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第10讲　影响光合作用的因素及其应用
[课标内容]　实验:探究不同环境因素对光合作用的影响。
微考点大突破
考点一　探究环境因素对光合作用强度的影响
　
　探究光照强度对光合作用强度的影响
(1)实验原理。
(2)实验中变量分析。
自变量 不同__________
控制自变量 调节__________进行控制
因变量 光合作用强度
检测因变量 同一时间段内______________________
对无关变量进行控制 叶片大小、溶液的量等保持一致
(3)实验流程。
(4)实验结论。
在__________范围内,光合作用强度随光照强度的增强而__________。
提醒　①叶片上浮的原因是光合作用产生的O2大于有氧呼吸消耗的O2,释放O2,使叶肉细胞间隙充满了气体,浮力增大,叶片上浮。
②打孔时要避开大的叶脉,因为其中没有叶绿体,而且会延长圆形小叶片上浮的时间,影响实验结果的准确性。
③为确保溶液中CO2含量充足,圆形小叶片可以放入NaHCO3溶液中。
(1)延长光照时间能够提高光合作用强度。(源自必修1 P105)()
(2)在“探究光照强度对光合作用强度的影响”实验中,增加光照强度或温度,都能明显缩短叶圆片上浮至液面所用的时间。(必修1 P105“探究·实践”)()
(3)NaHCO3溶液浓度过高会导致叶片上浮缓慢是因为在高浓度的无机盐溶液中植物细胞失水。(必修1 P105“探究·实践”)()
在“探究光照强度对光合作用强度的影响”实验中,若改用普通灯泡(钨丝)作为光源,应注意什么,怎样改进
答:__________________________________________________________________。
能力　光合作用的影响因素(考查科学探究)
1.(2022·海南卷,T3)某小组为了探究适宜温度下CO2对光合作用的影响,将四组等量菠菜叶圆片排气后,分别置于盛有等体积不同浓度NaHCO3溶液的烧杯中,从烧杯底部给予适宜光照,记录叶圆片上浮所需时长,结果如图。下列有关叙述正确的是(　　)
A.本实验中,温度、NaHCO3浓度和光照都属于自变量
B.叶圆片上浮所需时长主要取决于叶圆片光合作用释放氧气的速率
C.四组实验中,0.5%NaHCO3溶液中叶圆片光合速率最高
D.若在4 ℃条件下进行本实验,则各组叶圆片上浮所需时长均会缩短
2.(2025·曲靖模拟)利用如图甲中装置,在相同条件下分别将绿色植物E、F的叶片制成大小相同的叶圆片,抽出空气,进行光合作用速率测定。图乙是利用图甲中装置测得的数据绘制成的坐标图。下列叙述正确的是(　　)
　　　
甲 乙
A.从图乙可看出,F植物更适合在较强光照下生长
B.光照强度为1 klx时,图甲装置中放置植物E的叶圆片进行测定时,液滴不移动
C.光照强度为3 klx时,E、F两种植物的叶圆片产生氧气的速率相等
D.光照强度为6 klx时,图甲装置中E植物叶圆片比F植物叶圆片浮到液面所需时间短
考点二　影响光合作用的因素及其应用
　
1.内部因素
(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。
(3)叶面积指数。
2.外部因素
(1)单因子变量对光合作用影响的曲线分析。
①光照强度。
a.原理:光照强度影响__________阶段,制约______________的产生,进而制约暗反应。
b.曲线分析。
②CO2浓度。
a.原理:CO2浓度通过影响__________阶段,制约C3的生成来影响光合作用强度。
b.曲线分析。
③温度。
a.原理:温度通过影响__________影响光合作用强度。
b.曲线分析。
④水分。
⑤矿质元素。
(2)多因子对光合速率的影响。
(1)实验中测得的O2产生量是植物光合作用实际产生的总O2量。(必修1 P105“旁栏思考”)()
(2)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,主要是光反应受到限制。(源自必修1 P105)()
(3)干旱条件下,很多植物光合作用速率降低,主要原因是叶片气孔开放程度降低,CO2的吸收量减少。(源自必修1 P105)()
(4)影响光反应的因素不会影响暗反应。(必修1 P106“概念检测”1)()
(5)作物合理间作套种,可充分利用光能,提高单位面积产量。(必修1 P106“拓展应用”1)()
(6)在大棚内多施农家肥有利于提高作物的产量,是因为农家肥可以为植物提供大量有机物和CO2。(必修1 P106“拓展应用”1)()
农业生产中,为提高作物产量,常常进行松土、施用有机肥,并适时进行浇水等措施。
(1)中耕松土主要是防止土壤板结而引起光合速率下降,其原因是土壤板结导致土壤缺氧,根细胞进行__________产生酒精和少量的ATP,一方面会影响根细胞对__________的吸收,另一方面还会影响根系的生长发育,从而影响光合作用的进行。
(2)在农田中施用有机肥益处很多:有机肥中的______________被土壤中的微生物分解成无机物,增加了土壤的肥力;有机肥被分解时释放出CO2和热量,增加了大棚内的__________,提高了温度,有利于光合作用的进行。
(3)科学研究表明,在不同光质下光合作用的产物也有差异,例如,植物在蓝紫光照射下,其光合作用产物中蛋白质和脂肪的含量增加;在红光照射下,其光合作用产物中糖类的含量会增加,因此在植物工厂中若种植大豆,则最好用__________照射,若种植甘蔗,最好用__________照射。
(4)随着全球气候变暖,干旱灾害时常发生,因此种植作物时需要及时浇水。干旱对光合作用的影响主要有:
①缺水初期,气孔开度降低,__________供应不足。
②严重缺水时:a.光反应产生的______________减少;b.影响植物体内与光合作用有关的酶的活性;c.破坏叶绿体的结构,__________含量减少,叶片变黄;d.影响植物体内光合产物的运输,使光合产物在叶片中积累进而影响暗反应的进行。
能力一　光合作用的影响因素(考查科学思维、社会责任)
1.(2025·湛江模拟)花生是我国主要的经济和油料作物,小麦套种花生是实现黄淮海地区粮油均衡增产的主要种植方式。为探明花生从荫蔽环境转入自然光照下的光抑制及光保护机制,为小麦套种花生高产栽培提供理论依据,科研人员进行了如下实验:采用两种不同透光率的遮阴网模拟50%(S50)和85%(S85)两种遮光条件,以自然光为对照(C),从花生出苗开始遮阴,40天后解除遮阴并开始进行数据测定,部分结果如图1和图2所示。请回答下列问题:
图1
图2
(1)遮阴棚高1.5 m,东、南、西三面遮阴网距地面30 cm,北面完全敞开,以利通风透气,这样做的目的是________________________________________。
(2)40天后突然解除遮阴,叶绿体中NADPH/NADP+、ATP/ADP的值会__________,请据图1、2并结合所学知识分析,解除遮阴后净光合速率下降的可能机理是____________________________________________(答2个方面即可)。
(3)长期生长在弱光下的植物叶片具有阴生叶的特点,遮阴解除当天突然暴露于强光下后,叶片发生的光抑制或光破坏严重。植物在长期进化过程中,其光合器官形成了一系列抵御强光破坏的光保护机制,如叶片和叶绿体运动相关的避光机制、非光化学淬灭机制(NPQ)、PSⅡ损伤修复、活性氧自由基清除系统、光呼吸途径等。在NPQ的作用下多余的光能会以热能的形式散失。该机制的启动和关闭特点如图3所示,其中符号“┥”代表抑制作用。
图3
图4
NPQ直接作用于光合作用两个阶段中的__________。由图3推测,在光照强度以及其他环境因素均相同的情况下,状态③比状态①的光合作用强度__________,判断理由是________________________________________。
(4)科学研究者研发了一种转基因烟草(VPZ),相比野生烟草(WT),VPZ在强光转为弱光后NPQ机制关闭的时间缩短。图4为分别在恒定光强和波动光强下测得的两种烟草的CO2最大固定速率。农作物一半的光合作用是在有各种阴影时进行的。根据上述信息推断,同样环境条件下VPZ的产量比WT的产量__________(填“高”或“低”)。
能力二　光合作用在农业生产中的应用(考查生命观念和社会责任)
2.(2025·佛山调研)在农业生产中,人们经常采取一定措施,促进作物的生长发育,以达到增产的目的。下列叙述正确的是(　　)
A.矿质元素只有溶解在水中才能被作物根系吸收,体现了水的流动性
B.给农田施加尿素的主要目的是利于作物合成糖类、脂肪等化合物
C.向农田中施加农家肥,不仅可为作物的光合作用提供CO2,还可为作物的生长提供一定的无机盐
D.在酸化土壤中,无机盐多以离子形式存在,有利于农作物的生长和发育
3.(2020·全国卷Ⅰ,T30)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)见表。从提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 A B C D
株高/cm 170 65 59 165
光饱和点/μmol·m-2·s-1 1 200 1 180 560 623
考点三　光合作用与细胞呼吸的综合运用
　
1.光合作用与细胞呼吸的关系
(1)图解光合作用与细胞呼吸过程中的物质转化关系。
(2)物质方面。
(3)能量方面。
2.辨析总光合速率、净光合速率与呼吸速率
(1)微观辨析总光合速率、净光合速率和呼吸速率的关系(以光合速率大于呼吸速率为例)。
(2)深度解读总光合速率与呼吸速率的关系。
图1　光照强度对光合作用速率的影响(假定呼吸速率始终不变)
甲　乙　丙　丁
图2　叶肉细胞光合速率与呼吸速率微观示意图
①如果图1的实验对象是离体的叶肉细胞,则图2中的图甲对应的是图1中的__________,图乙对应图1中的__________,图丙对应图1中的__________,图丁对应图1中的__________。
②如果图1的实验对象是叶片或者植株,则图1中的A点、B点、C点分别对应图2中的图__________、图__________和图__________。
③如果实验对象是离体的叶绿体,则图1__________(填“能”或“不能”)表示光照强度对其光合速率的影响,原因是__________________________________________________________________。
(3)从语言文字中辨析。
总(真正)光合速率 净(表观)光合速率 呼吸速率
“同化”“固定”或“消耗”的CO2量 “从环境(容器)中吸收”或“环境(容器)中减少”的CO2量 黑暗中释放的CO2量
“产生”或“制造”的O2量 “释放至环境(容器)中”或“环境(容器)中增加”的O2量 黑暗中吸收的O2量
“产生”“合成”或“制造”的有机物的量 “积累”“增加”或“净产生”的有机物的量 黑暗中消耗的有机物的量
提醒　①总光合速率=净光合速率+呼吸速率。
②光合作用消耗的CO2量=从环境中吸收的CO2量+呼吸释放的CO2量。
③光合作用产生的O2量=释放到环境中的O2量+呼吸作用消耗的O2量。
3.测定植物光合速率和呼吸速率的常用方法
(1)“液滴移动法”——测定装置中O2的变化。
提醒　物理误差的校正:为防止气压、温度等物理因素所引起的误差,应设置对照实验,即用死亡的绿色植物分别进行上述实验,根据红色液滴的移动距离对原实验结果进行校正。
(2)“半叶法”——测定光合作用有机物的产生量。
将叶片一半遮光、一半曝光,遮光的一半测得的数据变化值代表细胞呼吸强度值,曝光的一半测得的数据变化值代表净光合作用强度值,最后计算真正光合作用强度值。需要注意的是该种方法在实验之前需对叶片进行特殊处理,以防止有机物的运输。
(3)“黑白瓶法”——测定溶氧量的变化。
①从某一水层取样,装入若干个等体积黑瓶和白瓶中,并分别测得初始溶氧量。
②把黑、白瓶悬于原水深处。
③一段时间后,分别测出黑、白瓶的溶氧量并算出平均值。
④计算。
a.“黑瓶”不透光,测定的是______________;“白瓶”给予光照,测定的是______________。
b.在有初始值的情况下,黑瓶中O2的减少量(或CO2的增加量)为有氧呼吸量;白瓶中_______________________________为净光合作用量;二者之和为__________。
c.在没有初始值的情况下,___________________=总光合作用量。
4.自然环境与密闭环境中一昼夜内光合速率曲线的比较
能力一　光合速率与净光合速率的关系及测定(考查科学思维)
1.(2021·北京卷,T3)将某种植物置于高温环境(HT)下生长一定时间后,测定HT植株和生长在正常温度(CT)下的植株在不同温度下的光合速率,结果如图。由图不能得出的结论是(　　)
A.两组植株的CO2吸收速率最大值接近
B.35 ℃时两组植株的真正(总)光合速率相等
C.50 ℃时HT植株能积累有机物而CT植株不能
D.HT植株表现出对高温环境的适应性
2.(2025·济南模拟)光补偿点为植物的光合速率等于呼吸速率时对应的光照强度;光饱和点为植物的光合速率刚达到最大时对应的光照强度。在一定浓度的CO2、适宜温度及不同光照条件下,科研人员测得甲、乙两种水稻的光合速率变化情况如图所示。下列相关叙述正确的是(　　)
A.光照强度为1千勒克司时,甲、乙两种水稻的真正光合速率相等
B.在各自光补偿点时,乙水稻的光合速率为甲水稻的光合速率的1.5倍
C.未达到各自光饱和点时,影响甲、乙水稻的光合速率的主要因素是CO2浓度
D.在各自光补偿点时,甲、乙水稻叶肉细胞消耗的CO2量与产生的CO2量相等
能力二　光合速率与呼吸速率的综合应用(考查科学思维)
3.(2020·海南卷,T21)在晴朗无云的夏日,某生物兴趣小组测定了一种蔬菜叶片光合作用强度的日变化,结果如图。回答下列问题:
(1)据图分析,与10时相比,7时蔬菜的光合作用强度低,此时,主要的外界限制因素是______________;从10时到12时,该蔬菜的光合作用强度__________。
(2)为探究如何提高该蔬菜光合作用强度,小组成员将菜地分成A、B两块,10~14时在A菜地上方遮阳,B菜地不遮阳,其他条件相同。测得该时段A菜地蔬菜的光合作用强度比B菜地的高,主要原因是____________________________________________。
(3)小组成员又将相同条件的C菜地的上方和四周用遮阳网全部覆盖,测得棚内温度比B菜地高,一段时间后比较B、C两块菜地的蔬菜产量。与B菜地相比,C菜地蔬菜产量低,从光合作用和呼吸作用的原理分析,原因是__________________________________________________________________。
(必修1 P106“拓展应用”1)如图是在夏季晴朗的白天,某种绿色植物叶片光合作用强度的曲线图。分析曲线图并回答下列问题:
(1)7~10时的光合作用强度不断增强的原因是________________________________________。
(2)10~12时左右的光合作用强度明显减弱的原因是____________________________________________。
(3)14~17时的光合作用强度不断下降的原因是____________________。
4.(2024·安徽卷,T16)为探究基因OsNAC对光合作用的影响,研究人员在相同条件下种植某品种水稻的野生型(WT)、OsNAC敲除突变体(KO)及OsNAC过量表达株(OE),测定了灌浆期旗叶(位于植株最顶端)净光合速率和叶绿素含量,结果见表。回答下列问题:
净光合速率 (μmol·m-2·s-1) 叶绿素含量 (mg·g-1)
WT 24.0 4.0
KO 20.3 3.2
OE 27.7 4.6
(1)旗叶从外界吸收1分子CO2与核酮糖 1,5 二磷酸结合,在特定酶作用下形成2分子3 磷酸甘油酸;在有关酶的作用下,3 磷酸甘油酸接受______________释放的能量并被还原,随后在叶绿体基质中转化为______________________。
(2)与WT相比,实验组KO与OE的设置分别采用了自变量控制中的__________、__________(填科学方法)。
(3)据表可知,OsNAC过量表达会使旗叶净光合速率__________。为进一步探究该基因的功能,研究人员测定了旗叶中编码蔗糖转运蛋白基因的相对表达量、蔗糖含量及单株产量,结果如图。
结合图表,分析OsNAC过量表达会使旗叶净光合速率发生相应变化的原因:①____________________________________________;
②____________________________________________。
微真题重体悟
　
1.(2023·湖北卷,T11)高温是制约世界粮食安全的因素之一,高温往往使植物叶片变黄、变褐。研究发现平均气温每升高1 ℃,水稻、小麦等作物减产约3%~8%。关于高温下作物减产的原因,下列叙述错误的是(　　)
A.呼吸作用变强,消耗大量养分
B.光合作用强度减弱,有机物合成减少
C.蒸腾作用增强,植物易失水发生萎蔫
D.叶绿素降解,光反应生成的NADH和ATP减少
2.(2022·北京卷,T2)光合作用强度受环境因素的影响。车前草的光合速率与叶片温度、CO2浓度的关系如图。据图分析不能得出 (　　)
A.低于最适温度时,光合速率随温度升高而升高
B.在一定的范围内,CO2浓度升高可使光合作用最适温度升高
C.CO2浓度为200 μL·L-1时,温度对光合速率影响小
D.10 ℃条件下,光合速率随CO2浓度的升高会持续提高
3.(2022·广东卷,T18)研究者将玉米幼苗置于三种条件下培养10天后(图a),测定相关指标(图b),探究遮阴比例对植物的影响。
图a
图b
回答下列问题:
(1)结果显示,与A组相比,C组叶片叶绿素含量__________,原因可能是____________________________________________。
(2)比较图b中B1与A组指标的差异,并结合B2相关数据,推测B组的玉米植株可能会积累更多的__________,因而生长更快。
(3)某兴趣小组基于上述B组条件下玉米生长更快的研究结果,作出该条件可能会提高作物产量的推测,由此设计了初步实验方案进行探究:
实验材料:选择前期__________一致、生长状态相似的某玉米品种幼苗90株。
实验方法:按图a所示的条件,分A、B、C三组培养玉米幼苗,每组30株;其中以__________为对照,并保证除__________外其他环境条件一致。收获后分别测量各组玉米的籽粒重量。
结果统计:比较各组玉米的平均单株产量。
分析讨论:如果提高玉米产量的结论成立,下一步探究实验的思路是____________________________________________。
4.(2024·黑吉辽卷,T21)在光下叶绿体中的C5能与CO2反应形成C3;当CO2/O2比值低时,C5也能与O2反应形成C2等化合物。C2在叶绿体、过氧化物酶体和线粒体中经过一系列化学反应完成光呼吸过程。上述过程在叶绿体与线粒体中主要物质变化如图1。
在叶绿体中:C5+CO22C3 ①
C5+O2C3+C2 ②
在线粒体中:2C2+NAD+C3+CO2+NADH+H+ ③
[注]　C2表示不同种类的二碳化合物,C3也类似。
图1
光呼吸将已经同化的碳释放,且整体上是消耗能量的过程。回答下列问题:
(1)反应①是______________过程。
(2)与光呼吸不同,以葡萄糖为反应物的有氧呼吸产生NADH的场所是______________和______________。
(3)我国科学家将改变光呼吸的相关基因转入某种农作物野生型植株(WT),得到转基因株系1和2,测定净光合速率,结果如图2、图3。图2中植物光合作用CO2的来源除了有外界环境外,还可来自__________和__________(填生理过程)。7~10时株系1和2与WT净光合速率逐渐产生差异,原因是_______________________________________________。据图3中的数据__________(填“能”或“不能”)计算出株系1的总光合速率,理由是________________________________________。
(4)结合上述结果分析,选择转基因株系1进行种植,产量可能更具优势,判断的依据是____________________________________________。
图2
图3
第10讲　影响光合作用的因素及其应用
微考点·大突破
考点一
实验基础
(2)光照强度　光源与烧杯的距离　叶片浮起数量
(3)黑暗　CO2　圆形小叶片浮起的数量
(4)一定光照强度　增强
教材基础辨析
　(1)×　(2)×　(3)√
教材素材拓展
　提示　若改用普通灯泡作为光源应注意灯泡发热造成的温度变化对实验的影响,应在灯泡和光源之间加一玻璃水柱进行隔温处理
能力提升
1.B　解析　本实验的目的是探究适宜温度下CO2对光合作用的影响,自变量是NaHCO3浓度,温度、光照等属于无关变量,应保持相同且适宜,A项错误;叶圆片通过光合作用释放氧气的速率越大,叶圆片上浮所需时间越短,B项正确;四组实验中,0.5%NaHCO3溶液中叶圆片上浮平均时长最长,表明该组实验的叶圆片光合速率最低,C项错误;若将温度从适宜温度降低到4 ℃,则与光合作用相关的酶的活性降低,导致光合速率降低,各组叶圆片上浮所需时长均会延长,D项错误。
2.D　解析　由题图乙可知,F植物叶圆片的光补偿点和光饱和点都比E低,所以E植株更适合在较强光照下生长,A项错误;光照强度为1 klx时,E植物叶圆片的呼吸速率大于光合速率,题图甲装置中E植物叶圆片会吸收装置中的氧气,使液滴左移,B项错误;光照强度为3 klx时,E、F两种植物叶圆片的净光合强度相等,但E植物叶圆片的呼吸作用强度大于F植物叶圆片,故光照强度为3 klx时,E、F两种植物的叶圆片产生氧气的速率不相等,C项错误;光照强度为6 klx时,E植物叶圆片净光合作用强度大于F植物叶圆片的净光合作用强度,故此光照强度下,E植物叶圆片释放的氧气多,题图甲装置中E植物叶圆片比F植物叶圆片浮到液面所需时间短,D项正确。
考点二
教材解读
1.(1)高于　(2)增大
2.(1)①a.光反应　ATP和NADPH　②a.暗反应　③a.酶的活性
(2)提高
教材基础辨析
　(1)×　(2)√　(3)√　(4)×　(5)√　(6)×
教材素材拓展
　提示　(1)无氧呼吸　无机盐　(2)有机物　CO2浓度　(3)蓝紫光　红光　(4)①CO2　②a.O2、ATP、NADPH　c.叶绿素
能力提升
1.答案　(1)为了给植物进行光合作用提供充足的CO2　(2)增大　解除遮阴后,活性氧自由基的产生速率增大,光抑制增强,光合速率下降,从而导致净光合速率降低　(3)暗反应　弱　NPQ抑制二氧化碳的利用,暗反应速率减小　(4)高
解析　(1)通风透气是为了给植物进行光合作用提供充足的CO2。(2)40天后突然解除遮阴,光照增强促进光合作用光反应阶段,有利于叶绿体中NADP+转化为NADPH、ADP转化为ATP,叶绿体中NADPH/NADP+、ATP/ADP的值会增大。根据题图1、题图2可以看出,解除遮阴后,活性氧自由基的产生速率增大,净光合速率降低,据此推测,活性氧自由基的产生速率增大促进光抑制增强,光合速率下降,从而导致净光合速率降低。(3)据题图3分析,晴天转多云,NPQ机制关闭缓慢,NPQ会抑制二氧化碳的利用,二氧化碳参与光合作用中的暗反应过程,因此NPQ直接作用于光合作用两个阶段中的暗反应阶段。由于NPQ抑制二氧化碳的利用,暗反应速率减小,进而导致光合速率减小,所以状态③比状态①的光合作用强度弱。(4)据题图4分析,波动光强下VPZ的二氧化碳最大固定速率大于WT,且由于农作物一半的光合作用是在有各种阴影时进行的(即光照强度是波动的),因此同样环境条件下VPZ的产量比WT的产量高。
2.C　解析　农田施肥的同时,往往需要适当浇水,此时浇水的主要原因是肥料中的矿质元素只有溶解在水中才能被作物根系吸收,体现了水的功能,即水是良好的溶剂,A项错误;给农田施加尿素的主要目的是利于作物合成蛋白质、核酸、ATP等含氮化合物,糖类的元素组成一般是C、H、O,脂肪的元素组成是C、H、O,不含N,B项错误;向农田中施加农家肥,农家肥中的有机物可被土壤微生物分解成二氧化碳和无机盐,故其不仅可以为作物的光合作用提供CO2,还可以为作物的生长提供一定的无机盐,C项正确;酸化土壤会影响作物根细胞的代谢活动,不利于农作物的生长和发育,D项错误。
3.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
解析　(1)中耕时去除杂草可降低作物与杂草之间在光照、水分、矿质元素等方面的竞争;中耕时松土可增加土壤氧气含量,利于根的呼吸,从而促进根对矿质元素的吸收。(2)矿质元素通常以离子的形式被作物根系吸收,故施肥的同时适当浇水,使肥料中的矿质元素溶解在水中,可促进根对矿质元素的吸收。(3)为提高光能利用率,进行间作的两种作物应该一高一矮,其中较高的作物利用上层较强的光照,故要求光饱和点较高,如作物A;另一种作物植株较矮,利用下层较弱的光照,故要求光饱和点较低,如作物C。
考点三
教材解读
1.(2)C6H12O6　H2O　NADPH　[H]　(3)NADPH　ATP
2.(2)①A点　AB段(不含A、B两点)　B点以后(不含B点)　B点
②甲　丙　丙　③不能　叶绿体不能进行细胞呼吸,因此光照强度为0时其CO2吸收量应为0,光照强度大于0时其CO2吸收量应大于0
3.(3)④a.有氧呼吸量　净光合作用量　b.O2的增加量(或CO2的减少量)　总光合作用量　c.白瓶中测得的现有量-黑瓶中测得的现有量
能力提升
1.B　解析　CO2吸收速率代表净光合速率,而总光合速率=净光合速率+呼吸速率。35 ℃时两组植株的净光合速率相等,但呼吸速率未知,故35 ℃时两组植株的真正(总)光合速率无法比较,B项符合题意。
2.B　解析　真正光合速率=净光合速率+呼吸速率,由题图可知,在光照强度为1千勒克司时,甲处于光的补偿点,因此甲水稻的真正光合速率为10 mg/(100 cm2叶·小时),此时乙的光合速率小于呼吸速率,因此乙水稻的真正光合速率为5 mg/(100 cm2叶·小时),A项错误;光合速率与呼吸速率相等时的光照强度即为光补偿点,据题图可知,在各自光补偿点时,甲水稻光合速率为10 mg/(100 cm2叶·小时),乙水稻光合速率为15 mg/(100 cm2叶·小时),乙水稻光合速率为甲水稻光合速率的1.5倍,B项正确;未达到各自光饱和点时,影响甲、乙水稻光合速率的主要因素是光照强度,C项错误;光补偿点为植物光合速率等于呼吸速率时的光照强度,此时甲、乙水稻叶肉细胞消耗的CO2量等于整个植株所有细胞产生的CO2量,即甲、乙水稻叶肉细胞的光合速率大于呼吸速率,D项错误。
3.答案　(1)光照强度　降低　(2)B菜地光照强度过高,温度上升,导致蔬菜气孔关闭,二氧化碳吸收受阻,光合作用速率降低　(3)C菜地的温度上升,光合作用有关酶活性下降,细胞呼吸有关酶活性增加,C菜地的净光合作用降低,产量下降,因此C菜地的蔬菜产量低于B菜地
解析　(1)光合作用在一定范围内随光照强度的增加而增加,与10时相比,7时光照强度弱,此时,影响光合作用的主要因素是光照强度,从10时到12时,分析题图可知,光合作用强度在降低。(2)光合作用在一定范围内随光照强度的增加而增加,当光照强度持续增加的同时温度上升,会使蔬菜部分气孔关闭,导致蔬菜从外界吸收二氧化碳受阻,暗反应受到限制,光合作用强度降低。(3)当温度升高后,与光合作用有关的酶会由于温度过高而活性降低,光合作用强度降低,呼吸作用有关酶的最适温度高于光合作用有关酶的最适温度,呼吸速率上升,最终导致净光合速率降低,蔬菜的有机物积累减少,产量降低。
回源教材　提示　(1)光照强度逐渐增大　(2)此时温度很高,导致气孔大量关闭,CO2进入叶片组织受阻,致使光合作用暗反应受到限制
(3)光照强度不断减弱
4.答案　(1)ATP和NADPH　核酮糖 1,5 二磷酸(C5)和淀粉等
(2)减法原理　加法原理　(3)增大　①与WT组相比,OE组叶绿素含量较高,增加了对光能的吸收、传递和转换,光反应增强,促进旗叶光合作用　②与WT组相比,OE组旗叶中编码蔗糖转运蛋白基因的相对表达量较高,可以及时将更多的光合产物(蔗糖)向外运出,从而促进旗叶的光合作用速率
解析　(1)暗反应中1分子CO2与核酮糖 1,5 二磷酸结合,在特定酶作用下形成2分子3 磷酸甘油酸,在有关酶的作用下,3 磷酸甘油酸接受ATP和NADPH释放的能量并被还原,随后在叶绿体基质中转化为糖类等有机物。(2)与野生型(WT)相比,实验组OsNAC敲除突变体(KO)与OsNAC过量表达株(OE)的设置分别采用了自变量控制中的减法原理和加法原理。(3)据题表可知,与野生型相比,OsNAC过量表达株(OE)的净光合速率更高;结合题中图表分析,OsNAC过量表达会使旗叶净光合速率发生相应变化的原因:提高旗叶中编码蔗糖转运蛋白基因的相对表达量,从而使旗叶中蔗糖含量降低;提高旗叶中叶绿素的含量,促进光反应的进行,进而促进暗反应合成更多的有机物。
微真题·重体悟
1.D　解析　呼吸作用的最适温度高于光合作用,气温升高,植物呼吸作用增强,消耗的有机物增多,造成农作物减产,A项正确;温度升高,可能导致光合作用相关酶的活性降低,光合作用强度减弱,有机物合成减少,B项正确;温度升高,蒸腾作用增强,植物易失水萎蔫,从而影响正常的生命活动,造成减产,C项正确;据题干信息可知,高温使叶片变黄、变褐,推测高温导致叶绿素降解,光反应产生的NADPH和ATP减少,NADH是在细胞呼吸过程中产生的,D项错误。
2.D　解析　由题图可知,当CO2浓度一定时,在一定温度范围内,光合速率随着温度的升高而升高,达到最适温度时,光合速率达到最大值,之后光合速率随温度的升高而降低,A项不符合题意;由题图可知,当CO2浓度为200 μL·L-1时,光合作用最适温度在20~30 ℃,当CO2浓度为370 μL·L-1时,光合作用最适温度约为30 ℃,当CO2浓度为1 000 μL·L-1时,光合作用最适温度大于30 ℃,故在一定的范围内,CO2浓度升高可使光合作用最适温度升高,B项不符合题意;当CO2浓度为200 μL·L-1时,光合速率曲线随温度的升高变化幅度较小,即温度对光合速率影响小,C项不符合题意;10 ℃时,CO2浓度从200 μL·L-1上升到370 μL·L-1时,光合速率有所提高,但当CO2浓度从370 μL·L-1上升到1 000 μL·L-1时,光合速率基本不变,故不能判断10 ℃条件下,光合速率随CO2浓度的升高会持续提高,D项符合题意。
3.答案　(1)高　遮阴条件下植物合成较多的叶绿素
(2)糖类等有机物　(3)光照条件　A组　遮阴比例　探究提高作物产量的最适遮阴比例
解析　(1)分析题图b结果可知,培养10天后,C组叶片叶绿素含量比A组高,原因可能是遮阴条件下植物合成较多的叶绿素,以尽可能地吸收光能。(2)分析题图b可知,B组的玉米植株平均叶绿素含量为(5.3+3.9)/2=4.6(mg·dm-2),平均净光合速率为(20.5+7.0)/2=13.75(μmol CO2·m-2·s-1),两项数据B组均高于A组,推测B组可能会积累更多的糖类等有机物,因而生长更快。(3)分析题意可知,该实验目的是探究B组条件下是否能提高作物产量。该实验自变量为玉米遮阴程度,因变量为作物产量,可用籽粒重量表示。实验设计应遵循对照原则、单一变量原则、等量原则等,无关变量应保持相同且适宜。若遮阴50%能提高玉米产量的结论成立,则下一步探究的实验思路是探究提高作物产量的最适遮阴比例。
4.答案　(1)CO2的固定　(2)细胞质基质　线粒体基质
(3)光呼吸　呼吸作用　7~10时,随着光照强度的增加,株系1和2由于转入了改变光呼吸的相关基因,导致光呼吸速率降低,光呼吸将已经同化的碳释放,且整体上是消耗能量的过程　不能　总光合速率=净光合速率+呼吸速率,由题图不能得出株系1的呼吸速率
(4)相同光照强度和CO2浓度下,与株系2和WT相比,转基因株系1的净光合速率较高,积累有机物较多
解析　(1)反应①C5和CO2在酶R的作用下生成C3,是CO2的固定过程。(2)有氧呼吸的第一阶段和第二阶段产生NADH,场所分别为细胞质基质和线粒体基质。(3)由题图1可知,光呼吸过程可以产生CO2;结合教材知识可知,有氧呼吸第二阶段也可以产生CO2,故题图2中植物光合作用CO2的来源除了有外界环境外,还可来自光呼吸和有氧呼吸。根据题中信息“我国科学家将改变光呼吸的相关基因转入某种农作物野生型植株(WT),得到转基因株系1和2”推测,7~10时,株系1和2与WT净光合速率逐渐产生差异是株系1和2与WT的光呼吸速率存在差异导致的,再结合题干信息“光呼吸将已经同化的碳释放,且整体上是消耗能量的过程”推测,株系1和2转入了改变光呼吸的相关基因,7~10时,随着光照强度的增加,株系1和2的光呼吸速率降低,净光合速率增强。总光合速率=净光合速率+呼吸速率,根据题图3无法推出株系1的呼吸速率,故据题图3中的数据不能计算出株系1的总光合速率。(4)由题图2和题图3可以看出,在相同光照强度和CO2浓度下,与株系2和WT相比,株系1的净光合速率较高,积累的有机物较多,故选择株系1进行种植,产量可能更具优势。(共109张PPT)
第10讲
第二单元　细胞的能量供应和利用
影响光合作用的因素及其应用
课
标
内
容
实验：探究不同环境因素对光合作用的影响。
微考点 大突破
内容
索引
微真题 重体悟
考点一　探究环境因素对光合作用强度的影响
考点二　影响光合作用的因素及其应用
考点三　光合作用与细胞呼吸的综合运用
考点一　探究环境因素对光合作用强度的影响
微考点/大突破
第一部分
探究光照强度对光合作用强度的影响
(1)实验原理。
(2)实验中变量分析。
自变量 不同__________
控制自变量 调节__________________进行控制
因变量 光合作用强度
检测因变量 同一时间段内________________
对无关变量进行控制 叶片大小、溶液的量等保持一致
光照强度
光源与烧杯的距离
叶片浮起数量
(3)实验流程。
黑暗
CO2
圆形小叶片浮起的数量
(4)实验结论。
在________________范围内，光合作用强度随光照强度的增强而________。
一定光照强度
增强
提醒　①叶片上浮的原因是光合作用产生的O2大于有氧呼吸消耗的O2，释放O2，使叶肉细胞间隙充满了气体，浮力增大，叶片上浮。
②打孔时要避开大的叶脉，因为其中没有叶绿体，而且会延长圆形小叶片上浮的时间，影响实验结果的准确性。
③为确保溶液中CO2含量充足，圆形小叶片可以放入NaHCO3溶液中。
教材基础辨析
(1)延长光照时间能够提高光合作用强度。(源自必修1 P105)( )
(2)在“探究光照强度对光合作用强度的影响”实验中，增加光照强度或温度，都能明显缩短叶圆片上浮至液面所用的时间。(必修1 P105
“探究·实践”)( )
(3)NaHCO3溶液浓度过高会导致叶片上浮缓慢是因为在高浓度的无机盐溶液中植物细胞失水。(必修1 P105“探究·实践”)( )
×
×
√
教材素材拓展
在“探究光照强度对光合作用强度的影响”实验中，若改用普通灯泡
(钨丝)作为光源，应注意什么，怎样改进
答：_______________________________________________________
______________________________________________________。
若改用普通灯泡作为光源应注意灯泡发热造成的温度变化对实验的影响，应在灯泡和光源之间加一玻璃水柱进行隔温处理
能力　光合作用的影响因素(考查科学探究)
1.(2022·海南卷，T3)某小组为了探究适宜温度下CO2对光合作用的影响，将四组等量菠菜叶圆片排气后，分别置于盛有等体积不同浓度NaHCO3溶液的烧杯中，从烧杯底部给予适宜光照，记录叶圆片上浮所需时长，结果如图。下列有关叙述正确的是(　　)
A.本实验中，温度、NaHCO3浓度和光照都属于自变量
B.叶圆片上浮所需时长主要取决于叶圆片光合作用释放氧气的速率
C.四组实验中，0.5%NaHCO3溶液中叶圆片光合速率最高
D.若在4 ℃条件下进行本实验，则各组叶圆片上浮所需时长均会缩短
本实验的目的是探究适宜温度下CO2对光合作用的影响，自变量是NaHCO3浓度，温度、光照等属于无关变量，应保持相同且适宜，A项错误；叶圆片通过光合作用释放氧气的速率越大，叶圆片上浮所需时间越短，B项正确；四组实验中，0.5%NaHCO3溶液中叶圆片上浮平均时长最长，表明该组实验的叶圆片光合速率最低，C项错误；若将温度从适宜温度降低到4 ℃，则与光合作用相关的酶的活性降低，导致光合速率降低，各组叶圆片上浮所需时长均会延长，D项错误。
解析
2.(2025·曲靖模拟)利用如图甲中装置，在相同条件下分别将绿色植物E、F的叶片制成大小相同的叶圆片，抽出空气，进行光合作用速率测定。图乙是利用图甲中装置测得的数据绘制成的坐标图。下列叙述正确的是( )
A.从图乙可看出，F植物更适合在较强光照下生长
B.光照强度为1 klx时，图甲装置中放置植物E的叶圆片进行测定时，液滴不移动
C.光照强度为3 klx时，E、F两种植物的叶圆片产生氧气的速率相等
D.光照强度为6 klx时，图甲装置中E植物叶圆片比F植物叶圆片浮到液面所需时间短
由题图乙可知，F植物叶圆片的光补偿点和光饱和点都比E低，所以E植株更适合在较强光照下生长，A项错误；光照强度为1 klx时,
E植物叶圆片的呼吸速率大于光合速率，题图甲装置中E植物叶圆片会吸收装置中的氧气，使液滴左移，B项错误；光照强度为3 klx时，E、F两种植物叶圆片的净光合强度相等，但E植物叶圆片的呼吸作用强度大于F植物叶圆片，故光照强度为3 klx时，E、F
解析
两种植物的叶圆片产生氧气的速率不相等，C项错误；光照强度为6 klx时，E植物叶圆片净光合作用强度大于F植物叶圆片的净光合作用强度，故此光照强度下，E植物叶圆片释放的氧气多，题图甲装置中E植物叶圆片比F植物叶圆片浮到液面所需时间短，D项正确。
解析
考点二　影响光合作用的因素及其应用
微考点/大突破
第一部分
1.内部因素
(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。
高于
(2)植物叶片的叶龄、叶绿素含量及酶。
增大
(3)叶面积指数。
2.外部因素
(1)单因子变量对光合作用影响的曲线分析。
①光照强度。
a.原理：光照强度影响________阶段，制约__________________的产生，进而制约暗反应。
光反应
ATP和NADPH
b.曲线分析。
②CO2浓度。
a.原理：CO2浓度通过影响________阶段，制约C3的生成来影响光合作用强度。
暗反应
b.曲线分析。
③温度。
a.原理：温度通过影响__________影响光合作用强度。
b.曲线分析。
酶的活性
④水分。
⑤矿质元素。
(2)多因子对光合速率的影响。
提高
教材基础辨析
(1)实验中测得的O2产生量是植物光合作用实际产生的总O2量。(必修1 P105“旁栏思考”)( )
(2)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，主要是光反应受到限制。(源自必修1 P105)( )
(3)干旱条件下，很多植物光合作用速率降低，主要原因是叶片气孔开放程度降低，CO2的吸收量减少。(源自必修1 P105)( )
×
√
√
(4)影响光反应的因素不会影响暗反应。(必修1 P106“概念检测”1)
( )
(5)作物合理间作套种，可充分利用光能，提高单位面积产量。(必修1 P106“拓展应用”1)( )
(6)在大棚内多施农家肥有利于提高作物的产量，是因为农家肥可以为植物提供大量有机物和CO2。(必修1 P106“拓展应用”1)( )
×
√
×
教材素材拓展
农业生产中，为提高作物产量，常常进行松土、施用有机肥，并适时进行浇水等措施。
(1)中耕松土主要是防止土壤板结而引起光合速率下降，其原因是土壤板结导致土壤缺氧，根细胞进行____________产生酒精和少量的ATP，一方面会影响根细胞对________的吸收，另一方面还会影响根系的生长发育，从而影响光合作用的进行。
无氧呼吸
无机盐
(2)在农田中施用有机肥益处很多：有机肥中的__________被土壤中的微生物分解成无机物，增加了土壤的肥力；有机肥被分解时释放出CO2和热量，增加了大棚内的__________，提高了温度，有利于光合作用的进行。
(3)科学研究表明，在不同光质下光合作用的产物也有差异，例如，植物在蓝紫光照射下，其光合作用产物中蛋白质和脂肪的含量增加;在红光照射下，其光合作用产物中糖类的含量会增加，因此在植物工厂中若种植大豆，则最好用__________照射，若种植甘蔗，最好用________照射。
有机物
CO2浓度
蓝紫光
红光
(4)随着全球气候变暖，干旱灾害时常发生，因此种植作物时需要及时浇水。干旱对光合作用的影响主要有：
①缺水初期，气孔开度降低，________供应不足。
②严重缺水时：a.光反应产生的__________________________减少；b.影响植物体内与光合作用有关的酶的活性；c.破坏叶绿体的结构，__________含量减少，叶片变黄；d.影响植物体内光合产物的运输，使光合产物在叶片中积累进而影响暗反应的进行。
CO2
O2、ATP、NADPH
叶绿素
能力一　光合作用的影响因素(考查科学思维、社会责任)
1.(2025·湛江模拟)花生是我国主要的经济和油料作物，小麦套种花生是实现黄淮海地区粮油均衡增产的主要种植方式。为探明花生从荫蔽环境转入自然光照下的光抑制及光保护机制，为小麦套种花生高产栽培提供理论依据，科研人员进行了如下实验：采用两种不同透光率的遮阴网模拟50%(S50)和85%(S85)两种遮光条件，以自然光为对照(C)，从花生出苗开始遮阴，40天后解除遮阴并开始进行数据测定，部分结果如图1和图2所示。请回答下列问题：
(1)遮阴棚高1.5 m，东、南、西三面遮阴网距地面30 cm，北面完全敞开，以利通风透气，这样做的目的是_________________________
______________。
为了给植物进行光合作用提供充足的CO2
(2)40天后突然解除遮阴，叶绿体中NADPH/NADP+、ATP/ADP的值会________，请据图1、2并结合所学知识分析，解除遮阴后净光合速率下降的可能机理是______________________________________
______________________________________________________ (答2个方面即可)。
增大
解除遮阴后，活性氧自由基的产生速率增大，光抑制增强，光合速率下降，从而导致净光合速率降低
(3)长期生长在弱光下的植物叶片具有阴生叶的特点，遮阴解除当天突然暴露于强光下后，叶片发生的光抑制或光破坏严重。植物在长期进化过程中，其光合器官形成了一系列抵御强光破坏的光保护机制，如叶片和叶绿体运动相关的避光机制、非光化学淬灭机制(NPQ)、PSⅡ损伤修复、活性氧自由基清除系统、光呼吸途径等。在NPQ的作用下多余的光能会以热能的形式散失。该机制的启动和关闭特点如图3所示，其中符号“┥”代表抑制作用。
NPQ直接作用于光合作用两个阶段中的__________。由图3推测，在光照强度以及其他环境因素均相同的情况下，状态③比状态①的光合作用强度________，判断理由是_____________________________
______________。
暗反应
弱
NPQ抑制二氧化碳的利用，暗反应速率减小
(4)科学研究者研发了一种转基因烟草(VPZ)，相比野生烟草(WT)，VPZ在强光转为弱光后NPQ机制关闭的时间缩短。图4为分别在恒定光强和波动光强下测得的两种烟草的CO2最大固定速率。农作物一半的光合作用是在有各种阴影时进行的。根据上述信息推断，同样环境条件下VPZ的产量比WT的产量________(填“高”或“低”)。
高
(1)通风透气是为了给植物进行光合作用提供充足的CO2。(2)40天后突然解除遮阴，光照增强促进光合作用光反应阶段，有利于叶绿体中NADP+转化为NADPH、ADP转化为ATP，叶绿体中NADPH/NADP+、ATP/ADP的值会增大。根据题图1、题图2可以看出，解除遮阴后，活性氧自由基的产生速率增大，净光合速率降低，据此推测，活性氧自由基的产生速率增大促进光抑制增强,光合速率下降，从而导致净光合速率降低。(3)据题图3分析，晴天转多云，NPQ机制关闭缓慢，NPQ会抑制二氧化碳的利用，二
解析
氧化碳参与光合作用中的暗反应过程，因此NPQ直接作用于光合作用两个阶段中的暗反应阶段。由于NPQ抑制二氧化碳的利用，暗反应速率减小，进而导致光合速率减小，所以状态③比状态①的光合作用强度弱。(4)据题图4分析，波动光强下VPZ的二氧化碳最大固定速率大于WT，且由于农作物一半的光合作用是在有各种阴影时进行的(即光照强度是波动的)，因此同样环境条件下VPZ的产量比WT的产量高。
解析
能力二　光合作用在农业生产中的应用(考查生命观念和社会责任)
2.(2025·佛山调研)在农业生产中，人们经常采取一定措施，促进作物的生长发育，以达到增产的目的。下列叙述正确的是(　　)
A.矿质元素只有溶解在水中才能被作物根系吸收，体现了水的流动性
B.给农田施加尿素的主要目的是利于作物合成糖类、脂肪等化合物
C.向农田中施加农家肥，不仅可为作物的光合作用提供CO2，还可为作物的生长提供一定的无机盐
D.在酸化土壤中，无机盐多以离子形式存在，有利于农作物的生长和发育
农田施肥的同时，往往需要适当浇水，此时浇水的主要原因是肥料中的矿质元素只有溶解在水中才能被作物根系吸收，体现了水的功能，即水是良好的溶剂，A项错误；给农田施加尿素的主要目的是利于作物合成蛋白质、核酸、ATP等含氮化合物，糖类的元素组成一般是C、H、O，脂肪的元素组成是C、H、O，不含N,
B项错误；向农田中施加农家肥，农家肥中的有机物可被土壤微
解析
生物分解成二氧化碳和无机盐，故其不仅可以为作物的光合作用提供CO2，还可以为作物的生长提供一定的无机盐，C项正确；酸化土壤会影响作物根细胞的代谢活动，不利于农作物的生长和发育，D项错误。
解析
3.(2020·全国卷Ⅰ，T30)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)。
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
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)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)见表。从提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 A B C D
株高/cm 170 65 59 165
光饱和点/μmol·m-2·s-1 1 200 1 180 560 623
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
(1)中耕时去除杂草可降低作物与杂草之间在光照、水分、矿质元素等方面的竞争；中耕时松土可增加土壤氧气含量，利于根的呼吸，从而促进根对矿质元素的吸收。(2)矿质元素通常以离子的形式被作物根系吸收，故施肥的同时适当浇水，使肥料中的矿质元素溶解在水中，可促进根对矿质元素的吸收。(3)为提高光能利用率，进行间作的两种作物应该一高一矮，其中较高的作物利用上层较强的光照，故要求光饱和点较高，如作物A；另一种作物植株较矮，利用下层较弱的光照，故要求光饱和点较低，如作物C。
解析
考点三　光合作用与细胞呼吸的综合运用
微考点/大突破
第一部分
1.光合作用与细胞呼吸的关系
(1)图解光合作用与细胞呼吸过程中的物质转化关系。
(2)物质方面。
C6H12O6
H2O
NADPH
[H]
(3)能量方面。
NADPH
ATP
2.辨析总光合速率、净光合速率与呼吸速率
(1)微观辨析总光合速率、净光合速率和呼吸速率的关系(以光合速率大于呼吸速率为例)。
(2)深度解读总光合速率与呼吸速率的关系。
①如果图1的实验对象是离体的叶肉细胞，则图2中的图甲对应的是图1中的_______，图乙对应图1中的______________________，图丙对应图1中的____________________，图丁对应图1中的________。
②如果图1的实验对象是叶片或者植株，则图1中的A点、B点、C点分别对应图2中的图________、图________和图________。
A点
AB段(不含A、B两点)
B点以后(不含B点)
B点
甲
丙
丙
③如果实验对象是离体的叶绿体，则图1________(填“能”或“不能”)表示光照强度对其光合速率的影响，原因是_____________________
________________________________________________________________________________。
不能
叶绿体不能进行细胞呼吸，因此光照强度为0时其CO2吸收量应为0，光照强度大于0时其CO2吸收量应大于0
(3)从语言文字中辨析。
总(真正)光合速率 净(表观)光合速率 呼吸速率
“同化”“固定”或“消耗”的CO2量 “从环境(容器)中吸收”或“环境(容器)中减少”的CO2量 黑暗中释放的CO2量
“产生”或“制造”的O2量 “释放至环境(容器)中”或“环境(容器)中增加”的O2量 黑暗中吸收的O2量
“产生”“合成”或“制造”的有机物的量 “积累”“增加”或“净产生”的有机物的量 黑暗中消耗的有机物的量
提醒　①总光合速率=净光合速率+呼吸速率。
②光合作用消耗的CO2量=从环境中吸收的CO2量+呼吸释放的CO2量。
③光合作用产生的O2量=释放到环境中的O2量+呼吸作用消耗的O2量。
3.测定植物光合速率和呼吸速率的常用方法
(1)“液滴移动法”——测定装置中O2的变化。
提醒　物理误差的校正：为防止气压、温度等物理因素所引起的误差，应设置对照实验，即用死亡的绿色植物分别进行上述实验，根据红色液滴的移动距离对原实验结果进行校正。
(2)“半叶法”——测定光合作用有机物的产生量。
将叶片一半遮光、一半曝光，遮光的一半测得的数据变化值代表细胞呼吸强度值，曝光的一半测得的数据变化值代表净光合作用强度值，最后计算真正光合作用强度值。需要注意的是该种方法在实验之前需对叶片进行特殊处理，以防止有机物的运输。
(3)“黑白瓶法”——测定溶氧量的变化。
①从某一水层取样，装入若干个等体积黑瓶和白瓶中，并分别测得初始溶氧量。
②把黑、白瓶悬于原水深处。
③一段时间后，分别测出黑、白瓶的溶氧量并算出平均值。
④计算。
a.“黑瓶”不透光，测定的是____________；“白瓶”给予光照，测定的是________________。
b.在有初始值的情况下，黑瓶中O2的减少量(或CO2的增加量)为有氧呼吸量；白瓶中_____________________________为净光合作用量；二者之和为________________。
c.在没有初始值的情况下，____________________________________
_____=总光合作用量。
有氧呼吸量
净光合作用量
O2的增加量(或CO2的减少量)
总光合作用量
白瓶中测得的现有量-黑瓶中测得的现有量
4.自然环境与密闭环境中一昼夜内光合速率曲线的比较
能力一　光合速率与净光合速率的关系及测定(考查科学思维)
1.(2021·北京卷，T3)将某种植物置于高温环境(HT)下生长一定时间后，测定HT植株和生长在正常温度(CT)下的植株在不同温度下的光合速率，结果如图。由图不能得出的结论是(　　)
A.两组植株的CO2吸收速率最大值接近
B.35 ℃时两组植株的真正(总)光合速率相等
C.50 ℃时HT植株能积累有机物而CT植株不能
D.HT植株表现出对高温环境的适应性
CO2吸收速率代表净光合速率，而总光合速率=净光合速率+呼吸速率。35 ℃时两组植株的净光合速率相等，但呼吸速率未知，故35 ℃时两组植株的真正(总)光合速率无法比较，B项符合题意。
解析
2.(2025·济南模拟)光补偿点为植物的光合速率等于呼吸速率时对应的光照强度；光饱和点为植物的光合速率刚达到最大时对应的光照强度。在一定浓度的CO2、适宜温度及不同光照条件下，科研人员测得甲、乙两种水稻的光合速率变化情况如图所示。下列相关叙述正确的是( )
A.光照强度为1千勒克司时，甲、乙两种水稻的真正光合速率相等
B.在各自光补偿点时，乙水稻的光合速率为甲水稻的光合速率的1.5倍
C.未达到各自光饱和点时，影响甲、乙水稻的光合速率的主要因素是CO2浓度
D.在各自光补偿点时，甲、乙水稻叶肉细胞消耗的CO2量与产生的CO2量相等
真正光合速率=净光合速率+呼吸速率，由题图可知，在光照强度为1千勒克司时，甲处于光的补偿点，因此甲水稻的真正光合速率为10 mg/(100 cm2叶·小时)，此时乙的光合速率小于呼吸速率，因此乙水稻的真正光合速率为5 mg/(100 cm2叶·小时)，A项错误;光合速率与呼吸速率相等时的光照强度即为光补偿点，据题图可知，在各自光补偿点时，甲水稻光合速率为10 mg/(100 cm2叶·小时)，乙水稻光合速率为15 mg/(100 cm2叶·小时)，乙水稻光合速
解析
率为甲水稻光合速率的1.5倍，B项正确；未达到各自光饱和点时,影响甲、乙水稻光合速率的主要因素是光照强度，C项错误；光补偿点为植物光合速率等于呼吸速率时的光照强度，此时甲、乙水稻叶肉细胞消耗的CO2量等于整个植株所有细胞产生的CO2量，即甲、乙水稻叶肉细胞的光合速率大于呼吸速率，D项错误。
解析
能力二　光合速率与呼吸速率的综合应用(考查科学思维)
3.(2020·海南卷，T21)在晴朗无云的夏日，某生物兴趣小组测定了一种蔬菜叶片光合作用强度的日变化，结果如图。回答下列问题：
(1)据图分析，与10时相比，7时蔬菜的光合作用强度低，此时，主要的外界限制因素是____________；从10时到12时，该蔬菜的光合作用强度________。
(2)为探究如何提高该蔬菜光合作用强度，小组成员将菜地分成A、B两块，10~14时在A菜地上方遮阳，B菜地不遮阳，其他条件相同。测得该时段A菜地蔬菜的光合作用强度比B菜地的高，主要原因是_____________________________________________________________________________________。
光照强度
降低
B菜地光照强度过高，温度上升，导致蔬菜气孔关闭，二氧化碳吸收受阻，光合作用速率降低
(3)小组成员又将相同条件的C菜地的上方和四周用遮阳网全部覆盖，测得棚内温度比B菜地高，一段时间后比较B、C两块菜地的蔬菜产量。与B菜地相比，C菜地蔬菜产量低，从光合作用和呼吸作用的原理分析，原因是_____________________________________________
_________________________________________________________________________________________。
C菜地的温度上升，光合作用有关酶活性下降，细胞呼吸有关酶活性增加，C菜地的净光合作用降低，产量下降，因此C菜地的蔬菜产量低于B菜地
(1)光合作用在一定范围内随光照强度的增加而增加，与10时相比,
7时光照强度弱，此时，影响光合作用的主要因素是光照强度，从10时到12时，分析题图可知，光合作用强度在降低。(2)光合作用在一定范围内随光照强度的增加而增加，当光照强度持续增加的同时温度上升，会使蔬菜部分气孔关闭，导致蔬菜从外界吸收二氧化碳受阻，暗反应受到限制，光合作用强度降低。(3)当温度升
解析
高后，与光合作用有关的酶会由于温度过高而活性降低，光合作用强度降低，呼吸作用有关酶的最适温度高于光合作用有关酶的最适温度，呼吸速率上升，最终导致净光合速率降低，蔬菜的有机物积累减少，产量降低。
解析
(必修1 P106“拓展应用”1)如图是在夏季晴朗的白天，某种绿色植物叶片光合作用强度的曲线图。分析曲线图并回答下列问题：
(1)7~10时的光合作用强度不断增强的原因是_________________。
(2)10~12时左右的光合作用强度明显减弱的原因是______________
____________________________________________________________________。
(3)14~17时的光合作用强度不断下降的原因是_________________。
光照强度逐渐增大
此时温度很高，导致气孔大量关闭，CO2进入叶片组织受阻，致使光合作用暗反应受到限制
光照强度不断减弱
4.(2024·安徽卷，T16)为探究基因OsNAC对光合作用的影响，研究人员在相同条件下种植某品种水稻的野生型(WT)、OsNAC敲除突变体(KO)及OsNAC过量表达株(OE)，测定了灌浆期旗叶(位于植株最顶端)净光合速率和叶绿素含量，结果见表。回答下列问题：
净光合速率(μmol·m-2·s-1) 叶绿素含量(mg·g-1)
WT 24.0 4.0
KO 20.3 3.2
OE 27.7 4.6
(1)旗叶从外界吸收1分子CO2与核酮糖-1，5-二磷酸结合，在特定酶作用下形成2分子3-磷酸甘油酸；在有关酶的作用下，3-磷酸甘油酸接受________________释放的能量并被还原，随后在叶绿体基质中转化为_________________________________。
(2)与WT相比，实验组KO与OE的设置分别采用了自变量控制中的___________、___________(填科学方法)。
ATP和NADPH
核酮糖-1，5-二磷酸(C5)和淀粉等
减法原理
加法原理
(3)据表可知，OsNAC过量表达会使旗叶净光合速率________。为进一步探究该基因的功能，研究人员测定了旗叶中编码蔗糖转运蛋白基因的相对表达量、蔗糖含量及单株产量，结果如图。
增大
结合图表，分析OsNAC过量表达会使旗叶净光合速率发生相应变化的原因：①________________________________________________
___________________________________________________；
②________________________________________________________
______________________________________________________________________________。
与WT组相比，OE组叶绿素含量较高，增加了对光能的吸收、传递和转换，光反应增强，促进旗叶光合作用
与WT组相比，OE组旗叶中编码蔗糖转运蛋白基因的相对表达量较高，可以及时将更多的光合产物(蔗糖)向外运出，从而促进旗叶的光合作用速率
(1)暗反应中1分子CO2与核酮糖-1，5-二磷酸结合，在特定酶作用下形成2分子3-磷酸甘油酸，在有关酶的作用下，3-磷酸甘油酸接受ATP和NADPH释放的能量并被还原，随后在叶绿体基质中转化为糖类等有机物。(2)与野生型(WT)相比，实验组OsNAC敲除突变体(KO)与OsNAC过量表达株(OE)的设置分别采用了自变量控制中的减法原理和加法原理。(3)据题表可知，与野生型相比，OsNAC
解析
过量表达株(OE)的净光合速率更高；结合题中图表分析，OsNAC过量表达会使旗叶净光合速率发生相应变化的原因：提高旗叶中编码蔗糖转运蛋白基因的相对表达量，从而使旗叶中蔗糖含量降低；提高旗叶中叶绿素的含量，促进光反应的进行，进而促进暗反应合成更多的有机物。
解析
微真题/重体悟
第二部分
1.(2023·湖北卷，T11)高温是制约世界粮食安全的因素之一，高温往往使植物叶片变黄、变褐。研究发现平均气温每升高1 ℃，水稻、小麦等作物减产约3%~8%。关于高温下作物减产的原因，下列叙述错误的是(　　)
A.呼吸作用变强，消耗大量养分
B.光合作用强度减弱，有机物合成减少
C.蒸腾作用增强，植物易失水发生萎蔫
D.叶绿素降解，光反应生成的NADH和ATP减少
呼吸作用的最适温度高于光合作用，气温升高，植物呼吸作用增强，消耗的有机物增多，造成农作物减产，A项正确；温度升高,可能导致光合作用相关酶的活性降低，光合作用强度减弱，有机物合成减少，B项正确；温度升高，蒸腾作用增强，植物易失水萎蔫，从而影响正常的生命活动，造成减产，C项正确；据题干信息可知，高温使叶片变黄、变褐，推测高温导致叶绿素降解，光反应产生的NADPH和ATP减少，NADH是在细胞呼吸过程中产生的，D项错误。
解析
2.(2022·北京卷，T2)光合作用强度受环境因素的影响。车前草的光合速率与叶片温度、CO2浓度的关系如图。据图分析不能得出(　　)
A.低于最适温度时，光合速率随温度升高而升高
B.在一定的范围内，CO2浓度升高可使光合作用最适温度升高
C.CO2浓度为200 μL·L-1时，温度对光合速率影响小
D.10 ℃条件下，光合速率随CO2浓度的升高会持续提高
由题图可知，当CO2浓度一定时，在一定温度范围内，光合速率随着温度的升高而升高，达到最适温度时，光合速率达到最大值,之后光合速率随温度的升高而降低，A项不符合题意；由题图可知，当CO2浓度为200 μL·L-1时，光合作用最适温度在20~30 ℃，当CO2浓度为370 μL·L-1时，光合作用最适温度约为30 ℃，当CO2浓度为1 000 μL·L-1时，光合作用最适温度大于30 ℃，故在一定的范围内，CO2浓度升高可使光合作用最适温度升高，B项不
解析
符合题意；当CO2浓度为200 μL·L-1时，光合速率曲线随温度的升高变化幅度较小，即温度对光合速率影响小，C项不符合题意;
10 ℃时，CO2浓度从200 μL·L-1上升到370 μL·L-1时，光合速率有所提高，但当CO2浓度从370 μL·L-1上升到1 000 μL·L-1时，光合速率基本不变，故不能判断10 ℃条件下，光合速率随CO2浓度的升高会持续提高，D项符合题意。
解析
3.(2022·广东卷，T18)研究者将玉米幼苗置于三种条件下培养10天后(图a)，测定相关指标(图b)，探究遮阴比例对植物的影响。
回答下列问题：
(1)结果显示，与A组相比，C组叶片叶绿素含量________，原因可能是___________________________________。
(2)比较图b中B1与A组指标的差异，并结合B2相关数据，推测B组的玉米植株可能会积累更多的________________，因而生长更快。
高
遮阴条件下植物合成较多的叶绿素
糖类等有机物
(3)某兴趣小组基于上述B组条件下玉米生长更快的研究结果，作出该条件可能会提高作物产量的推测，由此设计了初步实验方案进行探究：
实验材料：选择前期___________一致、生长状态相似的某玉米品种幼苗90株。
光照条件
实验方法：按图a所示的条件，分A、B、C三组培养玉米幼苗，每组30株；其中以________为对照，并保证除___________外其他环境条件一致。收获后分别测量各组玉米的籽粒重量。
结果统计：比较各组玉米的平均单株产量。
分析讨论：如果提高玉米产量的结论成立，下一步探究实验的思路是___________________________________。
A组
遮阴比例
探究提高作物产量的最适遮阴比例
(1)分析题图b结果可知，培养10天后，C组叶片叶绿素含量比A组高，原因可能是遮阴条件下植物合成较多的叶绿素，以尽可能地吸收光能。(2)分析题图b可知，B组的玉米植株平均叶绿素含量为(5.3+3.9)/2=4.6(mg·dm-2)，平均净光合速率为(20.5+7.0)/2=13.75
(μmol CO2·m-2·s-1)，两项数据B组均高于A组，推测B组可能会积累更多的糖类等有机物，因而生长更快。(3)分析题意可知，该
解析
实验目的是探究B组条件下是否能提高作物产量。该实验自变量为玉米遮阴程度，因变量为作物产量，可用籽粒重量表示。实验设计应遵循对照原则、单一变量原则、等量原则等，无关变量应保持相同且适宜。若遮阴50%能提高玉米产量的结论成立，则下一步探究的实验思路是探究提高作物产量的最适遮阴比例。
解析
4.(2024·黑吉辽卷，T21)在光下叶绿体中的C5能与CO2反应形成C3；当CO2/O2比值低时，C5也能与O2反应形成C2等化合物。C2在叶绿体、过氧化物酶体和线粒体中经过一系列化学反应完成光呼吸过程。上述过程在叶绿体与线粒体中主要物质变化如图1。
在叶绿体中：C5+CO2 2C3 ①
C5+O2 C3+C2 ②
在线粒体中：2C2+NAD+ C3+CO2+NADH+H+ ③
[注]　C2表示不同种类的二碳化合物，C3也类似。
图1
酶R
酶R
酶
光呼吸将已经同化的碳释放，且整体上是消耗能量的过程。回答下列问题：
(1)反应①是____________过程。
(2)与光呼吸不同，以葡萄糖为反应物的有氧呼吸产生NADH的场所是____________和____________。
CO2的固定
细胞质基质
线粒体基质
(3)我国科学家将改变光呼吸的相关基因转入某种农作物野生型植株(WT)，得到转基因株系1和2，测定净光合速率，结果如图2、图3。图2中植物光合作用CO2的来源除了有外界环境外，还可来自_______和__________(填生理过程)。7~10时株系1和2与WT净光合速率逐渐产生差异，原因是___________________________________________
_____________________________________________________________________________________________________。据图3中的数据______(填“能”或“不能”)计算出株系1的总光合速率，理由是_______
_________________________________________________________。
光呼吸
呼吸作用
7~10时，随着光照强度的增加，株系1和2由于转入了改变光呼吸的相关基因，导致光呼吸速率降低，光呼吸将已经同化的碳释放，且整体上是消耗能量的过程
不能
总光合速率=净光合速率+呼吸速率，由题图不能得出株系1的呼吸速率
(4)结合上述结果分析，选择转基因株系1进行种植，产量可能更具优势，判断的依据是________________________________________
___________________________________________________。
相同光照强度和CO2浓度下，与株系2和WT相比，转基因株系1的净光合速率较高，积累有机物较多
(1)反应①C5和CO2在酶R的作用下生成C3，是CO2的固定过程。(2)有氧呼吸的第一阶段和第二阶段产生NADH，场所分别为细胞质基质和线粒体基质。(3)由题图1可知，光呼吸过程可以产生CO2；结合教材知识可知，有氧呼吸第二阶段也可以产生CO2，故题图2中植物光合作用CO2的来源除了有外界环境外，还可来自光呼吸和有氧呼吸。根据题中信息“我国科学家将改变光呼吸
解析
的相关基因转入某种农作物野生型植株(WT)，得到转基因株系1和2”推测，7~10时，株系1和2与WT净光合速率逐渐产生差异是株系1和2与WT的光呼吸速率存在差异导致的，再结合题干信息“光呼吸将已经同化的碳释放，且整体上是消耗能量的过程”推测，株系1和2转入了改变光呼吸的相关基因，7~10时，随着光照强度的增加，株系1和2的光呼吸速率降低，净光合速率增强。总光合速
解析
率=净光合速率+呼吸速率，根据题图3无法推出株系1的呼吸速率,故据题图3中的数据不能计算出株系1的总光合速率。(4)由题图2和题图3可以看出，在相同光照强度和CO2浓度下，与株系2和WT相比，株系1的净光合速率较高，积累的有机物较多，故选择株系1进行种植，产量可能更具优势。
解析课时微练(十)　影响光合作用的因素及其应用
　
一、选择题:本题共10小题,在每小题给出的四个选项中,只有一项是符合题目要求的
1.(2021·湖南卷,T7)绿色植物的光合作用是在叶绿体内进行的一系列能量和物质转化过程。下列叙述错误的是(　　)
A.弱光条件下植物没有O2的释放,说明未进行光合作用
B.在暗反应阶段,CO2不能直接被还原
C.在禾谷类作物开花期剪掉部分花穗,叶片的光合速率会暂时下降
D.合理密植和增施有机肥能提高农作物的光合作用强度
2.(2021·辽宁卷,T2)植物工厂是通过光调控和通风控温等措施进行精细管理的高效农业生产系统,常采用无土栽培技术。下列有关叙述错误的是(　　)
A.可根据植物生长特点调控光的波长和光照强度
B.应保持培养液与植物根部细胞的细胞液浓度相同
C.合理控制昼夜温差有利于提高作物产量
D.适时通风可提高生产系统内的CO2浓度
3.研究人员测定某植物某白天净光合速率的变化,结果如图。下列分析正确的是(　　)
A.在6时,叶肉细胞中合成ATP的细胞器只有线粒体
B.11~13时部分气孔关闭,叶绿体中C3的含量减少
C.一天中,叶肉细胞内有机物积累最多的时刻是15时
D.在18时,线粒体内膜产生的CO2全部被叶绿体内的类囊体固定
4.(2025·湖北联考)夏季大棚种植,人们经常在傍晚这样做:①延长2小时人工光照;②熄灯后打开门和所有通风口半小时以上;③关上门和通风口。对于上述做法的生物学原理,下列分析错误的是(　　)
A.①能延长光合作用时间,可以提高有机物的制造量
B.②起到降氧、降温、降湿度的作用,能抑制细胞呼吸,减少有机物的消耗
C.与①相比,②③可使叶肉细胞中线粒体的功能有所增强
D.③可使棚内CO2浓度增加,从而抑制细胞呼吸,并对次日的光合作用有利
5.在农业生产上常常施用一定量的无机肥来达到增产的目的。为了研究无机肥对植物生长发育的影响,科研小组将无机肥溶于土壤浸出液配制了不同浓度的盐溶液,利用这些盐溶液进行了相关实验,结果如表。下列说法正确的是(　　)
盐浓度 /(mmol·L-1) 最大光合速率/[μmol (CO2)·m-2·s-1] 呼吸速率/[μmol (CO2)·m-2·s-1]
0(对照) 31.65 1.44
100(低盐) 36.59 1.37
500(中盐) 31.75 1.59
900(高盐) 14.45 2.63
A.细胞中大多数无机盐以化合物的形式存在
B.植物的呼吸速率是通过根细胞呼吸产生的CO2量来测定的
C.与对照组相比,植物在低盐条件下产生和消耗的有机物更多
D.高盐条件下植物细胞失水,气孔关闭,导致最大光合速率下降
6.(2025·衡阳检测)如图表示植物光合作用速率随光照强度改变的曲线,下列叙述错误的是(　　)
A.若适当提高温度,光合速率的增加值小于呼吸速率的增加值,则补偿点B应相应地向右移动
B.若增加二氧化碳浓度,B点左移,C点左移,D点向右上方移动
C.D点时,ATP从类囊体薄膜向叶绿体基质移动
D.若图为阳生植物,则换为阴生植物,B点向左移动,D点向左下方移动
7.(2025·石家庄模拟)某课外兴趣小组的同学组装了如图所示的实验装置,以探究光照强度对光合作用速率的影响,其中B液体为CO2缓冲液。下列说法不正确的是(　　)
A.可以改变试管与光源之间的距离或相同距离用不同功率的灯泡照射来控制自变量
B.因变量的检测指标是每分钟低压强感应器测得的压强变化
C.若收集仪检测到的数据等于0,则黑藻未进行光合作用
D.图中A撤走后会因温度的干扰导致误差变大
8.(2025·湖北模拟)农科院为提高温室黄瓜的产量,对其光合特性进行了研究。如图为7时至17时内黄瓜叶片光合作用相关指标的测定结果,其中净光合速率和Rubisco(固定CO2的酶)活性日变化均呈“双峰”曲线。下列分析正确的是(　　)
A.7时至17时净光合速率两次降低的限制因素相同
B.13时叶绿体内光反应的速率远低于暗反应的速率
C.7时至17时黄瓜叶片干重变化也呈“双峰”曲线
D.胞间CO2浓度既受光合速率影响又会影响光合速率
9.不同光质对某高等绿色植物光合作用的影响如图1所示。用不同光质及次序组合的单色光处理该植物叶片,检测气孔开放程度,结果如图2所示。下列叙述错误的是(　　)
A.与红光照射时相比,蓝光照射时植物的光合速率较大,导致胞间CO2浓度较低
B.蓝光可刺激气孔开放,其机理可能是蓝光可使保卫细胞的细胞液浓度升高
C.绿光对蓝光刺激引起的气孔开放具有促进作用,该作用可被蓝光逆转
D.该实验表明,不同光质及次序组合的单色光均会影响植物的光合作用速率
10.(2025·梅州调研)农业生产中有许多谚语的产生,如①无力不打铁,无灰不种麦;②两垄高粱一垄豆,高矮作物双丰收;③犁地深一寸,等于上层粪;④天黄有雨,苗黄缺肥等。这些都是中国劳动人民在生产实践中创造的一种特殊语言形式,它们体现了我国劳动人民在农业生产上的智慧。下列有关叙述错误的是(　　)
A.①中的“灰”主要是指无机盐,常以离子的形式被小麦吸收
B.②中的“豆”能适应弱光,是因为大豆植株中含有较少的叶绿体
C.③的主要原理是增加土壤中氧气供应能促进植物对无机盐的吸收
D.④“苗黄”的可能原因是镁元素或氮元素缺乏导致的叶绿素含量降低
二、非选择题
11.(2025·石家庄模拟)植物含叶绿体的细胞在光照下不但进行CO2的同化,而且存在依赖光的消耗O2释放CO2的反应,称为光呼吸。研究发现,光呼吸是由于O2竞争性地结合卡尔文循环关键酶Rubisco造成的。Rubisco的底物CO2与O2竞争同一活性位点,互为抑制剂。该酶既能催化C5与CO2反应,完成光合作用;也能催化C5与O2反应,产物经一系列变化后到线粒体中生成CO2。如图表示叶肉细胞中有关代谢过程。
(1)绿色植物细胞中能够产生CO2的场所是__________________。在较高CO2浓度环境中,Rubisco所催化的反应产物主要是_________。利用提取的Rubisco模拟光合作用暗反应过程。构建反应体系时需加入的供能物质有________________。
(2)当环境中CO2与O2含量比值_________(填“偏高”或“偏低”)时,叶片容易发生光呼吸。已知温度升高会降低细胞溶胶中气体的溶解度,试分析温度高于某一临界值时,光呼吸迅速增加的原因是____________________________________________________________________。
(3)从光反应和暗反应物质联系的角度分析,高O2浓度条件下,短时间内NADPH含量升高的原因是______________________________________________________________________________________________________。
(4)过强的光照会导致光合作用光反应产物过剩,对细胞造成伤害,分析图中光呼吸过程,推测光呼吸存在的生理意义是_______________________________________________________________________________。
12.(科学探究)(2020·天津卷,T13)鬼箭锦鸡儿(灌木)和紫羊茅(草本)是高寒草甸生态系统的常见植物。科研人员分别模拟了温室效应加剧对两种植物各自生长的影响。研究结果见图。
[注]　相对生物量=单株干重/对照组(C1T1)单株干重。
据图回答下列问题:
(1)CO2浓度和温度都会影响光合作用。植物通过光合作用将大气中的CO2转变为有机物,同时将光能转变为有机物中的化学能,体现了植物在生态系统_________和_________中的重要作用。
(2)本研究中,仅CO2浓度升高对两种植物的影响分别为_______________________,仅温度升高对两种植物的影响分别为___________________________________。
(3)两个实验的C2T2组研究结果表明温室效应加剧对两种植物各自生长的影响不同。科研人员据此推测,在群落水平,温室效应加剧可能会导致生活在同一高寒草甸中的这两种植物比例发生改变。为验证该推测是否成立,应做进一步实验。请给出简单的实验设计思路:_________________________________________________________________。若推测成立,说明温室效应加剧可能影响群落_______的速度与方向。
课时微练(十)　影响光合作用的因素及其应用
1.A　解析　绿色植物在光下可进行光合作用,弱光条件下植物没有O2的释放,此时光合作用强度可能小于或等于呼吸作用强度,A项错误;在光合作用的暗反应阶段,CO2首先和C5结合形成C3,然后C3在NADPH和ATP的作用下被还原,B项正确;植物开花期光合作用的产物优先供应生殖器官的生长,若剪掉部分花穗,光合产物输出受阻,叶片的光合速率会暂时下降,C项正确;合理密植可为农作物提供充足的光照和CO2,增施的有机肥被微生物分解后可为农作物提供CO2和无机盐,二者均能提高农作物的光合作用强度,D项正确。
2.B　解析　不同植物对光的波长和光照强度的需求不同,可根据植物生长特点调控光的波长和光照强度,A项正确;为保证植物的根能够正常吸收水分,该系统培养液的浓度应小于植物根部细胞的细胞液浓度,B项错误;适当提高白天的温度可以提高光合作用强度,让植物合成更多的有机物,而夜晚适当降温则可以抑制其呼吸作用,使其减少有机物的分解,合理控制昼夜温差有利于提高作物产量,C项正确;适时通风可提高生产系统内的CO2浓度,进而提高光合作用的速率,D项正确。
3.B　解析　在6时光合速率等于呼吸速率,此时叶肉细胞合成ATP的细胞器有叶绿体和线粒体,A项错误;11~13时部分气孔关闭,CO2的吸收减少,则C3的合成减少,而C3的消耗基本不变,则短时间内C3的含量减少,B项正确;净光合速率大于0,有机物积累,则一天中叶肉细胞内有机物积累最多的时刻是18时,C项错误;线粒体内膜产生的是水,产生CO2的场所在线粒体基质,且CO2固定的场所在叶绿体基质,D项错误。
4.C　解析　①延长2小时人工光照,能延长光合作用时间,可以提高有机物的制造量,提高光合产量,A项正确;熄灯后植物不再进行光合作用,只进行呼吸作用,②熄灯后打开门和所有通风口半小时以上,可以起到降氧、降温、降湿度的作用,能抑制细胞呼吸,减少有机物的消耗,B项正确;③关上门和通风口,棚内CO2浓度升高,会抑制细胞呼吸,且根据以上分析可知,与①相比,②③可使呼吸作用受抑制,叶肉细胞中线粒体的功能有所减弱,C项错误;③关上门和通风口,棚内CO2浓度升高,会抑制细胞呼吸,并对次日的光合作用有利,D项正确。
5.D　解析　细胞中的无机盐主要以离子的形式存在,A项错误;植物的呼吸速率应该是测定整株植物,即所有细胞的呼吸速率,而不是只测定根细胞的呼吸速率,B项错误;在低盐条件下,植物的最大光合速率比对照组大,而呼吸速率比对照组小,产生的有机物更多,而消耗的有机物更少,C项错误;高盐条件下,植物的最大光合速率下降,可能是因为外界溶液的浓度过高,使植物细胞失水,从而使气孔关闭,CO2吸收减少,D项正确。
6.B　解析　B点为光补偿点,此时光合作用与呼吸作用强度相等,若适当提高温度,光合速率的增加值小于呼吸速率的增加值,则补偿点B应相应地向右移动,A项正确;若增加二氧化碳浓度,则光合作用强度增加,B点左移,C点右移,D点向右上方移动,B项错误;D点时的光合作用强度最大,其光反应产生的ATP从类囊体薄膜移向叶绿体基质,参与暗反应过程中三碳化合物的还原,C项正确;若换为阴生植物,B点向左移动,D点向左下方移动,D项正确。
方法技巧　光(CO2)补偿点、饱和点的移动问题
(1)A点:代表呼吸速率,细胞呼吸增强,A点下移;反之,A点上移。
(2)B点与C点的变化(注:只有横坐标为自变量,其他条件不变)
B点 (补偿点) C点 (饱和点)
适当增大CO2浓度(光照强度) 左移 右移
适当减小CO2浓度(光照强度) 右移 左移
土壤缺Mg2+ 右移 左移
提醒　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。
(3)D点:代表最大光合速率,若增大光照强度或增大CO2浓度使光合速率增大时,D点向右上方移动;反之,移动方向相反。
7.C　解析　光照强度是自变量,改变试管与光源之间的距离或相同距离用不同功率的灯泡照射可以改变光照强度,A项正确;当光照强度发生了改变,光合作用产生氧气的速率也发生变化,内部压强也发生相应变化,所以因变量的检测指标可以是每分钟低压强感应器测得的压强变化,B项正确;当呼吸作用速率和光合作用速率相等时,收集仪检测到的数据等于0,C项错误;A撤走后,光直接照射在试管上,使其内液体温度升高,导致误差变大,D项正确。
8.D　解析　7时至17时净光合速率两次降低的限制因素不同,第一次下降是由于正午出现光合午休现象,光合速率下降,第二次下降是由于光照减弱,A项错误;光反应和暗反应的速率是协调的,不存在光反应的速率远低于暗反应速率的情况,B项错误;7时至17时净光合速率始终大于0,干重不断增大,C项错误;光合速率会影响胞间CO2浓度,同时胞间CO2浓度又会影响光合速率,D项正确。
9.C　解析　与红光照射时相比,蓝光照射时植物的光合速率、气孔导度均较大,但胞间二氧化碳浓度较低,推测蓝光照射时植物光合速率较大,导致胞间二氧化碳浓度较低,A项正确。蓝光可刺激气孔开放,其机理可能是蓝光可使保卫细胞的细胞液浓度升高。保卫细胞的细胞液浓度升高,渗透压升高,保卫细胞吸水,细胞体积变大,气孔打开,B项正确。蓝光可刺激气孔开放,蓝光+绿光组气孔开放程度低于蓝光组,且蓝光组气孔开放程度低于蓝光+绿光+蓝光组,说明绿光对蓝光刺激引起的气孔开放具有抑制作用,但是该作用可被蓝光逆转,C项错误。由题图可知,不同光质及次序组合的单色光均会影响气孔开放程度,进而会影响植物的光合作用速率,D项正确。
10.B　解析　“灰”通常指含有钾、磷等元素的无机盐,无机盐常以离子形式被植物根系吸收,A项正确;大豆植株能适应弱光,不是因为含有较少的叶绿体,而是其光合作用的调节机制适应了弱光环境,B项错误;犁地深一寸,增加了土壤的透气性,从而增加了土壤中氧气供应,这有利于植物根部细胞的有氧呼吸,为主动运输吸收无机盐提供更多能量,促进植物对无机盐的吸收,C项正确;氮元素和镁元素都是叶绿素的组成元素,镁元素或氮元素缺乏会导致叶绿素含量降低,从而使苗呈现黄色,D项正确。
11.答案　(1)细胞质基质、线粒体基质和叶绿体基质　C3(PGA)　ATP和NADPH
(2)偏低　温度高于临界值时,细胞溶胶中CO2溶解度降幅大于O2,CO2/O2比值降低,更有利于光呼吸进行　(3)高O2浓度条件下,CO2固定能力减弱,生成的C3减少,C3的还原消耗的NADPH减少,NADPH生成量基本不变,相对含量升高　(4)光呼吸消耗掉过剩的ATP和NADPH,减少对细胞结构的损伤,是一种保护机制
解析　(1)绿色植物细胞可以进行有氧呼吸、无氧呼吸(乙醇发酵)和光呼吸,有氧呼吸产生CO2的场所是线粒体基质,乙醇发酵产生CO2的场所是细胞质基质,光呼吸产生CO2的场所是叶绿体基质;由题干信息可知,Rubisco既能催化C5与CO2反应,完成光合作用;也能催化C5与O2反应,且底物CO2与O2竞争同一活性位点,互为抑制剂,在较高CO2浓度环境中,Rubisco所催化的反应产物主要是C3(PGA);ATP和NADPH用于暗反应三碳化合物的还原,故利用提取的Rubisco模拟光合作用暗反应过程。构建反应体系时需加入的供能物质是ATP和NADPH。(2)植物含叶绿体的细胞在光照下不但进行CO2的同化,而且存在依赖光的消耗O2释放CO2的反应,称为光呼吸;当环境中CO2与O2含量比值偏低时,叶片容易发生光呼吸。温度高于临界值时,细胞溶胶中CO2溶解度降幅大于O2,CO2/O2比值降低,更有利于光呼吸进行。(3)高O2浓度条件下,CO2固定能力减弱,生成的C3减少,C3的还原消耗的NADPH减少,NADPH生成量基本不变,相对含量升高。(4)分析题意并结合题图可知,光呼吸消耗掉过剩的ATP和NADPH,减少对细胞结构的损伤,是一种保护机制。
12.答案　(1)物质循环　能量流动　(2)促进两种植物生长　抑制鬼箭锦鸡儿生长,促进紫羊茅生长　(3)将紫羊茅与鬼箭锦鸡儿种在一起,比较温室效应加剧前后相对生物量的变化　演替
解析　(1)题干信息“植物通过光合作用将大气中的CO2转变为有机物”体现了植物在生态系统物质循环中的重要作用;“将光能转变为有机物中的化学能”体现了植物在生态系统能量流动中的重要作用。(2)分析题图,比较常温条件下,常态CO2浓度和高CO2浓度条件下两种植物的相对生物量可知,两种植物在高CO2浓度条件下相对生物量均比在常态CO2浓度条件下高,由此可得出仅CO2浓度升高对两种植物的影响均为促进植物生长。比较常态CO2浓度条件下,常温和高温条件下两种植物的相对生物量可知,鬼箭锦鸡儿在高温条件下的相对生物量比常温条件下低,可知仅温度升高会抑制鬼箭锦鸡儿的生长,而紫羊茅在高温条件下的相对生物量比常温条件下高,可知仅温度升高会促进紫羊茅的生长。(3)分析题图中的鬼箭锦鸡儿实验和紫羊茅实验中C2T2组,会发现鬼箭锦鸡儿实验中的相对生物量与常态CO2浓度+常温时的几乎相同,紫羊茅实验中的相对生物量却显著高于常态CO2浓度+常温时的相对生物量。根据题中信息及高温与高CO2浓度条件下植物相对生物量的有关分析可知,若要验证温室效应加剧可能会导致生活在同一高寒草甸中的这两种植物比例发生改变,则可将紫羊茅与鬼箭锦鸡儿种在一起,通过升高CO2浓度和温度,比较温室效应加剧前后两种植物相对生物量的变化情况。若推测成立,说明温室效应加剧可能影响群落演替的速度与方向。(共40张PPT)
课时微练（十）
影响光合作用的因素
及其应用
一、选择题：本题共10小题，在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的
1.(2021·湖南卷，T7)绿色植物的光合作用是在叶绿体内进行的一系列能量和物质转化过程。下列叙述错误的是( )
A.弱光条件下植物没有O2的释放，说明未进行光合作用
B.在暗反应阶段，CO2不能直接被还原
C.在禾谷类作物开花期剪掉部分花穗，叶片的光合速率会暂时下降
D.合理密植和增施有机肥能提高农作物的光合作用强度
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绿色植物在光下可进行光合作用,弱光条件下植物没有O2的释放，此时光合作用强度可能小于或等于呼吸作用强度，A项错误；在光合作用的暗反应阶段，CO2首先和C5结合形成C3，然后C3在NADPH和ATP的作用下被还原，B项正确；植物开花期光合作用的产物优先供应生殖器官的生长，若剪掉部分花穗，光合产物输出受阻，叶片的光合速率会暂时下降，C项正确；合理密植可为农作物提供充足的光照和CO2，增施的有机肥被微生物分解后可为农作物提供CO2和无机盐，二者均能提高农作物的光合作用强度，D项正确。
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2.(2021·辽宁卷，T2)植物工厂是通过光调控和通风控温等措施进行精细管理的高效农业生产系统，常采用无土栽培技术。下列有关叙述错误的是( )
A.可根据植物生长特点调控光的波长和光照强度
B.应保持培养液与植物根部细胞的细胞液浓度相同
C.合理控制昼夜温差有利于提高作物产量
D.适时通风可提高生产系统内的CO2浓度
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不同植物对光的波长和光照强度的需求不同，可根据植物生长特点调控光的波长和光照强度，A项正确；为保证植物的根能够正常吸收水分，该系统培养液的浓度应小于植物根部细胞的细胞液浓度，B项错误；适当提高白天的温度可以提高光合作用强度，让植物合成更多的有机物，而夜晚适当降温则可以抑制其呼吸作用，使其减少有机物的分解，合理控制昼夜温差有利于提高作物产量，C项正确；适时通风可提高生产系统内的CO2浓度，进而提高光合作用的速率，D项正确。
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3.研究人员测定某植物某白天净光合速率的变化，结果如图。下列分析正确的是( )
A.在6时，叶肉细胞中合成ATP的细
胞器只有线粒体
B.11~13时部分气孔关闭，叶绿体中
C3的含量减少
C.一天中，叶肉细胞内有机物积累
最多的时刻是15时
D.在18时，线粒体内膜产生的CO2全部被叶绿体内的类囊体固定
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在6时光合速率等于呼吸速率，此时叶肉细胞合成ATP的细胞器有叶绿体和线粒体，A项错误；11~13时部分气孔关闭，CO2的吸收减少，则C3的合成减少，而C3的消耗基本不变，则短时间内C3的含量减少，B项正确；净光合速率大于0，有机物积累，则一天中叶肉细胞内有机物积累最多的时刻是18时，C项错误；线粒体内膜产生的是水，产生CO2的场所在线粒体基质，且CO2固定的场所在叶绿体基质，D项错误。
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4.(2025·湖北联考)夏季大棚种植，人们经常在傍晚这样做：①延长2小时人工光照；②熄灯后打开门和所有通风口半小时以上；③关上门和通风口。对于上述做法的生物学原理，下列分析错误的是( )
A.①能延长光合作用时间，可以提高有机物的制造量
B.②起到降氧、降温、降湿度的作用，能抑制细胞呼吸，减少有机物的消耗
C.与①相比，②③可使叶肉细胞中线粒体的功能有所增强
D.③可使棚内CO2浓度增加，从而抑制细胞呼吸，并对次日的光合作用有利
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①延长2小时人工光照，能延长光合作用时间，可以提高有机物的制造量,提高光合产量，A项正确；熄灯后植物不再进行光合作用,只进行呼吸作用，②熄灯后打开门和所有通风口半小时以上，可以起到降氧、降温、降湿度的作用，能抑制细胞呼吸，减少有机物的消耗，B项正确；③关上门和通风口，棚内CO2浓度升高，会抑制细胞呼吸，且根据以上分析可知，与①相比，②③可使呼吸作用受抑制，叶肉细胞中线粒体的功能有所减弱，C项错误；③关上门和通风口，棚内CO2浓度升高，会抑制细胞呼吸，并对次日的光合作用有利，D项正确。
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5.在农业生产上常常施用一定量的无机肥来达到增产的目的。为了研究无机肥对植物生长发育的影响，科研小组将无机肥溶于土壤浸出液配制了不同浓度的盐溶液，利用这些盐溶液进行了相关实验，结果如表。下列说法正确的是( )
盐浓度 /(mmol·L-1) 最大光合速率/[μmol (CO2)·m-2·s-1] 呼吸速率/[μmol
(CO2)·m-2·s-1]
0(对照) 31.65 1.44
100(低盐) 36.59 1.37
500(中盐) 31.75 1.59
900(高盐) 14.45 2.63
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A.细胞中大多数无机盐以化合物的形式存在
B.植物的呼吸速率是通过根细胞呼吸产生的CO2量来测定的
C.与对照组相比，植物在低盐条件下产生和消耗的有机物更多
D.高盐条件下植物细胞失水，气孔关闭，导致最大光合速率下降
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细胞中的无机盐主要以离子的形式存在，A项错误；植物的呼吸速率应该是测定整株植物，即所有细胞的呼吸速率，而不是只测定根细胞的呼吸速率，B项错误；在低盐条件下，植物的最大光合速率比对照组大，而呼吸速率比对照组小，产生的有机物更多，而消耗的有机物更少，C项错误；高盐条件下，植物的最大光合速率下降，可能是因为外界溶液的浓度过高，使植物细胞失水，从而使气孔关闭，CO2吸收减少，D项正确。
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6.(2025·衡阳检测)如图表示植物光合作用速率随光照强度改变的曲线，下列叙述错误的是( )
A.若适当提高温度，光合速率的增加值小
于呼吸速率的增加值，则补偿点B应相应
地向右移动
B.若增加二氧化碳浓度，B点左移，C点左
移，D点向右上方移动
C.D点时，ATP从类囊体薄膜向叶绿体基质移动
D.若图为阳生植物，则换为阴生植物，B点向左移动，D点向左下方移动
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B点为光补偿点，此时光合作用与呼吸作用强度相等，若适当提高温度，光合速率的增加值小于呼吸速率的增加值，则补偿点B应相应地向右移动，A项正确；若增加二氧化碳浓度，则光合作用强度增加，B点左移，C点右移，D点向右上方移动，B项错误；D点时的光合作用强度最大，其光反应产生的ATP从类囊体薄膜移向叶绿体基质，参与暗反应过程中三碳化合物的还原，C项正确；若换为阴生植物，B点向左移动，D点向左下方移动，D项正确。
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光(CO2)补偿点、饱和点的移动问题
方法技巧
(1)A点：代表呼吸速率，细胞呼吸增强，A点下移；反之，A点上移。
(2)B点与C点的变化(注：只有横坐标为自变量，其他条件不变)
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方法技巧
B点(补偿点) C点(饱和点)
适当增大CO2浓度(光照强度) 左移 右移
适当减小CO2浓度(光照强度) 右移 左移
土壤缺Mg2+ 右移 左移
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方法技巧
提醒　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。
(3)D点：代表最大光合速率，若增大光照强度或增大CO2浓度使光合速率增大时，D点向右上方移动；反之，移动方向相反。
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7.(2025·石家庄模拟)某课外兴趣小组的同学组装了如图所示的实验装置，以探究光照强度对光合作用速率的影响，其中B液体为CO2缓冲液。下列说法不正确的是( )
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A.可以改变试管与光源之间的距离或相同距离用不同功率的灯泡照射来控制自变量
B.因变量的检测指标是每分钟低压强感应器测得的压强变化
C.若收集仪检测到的数据等于0，则黑藻未进行光合作用
D.图中A撤走后会因温度的干扰导致误差变大
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光照强度是自变量，改变试管与光源之间的距离或相同距离用不同功率的灯泡照射可以改变光照强度，A项正确；当光照强度发生了改变，光合作用产生氧气的速率也发生变化，内部压强也发生相应变化，所以因变量的检测指标可以是每分钟低压强感应器测得的压强变化，B项正确；当呼吸作用速率和光合作用速率相等时，收集仪检测到的数据等于0，C项错误；A撤走后,光直接照射在试管上,使其内液体温度升高，导致误差变大，D项正确。
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8.(2025·湖北模拟)农科院为提高温室黄瓜的产量，对其光合特性进行了研究。如图为7时至17时内黄瓜叶片光合作用相关指标的测定结果，其中净光合速率和Rubisco(固定CO2的酶)活性日变化均呈“双峰”曲线。下列分析正确的是( )
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A.7时至17时净光合速率两次降低的限制因素相同
B.13时叶绿体内光反应的速率远低于暗反应的速率
C.7时至17时黄瓜叶片干重变化也呈“双峰”曲线
D.胞间CO2浓度既受光合速率影响又会影响光合速率
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7时至17时净光合速率两次降低的限制因素不同，第一次下降是由于正午出现光合午休现象，光合速率下降，第二次下降是由于光照减弱，A项错误；光反应和暗反应的速率是协调的，不存在光反应的速率远低于暗反应速率的情况，B项错误；7时至17时净光合速率始终大于0，干重不断增大，C项错误；光合速率会影响胞间CO2浓度，同时胞间CO2浓度又会影响光合速率，D项正确。
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9.不同光质对某高等绿色植物光合作用的影响如图1所示。用不同光质及次序组合的单色光处理该植物叶片，检测气孔开放程度，结果如图2所示。下列叙述错误的是( )
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A.与红光照射时相比，蓝光照射时植物的光合速率较大，导致胞间CO2浓度较低
B.蓝光可刺激气孔开放，其机理可能是蓝光可使保卫细胞的细胞液浓度升高
C.绿光对蓝光刺激引起的气孔开放具有促进作用，该作用可被蓝光逆转
D.该实验表明，不同光质及次序组合的单色光均会影响植物的光合作用速率
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与红光照射时相比，蓝光照射时植物的光合速率、气孔导度均较大，但胞间二氧化碳浓度较低，推测蓝光照射时植物光合速率较大，导致胞间二氧化碳浓度较低，A项正确。蓝光可刺激气孔开放，其机理可能是蓝光可使保卫细胞的细胞液浓度升高。保卫细胞的细胞液浓度升高，渗透压升高，保卫细胞吸水，细胞体积变大，气孔打开，B项正确。蓝光可刺激气孔开放，蓝光+绿光组气孔开放程度低于蓝光组，且蓝光组气孔开放程度低于蓝光+绿光+
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蓝光组，说明绿光对蓝光刺激引起的气孔开放具有抑制作用，但是该作用可被蓝光逆转，C项错误。由题图可知，不同光质及次序组合的单色光均会影响气孔开放程度，进而会影响植物的光合作用速率，D项正确。
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10.(2025·梅州调研)农业生产中有许多谚语的产生，如①无力不打铁，无灰不种麦；②两垄高粱一垄豆，高矮作物双丰收；③犁地深一寸，等于上层粪；④天黄有雨，苗黄缺肥等。这些都是中国劳动人民在生产实践中创造的一种特殊语言形式，它们体现了我国劳动人民在农业生产上的智慧。下列有关叙述错误的是( )
A.①中的“灰”主要是指无机盐，常以离子的形式被小麦吸收
B.②中的“豆”能适应弱光，是因为大豆植株中含有较少的叶绿体
C.③的主要原理是增加土壤中氧气供应能促进植物对无机盐的吸收
D.④“苗黄”的可能原因是镁元素或氮元素缺乏导致的叶绿素含量降低
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“灰”通常指含有钾、磷等元素的无机盐，无机盐常以离子形式被植物根系吸收，A项正确；大豆植株能适应弱光，不是因为含有较少的叶绿体,而是其光合作用的调节机制适应了弱光环境，B项错误；犁地深一寸，增加了土壤的透气性,从而增加了土壤中氧气供应，这有利于植物根部细胞的有氧呼吸，为主动运输吸收无机盐提供更多能量，促进植物对无机盐的吸收，C项正确；氮元素和镁元素都是叶绿素的组成元素，镁元素或氮元素缺乏会导致叶绿素含量降低，从而使苗呈现黄色，D项正确。
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二、非选择题
11.(2025·石家庄模拟)植物含叶绿体的细胞在光照下不但进行CO2的同化，而且存在依赖光的消耗O2释放CO2的反应，称为光呼吸。研究发现，光呼吸是由于O2竞争性地结合
卡尔文循环关键酶Rubisco造成的。
Rubisco的底物CO2与O2竞争同一活性
位点，互为抑制剂。该酶既能催化C5
与CO2反应，完成光合作用；也能催化C5与O2反应，产物经一系列变化后到线粒体中生成CO2。如图表示叶肉细胞中有关代谢过程。
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(1)绿色植物细胞中能够产生CO2的场所是_____________________
____________________。在较高CO2浓度环境中，Rubisco所催化的反应产物主要是_________。利用提取的Rubisco模拟光合作用暗反应过程。构建反应体系时需加入的供能物质有___________________。
(2)当环境中CO2与O2含量比值_____________(填“偏高”或“偏低”)时，叶片容易发生光呼吸。已知温度升高会降低细胞溶胶中气体的溶解度，试分析温度高于某一临界值时，光呼吸迅速增加的原因是_______________________________________________________________________________________。
细胞质基质、线粒体基质和叶绿体基质
C3(PGA)
ATP和NADPH
偏低
温度高于临界值时，细胞溶胶中CO2溶解度降幅大于O2，CO2/O2比值降低，更有利于光呼吸进行
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(3)从光反应和暗反应物质联系的角度分析，高O2浓度条件下，短时间内NADPH含量升高的原因是_______________________________
_______________________________________________________________________________________。
(4)过强的光照会导致光合作用光反应产物过剩，对细胞造成伤害，分析图中光呼吸过程，推测光呼吸存在的生理意义是__________
_________________________________________________________。
高O2浓度条件下，CO2固定能力减弱，生成的C3减少，C3的还原消耗的NADPH减少，NADPH生成量基本不变，相对含量升高
光呼吸消耗掉过剩的ATP和NADPH，减少对细胞结构的损伤，是一种保护机制
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(1)绿色植物细胞可以进行有氧呼吸、无氧呼吸(乙醇发酵)和光呼吸，有氧呼吸产生CO2的场所是线粒体基质，乙醇发酵产生CO2的场所是细胞质基质，光呼吸产生CO2的场所是叶绿体基质；由题干信息可知，Rubisco既能催化C5与CO2反应，完成光合作用；也能催化C5与O2反应，且底物CO2与O2竞争同一活性位点，互为抑制剂，在较高CO2浓度环境中，Rubisco所催化的反应产物主要是C3(PGA)；ATP和NADPH用于暗反应三碳化合物的还原，故利用提取的Rubisco模拟光合作用暗反应过程。构建反应体系时需加入
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的供能物质是ATP和NADPH。(2)植物含叶绿体的细胞在光照下不但进行CO2的同化，而且存在依赖光的消耗O2释放CO2的反应，称为光呼吸；当环境中CO2与O2含量比值偏低时，叶片容易发生光呼吸。温度高于临界值时，细胞溶胶中CO2溶解度降幅大于O2，CO2/O2比值降低，更有利于光呼吸进行。(3)高O2浓度条件下，CO2固定能力减弱，生成的C3减少，C3的还原消耗的NADPH减少，NADPH生成量基本不变，相对含量升高。(4)分析题意并结合题图可知，光呼吸消耗掉过剩的ATP和NADPH，减少对细胞结构的损伤，是一种保护机制。
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12.(科学探究)(2020·天津卷，T13)鬼箭锦鸡儿(灌木)和紫羊茅(草本)是高寒草甸生态系统的常见植物。科研人员分别模拟了温室效应加剧对两种植物各自生长的影响。研究结果见图。
[注]　相对生物量=单株干重/对照组(C1T1)单株干重。
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据图回答下列问题:
(1)CO2浓度和温度都会影响光合作用。植物通过光合作用将大气中的CO2转变为有机物，同时将光能转变为有机物中的化学能，体现了植物在生态系统_____________和_____________中的重要作用。
(2)本研究中，仅CO2浓度升高对两种植物的影响分别为___________
____________，仅温度升高对两种植物的影响分别为_____________
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物质循环
能量流动
促进两种 植物生长　
抑制鬼箭锦鸡儿生长，促进紫羊茅生长
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(3)两个实验的C2T2组研究结果表明温室效应加剧对两种植物各自生长的影响不同。科研人员据此推测，在群落水平，温室效应加剧可能会导致生活在同一高寒草甸中的这两种植物比例发生改变。为验证该推测是否成立，应做进一步实验。请给出简单的实验设计思路:_______________________________________________________________________________。若推测成立，说明温室效应加剧可能影响群落_________的速度与方向。
将紫羊茅与鬼箭锦鸡儿种在一起，比较温室效应加剧前后相对生物量的变化
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(1)题干信息“植物通过光合作用将大气中的CO2转变为有机物”体现了植物在生态系统物质循环中的重要作用；“将光能转变为有机物中的化学能”体现了植物在生态系统能量流动中的重要作用。(2)分析题图，比较常温条件下，常态CO2浓度和高CO2浓度条件下两种植物的相对生物量可知，两种植物在高CO2浓度条件下相对生物量均比在常态CO2浓度条件下高，由此可得出仅CO2浓度升高对两种植物的影响均为促进植物生长。比较常态CO2浓度条件下，常温和高温条件下两种植物的相对生物量可知，鬼箭锦鸡儿在高
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温条件下的相对生物量比常温条件下低，可知仅温度升高会抑制鬼箭锦鸡儿的生长，而紫羊茅在高温条件下的相对生物量比常温条件下高，可知仅温度升高会促进紫羊茅的生长。(3)分析题图中的鬼箭锦鸡儿实验和紫羊茅实验中C2T2组，会发现鬼箭锦鸡儿实验中的相对生物量与常态CO2浓度+常温时的几乎相同，紫羊茅实验中的相对生物量却显著高于常态CO2浓度+常温时的相对生物量。根据题中信息及高温与高CO2浓度条件下植物相对生物量的有关分析可知，若要验证温室效应加剧可能会导致生活在同一高寒草
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甸中的这两种植物比例发生改变，则可将紫羊茅与鬼箭锦鸡儿种在一起，通过升高CO2浓度和温度，比较温室效应加剧前后两种植物相对生物量的变化情况。若推测成立，说明温室效应加剧可能影响群落演替的速度与方向。
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