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课标要求 1.说明植物细胞的叶绿体从太阳光中捕获能量，这些能量在二氧化碳和水转变为糖与氧气的过程中，转换并储存为糖分子中的化学能。
2.实验：探究不同环境因素对光合作用的影响。
3.举例说明影响光合作用的因素在实际生产、生活中的应用。
第13讲　光合作用的原理及影响因素
考点1　光合作用的基本原理
1.探究光合作用原理的部分实验
（1）19世纪末，科学界普遍认为：C与H2O结合成 　甲醛　 。
（2）1928年：甲醛不能通过光合作用转化成 　糖　 。
（3）1937年，英国希尔：离体叶绿体在适当条件下发生水的光解、产生 　氧气　 。该反应称为 　希尔反应　 。
甲醛　
糖　
氧气　
希尔反应　
（4）1941年，鲁宾和卡门：利用 　同位素示踪　 技术，研究了光合作用中 　氧气　 的来源（如图所示），该实验证明了光合作用产生的氧气全部来自 　H2O　 ，而不是来自CO2。
同位素示踪　
氧气　
H2O　
实 验 点 拨
　　该实验中两组试管互为对照，自变量为18O的标记物，因变量为 　小球藻释放的O2的标记情况　 ，光照、温度、小球藻的数量和生活状况等 　无关　 变量均需要保持相同且适宜。
（5）1954年，美国阿尔农：光照下，叶绿体可合成 　ATP　 ；1957年，他发现这一过程总是与 　水的光解　 相伴随。
（6）20世纪40年代，卡尔文：利用 　放射性同位素标记　 法，用14C标记的14CO2供小球藻进行光合作用，追踪 　放射性14C的去向　 ，探明了暗反应的过程（暗反应也称为“卡尔文循环” ）。
小球藻释放的
O2的标记情况　
无关　
ATP　
水的光解　
放射性同位素标记　
放射性14C的去向　
2.光合作用过程
（1）图解光合作用的过程
光反应
暗反应
O2
CO2
ATP
NADPH
（2）光反应和暗反应的比较
过程 光反应 暗反应
条件 光、色素、酶 有光、无光都可以，多种酶
场所 叶绿体 　类囊体薄膜　　 叶绿体 　基质　　
物质 转化 ① 　水的光解　 ： 2H2O2H＋＋1/2O2＋2e－； ②ATP的合成： ADP＋PiATP ③NADPH的合成： NADP＋＋H＋＋2e－NADPH ① 　CO2的固定　 ：
CO2＋C52C3
② 　C3的还原　 ：

类囊体薄膜　　
基质　　
水的光解　
CO2的固定　
C3的还原　
能量 转化 光能→电能→ATP和NADPH中的化学能 ATP和NADPH中的化学能→有机物中的化学能
过程 光反应 暗反应
联系 ①物质联系： NADPH ATP ②能量联系：光反应将光能转换成 　ATP和NADPH中的化学能　 ，暗反应再将后者转化成有机物中的化学能 ATP和NADPH中的化学能　
NADPH
ATP
3.光合作用总反应式： 　CO2＋H2O（CH2O）＋O2　 。
CO2＋H2O（CH2O）＋O2　
方 法 规 律
光合作用中元素的来源和去向分析
（1）光合作用过程中O的转移途径
①OO2
②C18O2C3（CO）＋O
（2）光合作用过程中C的转移途径
14CO214C3 （14CH2O）
诊断·加强
判断下列说法的正误：
（1）黑暗条件下植物也能进行光合作用，因为暗反应不需要光照。
（　×　）
提示：暗反应在无光条件下不可以长期进行，因为暗反应需要光反应提供的NADPH和ATP。
（2）叶绿体中可进行CO2的固定但不能合成ATP。 （　×　）
（3）离体的叶绿体基质中添加ATP、NADPH和CO2后，可完成暗反应过程。
（　√　）
×
×
√　
（2021·广东卷）在高等植物光合作用的卡尔文循环中，唯一催化CO2固定形成C3的酶被称为Rubisco，下列相关叙述正确的是（　D　）
A.Rubisco存在于细胞质基质中
B.激活Rubisco需要黑暗条件
C.Rubisco催化CO2固定需要ATP
D.Rubisco催化C5和CO2结合
D
解析： Rubisco参与植物光合作用过程中的暗反应，暗反应场所在叶绿体基质，故Rubisco存在于叶绿体基质中，A错误；暗反应在有光和无光条件下都可以进行，故参与暗反应的Rubisco的激活对光无要求，B错误；Rubisco催化CO2固定不需要ATP，C错误；Rubisco催化CO2的固定，即C5和CO2结合生成C3的过程，D正确。
（2020·天津卷）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。下列分析正确的是（　A　）
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CO2
C.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
解析： 乙醇酸是在光合作用暗反应产生的，暗反应场所在叶绿体基质中，所以产生乙醇酸的场所相当于叶绿体基质，A正确；该反应体系中能进行光合作用整个过程，不断消耗的物质有CO2和H2O，B错误；类囊体产生的ATP参与C3的还原，产生的O2用于呼吸作用或释放到周围环境中，C错误；该体系含有类囊体，而类囊体的薄膜上含有光合作用色素，D错误。
1.（2022·汕头一模）光合作用是生命的发动机，也是地球上生物圈形成与运转的关键环节，更是未来能源的希望。如图是叶绿体中光合作用部分过程的简化示意图（①和②是可移动载体）。

考向1　光合作用的过程
（1）图中所示的生物膜是 　类囊体膜　 ，其中含有光合色素的复合物是 　Ⅰ和Ⅲ　 。图中复合物Ⅳ还存在于真核生物的 　线粒体内　 膜上。
解析：（1）由题干信息可知，图中所示生物膜是光反应场所——叶绿体的类囊体膜，其中Ⅰ和Ⅲ含有光合色素的复合物，所以能吸收、传递、转换光能。图中复合物Ⅳ能催化合成ATP，还存在于真核生物的线粒体内膜上，线粒体内膜是进行有氧呼吸第三阶段的场所，能合成ATP。
类囊体膜　
Ⅰ和Ⅲ
线粒体内　
（2）图中e－表示电子，环境中CO2浓度增加时，图中的电子在脂双层上传递的速度将 　加快　 。
解析：（2）环境中CO2浓度增加时，暗反应速率加快，会消耗更多光反应产物NADPH和ATP，故图中的电子在脂双层上传递的速度将加快。
加快　
（3）在适宜的条件下离体培养叶绿体，若向培养液中加入物质A，阻断复合物Ⅳ对H＋的运输，ATP的含量 　下降　 ；若向培养液中加入大量物质B，将H＋从类囊体内运输到叶绿体基质中，产生O2的量 　上升　 ，产生ATP的量下降，原因是 　物质B将H＋从类囊体腔运输到叶绿体基质中　 而没有通过复合物Ⅳ运输。
解析：（3）从图可知，复合物Ⅳ对H＋的运输促成了ATP的合成，若此过程被阻断，ATP含量将会下降。水的光解产生了O2和H＋，若向培养液中加入大量物质B，将H＋从类囊体内运输到叶绿体基质中，产生O2的量将会上升，产生ATP的量下降，原因是物质B将H＋从类囊体腔运输到叶绿体基质中。
下降　
上升　
物质B将
H＋从类囊体腔运输到叶绿体基质中　
2. （2022·江苏卷节选）如图为光合作用过程中部分物质的代谢关系（①～⑦表示代谢途径）。Rubisco是光合作用的关键酶之一，CO2和O2竞争与其结合，分别催化C5的羧化与氧化。C5羧化固定CO2合成糖；C5氧化则产生乙醇酸（C2），C2在过氧化物酶体和线粒体协同下，完成光呼吸碳氧化循环。请据图回答下列问题：
（1）图中，类囊体膜直接参与的代谢途径有 　①⑥　 （从“①～⑦”中选填），在红光照射条件下，参与这些途径的主要色素是 　叶绿素（或叶绿素a和叶绿素b）　 。
解析：（1）类囊体薄膜是光反应的场所，发生的反应有①水的光解产生H＋与氧气，以及⑥ATP的形成。叶绿素主要吸收红光和蓝紫光，类胡萝卜素主要吸收蓝紫光，则用红光照射，参与反应的主要是叶绿素，叶绿素包括叶绿素a和叶绿素b。
①⑥　
叶绿素（或叶绿素a和叶绿素b）
（2）在C2循环途径中，乙醇酸进入过氧化物酶体被继续氧化，同时生成的 （过氧化氢）　 在过氧化氢酶催化下迅速分解为O2和H2O。
解析：（2）过氧化氢酶能将过氧化氢分解为O2和H2O。
（过氧化
氢）　
考向2　环境因素骤变对光合作用物质含量变化的影响
3.（2022·广州模拟）将植株置于透明密闭容器内，测量容器中CO2的浓度变化情况。在适宜温度条件下，用一定强度的光照处理30 min，容器中CO2的浓度由2 000 ppm降低到180 ppm。随后将整个装置置于相同温度的黑暗条件下30 min，容器中CO2的浓度变为600 ppm。下列叙述正确的是（　D　）
A.前30 min，叶绿体中NADPH由基质向类囊体膜运输
B.该植株前30 min的平均总光合速率为60.7 ppm·min－1
C.经过完整的1 h处理后，该植株的有机物含量会减少
D.光照处理时，若停止光照则短时间内叶绿体中C3的含量会增加
D
解析：前30 min，植物在光照下进行光合作用，产生的NADPH由类囊体膜向叶绿体基质运输，A错误；前30 min，CO2浓度由2 000 ppm降低到180 ppm，经计算，每分钟减少（2 000－180）÷30≈60.7 ppm，这是净光合速率，不是总光合速率，B错误；经过完整的1 h处理后，容器中CO2浓度由2 000 ppm降到600 ppm，减少的CO2全部用于光合作用合成有机物，因此有机物含量会增加，C错误；停止光照后，光反应不再进行，不能合成NADPH和ATP，因此暗反应还原C3的途径变慢，而CO2固定形成C3的过程不受影响，故C3的含量会增加，D正确。
方 法 规 律
环境改变时光合作用各物质含量的变化分析
（1）“过程法”分析各物质变化
如图中Ⅰ表示光反应，Ⅱ表示CO2的固定，Ⅲ表示C3的还原，当外界条件（如光照、CO2）突然发生变化时，分析相关物质含量在短时间内的变化：
（2）“模型法”表示C3和C5的含量变化
起始值C3高于C5（约其2倍）
　 　 　
考点2　光合作用的影响因素及应用
1.光合作用强度的概念
（1）定义：植物在 　单位时间　 内通过光合作用制造 　糖类　 的数量。
（2）表示方法：用一定时间内 　原料消耗　 或 　产物生成　 的数量来定量表示。
单位时间　
糖类　
原料消耗　
产物生成　
2.光合作用的过程与影响因素的关系概况
3.影响光合作用的内部因素及应用
（1）植物自身遗传特性（以阴生植物与阳生植物为例）
　
间作或套种
光能利用率
（2）植物叶片的叶龄
　
叶绿素含量
（3）植物叶面积指数
　 　
理密植
合
4.影响光合作用的外部因素及应用
（1）光照强度
应
提高光照强度
光反
（2）CO2浓度
暗反应
有机肥
（3）温度
酶活性
昼夜温差
（4）必需矿质元素（N、P、Mg、K等）
合理施肥
元素
矿质
（5）水分：水是光合作用的原料，也会影响光合作用。在农业生产中需要及时、合理 　灌溉　 ，但水分不能过多，要适时 　晒田　 、露田，防止淹水过多引起植物因 　无氧呼吸　 产生酒精毒害细胞而“烂根”。
灌溉　
晒田　
无氧呼吸　
5.多因素对光合速率的影响
方 法 规 律
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。
①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。
②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。
（2）补偿点（B点）的移动
（3）饱和点（C点）和D点的移动：相关条件的改变（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。
诊断·加强
1.判断下列说法的正误：
（1）在夏季晴朗中午，植物气孔关闭，光合作用强度下降。 （　√　）
（2）干旱初期植物光合速率降低主要是因为光反应原料水不足。 （　×　）
（3）CO2是光合作用暗反应的原料，因此CO2浓度越大，光合速率越高。
（　×　）
（4）温度越高，酶活性越高，光合作用强度越大。 （　×　）
（5）农业生产中的“正其行，通其风”，目的是提高CO2浓度来提高光合作用强度。 （　√　）
√　
×　
×　
×　
√　
2.植物生活的环境是复杂多样的，环境中的各种因素对光合作用的影响是综合的。下面的曲线是科学家研究多种因素对光合作用影响得到的结果。请分析回答：
注：a.高CO2浓度，b.中CO2浓度，c.低CO2浓度。
　　①高光强， ②中光强， ③低光强。
（1）这三种研究的自变量分别是 　光照强度、温度；光照强度、温度；光照强度、CO2浓度　 。
光照强度、温度；光照强度、温度；光照强度、
CO2浓度　
图3
图1
图2
（3）图1中P点光照强度下，要想提高光合速率，可以采取什么措施？ 　提高CO2浓度　 。图2中P点温度条件下，要想提高光合速率，可以采取什么措施？ 　提高CO2浓度　 。
图1
图2
提高CO2浓
度　
提高CO2
浓度　
（2）图3的研究中，要求温度设在 　最适温度　 ，目的是 可使实验结果更加明显　 。
最适温度　
可使实验结果更加明显
　
图3
注：a.高CO2浓度，b.中CO2浓度，c.低CO2浓度。
　　①高光强， ②中光强， ③低光强。
（4）根据图1分析，在30 ℃条件下，光照强度达到Q点之后，光合作用速率不再增加，限制因素可能有 　光合色素的含量、空气中CO2浓度（其他合理答案也可）　 。
图1
光合色素的含量、空气中CO2浓度（其他合理答案也可）
（2022·全国乙卷）某同学将一株生长正常的小麦置于密闭容器中，在适宜且恒定的温度和光照条件下培养，发现容器内CO2含量初期逐渐降低，之后保持相对稳定。关于这一实验现象，下列解释合理的是（　D　）
A.初期光合速率逐渐升高，之后光合速率等于呼吸速率
B.初期光合速率和呼吸速率均降低，之后呼吸速率保持稳定
C.初期呼吸速率大于光合速率，之后呼吸速率等于光合速率
D.初期光合速率大于呼吸速率，之后光合速率等于呼吸速率
D
解析：初期容器内CO2浓度较大，光合作用强于呼吸作用，植物吸收CO2释放O2，使密闭容器内的CO2浓度下降，O2浓度上升，但由于CO2含量逐渐降低，从而使植物光合速率逐渐降低，直到光合作用与呼吸作用相等，容器中气体趋于稳定，此时光合速率等于呼吸速率。
（2021·辽宁卷）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（　B　）
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
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正确；为保证植物的根能够正常吸收水分，该系统应控制培养液的浓度小于植物根部细胞的细胞液浓度，B错误；适当提高白天的温度可以促进光合作用的进行，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，使其少分解有机物，合理控制昼夜温差有利于提高作物产量，C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正确。
（2022·广东卷）（14分）研究者将玉米幼苗置于三种条件下培养10 d后（如图a），测定相关指标（如图b），探究遮阴比例对植物的影响。回答下列问题：
　
a
b
　（1）结果显示，与A组相比，C组叶片叶绿素含量 　高（或多）　 ，原因可能是 　适应低光照（或遮阴条件下），积累更多的叶绿素捕获更多的光能（合成/生成/形成较多的叶绿素以适应弱光环境）　 。
规范长难句——回答时注意关键词“遮阴”“低光照”“合成/生成/形成叶绿素”等。
高（或多）　
适应低光照（或遮阴条件下），积累更多的叶绿素捕获更多的光能（合成/生成/
形成较多的叶绿素以适应弱光环境）　
a
b
解析： （1）分析题图a可知，A组未遮阴，B组植株一半遮阴（50%遮阴），C株全遮阴（100%遮阴）。分析题图b结果可知，培养10 d后，A组叶绿素含量为4.2 mg·dm－2，C组叶绿素含量为4.7 mg·dm－2，原因可能是适应低光照下，积累更多的叶绿素捕获更多的光能，或形成较多的叶绿素以适应弱光环境。
（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 　有机物/糖类等　 ，因而生长更快。
有机物/糖类等　
b
解析： （2）比较图b中B1叶绿素含量为5.3 mg·dm－2，B2组的叶绿素含量为3.9 mg·dm－2，A组叶绿素含量为4.2 mg·dm－2；B1净光合速率为20.5 μmol CO2·m－2·s－1，B2组的净光合速率为7.0 μmol CO2·m－2·s－1，A组净光合速率为11.8 μmol CO2·m－2·s－1，可推测B组的玉米植株总叶绿素含量为（5.3＋3.9）/2＝4.6 mg·dm－2，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光合产物，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 　培养条件　 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 　A、C组　 为对照，并保证除 　光照条件（遮阴程度/比例）　 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。
培养条件　
A、C组　
光照条件（遮阴程度/比例）　
a
解析： （3）实验设计应使无关变量保持相同且适宜。该实验目的是探究B组条件下是否提高作物产量，自变量为玉米遮阴程度，故B组为实验组，A、C组为对照组。如果B组遮阴比例条件下能提高作物产量，则下一步需要探究其他作物遮阴比例对产量的影响，或探究提高玉米产量的最适遮阴比例，或探究产量增加的原因等等。
规范长难句——这是一个开放性的问题，合理即可，注意语言的规范和简洁。
以其他
作物为材料重复上述实验（或探究提高玉米产量的最适遮阴比例）　
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 　以其他作物为材料重复上述实验（或探究提高玉米产量的最适遮阴比例）　 。
（2022·全国甲卷）根据光合作用中CO2的固定方式不同，可将植物分为C3植物和C4植物等类型。C4植物的CO2补偿点比C3植物的低。CO2补偿点通常是指环境CO2浓度降低导致光合速率与呼吸速率相等时的环境CO2浓度。回答下列问题：
　（1）不同植物（如C3植物和C4植物）光合作用光反应阶段的产物是相同的，光反应阶段的产物是 　O2、NADPH和ATP　 （答出3点即可）。
（2）正常条件下，植物叶片的光合产物不会全部运输到其他部位，原因是 　自身呼吸消耗或建造植物体结构　 （答出1点即可）。
（3）干旱会导致气孔开度减小，研究发现在同等程度干旱条件下，C4植物比C3植物生长得好。从两种植物CO2补偿点的角度分析，可能的原因是 　C4植物的CO2补偿点低于C3植物，C4植物能够利用较低浓度的CO2　 。
O2、NADPH和ATP　
自身呼
吸消耗或建造植物体结构　
C4植物的CO2补偿点
低于C3植物，C4植物能够利用较低浓度的CO2　
解析：叶片光合作用产物一部分用来建造植物体结构和自身呼吸消耗，其余部分被输送到植物体的储藏器官储存起来。故正常条件下，植物叶片的光合产物不会全部运输到其他部位。C4植物的CO2固定途径有C4和C3途径，其主要的CO2固定酶是PEPC·鍀bisco；而C3植物只有C3途径，其主要的CO2固定酶是Rubisco。干旱会导致气孔开度减小，叶片气孔关闭，CO2吸收减少；由于C4植物的CO2补偿点低于C3植物，则C4植物能够利用较低浓度的CO2，因此光合作用受影响较小的植物是C4植物，C4植物比C3植物生长得好。
规范长难句——题中提示从CO2补偿点角度考虑，答题时要注意写出对C3、C4植物CO2补偿点的比较，同时注意原因要写充分、答完整，即两者的差异产生什么样的情况才使得C4植物比C3植物生长得好的。
1. （2022·广州检测）在某些因素的作用和影响下可以获得不同产量的小麦。实验结果如图所示，下列叙述错误的是（　D　）
A.D点条件下限制小麦增产的主要因素是光照强度
B.C点条件下限制小麦增产的主要因素是土壤湿度
C.比较D、E、F三点时实验的自变量是光照强度
D.据图可知影响小麦产量的因素是光照强度和土壤湿度两个方面
D

考向1　环境因素对光合速率的影响
解析：据图，D点在施肥和土壤湿度相同的条件下，限制小麦增产不同的主要因素是光照强度，A正确。C点条件下限制小麦增产的主要因素是土壤湿度，B正确。比较图中D、E、F三点，土壤湿度均为60%，施肥状况都是已经施肥，所以实验自变量是光照强度，C正确。三组图示光照强度有弱光、中光和强光；土壤湿度有20%、40%和60%；有施肥和不施肥的对照。据图可知，影响小麦产量的因素有光照强度、土壤湿度、施肥情况（无机盐离子含量、矿质元素含量），D错误。
2.（2022·深圳二模）如图表示某科研小组在最适温度条件下，探究环境因素对黄瓜幼苗光合作用影响时所得到的实验结果。据图判断下列叙述正确的是（　D　）
A.a点时产生CO2的场所是线粒体内膜，从n点开始进行光合作用
B.p点时光合作用速率较低，限制的环境因素不包含光照强度
C.d点的CO2吸收量高于c点，主要的影响因素是CO2浓度
D.培育黄瓜幼苗时可通过适当增加光强、施加农家肥来提高产量
D
解析：分析题图，本实验的自变量是CO2浓度和光照强度。a点时植物只进行细胞呼吸，呼吸速率为 20，m点时进行光合作用，n点为CO2补偿点，此时植物光合速率＝呼吸速率，b、d点分别为光照强度为350 lx和800 lx时的CO2饱和点。图中a点时无光照，植物只进行有氧呼吸，CO2产生的场所是线粒体基质，图中m点黄瓜幼苗开始有CO2的吸收，从此时开始进行光合作用，A错误；据图分析，p点之前，光照强度为70 lx和350 lx的光合速率相同，而光照强度为800 lx时的光合速率较大，说明p点前限制黄瓜幼苗光合作用速率的因素是CO2浓度和光照强度，B错误；当CO2浓度为600 mg·L－1时，d点的光照强度大于c点，光合作用光反应产生的ATP和NADPH多，促进了C3的还原过程，进而促进了CO2的固定过程，因而CO2吸收量高于c点，此过程主要的影响因素是光照强度，C错误。
考向2　光合作用原理的应用
3.（2022·佛山段考）双流是我国冬草莓基地，双流冬草莓也是中国国家地理标志产品。近年来，建设温室大棚来种植草莓的农户越来越多，既丰富了人们的菜篮子，也提高了收入。下列相关措施有利于农民增产增收的是（　B　）
A.加盖有色薄膜，阻止紫外光伤害植物
B.增设棚内日光灯数量，延长光照时间
C.薄膜上全天覆盖草帘，防止低温冻伤
D.增施有机肥料，缩小大棚内昼夜温差
B
解析：加盖有色薄膜，会导致光合作用可以利用的光照减少，不利于光合作用的进行，A错误。增设日光灯，可以提高光照强度，提高光合速率；延长光照时间，有利于光合作用积累有机物，B正确。薄膜上全天覆盖草帘，会阻断光线的进入，不利于光合作用的进行，C错误。增施有机肥料，增大大棚内昼夜温差，有利于有机物的积累，D错误。
实验8　探究环境因素对光合作用的影响
1.实验设计与原理
（1）提出问题：光照强度对光合作用有何影响？
（2）作出假设：在一定范围内， 　随着光照强度增强，光合作用强度增强　 ，超过一定范围，随着光照强度增强，光合作用强度 　不再变化　 。
（3）设计实验
①材料：打孔器、注射器、40 W台灯、烧杯、绿叶（如菠菜叶片）。
②原理
叶片含有空气，上浮 叶片 　下沉 充满细胞间隙，叶片 　上浮　
随着光照强度增强，光合作用强度增强　
不再变化　
下沉　
上浮　
③实验装置分析及设计思路
装置
自变量 光照强度是自变量，通过调整 　台灯与烧杯之间的距离　 来调节光照强度的大小
无关变量 叶片大小、溶液的量、温度、台灯的功率等无关变量都要保持 　适宜且一致　 。装置中盛水的玻璃柱的作用是吸收灯光的热量，避免光照对烧杯内 　水温　 产生影响
因变量 因变量是光合作用强度，可通过观测单位时间内被抽去空气的圆形小叶片 　上浮的数量　 或者是浮起相同数量的叶片所用的 　时间长短　 来衡量光合作用的强弱
台灯与烧杯之间的距离　
适宜
且一致　
水温　
上浮的数量　
时间长短　
④预期结果
台灯与实验装置的距离越远，相同时间内叶片浮起数量越少。
2.实验步骤
生长旺盛的绿叶
圆形小叶片内气体逸出
充满水
强、中、弱
圆形小叶片浮起的
数量
圆形小叶片30片
3.实验结果和结论
（1）实验结果：在一定范围内，随着台灯与实验装置的距离越近，浮起的圆形小叶片也 　越多　 。
（2）实验结论：在一定范围内，随着光照强度不断增强，光合作用也 　增强　 （单位时间内圆形小叶片中产生的O2越多，浮起的圆形小叶片也越多）。
越多　
增强　
1.（2022·海南卷）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（　B　）
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
B
解析：本实验是探究适宜温度下CO2浓度对光合作用的影响，自变量为CO2浓度（NaHCO3溶液浓度），温度和光照为无关变量，A错误；当光合作用产生的氧气大于细胞呼吸吸收的氧气时，叶圆片上浮，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，B正确；四组实验中，0.5%NaHCO3溶液中叶圆片上浮需要的时间最长，光合速率最小，C错误；若在4 ℃条件下进行本实验，由于低温会使酶的活性降低，净光合速率可能降低，故各组叶圆片上浮所需时长可能均会延长，D错误。
2.CO2浓度、光照强度、温度是最常见的影响光合作用的因素，某学生兴趣小组用真空渗水法探究影响某植物光合作用的因素，设计方案如下表所示。请回答下列问题：
组别 实验条件 30 min内上浮叶圆片平均数/片
温度 光照强度 NaHCO3浓度
组1 20 ℃ 80 W白炽灯 2%
组2 10 ℃ 120 W白炽灯 2%
组4 30 ℃ 120 W白炽灯 2%
组5 20 ℃ 40 W白炽灯 2%
组6 20 ℃ 80 W白炽灯 1%
组7 　　　 ℃ 80 W白炽灯 0%
（1）为探究温度对光合作用的影响，应将组3中的白炽灯亮度控制为 　120　 W。 为探究CO2浓度对光合作用的影响，应将组7中的温度控制为 　20　 ℃。
（2）依据真空渗水法实验的基本原理，本实验可根据 　30　min内上浮叶圆片平均数　 来判断光合作用的强弱，原因是植物光合作用的 　光反应　 阶段产生的 　氧气　 会积累在细胞间隙。此阶段为光合作用的另一阶段提供 　ATP和NADPH　 。
（3）为确定叶圆片中光合色素的种类，可先提取色素，然后用 　毛细吸管　 吸取少量滤液， 在滤纸条上进行点样后再进行层析分离。滤纸条需用预先 　干燥　 过的定性滤纸剪成。
120　
20　
30　min内上浮叶圆片平均
数　
光反应　
氧气
ATP和NADPH　
毛细吸管　
干燥　
课堂小结与延伸
利用光能，把二氧化碳和水转化
水的光解
的固定
光照（强度）
储存着能量的有机物，并且释放出氧气
链接必修1教材P102。
（1）玉米田里的白化苗长出几片叶片就死亡，原因是 　玉米白化苗中不含叶绿素，不能进行光合作用，无法产生新的有机物，待种子中储存的营养物质被消耗尽后，幼苗就会死亡　 。
链接必修1教材P104。
（2）突然停止光照，相关物质的量变化情况为： 　NADPH、ATP下降，C3增加，C5下降　 。突然停止CO2供应，相关物质的量变化情况为： 　NADPH、ATP增加，C3下降，C5增加　 。
玉米白化苗中不含叶绿素，
不能进行光合作用，无法产生新的有机物，待种子中储存的营养物质被消耗尽后，
幼苗就会死亡　
NADPH、ATP下降，C3增加，
C5下降　
NADPH、ATP增加，
C3下降，C5增加　
链接必修1教材P105。
（3）大棚生产中，多施有机肥能够提高作物的产量的原因是 　有机肥中的有机物被微生物分解产生CO2和无机盐，能够增加大棚中的CO2浓度并为作物提供矿质营养　 。
链接必修1教材P106楷体字内容。
（4）硝化细菌合成有机物与绿色植物合成有机物的能量来源的区别是 　硝化细菌合成有机物的能量来源于化学反应释放的化学能，绿色植物通过光合作用合成有机物时能量来源于光能　 。
有机肥中的有机物被
微生物分解产生CO2和无机盐，能够增加大棚中的CO2浓度并为作物提供矿质营
养　
硝化细菌合
成有机物的能量来源于化学反应释放的化学能，绿色植物通过光合作用合成有机物
时能量来源于光能　
链接必修1教材P106“拓展应用”T1。
（5）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： 　光照强度过强，温度升高，导致气孔关闭，CO2吸收量减少，光合作用减弱　 。
光照强
度过强，温度升高，导致气孔关闭，CO2吸收量减少，光合作用减弱　
链接必修1教材P103“相关信息”。
（1）光反应产生的NADPH是 　还原型辅酶Ⅱ　 ，NADPH中的N指烟酰胺，A指 　腺嘌呤　 ，D是二核苷酸，P是 　磷酸基团　 。
还原型辅酶Ⅱ　
腺
嘌呤　
磷酸基团　
链接必修1教材P104。
（2）暗反应中CO2固定时，每消耗1分子C5，产生 　2分子C3　 ，因此当暗反应速率达到稳定时，C3的分子数是C5的 　2　 倍。
（3）卡尔文给光照下的小球藻悬浮液通入 　CO2　 ，一定时间后杀死小球藻，同时提取产物并分析。不断缩短光照时间后杀死小球藻，同时提取产物并分析，直到最终提取物中只有一种 　放射性代谢产物　 ，该物质即为CO2转化成的第一个产物。
2分子C3　
2　
CO2　
放射性代谢产物　
链接必修1教材P104“相关信息”。
（4）C3指的是 　3－磷酸甘油酸　 （3－PGA），C5指的是 　核酮糖－1，5－二磷酸　 （RuBP）。
（5）光合作用的产物有一部分是 　淀粉　 ，还有一部分是 　蔗糖　 。其中后者可以进入 　筛管　 ，再通过 　韧皮部　 运输到植株各处。
链接必修1教材P106楷体字内容。
（6）硝化细菌能将NH3氧化成亚硝酸，进而氧化成硝酸，并利用这两个化学反应释放出的 　化学能　 来进行 　化能合成作用　 。
3－磷酸甘油酸　
核酮糖－1，5－二磷
酸　
淀粉　
蔗糖　
筛管　
韧皮部　
化学能　
化能合成作用　

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