Người ta nói tiềm năng nâng cao năng suất cây trồng còn rất lớn vì:
- Trong thực tế sản xuất, người ta đã nghiên cứu tạo ra các quần thể cây trồng cho năng suất cao, như quần thể tảo Chlorella, quần thể có quang hợp tối ưu của thực vật có hoa trong điều kiện khí hậu nhân tạo. Các quần thể quang hợp này đã sử dụng được 5% ánh sáng mặt trời và cho năng suất khoảng 125 tạ/ha (vùng ôn đới), 250 tạ/ha (vùng nhiệt đới), trong khi hầu hết các quần thể cây trồng, kể cả quần thể rừng nhiệt đới chỉ mới sử dụng được 0,5 - 2,5% ánh sáng mặt trời và cho năng suất khoảng 50 tạ/ha.
- Trong tương lai với sự tiến bộ của các phương pháp chọn lọc, lai tạo giống mới, với sự hoàn thiện các biện pháp kĩ thuật canh tác chắc chắn việc nâng cao năng suất cây trồng sẽ có triển vọng to lớn.
Diện tích không thay đổi, giống đã đạt yêu cầu, biện pháp canh tác tối ưu.... Còn cách nào để tăng năng suất và chất lượng nông sản hay không? Ai nêu ra giải pháp thưởng nóng 1 triệu đồng!
Quang hợp quyết định năng suất cây trồng: Người ta đã chứng minh được rằng: Quang hợp là quá trình cơ bản quyết định năng suất cây trồng. Phân tích thành phần hóa học trong sản phẩm thu hoạch của cây trồng ta sẽ có các số liệu sau: C: 45%, O: 42 - 45%, H; 6,5% chất khô. Tống ba nguyên tố này chiếm 90 - 95% khối lượng chất khô. Phần còn lại: 5 - 10% là các nguyên tố khoáng. Rõ ràng là 90 - 95% sản phẩm thu hoạch của cây lấy từ C02 và H20 thông qua hoạt động quang hợp. Chính vì vậy chúng ta có thể khẳng định rằng: Quang hợp quyết định 90 - 95% năng suất cây trồng.
Dinh dưỡng khoáng ảnh hưởng trực tiếp và gián tiếp lên quang hợp và do đó đến năng suất trên các cơ sở sau đây:
- Một số nguyên tố khoáng là thành phần của sắc tố và coenzim.
- Xúc tác cho quá trình tổng hợp và hoạt động của hệ sắc tố và enzim.
- Ảnh hướng đến tính thấm của tế bào.
- Thay đổi cấu tạo và điều chỉnh hoạt động của khí khổng.
- Thay đổi độ lớn, số lượng lá, cũng như cấu tạo giải phẫu của nó.
- Ảnh hưởng tới thời gian sống của các cơ quan đồng hóa.
Vai trò của nước đối với quang hợp:
- Hàm lượng nước trong không khí, trong lá ảnh hưởng đến quá trình thoát hơi nước, do đó ảnh hưởng đến độ mở khí khổng, tức là ảnh hưởng đến tốc độ hấp thụ CO2 vào lục lạp.
- Nước ảnh hưởng đến tốc độ sinh trưởng và kích thước của lá.
- Nước ảnh hướng đến tốc độ vận chuyển các sản phấm quang hợp.
- Hàm lượng nước trong tế bào ảnh hưởng đến độ hiđrat hóa của chất nguyên sinh và do đó ảnh hưởng đến điều kiện làm việc của hệ thống enzim quang hợp.
- Quá trình thoát hơi nước đã điều hòa nhiệt độ của lá, do đó ảnh hưởng đến quang hợp.
- Nước là nguyên liệu trực tiếp cho quang hợp với việc cung cấp H+ và điện tử cho phản ứng sáng.
Đặc điểm của sự quan hệ giữa nhiệt độ với quang hợp: Hệ số nhiệt Q10 đối với pha sáng 1,1 - 1,4; đối với pha tối là: 2-3. Như vậy, cường độ quang hợp phụ thuộc rất chặt chẽ vào nhiệt độ. Sự phụ thuộc giữa nhiệt độ và quang hợp theo chiều hướng: khi nhiệt độ tăng thì cường độ quang hợp tăng rất nhanh và thường đạt cực đại ở 25 - 35°C rồi sau đó giảm mạnh đến 0.
Trong các yếu tố môi trường liên quan đến quang hợp thì ánh sáng là yếu tố cơ bản để tiến hành quang hợp.
Chất lượng ánh sáng đã ảnh hưởng không những đến cường độ quang hợp mà còn đến chất lơpnjg của quá trình.Chiều hướng của quá trình quang hợp thay đổi do tác dụng của các tia sáng có độ dài sóng khác nhau. Ánh sáng xanh tím có khả năng giúp cho việc tạo thành các axit amiin, protein,… ánh sáng đỏ đẩy mạnh sự hình thành cabohidrat.
Vì CO2 là nguyên liệu của quang hợp nên nồng độ CO2 ảnh hưởng vô cùng lớn đến cường độ quang hợp:
- Khi nồng độ CO2 nhỏ, tăng cường độ ánh sáng thì cường độ quang hợp cũng không tăng nhiều.
- Khi nồng độ CO2 lớn hơn mà có đủ ánh sáng cường độ ánh sáng thì cường độ quang hợp tăng lên rất mạnh.
- Điểm bù ánh sáng: Cường độ ánh sáng tối thiểu để cường độ quang hợp và hô hấp bằng nhau.
- Điểm bão hòa ánh sáng: Cường độ ánh sáng tối đa để cường độ quang hợp đạt cực đại.