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研究概述

研究人員探究了在萵苣冠層中添加遠(yuǎn)紅光光子（700~750nm）對其二氧化碳和光子吸收的影響。遠(yuǎn)紅光光子是人眼不可見的，且通常存在于遮蔭環(huán)境中。植物利用光子進行光合作用，光譜的質(zhì)量、數(shù)量和持續(xù)時間會引發(fā)植物的各種變化。當(dāng)植物感知到遠(yuǎn)紅光光子時，會作出避蔭反應(yīng)，致使植物長高以接觸陽光，或者長寬以吸收更多光線。然而，遠(yuǎn)紅光光子只有在與其他顏色的光子混合時才能用于光合作用。

實驗設(shè)置

研究人員在四個生長室中種植了Waldman氏深綠萵苣，旨在研究冠層的光子捕獲情況、二氧化碳的量子產(chǎn)量以及碳利用效率。在整個萵苣生長期內(nèi)，對冠層光合作用和呼吸作用進行了監(jiān)測，該研究重復(fù)開展了五次。萵苣在紅/藍光或白光下生長，其中包含或不包含15%的遠(yuǎn)紅光光子。采用 Apogee公司的野外光譜輻射計測量平均光子通量密度，采用PS-300實驗室光譜輻射計測量葉片的光吸收，采用MC-100葉綠素儀測量每株植物五片葉的葉綠素含量。

研究結(jié)果

兩個含有15%遠(yuǎn)紅光光子的萵苣生長室中的冠層光子捕獲量更高，日碳增益增加，且生物量比不含遠(yuǎn)紅光光子的對照組高出 29%~31%。處理間的冠層量子產(chǎn)量相似。成熟植物的碳利用效率（日碳增益/總光合作用）也相似。光合作用隨著光子捕獲量的增加而線性增加，且所有四個處理中的斜率相同。

結(jié)論

研究人員發(fā)現(xiàn)，當(dāng)用遠(yuǎn)紅光光子替代傳統(tǒng)定義的光合光子時，冠層量子產(chǎn)量和碳利用效率均未受影響。這表明吸收的 700~750nm遠(yuǎn)紅光光子在與 400~700nm光子共同作用時，對光合作用的效率是相同的。由于葉片擴展以及冠層輻射捕獲量增加，遠(yuǎn)紅光替代使得作物產(chǎn)量得以提高。這些數(shù)據(jù)結(jié)合先前的研究，為將光合有效輻射（PAR）的當(dāng)前定義擴展到包括 700~750nm光子提供了有力證據(jù)。