Это процесс образования органических соединений из углекислого газа и воды в тканях зеленого растения с использованием солнечной энергии.
Фотосинтез происходит в органеллах клетки — хлоропластах. Дисковидная форма, малый размер (объем 30—40 мкм3), большое число (30—40 в одной клетке), тонкая и сложная внутренняя структура отвечают целиком их назначению: как можно полнее использовать солнечную энергию и усваивать углерод. При выращивании сельскохозяйственных растений следует иметь в виду, что их минеральное питание и освещенность оказывают большое влияние на состояние хлоропластов. При недостатке азота хлоропласты становятся в 1,5—2 раза мельче, в темноте идет постепенное разрушение внутренних мембран, все это, несомненно, сказывается на эффективности их работы.
Фотосинтез — сложный, многоступенчатый процесс, включающий световые и не требующие света реакции.
Энергия солнечного света, поглощенная хлорофиллом, используется для разложения воды на водород и кислород. Кислород выделяется в атмосферу. Водород идет на восстановление НАДФ (специфического переносчика активированного водорода). Частично энергия света запасается в виде универсальной энергетической валюты клетки АТФ (аденозинтри-фосфорной кислоты).
Эти образовавшиеся в световой фазе соединения используются на реакции восстановления углекислого газа до уровня углеводов, не требующие света. В хлоропластах синтезируются также органические кислоты, аминокислоты, белки, липиды.
Большой вклад в изучение роли света и хлорофилла в процессе фотосинтеза внес К. А. Тимирязев. Ему принадлежат и замечательные работы по популяризации знаний о фотосинтезе. Он писал: «Это процесс, от которого в конечной инстанции зависят все проявления жизни на нашей планете». Такое утверждение вполне обосновано, так как фотосинтез не только основной поставщик органических соединений, но и единственный источник свободного кислорода на Земле.
Фотосинтез — основной процесс, при котором образуется сухое вещество растения. Однако зависимость между фотосинтезом и урожаем далеко не простая. Ведь на практике важен не столько биологический (вся биомасса растения), сколько хозяйственный урожай (плоды, клубни, зерно, волокно).
Наибольшее влияние на величину конечного урожая оказывает фотосинтезируюшая поверхность растения: ее размеры, ориентация к световому потоку, продолжительность деятельности. Наиболее полно используется световая энергия, когда на гектаре размещается 30—50 тыс. м2 листовой поверхности. Причем самые лучшие условия для фотосинтеза создаются при преимущественно вертикальной ориентации листьев. У сахарной свеклы сорта с приподнятой воронкообразной розеткой листьев высокоурожайны, а с распластанными горизонтально — низкоурожайны.
Важно также добиваться, чтобы листья в начале вегетационного периода развивались быстрее и сохранялись как можно дольше в работоспособном состоянии. Чаще всего к преждевременному отмиранию листьев приводят неблагоприятные условия выращивания, вредители и болезни, поэтому необходимо соблюдать правильную агротехнику, вести борьбу с вредителями и болезнями растений.