1、第3讲光合作用()影响光合作用速率的环境因素()1.通过光合作用合成有机物，储存能量(生命观念)2.通过曲线图分析光照强度、温度、CO2浓度等对光合作用的影响；模型与建模：建立光照强度、温度、CO2浓度等对光合作用影响的数学模型(科学思维)3.探究环境因素对光合作用的影响(科学探究)4.光合作用的原理在生产中的应用(社会责任)考点一影响光合作用速率的环境因素及应用1基本概念(1)光照强度：单位叶面积上所接受的可见光能量。(2)光合速率：单位时间单位叶面积上的CO2固定量。2影响光合作用速率的环境因素(1)光照强度关系曲线A点：光照强度为0，只进行细胞呼吸；AB段：光合作用强度小于细胞呼吸强度；
2、B点：光补偿点(光合作用强度与细胞呼吸强度相等时的光照强度)；BD段：光合作用强度大于细胞呼吸强度；C点：光饱和点(光照强度达到C点后，光合作用强度不再随着光照强度的增大而加强)。应用：阴生植物的光补偿点和光饱和点都较阳生植物低，间作套种农作物、林间带树种的配置和冬季温室栽培等都可合理利用光能。(2)CO2浓度关系曲线图1中A点表示CO2补偿点，即光合作用速率等于呼吸作用速率时的CO2浓度，图2中A点表示进行光合作用所需CO2的最低浓度。B和B点都表示CO2饱和点。应用a大田要“正其行，通其风”，多施有机肥。b温室内可通过放干冰、使用CO2生成器、施用农家肥与猪舍鸡舍连通等方法适当提高CO2浓
3、度。(3)温度曲线分析光合作用强度和细胞呼吸强度都受温度的影响，但光合作用相关酶对温度反应更为敏感。应用：温室栽培植物时，白天调到光合作用最适温度，以提高光合作用强度；晚上适当降低温室内温度，以降低细胞呼吸强度，保证植物有机物的积累。(4)水原理：水既是光合作用的原料，又是体内各种化学反应的介质，如植物缺水导致萎蔫，使光合速率下降。另外，水分还能影响气孔的开闭，间接影响CO2进入植物体内。曲线分析图1图2图1表明在农业生产中，可根据作物的需水规律，合理灌溉。图2曲线中间E处光合作用强度暂时降低，是因为温度高，气孔部分关闭，影响了CO2的供应。应用：合理灌溉，预防干旱。(5)矿质元素原理：矿质元
4、素是参与光合作用的许多重要化合物的组成成分，缺乏会影响光合作用的进行。例如，N是酶的组成元素，N、P是ATP的组成元素，Mg是叶绿素的组成元素等。曲线分析在一定浓度范围内，增大必需矿质元素的供应，可提高光合作用强度；但当超过一定浓度后，会因土壤溶液浓度过高，植物渗透失水而导致植物光合作用强度下降。1生长于较弱光照条件下的植物，当提高CO2浓度时，其光合速率未随之增加，主要限制因素是光照强度。()2延长光照时间能提高光合作用强度。()提示：延长光照时间只能提高光合作用的产物量，不能提高光合作用强度。3植物体从土壤中吸收的水分主要用于光合作用。()提示：植物体从土壤中吸收的水分主要用于蒸腾作用。4
5、停止供水，植物光合速率下降，这是由于水既是光合作用的原料，又是光合产物在植物体内运输的主要介质。()5夏季晴天，植物出现光合“午休”现象的主要原因是环境中CO2浓度过低。()提示：出现光合“午休”现象是因为夏季中午温度过高，引起气孔关闭，CO2吸收减少，而不是环境中CO2浓度过低。1北方夏季中午时，光照强度很强，植物出现“午休”现象的原因是_。提示：光照强度过强，温度升高，导致气孔关闭，细胞CO2供应不足，光合作用减弱2在温室大棚生产中，施用农家肥能够提高作物的产量，道理是_。提示：农家肥中的有机物被微生物分解能够产生无机盐和CO2，为大棚作物的生长补充CO2和无机盐，提高大棚作物的产量1内部
6、因素(1)植物自身的遗传特性(如植物品种不同)，以阴生植物、阳生植物为例，如图所示。(2)植物叶片的叶龄、叶绿素含量及酶2外部因素(1)单因子变量对光合作用影响的曲线分析光照强度CO2浓度温度水分和矿质元素(2)多因子对光合速率的影响1光合作用与细胞呼吸曲线中的“关键点”移动(1)细胞呼吸对应点(A点)的移动：细胞呼吸增强，A点下移；细胞呼吸减弱，A点上移。(2)补偿点(B点)的移动细胞呼吸速率增加，其他条件不变时，CO2(或光)补偿点应右移，反之左移。细胞呼吸速率基本不变，相关条件的改变使光合速率下降时，CO2(或光)补偿点应右移，反之左移。(3)饱和点(C点)和D点的移动：相关条件的改变(
7、如增大光照强度或增大CO2浓度)使光合速率增大时，C点右移，D点上移的同时右移；反之，移动方向相反。2生长环境中的CO2浓度由1%降低到0.03%时，植物的光饱和点和光补偿点如何变化，原因是什么？提示：光饱和点降低，因为CO2浓度降低时，暗反应的强度低，所需要的ATP和H少。光补偿点升高，因为在合成有机物的量不变时，CO2浓度降低，所需要的光照强度增大。3CO2浓度增加会对植物光合作用速率产生影响。研究人员以大豆、甘薯、花生、水稻、棉花作为实验材料，分别进行三种不同实验处理，甲组提供大气CO2浓度(375 molmol1)，乙组提供CO2浓度倍增环境(750 molmol1)，丙组先在CO2浓
8、度倍增的环境中培养60 d，测定前一周恢复为大气CO2浓度。整个生长过程保证充足的水分供应，选择晴天上午测定各组的光合作用速率。结果如图所示。回答下列问题。(1)与甲组相比，乙组CO2浓度倍增，光合作用速率并没有倍增，此时限制光合速率增加的因素有哪些？(2)解释丙组的光合速率比甲组低的原因。提示：(1)光照强度的限制(NADPH和ATP的供应限制)；固定CO2的酶活性不够高、C5的再生速率不足、有机物在叶绿体中积累较多等。(2)植物长期处于CO2倍增下，降低了固定CO2的酶含量或者活性，当恢复到大气CO2浓度后，已经降低的固定CO2的酶的含量或活性未能恢复，又失去了高浓度CO2的优势，因此会表
9、现出比大气CO2浓度下更低的光合速率。考查环境因素影响光合作用的坐标曲线分析1(2020黄冈质检)如图表示光照强度、CO2浓度和温度对植物光合速率的影响，根据图形分析有关说法错误的是()ACO2浓度大小直接影响光合作用生成C3的速率B光照强度在OA区间，限制光合速率的环境因素主要是光照强度C光照强度在BC区间，限制组实验光合速率的环境因素一定有光照强度、温度D图中所示温度数值一定是t1大于t2D光合作用过程中，二氧化碳固定后首先生成三碳化合物，故CO2浓度大小直接影响光合作用生成C3的速率， A正确；图中光照强度在OA区间，曲线处于上升阶段，限制上述三组实验光合速率的环境因素主要是光照强度，B
10、正确；光照强度在BC区间，组还没有达到光饱和点，此时限制组实验光合速率的环境因素一定有光照强度、温度，C正确；温度通过影响光合作用与呼吸作用的相关酶的活性来影响光合作用与呼吸作用，图中曲线与的二氧化碳浓度相同，曲线与的温度相同二氧化碳浓度不同，故无法判断t1和t2数值的大小，D错误。2在适宜光照下，测定植物甲、乙在不同CO2浓度下的光合速率，结果如图所示。回答下列问题。(1)CO2浓度为q时，限制植物甲、乙光合作用的环境因素分别是_；若曲线是在光合作用的适宜温度下所测，现提高环境温度，q点将向_移动。(2)若将植物甲、乙同时种植在同一个透明的密闭环境中，在适宜光照下，一段时间后，植物_可能无法
11、正常生长，原因是_。(3)CO2浓度为r时，植物甲的总光合速率_(填“大于”“等于”或“小于”)植物乙的总光合速率；当CO2浓度为q时，植物乙与植物甲固定的CO2量的差值为_。解析 (1)据图可知，CO2浓度为q时，限制植物甲光合作用的环境因素是CO2浓度，限制植物乙光合作用的环境因素是温度；若图中曲线是在光合作用的适宜温度下测得，提高环境温度，植物甲的光合速率会下降，只有在更高的CO2浓度下，植物甲的光合速率才能与呼吸速率相等，q点将右移。(2)若将植物甲、乙同时种植在同一个透明的密闭环境中，适宜光照下，一段时间后，植物的净光合速率大于0，随着时间的延长，环境中CO2浓度不断下降，在低CO2
12、浓度下，植物甲的净光合速率可能小于0，无法正常生长。(3)当CO2浓度为0时，纵坐标所示数值表示呼吸速率，当CO2浓度大于0时，纵坐标所示数值表示净光合速率，而净光合速率总光合速率呼吸速率。据此分析可知：当CO2浓度为r时，植物甲、植物乙的净光合速率均等于b，但植物甲的呼吸速率(d)大于植物乙的呼吸速率(c)，所以植物甲的总光合速率大于植物乙的总光合速率。当CO2浓度为q时，植物甲的净光合速率为0，植物乙的净光合速率为b，此时植物乙与植物甲固定的CO2量(总光合速率)的差值bcd。答案(1)CO2浓度、温度右(2)甲在光照、密闭的环境中，植物的净光合速率大于0，随着时间的延长，环境中CO2浓度
13、不断下降，在低CO2浓度下，植物甲的净光合速率可能小于0(3)大于bcd考查环境因素影响光合作用的实验分析3(2020山东模考改编)龙须菜是生活在近岸海域的大型经济藻类，既能给海洋生态系统提供光合产物，又能为人类提供食品原料。某小组研究CO2浓度和光照强度对龙须菜生长的影响，实验结果如图所示。已知大气CO2浓度约为0.03%，实验过程中温度等其他条件适宜，下列相关说法错误的是()图1图2A实验中CO2浓度为0.03%的组是对照组 B增加CO2浓度能提高龙须菜的生长速率C高光照强度下光反应速率快从而使龙须菜生长较快D选择龙须菜养殖场所时需考虑海水的透光率等因素B由题意可知，大气二氧化碳浓度约为0
14、.03%，则该组为对照组，CO2浓度为0.1%的组是实验组，A正确；由图1可知，高光和低光条件下，两种CO2浓度条件下，龙须菜的生长速率相差不大，即增加CO2浓度龙须菜生长速率基本不变，B错误；由图2可知，与低光条件相比，高光条件下龙须菜光反应速率显著增加，C正确；综合两图可知，龙须菜生长主要受到光强的影响，因此选择龙须菜养殖场所时需考虑海水的透光率等因素，D正确。4(2020郑州模拟)研究人员利用番茄研究空气湿度对高温下番茄光合作用的影响。实验在每天10：0016：00设置了三个空气湿度处理，即高湿度(70%)、中湿度(55%)、低湿度(40%)，实验时间内平均温度为35 ，分别处理7天和1
15、4天，实验结果如下表：处理时间(d)湿度处理净光合速率Pa(molm2s1)气孔导度Gs(molm2s1)胞间CO2浓度Ci(molmol1)气孔限制值Ls7低5.220.213610.115中7.270.523940.063高9.760.33810.07214低1.680.074210.085中2.070.043830.167高4.430.113770.154气孔限制值 Ls1胞间CO2浓度/空气中CO2浓度(1)CO2会参与光合作用_反应， CO2需要与_反应后被固定。(2)通过分析处理7 d的数据可知，空气湿度较低时，气孔导度_，胞间CO2浓度较小，推测此时净光合作用速率较低的原因是：_
16、。(3)进一步研究不同湿度下的叶温发现，高湿度组叶温要显著低于低湿度组。处理14 d时，高湿组相较于低湿组的胞间CO2浓度降低，气孔限制值增大。说明湿度增大，除了气孔导度增大，有利于相关气体的吸收以外，还增强了_，从而促进光合速率的提高。(4)根据以上实验结果，在农业生产中可以通过_来降低“光午休”现象。解析(1)CO2是光合作用暗反应的原料，因此会参与光合作用的暗反应。在暗反应过程中，CO2需要与五碳化合物(C5)反应后被固定。(2)表中信息显示：处理7 d、空气湿度较低时，气孔导度小，胞间CO2浓度较小；由于气孔导度小，影响了CO2的吸收，暗反应速率受到限制，光合速率较低，所以处理7 d、
17、空气湿度较低时的净光合作用速率较低。(3)处理14 d时，高湿组相较于低湿组的胞间CO2浓度降低、气孔限制值增大，但叶温要显著低于低湿度组，温度会影响酶的活性，因此说明湿度增大，除了气孔导度增大，有利于相关气体的吸收以外，还增强了光合酶的活性(或叶肉细胞光合作用能力)，从而促进光合速率的提高。(4)“光午休”现象出现的原因是：中午光照强，环境温度高，蒸腾作用旺盛，部分保卫细胞因失水而导致气孔关闭，使得CO2的供应不足，暗反应减弱。可见，根据以上实验结果，在农业生产中可以通过喷灌(增加空气湿度)来降低“光午休”现象。答案(1)暗五碳化合物(C5)(2)小气孔导度小，影响CO2吸收，暗反应速率受限
18、制，光合速率较低(3)光合酶的活性(或叶肉细胞光合作用能力)(4)喷灌(增加空气湿度)考点二光合作用速率及其测定1真正光合速率、净光合速率和细胞呼吸速率的关系(1)内在关系细胞呼吸速率：植物非绿色组织(如苹果果肉细胞)或绿色组织在黑暗条件下测得的值单位时间内一定量组织的CO2释放量或O2吸收量。净光合速率：植物绿色组织在有光条件下测得的值单位时间内一定量叶面积所吸收的CO2量或释放的O2量。真正光合速率净光合速率细胞呼吸速率。(2)判定方法根据坐标曲线判定a当光照强度为0时，若CO2吸收值为负值，该值的绝对值代表细胞呼吸速率，该曲线代表净光合速率，如图甲。b当光照强度为0时，光合速率也为0，该
19、曲线代表真正光合速率，如图乙。根据关键词判定检测指标细胞呼吸速率净光合速率真正(总)光合速率CO2释放量(黑暗)吸收量利用量、固定量、消耗量O2吸收量(黑暗)释放量产生量有机物消耗量(黑暗)积累量制造量、产生量2.光合速率的测定(1)测定装置(2)测定方法测定呼吸速率a装置小烧杯中放入适宜浓度NaOH溶液，用于吸收CO2。b玻璃钟罩应遮光处理，目的是排除光合作用的干扰。c置于适宜温度环境中。d红色液滴向左移动，单位时间内移动距离代表呼吸速率。测定净光合速率a装置小烧杯中放入适宜浓度的CO2缓冲液，用于维持容器内CO2浓度的恒定。b给予较强光照处理，且温度适宜。c红色液滴向右移动，单位时间内移动
20、距离代表净光合速率。误差校正为排除温度、气压等因素引起的气体体积膨胀，应设计对照实验。对照实验与如图不同之处在于不放植物或放置死亡的植物。实际光合速率净光合速率呼吸速率。1绿色植物的光合速率总是大于呼吸速率。()提示：绿色植物在光照强度大于光补偿点后光合速率才大于呼吸速率。2在光下测得的光合速率是净光合速率。()3当植物体的光合速率等于呼吸速率时，叶肉细胞的光合速率也等于呼吸速率。()提示：植物体所有活细胞都进行细胞呼吸，而叶肉细胞是进行光合作用的主要细胞，当植物体的光合速率等于呼吸速率时，叶肉细胞的光合速率大于呼吸速率。4探究光照强度对光合作用强度影响的实验中的自变量是光照强度，因变量是光合
21、作用强度。 ()5探究光照强度对光合作用强度影响的实验中能测定出其真光合作用速率。()提示：实验只能测定出净光合速率，无法测定总光合速率。1光合作用和细胞呼吸实验探究中常用实验条件的控制方法实验条件控制方法增加水中O2泵入空气或吹气或放入绿色水生植物减少水中O2容器密封或油膜覆盖或用凉开水除去容器中CO2氢氧化钠溶液除去叶中原有淀粉置于黑暗环境中除去叶中叶绿素酒精隔水加热除去光合作用对细胞呼吸的干扰给植株遮光得到单色光棱镜色散或薄膜滤光维持容器内CO2浓度的恒定适宜浓度的NaHCO3溶液2.叶圆片称重法测定单位时间、单位面积叶片中淀粉的生成量(1)操作图示(2)结果分析净光合速率(zy)/2S
22、(S为叶圆片面积，下同)；呼吸速率(xy)/2S；总光合速率净光合速率呼吸速率(xz2y)/2S。3黑白瓶法测溶氧量的变化(1)“黑瓶”不透光，测定的是有氧呼吸量；“白瓶”给予光照，测定的是净光合作用量。总光合作用量(强度)净光合作用量(强度)有氧呼吸量(强度)。(2)有初始值的情况下，黑瓶中O2的减少量为有氧呼吸量；白瓶中O2的增加量(或CO2的减少量)为净光合作用量；二者之和为总光合作用量。(3)在没有初始值的情况下(初始值设为X)，白瓶中测得的现有量(设为M)黑瓶中测得的现有量(设为N)总光合作用量，即(XN)(MX)MN。注：该方法假设植物不进行无氧呼吸。4半叶法测定光合作用有机物的产
23、生量如图所示，“半叶法”的原理是将对称叶片的一部分(A)遮光，另一部分(B)不做处理，并采用适当的方法(可先在叶柄基部用热水或热石蜡液烫伤)阻止两部分的物质和能量转移。在适宜光照下照射一段时间后，在A、B的对应部位截取同等面积的叶片，烘干称重，分别记为MA、MB，获得相应数据，则可计算出该叶片的光合作用强度。若MMBMA，则M表示B叶片被截取部分在这段时间内光合作用合成的有机物总量。5间隔光照法比较有机物的合成量测定方法：光反应和暗反应在不同的酶的催化作用下相对独立进行，在一般情况下，光反应的速率比暗反应的速率快得多，光反应产生的ATP和H除满足暗反应正常利用外，还有一定量的剩余。持续光照，光
24、反应产生的大量ATP和H不能及时被完全利用，暗反应限制了光合作用的速率，降低了光能的利用率。但若光照、黑暗交替进行，则黑暗间隔可利用光照时积累的光反应产物，再持续进行一段时间的暗反应。因此，在光照强度与光照时间不变的情况下，交替光照较连续光照条件下制造的有机物多。6叶圆片上浮法定性比较光合作用强度的大小测定方法：取生长旺盛的菠菜绿色叶片，注意避开大的叶脉，用直径为1 cm的打孔器打出小圆形叶片若干。处理小圆形叶片，使叶片内的气体逸出，放入黑暗处盛有清水的烧杯中待用。叶片因细胞间隙充满水而全都沉到水底。本实验可通过观察相同时间内叶片上浮数量的多少或上浮相同数量叶片所用时间的长短来反映不同条件下光
25、合作用强度的大小，该实验方法只能比较大小，无法测出具体的光合作用强度。1某兴趣小组设计如图所示实验装置探究“光照强度对黑藻光合速率的影响”。(1)单位时间内有色小液滴的移动距离代表一定量的黑藻单位时间内什么的量？(2)如果利用该装置测定在一定光照强度下黑藻叶绿体实际光合作用的速率，可采取什么方法(写出具体的实验思路)?提示：(1)释放氧气(2)首先不给予光照，测出黑藻单位时间内的氧气吸收量(呼吸作用速率)；再给予一定光照条件，其他条件不变，测出黑藻单位时间内氧气释放量(净光合作用速率)；然后将光照条件下黑藻单位时间氧气释放量(净光合作用速率)加上黑暗条件下黑藻单位时间内的氧气吸收量(呼吸作用速
26、率)，就是该光照条件下黑藻叶绿体实际光合作用的速率。2欲探究弱光和强光对某种绿色植物的叶片内各种光合色素含量的影响，请简要写出实验设计及检测思路。_。提示：将某种生理状态、大小等相同的绿色植株平均分为甲、乙、丙3组， 甲组给予弱光照、乙组给予自然光照， 丙组给予强光照，其他条件相同且适宜，一段时间后取每组相同部位的等量叶片进行色素的提取和分离，比较滤纸条上各种色素带的宽度考查总光合速率、净光合速率和呼吸速率的关系1植物的叶面积与产量关系密切，叶面积系数(单位土地面积上的叶面积总和)与植物群体光合速率、呼吸速率及干物质积累速率之间的关系如图所示。据图分析，下列说法错误的是()A随叶面积系数持续增
27、加，群体的呼吸速率不断升高B群体干物质积累速率变化取决于群体呼吸速率变化C叶面积系数小于a时，随叶面积系数增加，群体干物质积累速率增加D叶面积系数大于b时，随叶面积系数增加，群体的光合速率不再增加B观察图中“群体呼吸速率”曲线可知，随叶面积系数持续增加，群体的呼吸速率不断升高，A正确；群体干物质积累速率变化取决于群体光合速率和群体呼吸速率的综合变化，B错误；当叶面积系数小于a时，随叶面积系数增加，群体光合速率和群体干物质积累速率均增加，C正确；由图中“群体光合速率”曲线可以看出，叶面积系数大于b时，随叶面积系数增加，群体光合速率为一条直线，不再增加，D正确。2(2019全国卷节选)通常，对于一
28、个水生生态系统来说，可根据水体中含氧量的变化计算出生态系统中浮游植物的总初级生产量(生产者所制造的有机物总量)。若要测定某一水生生态系统中浮游植物的总初级生产量，可在该水生生态系统中的某一水深处取水样，将水样分成三等份，一份直接测定O2含量(A)；另两份分别装入不透光(甲)和透光(乙)的两个玻璃瓶中，密闭后放回取样处，若干小时后测定甲瓶中的O2含量(B)和乙瓶中的O2含量(C)。据此回答下列问题。在甲、乙瓶中生产者呼吸作用相同且瓶中只有生产者的条件下，本实验中C与A的差值表示这段时间内_；C与B的差值表示这段时间内_；A与B的差值表示这段时间内_。解析若干小时后，透光的乙瓶中的O2含量(C)与
29、水样中O2的初始含量(A)的差值表示这一时间段内生产者净光合作用的放氧量；水样中O2的初始含量(A)与不透光的甲瓶中的O2含量(B)的差值表示这一时间段内生产者呼吸作用的耗氧量；C与B的差值表示这一时间段内生产者光合作用的总放氧量。答案生产者净光合作用的放氧量生产者光合作用的总放氧量生产者呼吸作用的耗氧量考查光合速率的测定3现采用如图所示方法测定植物叶片光合作用强度，将对称叶片的一半遮光(A)，另一半不遮光(B)，并采用适当的方法阻止A、B间物质和能量的转移。在适宜光照和温度下照射一段时间，在A、B中截取对应部分相等面积的叶片，烘干称重，分别记作m1和m2，单位为mg/(dm2h)。下列说法正
30、确的是()A该方法在未测出细胞呼吸强度的条件下，能测出实际光合作用的强度B(m2m1)表示B叶片被截取的部分在光照时间内有机物的积累量Cm2表示被截取的部分在光照时间内净光合作用的大小Dm1表示被截取的部分在光照时间内细胞呼吸的大小A假设原来半片叶重为m0，m1和m2分别表示在适宜光照和温度下照射一段时间后的被截取的部分(A部分)干重和被截取的部分(B部分)干重，而在该时间段内，前者只进行细胞呼吸，而后者同时进行光合作用和细胞呼吸，则m0m1细胞呼吸速率，m2m0为光照下的净光合作用速率，实际光合作用速率净光合作用速率细胞呼吸速率m2m0m0m1m2m1，即B叶片被截取的部分在光照时间内有机物
31、的合成量。4(2020四省八校联考)如图是某生物兴趣小组设计的测量某种阳生花卉光合速率的密闭装置。已知有两套完全相同的该装置，装置a置于适宜光照、25 条件下，装置b置于黑暗、25 条件下，同时将生理状况一致的两盆植物分别置于两种环境的装置中，起始液滴对应的数据均为零刻度，氧传感器(测定装置内的氧含量)数据显示屏上的数据均为E。测量数据的时间适宜且两套装置同时测量，并记录相关数据。回答以下问题：(1)装置a的液滴若向右移动，则测量数据可反映出_的大小，在该状态下植物_(填“能”或“不能”)正常生长。(2)装置b中植物细胞内发生的能量转化途径为_。(3)为提高实验的精确度，可用_植物作为对照，并
32、分别置于与上述两套完全相同的装置中。(4)利用该装置探究光照强度对该花卉光合速率的影响时，在只有一枚灯泡的前提下，可以通过_控制实验自变量。(5)适宜时间后，装置a与装置b刻度尺上的数据分别为T1、T2，数据显示屏上的数据分别是N1、N2，利用这两套装置测量该花卉的总光合速率时，下列可用的数据有_。T1T2T1T2N1N2N1N2N1N22EN1N22E解析(1)装置a中由于CO2缓冲液可以保证装置内CO2浓度保持平衡，因此若发现a的液滴向右移动，说明装置内有O2的增加，可以反映净光合速率(强度)；装置a中液滴向右移动，说明装置内有O2的增加，说明净光合速率大于0，存在有机物的积累，因此能正常
33、生长。(2)装置b中植物细胞只进行呼吸作用，呼吸作用中可以将有机物中稳定化学能转化为热能和ATP中活跃化学能。(3)该装置中液滴的移动会受温度、植物中微生物等因素的干扰，因此，为了排除影响，可以选择死亡的植物作为对照。(4)利用该装置探究光照强度对该花卉光合速率的影响时，在只有一枚灯泡的前提下，可以通过调整灯泡与装置的距离控制实验自变量。(5)装置a刻度尺上的读数T1可以反映植物的净光合速率，装置b刻度尺读数可以反映呼吸速率，因为装置内存在二氧化碳缓冲液，该液体的存在保证了装置内二氧化碳浓度的平衡，因此装置b中由于只存在呼吸作用且消耗氧气，因此刻度尺读数T2为负值，因此可以用T1T2代表总光合
34、速率；氧传感器测定装置内氧气含量，且装置内起始氧气含量为E，则装置a测定的净光合速率为N1E，装置b测定的呼吸速率为EN2，则总光合速率为(N1E)(EN2)N1N2。答案(1)净光合速率/强度能(2)有机物中稳定化学能热能和ATP中活跃化学能(3)死亡(4)调整灯泡与装置的距离(5)1.植物缺水导致萎蔫，使光合速率下降的主要原因是缺水引起气孔部分关闭，CO2供应不足。2增加土壤中的矿质元素供应可提高光合速率，但土壤中矿质元素浓度过高，会引起植物渗透失水，光合作用强度下降。3易错易混的“总光合速率” “净光合速率”与“呼吸速率”1.光照强度：直接影响光反应的速率，光反应产物H和ATP的数量多少
35、会影响暗反应的速率。2温度：影响光合作用过程，特别是影响暗反应中酶的催化效率，从而影响光合速率。3CO2浓度：CO2是暗反应的原料，CO2浓度直接影响光合速率。4矿质元素：直接或间接影响光合作用。例如，镁是叶绿素的组成成分，氮对酶的含量有影响，磷是ATP的组成成分。5光合速率与呼吸速率的关系：(1)绿色植物组织在黑暗条件下测得的数值表示呼吸速率。(2)绿色植物组织在有光的条件下，光合作用与细胞呼吸同时进行，测得的数值表示净光合速率。(3)真正光合速率净光合速率呼吸速率。真题体验| 感悟高考淬炼考能1(20207月浙江选考)将某植物叶片分离得到的叶绿体，分别置于含不同蔗糖浓度的反应介质溶液中，测
36、量其光合速率，结果如图所示。图中光合速率用单位时间内单位叶绿素含量消耗的二氧化碳量表示。下列叙述正确的是()A测得的该植物叶片的光合速率小于该叶片分离得到的叶绿体的光合速率B若分离的叶绿体中存在一定比例的破碎叶绿体，测得的光合速率与无破碎叶绿体的相比，光合速率偏大C若该植物较长时间处于遮阴环境，叶片内蔗糖浓度与光合速率的关系与图中BC段对应的关系相似D若该植物处于开花期，人为摘除花朵，叶片内蔗糖浓度与光合速率的关系与图中AB段对应的关系相似A测得的植物叶片的光合速率为净光合速率，不仅需要考虑叶绿体的光合速率，还需要考虑线粒体的呼吸速率，因此分离得到的叶绿体的光合速率大于测得的该植物叶片的光合速
37、率，A正确；叶绿体被破碎后，结构被破坏，无法进行光合作用，因此无破碎叶绿体的光合速率比有一定比例破碎叶绿体的光合速率大，B错误；该植物较长时间处于遮阴环境，由于缺乏光照，叶片的光合速率为0，C错误；若该植物处于开花期，人为摘除花朵后，叶片光合作用产生的蔗糖不能运输到花朵，导致叶片内蔗糖积累过多，不利于光合作用的进行，其蔗糖浓度与光合速率的关系与图中BC段对应的关系相似，D错误。2(2020天津等级考)研究人员从菠菜中分离类囊体，将其与16种酶等物质一起用单层脂质分子包裹成油包水液滴，从而构建半人工光合作用反应体系。该反应体系在光照条件下可实现连续的CO2固定与还原，并不断产生有机物乙醇酸。下列
38、分析正确的是()A产生乙醇酸的场所相当于叶绿体基质B该反应体系不断消耗的物质仅是CO2C类囊体产生的ATP和O2参与CO2固定与还原D与叶绿体相比，该反应体系不含光合作用色素A题干信息“该反应体系在光照条件下可实现连续的CO2固定与还原，并不断产生有机物乙醇酸”说明，乙醇酸是在暗反应中合成的，合成场所相当于叶绿体基质，A正确；该反应体系既能在类囊体上进行光反应，又能利用16种酶等物质进行暗反应，因此该反应体系不断消耗的物质有CO2、H2O等，B错误；类囊体上进行的光反应为暗反应中C3的还原提供了NADPH和ATP，光反应产生的O2不参与暗反应，C错误；该反应体系中有类囊体，在光照条件下还可实现
39、连续的CO2固定与还原，说明该反应体系中有吸收、传递和转化光能的光合作用色素，D错误。3(2020全国卷)农业生产中的一些栽培措施可以影响作物的生理活动，促进作物的生长发育，达到增加产量等目的。回答下列问题：(1)中耕是指作物生长期中，在植株之间去除杂草并进行松土的一项栽培措施，该栽培措施对作物的作用有_(答出2点即可)。(2)农田施肥的同时，往往需要适当浇水，此时浇水的原因是_(答出1点即可)。(3)农业生产常采用间作(同一生长期内，在同一块农田上间隔种植两种作物)的方法提高农田的光能利用率。现有4种作物，在正常条件下生长能达到的株高和光饱和点(光合速率达到最大时所需的光照强度)见下表。从提
40、高光能利用率的角度考虑，最适合进行间作的两种作物是_，选择这两种作物的理由是_。作物ABCD株高/cm1706559165光饱和点/molm2s11 2001 180560623解析(1)除去杂草可以减少杂草和农作物之间对水分、矿质元素和光的竞争，使能量更多地流向农作物；松土可以使土壤中O2含量增多，有利于根细胞进行有氧呼吸，进而增强根对矿质元素的吸收等活动。(2)肥料中的矿质元素只有溶解在水中才能被作物根系吸收，因而农田施肥的同时常适当浇水，以使肥料中的矿质元素溶解在水中；另外，浇水还可以降低土壤溶液的渗透压，防止作物因过度失水而死亡。(3)为了更充分地利用光照资源，间作过程中要确保高低作物
41、的合理搭配。株高较高的作物获取的光照充足，应选择光饱和点较高的作物(作物A)；株高较低的作物获取的光照较少，应选择光饱和点较低的作物(作物C)。答案(1)减少杂草对水分、矿质元素和光的竞争；增加土壤氧气含量，促进根系的呼吸作用(2)肥料中的矿质元素只有溶解在水中才能被作物根系吸收(3)A和C作物A光饱和点高且长得高，可利用上层光照进行光合作用；作物C光饱和点低且长得矮，与作物A间作后，能利用下层的弱光进行光合作用4(2019全国卷)将生长在水分正常土壤中的某植物通过减少浇水进行干旱处理，该植物根细胞中溶质浓度增大，叶片中的脱落酸(ABA)含量增高，叶片气孔开度减小，回答下列问题。(1)经干旱处
42、理后，该植物根细胞的吸水能力_。(2)与干旱处理前相比，干旱处理后该植物的光合速率会_，出现这种变化的主要原因是_。(3)有研究表明，干旱条件下气孔开度减小不是由缺水直接引起的，而是由ABA引起的。请以该种植物的ABA缺失突变体(不能合成ABA)植株为材料，设计实验来验证这一结论。要求简要写出实验思路和预期结果。解析(1)经干旱处理后，植物根细胞的细胞液浓度增大，细胞液和外界溶液的浓度差增大，植物的吸水能力增强。(2)干旱处理后，叶片气孔开度减小，使CO2供应不足，暗反应减弱，从而导致光合作用减弱。(3)本实验需先设计干旱处理与非干旱处理的对照，证明干旱条件下气孔开度减小不是由缺水直接引起的；
43、再设计在干旱条件下ABA处理组与非ABA处理组的对照，证明干旱条件下气孔开度减小是由ABA引起的。答案(1)增强(2)降低气孔开度减小使供应给光合作用所需的CO2减少(3)取ABA缺失突变体植株在正常条件下测定气孔开度，经干旱处理后，再测定气孔开度。预期结果是干旱处理前后气孔开度不变。将上述干旱处理的ABA缺失突变体植株分成两组，在干旱条件下，一组进行ABA处理，另一组作为对照组，一段时间后，分别测定两组的气孔开度。预期结果是ABA处理组气孔开度减小，对照组气孔开度不变。5(2018全国卷)甲、乙两种植物净光合速率随光照强度的变化趋势如图所示。回答下列问题：(1)当光照强度大于a时，甲、乙两种
44、植物中，对光能的利用率较高的植物是_。(2)甲、乙两种植物单独种植时，如果种植密度过大，那么净光合速率下降幅度较大的植物是_，判断的依据是_。(3)甲、乙两种植物中，更适合在林下种植的是_。(4)某植物夏日晴天中午12：00时叶片的光合速率明显下降，其原因是进入叶肉细胞的_(填“O2”或“CO2”)不足。解析(1)由题图可知，乙的光饱和点及光补偿点都比甲低，因此甲、乙两种植物在光照强度较低时乙更具有生长优势。当光照强度大于a时，甲种植物光合作用强度高于乙种植物，因此甲种植物对光能的利用率较高。(2)根据曲线图可知，甲种植物的光饱和点较高，对光照的需求大。当甲、乙两种植物单独种植时，如果种植密度过大，植株接受的光照强度减弱，甲种植物净光合速率下降幅度较大。(3)乙种植物的光补偿点较低，所以更适合在光照较弱的林下种植。(4)夏日晴天中午温度过高，气孔部分关闭，因此进入叶肉细胞的CO2不足，叶片的光合速率明显下降。答案(1)甲(2)甲光照强度降低导致甲植物净光合速率降低的幅度比乙大，种植密度过大，植株接受的光照强度减弱，导致甲植物净光合速率下降幅度比乙大(3)乙(4)CO2
