为什么玉米等四碳作物产量较高?

为什么玉米等四碳作物产量较高?

36． 高产的作物或品种具有较高的利用自然条件(水、肥、气、热、光等)进行物质生产的能力。一种作物其生产潜力的高低固然与其产品的化学成分，生长过程中的呼吸消耗和收获指数(即光合积累产物有多大比例转化成对人类有经济价值的收获物)的高低有关，但玉米高产更为重要的原因 是它具有作物中不多见的c4代谢途径，具有较高的光合生产效能。 作物按其固定二氧化碳的途径不同分成三碳(c3)和四碳(c4)作物两大类。常见大田作物中的多数如小麦、水稻、大豆等属c3作物；也有少数几个起源于热带的作物，如玉米、甘薯、甘蔗等属c4作物。生理特点上的差异使这两类作物具 有不同的光合生产效能，要了解这一点不妨先从其光合作用与光强和二氧化碳浓度的关系说起。 光线很弱时作物的光合强度也很弱，作物无法生存，随着光强增加，当光合生产正好被呼吸作用的消耗所抵消时，这时的光强称为该作物的光补偿点，此时作物虽不会很快死去，但也不能生长，之后随着光强度增加光合强度也随着增加，但达到一定程度后光强再增加，光合强度也不再增加，此时的光强称为该作物的光饱和点。光合作用与空气中二氧化碳浓度具有完全类似的关系，只是一般情况下作物的二氧化碳饱和点不易达到，真正影响作物光合的往往是由于作物 群体通风不良，二氧化碳供不应求，特别是二氧化碳补偿点高的作物更容易“吃不饱”，从而限制了光合作用。 一般c4作物都具有较高的光饱和点和较低的二氧化碳补偿点，玉米的光饱和点可达10万勒克斯以上，而二氧化碳补偿点仅为 5-10ppm，相比之下c3作物的光饱和点较低而二氧化碳补偿点较高，譬如小麦光饱和点为3-5万勒克期大约相当于当时日照强度的1／3一 l／2，其二氧化碳补偿点在 50ppm左右。又因为玉米、甘薯等多起源于热带地区，进行光合作用的最适温也较高，不会象小麦那样在炎热的中午常由于气扎关闭出现“午休”现象影响光合生产。很显然玉米等 c4作物可以更充分有效地利用二氧化碳和光热条件进行高效的物质生产。 那么c3和c4作物的内在差别是什么呢? c3途径就是常说的卡尔文循环，它是通过有3个碳原子的糖固定co2；而c4作物除此之外则还有一套4碳糖的循环途径即c4途径。

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