光合作用重要意義精選(九篇)

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第1篇：光合作用重要意義范文

光合作用場所：

綠色植物利用太陽的光能，同化二氧化碳(CO2)和水(H2O)制造有機物質(zhì)并釋放氧氣的過程，稱為光合作用。光合作用的場所是葉綠體。光合作用所產(chǎn)生的有機物主要是碳水化合物，并釋放出能量。

光合作用主要包括光反應、暗反應兩個階段，涉及光吸收、電子傳遞、光合磷酸化、碳同化等重要反應步驟，對實現(xiàn)自然界的能量轉換、維持大氣的碳-氧平衡具有重要意義。

第2篇：光合作用重要意義范文

1.了解學生

首先，為了很好地選擇和實施課堂教學方法，要了解學生的生活環(huán)境、心理狀況，以及學生熟悉的生物環(huán)境。其次，要備學生知道的生物基礎知識。

2.運用科學的教學方法

激發(fā)學生學習生物的興趣。學生對生物的學習，很大程度上，跟教師有關系，一個幽默風趣的教師，可以喚起學生的學習興趣，也會激發(fā)學生學習的欲望。所以，在課堂上，要對學生進行引導，讓他們根據(jù)教師提出的問題，去思考，調(diào)動學生的學習主動性，不斷提高對生物的學習樂趣。

3.生物課堂要貼近學生生活

我們在講課本內(nèi)容時，把與現(xiàn)實生活結合起來。教師可以通過多媒體展示與生活相關的圖片，讓學生通過這些圖片，進行思考，聯(lián)系生物知識，解釋出現(xiàn)的現(xiàn)象，學以致用。學生的學習興趣得到激發(fā)。讓學生在課堂中做自己的主人，學生自行安排自己的時間，發(fā)揮主觀能動性。

4.生物課堂多樣化

根據(jù)生物學科本身的特點，它是和人們的生產(chǎn)、生活、實踐聯(lián)系比較緊密的學科。因此，我們組織學生去野外觀察、學習來促進生物課堂教學的成功。

二、發(fā)散思維在生物教學中的運用

光合作用由于學生具有好奇心和求知的欲望，這就促進學習、思考。根據(jù)這一特點，我們生物教師可以充分利用教學資源，即地圖，包括地圖冊、生物掛圖、生物插圖等，還可以用幻燈片、電視、錄相、多媒體等多種形式。下面我們以光合作用這一節(jié)課進行具體的分析。植物有一項很重要的功能，即光合作用。對于這個概念的理解，教師要進行講解，讓學生明白，人有沒有光合作用，光合作用是植物在白天進行的一種能量轉化，即二氧化碳和水在光照的條件下，在葉綠體中進行反應，最后生成氧氣和有機物的過程。這一過程中，光合作用產(chǎn)生了氧氣，可以供給人和動物的呼吸，教師引導學生思考，晚上能不能把很多植物房子屋子里面呢？學生通過思考，晚上植物沒有光合作用，主要是呼吸作用，那么呼吸作用就要吸收氧氣，與人爭奪氧氣。所以，在晚上，最好將植物放在室外。而光合作用的一組探索性實驗能否成功，則是教學中突出重點和突破難點的關鍵。

（一）課堂教學先學后教的方法

教師在講這一節(jié)的內(nèi)容時候，可以讓學生以小組為單位，進行資料的搜集、整理，等上課的時候，讓中學生以小組的形式，進行代表發(fā)言，將你們搜集到的知識講給其他同學聽，其他組內(nèi)針對這一組同學的匯報，提出自己的質(zhì)疑，教師寫到黑板上，分條進行解釋。最后利用多媒體展示光合作用的發(fā)現(xiàn)過程。這樣，可以讓學生在主動探究過程中，體會最后獲得真理的感動。通過多媒體動畫，教師展示“光合作用需要二氧化碳”和“光合作用產(chǎn)生氧氣”兩個演示實驗，讓學生更加深刻的明白了原理。同時，讓學生分組進行有關光合作用的一組探索性實驗，學生通過自己做實驗，更加明白了實驗的重要性，通過實驗，可以得出真理性的知識結論，從而學會了光合作用這節(jié)課的主要內(nèi)容。然后，教師在通過一些相關的練習題，將學會這部分內(nèi)容。總之，通過學生自己做實驗去探究，這樣對光合作用的概念有了更深刻的理解，同時培養(yǎng)了他們認識問題，主動探究的能力，還有對創(chuàng)新能力的思維的培養(yǎng)也起到了很重要的作用，啟發(fā)學生運用知識來說明或解決實際問題，在分析和說明問題過程中領悟光合作用在生物界乃至整個自然界中的重要意義。不斷提高學生的自身的各方面的能力，更好地為學習新的內(nèi)容做好鋪墊。

（二）學生逆向思維能力的訓練

1.通過例題示范,克服思維定勢。在做練習題的過程中，教師要給學生舉一些與生活相關的實際事情，這樣，學生在面對自己在日常生活中就能遇到的事情時，就會覺得很熟悉，理解起來也很容易，從而打開學生逆向思維的能力，引導他們對問題的思考方式的轉變，防止固定在一種思維上去思考問題，這樣就造成了思維定勢了。

2.活躍逆向思維的思路，一題多變。對一些習題,改變某些條件,或把原因和結果對調(diào),以及把知道的和不知的對調(diào),來訓練學生的逆向思維。這樣做,可以活躍學生逆向思維的訓。

第3篇：光合作用重要意義范文

關鍵詞：高中生物；光合作用；高等植物

中圖分類號：G633.91文獻標識碼：B文章編號：1672-1578（2016）11-0396-01

高等植物中最活躍的光合作用組織是葉肉。葉肉細胞含有大量的葉綠體，葉綠體鵲囊堵趟卦蚴親門用聿蹲焦餑艿穆躺色素。在光合作用中光能被用來氧化水，釋放出氧氣，并還原二氧化碳合成有機化合物，最主要的有機物是糖。這一系列復雜的過程主要包括了光反應與暗反應兩部分。光反應主要在葉綠體中的膜體構造-類囊體中進行，最終產(chǎn)物為高能量的化合物ATP、NADPH、O2；暗反應則是在葉綠體基質(zhì)中合成糖類。

1.生物是一門實驗性學科，離不開實驗探究

生物是一門實驗性學科，幾乎每一個科學發(fā)現(xiàn)，都離不開實驗探究。而在光合作用這節(jié)介紹了發(fā)現(xiàn)歷程，因此，在這節(jié)學習中應該引導學生重現(xiàn)科學家的探究之路，領悟他們的艱辛，及在這個過程中彰顯的智慧?？梢园凑仗岢鰡栴}-做出假設-設計實驗-實施實驗-結果分析-得出結論這個步驟，結合當時的歷史背景和科技水平，還原他們的思維歷程。例如，1642年，海爾蒙特，培養(yǎng)柳苗的實驗，實驗淺顯易懂，容易還原，在當時的情境下，說明了問題，糾正的土壤對植物生長至關重要的觀點。1771年，英國科學家普利斯特利的實驗，比較容易做到，同樣說明了植物更新空氣的重要課題。不得不提的就是1864年，德國植物學家薩克斯做的實驗，很經(jīng)典，設計非常周密和巧妙，對綠葉一半曝光，另一半遮光的處理，酒精脫色，碘蒸氣處理，這也是對我們以后設計實驗的一個啟發(fā)。酒精脫色排除無關變量對實驗的影響，要注重對照實驗在說明問題時的重要性。重現(xiàn)實驗以后，要求學生閱讀，找出每個實驗的貢獻，這部分屬于接受性學習。對科學史的學習不僅體現(xiàn)新課標的探究性學習的要求，同樣對傳統(tǒng)教學中的接受性學習也有很好的體現(xiàn)。學生在課堂上習得的知識主要是前人積累的現(xiàn)成知識，接受學習是習得現(xiàn)成知識的最基本學習方式；光合作用發(fā)現(xiàn)歷程科學家們的實驗是不可磨滅的事實，探究學習需要一定的知識基礎，這些知識主要是通過接受學習積累的。接受學習往往以感性知識作支柱，而探究是學生獲得具體經(jīng)驗的途徑之一，探究過程能夠深化接受學習過程習得的知識，有助于培養(yǎng)學生的科學態(tài)度、創(chuàng)新精神和實踐能力。在新課程理念中，探究性學習與接收性學習應該是并重的。

2.恰當設疑，充分調(diào)動學生的主動性和積極性

如：光合作用的原料水和二氧化碳是在什么時候參與到反應中的？光合作用的產(chǎn)物有機物和氧氣，分別是在什么時候產(chǎn)生的？光合作用的條件：光，色素，酶是在哪個階段發(fā)揮作用的？恰當設疑，充分調(diào)動學生的主動性和積極性。問題的設計體現(xiàn)教師對學生的有效的引導，激發(fā)學生的閱讀動機，指導閱讀方法，培養(yǎng)讀書習慣，讓學生樂于讀書。通過教材的閱讀學生很容易回答以上的三個問題，能力比較強的學生根據(jù)自己的理解，竟可以復述整個過程，學生的潛能是無窮的，我們應該利用課堂有限的45分鐘發(fā)現(xiàn)他們的能力，有效地提高課堂教學效率。學生閱讀并回答問題之后，教師與學生一起從場所，條件，物質(zhì)變化，能量變化進行總結，并且說出光反應與暗反應之間的區(qū)別與聯(lián)系。教師不能從一個極端走向另一個極端，搞形式，談"講"色變，既要拒絕教師獨霸課堂的現(xiàn)象，又要發(fā)揮教師在整個知識學習中的主導作用。在學生自主閱讀之后，教師引導總結，體現(xiàn)知識系統(tǒng)性，真理性的特點，同時教師提供框架，讓學生自己找出知識點，也是新課程理念指導下，對傳統(tǒng)教學的完善和發(fā)展。新課程理念提出要注重培養(yǎng)學生的學習興趣，因為興趣是最好的老師，而興趣的培養(yǎng)可以是與現(xiàn)實生活密切聯(lián)系的，也可以以學生好奇心為出發(fā)點，激發(fā)學生探究知識的積極性。在光合作用的探究活動：環(huán)境因素對光合作用強度的影響，課堂教學中變看實驗，講實驗為設計實驗。教師先給出學生探究實驗的實驗材料和用具：新鮮的綠色葉片（如菠菜葉片），打孔器，注射器，40W臺燈，燒杯。讓學生自己設計一個實驗，證明不同光照強度對光合速率的影響。

3.教師應轉變成為教學過程的組織者、指導者

有的學生首先就想到1864年，德國科學家薩克斯實驗，能不能通過測定淀粉的含量，來判斷光合速率，對于學生的提出的想法首先給予肯定，但我們給定的實驗材料中沒有檢測淀粉的碘，葉片脫色的酒精。根據(jù)學生的思路，教師可以提示，淀粉作為光合作用的生成物，可以用來測定光合速率，同樣的道理光合作用的產(chǎn)物還有氧氣，也可以用氧氣的生成量來反映光合速率。問題就出現(xiàn)了：氧氣量的測定是不容易做到的，那如何解決這個問題？ 這個時候就要求學生發(fā)散思維，可以根據(jù)葉片上產(chǎn)生小氣泡的數(shù)量多少來判斷，或者葉片足夠小葉片就可以漂浮起來。新課程調(diào)整了教材、教師、學生相互間的關系。教材提供的知識不再是教師傳授的內(nèi)容，而成了學生知識意義構建的對象。教師和學生分別由知識的傳播者、灌輸者和外界刺激的被動接受者，轉變成為教學過程的組織者、指導者、意義建構的幫助者和知識意義的主動建構者。

4.引導學生認識光合作用對人類的重要意義

光合作用為包括人類在內(nèi)的幾乎所有生物的生存提供了物質(zhì)來源和能量來源。因此，光合作用對于人類和整個生物界都具有非常重要的意義，被稱為地球上最重要的化學反應。光合作用的意義可以概括為以下幾個方面：1.制造有機物。據(jù)估計，地球上的綠色植物每年大約制造四五千億噸有機物。因此，人們把地球上的綠色植物比作龐大的"綠色工廠"。 2.轉化并儲存太陽能。綠色植物通過光合作用將太陽能轉化成化學能，并儲存在光合作用制造的有機物中。地球上幾乎所有的生物，都是直接或間接利用這些能量作為生命活動的能源的。煤炭、石油、天然氣等燃料中所含有的能量，歸根到底都是古代的綠色植物通過光合作用儲存起來的。3.使大氣中的氧和二氧化碳的含量相對穩(wěn)定。據(jù)估計，全世界所有生物通過呼吸作用消耗的氧和燃燒各種燃料所消耗的氧，平均為10 000 t/s。以這樣消耗氧的速度計算，大氣中的氧大約只需三千年就會用完。

總之，在新課程理念的指導下，給學生更多的時間，閱讀，思考，提出問題，探究，讓學生更好的體驗發(fā)現(xiàn)學習和主動探索的樂趣，使學生愿意參與到課堂學習，達到提高課堂學習效率。

參考文獻：

[1]李俊紅 關于高中生物新課導入藝術探究.滄州師范專科學校學報.2003

第4篇：光合作用重要意義范文

關鍵詞： 生物教學 教學語言 策略

一、把握教學語言的科學性、準確性和思想性

中學教育的對象是接受基礎教育的中學生，教師的語言是否規(guī)范，對他們有很大的影響。對于教學語言最基本的要求就是要有科學性和準確性，這里的科學性和準確性，是指既要符合語言規(guī)范又要符合教學內(nèi)容的科學性要求。生物學教學語言的科學性和準確性，具體地體現(xiàn)在正確地引導生物學術語，確切地表達生物學事物的現(xiàn)象和本質(zhì)上。

生物學術語是生物學上用來表示物質(zhì)及其變化、生物學概念等的專門名詞和科學語言，如細胞、細胞器、光合作用、呼吸作用、群落、生態(tài)系統(tǒng)等。在生物教學中，生物學術語對于生物學知識的掌握和生物學思維的發(fā)展，有著不可分割的關系。如果不能很好地掌握這些生物學術語，就不可能順利而有效地學習生物學。所以，生物學教師要準確地運用生物學術語，教會學生正確地運用生物學術語去打開生物學思維之路。例如，不能把呼吸運動說成呼吸作用，更不能把盲腸說成闌尾等。教學語言要使用科學術語、避免生活“俗語”，教學語言要避免生活中的某些方言、俗語，例如，在生物學教學中教師要避免把小麥說成“麥子”；子葉說成“豆瓣”；家兔說成“兔子”；骨骼說成“骨頭”；翼說成“翅膀”；門齒說成“大牙”；昆蟲的觸角叫做“須”；復眼叫做“眼睛”等。不確切地運用生物學術語就不能正確地說明生物學事物或指明生物體結構。在生物學教學中，教師還應注意敘述生物學事實的準確性。例如，把“細菌的營養(yǎng)方式一般為異養(yǎng)”、“苔蘚類植物體一般有莖、葉分化”等中的“一般”二字去掉就會造成科學性上的不嚴密，因為有些細菌的營養(yǎng)方式為自養(yǎng)，有些苔蘚類只是葉狀體。諸如此類的例子說明，在生物學教學中，含混不清、模棱兩可或過分絕對化地講述和不正確地引用生物學術語，都會導致科學性上的錯誤，這不僅防礙學生正確地掌握生物學知識和技能，還可能使學生形成不良的表達習慣。所以，教師保證生物學教學語言的科學性是十分重要的。

為使學生深入理解教材，教師在講授中常常作適當?shù)丶由詈蛿U展，或進行必要地比喻，但也要注意這些內(nèi)容的科學性，要特別注意不正確的目的論和不恰當?shù)臄M人觀，例如“植物的葉子為了獲得較多的光線而產(chǎn)生葉鑲嵌現(xiàn)象”、“食性動物具有很長的盲腸是為了更好地消化食物”等。教師還要處理好通俗、生動和科學性的關系。

生物學教學語言的思想性也很重要。思想性是指要正確的方法、觀點去闡明教學內(nèi)容，發(fā)揮教學內(nèi)容的思想性和教育性。在中學生物學教學中，觀點必須是正確的，應該以辯證唯物主義思想作為指導，語言要求辯證，不能絕對化。它不僅包含在語義之中，還體現(xiàn)在語言的音調(diào)上，因為語言的音調(diào)代表了說話人的思想感情。例如，教師課堂上用滿腔熱情的語調(diào)來講述我國在生物科學上的重大成就，就能激發(fā)學生的愛國主義熱情。所以，教師的語音、語調(diào)所流露出來的思想感情和意志，對激發(fā)學生的學習興趣、集中聽課的注意力、培養(yǎng)思想感情等都能產(chǎn)生不可忽視的教育作用。又如，生物教學過程始終要貫穿生命活動、進化發(fā)展和生態(tài)的觀點。

二、把握教學語言的啟發(fā)性

教學語言必須富于啟發(fā)性，善于引導學生開展思維、分析、判斷和概括，促使學生通過積極思維主動地進行學習。啟發(fā)性語言要源于教學內(nèi)容的組織安排和教學形式的設計。例如，在講述線粒體等細胞器里，如果直接從細胞器的形態(tài)、結構、功能方面平鋪直敘地講述，無論用多么生動有趣、富有啟發(fā)性的語言，都很難起到好的教學效果。我們不妨可以這樣設計：先從線粒體的分布特點，引導學生推導其可能的功能，再探究其結構、成分如何和功能相適應，這種啟發(fā)式效果就會好一些。例如，在講授“光合作用的重要意義”時，我們可以先從光合作用的實質(zhì)展開，引導學生通過光合作用過程中物質(zhì)變化和能量轉化兩個方面來理解其在生物界乃至整個自然界中的重要意義，啟發(fā)引導學生歸納出光合作用是生物界最基本的物質(zhì)代謝和能量代謝的結論。因此，啟發(fā)式教學不單純是語言本身的技巧問題，而是深深植根于對教材內(nèi)容的理解深度和對學生認識堆積的探索之中。啟發(fā)性語言要符合思維的邏輯要求。

三、把握教學語言的藝術性

語言是人類思想交流的工具，是教學過程的主要媒體。良好的教學語言藝術是激發(fā)學生學習積極，提高教學質(zhì)量的關鍵。教學語言的藝術性表現(xiàn)在簡要流暢性、節(jié)奏性和生動性等方面。

1.簡要流暢性表現(xiàn)在教學語言應簡明扼要、言簡意賅，既能講透問題，又要少而精練。特別是講授概念時，教師更要做到簡明、透徹。簡明，就是不要蔓生枝節(jié)，惟恐不全而添枝加葉。概念是反映本質(zhì)的東西，是精華。透徹，就是要讓學生逐字逐句弄懂，而又不遺留疑點，既清楚又明白。

2.教學語言的節(jié)奏性表現(xiàn)在根據(jù)教學內(nèi)容，有高有低、有快有慢、有輕有重。教學語言的聲音過高過低，吐字不清或節(jié)奏不當?shù)榷紩绊憣W生聽課時的興趣與注意力，影響教學效果。一般說來，語調(diào)平板而無節(jié)奏，會使學生昏昏欲睡；講話太快，學生來不及思考所講的內(nèi)容，會使學生產(chǎn)生消極情緒；講話太慢，會使學生的思維受到抑制、思想渙散等，所以教學語言應吐字清楚，聲音高低和速度適宜，語調(diào)自然而又抑揚頓挫，使之帶有節(jié)奏感，這樣學生聽課就不容易疲勞。在講到教學內(nèi)容的重點或難點時，教師應加重語氣，放慢速度，并使用諸如“請?zhí)貏e注意下列幾點”或“若能記住下述幾點，對你必定十分有用”的語句等，這樣就能更好地起到集中學生注意力的效果，也有利于思考和筆記。通過教學語言的節(jié)奏性，可以把單調(diào)乏味的單純知識傳授變?yōu)樯鷦印⒒顫姷闹R講演，以吸引學生的注意力，調(diào)動學生的積極性。

第5篇：光合作用重要意義范文

關鍵詞：講授法；課堂教學；環(huán)境教育

一、環(huán)境問題日益嚴峻

如今環(huán)境污染和破壞已經(jīng)演變成威脅人類生存和發(fā)展的世界性問題，而我國環(huán)境污染與環(huán)境破壞兩大問題同時存在，且十分嚴重。統(tǒng)計顯示，中國的污染物年排放量達4300余萬噸，是世界上污染物排放量最大的國家之一。中國生態(tài)環(huán)境總體仍在加劇惡化，生態(tài)環(huán)境的破壞越來越嚴重。

二、講授法在課堂教學中的應用

環(huán)境污染和破壞的根本原因在于人類沒有充分認識到環(huán)境對人類的重要性，因此最根本的解決途徑是提高人類的環(huán)境意識，而教育是實現(xiàn)這一目標的最有效手段。早在1992年聯(lián)合國就在環(huán)境與教育發(fā)展大會上指出，促進可持續(xù)發(fā)展、提高人們解決發(fā)展與環(huán)境之間問題能力的關鍵在教育。

講授法是指教師在課堂上通過語言向學生描繪情境、解釋概念、敘述事實、論證原理和闡明規(guī)律，將知識直觀清晰地呈現(xiàn)給學生的一種教學方法，它是生物課堂上應用最早、最廣的教學方法。

講授法的優(yōu)勢在于：1、信息量大。講授法能讓教師通過一系列方法，如說明、描述、設疑、解疑、分析、論證等教學語言，在短時間內(nèi)讓學生獲得大量、系統(tǒng)的科學知識；2、靈活性大，適應性強。講授法對于課堂和課外教學，對感性知識和理性知識教學，都能發(fā)揮作用；3、有利于教師主導作用發(fā)揮。教師在教學過程中通過講授法可以向學生傳授知識，對學生進行思想教育，培養(yǎng)學生思考、探究和解決問題的能力，又可以說明教學目的，激發(fā)學生的學習興趣和學習熱情，教會學生學習方法，啟發(fā)學生學習；4、是對教師的良好檢測。在講授法教學中教師起主導作用，教師的知識水平、教學能力、對學生的態(tài)度等對學生的成長和發(fā)展起著不可估量的作用。因此，講授法對于理論性強、難理解、深度大、涉及范圍較廣、層次較復雜的環(huán)境知識應用效果顯著。

三、利用講授法進行環(huán)境教育的案例研究

課題：光合作用

教學目標：

1、知識目標：說明光合作用的定義、反應式、階段、場所、產(chǎn)物；說出色素的種類、顏色和吸收光譜；概述光反應和碳反應的過程；比較光反應和碳反應的區(qū)別及聯(lián)系；了解酸雨、溫室效應等問題的形成、危害與防治。

2、能力目標：學生通過復述提高口頭表達能力；通過列表與繪圖，培養(yǎng)學生的分析、比較和文圖轉換能力；通過討論，培養(yǎng)學生解決實際問題的能力；通過質(zhì)疑，培養(yǎng)學生的發(fā)散思維能力；通過探究，提高學生的自主分析和解決問題的能力。

3、情感態(tài)度與價值觀目標：通過植物為我們制造有機物的實例激發(fā)學生的學習興趣，提高學生熱愛植物、熱愛自然的環(huán)保意識。

教學重、難點：

教學重點：葉綠素中色素的種類及作用；光合作用光反應、碳反應過程；光反應與碳反應的區(qū)別與聯(lián)系；溫室效應的形成、危害與防治。

教學難點：光反應、碳反應過程。

教學用具：多媒體、板書等。

教學方法：講授法。

具體教學過程：

1、課前導入

教師：在課程引入階段，通過多媒體播放兩組圖片，一組是在茂密的樹林里一座小木屋，青翠欲滴的樹林伴有鳥鳴，讓人賞心悅目，迅速將學生的注意力從躁動的課間活動中牽引到課堂；另一組是烏煙瘴氣的城市大氣圖，沒有樹木，只有工廠和垃圾堆，灰蒙蒙的色調(diào)與第一組形成強烈對比。提問學生更喜歡哪種場景？

學生：學生對于第二組圖片中的場景早已深有體會，因為現(xiàn)在很多人在馬路上騎車、行走都需要戴著口罩，因此學生會異口同聲回答喜歡第一組圖片中的場景。

教師：為什么綠樹成蔭的環(huán)境讓人感到呼吸順暢，心曠神怡，而經(jīng)濟高度發(fā)達的城市卻讓人有窒息的感覺？

學生：比較關注社會常識的學生都會回答因為植物對空氣有保護作用，工業(yè)化的城市里植物被亂砍濫伐，大氣失去了天然保障，加上工業(yè)污染加劇，導致城市大氣質(zhì)量的惡化。

教師：贊同學生的觀點，并對學生的回答加以總結，植物對大氣有凈化作用，如通過葉片吸收大氣中的有毒物質(zhì)，通過代謝在體內(nèi)將有毒物質(zhì)轉化為無毒物質(zhì)，這些作用對于土壤重金屬、酸雨等有不可估量的作用。

2、課題引入

教師：除了上述作用外，同學們還能想到植物對大氣的哪些重要作用？

學生：有預習的學生會很快出來――減輕溫室效應。

教師：贊揚學生課前功課做得充分。再問：那植物究竟是怎樣減輕溫室效應的？原理是什么？光合作用本身是一個比較復雜的過程，學生一般會只知植物可以吸收CO2，卻對具體的原理不甚了解。教師的提問引發(fā)學生的好奇心，教師可以開始本課題的授課。

通過師生探討，科學發(fā)現(xiàn)過程介紹、教師循環(huán)圖講解、比較對比和學生提問等方式，開始光合作用過程、原理的授課。

教師：在結束光合作用的生物學知識的授課后，提問通過本節(jié)課的學習，請同學們總結光合作用有什么重要意義。

學生：植物可以通過光合作用將無機物轉變成有機物，直接或間接地為人類提供食物；將光能轉變成化學能，為人類提供煤炭、天然氣、木材等能源；維持大氣中CO2和O2的相對平衡，防治溫室效應。

教師：看來學生對于植物的重要作用已經(jīng)非常清楚，我們的生活處處離不開植物，以下這些新聞可以讓你們感受不善待植物就是不善待人類自己：遼寧省的某個礦業(yè)公司為發(fā)展礦產(chǎn)，大量砍伐當?shù)厣缴系臉淠?，導致?013年8月16日，遼寧撫順流域內(nèi)暴發(fā)超強降雨時，因沒有樹木固住泥石，造成嚴重的洪澇災害以及泥石流，在短短的5天內(nèi)就造成撫順等9個市35個縣（區(qū)）180萬人受災，撫順市因災死亡人數(shù)達63人，101人失蹤；在美國《讀者文摘》中發(fā)表的《會令你震驚的全球變暖六大影響》中顯示，溫室效應除了帶來日常人們熟知的冰雪融化、海平面上升、強降雨和風暴等影響外，還有一些鮮為人知，卻不可忽略的危害。據(jù)美國農(nóng)業(yè)部報告，2012年因北美遭遇嚴重的低降雪量和高溫，導致玉米、大豆等農(nóng)作物及乳制品和肉類減產(chǎn)，進一步導致美國食品價格出現(xiàn)2.5%～3.5%的漲幅。氣溫升高會加劇人畜共同傳染病、動物到人感染源的傳播，如緬因州的萊姆病的發(fā)病就增加了七倍，在佛蒙特州增加了十二倍。

第6篇：光合作用重要意義范文

【關鍵詞】LED光源；育苗；光質(zhì)

光合作用是通過植物葉綠素等光合器官將CO2和水合成碳水化合物并釋放氧氣的過程。是植物生長發(fā)育的主要生理活動，光照為植物光合作用等生理活動提供能量，是植物形態(tài)建成的動力，光質(zhì)對植物的生長發(fā)育、物質(zhì)代謝及基因表達等均有調(diào)控作用[1]。光照條件的好壞直接影響植物的產(chǎn)量和品質(zhì)。

衢州當?shù)厮募径嚓幱隁夂?，陰雨季?jié)光照不足影響大田育苗的自然光補給，從而影響種苗數(shù)量和質(zhì)量。種苗質(zhì)量的優(yōu)劣是決定作物產(chǎn)量和品質(zhì)的關鍵，育苗工廠化已成為高品質(zhì)種苗生產(chǎn)的重要手段。育苗工廠化設施以人工光源的配比和光質(zhì)要求為主導因素。作者聯(lián)合衢州市中恒農(nóng)業(yè)科技有限公司開展基于LED燈照育苗試驗，對比分析LED燈光譜和自然光光譜，結合植物生長需要的光質(zhì)理論要求，從光強和光譜分布角度說明LED燈光質(zhì)對育苗的影響，以期相關結果對當?shù)卦O施育苗推廣有借鑒價值。

1 LED光源的特性

植物對人工光源的要求主要體現(xiàn)在三個方面，即光譜性能、發(fā)光效率以及使用壽命等。LED光源是屬于半導體發(fā)光物質(zhì)。由Ⅲ一Ⅳ族化合物，如砷化鎵（GaAs）、磷化鎵（GaP）、磷砷化鎵（GaAsP）等半導體材料制成，其核心是PN結[2]。它是用環(huán)氧樹脂封裝的固態(tài)光源，其結構中沒有玻璃泡、燈絲等易碎部件。發(fā)出單色光，可以自由搭配各種顏色的發(fā)光光譜，按照植物生長需要組合利用，提高光的利用率。LED光源屬于冷光源，沒有紅外和遠紅外光譜成分，接近植物表面照射不會出現(xiàn)葉面灼燒等問題。

與普通熒光燈等其他人工光源相比，LED主要具有以下顯著的優(yōu)勢：1）節(jié)能，LED不依靠燈絲發(fā)熱來發(fā)光，能量轉化率達到80%，節(jié)能效果達到熒光燈的4倍，是節(jié)能光源的代表。2）環(huán)保，普通熒光燈等人工光源含汞，易對環(huán)境造成污染，而LED光源沒有任何污染，是一種“清潔”能源。3）壽命長，達5萬小時以上，是熒光燈的5倍以上。4）體積小，可以自由設計成光源板形狀，提高空間利用率。

2 LED光源與自然光的光譜對比

地球上的植物是經(jīng)過億萬年的自然選擇來不斷適應太陽輻射的。太陽輻射的波長范圍大致為300-2000nm。太陽輻射光譜是連續(xù)光譜。主要由無線電波，遠、中、近紅外線，可見光，紫外線（A、B、C），X射線以及極短的宇宙射線等組成，是地球上植物光合作用和生長發(fā)育的重要能量源。但是，由于植物對光具有選擇吸收的特征，導致不同光譜成分對植物的影響效果不盡相同。而光合作用和能量轉化僅僅可以利用自然光中很少部分的有效光。波長400-700nm的光質(zhì)和光譜分布是植物光合作用主要的能量吸收波段，稱為光合作用有效輻射[3]。

衢州低溫寡照季節(jié)自然光的光譜如圖1所示，由圖可知，綠光波長處存在強峰，藍紫光和紅橙光峰值不強。而且，藍紫光和紅橙光較綠光波段的強度小，這與植物光合過程中，吸收最多的是紅橙光，其次是藍紫光和紫外線，綠光最少的理論不一致。因此，植物在自然光的條件下補照紅藍光或者單純進行紅藍光質(zhì)育苗增產(chǎn)在理論上具有可行性。

實驗所用LED燈為合理配比紅光和藍光以后的圓形頂置燈，圖2為實驗所用的紅藍光質(zhì)組合LED燈光譜圖。由圖可以看出，與自然光雜亂光譜相比，光譜特性明顯，主要表現(xiàn)在：光譜具有兩個主要光強，主要分布在紅藍光波段。其中波長為442nm的是藍光，波長652nm的是紅光，其相對光譜功率分布位于（800-900）μmol?m2?s-1之間，該LED燈主要輻照紅藍光。這與在植物光合過程中，植物吸收最多的是紅、橙光，其次是藍紫光和紫外線，綠光吸收的很少的理論相一致，說明該設計下的LED燈滿足相關育苗光質(zhì)理論的要求。另外，LED燈光源單一性好，雜光少，可自由配比組合，利用率高。

3 小結

不同的光譜成分對植物的影響效果也不盡相同，強光條件下，藍色光可促進葉綠素的合成，而紅色光則阻K其合成。雖然紅色光是植物光合作用的主要能量源，但如果沒有藍色光配合則會造成植物形態(tài)的異常，大量光譜實驗證明，適當?shù)募t色光與藍色光比才能保證培育出形態(tài)合理的植物。

利用LED光源進行育苗的光譜特征結果分析顯示，自然光光譜與植物光合過程中，吸收最多的是紅橙光，其次是藍紫光和紫外線，綠光最少的理論不一致，這為植物在自然光的條件下補照紅藍光或者單純進行紅藍光質(zhì)育苗增產(chǎn)在理論提供依據(jù)。紅藍組合LED燈光譜特性最明顯，波長覆蓋帶寬顯示，光譜呈現(xiàn)兩個主要光強，主要分布在紅藍光波段。滿足育苗光質(zhì)理論的要求。另外，LED燈光源發(fā)光單LED燈光源單一性好，雜光少，可自由配比組合，利用率高。

LED光源是密閉式育苗工廠的理想光源，它的應用可以降低能源消耗和運行成本，提高光源利用率和光環(huán)境控制精度，同時對解決環(huán)境污染、減少溫室效應有重要意義。

【參考文獻】

[1]Fukuda N，Kobayashi M，Ubukawa M，et al.Effects of Light Quality， Intensity and Duration from Different Artificial Light Sources on the Growth of Petunia（Petunia×hybrida Vilm.）[J].Journal of the Japanese Society for Horticultural Science，2008，71（4）：509-516.

第7篇：光合作用重要意義范文

一、發(fā)病原因

1.品種因素

隨著種子市場的進一步放開，一些純凈度差、未經(jīng)品種適應性試驗的玉米單交種直接進入大田生產(chǎn)，往往因不能適應當?shù)貧夂?，生育期延長，玉米幼苗生長不整齊，出現(xiàn)大小苗分化，小苗生長不良，不能形成正常果穗，造成空桿。此外，品種的自身遺傳因素也有一定影響，從目前調(diào)查看，生育期長的稀植品種空稈率高，密植品種影響小些。

2.天氣因素

2.1高溫天氣：在這種氣候條件下，由于較長時間處于萎蔫狀態(tài)，玉米生長緩慢或停滯，不能正常孕穗，容易雌雄不協(xié)調(diào)，出現(xiàn)空桿；如果花期出現(xiàn)高溫天氣，花粉曬死，不能正常受粉，造成有穗無粒，也易空桿。

2.2低溫寡照天氣：有些玉米品種對溫光反應敏感，授粉之后，由于光照不足，不能正常發(fā)育，鼓粒，容易空桿。

2.3連雨天氣：如果遇到連雨天，花期的時候，玉米不能正常開花，也不能正常授粉；如果受完粉趕上連雨天，光照不足，發(fā)育不良，這些都是產(chǎn)生玉米空桿的原因。

2.4光照強度不足

光照強度對植物生長及形態(tài)結構有重要作用。光對植物的生長有直接影響和間接影響。直接影響指光對植物形態(tài)生成的作用，就植物生長過程本身而言，它并不需要光。只要有足夠的營養(yǎng)物質(zhì)，植物在暗處也能生長。但是，在暗處生長的植物，形態(tài)是不正常的。如：在無光下生長出來的植物是黃化苗。間接影響主要指光合作用，光合作用固定空氣中的二氧化碳合成有機物質(zhì)，這是植物生長的物質(zhì)基礎。植物葉片每固定1 mol（摩爾）的CO2，大約需要468.6 kJ（千焦耳）的光能，因此光是通過影響光合作用的進行來影響植物的生長。正因為光照強度對植物的生長作用如此巨大，因此如果能夠控制光照強度與時間，就能控制作物的生長，使作物得到我們所期望的收成。所以在玉米種植過程中如果密度過大，就會阻礙通風透光，導致光照強度不足，從而嚴重降低植株的光合生產(chǎn)率，使養(yǎng)分供應受阻，影響雌穗的分化發(fā)育，穗重降低，空桿率上升。

3. 雄穗對雌穗的抑制

玉米的雄穗是由頂芽發(fā)育而成，生長勢強，雄穗分化比雌穗分化早710天，而雌穗是由腋芽發(fā)能而成，發(fā)能較晚，生長勢較弱，當外界條件不適合的時候，雄穗會對雌穗產(chǎn)生明顯的抑制作用。如營養(yǎng)不良時，雄穗就利用頂端生長優(yōu)勢，將大量養(yǎng)分吸收到頂端，致使雌穗因營養(yǎng)不良足導致發(fā)育不良而形成空桿。

4. 營養(yǎng)失調(diào)

玉米雌穗分化階段營養(yǎng)不足，光合面積較小，有機物質(zhì)積累少，便會使雌穗發(fā)育不良而導致空桿率增多；在旺長階段，如果礦物質(zhì)營養(yǎng)過多，造成營養(yǎng)生長旺盛，生殖生長減弱，向雌穗上部分配的有機物質(zhì)少，從而也形成空桿。

5.施肥不平衡 偏施氮肥，磷鉀營養(yǎng)不足，造成雌穗生長營養(yǎng)不足，雌穗發(fā)育受阻，易引起空桿?；蛘咔捌谑┓蔬^多，營養(yǎng)生長過旺，生殖生長受阻，也易引起空桿。聊城市有些地方習慣采取“一炮轟”的施肥方式，偏施氮肥，不注意補充磷和鉀，容易導致營養(yǎng)元素的不平衡。

二、防治措施

1.選擇優(yōu)良品種。根據(jù)玉米品種特征特性，因地制宜地選用適合當?shù)丨h(huán)境的抗逆性強的優(yōu)良品種，避免跨區(qū)種植帶來的風險。土質(zhì)肥沃及栽培水平較高的地塊，可選用豐產(chǎn)性能較高的馬齒型品種；土質(zhì)瘠薄及栽培水平低的地塊，應選用適應性強的硬粒型或半馬齒型品種。多風地區(qū)則應選用矮稈、基部節(jié)間短粗，根系強大、抗倒伏能力強的品種。特別還應注意選用抗病品種，絲黑穗、瘤黑粉、莖腐病的普遍發(fā)生是造成玉米空稈率增高的因素之一。

2.加強田間管理，合理密植。合理定苗，保證通風透光，滿足玉米三葉期對光照的要求。可采用寬窄行種植，在玉米植株上噴施新高脂膜，創(chuàng)造良好的生長發(fā)育條件。根據(jù)不同品種的特性合理密植。合理密植的原則：一般來講，平展型品種單株生產(chǎn)能力強。但不耐密植，適宜種植密度范圍為3000～3500株/畝；緊湊型品種單株生產(chǎn)能力弱，但耐密性強，主要靠群體優(yōu)勢發(fā)揮增產(chǎn)能力，適宜種植密度范圍為4000～5000株/畝；半緊湊型品種的單株生產(chǎn)能力和耐密性介于平展型和緊湊型之間，適宜種植密度范圍為3500～4000株/畝。除了株型外，植株高度、生育期長短、果型大小等也對適宜植株密度有一定影響，所以最好是按照種子包裝袋上推薦的適宜密度種植。

3.增施鉀肥 鉀肥具有提高莖稈強度的作用。在目前生產(chǎn)上大量施用氮肥的情況下，提倡增施鉀肥、氮鉀配合施用，對于防止玉米株倒伏具有重要意義。鉀肥宜早施，在播種時作種肥或在出苗后作苗肥施用。施用量可根據(jù)土壤肥力等狀況來確定，一般每畝可施用硫酸鉀或氯化鉀10～20kg。

第8篇：光合作用重要意義范文

關鍵詞：光伏；薄膜電池；智能型；溫室大棚

1 引言

上世紀70年代，能源危機的爆發(fā)和日益惡化的環(huán)境引發(fā)全球的思考，發(fā)展可再生、無污染能源成為人類的共識。在此前提下，太陽能特別是太陽能光伏發(fā)電，在世界范圍內(nèi)受到高度重視，獲得飛速發(fā)展。這也給農(nóng)業(yè)溫室大棚的發(fā)展提供了一個新的平臺。溫室大棚突破了傳統(tǒng)作物種植受季節(jié)、環(huán)境、氣候等諸多因素的限制，對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)有重大意義。但目前我國溫室大棚多依靠人工經(jīng)驗進行管理，自動化程度不高，這種方式生產(chǎn)效率較低，不適合工廠化農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，且對種植者的素質(zhì)要求較高。而智能型光伏溫室大棚能夠實現(xiàn)對農(nóng)作物生長環(huán)境各基本要素的控制，實現(xiàn)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的智能化生產(chǎn)，并解決了無電、缺電地區(qū)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的供電問題。

2 光伏技術與溫室大棚的結合

這種溫室大棚采用非晶硅薄膜式太陽能電池。

首先，薄膜電池弱光性好，陰雨天也能發(fā)電，常年累計發(fā)電量比普通的晶硅電池高20%左右。其次，這種電池利用薄膜的分光技術將作物所需波段的太陽光穿透電池后被作物吸收，作物生長不需要的波段則被用于薄膜電池吸收發(fā)電，部分被轉換成熱能以提高棚內(nèi)溫度。植物進行光合作用主要是利用有效光譜為440nm的藍光和660nm的紅光區(qū)，（見圖1所示），而這種薄膜電池的最大吸收波峰在400-600nm，在理論上薄膜電池的最大吸收波峰與植物光合作用的吸收波峰并不沖突（是否完全不影響作物生長仍在研究中）。另外，紫外線不是作物生長所需，甚至會破壞作物，薄膜電池可以對其進行吸收，省卻了加遮陽網(wǎng)的麻煩。

非晶薄膜電池使得光伏與溫室大棚能夠更好的融合，在不影響大棚內(nèi)作物正常生長的基礎上，能夠借用大棚的向陽面直接低成本發(fā)電，供大棚內(nèi)的各種設備使用（見圖3所示），實現(xiàn)了節(jié)能減排；同時，也充分有效的利用了土地資源，使農(nóng)業(yè)用地的利用最大化。

3 光伏溫室大棚的智能控制系統(tǒng)

雖然溫室大棚在我國得到了廣泛應用，但大多數(shù)未采用智能控制技術，自動化程度低，環(huán)境控制能力有限，這也在一定程度上影響了溫室作物的產(chǎn)量和質(zhì)量，因此，溫室大棚智能控制系統(tǒng)的建立很有必要。

影響作物生長的因素主要有溫度、濕度、CO2濃度以及光照等，其間還要進行殺蟲、灌溉等工作，如果能夠實現(xiàn)對這些因素的智能控制，不僅可以減輕種植者的負擔，還能提高農(nóng)作物的產(chǎn)量與質(zhì)量。而整個系統(tǒng)的用電可以由太陽能薄膜電池提供，即使將大棚建在無法利用電網(wǎng)電能的偏遠地區(qū)，也不會受到限制。光伏溫室大棚的智能控制系統(tǒng)原理如圖4所示。

1）溫度的調(diào)節(jié)：根據(jù)棚內(nèi)作物設置最佳溫度范圍，并通過溫度傳感器進行監(jiān)控。當室溫低于設定值時，系統(tǒng)根據(jù)棚外陽光情況（通過光照傳感器檢測）利用太陽能加熱器（陽光充足時）或者電加熱設備（陽光不足時）進行升溫，電加熱部分由蓄電池組供電。當溫度高于設定值時，采用濕簾-風機系統(tǒng)進行降溫，濕簾是利用水蒸發(fā)吸熱原理降溫，風機則通過產(chǎn)生的風壓強制空氣流動進行降溫。有研究表明，大棚的室溫達到33度時便需要強制降溫，否則會對作物生長產(chǎn)生不利影響，濕簾和風機二者結合使用，有效控制了棚內(nèi)高溫的產(chǎn)生。

2）濕度的調(diào)節(jié)：如同溫度調(diào)節(jié)，當棚內(nèi)濕度低于設定值時，系統(tǒng)驅動太陽能水泵工作，通過大棚頂端的噴嘴噴出的噴霧來提高濕度，這樣也避免了濕度過大。當濕度高于設定值時，系統(tǒng)驅動電動窗開啟進行通風，利用濕度差來進行室內(nèi)外的空氣交換，以降低濕度，必要時可以驅動風機加快空氣流動和交換。

3）CO2濃度的調(diào)節(jié)：CO2是作物進行光合作用的重要原料，適宜的濃度可以使作物活力增強、產(chǎn)量增加，溫室大棚是相對封閉的環(huán)境，使得對CO2濃度進行控制成為可能。提高CO2濃度是通過CO2發(fā)生器實現(xiàn)的，棚內(nèi)濃度低于設定值時，系統(tǒng)控制CO2發(fā)生器工作；濃度過高時，則驅動電動窗開啟進行通風。

4）光照的調(diào)節(jié)：傳統(tǒng)的大棚需要遮陽網(wǎng)進行遮陽，但這種光伏溫室大棚的太陽能薄膜電池本身就具有遮陽功能，且利用分光技術將不利于作物的光譜光照吸收，作物所需的則可以正常穿透（見前文所述），因此，可以兼作遮陽網(wǎng)使用。當光照弱于正常值時，系統(tǒng)根據(jù)檢測到的光照度，控制開啟相應數(shù)量的LED補光燈，以滿足作物生長的光照要求。另外，還可以根據(jù)作物的特性適當延長光照時間，提高作物的品質(zhì)和產(chǎn)量，甚至也可以用來反季節(jié)培植作物。

5）雨感功能：溫室大棚能的智能控制系統(tǒng)能夠檢測天氣狀況，并適時進行防護處理。當出現(xiàn)下雨的天氣時，系統(tǒng)接受到傳感器感應到雨滴的信息，并驅動電動窗自動關閉，使棚內(nèi)作物避免遭遇“雨災”。

6）殺蟲功能：大棚內(nèi)作物生長可能會遭到害蟲的侵擾，再加上通風需要，時常開啟電動窗，棚外的害蟲也難免進入，為盡量減少使用農(nóng)藥，培植綠色作物，棚內(nèi)配置了太陽能殺蟲燈。這種殺蟲燈通過紫外光利用昆蟲趨光的特性將其引誘，并用高壓網(wǎng)將害蟲擊殺。殺蟲燈由智能系統(tǒng)控制開關時間，并由薄膜電池充電的蓄電池為其供應電能。

7）灌溉功能：棚內(nèi)安裝了土壤濕度傳感器，并將檢測數(shù)據(jù)傳至控制系統(tǒng)，當作物需要灌溉時，系統(tǒng)驅動光伏水泵工作為其提供水源。而光伏水泵也肩負著為屋頂噴嘴提供水源的工作（見上文所述），其工作與否完全取決于棚內(nèi)作物的需要，避免了過量用水，起到節(jié)水作用。

4 智能型光伏溫室大棚的前景展望

智能型光伏溫室大棚利用光伏技術和智能控制技術實現(xiàn)了對棚內(nèi)溫度、濕度、CO2濃度以及光照的自動控制和調(diào)節(jié)，并根據(jù)實際情況自動進行“避雨”、殺蟲、灌溉等一系列工作，真正實現(xiàn)了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的自動化和智能化，在減輕種植者負擔的同時，也提高了農(nóng)作物的生產(chǎn)效率。而整個系統(tǒng)只需要用大棚上安裝的太陽能薄膜電池來供給能量便可運行，無污染且節(jié)約能源，也保證了不便接入電網(wǎng)偏遠地區(qū)的正常使用。

目前，光伏和智能控制技術在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)領域的應用仍處于起步階段。我國是農(nóng)業(yè)大國，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)技術的提高對我國有著重要意義，多學科與農(nóng)業(yè)的融合將是農(nóng)業(yè)發(fā)展的一個必然方向。而對于光伏行業(yè)來說，將溫室大棚透光屋面充分利用，作為光伏發(fā)電的建筑基礎，可以節(jié)約大量的土地資源，有助于實現(xiàn)低成本發(fā)電。另外，加強對各類作物生長機理的基礎性研究對普及和推廣這種智能型光伏溫室大棚有著重要意義，有助于推動這種大棚從概念性展示向實用階段的發(fā)展，以真正實現(xiàn)提高作物品質(zhì)和產(chǎn)量，又兼顧發(fā)電的雙贏效果。

參考文獻：

第9篇：光合作用重要意義范文

[關鍵詞]生物技術 推廣 應用

中圖分類號：S5 文獻標識碼：A 文章編號：1009-914X（2016）11-0188-01

1 發(fā)展農(nóng)業(yè)生物技術的意義

農(nóng)業(yè)生物技術是高新技術中應用最廣、最直接，最具現(xiàn)實意義的領域。生物技術產(chǎn)業(yè)是知識密集型產(chǎn)業(yè)，它具有投資少、產(chǎn)量高、回報率高等特點。它可以利用自然界的再生能源，實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展。它的發(fā)展對于解決經(jīng)濟和社會發(fā)展中所面臨的人口中、資源、環(huán)境等問題具有重大作用。大力發(fā)展農(nóng)業(yè)生物技術及其產(chǎn)業(yè)，對于改變農(nóng)業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)狀，大幅度提高農(nóng)產(chǎn)品的產(chǎn)量和質(zhì)量，加快高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、高效、可持續(xù)農(nóng)業(yè)的發(fā)展，提高農(nóng)業(yè)資源利用率，減少環(huán)境污染，保護良性生態(tài)平衡都具有重要意義。

2 現(xiàn)代生物技術在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的應用

2.1 良種選育，品質(zhì)改良

隨著生物技術的發(fā)展，人們已經(jīng)可以把一個品種、品系的理想遺傳性狀轉入另一品種、品系，以提高植物的價值、產(chǎn)量和質(zhì)量。Calgene公司的科學家分離到一種控制植物纖維素形成的酶的基因，將其轉入特定的樹種可培育出纖維素含量高的、對造紙業(yè)更有利的植物。在番茄中導入編碼EFE酶的反義基因，可以限制乙烯的生成，酶活性降至正常的5%以下，果實生理成熟后長期保持堅硬，倉貯1個月以上不軟化、不腐爛，很大程度上提高了番茄的耐貯藏性能和經(jīng)濟效益。

2.2 提高植物的抗性

2.2.1抗蟲。全世界糧食產(chǎn)量因蟲害所造成的損失占14%左右。長期以來，人們普遍采用化學殺蟲劑來控制害蟲，全世界每年用于化學殺蟲剎的總金額在200億美元以上。但化學殺蟲劑的長期使用會造成農(nóng)藥的殘留、害蟲的耐受性、環(huán)境污染等嚴重的問題，而利用基因工程的手段培育抗蟲植物新品種除可以克服以上缺點外，還具有成本低、保護全、特異性強等優(yōu)點，從而倍受關注，成為當前研究的熱點。

2.2.2抗病毒。傳統(tǒng)的抗病毒作物，是將植物天生的抗病毒基因從一個植物品種轉移到另一個植物品種，然而抗病植株常會轉變?yōu)楦胁≈仓辏易饔梅秶^窄。最近，研究人員采用基因工程的技術培育有別于傳統(tǒng)方法的轉基因抗病毒植物，目前最有效的方法是將病毒外殼蛋白基因導入植株獲得抗病的工程植物。

2.2.3抗寒。低溫對細造成損傷的主要原因是造成細胞內(nèi)膜結構中的脂質(zhì)雙層流動性降低，導致膜結構損傷，影響植物正常的生長。生物膜中雙層脂分子保持流動性，主要依靠其中不飽和脂肪酸的含量，不飽和脂肪酸多則抗凍。通過分離能催化形成高不飽和脂肪酸的甘油-3-磷脂酰轉移酶的基因，并將其轉入植物而獲得有具有抗寒能力的轉基因作物，這方面的工作已見報道。同時人們從一些生活在高寒水域的魚類分離出一些特殊的血清蛋白，即魚抗凍蛋白及其基因，可以降低在低溫下細胞內(nèi)冰晶的形成速度，從而保護細胞免受低溫損傷。

2.2.4抗除草劑。除草劑全世界目前約有2000多個品種，在農(nóng)藥市場占有最大的份額。然而除草劑的使用有著自身難以克服的局限性，如很多除草劑無法區(qū)別莊稼和雜草，有些除草劑必須在野草長起來以前就施用，而且由于抗性草類群落的出現(xiàn)導致使用量增大對環(huán)境的危害也日益嚴重。制造抗除草劑的轉基因作物是克服這些缺點的理想途徑。采用將靶酶基因導入作物細胞，1987年美國科學家成功從矮牽牛中克隆出EPSP合酶基因轉入油菜細胞的葉綠體中，使油菜能有效地抵抗草甘膦的毒殺作用。另外，有人把降解除草劑的蛋白蛋編碼基因導入宿主植物，從而保證宿主植物免受其害，該方法已成功用于選育抗磷酸麥黃酮的工程植物。

2.2.5抗重金屬。由于人類活動、礦山的開采，工業(yè)化進程的加劇，空氣土壤、水體面臨著越來越嚴重的重金污染，不但嚴重影響作物的產(chǎn)量和品質(zhì)，更重要的是通過植物食物鏈危害人類的健康。土壤中的重金屬主要有Cd、Cr、Hg、Ni、Pb、Zn、As等。20世紀80年代，提出植物修復、超富集植物。但由于自然界中已發(fā)現(xiàn)的絕大多數(shù)重金屬富集或超富集植物往往生長周期長、生物量低、植株矮小，因而限制了其對污染土壤重金屬的移除效率。通過基本工程技術改良植物對重金屬的抗性，增加或減少重金屬的植物體內(nèi)的累積量被認為是進行污染土壤的生態(tài)恢復以及減少食物鏈重金屬污染的一條切實可行的有效途徑。富集重金屬的相關基因不斷克隆，應用轉基因技術提高植物對重金屬的耐性已取得一些重要進展，一些轉基因植物地上部分表現(xiàn)了較高的重金離子富集量，并在污染土壤的生態(tài)恢復中進行了初步應用。

2.3 現(xiàn)代生物農(nóng)藥

隨著人們對化學農(nóng)藥危害性、局限性的逐步認識，生物農(nóng)藥在植物生產(chǎn)中的地位逐漸突現(xiàn)出來，成為綠色農(nóng)業(yè)的重要組成部分，受到各國政府的高度重視，有了較為廣泛的應用。微生物農(nóng)藥有對人畜安全、不破壞生態(tài)平衡、害蟲不易產(chǎn)生抗性等優(yōu)點，但也存在著藥效速度慢、專一性強、受自然條件影響大的缺點。而利用基本工程改造微生物菌種，創(chuàng)造出自然界不存在的新型菌種就可以克服這些缺點。

3 現(xiàn)代生物技術的未來發(fā)展

3.1 光合作用機理研究

提高植物光合作用效率有助于增加植物產(chǎn)品的產(chǎn)量，有效利用能源。光合作用包括光反應和暗反應，通過這一過程將光能轉化為化學能并固定CO2。葉綠體的二磷酸核酮糖羧化酶（Rubisco）即可通過羧化反應固定CO2還可催化底物加氧反應。為提高固定CO2的速度，可同Rubisco的羧化酶活性，降低加氧酶活性。現(xiàn)在許多科學家對Rubisco的大小、結構、功能及調(diào)控做了許多工作，為提高植物光合作用的效果找到一些新思路。

3.2 生物固氮

氮肥是肥料的重要組成部分，要維持全球的糧食產(chǎn)量，每年至少需要1.0×108t以上的氮肥，其中一半來自化學肥料，而另一半則由固氮細菌完成。隨著化學肥料生產(chǎn)成本的逐漸提高及對土壤的破壞，越來越多的科學家將目光集中在生物固氮上。一方面，人們試圖通過研究生物固氮的分子學基礎，以提高微生物的固氮水平；另一方面，通過DNA重組技術改造共生細菌，提高其競爭力，使之能超過天然共生細菌，促進根瘤的形成。

3.3 植物生物反應器

重組細菌、真菌生物反應器生產(chǎn)過程需要訓練有素的專業(yè)人員，且設備昂貴，而植物卻易于生長且管理方便，對工人的要求也不是很高。針對這一特點，人們就是否可用轉基因植物來生產(chǎn)具有商業(yè)價值的蛋白質(zhì)及其它特殊化學性質(zhì)的物質(zhì)進行了一些嘗試，并取得了一些進展。