光合效率指的是在一定光強度下所能引起的光合作用反應的多少（例如放氧量或二氧化碳的吸收量），一般以量子效率表示，即一個光量子所引起的光合作用反應的多少；量子效率亦稱量子產額，量子效率的倒數稱為量子需要量。
農作物的光合效率與二氧化碳濃度、光照強度、溫度、礦質元素等有密切關係。
基本介紹
- 中文名：光合效率
- 外文名：photosynthetic efficiency
- 性質：光合作用強弱的一種表示法
- 別稱：光合作用效率
- 舉例：放氧量或二氧化碳的吸收量
- 又稱：淨同化率
釋義,機理分析,能量損失,實際分析,
釋義
光合效率（Photosynthetic efficiency）)亦稱“淨同化率”。衡量光合效率的指標：在一定時間內，植物乾重增長量與葉面積的比例，單位為克/（平方米/日），它比實際光合強度稍低（因為要減去夜間呼吸的消耗）。植物光合效率與葉片年齡密切相關。初展的幼葉，呼吸作用旺盛，光合效率很低，至定型時達最大值，隨後又趨下降。
機理分析
光合作用過程中，每分解一個水分子，釋放一個O2分子，需轉移4個電子，而每個電子的轉移要通過兩個受激發的色素系統（光系統）接力進行，因而理論上量子需要量不會小於8。對光合有效輻射（波長範圍大約為380～720納米）來說，量子效率（或量子需要量）的數值受波長的影響不大，因而便於不同顏色光下測定的數值的比較。但按能量計算時，則由於每一光量子的能量與波長成反比，1摩爾短波光所含能量比1摩爾長波光多，而同化1摩爾CO2所需的摩爾數卻相同，能量轉化效率就比長波光低。例如每個摩爾的波長為680納米的紅光和波長為420納米的紫光分別含能180千焦耳和297千焦耳，10摩爾則分別含1800千焦耳和 2 970千焦耳，卻都形成含熱量 468.9千焦耳的 1摩爾碳水化合物（CH2O），所以其能量利用率分別為26%和16%。白光包括從380～720納米的各種波長的光量子，其能量利用率約為 20%，這是葉綠素所吸收的光量子的理論最高能量利用率。
能量損失
農業和生態學關心的是照射到單位面積土地上的日光能中有多少被轉化成化學能，貯存在乾物質中。這個過程除上面所說最高量子效率轉化時無法避免的能量損失外，還受許多其他降低效率的因素的影響。下表是經依次計算各項因素的影響後的日光能轉化效率的數值。此外，還有以下幾項損失也時常發生：①日光光強過高，空氣中羧化反應底物CO2的濃度偏低，使量子需要量超過10。②植物苗期地面覆蓋不全，日光漏射到地面，衰老時光合能力衰退，光合效率降低。③環境不利因素如溫度過高或過低、水分不足、無機養分不足，使葉面積指數及其效能下降。田間作物植被在光合層建成後的最佳期間，日光能的利用率可達3～4%，整個植物生長季的光能利用率約為1～2%，全球表面平均則為0.1%，極端不利條件如沙漠、凍土地區接近於0。
實際分析
對實際光能利用率的分析，有助於分析降低光能利用率的因素，估計其影響大小，並尋求克服這些因素以提高幹物質（生物量）積累的途徑。其中選擇適當的輪作制度和適宜的品種，增加水肥供應以加速葉面積伸展，從而延長土地充分覆蓋的時期，是農業上的重要措施。在溫室內或薄膜覆蓋時，可更大程度地控制溫度，還可增加CO2，以進一步提高光能利用率。
