光合效率efficiency of photosynthesis

光合作用全过程或不同阶段的能量转换效率。光合过程包括光量子捕获，电子传递，同化力形成，CO2固定，光合产物运转、积累与分配等阶段。光合效率可按全过程或不同阶段分别进行计算。
植物利用被捕获的光量子的能量进行光合作用。所谓量子需要量是指光合过程每同化1分子CO₂或释放1分子O₂所消耗的量子数额。华尔堡 (O. Warburg,1922年)认为量子需要量为4.0，埃默森 (R.Emerson,1939年)认为应为16.0，邦纳(J. Bonner,1962年)认为是10.0，高温奇(R. Govindjee,1968年) 认为是8.0。一般计算光合量子需要量多采用8.0这一数值。不同波长的光量子具有不同能量，在光合有效辐射(380～710nm)范围内，1摩尔光量子的平均能量为50千卡，假设同化1分子CO₂或放出1分子O₂，需要10个光量子，每摩尔碳水化合物贮存的能量为112千卡，计算出光合效率为22.4%(112千卡/50千卡×10×100%=22.4%)。植物光合作用过程中红光与蓝光的作用较大，如以红光量子所含的能量计算其光合效率约为27%，如以蓝光量子计算约为18%。
光量子被捕获后，其能量激发叶绿素生成电子，电子传递过程中形成同化力，即腺苷三磷酸(ATP)和还原态烟酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸(NADPH)。每产生1分子NADPH和1分子ATP需要4个红光量子即199.16千卡(4×49.79=199.16),NADPH氧化后产生51千卡自由能，ATP的水解能为7.5千卡，所以光合作用

100%=29.37%)。
CO₂进入卡尔文循环生成1摩尔六碳糖需要18摩尔ATP和12摩尔NADPH，即747千卡能量。1摩尔六碳糖贮能约670千卡，所以光合碳循环的能量转化效
光合作用以二氧化碳(CO₂)为原料合成碳水化合物(CH₂O),CO₂与CH₂O的分子量之比为30/44=0.68。
苏联尼奇波罗维奇(A. Nichiprovitch)称之为光合效率系数。实际上，被合成的碳水化合物有相当一部分用于呼吸消耗上，所以在不同条件下光合效率系数变化很大，有时甚至为负值（当呼吸超过光合时）。
植物在进行光合作用的同时不断进行呼吸作用，扣除呼吸作用消耗后的光合量称为表光合或净光合，而未扣除呼吸消耗的真正的光合量称为总光合或粗光合。绿色植物单位叶面积在单位时间内所同化的CO2量称为光合速率（或光合强度），单位是微摩尔/米²·分或毫克CO2/分米2·小时。单位时间单位叶面积所积累的干物质重量称为净同化率，其单位为克/米2·日。这些都是光合作用过程中进行植物生长分析的指标，反映单株植物的生长状况，表明植物利用光能的效率。
当作物光合机构、作物个体长势长相、作物群体结构、作物所处的环境条件以及农业技术措施都处于最适宜状态时，作物的光合效率得以最充分地发挥，可能形成的群体最高产量，也即作物理论产量的上限，称为光合生产潜力。把植物光合作用所形成的有机物，折算为能量，然后计算其占照射到地表面日光能的百分数，就是植物的光能利用率。以广东地区的水稻为例，大约在抽穗40天后成熟，这40天中的光合产物基本上用于谷粒的成熟。此时，每天照射到田面上的阳光为400卡/厘米2，其中45%可用于光合作用（光合有效辐射）。这些光中有5.5%被反射，剩下94.5%被水稻利用，而这94.5%中又有10%被不能进行光合作用的植物组织所吸收。光合效率以26%计算。由于光饱和现象400卡/厘米²·天的光能损失了17%，光呼吸的损失为25%，暗呼吸的消耗为每天损失植物体干重的1.5%，此时植物体的干重估计为1.5千克/米²，每克植物干重相当于3 900卡。根据上述假定，计算水稻的最高理论产量（光合生产潜力）为1 250千克/亩。按所含的能量计算，光能利用率为4%。
实际上大田生产中光合作用条件不可能始终处于最优状态，一般亩产500千克的高产粮田其光能利用率仅为1%左右。
光合效率的高低在光合作用过程中的不同阶段中有不同的表示方法，最终体现在植物的生物学产量或经济产量上。从光合作用的角度分析影响作物产量的因素有： 光合面积、光合速率、光合时间、光合产物的消耗和经济系数（光合产物的运转与分配）。这就是光合生产中的五个组成因素。它们分别在不同程度上影响作物的光合效率与光能利用率。
作物生产就是通过培育不同类型的品种，适应不同地区的环境与栽培条件。通过光合生产力的五个组成因素，充分发挥作物光合生产潜力，增加作物产量。一般说来植物在整个生长期利用光合有效辐射能量的效率在0.5～1%属于低生产力，1～2%为一般生产力，2～3%属良好生产力，4～5%属高生产力。

光合效率photosynthetic efficiency

光合器官将太阳辐射能转变为化学能的效率。通常有3种表示方法：
❶以光量子数为基础的光合效率，即量子效率；
❷以能量为基础的光合效率，即能量利用率，由于波长和能量呈负相关，波长为680 nm的红光的能量利用率为26%，波长为480 nm的蓝光则仅16%，白光为20%，这是叶绿素所吸收的光量子在理论上的最高能量利用率；
❸大田光能利用率，即单位土地面积上能量占投射到地球表面日光能的百分率。一般产量为7.5 t/km²的粮田，光能利用率约1%～2%左右。田间作物在光合层建立后的最佳时期，光能利用率可达3%～4%。对实际光能利用率的分析，有助于明确光能利用率低的因素，估计其影响大小，以寻求克服这些因素、提高干物质生产的途径。