Фотосинтез является процессом образова­ния органических ве­ществ из неорганических элементов и соединений. Он присущ только зеленым растениям.

При этом процессе в листовых клетках растений, содержащих зеленое вещество (пигмент хлорофилл), органические вещества образуются из элементов питания и воды, подаваемых корнями, углекислого газа, поглощаемого из воздуха, и с помощью энергии солнечного (или искусственного) света.

В естественных условиях фотосинтетическая деятельность растений протекает только в светлое время суток. В ночные часы накопленные продукты оттекают из листьев в другие органы растений.

Для получения высоких урожаев все действия по выращиванию культур должны быть направлены на полную обеспеченность составляющими, необходимыми для продуктивной деятельности листьев (светом, теплом, водой, углекислым газом, элементами питания).

Растения в открытом грунте обычно фотосинтезируют лучше тепличных, так как до последних свет доходит всегда в несколько меньших количествах из-за стеклянных или пленочных ограждений. Поэтому в теплицах для повышения продуктивности листьев недостаток света необходимо компенсировать повышением концентрации углекислого газа до 0,15-0,30% от общего объема воздуха.

Продуктами фотосинтеза являются углеводы (сахара, крахмал). Первый из образующихся сахаров – сахароза. Кроме этого при фотосинтезе образуются и белки.

Заметное влияние на фотосинтез оказывает температура воздуха. Оптимум температуры для прохождения процесса лежит в пределах 20…25°C; при приближении к 35°C фотосинтез замедляется и далее постепенно прекращается.

С недостатком воды в листьях (даже до завядания) закрываются устьица, через которые поступает углекислый газ. Фотосинтез от этого ухудшается или вовсе сходит на нет.

В состав хлорофилла, посредством которого поддерживается фотосинтетическая деятельность, входят азот, фосфор, магний и сера. Значительно влияют на накопление хлорофилла калий, железо, марганец. Действие калия проявляется в поддержании оводненности листьев, скорости их освобождения от продуктов фотосинтеза и превращении в более сложные соединения, крайне необходимые растениям. Поэтому так важно постоянное и своевременное обеспечение растений всеми этими элементами.

Противоположным фотосинтезу является процесс дыхания. Его особенность – непрерывность в течение суток. Дыхание охватывает все части растений: листья, стебли, цветки, плоды, корни.

При дыхании тратятся образовавшиеся при фотосинтезе углеводы. Они разлагаются с выделением составляющих их частей и энергии (в калориях).

При недостатке основного дыхательного вещества – сахаров – распаду начинают подвергаться белки, жиры и органические кислоты. Эти вещества путем сложных биохимических превращений переходят из одних состояний в другие: из сахаров возникают органические кислоты, из жиров образуются углеводы.

Растение формирует свою вегетативную массу и продуктивные части за счет разницы образования органических веществ в процессе фотосинтеза и их траты в процессе дыхания.

Дыхание самым непосредственным образом влияет на процессы роста, поглощение питательных веществ из почвы и воздуха, образование высокоактивных ростовых веществ и общий обмен веществ внутри самих растений и с внешней средой.

Освобождающаяся при дыхании химическая энергия служит источником для процессов, происходящих в растительных клетках, образования новых органов растений.

У растений, прекративших ростовые процессы в конце вегетации, дыхание поддерживает все то, что образовано к данному моменту, т. е. массу урожая.

Молодые растущие листья тратят на дыхание больше, чем те, что закончили свой рост. Затраты на дыхание ставят предел бесконечности роста отдельных органов и всего растения целиком.

Усиление интенсивности фотосинтеза активизирует и дыхание, но без всякого вреда для урожая. А снижение фотосинтеза при неизменном темпе дыхания сразу отрицательно отражается на урожае. Это бывает при затенениях растений (особенно светолюбивых), загущенном размещении, завядании и перегреве листьев.
У тепличных культур процессы дыхания усиливаются в период цветения и начала плодоношения.

При нарушении процессов дыхания в корнях всему растению грозят неприятности, вплоть до гибели. Это может случиться при резком снижении температуры почвы, ее повышенной кислотности, избытке влаги и недостатке кислорода, калия и цинка.

Взаимозависимая система фотосинтез–дыхание подтверждает единство растительного организма.