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利用光合作用和呼吸作用提高农作物产量的方法随着全球人口的增加和生活水平的提高，农作物的产量问题日益凸显。
为了满足人们对食物的需求，科学家们不断探索提高农作物产量的方法。
利用植物的光合作用和呼吸作用是其中的重要手段。
本文将介绍如何利用光合作用和呼吸作用来提高农作物产量。
一、优化光合作用1. 选择光合作用效率高的农作物品种光合作用是植物利用光能将二氧化碳和水转化为有机物质的过程。
不同的植物对光合作用的效率不同，因此选择光合作用效率高的农作物品种可以提高产量。
水稻和小麦的光合作用效率较高，可以考虑在种植时选择这些品种。
2. 提供充足的光照光照是影响光合作用的重要因素，充足的光照可以提高植物的光合作用效率。
因此在种植农作物时，要选择光照充足的生长环境，比如阳光充足的地区或者进行人工补光，以提高光合作用效率。
3. 合理施肥充分施肥可以提高植物的养分供应，从而增强光合作用的效率。
但过量施肥也会导致土壤污染和环境问题，因此施肥要合理，根据土壤和作物的需求进行施肥，以提高光合作用效率。
二、优化呼吸作用1. 控制呼吸作用过程中的能量损失呼吸作用是植物将有机物质氧化分解释放出能量的过程，但过程中也会伴随着能量损失。
通过优化植物的呼吸作用过程，控制能量损失，可以提高植物的生长速度和产量。
2. 提供充足的氧气呼吸作用需要氧气参与，充足的氧气可以促进植物呼吸作用的进行，提高呼吸效率。
在种植农作物时，要保证生长环境中有充足的氧气供应，可以通过增加通风或提高土壤通气性来实现。
3. 控制植物的呼吸速率对植物的呼吸速率进行控制，可以提高植物产量。
比如控制植物在夜晚的呼吸速率，减少能量的损失，提高植物在光照不足的情况下的生长速率。
三、结合光合作用和呼吸作用进行管理1. 控制光照和温度光照和温度是影响光合作用和呼吸作用的重要因素，合理控制光照和温度可以使光合作用和呼吸作用协同进行，提高植物的产量。
2. 化学调节植物的生长通过化学手段调节植物的生长，比如使用生长调节剂或激素，在一定程度上可以促进植物的光合作用和呼吸作用，提高产量。
光合作用──提高农作物的光合作用效率光合作用是植物中最重要的生理过程之一，它是植物利用光能将二氧化碳和水转化为有机物质的过程。
农作物的生长和产量直接依赖于光合作用的效率。
因此，提高农作物的光合作用效率对于增加农作物产量、改善农业生产具有重要意义。
下面我们将探讨提高农作物光合作用效率的几种方法。
首先，调节光合机构中的光合色素含量。
光合色素对光合作用的效率起着重要作用，其中叶绿素是光合作用中最重要的色素。
调节叶绿素的含量可以提高光合作用的效率。
例如，科学家通过转基因技术将额外的叶绿素基因导入作物中，使其叶片中叶绿素含量增加，从而提高了光合作用的效率。
其次，改善叶片的叶绿体结构。
叶绿体是光合作用的主要位置，其结构会影响光合作用的效率。
调整叶绿体结构，例如增加叶绿体数量、增加叶绿体的膜面积可以提高光合作用效率。
另外，提高叶绿体的光能捕获效率和光合酶的催化效率也可以提高光合作用效率。
此外，调节气孔开闭调节水分蒸腾和气体交换，从而提高光合作用效率。
气孔是植物体内的气体交换通道，气孔的开闭对植物体内CO2的吸收和水分的散失起着关键作用。
通过调节气孔的开合，可以控制CO2的吸收和减少水分蒸腾，提高光合作用的效率。
例如，利用遗传工程技术改变植物内各种调节气孔开闭的基因表达，可以调控气孔开合，从而提高光合作用效率。
另外，提供足够的养分也是提高农作物光合作用效率的重要因素。
光合作用需要一定的营养物质作为催化剂和辅助因子。
因此，提供充足的养分可以增加植物体内养分供应，从而提高光合作用效率。
例如，在农业生产中，给作物添加适量的肥料可以增加作物的养分供应，促进光合作用。
此外，优化作物的生态环境也可以提高光合作用效率。
优化作物的生态环境可以改善光合机构的状况，提高光合作用效率。
例如，合理安排作物的种植密度和间距，可以减少作物之间的竞争，提高光合作用效率。
另外，合理进行灌溉和土壤管理，保持适宜的土壤湿度和养分供给也是提高光合作用效率的重要手段。
植物生理学研究提高农作物产量和抗逆性植物生理学是研究植物的生长、发育和功能的学科，其研究成果对于提高农作物产量和抗逆性具有重要意义。
通过了解植物内部的生理过程和调控机制，我们可以找到相应的解决方案，从而有效地改善农作物的生长与发育。
本文将介绍几个植物生理学领域的研究内容，以及它们在提高农作物产量和抗逆性方面的应用。
首先，光合作用是植物生理学的一个重要研究方向。
光合作用是植物利用太阳能将二氧化碳转化为有机物的过程，也是农作物生长和产量形成的基础。
通过研究光合作用的调控机制，我们可以优化光合产物的分配，提高光合效率，从而增加农作物的产量。
例如，通过调控光合作用中的光反应和暗反应，可以增加光能的利用效率并提高植物对光照的利用能力。
另外，植物生理学的研究还包括对农作物根系的研究。
根系是植物吸收水分和养分的主要器官，也是农作物吸收养分和抵御环境胁迫的关键部位。
通过研究根系结构和功能的调控机制，可以提高农作物根系的吸收能力和抗逆性。
例如，通过调节根系的形态结构和生长方向，可以增加根系的表面积和吸收根系体积，从而提高农作物对水分和养分的吸收效率。
此外，植物生理学还与激素研究密切相关。
植物激素是植物内部信号分子，能够调控植物的各种生理过程。
通过研究植物激素的合成、运输和信号转导机制，可以调控植物的生长和发育，提高农作物产量和抗逆性。
例如，通过外源激素的施加或转基因技术的手段，可以调节植物激素的合成和信号转导通路，从而促进农作物的根系生长、花芽分化和果实发育。
最后，植物生理学的研究还包括对农作物抗逆性的提高。
农作物常常受到环境因素的影响，如高温、干旱、病虫害等。
通过研究植物的抗逆机制和适应性进化，可以培育具有较强抗逆性的农作物品种。
例如，通过筛选和遗传改良，可以获得耐高温、耐干旱或抗虫病的农作物品种，从而提高其生长和产量。
综上所述，植物生理学作为一门重要的学科，通过研究植物的生长、发育和功能，为提高农作物产量和抗逆性提供了重要的理论基础和实践指导。
农业甲壳素功效与作用农业甲壳素功效与作用甲壳素是一种天然高分子化合物，广泛存在于甲壳类生物的外骨骼中。
它具有许多独特的性质和功能，因此被广泛应用于农业领域。
本文将重点介绍甲壳素在农业中的功效与作用，包括提高农作物产量、增强植物抗逆性、促进土壤肥力和改善农产品质量等方面。
一、提高农作物产量甲壳素作为一种生物活性物质，可以刺激植物的生长发育，促进根系生长，并调节植物的代谢过程。
研究表明，施用甲壳素能够增加植物的光合作用效率，提高植物的光能利用率，从而增加农作物产量。
甲壳素还可以促进植物的营养吸收，增强植物的抗病虫害能力，减少生长期中的损失，提高农作物的产量和品质。
二、增强植物抗逆性农作物生长发育过程中，经常受到各种逆境的影响，如病虫害、干旱、盐碱、重金属等。
甲壳素具有增强植物抗逆性的能力，可以使植物在逆境环境下更好地适应和生存。
甲壳素能够激活植物的抗氧化系统，减少细胞内活性氧的积累，保护细胞膜和细胞器的完整性，提高植物的抗逆性。
三、促进土壤肥力甲壳素作为一种有机物质，可以分解为有机酸、氨基酸等，为土壤提供养分，增加土壤肥力。
甲壳素在土壤中能够吸附各种重金属离子和有机污染物，减少污染物对农作物和土壤的伤害。
此外，甲壳素还能够促进土壤微生物的繁殖和活性，提高土壤的生物活性，改善土壤结构，增加土壤通透性和保水能力，提高土壤的肥力和保肥力能力。
四、改善农产品质量甲壳素作为一种生物活性物质，可以调节植物的代谢过程，改善农产品的品质。
研究表明，施用甲壳素可以提高农作物的维生素、矿物质、蛋白质和糖类等含量，增加农产品的养分价值和口感品质。
此外，甲壳素还能够促进植物的果实膨大和颜色的形成，改善果实的外观和风味。
在实际应用中，甲壳素可以通过叶面喷施、土壤施用等方式施用于农作物。
在喷施过程中，一般配合适量的肥料和农药使用，能够发挥较好的效果。
此外，不同作物对甲壳素的需求量和响应程度也会有所不同，需要根据具体情况进行调整。
光合作用提高产量的措施光合作用是植物体内一种重要的生化过程，通过光合作用，植物能够将阳光转化为化学能，为自身提供能量和有机物质。
对于农作物的生长发育和产量提高来说，充分利用光合作用是至关重要的。
本文将介绍一些可以提高光合作用效率的措施，从而实现农作物的高产。
1. 提供充足的光照光照是光合作用进行的基础，因此提供充足的光照是提高产量的关键。
在种植农作物时，应选择光照充足的地点，避免阴影或高大建筑物的遮挡。
此外，优化种植密度，避免植株之间的遮挡，能够充分利用光照资源，提高光合作用的效率。
2. 优化叶面积和叶绿素含量叶面积和叶绿素含量是影响光合作用效率的重要因素。
通过培育具有大叶面积的农作物品种，可以增加光合作用的潜力。
另外，适度施肥和喷施叶面肥，能够提高植物叶绿素的合成和积累，进而增加光合作用的效率。
3. 合理调节光合作用的温度光合作用的温度对其效率有着重要影响。
一般来说，光合作用在25-30摄氏度的范围内效果最佳。
因此，在种植农作物时，应选择适宜的生长环境，避免过高或过低的温度对光合作用的不利影响。
此外，在高温环境下，可以采取降温措施，如喷水降温、增加遮荫等，以保持光合作用的正常进行。
4. 适时适量地灌溉光合作用需要水分作为底物，因此适时适量地灌溉对提高产量至关重要。
灌溉不足会导致植物脱水，影响光合作用的进行；而灌溉过量则会影响土壤氧气供应，对根系呼吸和光合作用产生不利影响。
因此，应根据农作物的生长需要，合理调节灌溉水量和频率，保持土壤湿度适宜。
5. 合理施肥光合作用所需要的营养元素主要有氮、磷、钾等。
合理施肥能够提供充足的营养供给，促进植物的生长和光合作用的进行。
在施肥过程中，应根据农作物的需求和土壤的养分状况，合理选择肥料种类和施肥量，避免过量施肥导致养分浪费或环境污染。
6. 控制病虫害的发生病虫害的发生会导致植物叶片受损，影响光合作用的进行。
因此，及时防治病虫害是提高光合作用效率的重要措施。
课时跟踪检测(十一)影响光合作用的环境因素及其应用一、单项选择题1．(2020·内江三模)下列措施中，不是通过提高光合作用强度来增加农作物产量的是()A．适当提高光照强度B．白天适当提高环境温度C．合理密植，增加光合面积D．适当增加环境中CO2的浓度解析：选C光合作用的条件是光，适当提高光照强度可以增强光合作用的光反应，有利于农作物产量的提高，A不符合题意；适当提高温度可以提高光合作用的酶的活性，因此适当增加白天的温度可以促进光合作用的进行，让植物合成更多的有机物，B不符合题意；合理密植的目的是充分利用单位土地面积上的光能，提高光合作用效率，是提高单位面积内农作物产量的一个重要措施，不是通过提高光合作用强度来增加农作物产量，C符合题意；二氧化碳是绿色植物光合作用的原料，给大棚作物等增施二氧化碳能提高光合作用的速率，从而提高农作物的产量，D不符合题意。
2．(2020·吕梁一模)高温热害会导致作物产量下降，其原因不可能是()A．高温热害使酶活性下降B．高温热害使光合色素含量降低C．高温热害使气孔关闭D．高温热害使光照强度降低解析：选D高温会破坏酶的空间结构，使酶变性失活，使光合作用有关的酶活性下降，作物产量下降，A不符合题意；叶绿素不稳定，高温能使叶绿素分解，使光合速率降低，作物产量下降，B不符合题意；温度过高，为减少水分散失，气孔关闭，进而使二氧化碳吸收减少，光合速率下降，作物产量下降，C不符合题意；高温热害不会使光照强度降低，D符合题意。
3．(2020·湖北模拟)下列关于农业生产措施及作用的叙述错误的是()累多B 合理密植增大光合作用面积，提高作物的单位面积产量促进作物吸收有机营养物质和光合作用所需的C 增施农家肥CO2D 适时适度松土促进作物根系对无机盐的吸收并避免水土流失解析：选C适当增大温室昼夜温差，增强白天光合作用，有机物的合成增多，降低夜晚呼吸作用，有机物的消耗减少，因此有机物积累多，A正确；合理密植增大光合作用面积，提高作物的单位面积产量，B正确；增施农家肥促进作物吸收矿质元素和光合作用所需的CO2，农家肥不能为作物提供有机营养物质，作物必须通过光合作用才能获得有机营养物质，C错误；适时适度松土，促进根细胞吸收氧气，进行有氧呼吸，释放大量能量，促进作物根系对无机盐的吸收并避免水土流失，D正确。
如何利用光合作用提高作物产量光合作用是植物通过光能将二氧化碳和水转化为能量和有机物的重要过程。
在栽培管理中，光合作用的合理利用可以提高作物的光能利用效率，从而增加作物的产量。
以下是一些利用光合作用提高作物产量的方法。
1.提供充足的光照：光合作用需要光能作为能量源，因此提供充足的光照是提高作物产量的关键。
在室内种植中，可以使用人工光源如LED灯提供适宜的光照强度和光谱。
在室外种植中，应选择光照强度充足、日照时间长的地点进行种植。
2.控制光照强度和光照时间：过强的光照会引起作物光抑制，抑制其正常的光合作用过程，因此需要根据作物的需求和环境条件控制光照强度和光照时间。
一般来说，叶菜类作物对光照要求较高，而果菜类作物对光照要求较低。
3.优化种植密度：合理的种植密度可以增加作物叶面积，增加光合作用作用的面积，进而提高光合作用的效率。
种植密度过高可能导致光照不足，种植密度过低可能造成光合作用的浪费。
4.提供充足的二氧化碳：二氧化碳是进行光合作用的关键物质之一，提供适量的二氧化碳可以增加作物的光合作用强度，提高光能的利用效率。
在室内种植中，可以通过增加室内的CO2浓度或使用CO2补充装置来提供充足的二氧化碳。
在室外种植中，尽量避免污染源和大面积水源附近的种植，以减少二氧化碳的损失。
5.优化施肥管理：适量的氮、磷、钾等营养元素是光合作用进行的必要条件。
合理调节施肥量、施肥时间和施肥方式，可以提供作物所需的养分，促进光合作用的进行。
注意避免施肥过量，导致养分浪费和环境污染。
6.控制温度和湿度：光合作用对温度和湿度有一定的要求。
适宜的温度和湿度可以促进光合作用的进行，提高作物的光合作用效率。
要控制室内温度和湿度，可以使用温度控制设备和加湿器来保持适宜的环境条件。
在室外种植中，选择适当的季节进行播种和收获，以避免高温和低湿对光合作用的不利影响。
7.病虫害防治：病虫害对作物的光合作用和产量都有很大的影响。
及时发现并合理控制病虫害，可以避免病虫害对作物光合作用的破坏，从而提高产量。
光合作用提高产量的措施光合作用是植物通过光能将二氧化碳和水转化为有机物质的过程。
光合作用不仅是植物生长和发育的基础，也是农作物产量提高的关键因素之一。
为了提高光合作用的效率和产量，可以采取以下措施：1. 提供充足的光照：光合作用的核心是光能的吸收和利用，因此充足的光照是提高光合作用产量的关键。
在种植过程中，可以选择种植在阳光充足的地方，合理安排植物的生长时间，利用日照时间最长的季节种植，以确保植物能够接受到足够的光照。
2. 优化叶面积：叶片是植物进行光合作用的主要器官，叶面积的大小直接影响光合作用的效率。
为了提高产量，可以通过适当修剪、摘叶或疏叶等措施，增加光线进入植物内部的面积，提高光合作用的效率。
3. 适宜的温度和湿度：温度和湿度是影响光合作用的重要环境因素。
光合作用对温度和湿度有一定的适应范围，过高或过低的温度都会影响光合作用的进行。
因此，在种植过程中要注意控制温度和湿度，提供适宜的生长环境，以提高光合作用的效率和产量。
4. 合理施肥：光合作用需要充足的营养物质来支持植物的生长和代谢过程。
合理施肥可以提供充足的氮、磷、钾等营养元素，促进叶片的生长和光合作用的进行。
但是要注意施肥量的控制，避免过量施肥导致土壤污染和植物生长不良。
5. 控制病虫害：病虫害是影响光合作用产量的重要因素。
病虫害会破坏植物的叶片和组织结构，影响光合作用的进行。
为了提高产量，要定期检查和防治病虫害，保持植物的健康生长状态，确保光合作用的正常进行。
6. 合理管理水分：水分是光合作用进行的必要条件之一。
适当的浇水可以保持植物体内的水分平衡，促进光合作用的进行。
但是要注意控制浇水量和浇水时间，避免过多或过少的水分对光合作用产生不利影响。
7. 选择适宜的品种：不同的作物品种对光照、温度和湿度的适应能力有所差异。
为了提高光合作用产量，可以选择适宜的品种进行种植，以确保植物能够在特定环境条件下充分发挥光合作用的效率。
总结起来，光合作用是植物生长和发育的基础，也是农作物产量提高的关键因素之一。
光合作用提高产量的措施光合作用是植物生长中不可或缺的过程，它能够将太阳能转化为化学能，为植物提供能量和有机物质。
提高光合作用的产量对于农业生产和环境保护都具有重要意义。
下面将从光合作用的影响因素、措施和实践案例三个方面展开，详细介绍如何提高光合作用的产量。
一、光合作用的影响因素1. 光照强度：光照强度是影响光合作用的最重要因素之一。
光照强度越强，植物光合作用的速率就越快，产量也就越高。
2. 温度：温度对光合作用的影响也非常重要。
温度过高或过低都会影响光合作用的进行，因此要保持适宜的温度。
3. 湿度：湿度对植物的生长和光合作用也有一定的影响。
过高或过低的湿度都会影响植物的正常生长和光合作用的进行。
4. CO2浓度：CO2是植物进行光合作用的重要原料之一，因此CO2浓度的高低也会影响光合作用的产量。
二、提高光合作用产量的措施1. 提高光照强度：可以通过增加光照时间、增加光源数量、增加光源强度等方式来提高光照强度，从而促进光合作用的进行。
2. 控制温度：可以通过加装遮阳网、增加通风设备等方式来控制温度，保持适宜的温度范围，从而促进光合作用的进行。
3. 控制湿度：可以通过增加喷雾设备、加装湿度调节器等方式来控制湿度，保持适宜的湿度范围，从而促进光合作用的进行。
4. 增加CO2浓度：可以通过增加CO2浓度的方法来促进光合作用的进行。
可以使用CO2发生器、增加通风设备等方式来增加CO2浓度。
三、实践案例1. 光照强度提高：在农业生产中，可以使用温室大棚等设施来增加光照强度，从而提高光合作用的产量。
例如，在草莓种植中，使用温室大棚可以增加光照强度，促进草莓的生长和果实的产量。
2. 控制温度：在温室大棚中，可以使用遮阳网、通风设备等方式来控制温度，保持适宜的温度范围，从而促进光合作用的进行。
例如，在番茄种植中，使用遮阳网和通风设备可以控制温度，促进番茄的生长和果实的产量。
3. 增加CO2浓度：在温室大棚中，可以使用CO2发生器、增加通风设备等方式来增加CO2浓度，从而促进光合作用的进行。
植物光合作用在农业生产中的应用植物光合作用是植物生长和发育的基础过程，也是农业生产中不可或缺的重要环节。
通过光合作用，植物能够将太阳能转化为化学能，合成有机物质，为自身提供能量和养分。
在农业生产中，光合作用的应用涉及到种植、育种、病虫害防治等多个方面。
首先，光合作用在种植过程中起到了至关重要的作用。
光合作用是植物生长的基础，通过光合作用，植物能够合成有机物质，为自身提供能量和养分。
在种植过程中，农民可以通过优化光照条件，提高光合作用的效率，从而增加作物的产量和品质。
例如，在温室种植中，农民可以利用透明材料搭建温室，增加光照强度和光照时间，提高光合作用的效率，使作物能够更好地生长。
此外，农民还可以通过选择适合光照条件的作物品种，进一步提高光合作用的效率和作物的产量。
其次，光合作用在育种过程中也有着重要的应用价值。
光合作用是植物生长和发育的基础过程，与植物的生长速度、叶片形态、光合效率等密切相关。
在育种过程中，育种者可以通过选择具有高光合效率的植株作为亲本，培育出具有更高光合效率的新品种。
这样的新品种在农业生产中具有更高的产量和更好的抗逆能力，能够适应不同的生长环境和气候条件，提高农作物的适应性和生产力。
此外，光合作用在病虫害防治中也有着重要的应用。
病虫害是农业生产中的常见问题，对农作物的生长和产量造成了严重的影响。
光合作用能够为植物提供充足的能量和养分，增强植物的抵抗力和免疫力，从而减轻病虫害对植物的危害。
此外，光合作用还能够促进植物的生长和发育，加快受损组织的修复和再生，提高植物对病虫害的抵抗能力。
因此，在病虫害防治中，农民可以通过优化光照条件，提高光合作用的效率，增强植物的抗病虫害能力，减少病虫害对农作物的危害。
综上所述，植物光合作用在农业生产中具有重要的应用价值。
通过优化光照条件，提高光合作用的效率，农民可以增加作物的产量和品质，提高农作物的适应性和生产力。
在育种过程中，光合作用能够为育种者提供重要的遗传信息，培育出具有更高光合效率的新品种。
提高光合作用可以增加农作物的产量？STEPHEN P. LONG1, XIN-GUANG ZHU1, SHAWNA L. NAIDU1& DONALD R. ORT21 Departments of Crop Science and Plant Biology, University of Illinois, Urbana, IL 61801, USA, and2Photosynthesis ResearchUnit, USDA-ARS, Urbana, IL 61801, USA摘要：粮食作物的产量潜力是单位面积的土地，在无杂草、虫害、病害的最佳生长条件下，获得的种子质量。
它取决于可获得的光能产物和由遗传决定的自身性质：光捕获率、光转换率、谷粒获得的生物质量比例。
植物育种中的光捕获率和谷粒获得的生物量比例接近理论最大值，光转换率主要取决于光合作用，是仅剩的提高产量潜力的主要方面。
但是，比较不同基因型的作物发现，叶片光合速率与产量的相关性很差。
这导致一种观点，认为改善叶片的光合作用对提高产量潜力没有什么价值。
与此相反，最近很多实验，在当前和未来有计划提高二氧化碳浓度环境下，比较了基因型相同的作物的生长，表明叶片光合作用的增强与产量的增加密切相关。
是否有机会通过基因操作实现类似增产。
本文探讨了六种可能路线，通过改善光合效率提高光转换率，从冠层结构的改变到二氧化碳受体分子再生的改进不等。
总的来说，这些改变能提高光转换率，因此提高产量潜力，高达50%。
因为一些改变可通过转基因技术实现，所以商业品种的形成时间将会大大低于常规育种，可能在10-15年之间。
关键词：光呼吸；收获指数；全球变化；全球粮食供应；核酮糖-1,5-二磷酸羧化酶；植物冠层结构；遗传转化；植物育种；作物改良；产量潜力引言2004年，世界上最重要的作物总产量：玉米，823吨；水稻，725吨；小麦，555吨；大豆，186吨；大麦，142吨和高粱，59吨（美国农业部2005年）。
这些都是粮食作物，在可见的未来，预计仍是人类和生畜营养的主要来源。
从20世纪50年代中期开始，遗传改良，氮肥使用的增加，管理的改善使这些作物的产量潜力和实际产量在全球范围内显著提高（埃文斯1997年）。
主要粮食作物的产量从1951年的1.2吨每公顷上升至1993年的2.3吨每公顷（德尔和龙1985年；埃文斯1993年；戴森1996年）。
产量潜力被定义为：某一品种在它适应的环境中生长，养分和水分供应没有限制，并且病虫害、杂草、生存空间和其它压力被有效控制的条件下的产量（埃文斯和菲舍尔1999年）。
以玉米为例，在过去的50年中，产量的增加可能约50%归因于遗传的改良，50%归因于管理的改善（达维克2005年）。
正如氮的使用，其它化学品的使用也将达到顶峰，在下个50年，提高产量潜力也许是更为重要的提高实际产量的手段。
考虑到环境和经济的限制，产量潜力的进一步提高不能仅通过进一步增加氮肥的使用而实现。
本文探讨了产量潜力进一步提高的几种可能。
它论述了（1）在过去的50年里，光合作用是仅剩的进一步提高产量潜力的主要特性；（2）当其它因素不变时，提高叶片光合作用会增加产量；(3)分析光合过程效率的理论限制能揭示改进的关键目标；（4）人为设计提高叶片的光合作用和作物产量的定向选择的范围能在相对较短的时间实现。
1 增产分析的理论框架提高产量潜力的生理基础是什么？按蒙蒂思（1977）作物的产量潜力和特定地点的初级生产的原则是由P n = S t·εi·εc/k (1a)Y p =η·P n (1b)决定的。
这里S t是一年总的太阳入射光照（MJ/㎡）；εi是光捕获率；εc是光转换率；k是能量储存率（MJ/g）；η是收获指数或收获产品得到的生物质量比率。
S t由地点和年份决定。
虽然k在不同植物器官之间变化很小，通常平均是17.5MJ/Kg，但是谷粒含油量很高，会显著提高能量含量，用方程1计算产量时这一点应该考虑在内（蒙蒂思1977年；罗伯茨等al.1993年）。
P n是初级生产力（即生长季节产生的总的植物生物量）。
因此，产量潜力取决于三个效率结合的产物，上述作物主要的生理和结构特性：εi，εc和η。
εi由冠层的生长和荫闭速度，冠层寿命、大小和结构决定。
εc由冠层内所有叶片总的光合速率决定，而不是作物的呼吸损耗。
由于报道的一年生作物的初级生产力一般是总的地上生物质量，测得的εc 值比实际值低，因为一些枝叶组织在收获前就脱落了，且没有包括根群。
这些因素使一年生粮食作物的理论光转换率降低约20%（蒙特斯1977年；比德和龙1985年）。
参考方程1，如何取得产量潜力的提高，那些方面可进一步提高？过去的50年，产量潜力的提高主要是通过提高收获指数。
现代的谷物品种，谷粒可占收获时总地上生物量的60%（埃文斯1993年；局1995年）。
然而，少量的生物质量必须留在植物体内以确保重要的营养和储备能运送到成熟的谷粒中，解释了细胞壁材料不能被降解的原因。
可是，仍有一些方法能进一步提高收获指数（埃文斯1997年），特别是在单种作物通过分子抑制回避阴影反应（Shlumukovet al. 2001），收获指数超过0.6似乎不大可能实现。
通过更早形成树冠覆盖地面提高光捕获率，另外，选择能够吸收更多氮肥而不倒伏品种，也能提高产量潜力。
用这些品种在生长季节获得了0.9的光捕获率，同样，进一步改进的余地非常有限（比德尔和龙1985年）。
如果收获指数和光捕获率已经接近上限，那么进一步提高产量潜力只有通过光转换率实现。
光转换率取决于光合作用和呼吸作用。
理论上，光转换率取决于吸收的光能转换成生物量的效率（即扣除呼吸损失后的光合作用的效率）。
本文讨论了增加作物净光合作用的限制因素和方法。
但是，首先必须确定光合作用是否限制作物的产量，增强光合作用是否真的提高作物产量。
2 叶片光合作用：一个改进的目标？2.1 反对的论据可移动式红外二氧化碳分析仪的出现使根据叶片光合作用速率选择作物基因型成为可能（龙，Farage和加西亚1996年）。
但是，具有影响力的研究质疑叶片光合作用限制作物产量。
埃文斯和邓斯通（1970）证明现代面包小麦品种叶片的光合作用速率比其野生型祖先低。
其他研究经常指出这种作物产量与叶片光合速率相关性的缺乏（埃文斯1993年，1998年审查）。
在这些研究中叶片光合速率和产量之间缺乏相关性并不奇怪，因为这些植物在许多方面，除光合作用，基因型都不同。
然而，方程1隐示光合效率对作物产量是非常重要的，整株作物一段时间内的平均光合效率。
许多叶片光合作用的调查都是基于单叶片在作物生长某个阶段时的光饱和率上的（龙1998年）。
单叶测量和整个作物测量之间的关系将是复杂的，不直观的。
首先，高达50%的作物碳，在光限制条件下，能通过叶片吸收，各种不同的生化和理化性质决定光合速率。
（龙1993）。
其次，叶面积的增加常常是通过减少单位面积的投入而达到的，因此，叶片较薄的物种光饱和时的光合速率普遍较低，很简单，因为器官分布得更散（比德尔和龙1985）。
如果作物改良导致叶面积增加，叶片的平均光合速率也许会因自身形体的增加而降低，最大光合速率也会因资源更加分散而降低（埃文斯1993）。
光合作用可被库容量限制（即利用光合产物的能力）。
开花后，粮食作物的最大库容量由形成的种子数量和潜在大小决定。
库容量下降，由于可能会引起填充颗粒消失，导致光合能力下降（皮特和克雷默1980）。
但是，育种选择能最大限度利用光合能力的品种是可预料的。
例如，如果天气有利于增强光合作用，一个有效选择的品种应该有足够的能力形成谷粒利用额外的光合产物。
但是，最近一项分析，详细审查了小麦、玉米、大豆的种子填充时在同化能力被控制的情况下种子干重变化的幅度，得出结论：在所有三种作物中产量通常更受库容量的限制，而不是源头（即光合作用）（博拉斯，Slafer和Otegui 2004年）。
与埃文斯和邓斯通（1970年）的发现相反，渡边，埃文斯和周（1994年）发现澳大利亚面包小麦品种的叶片光合率和播种时间呈很强的正相相关。
产生这种差异的原因可能是后者的研究不是局限于一个品种，而是该物种内一个狭窄的种质范围。
在这里，单株叶面积及分布的变化较小，并且叶片光合速率的变化在总或特定叶面积内没有很大的差别混淆。
叶片光合速率提高作物产量潜力的潜能只有当其它因素，特别是叶冠层大小和结构，不变的情况下才能评估。
但是，辛克莱、裴熙亮和斯内勒（2004年）根据理论推论：即使在上述情况下，当没有额外的氮源时，33%的叶片光合作用增强可转化为18%的生物量增加，和仅仅5%的粮食产量增加，或6%的粮食产量减少。
这些结论，叶片光合作用提高作物产量潜力的潜能不大，是在比较不同基因型后得出的，其中叶片光合作用的差异与许多其它遗传差异相混淆（埃文斯和邓斯通1970；博拉斯等2004年）或仅限于未经验证的理论分析（Sinclairet 2004年）。
总之，叶片光合作用与产量之间没有明确联系，再加上产量受限于库容量而不是光合作用的证据，导致研究人员普遍认为提高叶片光合速率不能提高作物的产量。
增强叶片光合作用能否提高产量，这一问题真正切实的实验将使用基因型相同的材料。
幸运的是，对大气中二氧化碳浓度增加的关注提供了丰富的这类实验。
2.2 关于光合作用和产量之间的联系升高二氧化碳含量的实验告诉了我们什么？二氧化碳浓度升高对C3植物有二个影响：增强叶片的光合作用和减弱气孔对水蒸气的运送（审查，德雷克，冈萨雷斯-梅乐及龙1997年；龙等2004年）。
二氧化碳的浓度升高增加净叶片光合速率主要通过（1）竞争性抑制核酮糖-1,5-二磷酸羧化酶/加氧酶的氧化活性，因此抑制光呼吸作用；（2）加速羧化作用，因为在现有二氧化碳的浓度下，二氧化碳结合位点并没有被饱和。
欧洲逆境生理和气候试验计划在德国、爱尔兰、英国、比利时和荷兰的7个地点连续三个生长季节，在相似的敞篷室内，二氧化碳浓度为环境浓度（350μmol mol−1）和高浓度（650μmol mol−1）的条件下，种植单基因型的春小麦（品种：光塔）（米切尔等1999年）。
在这些地点，旗叶的光合作用-谷粒主要的同化源-平均增加50%，粮食产量增加35%（本德尔、赫日特施泰因和布莱克1999；米切尔等1999年）。
欧洲逆境生理和气候试验特别有价值，因为它在各种环境中使用相同的基因型。
虽然只限于一种基因型，但是它与数百种类似处理，同一基因型的作物在二氧化碳浓度为环境浓度和高浓度的条件下生长，可能得出的结论一致。
平均来说，农田或实验室的二氧化碳浓度约增加环境浓度的一倍不会引起叶面积的增加，光合速率升高23-58%（德雷克等1997），作物产量平均增加35%（金博尔1983）。
