В даний час рослини можна виростити в будь-яких умовах (під землею в шахтах, підводному човні, за Полярним колом, космосі і т.д.). Агротехніка вирощування при штучному опроміненні (Позов О) розроблена. Головні труднощі - розробка ламп, що дають світло.
Головна умова, щоб дотримувалися рівність:
Іско + ЕО = 100% потреби
рослин в світі. ЕО - природне опромінення. Рослини вимагають більше світла, ніж людина. Краще: 16 годин світло і 8 темрява.
Вимоги до джерел світла.
Повинні давати світло по спектрального складу близький до природного;
Мати низький тепловий ефект і більше світловий.
Їм більше задовольняють лампи денного світла (металогалогенні). Зараз розробляються на диодной основі з заданим спектральним складом. Найбільш поширена лампа РДЛФ-400.
Температура. Фотосинтез можливий в широкому діапазоні значень температури: від мінус 5 до + 50˚С. Вплив температури на фотосинтез буває оборотним і необоротним. Оборотне: не виходить за межі стійкості окремих ланок фотосинтезу визначаються генотипом. Для більшості рослин воно знаходиться в діапозоні температури від 5 до 35˚С, де швидкість реакцій світлової фази незалежна від температури, а швидкість реакцій темнової фази відрізняється високою температурною активністю з Q10 2-3 (тобто на кожні 10˚ ІФ ↑ в 2-3 рази).
Вплив температури на іф і ід (дихання)
В межах оптимальних значень для фотосинтезу температур, ІФ в 2-3 рази вище ВД: вектор АВ (ІФ) при 30˚ більше ВС (ВД) в 3 рази. При більш високих температурах ІФ ↓, а ВД ↑ і в точці Д криві перетинаються: ІФ = ВД. Це температурна компенсаційна точка, тобто температура, при якій ІФ = ВД і не спостерігається приріст біомаси рослин. При температурі 40 ˚ і вище ІФ дорівнює 0, а ВД зростає і досягає максимуму при температурі 53-55˚ (FK). Рослина витрачає накопичене суху речовину і «худне» на корені. Існує правило: чим менше отримує рослина світла, тим нижче повинна бути температура. При температурі за межами стійкості фізіологічних систем листа спостерігається незворотна втрата фотосинтетичної активності.
У помірній зоні tmin = 0˚, opt. 25-30˚ і max. більше 35-40˚. Температурний оптимум залежить від виду рослин, наприклад, С3 і С4 (у С4 він більше), від інтенсивності світла (рис.3), концентрації СО2 (чим менше СО2. Тим повинна бути менше температура).
При фотосинтезі використовується всього лише близько 1% поглинутої води, але її дефіцит в рослині дуже сильно впливає на фотосинтез. ІФ максимальна ні до 100% насиченості рослин Н2 О, а при водному дефіциті (ВД), до 5% (рис. 4). Збільшення ВД до 28-30% призводить до різкого зниження ІФ і ППФ (чиста продуктивність фотосинтезу) дорівнює 0. Чи не спостерігається приросту біомаси. ВД близько 40% призводить до припинення фотосинтезу.
Мінеральне живлення (МП).
Регулювання МП є найбільш потужним фактором упарвління фотосинтезу. ЕМП (елементи МП) можуть впливати на ІФ прямо або побічно, через обмін речовин і зростання. Пряма дія ЕМП пов'язано з їх участю в фотосинтетичних структурах і системах, які здійснюють фотосинтез. Так, N (азот) і Mg входять до складу хлорофілу, фосфор необхідний при фотосинтетичному фосфорилировании, калій сприяє відтоку асимілятів з листя, мікроелементи (Fe, Zn, Cu .......) Містяться в різних ферментах, Mn учствует при фотолізі, без Fe і Сu не утворюється хлорофіл і рослини хворіють хлорозом.
Більш детально в розділі «Мінеральне харчування».
Будь-яке захворювання рослин, викликане або грибними патогенами, або бактеріальною інфекцією призводить до порушення фотосинтетичного апарату і знижує ІФ.
Вуглекислотний компенсаційний пункт (УКП), тобто концентрація СО2. при якій ІФ = ВД для С4 значно нижче (0,0005%), ніж для С3 (0,005%). Зі збільшенням концентрації О2 вище атмосферного ІФ пригнічується в результаті активації фотодихання.
Незважаючи на те, що прямий фізіологічний ефект збагачення СО2 сприяє більше С3. облік взаємодії основних факторів в кінцевому підсумку може дати перевагу посівам С4 -культуру.
Т.ч. підвищення вмісту СО2 в атмосфері і в рослинах сприятиме підвищенню ІФ.
Мал. 5 Необхідно створювати добре продуваються посіви для руху СО2
Основним джерелом СО2 в атмосфері явялется грунтову дихання мікроорганізмів, процеси розкладання органічних залишків. Отже, для збільшення СО2 треба збагачувати грунт органічною речовиною, підтримувати в пухкому і вологому стані.
У парниках ставлять відра з перегноєм і водою, в міжряддях розкладають гній і т.д.
Додаткове підвищення СО2 ефективно при посиленні світла.
Взаємодія факторів при фотосинтезі.
У природних умовах фактори зовнішнього середовища діють спільно. Тому газообмін рослини відображає взаємодію всіх внутрішніх і зовнішніх факторів. Згідно з концепцією лімітують р Блекмана, ІФ лімітується тим чинником або процесом, які знаходяться в мінімумі.
Світло і температура. Чим більше світла отримує рослини, тим нижче повинна бути температура;
СО2 і світло (див. П. 2.6);
Денний хід фотосинтезу.
Складний характер взаємодії факторів, їх динамічність впливають і на хід Фс.
Фс починається у рослин зі сходом сонця і зростає, досягаючи максимуму в полуденний час. Однак навіть в помірній зоні може спостерігатися т.зв. полуденна депресія фотосинтезу. Її причини:
Перенаповнення хлоропластів продуктами Фс;
Низька швидкість надходження СО2;
Більша частина продуктів Фс утворюється в першій половині дня.
Криві, що відображають хід Фс в помірному і жаркому кліматі, мають такий вигляд:
Помірний клімат Жаркий клімат