玉米是高产作物，是高光效的C4作物，具有较高的增产潜力。只有掌握了高产的规律，才能更好利用有利资源来创造高产。1、玉米是高光效作物，光合能力强玉米的生物产量是在光合条件下，来自空气中的二氧化碳在叶肉细胞中的叶绿体与水合成有机物质。C3植物通过呼吸作用而得到的二氧化碳一部分主要是在叶肉细胞中被合成利用，而另一部分又被释放出去，如小麦、大豆等作物就是这样，而玉米的生理结构比C3植物多了一层维管束鞘，光合作用固定二氧化碳的最初产物不是三碳化合物磷酸甘油酸，而是具有2个羧基的四碳化物苹果酸和草酰乙酸，所以把这个途径叫C4一二羧酸途径，把具有这一专长光合作用途径的植物叫C4植物，玉米叶肉细胞与维管束之间的物质交换是通过胞间连丝进行的，玉米胞间连丝非常发达，玉米叶肉细胞的C4途径似乎主要是起“捕获”二氧化碳的作用，把捕获的二氧化碳交给维管束鞘细胞进行还原，鞘细胞是还原二氧化碳的机构，它能够把二氧化碳重新捕获而合成有机物质。这是C4植物的主要特点。C3植物的小麦光合强度为0.17～0.31毫克/平方厘米/小时,大豆为0.33毫克/平方厘米/小时,而C4植物的玉米光合强度为60～80毫克/平方厘米/小时。因此在同等的条件下C4植物的玉米就能获得了高产。2、玉米的二氧化碳补偿点较低二氧化碳补偿点是指在一定的光照强度下，植物光合作用所吸收的二氧化碳量与呼吸作用所释放的二氧化碳量达到动态平衡时，外界环境中二氧化碳的浓度。玉米的二氧化碳补偿点低，这与它“捕获”二氧化碳的能力强，光呼吸很弱有关，这是玉米高产潜力大的原因之一。C3植物的二氧化碳固定是通过二磷酸核酮糖羧化酶的催化作用完成的，而C4途径的二氧化碳固定，是在磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶的催化作用下完成的。这两种酶的作用都是固定二氧化碳的，但它们对二氧化碳亲和力差别却很大，玉米的磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶对二氧化碳的亲和力较二磷酸核酮糖羧化酶大很多倍，所以玉米的二氧化碳补偿点比较低，（玉米为0～100ppm，C3作物为40～50ppm）。由于这个原因，玉米能利用低浓度的二氧化碳，比如在干旱的季节中，叶片的气孔部分关闭的从大气扩散到叶细胞间隙中的二氧化碳是不多的，这时玉米仍能够利用这为数不多的二氧化碳，继续进行光合作用，这也是玉米高产的原因之一。通常空气中二氧化碳浓度为300～350ppm，增加二氧化碳的浓度可以提高叶片光合强度，特别是在抽雄以后晴朗无风的天气里，中部和下部的二氧化碳浓度更低。因此，种植玉米应增施有机肥料，提高土壤微生物的活性，增强土壤呼吸，改善种植方式，注意群体通风，可以补充中部和下部的二氧化碳亏缺，有利于玉米高产。3、玉米的光呼吸较低植物在生命活动中，一是要在光照条件下，吸进二氧化碳和水合成有机物质，并且放出氧气，同时把光能转化为化学能，贮存在有机物中，这种作用即为光合作用，光呼吸则为相反，它是植物在光照条件下，在进行光合作用（吸收二氧化碳和放出氧气）的同时，还要吸收氧气分解有机物质，释放能量，来维持体内生物循环。由于这种呼吸作用是在光下进行的所以为光呼吸。光呼吸越高有机质的积累就越少，同时产量也就是越低。玉米的光呼吸是很低的，主要和它的光合器官的解剖结构有其生物化学进程有关，光呼吸发生在过氧化物体（亦称微粒体中）。C3植物的叶肉细胞含过氧化物体较多，C4植物叶肉细胞含过氧化物体较少。它含有乙醇酸氧化酶和过氧化氢酶，能把由叶绿体运来的乙醇酸分解，乙醇酸氧化酶的活性与光呼吸强弱有密切关系。C3植物的叶肉细胞含叶绿体，能进行光合作用，叶肉细胞排列疏松，与外界空气接触较充分，叶肉细胞中含乙醇酸氧化酶也较多。其乙醇酸氧化酶活性较高，所以光呼吸较强。C4植物的叶肉细胞和维管束鞘细胞都含有叶绿体，它的光合作用是由两种叶绿体合作完成的，因此净光合强度大。叶肉细胞含乙醇酸氧化酶也很少，因此玉米叶细胞基本不进行光呼吸。C4植物维管束鞘细胞中由于光呼吸产生的二氧化碳，又可被叶肉细胞再次吸收利用，而不易逸散，因此损失碳源少，光合效率高，有利于有机物质的积累。4、玉米的光饱和点较高植物的光合作用，在一定的光照强度范围内，随着光照强度的增大，光合作用强度也增大，吸收的二氧化碳多于放出的二氧化碳，光合作用产物增加，这时的光照强度称为光饱和点。小麦、水稻、大豆等C3植物，在光照强度为3～5万米烛光时，即达到光饱和点，因此，这些植物称为光饱和型。玉米的光饱和点均为10万米烛光，有的品种光饱和点更高，即使在全日光下，也达不到光饱和点。玉米光饱和点高，在自然条件下，光合作用强度始终是随着光照强度增大而增大的，甚至在中午的时候，玉米的光合强度仍然处于较高水平。所以，玉米的光合强度高，光合产物多，积累的干物质增多，所以在单位面积上能获得高额产量。一般C3植物，在中午时，由于日照强度远远超过光饱和点，光合强度则受到不同程度的抑制，为此产量增加就受到限制。    |
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