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植物光合作用的研究现状论文

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植物光合作用的研究现状论文

不同的灯光发出的光的波长不一样。 我记得老师讲过,接近于阳光的日光灯不错,具体多少瓦可以试验一下。还有,,,参考一下下面的:◆ 光线光谱与植物光合作用的关系 近年来,光质对植物生长与形态的影响引起研究人员的重视。例如日本学界着重探讨LED单色光对组织培养苗的生长性状影响。以色列则以不同颜色的塑料布为披覆材料,探讨对于叶菜与观叶植物生长的影响。 光质与植物发育的关系,最著名的文献为“Photo morphogenesis in Plant”之论述资料,作者为R. E. Kendrick 与G. H. M. Kronenberg (1986年,Martinus Nijhoff Publishers) 。其资料如下: 光 谱 范 围 对 植 物 生 理 的 影 响 280 ~ 315nm 对形态与生理过程的影响极小 315 ~ 400nnm 叶绿素吸收少,影响光周期效应,阻止茎伸长 400 ~ 520nm(蓝) 叶绿素与类胡萝卜素吸收比例最大,对光合作用影响最大 520 ~ 610nm 色素的吸收率不高 610 ~ 720nm(红) 叶绿素吸收率低,对光合作用与光周期效应有显著影响 720 ~ 1000nm 吸收率低,刺激细胞延长,影响开花与种子发芽 >1000nm 转换成为热量 在2004年7(2)期的Flower Tech刊物,有篇文章讨论光的颜色对光合作用的影响。作者为Harry Stijger先生。文章的子标题表示通常大家认为光的颜色对于光合作用的影响有所不同,事实上在光合作用过程中,光颜色的影响性并无不同,因此使用全光谱最有利于植物的发育。 植物对光谱的敏感性与人眼不同。人眼最敏感的光谱为555nm,介于黄-绿光。对蓝光区与红光区敏感性较差。植物则不然,对于红光光谱最为敏感,对绿光较不敏感,但是敏感性的差异不似人眼如此悬殊。植物对光谱最大的敏感地区为400~700nm。此区段光谱通常称为光合作用有效能量区域。阳光的能量约有45%位于此段光谱。因此如果以人工光源以补充光量,光源的光谱分布也应该接近于此范围。 光源射出的光子能量因波长而不同。例如波长400nm(蓝光)的能量为700nm(红光)能量的倍。但是对于光合作用而言,两者波长的作用结果则是相同。蓝色光谱中多余不能作为光合作用的能量则转变为热量。换言之,植物光合作用速率是由400~700nm中植物所能吸收的光子数目决定,而与各光谱所送出的光子数目并不相关。但是一般人的通识都认为光颜色影响了光合作用速率。植物对所有光谱而言,其敏感性有所不同。此原因来自叶片内色素(pigments)的特殊吸收性。其中以叶绿素最为人所知晓。但是叶绿素并非对光合作用唯一有用的色素。其它色素也参与光合作用,因此光合作用效率无法仅有考虑叶绿素的吸收光谱。 光合作用路径的相异也与颜色不相关。光能量由叶片中的叶绿素与胡萝卜素所吸收。能量藉由两种光合系统以固定水分与二氧化碳转变成为葡萄糖与氧气。此过程利用所有可见光的光谱,因此各种颜色的光源对于光合作用的影响几乎没有不同。 有些研究人员认为在橘红光部份有最大的光合作用能力。但是此并不表示植物应该栽培于此种单色光源。对植物的形态发展与叶片颜色而言,植物应该接收各种平衡的光源。 蓝色光源(400~500nm)对植物的分化与气孔的调节十分重要。如果蓝光不足,远红光的比例太多,茎部将过度成长,而容易造成叶片黄化。红光光谱(655~665nm)能量与远红光光谱(725~735nm)能量的比例在与之间,植物的发育将是正长。但是每种植物对于这些光谱比例的敏感性也不同。 在温室内部常常以高压钠灯做为人工光源。以Philips Master SON-TPIA灯源为例,在橘红色光谱区有最高能量。然而在远红外光的能量并不高,因此红光/远红光能量比例大于。但是由于温室仍有自然阳光,因此并未造成植物变短。(如果在生长箱使用此光源,就可能产生影响。) 在自然阳光下,蓝光能量占有20%。对人工光源而言,并不需要如此高的比例。对正常发育的植物而言,多数植物只需要400~700nm范围内6%的蓝光能源。在自然阳光下,已有此足够蓝光能量。因此人工光源不需要额外补充更多的蓝光光谱。但是在自然光源不足时(如冬天),人工光源需要增加蓝光能量,否则蓝色光源将成为植物生长的限制影响因子。但是如果不用光源改善方法,仍是有其它方法可补救此光源不足问题。例如以温度调节或是施用生长荷尔蒙。

[编辑本段]1. 光合作用的基本概念 中文解释光合作用(Photosynthesis)是植物、藻类利用叶绿素和某些细菌利用其细胞本身,在可见光的照射下,将二氧化碳和水(细菌为硫化氢和水)转化 为有机物,并释放出氧气(细菌释放氢气)的生化过程。植物之所以被称为食物链的生产者,是因为它们能够通过光合作用利用无机物生产有机物并且贮存能量。通过食用,食物链的消费者可以吸收到植物及细菌所贮存的能量,效率为10%~20%左右。对于生物界的几乎所有生物来说,这个过程是它们赖以生存的关键。而地球上的碳氧循环,光合作用是必不可少的。 英文描述Photosynthesis is the conversion of energy from the Sun to chemical energy (sugars) by green plants. The "fuel" for ecosystems is energy from the Sun. Sunlight is captured by green plants during photosynthesis and stored as chemical energy in carbohydrate molecules. The energy then passes through the ecosystem from species to species when herbivores eat plants and carnivores eat the herbivores. And these interactions form food chains. [编辑本段]2. 光合作用的基本原理光合作用可分为光反应和暗反应(又叫碳反应)两个阶段。 光反应条件:光照、光合色素、光反应酶。场所:叶绿体的类囊体薄膜。过程:①水的光解:2H2O→4[H]+O2↑(在光和叶绿体中的色素的催化下)。②ATP的合成:ADP+Pi→ATP(在光、酶和叶绿体中的色素的催化下)。影响因素:光照强度、CO2浓度、水分供给、温度、酸碱度等。意义:①光解水,产生氧气。②将光能转变成化学能,产生ATP,为暗反应提供能量。③利用水光解的产物氢离子,合成NADPH,为暗反应提供还原剂NADPH。 暗反应暗反应的实质是一系列的酶促反应。 条件:暗反应酶。场所:叶绿体基质。影响因素:温度、CO2浓度、酸碱度等。 过程:不同的植物,暗反应的过程不一样,而且叶片的解剖结构也不相同。这是植物对环境的适应的结果。暗反应可分为C3、C4和CAM三种类型。三种类型是因二氧化碳的固定这一过程的不同而划分的。对于最常见的C3的反应类型,植物通过气孔将CO2由外界吸入细胞内,通过自由扩散进入叶绿体。叶绿体中含有C5。起到将CO2固定成为C3的作用。C3再与NADPH及ATP提供的能量反应,生成糖类(CH2O)并还原出C5。被还原出的C5继续参与暗反应。光合作用的实质是把CO2和H2O转变为有机物(物质变化)和把光能转变成ATP中活跃的化学能再转变成有机物中的稳定的化学能(能量变化)。 [编辑本段]3. 光合作用的详细机制植物利用阳光的能量,将二氧化碳转换成淀粉,以供植物及动物作为食物的来源。叶绿体由于是植物进行光合作用的地方,因此叶绿体可以说是阳光传递生命的媒介。 原理 植物与动物不同,它们没有消化系统,因此它们必须依靠其他的方式来进行对营养的摄取。就是所谓的自养生物。对于绿色植物来说,在阳光充足的白天,它们将利用阳光的能量来进行光合作用,以获得生长发育必需的养分。 这个过程的关键参与者是内部的叶绿体。叶绿体在阳光的作用下,把经有气孔进入叶子内部的二氧化碳和由根部吸收的水转变成为淀粉,同时释放氧气 注意事项上式中等号两边的水不能抵消,虽然在化学上式子显得很特别。原因是左边的水,是植物吸收所得,而且用于制造氧气和提供电子和氢离子。而右边的水分子的氧原子则是来自二氧化碳。为了更清楚地表达这一原料产物起始过程,人们更习惯在等号左右两边都写上水分子,或者在右边的水分子右上角打上星号。 光反应和暗反应请参见本词条的“基本原理”栏目。 吸收峰 叶绿素a,b的吸收峰叶绿素a、b的吸收峰过程:叶绿体膜上的两套光合作用系统:光合作用系统一和光合作用系统二,(光合作用系统一比光合作用系统二要原始,但电子传递先在光合系统二开始)在光照的情况下,分别吸收680nm和700nm波长的光子(以蓝紫光为主,伴有少量红色光),作为能量,将从水分子光解过程中得到电子不断传递,(能传递电子得仅有少数特殊状态下的叶绿素a) 最后传递给 辅酶二 NADP+。而水光解所得的氢离子则因为顺浓度差通过类囊体膜上的蛋白质复合体从类囊体内向外移动到基质,势能降低,其间的势能用于合成ATP,以供暗反应所用。而此时势能已降低的氢离子则被氢载体NADP+带走。一分子NADP+可携带两个氢离子,NADP +2e- +H+ =NADPH .还原性辅酶二 DANPH则在暗反应里面充当还原剂的作用。 有关化学方程式H20→2H+ 1/2O2(水的光解) NADP+ + 2e- + H+ → NADPH(递氢) ADP+Pi→ATP (递能) CO2+C5化合物→2C3化合物(二氧化碳的固定) 2C3化合物→(CH2O)+ C5化合物(有机物的生成或称为C3的还原)ATP→ADP+PI(耗能)能量转化过程:光能→不稳定的化学能(能量储存在ATP的高能磷酸键)→稳定的化学能(糖类即淀粉的合成)注意:光反应只有在光照条件下进行,而只要在满足暗反应条件的情况下暗反应都可以进行。也就是说暗反应不一定要在黑暗条件下进行。 光反应阶段和暗反应阶段的关系①联系:光反应和暗反应是一个整体,二者紧密联系。光反应是暗反应的基础,光反应阶段为暗反应阶段提供能量(ATP)和还原剂(【H】),暗反应产生的ADP和Pi为光反应合成ATP提供原料。②区别:(见下表) 项目光反应暗反应 实质光能→ 化学能,释放O2同化CO2形成(CH2O)(酶促反应)时间短促,以微秒计较缓慢 条件需色素、光和酶不需色素和光,需多种酶场所在叶绿体内囊状结构薄膜上进行在叶绿体基质中进行物质转化2H2O→4[H]+O2↑(在光和叶绿体中的色素的催化下) ADP+Pi→ATP(在光、酶和叶绿体中的色素的催化下)CO2+C5→2C3(在酶的催化下)C3+【H】→(CH2O)+ C5(在酶和ATP的催化下)能量转化叶绿素把光能转化为活跃的化学能并储存在ATP中ATP中活跃的化学能转化变为糖类等有机物中稳定的化学能[编辑本段]4. 光合作用的要点解析 光合色素和电子传递链组分 光合色素 类囊体中含两类色素:叶绿素和橙黄色的类胡萝卜素,通常叶绿素和类胡萝卜素的比例约为3:1,chla与chlb也约为3:1, 在许多藻类中除叶绿素a,b外,还有叶绿素c,d和藻胆素,如藻红素和藻蓝素;在光合细菌中是细菌叶绿素等。叶绿素a,b和细菌叶绿素都由一个与镁络合的卟啉环和一个长链醇组成,它们之间仅有很小的差别。类胡萝卜素是由异戊烯单元组成的四萜,藻胆素是一类色素蛋白,其生色团是由吡咯环组成的链,不含金属,而类色素都具有较多的共轭双键。全部叶绿素和几乎所有的类胡萝卜素都包埋在类囊体膜中,与蛋白质以非共价键结合,一条肽链上可以结合若干色素分子,各色素分子间的距离和取向固定,有利于能量传递。类胡罗卜素与叶黄素能对叶绿素a,b启一定的保护作用。几类色素的吸收光谱不同,叶绿素a,b吸收红,橙,蓝,紫光,类胡罗卜素吸收蓝紫光,吸收率最低的为绿光。特别是藻红素和藻蓝素的吸收光谱与叶绿素的相差很大,这对于在海洋里生活的藻类适应不同的光质条件,有生态意义。 集光复合体(light harvesting complex) 由大约200个叶绿素分子和一些肽链构成。大部分色素分子起捕获光能的作用,并将光能以诱导共振方式传递到反应中心色素。因此这些色素被称为天线色素。叶绿体中全部叶绿素b和大部分叶绿素a都是天线色素。另外类胡萝卜素和叶黄素分子也起捕获光能的作用,叫做辅助色素。 光系统Ⅱ(PSⅡ) 吸收高峰为波长680nm处,又称P680。至少包括12条多肽链。位于基粒于基质非接触区域的类囊体膜上。包括一个集光复合体(light-hawesting comnplex Ⅱ,LHC Ⅱ)、一个反应中心和一个含锰原子的放氧的复合体(oxygen evolving complex)。D1和D2为两条核心肽链,结合中心色素P680、去镁叶绿素(pheophytin)及质体醌(plastoquinone)。 细胞色素b6/f复合体(cyt b6/f complex)可能以二聚体形成存在,每个单体含有四个不同的亚基。细胞色素b6(b563)、细胞色素f、铁硫蛋白、以及亚基Ⅳ(被认为是质体醌的结合蛋白)。 光系统Ⅰ(PSI) 能被波长700nm的光激发,又称P700。包含多条肽链,位于基粒与基质接触区和基质类囊体膜中。由集光复合体Ⅰ和作用中心构成。结合100个左右叶绿素分子、除了几个特殊的叶绿素为中心色素外外,其它叶绿素都是天线色素。三种电子载体分别为A0(一个chla分子)、A1(为维生素K1)及3个不同的4Fe-4S。 光反应与电子传递P680接受能量后,由基态变为激发态(P680*),然后将电子传递给去镁叶绿素(原初电子受体),P680*带正电荷,从原 绿叶是光合作用的场所初电子供体Z(反应中心D1蛋白上的一个酪氨酸侧链)得到电子而还原;Z+再从放氧复合体上获取电子;氧化态的放氧复合体从水中获取电子,使水光解。 2H 2O→O2 + 2【2H】+ 4e- 在另一个方向上去镁叶绿素将电子传给D2上结合的QA,QA又迅速将电子传给D1上的QB,还原型的质体醌从光系统Ⅱ复合体上游离下来,另一个氧化态的质体醌占据其位置形成新的QB。质体醌将电子传给细胞色素b6/f复合体,同时将质子由基质转移到类囊体腔。电子接着传递给位于类囊体腔一侧的含铜蛋白质体蓝素(plastocyanin,PC)中的Cu2+,再将电子传递到光系统Ⅱ。 P700被光能激发后释放出来的高能电子沿着A0→ A1 →4Fe-4S的方向依次传递,由类囊体腔一侧传向类囊体基质一侧的铁氧还蛋白(ferredoxin,FD)。最后在铁氧还蛋白-NADP还原酶的作用下,将电子传给NADP+,形成NADPH。失去电子的P700从PC处获取电子而还原。 以上电子呈Z形传递的过程称为非循环式光合磷酸化,当植物在缺乏NADP+时,电子在光系统内Ⅰ流动,只合成ATP,不产生NADPH,称为循环式光合磷酸化。 光合磷酸化一对电子从P680经P700传至NADP+,在类囊体腔中增加4个H+,2个来源于H2O光解,2个由PQ从基质转移而来,在基质外一个H+又被用于还原 NADP+,所以类囊体腔内有较高的H+(pH≈5,基质pH≈8),形成质子动力势,H+经ATP合酶,渗入基质、推动ADP和Pi结合形成ATP。 ATP合酶,即CF1-F0偶联因子,结构类似于线粒体ATP合酶。CF1同样由5种亚基组成α3β3γδε的结构。CF0嵌在膜中,由4种亚基构成,是质子通过类囊体膜的通道。 卡尔文原理卡尔文循环(Calvin Cycle)是光合作用的暗反应的一部分。反应场所为叶绿体内的基质。循环可分为三个阶段: 羧化、还原和二磷酸核酮糖的再生。大部分植物会将吸收到的一分子二氧化碳通过一种叫二磷酸核酮糖羧化酶的作用整合到一个五碳糖分子1,5-二磷酸核酮糖(RuBP)的第二位碳原子上。此过程称为二氧化碳的固定。这一步反应的意义是,把原本并不活泼的二氧化碳分子活化,使之随后能被还原。但这种六碳化合物极不稳定,会立刻分解为两分子的三碳化合物3-磷酸甘油酸。后者被在光反应中生成的NADPH+H还原,此过程需要消耗ATP。产物是3-磷酸丙糖。后来经过一系列复杂的生化反应,一个碳原子将会被用于合成葡萄糖而离开循环。剩下的五个碳原子经一些列变化,最后在生成一个1,5-二磷酸核酮糖,循环重新开始。循环运行六次,生成一分子的葡萄糖。 C3类植物 二战之后,美国加州大学伯利克分校的马尔文·卡尔文与他的同事们研究一种名叫Chlorella的藻,以确定植物在光合作用中如何固定CO2。此时C14示踪技术和双向纸层析法技术都已经成熟,卡尔文正好在实验中用上此两种技术。 他们将培养出来的藻放置在含有未标记CO2的密闭容器中,然后将C14标记的CO2注入容器,培养相当短的时间之后,将藻浸入热的乙醇中杀死细胞,使细胞中的酶变性而失效。接着他们提取到溶液里的分子。然后将提取物应用双向纸层析法分离各种化合物,再通过放射自显影分析放射性上面的斑点,并与已知化学成份进行比较。 卡尔文在实验中发现,标记有C14的CO2很快就能转变成有机物。在几秒钟之内,层析纸上就出现放射性的斑点,经与一直化学物比较,斑点中的化学成份是三磷酸甘油酸(3-phosphoglycerate,PGA),是糖酵解的中间体。这第一个被提取到的产物是一个三碳分子, 所以将这种CO2固定途径称为C3途径,将通过这种途径固定CO2的植物称为C3植物。后来研究还发现,CO2固定的C3途径是一个循环过程,人们称之为C3循环。这一循环又称卡尔文循环。 C3类植物,如米和麦,二氧化碳经气孔进入叶片后,直接进入叶肉进行卡尔文循环。而C3植物的维管束鞘细胞很小,不含或含很少叶绿体,卡尔文循环不在这里发生。

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使大气中的氧和二氧化碳的含量相对稳定,使动物和人类正常呼吸、生存。植物的光合作用是指植物利用光能,以水和二氧化碳为原料,合成碳水化合物,再加工转化成淀粉、糖、脂肪、蛋白质、纤维素、维生素等,并分解出大量的氧气。这些物质是人和动物赖以生存的基础。人类的衣食住行都离不开植物的光合作用,即使像原料、燃料,如煤、石油、天然气等,都是几百万年以前的水生和陆生动植物遗体的分解物,而这些水生和陆生动植物在当时之所以能生存,无不归功于当时植物的光合作用。不难想像,如果没有植物的光合作用,人类就不会有生活的物质来源,人类也就无法生存。光合作用是指绿色植物通过叶绿体,利用光能,把二氧化碳和水转化成储存着能量的有机物,并且释放出氧的过程。 光反应阶段 光合作用第一个阶段中的化学反应,必须有光能才能进行,这个阶段叫做光反应阶段。光反应阶段的化学反应是在叶绿体内的类囊体上进行的。 暗反应阶段 光合作用第二个阶段中的化学反应,没有光能也可以进行,这个阶段叫做暗反应阶段。暗反应阶段中的化学反应是在叶绿体内的基质中进行的。光反应阶段和暗反应阶段是一个整体,在光合作用的过程中,二者是紧密联系、缺一不可的。 光合作用的重要意义 光合作用为包括人类在内的几乎所有生物的生存提供了物质来源和能量来源。因此,光合作用对于人类和整个生物界都具有非常重要的意义。光合作用的意义可以概括为以下几个方面; 第一,制造有机物。绿色植物通过光合作用制造有机物的数量是非常巨大的。据估计,地球上的绿色植物每年大约制造四五千亿吨有机物,这远远超过了地球上每年工业产品的总产量。所以,人们把地球上的绿色植物比作庞大的“绿色工厂”。绿色植物的生存离不开自身通过光合作用制造的有机物。人类和动物的食物也都直接或间接地来自光合作用制造的有机物。 第二,转化并储存太阳能。绿色植物通过光合作用将太阳能转化成化学能,并储存在光合作用制造的有机物中。地球上几乎所有的生物,都是直接或间接利用这些能量作为生命活动的能源的。煤炭、石油、天然气等燃料中所含有的能量,归根到底都是古代的绿色植物通过光合作用储存起来的。 第三,使大气中的氧和二氧化碳的含量相对稳定。据估计,全世界所有生物通过呼吸作用消耗的氧和燃烧各种燃料所消耗的氧,平均为10000 t/s(吨每秒)。以这样的消耗氧的速度计算,大气中的氧大约只需二千年就会用完。然而,这种情况并没有发生。这是因为绿色植物广泛地分布在地球上,不断地通过光合作用吸收二氧化碳和释放氧,从而使大气中的氧和二氧化碳的含量保持着相对的稳定。 第四,对生物的进化具有重要的作用。在绿色植物出现以前,地球的大气中并没有氧。只是在距今20亿至30亿年以前,绿色植物在地球上出现并逐渐占有优势以后,地球的大气中才逐渐含有氧,从而使地球上其他进行有氧呼吸的生物得以发生和发展。由于大气中的一部分氧转化成臭氧(O3)。臭氧在大气上层形成的臭氧层,能够有效地滤去太阳辐射中对生物具有强烈破坏作用的紫外线,从而使水生生物开始逐渐能够在陆地上生活。经过长期的生物进化过程,最后才出现广泛分布在自然界的各种动植物。植物的光合作用能固定太阳能,产生葡萄糖,因此植物是属于生产者,光合作用固定下来的物质和能量随着生物链逐级递减地传给下一级的消费者,能够直接或间接地为人类和其他动物提供物质和能量。 光合作用为包括人类在内的几乎所有生物的生存提供了物质来源和能量来源.制造了有机物,人类和动物的食物也都直接或间接地来自光合作用制造的有机物。

关于植物光合作用色素研究论文

使大气中的氧和二氧化碳的含量相对稳定,使动物和人类正常呼吸、生存。植物的光合作用是指植物利用光能,以水和二氧化碳为原料,合成碳水化合物,再加工转化成淀粉、糖、脂肪、蛋白质、纤维素、维生素等,并分解出大量的氧气。这些物质是人和动物赖以生存的基础。人类的衣食住行都离不开植物的光合作用,即使像原料、燃料,如煤、石油、天然气等,都是几百万年以前的水生和陆生动植物遗体的分解物,而这些水生和陆生动植物在当时之所以能生存,无不归功于当时植物的光合作用。不难想像,如果没有植物的光合作用,人类就不会有生活的物质来源,人类也就无法生存。光合作用是指绿色植物通过叶绿体,利用光能,把二氧化碳和水转化成储存着能量的有机物,并且释放出氧的过程。 光反应阶段 光合作用第一个阶段中的化学反应,必须有光能才能进行,这个阶段叫做光反应阶段。光反应阶段的化学反应是在叶绿体内的类囊体上进行的。 暗反应阶段 光合作用第二个阶段中的化学反应,没有光能也可以进行,这个阶段叫做暗反应阶段。暗反应阶段中的化学反应是在叶绿体内的基质中进行的。光反应阶段和暗反应阶段是一个整体,在光合作用的过程中,二者是紧密联系、缺一不可的。 光合作用的重要意义 光合作用为包括人类在内的几乎所有生物的生存提供了物质来源和能量来源。因此,光合作用对于人类和整个生物界都具有非常重要的意义。光合作用的意义可以概括为以下几个方面; 第一,制造有机物。绿色植物通过光合作用制造有机物的数量是非常巨大的。据估计,地球上的绿色植物每年大约制造四五千亿吨有机物,这远远超过了地球上每年工业产品的总产量。所以,人们把地球上的绿色植物比作庞大的“绿色工厂”。绿色植物的生存离不开自身通过光合作用制造的有机物。人类和动物的食物也都直接或间接地来自光合作用制造的有机物。 第二,转化并储存太阳能。绿色植物通过光合作用将太阳能转化成化学能,并储存在光合作用制造的有机物中。地球上几乎所有的生物,都是直接或间接利用这些能量作为生命活动的能源的。煤炭、石油、天然气等燃料中所含有的能量,归根到底都是古代的绿色植物通过光合作用储存起来的。 第三,使大气中的氧和二氧化碳的含量相对稳定。据估计,全世界所有生物通过呼吸作用消耗的氧和燃烧各种燃料所消耗的氧,平均为10000 t/s(吨每秒)。以这样的消耗氧的速度计算,大气中的氧大约只需二千年就会用完。然而,这种情况并没有发生。这是因为绿色植物广泛地分布在地球上,不断地通过光合作用吸收二氧化碳和释放氧,从而使大气中的氧和二氧化碳的含量保持着相对的稳定。 第四,对生物的进化具有重要的作用。在绿色植物出现以前,地球的大气中并没有氧。只是在距今20亿至30亿年以前,绿色植物在地球上出现并逐渐占有优势以后,地球的大气中才逐渐含有氧,从而使地球上其他进行有氧呼吸的生物得以发生和发展。由于大气中的一部分氧转化成臭氧(O3)。臭氧在大气上层形成的臭氧层,能够有效地滤去太阳辐射中对生物具有强烈破坏作用的紫外线,从而使水生生物开始逐渐能够在陆地上生活。经过长期的生物进化过程,最后才出现广泛分布在自然界的各种动植物。植物的光合作用能固定太阳能,产生葡萄糖,因此植物是属于生产者,光合作用固定下来的物质和能量随着生物链逐级递减地传给下一级的消费者,能够直接或间接地为人类和其他动物提供物质和能量。 光合作用为包括人类在内的几乎所有生物的生存提供了物质来源和能量来源.制造了有机物,人类和动物的食物也都直接或间接地来自光合作用制造的有机物。

绿色植物是利用空气中的二氧化碳、阳光、泥土中的水份及矿物质来为自己制造食物,整个过程名为“光合作用”,而所需的阳光则被叶子内的绿色元素吸收,这一种绿色元素就是叶绿素。叶绿素(chlorophyll):光合作用膜中的绿色色素,它是光合作用中捕获光的主要成分。 高等植物叶绿体中的叶绿素(chlorophyll ,chl)主要有叶绿素a 和叶绿素b 两种。它们不溶于水,而溶于有机溶剂,如乙醇、丙酮、乙醚、氯仿等。在颜色上,叶绿素a 呈蓝绿色,而叶绿素b 呈黄绿色。按化学性质来说,叶绿素是叶绿酸的酯,能发生皂化反应。叶绿酸是双羧酸,其中一个羧基被甲醇所酯化,另一个被叶醇所酯化 叶绿素分子含有一个卟啉环的“头部”和一个叶绿醇的“尾巴”。镁原子居于卟啉环的中央,偏向于带正电荷,与其相联的氮原子则偏向于带负电荷,因而卟啉具有极性,是亲水的,可以与蛋白质结合。叶醇是由四个异戊二烯单位组成的双萜,是一个亲脂的脂肪链,它决定了叶绿素的脂溶性。

简介 一类与光合作用(photosynthesis)有关的最重要的色素。光合作用是通过合成一些有机化合物将光能转变为化学能的过程。叶绿素实际上见于所有能营光合作用的生物体,包括绿色植物、原核的蓝绿藻(蓝菌)和真核的藻类。叶绿素从光中吸收能量,然后能量被用来将二氧化碳转变为碳水化合物。 叶绿素有几个不同的类型∶叶绿素a和b是主要的类型,见于高等植物及绿藻;叶绿素c和d见于各种藻类,常与叶绿素a并存;叶绿素c罕见,见於某些金藻;细菌叶绿素见于某些细菌。在绿色植物中,叶绿素见于称为叶绿体的细胞器内的膜状盘形单位(类囊体)。叶绿素分子包含一个中央镁原子,外围一个含氮结构,称为卟啉环;一个很长的碳-氢侧链(称为叶绿醇链)连接於卟啉环上。叶绿素种类的不同是某些侧基的微小变化造成。叶绿素在结构上与血红素极为相似,血红素是见于哺乳动物和其他脊椎动物红血球内的色素,用以携带氧气。 叶绿素是二氢卟酚(chlorin)色素,结构上和卟啉(porphyrin)色素例如血红素类似。在二氢卟酚环的中央有一个镁原子。叶绿素有多个侧链,通常包括一个长的植基(phytyl chain)。以下是自然界中可以找到的几种叶绿素:叶绿素a 叶绿素b 叶绿素c1 叶绿素c2 叶绿素d分子式 C55H72O5N4Mg C55H70O6N4Mg C35H30O5N4Mg C35H28O5N4Mg C54H70O6N4MgC3 团 -CH=CH2 -CH=CH2 -CH=CH2 -CH=CH2 -CHOC7 团 -CH3 -CHO -CH3 -CH3 -CH3C8 团 -CH2CH3 -CH2CH3 -CH2CH3 -CH=CH2 -CH2CH3C17 团 -CH2CH2COO-Phytyl -CH2CH2COO-Phytyl -CH=CHCOOH -CH=CHCOOH -CH2CH2COO-PhytylC17-C18 键 单键 单键 双键 双键 单键存在于 普遍存在 一般于陆生植物 多种藻类 多种藻类 一些红藻作用 1 天线作用 2 反应中心 天线作用 分子立体模型绿色植物是利用空气中的二氧化碳、阳光、泥土中的水份及矿物质来为自己制造食物,整个过程名为“光合作用”,而所需的阳光则被叶子内的绿色元素吸收,这一种绿色的有机化合物就是叶绿素[1]。 高等植物叶绿体中的叶绿素主要有叶绿素a 和叶绿素b 两种(分子式: C40H70O5N4Mg)属于合成天然低分子有机化合物。叶绿素不属于芳香族化合物。它们不溶于水,而溶于有机溶剂,如乙醇、丙酮、乙醚、氯仿等。在颜色上,叶绿素a 呈蓝绿色,而叶绿素b 呈黄绿色。在右图所示的叶绿素的结构图中,可以看出,此分子含有3种类型的双键,即碳碳双键,碳氧双键和碳氮双键。按化学性质来说,叶绿素是叶绿酸的酯,能发生皂化反应。叶绿酸是双羧酸,其中一个羧基被甲醇所酯化,另一个被叶醇所酯化。 叶绿素分子含有一个卟啉环的“头部”和一个叶绿醇的“尾巴”。镁原子居于卟啉环的中央,偏向于带正电荷,与其相联的氮原子则偏向于带负电荷,因而卟啉具有极性,是亲水的,可以与蛋白质结合。叶醇是由四个异戊二烯单位组成的双萜,是一个亲脂的脂肪链,它决定了叶绿素的脂溶性。叶绿素不参与氢的传递或氢的氧化还原,而仅以电子传递(即电子得失引起的氧化还原)及共轭传递(直接能量传递)的方式参与能量的传递。 卟啉环中的镁原子可被H+、Cu2+、Zn2+所置换。用酸处理叶片,H+易进入叶绿体,置换镁原子形成去镁叶绿素,使叶片呈褐色。去镁叶绿素易再与铜离子结合,形成铜代叶绿素,颜色比原来更稳定。人们常根据这一原理用醋酸铜处理来保存绿色植物标本。 叶绿素共有a、b、c和d4种。凡进行光合作用时释放氧气的植物均含有叶绿素a;叶绿素b存在于高等植物、绿藻和眼虫藻中;叶绿素c存在于硅藻、鞭毛藻和褐藻中,叶绿素d存在于红藻。 叶绿素a的分子结构由4个吡咯环通过4个甲烯基(=CH—)连接形成环状结构,称为卟啉(环上有侧链)。卟啉环中央结合着1个镁原子,并有一环戊酮(Ⅴ),在环Ⅳ上的丙酸被叶绿醇(C20H39OH)酯化、皂化后形成钾盐具水溶性。在酸性环境中,卟啉环中的镁可被H取代,称为去镁叶绿素,呈褐色,当用铜或锌取代H,其颜色又变为绿色,此种色素稳定,在光下不退色,也不为酸所破坏,浸制植物标本的保存,就是利用此特性。在光合作用中,绝大部分叶绿素的作用是吸收及传递光能,仅极少数叶绿素a分子起转换光能的作用。它们在活体中大概都是与蛋白质结合在一起,存在于类囊体膜上。 叶绿醇是亲脂的脂肪族链,由于它的存在而决定了叶绿素分子的脂溶性,使之溶于丙酮、酒精、乙醚等有机溶剂中。主要吸收红光及蓝紫光(在640-660nm的红光部分和430-450nm的蓝紫光强的吸收峰),因为叶绿素基本上不吸收绿光使绿光透过而显绿色,由于在结构上的差别,叶绿素a呈蓝绿色,b呈黄绿色。在光下易被氧化而退色。叶绿素是双羧酸的酯,与碱发生皂化反应。

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生物光合作用研究小论文

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通过资料的查阅、收集了解植物精油的实用价值与功效。搜集工业化及实验室提取精油的有效方法,选择最适合的实验方法订立实验方案并加以实施。根据实验结果调整实验方案,总结经验,加以改进,进行第二次实验。最终分析两次实验的结果,得出关于精油提取最佳方案的结论。 关键词:精油 玫瑰 水蒸气 蒸馏 萃取 植物精油为花朵芳香味的来源,具有医疗功效,同时也十分昂贵。 我组组员经过讨论后认为通过对植物精油提取资料的收集,了解可以加深我们对这门提取工业的认识。通过亲自选择,拟定实验方案,可以提高我们的科学探究水平。实验带来的种种不可预测的变化又能够使我们亲身感受到科学实验成功的来之不易。最终决定,把题目定为:植物精油的提取方法的选择与实验探究。 订立研究性学习的题目后,我们首先收集了关于植物精油提取方法的有关资料。 主要提取方法有:水蒸气蒸馏法,化学溶剂萃取法,油脂分离法(脂吸法),冷冻压缩法(压榨法),二氧化碳萃取法。此五种方法各有特色:水蒸气蒸馏法:操作最简单,成本较低,是最常用的萃取方法。化学溶剂(有机物)萃取法:是花类精油的常用萃取方法。油脂分离法(脂吸法):是花朵精油的昂贵的萃取方法。冷冻压缩法(压榨法):专门用来萃取贮藏在果皮部分的精油,如柑橘类的果实。二氧化碳萃取法:是一种十分昂贵的方法,所萃取的精油品质近乎完美,价格也非常昂贵。 我们经过对实验成本与实验难度等多方面的考虑并结合学校现有实验条件后最终决定选用了水蒸气蒸馏法与有机物萃取法提取精油。 第二步,我们选取了实验材料(植物的品种):在众多的植物中(柠檬香茅,薰衣草,迷迭香,天竺葵,茶树,檀香,佛手柑,尤加利,松树,玫瑰,月季,薄荷等)最终从实验材料的价格,运输难易程度,与对实验效果的预测出发,选择了玫瑰花瓣作为我们的实验材料。实验的准备工作就绪以后,我们着手开始实验: 经过讨论,我们决定按照课本拟定了第一次实验的方案: 材料及用具: 提取物,蒸馏水,酒精,苯酚,NaCl, 导管,锥形瓶,蒸馏设备,烧杯,胶塞,细玻璃管,温度计,铁架台,研钵,酒精灯,玻璃棒等 实验步骤: 如图组装好提取设备后,将玫瑰花瓣均等的分成两组(α,γ)。 将α组花瓣放入烧瓶,加入蒸馏水致1/2处后点燃酒精灯。 水沸腾后,蒸发出来的气体会在冷凝管处凝集,从牛角管流出进入锥形瓶。收集 提取液。待收集约20ml提取液后停止收集。熄灭酒精灯。将提取液分为4组: a1,a2,a3,a4,装入试管。将a1组内放入一小勺NaCl, a2组内放入苯酚,a3组内 放入NaCl与苯酚,a4为对照组。将烧瓶中沸腾以后的溶液(黄色)过滤后收集, 分为相等的4组b1,b2,b3,b4,实验步骤与前者对应相同。将γ组花瓣研碎放入烧 杯中,加入乙醇,用玻璃棒将花瓣在乙醇溶液中搅匀,静置,待乙醇溶被被染成 玫瑰色后将所得溶液分成4组r1, ,r4,实验步骤与a组相同。全部试管盖上橡皮 塞后封存。 理论根据: 精油提取出来之后会形成 混浊液,因为密度与溶液 密度相近所以不易沉淀。 加入NaCl的目的为增加 溶液密度,使精油漂浮于 液体上层从而利用分液漏 斗加以分离,得到精油。 加入苯酚与酒精的目的为 利用精油易溶于有机溶剂 的性质达到提纯目的。 实验说明: a,b组互为对照精油在实验装置中的含量的高低,判断从实验装置的那部分提取 精油更高。横向为比较装置相同位置的液体应选用何种提取方法更加理想。 a2,b2,r4可以对照酒精与苯酚溶液对不同装精油的萃取效果。 实验结果:静置1周之后 ,a组与1周前状态相同,未出现任何现象。通过对b组的认真观察发现b3组底部存有极少量絮状沉淀,其他组内为初始的淡黄色,但都具有淡淡的植物香味。r1,r4试管上层漂浮着薄膜似的不明物质。打开试管口后有嗅有浓重的酒精气味。也许是冲淡了精油的芳香,我们没有闻到芳香气味。 第一次实验结果大大出乎我们的意料。这几乎宣布了实验的失败。我们立即着手 检查问题, 认真分析了每一步骤可能存在的缺陷。主要有如下4点: 1, 加入烧瓶的花瓣未经研碎,或许对精油的萃取产生影响。导致效果不明显。 2, 精油未溶于蒸馏水中,导致蒸馏后所得溶液近乎于蒸馏水。 3, 酒精气味过于浓烈,导致精油物质的芳香气味无法闻到。 4, 无法提取与测定“可疑物质”是否确实是玫瑰精油。 我们针对第一次实验产生的问题,自行设计了实验方案2: 材料及用具: 提取物,酒精,NaCl, 导管,锥形瓶,蒸馏设备,胶塞,温度计,铁架台,水浴锅,研钵等 实验步骤: 如图组装好提取设备后,将研磨好的花瓣放入烧瓶中,加入酒精致1/2处。点燃 酒精灯,控制酒精温度于摄氏78度左右。持续收集10ml蒸馏液。将其分为2 组:D1,D2组。D1组放入NaCl溶液,D2 组为对照组。分别装入锥形瓶中用 保鲜膜覆盖瓶口,扎上小孔,使酒精能够挥发出来,而尘土不易进入。 实验说明:在本次试验中,我们将花瓣研碎避免了问题1的出现。由于上一实验已经证实精油确实溶于酒精(酒精颜色发生改变,有薄膜状物质产生),我们决定用酒精对玫瑰花瓣进行有机溶剂萃取的同时进行蒸馏,让酒精蒸汽带出精油。精油溶于酒精从而避免了问题2的出现。由于酒精的沸点为摄氏78度,为避免由于瓶内液体温度过高(高于精油沸点)导致精油自行逸出而无法收集的后果,我们决定将液体温度控制在酒精的沸点。从而使精油与酒精“协同”蒸馏而出。针对最后的酒精气味浓烈与精油成分判定的问题,我们决定用酒精易挥发的性质使酒精自行挥发完成最终的提纯工作。 实验结果与备注:从锥形瓶液体中能够闻到明显的植物香味。这说明蒸馏液中已经含有了精油成分(重大突破)。静置一周后发现D,E组无明显差异,液体透明,无色。有淡淡的植物香味。截止至今日为止,D,E组的酒精尚未挥发完成。未发现有明显的精油迹象(絮状沉淀)。 两次实验的总结:第一次实验我们按照书本所叙述的设计了实验方案。第一次存在的问题在第二次自主设计的实验中得到了较好的解决。直接效果便是提取出了(与第一次实验比)拥有较浓芳香气味的液体。虽然至今无法尝试使用我们自己提取出来的精油,我们的收获却远远不止那10支试管与2瓶具有芳香气味的液体。 在研究性学习的两次试验的准备,计划与实施中,我们对真正的探究性实验有了清晰的认识。主要收获有如下3点: 切身感受到了书本的非万能性:书本仅仅局限于叙述实验的大体步骤,许多关系到实验成功与否的重要细节却欠详细。而这些细节的发现者却往往是那些亲身体验到实验失败的人们。我们得到的经验便是不能盲目相信课本教授的知识。实践才是检验真理的唯一标准。 拥有了科学实验的实践经验:通过对课本实验的再现与改进,我们自行设计并执行了实验方案。而实验的结果直到最后一刻才展现在我们面前。这如同是在进行一次真正的科学发现实验。如此从始至终自主的探究性实验是在原来从未经历过的。我们从中体会到来作为一个真正的科研工作者的艰辛历程。我们从中体验到的远远不止精油宜人的香味…… 懂得了成功的实验成果的来之不易:2次实验的设计,实施与分析,组员们无一不投入了大量的时间与精力。但实验成果却不那么尽如人意。在失望的同时,冷静下来想想,世界上又有哪个重大的科技成果凭借仅仅凭借2次实验就能够获得成功呢?科学的发展就是一个不断发现与完善的过程,失败的泪水始终伴随着成功的微笑。我们要想获得实验的成功只有不断总结经验教训,不断完善方案,经过多次的失败后成功才可垂青于我们。而对实验始终执著的精神是万不可动摇的。 结论:我们达到了了解精油提取业的预期目标,完成了两次实验,从中收获了书本中无法获得的实践经验;从中体验了自主性探究的发现过程;从中懂得了科学成果的来之不易……达到了课程目的,圆满地完成了高一学年的研究性学习课题。C4植物或碳四植物。 CO2同化的最初产物不是光合碳循环中的三碳化合物3-磷酸甘油酸,而是四碳化合物苹果酸或天门冬氨酸的植物。又称C4植物。如玉米、甘蔗等。而最初产物是3-磷酸甘油酸的植物则称为三碳植物(C3植物)。许多四碳植物在解剖上有一种特殊结构,即在维管束周围有两种不同类型的细胞:靠近维管束的内层细胞称为鞘细胞,围绕着鞘细胞的外层细胞是叶肉细胞。叶肉细胞里的磷酸烯醇式丙酮酸(PEP)经PEP羧化酶的作用,与CO2结合,形成苹果酸或天门冬氨酸。这些四碳双羧酸转移到鞘细胞里,通过脱羧酶的作用释放CO2,后者在鞘细胞叶绿体内经核酮糖二磷酸(RuBP)羧化酶作用,进入光合碳循环。这种由PEP形成四碳双羧酸,然后又脱羧释放CO2的代谢途径称为四碳途径。已经发现的四碳植物约有800种 ,广泛分布在开花植物的18个不同的科中。它们大都起源于热带。 因为四碳植物能利用强日光下产生的ATP推动PEP与CO2的结合,提高强光、高温下的光合速率,在干旱时可以部分地收缩气孔孔径,减少蒸腾失水,而光合速率降低的程度就相对较小,从而提高了水分在四碳植物中的利用率。这些特性在干热地区有明显的选择上的优势。 C4植物与C3植物的一个重要区别是C4植物的CO2补偿点很低,而C3植物的补偿点很高,所以C4植物在CO2含量低的情况下存活率更高。 C4类植物 在20世纪60年代,澳大利亚科学家哈奇和斯莱克发现玉米、甘蔗等热带绿色植物,除了和其他绿色植物一样具有卡尔文循环外,CO2首先通过一条特别的途径被固定。这条途径也被称为哈奇-斯莱克途径。 C4植物主要是那些生活在干旱热带地区的植物。在这种环境中,植物若长时间开放气孔吸收二氧化碳,会导致水分通过蒸腾作用过快的流失。所以,植物只能短时间开放气孔,二氧化碳的摄入量必然少。植物必须利用这少量的二氧化碳进行光合作用,合成自身生长所需的物质。 在C4植物叶片维管束的周围,有维管束鞘围绕,这些维管束鞘案由叶绿体,但里面并无基粒或发育不良。在这里,主要进行卡尔文循环。 其叶肉细胞中,含有独特的酶,即磷酸烯醇式丙酮酸碳氧化酶,使得二氧化碳先被一种三碳化合物--磷酸烯醇式丙酮酸同化,形成四碳化合物草酰乙酸盐,这也是该暗反应类型名称的由来。这草酰乙酸盐在转变为苹果酸盐后,进入维管束鞘,就会分解释放二氧化碳和一分子甘油。二氧化碳进入卡尔文循环,后同C3进程。而甘油则会被再次合成磷酸烯醇式丙酮酸,此过程消耗ATP。 该类型的优点是,二氧化碳固定效率比C3高很多,有利于植物在干旱环境生长。C3植物行光合作用所得的淀粉会贮存在叶肉细胞中,因为这是卡尔文循环的场所,而维管束鞘细胞则不含叶绿体。而C4植物的淀粉将会贮存于维管束鞘细胞内,因为C4植物的卡尔文循环是在此发生的。 C4型植物有:玉米、茼蒿、白苋菜、小白菜、空心菜

燃烧是一种同时伴有放热和发光效应的激烈的化学反应。放热、发光、生成新物质(如木料燃烧后生成二氧化碳和水份并剩下碳和灰)是燃烧现象的三个特征。燃烧是一种氧化反应,其中氧气是最常见的氧化剂,但氧化剂并不限于氧气,氧化并不限于同氧的化合。 燃料燃烧放出的热量,至今仍是人们的主要能量来源,其目的不是制备生成物,而是获得能量。研究燃料充分燃烧的条件与方法不仅对节约能源、提高燃料的利用率至关重要,而且,对减少因不完全燃烧产生的CO等有害气体、烟尘等对空气的污染,也具有重要意义。一般说来,燃料在空气中的燃烧,是燃料和空气中氧气的氧化还原反应。为使燃料充分氧化,应保证有足够的空气。同时,为保证固体和液体燃料燃烧充分,增大燃料与空气的接触面(固体燃料粉碎、液体燃料以雾状喷出等)也是有效的措施。 燃烧的条件:1.可燃物(不论固体,液体和气体,凡能与空气中氧或其它氧化剂起剧烈反应的物质,一般都是可燃物质,如木材,纸张,汽油,酒精,煤气等)2.充足的氧气 3.达到物质的着火点 灭火的基本原理及方法:燃烧必须同时具备三个条件,采取措施以至少破坏其中一个条件则可达到扑灭火灾的目的.,灭火的基本方法有三个:(1)冷 却法: 将燃烧物质降温扑灭,如木材着火用水扑灭;(2)窒息法:将助燃物质稀释窒息到不能燃烧反应,如用氮气、二氧化碳 等惰性气体灭火。(3)隔离法:切断可燃气体来源,移走可燃物质,施放阻燃剂,切断阻燃物质,如油类着火用泡沫灭火机。 当今世界常用燃料:煤、石油和天然气是当今世界上最重要的三大矿物燃料,又是化学工业中极为重要的原料,它们又细分为(1)固体燃料:木柴、烟 煤、揭煤、无烟煤、木炭、焦炭、煤粉等;(2)液体燃料;汽油、煤油、柴油、重油等;(3)气体燃料:天然气、人工煤气、液 化石油气等 清洁燃料:液氨、酒精、液氢(最清洁的燃料,燃烧产物是水)、甲醇等 海洋资源的开发利用与海洋环境 海洋资源类型 海洋中有丰富的资源。在当今全球粮食、资源、能源供应紧张与人口迅速增长的矛盾日益突出的情况下,开发利用海洋中丰富的资源,已是历史发展的必然趋势。目前,人类开发利用的海洋资源,主要有海洋化学资源、海洋生物资源、海底矿产资源和海洋能源四类。 海水可以直接作为工业冷却水源,也是取之不尽的淡化水源。发展海水淡化技术,向海洋要淡水,是解决世界淡水不足问题的重要途径之一。 海水中已发现的化学元素有80多种。目前,海洋化学资源开发达到工业规模的有食盐、镁、溴、淡水等。随着科学技术的发展,丰富的海洋化学资源,将广泛地造福于人类。 海洋中有20多万种生物,其中动物18万种,包括16000多种鱼类。在远古时代,人类就已开始捕捞和采集海产品。现在,人类的海洋捕捞活动已从近海扩展到世界各个海域。渔具、渔船、探鱼技术的改进,大大提高了人类的海洋捕捞能力。海洋中由鱼、虾、贝、藻等组成的海洋生物资源,除了直接捕捞供食用和药用外,通过养殖、增殖等途径还可实现可持续利用。 在大陆架浅海海底,埋藏着丰富的石油、天然气以及煤、硫、磷等矿产资源。在近岸带的滨海砂矿中,富集着砂、贝壳等建筑材料和金属矿产。在多数海盆中,广泛分布着深海锰结核,它们是未来可利用的潜力最大的金属矿产资源(图《深海锰结核》)。 海水运动中蕴藏着巨大的能量,它们属于可再生能源,而且没有污染。但是,这些能量密度很小,要开发利用它们,必须采用特殊的能量转换装置。现在,具有商业开发价值的是潮汐发电和波浪发电,但是工程投资较大,效益也不高。 海洋渔业生产 海洋渔业资源主要集中在沿海大陆架海域,也就是从海岸延伸到水下大约200米深的大陆海底部分。这里阳光集中,生物光合作用强,入海河流带来丰富的营养盐类,因而浮游生物繁盛(图3.15《大陆架剖面示意》)。这些浮游生物是鱼类的饵料,它们在海洋中分布很不均匀,一般在温带海区比较多。 温带地区季节变化显著,冬季表层海水和底部海水发生交换时,上泛的底部海水含有丰富的营养盐类,这些营养盐类来自海洋中腐烂的生物遗体。暖流和寒流交汇处或有冷海水上泛的地方,饵料比较丰富。这些地方通常是渔场所在地(图3.16《世界主要渔业地区的分布》)。因此,尽管大陆架水域只占海洋总面积的7.5%,渔获量却占世界海洋总渔获量的90%以上。 世界主要渔业国都分布在温带地区,这些温带国家鱼产品消费量高,市场需求大。中国和日本是世界海洋渔获量较多的国家。中国在充分利用近海渔场(图3.17《舟山渔场的沈家门渔港》)和浅海滩涂大力发展海洋捕捞和海水增养殖业的同时,远洋捕捞也获得了较大的发展。日本可耕地有限,人口密度高,因此海洋水产品在食品结构中比重较大。 海洋油、气开发 海底油气的开发,开始于20世纪初。它的发展经历了从近海到远海、从浅海到深海的过程。受技术条件的限制,最初只能开采从海岸直接向浅海延伸的油气矿藏。80年代以来,在能源危机和技术进步的刺激下,近海石油勘探与开发飞速发展,海洋石油开发迅速向大陆架挺进,逐渐形成了崭新的近海石油工业部门。 地质学家和地球物理学家通常利用地震波方法来寻找海底油气矿藏,然后通过海上钻井来估计矿藏类型与分布,分析是否具有商业开发价值。 海上钻井平台(图3.18《海上钻井平台》)是实施海底油气勘探和开采的工作基地,它标志着海底油气开发技术的水平。工作人员和物资在平台和陆地间的运输一般通过直升机完成。油气田离炼油厂一般都较远,油气要经过装油站通过船舶运到目的地,或直接由海底管道输送至海岸。 海底石油和天然气的勘探、开采是一项高投资、高技术难度、高风险的工程,国际合作和工程招标是可行方式之一。 海洋空间利用 世界人口迅速增长,使陆地空间显得越来越拥挤,海洋空间的开发利用问题越来越令人关注。海洋可利用空间包括海上、海中、海底三个部分,随着人类逐步向海洋挺进,海洋将成为人类活动的广阔空间(图3.19未来海洋空间利用示意)。 海洋环境不同于陆地,它的环境和生态条件有其复杂性和特殊性。人类活动在近海和海洋表面,要抗御多变的海洋气象状况和海水的运动;深海活动要能适应黑暗、高压、低温、缺氧的环境;海水的腐蚀性强,海冰的破坏性大,对工程设备材料和结构有严格的要求。因此,海洋空间资源开发对科学技术和资金投入的依赖性大、技术难度高、风险大。 海洋空间利用已从传统的交通运输,扩大到生产、通信、电力输送、储藏、文化娱乐等诸多领域。交通运输方面包括海港码头、海上船舶、航海运河、海底隧道、海上桥梁、海上机场、海底管道等。生产空间有海上电站、工业人工岛、海上石油城、围海造地、海洋牧场等。通信和电力输送空间主要是海底电缆。储藏空间方面,有海底货场、海底仓库、海上油库、海洋废物处理场等。文化娱乐设施空间包括海洋公园、海滨浴场和海上运动区等。 海洋运输和港口建设 海洋曾经是人类从事交通运输的天然屏障。长期以来,人类一直在努力将海洋屏障变为海上坦途。最初,人们利用人力、风力或洋流作为动力,驾驶木船在近海活动。随着欧洲人到达美洲大陆,世界海洋航运由近海转向远洋。之后,世界大洋重要的航道陆续开辟。20世纪初,开辟了通往南极和北极的航道,巴拿马运河和苏伊士运河相继开通。现在,人类已经能够将船舶驶人世界任何海域(图3.20世界主要海运路线)。 20世纪60年代,世界石油生产和运输增长,大型油轮得到发展。集装箱船的兴起,带来了海洋货物运输的革命。今天,穿梭在辽阔海洋上的是百万吨级的大型集装箱货轮和巨型油轮。这些船舶不仅拥有无线电导航和全球定位技术等现代化仪器设备,还可以选择最佳航线服务,以节省能源和航时,减少危险。 沿海港口是海洋运输船舶停泊、中转和装卸货物的场所,也是人们开发利用海洋空间的主要场所。港口一般有一个服务区域,即腹地,该区域的商品和货物通过这个港口向外扩散。为了完成运输任务,港口要有配套的设施,如码头、装卸设备等,还要有高效率的运作服务。在港口发展过程中,受内外因素的影响,港口的规模、服务功能和范围可能有所变化。例如,某些国家的政府为吸引船舶来本国港口中转,对港口实行特殊政策,将港口辟为自由贸易区、自由港等,不需或很少缴纳费用。 荷兰的鹿特丹很早就是世界贸易的中心。之后,鹿特丹港又通过开凿连通北海的运河,改善水运条件而持续发展。鹿特丹利用中转散装货物的机能,发展了农、矿产品加工业和造船工业(图3.21鹿特丹港口的土地利用)。中继贸易也带动了腹地近代工业的迅速发展。第二次世界大战以后,西欧各国经济复兴,鹿特丹成为欧洲联盟的大门,港湾和航空设施得到完善,港口的中转机能更加突出。现在,鹿特丹是世界最大的港口之一,腹地覆盖了欧盟的半数国家。 围海造陆 沿海地区人地矛盾激化,使人们将眼光投向大海。荷兰人从13世纪就开始围海造陆,目前,荷兰有 1/5的国土是从海中围起来的。围海造陆是缓解人多地少矛盾的重要途径,但是它需要经过充分的科学论证,特别是做好以水利工程为中心的配套建设。 在近岸浅海水域用砂石、泥土和废料建造陆地,通过海堤、栈桥或者海底隧道与海岸连接,这种新建陆地称为人工岛。世界上一些沿海发达国家如日本、美国、法国、荷兰等都已建造了人工岛。其中以海上城市(图3.22日本神户人工岛)的规模最大、功能最齐全。兴建海上城市,工程和费用巨大,需要以强大的国力作基础。 澳门人多地少,有限的土地不足以满足发展居住、绿化、交通、工业、商业等的建设需要。澳门沿岸有许多淤积成的浅滩,有的在落潮时能露出水面,澳门人将它们视为良好的后备土地资源。 100多年来,澳门人利用填海造陆的办法使土地面积扩大了1倍(表3.2澳门历年土地面积的变化和图3.23澳门历年填海范围)。 海洋环境保护 海洋环境问题包括两个方面:一是海洋污染,即污染物进入海洋,超过海洋的自净能力;二是海洋生态破坏,即在各种人为因素和自然因素的影响下,海洋生态环境遭到破坏。 (一)海洋污染 海洋污染物绝大部分于陆地上的生产过程。海岸活动,例如倾倒废物和港口工程建设等,也向沿岸海域排入污染物。污染物进入海洋,污染海洋环境,危害海洋生物,甚至危及人类的健康。 工业生产过程中排出的废弃物是海洋污染物的主要来源,它们集中在大型港口和工业城市附近。1953-1970年,日本九州岛水俣湾发生的汞污染事件,就是因为工厂在生产有机产品过程中,排出含汞废物。这些有害物质流入海洋后,逐渐在鱼和贝类体内富集。最后导致100多人严重中毒,并先后死亡。 核电站和工厂排出的冷却水,水温较高,流入河口或海中时,往往给海洋生物带来影响。施入农田的杀虫剂随雨水流进河流,或者随土壤颗粒在河口附近淤积,最终进入海洋。偶发性的海上石油平台和油轮事故,引起石油渗漏和溢出,造成海洋污染。 (二)海洋生态破坏 除海洋污染外,人类的生产活动,例如工程建设和渔业生(围垦和滥捕等),以及自然环境的变化,例如全球变暖和海平面上升,都会使海洋生态环境遭到破坏和改变。人类对某些海洋生物的过度捕捞,导致海洋生物资源数量减少,质量降低,也使部分物种濒临灭绝。有些海岸工程建设和围海造田缺乏科学论证,破坏了海岸环境和海岸带生态系统。目前,海洋开发活动还缺乏综合的、长远的规划、综合效益比较差。 石油污染和监测防治 沿海工业生产和海运航线上的船舶,是石油污染的主要来源。因此,石油污染区域集中于沿海水域和海上航道沿线。由意外事故造成的石油泄漏,因为污染迹象明显,污染物集中,危害严重,因而倍受公众的关注,也是目前治理污染的重点。 为减少意外事故的发生,很多国家在试验新的原油装载方法。有些国家配备了除污船,用来清除港口水面垃圾和污油。 海洋权益和《联合国海洋法公约》 20世纪60年代以来,出现了世界性的开发海洋热潮。海洋科学和技术迅猛发展,成为当代新技术革命的重要领域之一。为适应国际海洋开发、保护和管理的新形势,国际社会经过20多年的努力,通过了《联合国海洋法公约》,并于1994年11月16日正式生效。海洋法公约的诞生,使国际海洋法律制度发生了重大变革。例如,长期争执不休的领海宽度问题得到了解决;国际海底及其资源确立为人类的共同继承财产。 根据《联合国海洋法公约》,全球144个沿海国家除拥有12海里领海权外,其管辖海域面积可外延到200海里,作为该国的专属经济区,享有勘探、开发、利用、保护、管理海床上覆水域及底土自然资源的主权。我国管辖海域面积为473万平方千米,约相当于我国陆地面积的二分之一,因此,加强海洋综合管理显得日益重要。 《联合国海洋法公约》的诞生,为建立国际法律新秩序迈出了重要一步。但是,因为《联合国海洋法公约》要兼顾各个国家的利益和要求,还有许多不完善和不明确之处。因此,在实施过程中,必然会产生一些新的矛盾和问题。例如,在封闭和半封闭的海域,周边国家主张的200海里专属经济区就有可能存在着重叠,还有一些岛屿主权争议和渔业资源分配等问题,这些都有可能成为相邻国家关系紧张,甚至引发国际冲突的新的因素。因此,相邻国家间管辖海域划界和海洋权益,要求有关国家本着友好协商的精神,予以公平合理的解决。 海水化学资源概况 海洋化学资源是指海水中所蕴含的可供人类利用的各种化学元素。海水的成分非常复杂,全球海洋的含盐量就达5亿亿吨,还含有大量非常稀有的元素,如金达500万吨,铀达42亿吨,所以海洋是地球上最大的矿产资源库。海洋资源的持续利用是人类生存发展的重要前提,目前,全世界每年从海洋中提取淡水20多亿吨、食盐5000万吨、镁及氧化镁260多万吨、溴20万吨,总产值达6亿多美元。水是生命之源,世界上缺水的地区愈来愈多,海水淡化已成为获得淡水资源重要的途径,所有这些都是海洋化学要研究的。 海洋生物资源 1、海洋生物资源量估计。海洋是生物资源宝库。据生物学家统计,海洋中约有20万种生物,其中已知鱼类约万种,甲壳类约2万种。许多海洋生物具有开发利用价值,为人类提供了丰富食物和其他资源。世界海洋浮游植物产量5000亿吨,折合成鱼类年生产量约6亿吨。假如以50%的资源量为可捕量,则世界海洋中鱼类可捕量约3亿吨。 2、海洋生物资源开发状况。开发海洋生物资源的主要产业是海洋渔业,另外还有少量海洋药用生物资源开发。1989年世界海洋渔业产量约8575万吨。1990年世界渔业总产量估计(正式统计数字尚未见报道)为1亿吨,其中海洋渔业产量也比1989年有所增长。其中,世界各大洋的渔业产量分别为:太平洋亿吨,大西洋亿吨,印度洋亿吨。 各国海洋渔业的发展水平差别很大。长期以来,日本和原苏联是渔业产量超过1000万吨的渔业大国。中国的渔业发展比较快,1990年渔业产量达到1200多万吨,成为第一渔业大国。美国、加拿大和欧洲的一些国家,以及南朝鲜和东南亚的某些国家,渔业也比较发达。 3、海洋生物资源开发潜力。世界大洋生物资源的开发潜力是很大的。如前述各国专家所估计的,世界海洋渔业资源的总可捕量在2-3亿吨之间,目前的实际捕捞量不足1亿吨。另外,药用和其他生物资源也有很大开发潜力。近年来,日本等国正在探索大洋深水区的生物资源开发问题,首先是进行资源调查,同时开发新的捕捞技术。据报道,过去被认为是海洋中的荒漠的大洋深水区,蕴藏着大量的中层鱼类资源,其中仅灯笼鱼的生物量就有9亿吨,每年可捕量可达5亿吨。南大洋磷虾资源年可捕量可达亿吨。另外,水深200?000m的区域也有许多其他经济鱼类,如长尾鳕科鱼类,深海鳕科鱼类,平头鱼科鱼类,以及金眼鲷、鲽鱼等,可捕量约3000万吨。 海洋矿藏资源概述 用“聚宝盆”来形容海洋资源是再确切不过的。单就她的矿产资源来说,其种类之繁多,含量之丰富,令人咋舌。在地球上已发现的百余种元素中,有80余种在海洋中存在,其中可提取的有60余种,这些丰富的矿产资源以不同的形式存在于海洋中:海水中的“液体矿床”;海底富集的固体矿床;从海底内部滚滚而来的油气资源。 海水中最普通的是盐,即氯化钠,是人类最早从海水中提出的矿物质之一。另外还有一种镁盐,它们是造成海水又咸又苦的主要原因。除了这两种外,还有钾盐、碘、溴等几十种稀有元素及硼、铷、钡等,它们一般在陆地上比较少,而且分布较分散,但又极具价值,对人类用处很大。 据估计海水中含有的黄金可达550万吨,银5500万吨,钡27亿吨,铀40亿吨,锌70亿吨,钼137亿吨,锂2470亿吨,钙560万亿吨,镁1767万亿吨等等。这些东西,大都是国防工农业生产及生活的必需品。例如镁是制造飞机快艇的材料,又可以做火箭的燃料及照明弹等,是金属中的“后起之秀”,而世界上目前有一半以上的镁来自海水。 海水是宝,海洋矿砂也是宝。海洋矿砂主要有滨海矿砂和浅海矿砂。它们都是在水深不超过几十米的海滩和浅海中的由矿物富集而具有工业价值的矿砂,是开采最方便的矿藏。从这些砂子中,可以淘出黄金,而且还能淘出比金子更有价值的金刚石、石英、钻石、独居石、钛铁矿、磷钇矿、金红石、磁铁矿等,所以海洋矿砂成为增加矿产储量的最大的潜在资源之一,愈来愈受到人们的利用。 这种矿砂主要分布在浅海部分,而在那深海底处,更有着许多令人惊喜的发现:多金属结核锰结核就是其中最有经济价值的一种。它是1872-1876年英国一艘名为“挑战号”考察船在北大西洋的深海底处首次发现的。这些黑乎乎的,或者呈褐色的锰结核鹅卵团块,有的象土豆,有的象皮球,直径一般不超过20厘米,呈高度富集状态分布于300-6000米水深的大洋底表层沉积物上。 据估计整个大洋底锰结核的蕴藏量约3万亿吨,如果开采得当,它将是世界上一项取之不尽,用之不竭的宝贵资源。目前,锰结核矿成为世界许多国家的开发热点。在海洋这一表层矿产中,还有许多沉积物软泥,也是一种非同小可的矿产,含有丰富的金属元素和浮游生物残骸。例如覆盖一亿多平方公里的海底红粘土中,富含轴、铁、锰、锌、锢、银、金等,具有较大的经济价值。 近年来,科学家们在大洋底发现了33处“热液矿床”,是由海底热液成矿作用形成的块状硫化物多金属软泥及沉积物。这种热涂矿床主要形成于洋中脊,海底裂谷带中,热液通过热泉,间歇泉或喷气孔从海底排出,遇水变冷,加上周围环境中及酸碱度变化,使矿液中金属硫化物和铁锰氧化物沉淀,形成块状物质,堆积成矿丘。有的呈烟筒状,有的呈土堆状,有的呈地毯状从数吨到数千吨不等,是又一项极有开发前途的大洋矿产资源。 石油和天然气是遍及世界各大洲大陆架的矿产资源。石油可以说是海洋矿产资源中的“宠儿”,又被称为“黑色的金子”。据报告,1990年,全世界海上石油已探明储量达×1010吨,海上天然气已探明储量达×1013M3。油气加在一起的价值占了海洋中已知矿产物总产值的70%以上。 石油是“工业的血液”,然而目前全世界已开采石油640亿吨,石油的枯竭在所难免,从海湾战争可以看出石油的价值所在。所以人们转而求助的就是海洋石油资源。天然气是一种无色无味的气体,又称为沼气,成分主要是甲烷。由于含碳量极高,所以极易燃烧,放出大量热量。1000立方米天然气的热量,可相当于两吨半煤燃烧放出的势量。因此,天然气的价值在海洋中仅次于石油而位居第二。 海洋能源概述 浩瀚的大海,不仅蕴藏着丰富的矿产资源,更有真正意义上取之不尽,用之不竭的海洋能源。它既不同于海底所储存的煤、石油、天然气等海底能源资源,也不同于溶于水中的铀、镁、锂、重水等化学能源资源。它有自己独特的方式与形态,就是用潮汐、波浪、海流、温度差、盐度差等方式表达的动能、势能、热能、物理化学能等能源。直接地说就是潮汐能、波浪能、海水温差能、海流能及盐度差能等。这是一种“再生性能源”,永远不会枯竭,也不会造成任何污染。 潮汐能就是潮汐运动时产生的能量,是人类利用最早的海洋动力资源。中国在唐朝沿海地区就出现了利用潮汐来推磨的小作坊。后来,到了11-12世纪,法、英等国也出现了潮汐磨坊。到了二十世纪,潮汐能的魅力达到了高峰,人们开始懂得利用海水上涨下落的潮差能来发电。据估计,全世界的海洋潮汐能约有二十亿多千瓦,每年可发电12400万亿度。 今天,世界上第一个也是最大的潮汐发电厂就处于法国的英吉利海峡的朗斯河河口,年供电量达亿度。一些专家断言,未来无污染的廉价能源是永恒的潮汐。而另一些专家则着眼于普遍存在的,浮泛在全球潮汐之上的波浪。 波浪能主要是由风的作用引起的海水沿水平方向周期性运动而产生的能量。 波浪能是巨大的,一个巨浪就可以把13吨重的岩石抛出20米高,一个波高5米,波长100米的海浪,在一米长的波峰片上就具有3120千瓦的能量,由此可以想象整个海洋的波浪所具有的能量该是多么惊人。据计算,全球海洋的波浪能达700亿千瓦,可供开发利用的为20-30亿千瓦。每年发电量可达9-万亿度。 除了潮汐与波浪能,海流可以作出贡献,由于海流遍布大洋,纵横交错,川流不息,所以它们蕴藏的能量也是可观的。例如世界上最大的暖流——墨西哥洋流,在流经北欧时为1厘米长海岸线上提供的热量大约相当于燃烧600吨煤的热量。据估算世界上可利用的海流能约为亿千瓦。而且利用海流发电并不复杂。因此要海流做出贡献还是有利可图的事业,当然也是冒险的事业。 把温度的差异作为海洋能源的想法倒是很奇妙。这就是海洋温差能,又叫海洋热能。由于海水是一种热容量很大的物质,海洋的体积又如此之大,所以海水容纳的热量是巨大的。这些热能主要来自太阳辐射,另外还有地球内部向海水放出的热量;海水中放射性物质的放热;海流摩擦产生的热,以及其他天体的辐射能,但来自太阳辐射。因此,海水热能随着海域位置的不同而差别较大。海洋热能是电能的来源之一,可转换为电能的为20亿千瓦。但1881年法国科学家德尔松石首次大胆提出海水发电的设想竟被埋没了近半个世纪,直到1926年,他的学生克劳德才实现了老师的夙愿。 此外,在江河入海口,淡水与海水之间还存在着鲜为人知的盐度差能。全世界可利用的盐度差能约26亿千瓦,其能量甚至比温差能还要大。盐差能发电原理实际上是利用浓溶液扩散到稀溶液中释放出的能量。 由此可见,海洋中蕴藏着巨大的能量,只要海水不枯竭,其能量就生生不息。作为新能源,海洋能源已吸引了越来越多的人们的兴趣。

[编辑本段]1. 光合作用的基本概念 中文解释光合作用(Photosynthesis)是植物、藻类利用叶绿素和某些细菌利用其细胞本身,在可见光的照射下,将二氧化碳和水(细菌为硫化氢和水)转化 为有机物,并释放出氧气(细菌释放氢气)的生化过程。植物之所以被称为食物链的生产者,是因为它们能够通过光合作用利用无机物生产有机物并且贮存能量。通过食用,食物链的消费者可以吸收到植物及细菌所贮存的能量,效率为10%~20%左右。对于生物界的几乎所有生物来说,这个过程是它们赖以生存的关键。而地球上的碳氧循环,光合作用是必不可少的。 英文描述Photosynthesis is the conversion of energy from the Sun to chemical energy (sugars) by green plants. The "fuel" for ecosystems is energy from the Sun. Sunlight is captured by green plants during photosynthesis and stored as chemical energy in carbohydrate molecules. The energy then passes through the ecosystem from species to species when herbivores eat plants and carnivores eat the herbivores. And these interactions form food chains. [编辑本段]2. 光合作用的基本原理光合作用可分为光反应和暗反应(又叫碳反应)两个阶段。 光反应条件:光照、光合色素、光反应酶。场所:叶绿体的类囊体薄膜。过程:①水的光解:2H2O→4[H]+O2↑(在光和叶绿体中的色素的催化下)。②ATP的合成:ADP+Pi→ATP(在光、酶和叶绿体中的色素的催化下)。影响因素:光照强度、CO2浓度、水分供给、温度、酸碱度等。意义:①光解水,产生氧气。②将光能转变成化学能,产生ATP,为暗反应提供能量。③利用水光解的产物氢离子,合成NADPH,为暗反应提供还原剂NADPH。 暗反应暗反应的实质是一系列的酶促反应。 条件:暗反应酶。场所:叶绿体基质。影响因素:温度、CO2浓度、酸碱度等。 过程:不同的植物,暗反应的过程不一样,而且叶片的解剖结构也不相同。这是植物对环境的适应的结果。暗反应可分为C3、C4和CAM三种类型。三种类型是因二氧化碳的固定这一过程的不同而划分的。对于最常见的C3的反应类型,植物通过气孔将CO2由外界吸入细胞内,通过自由扩散进入叶绿体。叶绿体中含有C5。起到将CO2固定成为C3的作用。C3再与NADPH及ATP提供的能量反应,生成糖类(CH2O)并还原出C5。被还原出的C5继续参与暗反应。光合作用的实质是把CO2和H2O转变为有机物(物质变化)和把光能转变成ATP中活跃的化学能再转变成有机物中的稳定的化学能(能量变化)。 [编辑本段]3. 光合作用的详细机制植物利用阳光的能量,将二氧化碳转换成淀粉,以供植物及动物作为食物的来源。叶绿体由于是植物进行光合作用的地方,因此叶绿体可以说是阳光传递生命的媒介。 原理 植物与动物不同,它们没有消化系统,因此它们必须依靠其他的方式来进行对营养的摄取。就是所谓的自养生物。对于绿色植物来说,在阳光充足的白天,它们将利用阳光的能量来进行光合作用,以获得生长发育必需的养分。 这个过程的关键参与者是内部的叶绿体。叶绿体在阳光的作用下,把经有气孔进入叶子内部的二氧化碳和由根部吸收的水转变成为淀粉,同时释放氧气 注意事项上式中等号两边的水不能抵消,虽然在化学上式子显得很特别。原因是左边的水,是植物吸收所得,而且用于制造氧气和提供电子和氢离子。而右边的水分子的氧原子则是来自二氧化碳。为了更清楚地表达这一原料产物起始过程,人们更习惯在等号左右两边都写上水分子,或者在右边的水分子右上角打上星号。 光反应和暗反应请参见本词条的“基本原理”栏目。 吸收峰 叶绿素a,b的吸收峰叶绿素a、b的吸收峰过程:叶绿体膜上的两套光合作用系统:光合作用系统一和光合作用系统二,(光合作用系统一比光合作用系统二要原始,但电子传递先在光合系统二开始)在光照的情况下,分别吸收680nm和700nm波长的光子(以蓝紫光为主,伴有少量红色光),作为能量,将从水分子光解过程中得到电子不断传递,(能传递电子得仅有少数特殊状态下的叶绿素a) 最后传递给 辅酶二 NADP+。而水光解所得的氢离子则因为顺浓度差通过类囊体膜上的蛋白质复合体从类囊体内向外移动到基质,势能降低,其间的势能用于合成ATP,以供暗反应所用。而此时势能已降低的氢离子则被氢载体NADP+带走。一分子NADP+可携带两个氢离子,NADP +2e- +H+ =NADPH .还原性辅酶二 DANPH则在暗反应里面充当还原剂的作用。 有关化学方程式H20→2H+ 1/2O2(水的光解) NADP+ + 2e- + H+ → NADPH(递氢) ADP+Pi→ATP (递能) CO2+C5化合物→2C3化合物(二氧化碳的固定) 2C3化合物→(CH2O)+ C5化合物(有机物的生成或称为C3的还原)ATP→ADP+PI(耗能)能量转化过程:光能→不稳定的化学能(能量储存在ATP的高能磷酸键)→稳定的化学能(糖类即淀粉的合成)注意:光反应只有在光照条件下进行,而只要在满足暗反应条件的情况下暗反应都可以进行。也就是说暗反应不一定要在黑暗条件下进行。 光反应阶段和暗反应阶段的关系①联系:光反应和暗反应是一个整体,二者紧密联系。光反应是暗反应的基础,光反应阶段为暗反应阶段提供能量(ATP)和还原剂(【H】),暗反应产生的ADP和Pi为光反应合成ATP提供原料。②区别:(见下表) 项目光反应暗反应 实质光能→ 化学能,释放O2同化CO2形成(CH2O)(酶促反应)时间短促,以微秒计较缓慢 条件需色素、光和酶不需色素和光,需多种酶场所在叶绿体内囊状结构薄膜上进行在叶绿体基质中进行物质转化2H2O→4[H]+O2↑(在光和叶绿体中的色素的催化下) ADP+Pi→ATP(在光、酶和叶绿体中的色素的催化下)CO2+C5→2C3(在酶的催化下)C3+【H】→(CH2O)+ C5(在酶和ATP的催化下)能量转化叶绿素把光能转化为活跃的化学能并储存在ATP中ATP中活跃的化学能转化变为糖类等有机物中稳定的化学能[编辑本段]4. 光合作用的要点解析 光合色素和电子传递链组分 光合色素 类囊体中含两类色素:叶绿素和橙黄色的类胡萝卜素,通常叶绿素和类胡萝卜素的比例约为3:1,chla与chlb也约为3:1, 在许多藻类中除叶绿素a,b外,还有叶绿素c,d和藻胆素,如藻红素和藻蓝素;在光合细菌中是细菌叶绿素等。叶绿素a,b和细菌叶绿素都由一个与镁络合的卟啉环和一个长链醇组成,它们之间仅有很小的差别。类胡萝卜素是由异戊烯单元组成的四萜,藻胆素是一类色素蛋白,其生色团是由吡咯环组成的链,不含金属,而类色素都具有较多的共轭双键。全部叶绿素和几乎所有的类胡萝卜素都包埋在类囊体膜中,与蛋白质以非共价键结合,一条肽链上可以结合若干色素分子,各色素分子间的距离和取向固定,有利于能量传递。类胡罗卜素与叶黄素能对叶绿素a,b启一定的保护作用。几类色素的吸收光谱不同,叶绿素a,b吸收红,橙,蓝,紫光,类胡罗卜素吸收蓝紫光,吸收率最低的为绿光。特别是藻红素和藻蓝素的吸收光谱与叶绿素的相差很大,这对于在海洋里生活的藻类适应不同的光质条件,有生态意义。 集光复合体(light harvesting complex) 由大约200个叶绿素分子和一些肽链构成。大部分色素分子起捕获光能的作用,并将光能以诱导共振方式传递到反应中心色素。因此这些色素被称为天线色素。叶绿体中全部叶绿素b和大部分叶绿素a都是天线色素。另外类胡萝卜素和叶黄素分子也起捕获光能的作用,叫做辅助色素。 光系统Ⅱ(PSⅡ) 吸收高峰为波长680nm处,又称P680。至少包括12条多肽链。位于基粒于基质非接触区域的类囊体膜上。包括一个集光复合体(light-hawesting comnplex Ⅱ,LHC Ⅱ)、一个反应中心和一个含锰原子的放氧的复合体(oxygen evolving complex)。D1和D2为两条核心肽链,结合中心色素P680、去镁叶绿素(pheophytin)及质体醌(plastoquinone)。 细胞色素b6/f复合体(cyt b6/f complex)可能以二聚体形成存在,每个单体含有四个不同的亚基。细胞色素b6(b563)、细胞色素f、铁硫蛋白、以及亚基Ⅳ(被认为是质体醌的结合蛋白)。 光系统Ⅰ(PSI) 能被波长700nm的光激发,又称P700。包含多条肽链,位于基粒与基质接触区和基质类囊体膜中。由集光复合体Ⅰ和作用中心构成。结合100个左右叶绿素分子、除了几个特殊的叶绿素为中心色素外外,其它叶绿素都是天线色素。三种电子载体分别为A0(一个chla分子)、A1(为维生素K1)及3个不同的4Fe-4S。 光反应与电子传递P680接受能量后,由基态变为激发态(P680*),然后将电子传递给去镁叶绿素(原初电子受体),P680*带正电荷,从原 绿叶是光合作用的场所初电子供体Z(反应中心D1蛋白上的一个酪氨酸侧链)得到电子而还原;Z+再从放氧复合体上获取电子;氧化态的放氧复合体从水中获取电子,使水光解。 2H 2O→O2 + 2【2H】+ 4e- 在另一个方向上去镁叶绿素将电子传给D2上结合的QA,QA又迅速将电子传给D1上的QB,还原型的质体醌从光系统Ⅱ复合体上游离下来,另一个氧化态的质体醌占据其位置形成新的QB。质体醌将电子传给细胞色素b6/f复合体,同时将质子由基质转移到类囊体腔。电子接着传递给位于类囊体腔一侧的含铜蛋白质体蓝素(plastocyanin,PC)中的Cu2+,再将电子传递到光系统Ⅱ。 P700被光能激发后释放出来的高能电子沿着A0→ A1 →4Fe-4S的方向依次传递,由类囊体腔一侧传向类囊体基质一侧的铁氧还蛋白(ferredoxin,FD)。最后在铁氧还蛋白-NADP还原酶的作用下,将电子传给NADP+,形成NADPH。失去电子的P700从PC处获取电子而还原。 以上电子呈Z形传递的过程称为非循环式光合磷酸化,当植物在缺乏NADP+时,电子在光系统内Ⅰ流动,只合成ATP,不产生NADPH,称为循环式光合磷酸化。 光合磷酸化一对电子从P680经P700传至NADP+,在类囊体腔中增加4个H+,2个来源于H2O光解,2个由PQ从基质转移而来,在基质外一个H+又被用于还原 NADP+,所以类囊体腔内有较高的H+(pH≈5,基质pH≈8),形成质子动力势,H+经ATP合酶,渗入基质、推动ADP和Pi结合形成ATP。 ATP合酶,即CF1-F0偶联因子,结构类似于线粒体ATP合酶。CF1同样由5种亚基组成α3β3γδε的结构。CF0嵌在膜中,由4种亚基构成,是质子通过类囊体膜的通道。 卡尔文原理卡尔文循环(Calvin Cycle)是光合作用的暗反应的一部分。反应场所为叶绿体内的基质。循环可分为三个阶段: 羧化、还原和二磷酸核酮糖的再生。大部分植物会将吸收到的一分子二氧化碳通过一种叫二磷酸核酮糖羧化酶的作用整合到一个五碳糖分子1,5-二磷酸核酮糖(RuBP)的第二位碳原子上。此过程称为二氧化碳的固定。这一步反应的意义是,把原本并不活泼的二氧化碳分子活化,使之随后能被还原。但这种六碳化合物极不稳定,会立刻分解为两分子的三碳化合物3-磷酸甘油酸。后者被在光反应中生成的NADPH+H还原,此过程需要消耗ATP。产物是3-磷酸丙糖。后来经过一系列复杂的生化反应,一个碳原子将会被用于合成葡萄糖而离开循环。剩下的五个碳原子经一些列变化,最后在生成一个1,5-二磷酸核酮糖,循环重新开始。循环运行六次,生成一分子的葡萄糖。 C3类植物 二战之后,美国加州大学伯利克分校的马尔文·卡尔文与他的同事们研究一种名叫Chlorella的藻,以确定植物在光合作用中如何固定CO2。此时C14示踪技术和双向纸层析法技术都已经成熟,卡尔文正好在实验中用上此两种技术。 他们将培养出来的藻放置在含有未标记CO2的密闭容器中,然后将C14标记的CO2注入容器,培养相当短的时间之后,将藻浸入热的乙醇中杀死细胞,使细胞中的酶变性而失效。接着他们提取到溶液里的分子。然后将提取物应用双向纸层析法分离各种化合物,再通过放射自显影分析放射性上面的斑点,并与已知化学成份进行比较。 卡尔文在实验中发现,标记有C14的CO2很快就能转变成有机物。在几秒钟之内,层析纸上就出现放射性的斑点,经与一直化学物比较,斑点中的化学成份是三磷酸甘油酸(3-phosphoglycerate,PGA),是糖酵解的中间体。这第一个被提取到的产物是一个三碳分子, 所以将这种CO2固定途径称为C3途径,将通过这种途径固定CO2的植物称为C3植物。后来研究还发现,CO2固定的C3途径是一个循环过程,人们称之为C3循环。这一循环又称卡尔文循环。 C3类植物,如米和麦,二氧化碳经气孔进入叶片后,直接进入叶肉进行卡尔文循环。而C3植物的维管束鞘细胞很小,不含或含很少叶绿体,卡尔文循环不在这里发生。

论文合作的研究现状

研究现状是开题报告的关键部分,对开题报告的层次和水平起决定性作用,也是英语论文“文献综述”的基础。

撰写研究现状之前,需要查阅与论文选题有关的国内外文献,以便了解国内外在该选题上的研究现状,比如:目前已经有了哪些方面的研究;这些研究是如何实施的;它们的研究方向和深度;取得了什么成果;还有哪些问题有待解决等等。

对选题相关文献的认真查阅不但可以让我们避免进行无效重复的研究工作,而且可以开阔我们的视野、拓展我们的研究视角。通过较全面的国内外文献资料的分析就可以发现以往研究的不足或漏洞,甚至可以启迪新的研究思维和角度,为我们提供新的研究目的和切入点。

写论文研究现状注意事项

研究现状内容长度一般是在1000字左右。并要附上有权威性和时效性的参考文献目录。在写研究现状时,不能单纯列举,应避免繁琐和不得要领。

另外也应避免空洞和泛泛而谈。要先从大处着手,然后逐步归拢,最后集中到本选题的研究问题上。要对所搜集到的研究文献进行的归纳和整合,客观地阐述研究背景,然后对巳有研究的不足进行主观评论。

必须指出国内外文献就相关论题已经提出的观点、解决方法和阶段性成果,阐述这些研究的广度、深度和不足,从而提出有待进一步研究的问题,确定本选题研究的平台,并指出本选题的研究预期将有哪些突破。

论文研究现状怎么写 课题研究现状也叫“国内外相关研究现状综述”,即简述储综述别人在本研究领域或相关课题研究中做了什么,做得如何,有哪些问题解决了,哪些尚未解决,以便为自己开展课题研究提供一个背景和起点。也有利于自己课题找到突破口和创新处。如果说格式的话,基本上就是先分门别类地梳理一下相关研究及其成果,注意最好是条理化、分门别类,这本身就是一项研究。分类是最基础性的研究工作。然后对这些研究和成果进行评论,共同点、不同点、优点、缺点,然后做一个总结。大概就是如此。 参考资料: 论文进展情况怎么写 进展就是你所研究的领域现在发展到什么水平了。你可以从你研究的东西的起源开始写,是怎么发现的。然后在写有哪些人做过这个研究并得出了什么结论或哪些方面做过研究,有哪些人做。最后要总结一下,做了这么多研究有哪些不足,这个不足就厂你要研究的东西。也就是你研究的价值。 论文的开题报告中的本课题的研究现状怎么写 可以参考chenghaipaper/?/article/id-19/index 在毕业论文的开题报告中,一般都会要求对研究领域的国内外研究现状进行综述,以体现毕业生对相关文献的收集、整理与参考的完成情况。同时研究现状综述一般也会放在毕业论文的正文中,所以,掌握这一部分内容的写法与技巧不仅有利于开题报告的顺利完成,同时对后期的毕业论文正式撰写工作也有非常大的帮助。 相对于理工科专业而言,偏向文科类的专业对于毕业论文中的文献综述(即国内外研究现状)的要求更加明确,通常为论文中的必备项,在毕业论文中占据着重要的地位与篇幅。 严格而言,研究现状综述是对毕业论文研究领域的起步阶段到当前的研究状况进行一个简单的总结。所以,这部分内容一般包括两个方面: 第一,领域内比较成熟的概念、研究成果的综述 在撰写研究现状综述时,如果本研究领域内已有比较成熟的理论体系,则需要对该理论体系的创立、完善过程进行概括描述,包括做出突出贡献的人物及其主要观点。一般的撰写格式为:人名(年代)主要观点。并按照时间顺序进行排序描述。 这部分内容可以从相关的教科书、以往的毕业论文中进行参考,同时为了避免在论文查重时达到要求,需要使用自己的话语进行描述。 但是,毕业论文的开题报告一般没有重复率要求,如果时间比较紧,则可以直接将书本或以往论文中的内容复制到开题报告中,在论文写作时换一种说法即可。 第二,领域内当前的论文概述 这部分内容需要毕业生收集领域内的相关论文文献,一般要求在10年之内的论文。在写作时按照“作者名+(年份)+主要观点”的格式进行写作即可。通常需要参考至少五篇以上的论文,并用自己的话语对作者的主要观点以及贡献进行总结。 最后,研究现状综述中,不能带有毕业生个人的观点与看法,需要完全客观地将其他人的研究成果及观点进行表述。这里提供一种常用的写法: “某人(2006)通过使用某种方法对某一问题进行了研究与探讨,并指出……(作者的观点概述)。” 一条内容一般字数要求200字左右即可。理工科类专业的毕业论文则没有严格的规定,在撰写研究现状时简单对当前某一项技术的发展历程进行概括即可。 参考资料:诚海毕业论文网 chenghaipaper论文中国内外的研究现状及发展趋势怎么写 你这篇中国知网也好, 万方数据也好都有例子! 甚至百度文库都有! 英文原文最好用谷歌学术搜索! ==================论文写作方法=========================== 论文网上没有免费的,与其花人民币,还不如自己写,万一碰到人的,就不上算了。 写作论文的简单方法,首先大概确定自己的选题,然后在网上查找几份类似的文章,通读一遍,对这方面的内容有个大概的了解! 参照论文的格式,列出提纲,补充内容,实在不会,把这几份论文综合一下,从每篇论文上覆制一部分,组成一篇新的文章! 然后把按自己的语言把每一部分换下句式或词,经过换词不换意的办法处理后,网上就查不到了,祝你顺利完成论文! 毕业论文中如何写“国内外研究现状”? 通过写国内外研究现状,可以考察学生是不是阅读了大量的相关文献。在写之前,同学们要先把收集和阅读过的与所写毕业论文选题有关的专著和论文中的主要观点归类整理,并从中选择最具有代表性的作者。在写毕业论文时,对这些主要观点进行概要阐述,并指明具有代表性的作者和其发表观点的年份。还要分别国内外研究现状评述研究的不足之处,即还有哪方面没有涉及,是否有研究空白,或者研究不深入,还有哪些理论问题没有解决,或者在研究方法上还有什么缺陷,需要进一步研究。三、写国内外研究现状应注意的问题二是要反映最新研究成果。三是不要写得太少。如果只写一小段,那就说明你没有看多少材料。四是如果没有与毕业论文选题直接相关的文献,就选择一些与饥业论文选题比较靠近的内容来写。 毕业论文开题报告中的“国内外发展现状、研究动态”,怎么写啊? 1 总述开题报告的总述部分应首先提出选题,并简明扼要地说明该选题的目的、目前相关课题研究情况、理论适用、研究方法、必要的数据等等。2 提纲开题报告包含的论文提纲可以是粗线条的,是一个研究构想的基本框架。可采用整句式或整段式提纲形式。在开题阶段,提纲的目的是让人清楚论文的基本框架,没有必要像论文目录那样详细。开题报告学生:一、 选题意义1、 理论意义2、 现实意义二、 论文综述1、 理论的渊源及演进过程2、 国外有关研究的综述3、 国内研究的综述4、 本人对以上综述的评价三、 论文提纲前言、一、1、2、3、 二、1、2、3、 三、1、2、3、结论四、论文写作进度安排毕业论文开题报告提纲一、开题报告封面:论文题目、系别、专业、年级、姓名、导师二、目的意义和国内外研究概况三、论文的理论依据、研究方法、研究内容四、研究条件和可能存在的问题五、预期的结果六、进度安排 《论文进展情况怎么写》 进展就是你所研究的领域现在发展到什么水平了。你可以从你研究的东西的起源开始写,是怎么发现的。然后在写有哪些人做过这个研究并得出了什么结论或哪些方面做过研究,有哪些人做。最后要总结一下,做了这么多研究有哪些不足,这个不足就是你要研究的东西。也就是你研究的价值。 我的论文是在导师的指导下,从选题开始,经过了收集资料、编制论文提纲、完成 开题报告等论文撰写过程,现在论文初稿已基本完成,取得了阶段性的成果。 我的论文主要研究礼貌原则视角下委婉语的差异,通过运用对比,分析,举例例证等写作手法进行研究,总结委婉语在中英生活中的运用差异,怎样更好运用委婉语,进而达到使跨文化交际更顺畅的目的。 在资料收集阶段,由于相关的资料文献较多,针对什么什么,需要在什么什么基础上中大量蒐集较为新颖的例证,并进行较深入的思考,我耗费了大量的精力和时间来阅读、观看电影、思考、分析和整理。接下来,按照预期的工作进度,下一步,首先要针对论文的文字、格式和内容进行基本的修改,使之精简和升华;其次我需要多翻阅一些参考文献、更有针对性的在什么什么中寻找例证来支持论点,之后需要在老师的指导之下,再对我论文进行梳理,看能否再找出一些创新点来使论文更加出彩。 从毕业论文开始以来,我严格按照指导老师的要求,采用一丝不苟的学习态度,从图书馆从因特网详细查找了与消费心理、消费行为以及广告策略相关的文献资料,设计制作了调查问卷并进行实地调查,并以论文任务书和开题报告为立足点,按部就班,已初步完成设计的大部分工作,以下是具体进展情况。 1.毕业设计(论文)工作任务的进展情况 (1)提交开题报告,参加开题答辩。(已完成) (2)编写调查问卷,进行调研活动。(已完成)。 (3)撰写论文初稿。(已完成) (4)修改论文初稿,完成正稿。(进行中) 已经认真写好开题报告,并在规定日期交给张俊老师。 已经完成调研活动,主要以调查问卷为主,实印刷50份调查问卷,随机发放给本校学生,实收回48份。经过对数据的整理分析,总结出当代大学生消费特点、消费倾向、消费存在的问题,分析了形成这些现象的主观原因及客观原因。 已经完成论文的初稿撰写。 研究本题目的意义:大学生的消费行为,与其他消费者一样,也要经历认识过程、情感过程和意志过程。大学生所受教育的经历和所处的特殊的校园环境,使得他们成为社会上一个比较特殊的消费群体,产生了与其他消费者不同的消费需求,具有比较特殊的消费心理,外观为不同的消费行为。如果能够充分认识大学生的消费心理以及由此而进行的消费行为特征,便可以为商家进行针对大学的广告策略提供有力的理论指导和实际数据依据。 大学生消费的方面:主要有基本生活消费、学习消费、休闲娱乐消费、人际交往消费等几个方面。 大学生消费特征:包换潮汐性、独特性与普遍性共存、符号性、情感指导性。大学生的消费容易出现潮汐现象。即一个新事物、新品牌在大学生市场的渗透会在某一个节点出现突然的高峰。原因可以从多角度解释,但根源在于:大学生高度一致的群体认同感。当代大学生追求个性,希望自己被视为有独特风格的人。于是,他们追求独特、新奇、时髦的产品。但与此同时,特特、新奇带来的往往是流行、普及,从个体消费走向普遍消费,有时过程并不复杂。商品除了使用价值和交换价值以外,还具有另外一种价值属性,那就是符号价值。一件商品,越是能够体现消费者的社会地位和社会声望,越是能够将消费者与其他人区别开来,它的符号价值也就越高。这种“重视商品所传达的社会和个人信息的消费行为,就叫做符号消费”。于是,大学生们选择和消费的产品或品牌成了自我表现、体现个...... 论文怎么写 关于经济发展现状的 20分 浅谈我国低碳经济发展现状及对策 摘 要:全球气候变暖是当前世界各国广泛关注的问题之一,而世界经济的发展对能源需求量的持续增加,使二氧化碳的排放量、温室气体排放所带来的环境和生态问题将进一步加剧。而且我国能源紧张、人均资源占有量低、环境污染严重也使我国面临着较大的国际转移排放压力。倡导发展低碳经济,符合科学发展观的客观要求,也有利于现代能源服务的普及、可再生能源的利用、提高能源效率、改善能源结构和加强能源安全。 关键词:低碳经济;现状政策选择 一、低碳经济的内涵 低碳经济是一种全新的经济理念,低碳经济的提法最早源于英国在2003年发布的能源白皮书“我们未来的能源:创建低碳经济。”从可持续发展的角度认识,低碳经济是通过技术创新、制度创新、产业转型、新能源开发等多种手段,尽可能地减少煤炭石油等高碳能源消耗,减少温室气体排放,达到经济社会发展与生态环境保护双赢的一种经济发展形态。从技术角度认识,低碳经济是以市场机制为基础,在制度框架和政策措施的作用下,利用提高能效技术、节约能源技术、可再生能源技术和温室气体减排技术等各种低碳技术,促进整个社会经济朝着高能效、低能耗和低碳排放的模式转型。 综上所述,广义的低碳经济是以低排放、低能耗、低污染为标志的绿色生态经济模式。目标是控制碳排放,维持生物圈碳平衡;实质是提高能源利用效率和创建清洁能源结构;核心是技术创新、制度创新和发展观的转变。可以说,发展低碳经济是一场涉及价值观念、国家权益、生产生活方式的全球性革命。 二、国外发展低碳经济的现状 近年来,越来越多的国家把环境保护作为经济发展战略的重要组成部分,通过制定低碳经济政策,积极推动低碳绿色增长。尤其是为了应对此次全球金融危机,一些国家更是把开发新能源、发展低碳产业作为重振经济的重要动力。 德国发展低碳经济的重点是发展生态工业。德国的生态工业政策主要包括六个方面的内容:严格执行环保政策;制定各行业能源有效利用战略;扩大可再生能源使用范围;可持续利用生物智能;推出 *** 汽车业改革创新措施以及实行环保教育、资格认证等方面的措施。为了实现从传统经济向绿色经济转轨,德国除了注重加强与欧盟工业政策的协调和国际合作之外,还计划增加 *** 对环保技术创新的投资,并通过各种政策措施,鼓励私人投资。德国 *** 希望通过筹集公共和私人资金,建立环保和创新基金,以此推动绿色经济的发展。 法国的低碳经济政策重点是发展核能和可再生能源。2008年12月,法国环境部公布了一揽子旨在发展可再生能源的计划,这一计划有50项措施,涵盖了生物能源、风能、地热能、太阳能以及水力发电等多个领域。除了大力发展可再生能源之外,2009年,法国 *** 还投资4亿欧元,用于研发清洁能源汽车和“低碳汽车”。此外,核能一直是法国能源政策的支柱,也是法国低碳经济的一个重点。 美国选择以开发新能源、发展绿色经济作为此次全球金融危机后重新振兴美国经济的主要动力。美国 *** 低碳经济政策可以进一步分为节能增效、开发新能源、应对气候变化等多个方面。其中,新能源的开发是核心。2009年2月15 日,美国出台了《美国复苏与再投资法案》,投资总额达到7870亿美元,该法案将发展新能源列为重要内容,包括发展高效电池、智能电网、碳储存和碳捕获、可再生能源(如风能和太阳能等)。在节能方面最主要的是汽车节能。此外,为应对气候变暖,美国力求通过一系列节能环保措施大力发展低碳经济。 三、我国发展低碳经济的实践 在低碳经济的实践上,英国作为低碳经济的先行国,在2006年通过了全球第一个有关低碳经济的法案一《气候...... 开题报告的研究现状怎么写啊

研究课题申报中“目前的研究状况”是指研究课题目前国内外有些什么研究成果,以及对这些成果的观点综述。写国内外研究现状应注意:

1、文中反映最新研究成果。预期成果一般是论文或调查(实验)报告等形式。成果表达方式是通过文字、图片、实物和多媒体等形式来表现。

2、如果没有与毕业论文选题直接相关的文献,选择一些与毕业论文选题比较靠近的内容来写。另外,还应提出该课题目前已做了哪些工作,还存在哪些困难和问题,在哪些方面需要得到学校和老师帮助等。

写研究状况方法

1、 研究背景研究背景即提出问题,阐述研究该课题的原因。研究背景包括理论背景和现实需要。还要综述国内外关于同类课题研究的现状。

2、目的意义目的意义是指通过该课题研究将解决什么问题(或得到什么结论),而这一问题的解决(或结论的得出)有什么意义。有时将研究背景和目的意义合二为一。

3、成员分工成员分工应是指课题组成员在研究过程中所担负的具体职责,要人人有事干、个个担责任。组长负责协调、组织。

4、实施计划实施计划是课题方案的核心部分,它主要包括研究内容、研究方法和时间安排等。研究内容是指可操作的东西,一般包括:研究方向;子课题(数目和标题);与研究方案有关的内容,即要通过什么、达到什么等等;研究方法要写明是文献研究还是实验、调查研究。

5、可行性论证可行性论证是指课题研究所需的条件,即研究所需的信息资料、实验器材、研究经费、学生的知识水平和技能及教师的指导能力。

论文开题报告研究现状写法如下:

1、写国内外研究现状之前,要先把收集和阅读过的与所写毕业论文选题有关的专著和论文中的主要观点归类整理,并从中选择最具有代表性的作者。在写毕业论文时,对这些主要观点进行概要阐述,并指明具有代表性的作者和其发表观点的年份。还要分别国内外研究现状评述研究的不足之处,即还有哪方面没有涉及或者在研究方法上还有什么缺陷,需要进一步研究。

开题报告的是写论文的序章,是第一道流程,主要是用来告诉别人,为什么选择这个论文题目,选这个题目的目的和意义,选这个题目干什么,后续打算怎么写。

2、写国内外研究现状应注意的问题是不要把研究现状写成事物本身发展现状。写股指期货研究现状,应该写有哪些专著或论文、哪位作者、有什么观点,而不是写股指期货本身何时产生、有哪些交易品种、如何演变。要反映最新研究成果。不要写得太少,只写一小段。如果没有与毕业论文选题直接相关的文献,就选择一些与毕业论文选题比较靠近的内容来写。

综述植物生长物质研究现状论文

无土栽培 无土栽培是在植物矿质营养学研究的基础上发展起来的一门新兴科学技术.它不用天然土壤,完全用化学溶液(营养液)栽培植物。 一、无土栽培的发展简史 人类对植物矿质营养的探索,可以追溯到公元前600年亚里斯多德的时代,但是目前比较公认的,有关植物矿质营养研究的最早科学报告是1600年Belgion Jan Van Helmant发表的著名的柳树实验。19世纪中叶(1842) Wiegmen 和 Polsloff第一次用重蒸馏水和盐类成功地培养植物,并证明了水中溶解的盐类是植物生长的必需物质。但这一时期的最杰出的代表人物,应当认为是 Van Liebig(1803-1873),他证明了植物体中的碳来自空气中的CO2,H和O来自NH3、NO3-,其它一些矿质元素均来自土壤环境。他的工作彻底否定了当时流行的腐殖质营养理论,建立了矿质营养理论的雏型,他的理论也是现代”营养耕作”理论的先导。 1838年德国科学家斯鲁兰格尔,鉴定出来植物生长发育需要15种营养元素。1859年德国著名科学家Sachs和Knop,建立了直到今天还沿用的、用溶液培养来植物矿质营养的方法。在此基础上,逐步演变和发展而成为今天的无土栽培实用科学技术。 1920营养液的制备达到标准化,但这些都是在实验室内进行的试验,尚未应用于生产。1929年美国加利福尼亚大学的 教授,利用营养液成功地培育出一株高米的番茄,采收果实14公斤,引起人们极大的关注。被认为是无土栽培技术由试验转向实用化的开端。 1935年一些蔬菜和花卉种植者,在Gericke的指导下,进行了大规模的生产实践。首次把无土栽培发展到商业规模,面积最大的有公顷。同时美国中西部发展了一些砂培和砾培的技术,水培技术也很快传到欧洲、印度和日本等地。Gericke教授并把无土栽培定义为”Hydroponics ”(hydor是”水”的意思,ponics意为”放置”)。 第二次世界大战期间,水培在生产上起了相当作用。在Gericke教授指导下,泛美航空公司在太平洋中部荒芜的威克岛上种植蔬菜,用无土栽培技术,解决了航班乘客和部队服务人员吃新鲜蔬菜问题。以后英国农业部也对水培发生兴趣,1945年伦敦英国空军部队在伊拉克的哈巴尼亚和波斯湾的巴林群岛开始进行无土栽培,解决了吃菜靠飞机由巴勒斯坦空运的问题。以后在圭亚那、西印度群岛、中亚的不毛沙地上,科威特石油公司等单位,都运用无土栽培为他们的雇员生产新鲜蔬菜。 由于无土栽培在世界范围内的不断发展,1955年9月,在荷兰成立了国际无土栽培学会。当时只有一个工作组、成员12人。而到了1980年召开的第五届国际无土栽培会议时,会员人数已发展到45个国家的300人。据不完全统计,全世界目前关于无土栽培的研究机构,大约在130个以上。栽培面积也不断扩大,在新西兰,50%的番茄靠无土栽培生产。在意大利的园艺生产中,无土栽培占有20%的比重。在日本无土栽培生产的草莓占总产量的66%、青椒占52%、黄瓜占37%、番茄占27%、总面积已达500公顷。荷兰是无土栽培面积最大的国家,1986年统计已有2500公顷。目前无土栽培技术,已在全世界100多个国家应用发展。 我国无土栽培技术在研究应用起步较晚,但较原始的无土栽培技术却有悠久历史。生豆芽、种水仙早有记载(至晚在宋代就有),但较正规的科学研究和生产试验,则是近十几年的事。山东农业大学于1975年开始用蛭石栽培西瓜、黄瓜、番茄等,均获成功,1987年在胜利油田推广面积达6000平方米。无土育苗技术已在我国广泛运用,北京市朝阳区1987年,无土育苗的数量,已占总育苗数量的%。1985年在河北省农科院蔬菜研究所,召开了全国会议,成立了中国的无土栽培学组,并于1986、1987、召开了全国性的学术讨论会,出席者多达百人。1988年5月,中国首次出席了在荷兰召开的第七届国际无土栽培学会的年会,并在会上发表了论文,引起了很多国家的重视。 二、无土栽培的优点 无土栽培之所以能迅速在全世界范围内发展,是因为这种新的栽培技术与常规土壤比较有许多优点。 (一)产量高、品质好 无土栽培能充分发挥作物的生产潜力,与土壤栽培相比,产量可以成倍或几十倍地提高,如4-4-1所示。 上表说明土壤栽培不仅产量低,而且消耗水分很多。 北京农业大学园艺系在北京地区秋季进行大棚黄瓜无土栽培试验,自7月30日播种至9月14日,共计46天,浇水(营养液)共立方米。若进行土培,46天中至少浇水5-6次,需用50-60立方米的水,统计结果,节水率为%。节水效果非常明显,是发展节水型农业的有效措施之一。 无土栽培不但省水,而且省肥,一般统计认为土栽培养分损失比率约50%左右,我国农村由于科学施肥技术水分低,肥料利用率更低,仅30-40%,一半多的养分都损失了,在土壤中肥料溶解和被植物吸收利的过程很复杂,不仅有很多损失,而且各种营养元素的损失不同,使土壤溶液中各元素间很难维持平衡。而无土栽培中,作物所需要的各种营养元素,是人为配制成营养液施用的,不仅不会损失,而且保持平衡,根据作物种类以及同一作物的不同生育阶段,科学地供应养分,所以作物生长发育健壮,生长势强,增产潜力可充分发挥出来。 (三)清洁卫生 无土栽培施用的是无机肥料,没有臭味,也不需要堆肥场地。土栽培施有机肥,肥料分解发酵,产生臭味污染环境,还会使很多害虫的卵孳生,危害作物,无土栽培则不存在这些问题。尤其室内种花,更要求清洁卫生,一些高级旅馆或宾馆,过去施用有机花肥,污染环境,是个难以解决的问题,无土养花便迎刃而解。 (四)省力省工、易于管理 无土栽培不需要中耕、翻地、锄草等作业,省力省工。浇水追肥同时解决,由供液系统定时定量供给,管理十分方便。土培浇水时,要一个个地开和堵畦口,是一项劳动强度很大的作业,无土栽培则只需开启和关闭供液系统的阀门,大大减轻了劳动强度。一些发达国家,已进入微电脑控制时代,供液及营养液成分的调控,完全用计算机控制,几乎与工业生产的方式相似。 (五)避免土壤连作障碍 设施栽培中,土壤极少受自然雨水的淋溶,水分养分运动方向是自下而上。土壤水分蒸发和作物蒸腾,使土壤中的矿质元素由土壤下层移向表层,常年累月、年复一年,土壤表层积聚了很多盐分,对作物有危害作用。尤其是设施栽培中的温室栽培,一经建设好,就不易搬动,土壤盐分积聚后,以及多年栽培相同作物,造成土壤养分平衡,发生连作障碍,一直是个难以解决的问题。在万不得已情况下,只能用耗工费力的”客土”方法解决。而应用无土栽培后,特别是采用水培,则从根本上解决了此问题。土传病害也是设施栽培的难点,土壤消毒,不仅困难而且消耗大量能源,成本可观,且难以消毒彻底。若用药剂消毒既缺乏高效药品,同时药剂有害成分的残留还危害健康,污染环境。无土栽培则是避免或从根本上杜绝土传病害的有效方法。 (六)不受地区限制、充分利用空间 无土栽培使作物彻底脱离了土壤环境,因而也就摆脱了土地的约束。耕地被认为是有限的、最宝贵的、又是不可再生的自然资源,尤其对一些耕地缺乏的地区和国家,无土栽培就更有特殊意义。无土栽培进入生领域后,地球上许多沙漠、荒原或难以耕种的地区,都可采用无土栽培方法加以利用。例如在中东和墨西哥,人们在海滨沙滩上建立起了很多塑料温室,与海水淡化系统相结合,采用无土栽培技术,生产新鲜蔬菜,成为沙漠中的绿洲,这为解决地球上许多贫瘠地区人民生活的困难,带来了福音。 此外,无土栽培还不受空间限制,可以利用城市楼房的平面屋顶种菜种花,无形中扩大了栽培面积。据1986年的卫星测定,北京市就有平面屋顶16000多亩,如果充分利用起来,可以产生很大的经济效益和社会效益。 (七)有利于实现农业现代化 无土栽培使农业生产摆脱了自然环境的制约,可以按照人的意志进行生产,所以是一种受控农业的生产方式。较大程度地按数量化指标进行耕作,有利于实现机械化、自动化,从而逐步走向工业化的生产方式。目前在奥地利、荷兰、苏联、美国、日本等都有水培”工厂”,是现代化农业的标志。我国航空工业进出口公司,曾在1986年引进了日本的无土栽培设备,也建立了一座小型的水增工厂,参观学习的人络绎不绝,反映出人们对这一新技术的兴趣。 三、无土栽培的类型和方式 无土栽培的方式方法多种多样,不同国家、不同地区由于科学技术发达水平不同,当地资源条件不同,自然环境也千差万别,所以采用的无土栽培类型和方式方法各异。 目前比较普遍的分类方法,是根据作物根系的固定方法来区分。大体上可以分为无基质(也称介质)栽培和有基质栽培两大类(表4-4-3)。 (一)水培 水培是指植物根系直接与营养液接触,不用基质的栽培方法。最早的水培是将植物根系浸入营养液中生长,这种方式会出现缺O2现象,影响根系呼吸,严重时造成料根死亡。为了解决供O2 问题,英国Cooper在1973年提出了营养液膜法的水培方式,简称”NFT”(Nutrient Film Technique)。它的原理是使一层很薄的营养液(-1厘米)层,不断循环流经作物根系,既保证不断供给作物水分和养分,又不断供给根系新鲜O2。NFT法栽培作物,灌溉技术大大简化,不必每天计算作物需水量,营养元素均衡供给。根系与土壤隔离,可避免各种土传病害,也无需进行土壤消毒。 (二)雾(气)培 又称气增或雾气培。它是将营养液压缩成气雾状而直接喷到作物的根系上,根系悬挂于容器的空间内部。通常是用聚丙烯泡沫塑料板,其上按一定距离钻孔,于孔中栽培作物。两块泡沫板斜搭成三角形,形成空间,供液管道在三角形空间内通过,向悬垂下来的根系上喷雾。一般每间隔2-3分钟喷雾几秒钟,营养液循环利用,同时保证作物根系有充足的氧气。但此方法设备费用太高,需要消耗大量电能,且不能停电,没有缓冲的余地,目前还只限于科学研究应用,未进行大面积生产。 (三)基质栽培 基质栽培是无土栽培中推广面积最大的一种方式。它是将作物的根系固定在有机或无机的基质中,通过滴灌或细流灌溉的方法,供给作物营养液。栽培基质可以装入塑料袋内,或铺于栽培沟或槽内。基质栽培的营养液是不循环的,称为开路系统,这可以避免病害通过营养液的循环而传播。 基质栽培缓冲能力强,不存在水分、养分与供O2之间的矛盾,且设备较水增和雾培简单,甚至可不需要动力,所以投资少、成本低,生产中普遍采用。从我国现状出发,基质栽培是最有现实意义的一种方式。 欧洲许多国家目前应用较多的基质是岩棉(rockwool),它是由60%的辉绿岩,20%石灰石和20%的焦碳混合后,在1600℃的高温下煅烧熔化,再喷成直径为毫米的纤维,而后冷却压成板块或各种形状。岩棉的优点是可形成系列产品(岩棉栓、块、板等),使用搬运方便,并可进行消毒后多次使用。但是使用几年后就不能再利用,废岩棉的处理比较困难,在使用岩棉栽培面积最大的荷兰,已形成公害。所以,日本现在有些人主张开发利用有机基质,使用后可翻入土壤中做肥料而不污染环境。 四、无土栽培技术要点 不论采用何种类型的无土栽培,几个最基本的环节必须掌握,无土栽培时营养液必须溶解在水中,然后供给植物根系。基质栽培时,营养液浇在基质中,而后被作物根系吸收。所以对水质、营养液和所用的基质的理化性状,必须有所了解。 (一)水质 水质与营养液的配制有密切关系。水质标准的主要指标是电导度(EC),pH值和有害物质含量是否超标。 电导度(EC)是溶液含盐浓度的指标,通常用毫西门子(mS)表示。各种作物耐盐性不同,耐盐性强的(EC=10mS)如甜菜、菠菜、甘蓝类。耐盐中等(EC=4mS),如黄瓜、菜豆、甜椒等。无土栽培对水质要求严格,尤其是水培,因为它不象土栽培具有缓冲能力,所以许多元素含量都比土壤栽培允许的浓度标准低,否则就会发生毒害,一些农田用水不一定适合无土栽培,收集雨水做无土栽培,是很好的方法。无土栽培的水,pH值不要太高或太低,因为一般作物对营养液pH值的要求从中性为好,如果水质本身pH值偏低,就要用酸或碱进行调整,既浪费药品又费时费工。 (二)营养液 营养液是无土栽培的关键,不同作物要求不同的营养液配方。目前世界上发表的配方很多,但大同小异,因为最初的配方本源于对土壤浸提液的化学成分分析。营养液配方中,差别最大的是其中氮和钾的比例。表4-4-4介绍了从50年代到80年代不同科学家所采用的配方,可供参考。 配制营养液要考虑到化学试剂的纯度和成本,生产上可以使用化肥以降低成本。配制的方法是先配出母液(原源),再进行稀释,可以节省容器便于保存。需将含钙的物质单独盛在一容器内,使用时将母液稀释后再与含钙物质的稀释液相混合,尽量避免形成沉淀。营养液的pH值要经过测定,必须调整到适于作物生育的PH值范围,水增时尤其要注意pH值的调整,以免发生毒害。 (三)基质的理化性状 用于无土栽培的基质种类很多,已在表4-4-3中列举,可供参考。可根据当地基质来源,因地制宜地加以选择,尽量选用原料丰富易得、价格低廉、理化性状好的材料做为无土栽培的基质。无土栽培对基质的要求是: 1.具有一定大小的固形物质。这会影响基质是否具有良好的物理性状。基质颗粒大小会影响容量。孔隙度、空气和水的含量。按着粒径大小可分为五级、即:1毫米;1-5毫米;5-10毫米;10-20毫米;20-50毫米。可以根据栽培作物种类、根系生长特点、当地资状况加以选择。 2.具有良好的物理性质。基质必须疏松,保水保肥又透气。南京农业大学吴志行等研究认为,对蔬菜作物比较理想的基质,其粒径最好以毫米,总孔隙度>55%,容重为克•厘米-3,空气容积为25-30%,基质的水气比为1:4。 3.具有稳定的化学性状,本身不含有害成分,不使营养液发生变化。基质的化学性状主要指以下几方面: PH值:反应基质的酸碱度,非常重要。它会影响营养液的pH值及成分变化。PH=6-7被认为是理想的基质。 电导度(EC):反映已经电离的盐类溶液浓度,直接影响营养液的成分和作物根系对各种元素的吸收。 缓冲能力:反映基对肥料迅速改变pH值的缓冲能力,要求缓冲能力越强越好。 盐基代换量:是指在pH=7时测定的可替换的阳离子含量。一般有机机质如树皮、锯未、草炭等可代换的物质多;无机基质中蛭石可代换物质较多,而其它惰性基质则可代换物质就很少。 4.要求基质取材方便,来源广泛,价格低廉。浙江农科院园艺研究所选用南方农村广 为存在的砻糠灰(农村家庭饭用的燃料废渣),做无土栽培基质,栽培番茄,效果良好,大幅度降低了成本。 在无土栽培中,基质的作用是固定和支持作物;吸附营养液;增强根系的透气性。基质是十分重要的材料,直接关系栽培的成败。基质栽培时,一定要按上述几个方面严格选择。北京农业大学园艺系通过1986-1987年的试验研究,在黄瓜基质栽培时,营养液与基质之间存在着显著的交互作用,互为影响又互相补充。所以水培时的营养液配方,在基质栽培时,特别是使用有机基质时,会受基质本身元素成分含量、可代换程度等等因素的影响,而使配方的栽培效果发生变化,这是应当加以考虑的问题,不能生搬硬套。 (四)供液系统 无土栽培供液方式很多,有营养液膜(NFT)灌溉法、漫灌法、双壁管式灌溉系统、滴灌系统、虹吸法、喷雾法和人工浇灌等。归纳起来可以分为循环水(闭路系统)和非循环水(开路系统)两大类。目前生产中应用较多的是营养液膜法和滴灌法。 1. 营养液膜法(NET) (1)备三个母液贮液灌(槽)。一个盛硝酸钙母液,一个盛其它营养元素的母液,另一个盛磷酸或硝酸,用以调节营养液的pH。 (2)贮液槽。贮存稀释后的营养液,用泵将其液由栽培床高的一端的送入,由低的一端回流。液槽大小与栽培面积有关,一般1000平方米要求贮液槽容量为4-5吨。贮液槽的另一个作用就是回收由回流管路流回的营养液。 (3)过滤装置。在营养液的进水口和出水口要求安装过滤器,以保证营养液清洁,不会造成供液系统堵塞。 2. 滴灌系统的灌溉方法 (1)备两个浓缩的营养液罐,存放母液。一个液罐中含有钙元素,另一个是不含钙的其它元素。 (2)浓酸罐。用业调节营养液的PH。 (3)贮液槽。用来盛按要求稀释好的营养液。一般300-400平方米的面积,贮液槽的容积1-吨即可。贮液槽的高度与供液距离有关,只要高于1米,就可供30-40米的距离。如果用泵抽,则贮液槽高度不受限制。甚至可在地下设置。 (4)管路系统。用各种直径的黑色塑料管,不能用白色,以避免藻类的孳生。 (5)滴头。固定在作物根际附近的供液装置,常用的有孔口式滴头和线性发丝管。孔口式滴头在低压供液系统中流量不太均匀,发丝管比较均匀。但共同的问题是易堵塞,所以在贮液槽的进出口处,也必须安装过滤器,滤出杂质。 五、无土栽培前景展望 从历史上来看,农业文明标志,就是人类对作物生长发育的干预和控制程度。实践证明,对作物地上部分的环境条件的控制,比较容易做到,但对地下部分的控制(根系的控制),在常规土培条件下很困难的。无土栽培技术的出现,使人类获得了包括无机营养条件在内的,对作物生长全部环境条件进行精密控制的能力,从而使得农业生产有可能彻底摆脱自然条件的制约,完全按照人的愿望,向着自动化、机械化和工厂化的生产方式发展。这将会使农作物的产量得以几倍、几十倍甚至成百倍地增长。 从资源的角度看,耕地是一种极为宝贵的、不可再生的资源。由于无土栽培可以将许多不可耕地加以开发利用,所以使得不能再生的耕地资源得到了扩展和补充,这对于缓和及解决地球上日益严重的耕地问题,有着深远的意义。无土栽培不但可使地球上许多荒漠变成绿洲,而且在不久的将来,海洋、太空也将成为新的开发利用领域。美国已将无土栽培列为国该国本世纪要发展的十大高技术交流会上,就是关于宇宙空间植物栽培的研究报告,那只能是无土栽培。因而无土栽培技术在日本,已被许多科学家做为研究”宇宙农场”的有力手段,人们称为太空时代的农业,已经不再是不可思议的问题。 水资源的问题,也是世界上日益严重地威胁人类的生存发展的大问题。不仅在干旱地区,就是在发达的人口稠密的大城市,水资源紧缺也越来越突出。随着人口的不断增长,各种水资源被超量开采,某些地区已近枯竭。所以控制农业用水是节水的措施之一,而无土栽培,避免了水分大量的渗漏和流失,使得难以再生的水资源得到补偿。它必将成为节水型农业、旱区农业的必由之路。 诚然,无土栽培技术在走向实用化的进程中也存在不少问题。突出的问题是成本高、一次性投资大;同时还要求较高的管理水平,管理人员必须具备一定的科学知识,这也不是任何地方都能做到的。 从理论上讲,进一步研究矿质营养状况的生理指标,减少管理上的盲目性,也是有待解决的问题。此外,无土栽培中的病虫防治,基质和营养液的消毒,废弃基质的处理等等,也需进一步研究解决。 无土栽培在我国刚刚起步,还未广泛用于生产,特别是设施条件,供液系统工程本身,还未形成专门生产行业。由于种种因素限制,使得栽培技术与农业工程技术还不能协调同步,致使无土栽培技术在我国发展的速度,不如发达国家那样迅速。但是随着科学技术的发展、提高,更重要的是这项新技术本身固有的种种优越性,已向人们显示了无限广阔的发展前景。

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人是要靠自己的

蔬菜是人们日常生活中不可或缺的食品,但蔬菜又是易于富集硝酸盐的作物,人体吸收的硝酸盐80% 以上来自于蔬菜[1]。故硝酸盐含量是评价蔬菜品质的重要指标之一。虽然硝酸盐对人体没有直接的毒害作用,但进入人体后,会在微生物的作用下还原为有毒的亚硝酸盐,它可与人体血红蛋白反应,使之失去载氧功能,造成高铁血红蛋白症。长期摄入亚硝酸盐会造成智力迟钝[2]。另一方面。亚硝酸盐还可间接与人类摄取的其它食品、医药品、残留农药等成分中的次级胺反应,在胃腔中(pH=3)形成强致癌物—— 亚硝胺,从而诱发消化系统癌变[3]。因此,硝酸盐污染问题已引起人们的普遍关注,世界各国学者对蔬菜硝酸盐积累及其控制途径进行了日益广泛和深入的研究。近年来许多研究单位对蔬菜中的硝酸盐污染以及如何控制进行了大量的研究。影响蔬菜硝酸盐积累的因素很多,与蔬菜的种类品种有关,与水分、温度、光照有关,也与施氮量、氮肥种类、施氮方法等因素有关,但施肥是非常重要的因素之一。要减少蔬菜硝酸盐含量,一是要进行合理施肥,控制施肥种类、数量,掌握好施肥方法等。二是调节水、温、光等环境条件,从而达到控制植株根系对NO3-的吸收速率,降低其吸收量,进而加速硝酸盐在植物体内的代谢的目的。 2 影响蔬菜硝酸盐含量的因素 2.1内部因素 影响蔬菜硝酸盐含量的内部因子主要包括:蔬菜种类、品种、部位和生育期,这些因子主要受遗传因子所控制[4]。 2.2.1 蔬菜种类不同其硝酸盐含量差异明显。现在研究证实,不同蔬菜种类的硝酸盐含量从大到小的次序为根菜类> 叶菜类> 瓜类> 茄果类。 2.2.2 同一种类蔬菜不同品种硝酸盐含量也不相同,如莴苣Bellone品种叶片中硝酸盐含量为2878mg/kg,而Tornade品种硝酸盐含量仅为123mg/kg,2个品种间硝酸盐含量差异十分悬殊。 2.2.3 蔬菜不同部位的硝酸盐含量也有很大差异,一般而言,根>茎>叶>果;叶柄>叶片;外叶(下部叶)>内叶(上部叶)。 2.2.4 生育期对于菠菜而言,其体内硝酸盐含量随着生育期的延长而降低,这可能是由于随菠菜生育期推进其吸收土壤硝酸盐能力下降,或随植株增大硝酸盐相对量降低造成的。因此菠菜不宜提早收获。 2.2外部因素 蔬菜积累硝酸盐的过程也受外部其他环境因素如土壤水分、光照、温度、栽培措施等显著影响[5]。 2.2.1光 光照对植物体内的硝酸盐代谢起着极为重要的作用,是决定植株硝酸盐含量的主要因素之一。光照强度、光周期和光照持续时间均影响植株硝酸盐含量。在低光照强度下,植株积累大量的硝酸盐, 而在较高的光强下,硝酸盐的积累减少[6]。光照影响植株硝酸盐含量的主要原因是硝酸还原酶活性受光照强度的调节,而且光照正常条件下, 光合作用良好,植株生长量大,吸入的硝酸盐被稀释而不致累积很多,同时光合作用可提供硝酸还原的能量,使之转化为铵态氮,因此也有利于减少硝酸盐的累积[7]。 2.2.2 温度 温度高低影响植物对硝酸盐的吸收速率。在适温范围内,随温度升高,植物生长速度加快,根系对硝酸盐的吸收也加快,促进植株地上部生长,NRA也随之提高使植株体内硝酸盐积累减少。温度降低,根系吸收硝酸盐能力减弱,同时,NRA也因温度降低而减弱,以致硝酸盐积累增加[8]。 2.2.3 水分 硝态氮的吸收、运输与水分运动密切相关。质流是水分驱动的物质运动,而质流对作物吸收硝态氮的贡献率达70%-90%。蒸腾作用的持续进行,使溶解于水中的硝态氮向植物体内各处移动,分布于不同器官的组织内部及外部空间的水分中。另外,硝态氮的代谢也离不开水分[9]。 2.2.4 氮肥供应 大部分蔬菜为喜硝态氮作物,于是人们为追求高产而盲目追施硝态氮肥,而NO3-含量却随氮肥用量增加而不断升高,不能及时被还原。另一方面,施肥方法不当,基肥不足,追肥次数偏多,导致硝酸盐积累增加。 3 降低硝酸盐含量的控制途径和措施 综上所述,有关影响植物体内硝酸盐积累的因素是多方面的,作物之间的差异也十分明显,因此要有效降低硝酸盐的积累首先要分析研究对象所特有的影响因子,针对主要因子通过明确的调控措施,达到降低硝酸盐积累的目的。 3.1 施肥措施 蔬菜硝酸盐严重超标,除了与蔬菜的种类、品种、遗传特性不同有关外,一个重要影响因素是:施用化肥,超量施肥,重施氮肥,没有均衡的控制和调节土壤肥力。控制蔬菜硝酸盐过量残留的措施是,严格控制氮肥的施用量,少施化学氮肥,应以有机肥为主。因为有机肥矿化速度慢,不会导致硝酸盐在植株体内明显积累,并能提高蔬菜的产品质量和口感度[10]。 3.1.1 合理施用氮肥 ⑴搭配施用不同形态的氮肥 邱孝煊等报道,每公顷氮素用量450Kg,空心菜中硝酸盐含量,氯化铵<硫酸铵<尿素<碳酸氢铵<硝酸铵.施氯化铵的空心菜硝酸盐比其它化学氮肥低10%以上,这与氯化铵中的Cl-能抑制硝化作用有关。李海云等报道,铵态氮和硝态氮的比例不同影响硝酸盐的积累量,经多种蔬菜试验表明,NH4+-N所占比例越大,NO3-含量降低越明显。其原因在于NH4+被植物吸收后立即参加含氮有机物的形成,而NO3-则要先还原,后一过程需消耗额外能量并在相应酶系参与下进行。因此,施铵态氮肥可使蔬菜硝酸盐含量减低。朱祝军等研究的结果是,对不结球生长的营养液中,铵态氮和硝态氮浓度(mmol/L)比例以1:1为最佳。[11] ⑵适宜的氮肥施用量 氮素是植物生命活动的必需养分,且需要量在各元素中居首位。任祖金等报道,偏施和滥用氮肥,是造成蔬菜硝酸盐积累的重要原因,提出300Kg/hm2为氮肥用量的临界值。在保证产量的同时,适当降低氮肥施用量能降低硝酸盐的富集。 ⑶严格掌握氮肥的施用方法 氮肥要深施、早施。深施可以减少氮素挥发,延长供肥时间,提高氮肥利用率。早施则利于蔬菜植株早发快长,延长肥效,减少硝酸盐积累。还应根据蔬菜种类、栽培条件、气候条件等灵活施肥。无公害蔬菜生产过程中,其硝酸盐含量是不断变化的。据研究,随着氮肥追肥时间的推移,蔬菜体内的硝酸盐含量有逐渐减少的趋势。对蔬菜来讲,追肥的时间应安排在采收前30天,追肥的原则为“少量多次”[12]。 ⑷控制氮肥施用时间 研究结果表明,追氮后8天是蔬菜收获上市的安全始期,随着时间延长,硝酸盐累积具有明显下降趋势,至追氮后18天,蔬菜体内硝酸盐分别比始期下降% ~% 。因此,得出蔬菜“攻头控尾”的施氮技术模式[13]。 3.1.1有机肥无机肥配合施用 菜田施用有机肥是一项降低蔬菜硝酸盐积累,提高产品营养价值的有益的农业措施。这是因为生物降解有机质是个渐进过程,养分释放缓慢,适合于蔬菜对养分吸收;土壤中有机质能促进土壤反硝化过程,从而有效降低土壤中硝态氮浓度。和氮肥相比,施有机肥能降低蔬菜50% 的NO3-的积累量 。据此,要广辟肥料,确保蔬菜生产对有机肥的需求。但有机肥施用量过大,也会引起蔬菜中硝酸盐的大量积累,菜田有机肥施用量最大限量为60t·hm2。 化学氮肥与厩肥、土杂肥配合施用,能有效控制和降低蔬菜中的硝酸盐积累。通常无机氮与有机氮的比为l:1;氮、磷、钾三要素的比例,100天以内的短季节蔬菜为l:,长季节蔬菜为l:。[14] 3.1.2 推广测土配方施肥、平衡施肥技术 测土配方施肥,是控制蔬菜硝酸盐积累的重要措施之一。大量研究结果表明,氮肥施用量与蔬菜体内硝酸盐含量呈正相关,磷、钾肥的施用量则与之呈负相关。这是由于:钾在植物体内能促进蛋白质的合成,钾的浓度越高,促进作用越强,从而提高了氮的利用率,蔬菜中K含量每递增% ,NO3-量下降% ;磷是硝酸还原酶和亚硝酸还原酶的重要组成部分,参与NO3-的还原和同化。高祖明等指出,N、K比过大是造成叶菜NO3-积累的重要原因,且缺磷比增氮更易引起叶菜组织内NO3-积累。因此,在蔬菜生产上应大力推广测土配方施肥技术,做到缺什么补什么,缺多少补多少。达到平衡施肥。这样,不仅能降低蔬菜中硝酸盐的含量,而且增产效果十分显著[15]。 3.1.4 叶面喷施微肥 施用微量元素肥料,对于减少蔬菜中硝酸盐的积累有一定的效果。蔬菜收获前lO天,叶面喷施微肥,能提高产量和品质,收获前1天用草酸、甘氨酸等喷洒,可明显降低蔬菜中的硝酸盐含量。近年来的研究结果表明,叶面喷施钼、锰等微肥,对降低蔬菜硝酸盐积累有良好的效果。这是因为钼和锰元素在植物体内参与硝态氮的还原过程,钼是硝酸还原酶的组成部分,锰是多种代谢酶的活化剂。对蔬菜叶面喷施钼肥和锰肥,能激活蔬菜体内的硝酸还原酶,从而使蔬菜体内硝态氮的还原同化量超过其吸收量,降低蔬菜硝酸盐的含量。 叶菜类不能叶面施氮肥。叶面喷施直接与空气接触,铵离子易变成硝酸根离子被叶片吸收,硝酸盐积累增加,又不耐贮存[16]。 3.2 改善生态条件 3.2.1 改善光照条件,增加光照时间 保证正常光照,是硝酸盐在植物体内同化并降低其浓度的决定条件之一。露地和保护地条件下光照强度降低20% ,蔬菜硝酸盐含量增加150%; 强光照下可使菠菜的硝酸盐含量较之弱光照来得低。正常光照条件下,光合作用良好,植株生长量大,吸入的硝酸盐可被稀释而不致积累太多,同时还促进硝酸还原酶的合成,程高其活性,并为硝酸还原提供能量,因此有利于硝酸盐含量的下降[17]。 3.2.2 改善土壤水分供应状况 研究表明,土壤水分充足时,蔬菜的生长量可提高%~% ,而硝酸盐含量却降低%~ %,硝酸盐还原酶活性也明显降低。因此,在蔬菜生产中应注意水分管理,避免由于缺水造成水分胁迫[17]。 在干旱情况下,蔬菜的硝酸还原酶的合成受阻,分解加快,硝态氮积累显著增加。因此,在收获前几天进行灌水,可使硝酸盐含量下降。 3.3 配合使用氮肥抑制剂 为降低和控制蔬菜硝酸盐的含量,目前国外普遍采用氮抑制剂来抑制土壤硝化细菌的活性,从而达到减少土壤和蔬菜中硝酸盐积累的目的。在现有的氮抑制剂中,使用效果较好的首推双氰胺(DCD)。在氮肥中,添加10~20%的双氰胺与单施尿素相比,可使青菜茎叶中的硝酸盐含量降低10~30%。将双氰铵与碳铵一起施用效果更佳,可使叶柄和叶片中的硝酸盐含量减少25~45%。[18] 因此,蔬菜在施用氮肥时,应按纯氮量的10~20%添加双氰胺,与化肥拌匀后施用,控制硝酸盐积累的效果最佳。 3.4 选育低富集硝酸盐的品种 由于硝酸盐积累存在遗传差异,所以选育低积累的品种被认为是控制蔬菜硝酸盐含量的有效方法之一,低硝酸盐含量已成为育种的1个重要目标。国外有育成硝酸盐富集力弱的菠菜新品种的报道,但国内目前还没有选育成功低积累的蔬菜品种。随着对蔬菜硝酸盐积累的遗传规律的进一步认识,特别是随着现代分子生物技术的发展,利用基因工程选育低富集硝酸盐品种必将成为重要的发展方向。 3.5 调整收获时期和时间 由于不同生长发育阶段的蔬菜硝酸盐含量不同,一些蔬菜生长前期大于后期,所以,适当晚收有利于降低蔬菜中的硝酸盐,降低幅度可达数倍甚至数十倍。另外,光照、温度等外部因素对蔬菜硝酸盐积累也有明显影响。因此,生产中应根据1d内温度和光照变化的节奏确定适宜的收获时间,同时应根据光、温等条件的季节变化以及蔬菜生长发育进程确定适宜的收获时期。[20] 4 存在的问题与展望 目前,蔬菜体内硝酸盐的积累问题已引起广大科研工作者的关注,而且在这一领域的研究已取得了一些成果,但是,尚缺乏控制效果好、简单易行的方法。一些控制硝酸盐积累的措施目前还很难用于生产实践,另外一些方法控制效果不太明显,还有一些方法或观点虽在理论上成立,但目前还没有取得应用成果。我国目前蔬菜生产条件及农民的科技水平,特别是目前国内生产者对产量的追求以及消费市场对供应量的要求决定了在短期内难以显著降低氮肥的施用量(氮肥是蔬菜体内硝酸盐的主要来源),因此,不降低氮素投人,如何控制蔬菜硝酸盐积累就成为一个重要研究课题。针对这一研究目标,从营养互作,水氮互作等营养生理以及代谢方面出发进行NO3-的转化的基础研究就显得非常必要。另外,由于蔬菜种类繁多,遗传基础及适宜生长条件、同化利用硝酸盐能力差异较大,所以,无论是关于硝酸盐积累过程的基础研究还是控制措施的探讨均要有明确针对性。 5 小结 综上所述,通过调整施肥措施、改善生态条件、使用抑制剂、选育低富集硝酸盐的蔬菜品种、调整收获时期和时间等,对减少蔬菜中硝酸盐累积量有很大的作用,应该对菜农加强宣传,采用合理的技术措施来减少蔬菜中硝酸盐累积,既使菜农节约肥料成本、增产增收,又减小对消费者的危害。

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