浅谈呼吸作用原理在农业生产中的应用

浅谈呼吸作用原理在农业生产中的应用

孙长安

孙长安（河南省扶沟县扶沟高中，河南扶沟461300）

中图分类号院DF413.1文献标识码院A文章编号院1673-0992（2011）02-0023-01

呼吸作用是指生物体内的有机物，通过彻底或不彻底的氧化还原反应而产生CO2和H2O、或其它物质，同时释放能量的过程。分为有氧呼吸和无氧呼吸两种类型。具有非常重要的生理意义：一方面呼吸作用为生物体生命活动提供所需要的大部分能量；另一方面呼吸作用的过程也为其他化合物的合成提供原料。

可见，呼吸作用是生物体内代谢的中心，所以，在历年来的高考试题中都或多或少的涉及到这部分知识。我们知道，如果设法促进呼吸作用，是可以增强生物的生长发育的。但对农作物贮藏来说，呼吸作用要消耗有机物，又不得不设法降低呼吸速率。在实践中如何解决其中的矛盾呢？我们必须先了解影响呼吸作用速率的内、外因素。

内在的因素有：⑴不同生物具有不同的呼吸作用速率。一般情况下，生长发育较快的生物，呼吸速率就快，生长发育较慢的生物，呼吸速率就慢。比如，小麦的呼吸作用速率就比仙人掌的快的多。⑵同一生物不同的器官，因代谢不同，呼吸速率也有很大的差异。比如，植物的根尖、茎尖、嫩叶等器官代谢快、生长快，呼吸速率就比衰老的根、茎、叶片进行的快。⑶同一器官在不同生长过程中，呼吸速率也不一样。比如，幼嫩的叶子、果实在最初发育时呼吸速率就快，成长后就下降，到衰老的时候又会上升。

外界的因素有:⑴温度温度能影响与呼吸作用有关的酶的活性，从而影响呼吸速率。在最低温度点和最适温度之间，呼吸速率会随温度的升高而加快。超过最适温度，会随温度升高而降低。⑵O2氧气浓度高会促进细胞有氧呼吸的进行，产生能量多，但消耗有机物也相对较多；氧气不足或缺乏，细胞进行无氧呼吸所产生的物质有的具有毒害作用，如酒精，能杀死植物细胞。⑶CO2CO2是呼吸作用的终产物，当外界环境中CO2的浓度增加时，呼吸作用就会被抑制。⑷H2O水是呼吸作用的原料，适量的水能促进细胞呼吸。⑸机械损伤机械损伤会促进细胞内氧化酶的活性，又能导致新的愈伤组织的形成与分化，明显加快组织细胞的呼吸作用速率。

如何把上述原理很好的应用到农业生产中？这就要求我们，不但要学好呼吸作用的理论知识，还要认识并掌握呼吸作用的生理规律，以便控制它，利用它，为生产服务。

一、农作物的栽培与呼吸作用

有生命活动的地方，就存在呼吸作用。呼吸作用既能释放能量以供农作物体内各种生理活动的需要，它的中间代谢产物又在自身细胞内各主要有机物之间的转变起着枢纽作用，所以呼吸作用不仅影响着农作物的无机物营养和有机物代谢，亦影响物质的运输和转变，最终影响新细胞和器官的形成、农作物长大。

由于呼吸作用对生物生理过程有如此广泛、重要的影响，所以很多实践中的栽培措施都是为了保证农作物呼吸作用的正常进行而操作。例如，早稻的栽培进行浸种催芽时，要用温水适度淋种和时常翻种，目的就是控制温度和调节通气，使呼吸作用顺利、正常的进行。水稻秧苗的培育通常采用湿润育秧，并且早稻秧苗的培育在寒潮过后，还应适时排水，目的就使根系得到充足的氧气。水稻的露天、晒田，以及农作物的中耕松土，黏土的拌沙等等，都是为了改善土壤的通气条件。

农作物的栽培过程中会出现许多生长不良的现象，也与呼吸作用有直接相关的。譬如：水涝会淹死植株，是因为作物的根无氧呼吸进行过久，积累酒精过多而引起中毒。又如：缺水干旱和缺少钾肥能导致农作物体内的有机物进行非正常的氧化分解，最终导致作物生长不良甚至死亡。还有，如果水田中具有还原性的有毒物质（如硫化氢等）过多，就会使呼吸作用过程中的多酚氧化酶和细胞色素C氧化酶的活性遭到破坏，从而抑制了呼吸作用。当然还有，低温会引起秧苗烂掉，原因是低温破坏了植物细胞内线粒体的结构，有氧呼吸无法彻底进行，功能不足。作物就缺乏能量，出现新陈代谢紊乱。

二、粮食的贮藏与呼吸作用

种子是有生命的，能不断进行着呼吸作用。如果呼吸作用速率较快，就会引起有机物的大量消耗，同时又会放出代谢产生的水分，导致粮堆的湿度明显增大。粮食“出汗”，又会促进呼吸作用加强；呼吸作用产生的热量，使粮食的温度逐渐升高，反过来又促使呼吸作用增强，最后导致种子的发热、霉变，使粮食变质变量。故此，在粮食的贮藏过程中，必须降低种子的呼吸作用速率，确保贮粮的安全。

依据以上原理，要使粮食安全贮藏，首先要晒干。譬如：在长江下游地区，稻谷是14.5﹪以下，小麦种子含水量是12.5﹪以下；因为南方高温多湿，标准适当高一些，所以在广东省，稻谷是13.5﹪以下。稻谷等种子含水分高于14.5﹪时，呼吸作用速率骤然上升。经分析，种子本身呼吸增高较慢，主要是种子外表附有微生物，它们在75﹪相对湿度中可快速繁殖。

其次，贮藏粮食时还要降低氧气浓度和温度，达到减弱呼吸作用的目的。

三、果蔬贮藏与呼吸作用

果蔬贮藏不能太干燥，因为干燥缺水会造成水果、蔬菜的皱缩，就失去了新鲜的状态。但菠菜、白菜、柑橘等果蔬，在贮藏前可进行轻度的干燥，以减弱其呼吸作用。

与粮食贮藏相同，果蔬贮藏亦可以应用降低氧浓度或降低温度的原理。番茄装箱罩以塑料帐幕，抽去空气，补充氮气，把氧的体积分数调节至3﹪～6﹪，这样，番茄可贮藏1个月甚至3个月以上。苹果、梨、柑橘等果实在0～1℃贮藏几个月都不坏。荔枝不耐贮藏，在0～1℃只能贮存10～20d，科学技术人员改用低温速冻法，使荔枝几分钟之内结冻，即可保存6～8月，置于货架上5～10h仍不褐变。

目前，比较流行的“自体保藏法”是一种简便、效果不错的果蔬贮藏法。由于果实蔬菜本身不断呼吸，放出CO2，在密闭的环境里，CO2浓度逐渐增高，抑制呼吸作用（但容器中CO2的体积分数不能超过10﹪，否则，果实中毒变坏），可以稍为延长贮藏时间。如能密封加低温（1～5℃），贮藏时间更长。自体保藏法现已广泛被利用。例如，四川南充果农将广柑贮藏与密闭的土窖中，贮藏时间可以达到4～5个月之久；哈尔滨等地利用大窖套小窖的办法，使黄瓜贮存3个月不坏。

我所提到的有关原理和例子，不但在实践中能用到，在考试中也有机会牵涉到。希望能为大家带来帮助。