPSII長期處于較低的水平可能是由于葉黃素循環色素水平持續增加，長期光抑制促進玉米黃素的積累滯留而造成的。因此，與ETRT逐漸減小期間相比，在ETRT逐漸增大期間維持同樣的ETR需要更高的PPFD。一般當NPQ長期處于較高水平時，葉黃素的積累會比較明顯。但該現象并沒有在生菜和石柑的試驗中觀察到。這表明生菜和石柑試驗中NPQ和ΦPSII的變化關系，在ETRT增加和下降期間所出現的差異并不是由于較高的NPQ造成的，而是由光抑制造成的。PSII反應中心對光非常敏感，其關鍵蛋白D1蛋白質容易在強光下發生降解，導致光反應中心受到破壞。考慮到D1蛋白的修復需要數個小時，發生光抑制葉片的ΦPSII和ETR會長期處于較低水平。
使用曬獠飭靠梢院莧菀妝姹穰PSII的減小是由于NPQ上調引起還是光抑制所造成的。NPQ上調會降低Fm’，但ΦPSII的減少卻可能是由Fm’降低或Fs升高造成的。根據石柑和生菜的試驗結果，即使PPFD下降，植物葉片Fs仍長時間處于較高水平。因此，試驗中ΦPSII的減少是由于光抑制造成的。這是由于在進行熒光測量的時候必須使用高光強的飽和脈沖光。即使飽和光脈沖僅僅持續1 s，但植物頻繁暴露于飽和光脈沖時，就會出現光抑制。根據試驗NPQ在相對穩定的PPFD下變化較為緩慢的結果，Fm’一般不會快速變化。在該情況下可以通過增加Fs測量次數，而減少Fm’測量次數來計算ΦPSII。
優化照明的應用前景
本研究旨在開發一種生物反饋系統，該系統不僅可用來監測植物葉片ΦPSII和ETR，還能利用上述信息調節PPFD來獲得穩定的ETR。在未來的工作將會關注如何使用該系統來提高作物產量。通過開發包含ETR、ΦPSII、NPQ和電價的控制函數，不僅提出合理的控制方法，還能提出經濟上的最優光照水平。該方法不僅可應用于垂直農場，還能用于溫室補光。當溫室內太陽光照不斷的變化時，可利用生物反饋系統不斷調節補光強度，由此獲得較高的補光效率。
結論
