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第5章细胞的能量供应和利用
第4节光合作用与能量转化（3）
新叶伸向和煦的阳光，
蚱蜢觊觎绿叶的芬芳。
它们为生存而获取能量，
能量在细胞里流转激荡！
第3课时 光合作用原理的应用
2、光合作用强度的表示方法：
固定或者利用CO2的量
制造或产生有机物（糖类）量
产生O2的量
单位时间内光合作用
1、定义：指植物在单位时间内通过光合作用制造糖类的数量。
光合作用强度的定义？如何表示光合作用强度？
三、影响光合作用的因素
3、光合作用强度直接关系到农作物的产量
一、探究环境因素对光合作用强度的影响
探究光照强弱对光合作用强度的影响
1、实验原理：
①叶片含有空气， 上浮
叶片下沉
O2充满细胞间隙，叶片上浮
抽气
光合作用产生O2>呼吸作用消耗O2
②根据单位时间小圆形叶片浮起的数量的多少， 探究光照强度与光合作用强度的关系。
一、探究环境因素对光合作用强度的影响
自变量：
光照强度
因变量：
光合作用强度
检测方法：
相同时间小圆形叶片浮起的数量
设置方法:
不同瓦数的灯或相同瓦数台灯离实验装置的距离
阅读P105，找出以下关键信息：
注射器的作用：
实验材料：
圆形小叶片
排出圆形小叶片中的气体
无关变量：
温度、小圆叶片的种类数量、CO2（NaHCO3)的浓度、处理时间等
探究光照强弱对光合作用强度的影响
或者全部叶片上浮所用的时间
一、探究环境因素对光合作用强度的影响
探究光照强弱对光合作用强度的影响
2、方法步骤：
强、中、弱
数量
避开大的叶脉
烧杯 光照 距离 光照强度 叶片浮起数量
1 40W 5 CM 强 多
2 40W 30 CM 中 中
3 40W 50 CM 弱 少
实验结果
实验结论
光合作用强度
0
光照强度
在一定范围内,光合作用强度随光照强度的增大而加快，超过一定值后光合作用强度趋于稳定。
P105图下
二、影响光合作用的因素
水分
光
(动力）
光质
光照强度
酶
色素
温度
矿质元素
环境CO2浓度
气孔开闭情况
正其行，通其风
CO2 + H2O
光能
叶绿体
（CH2O）+ O2
从反应式看光合作用和呼吸作用的关系：
光合作用反应式：
酶
C6H12O6
+6H2O
+6O2
6CO2+12H2O
+ 大量能量
6CO2+12H2O
叶绿体
光能
C6H12O6
+6H2O
+6O2
光合作用反应式（用于计算）：
有氧呼吸反应式：
光合作用生成有机物、呼吸作用消耗有机物；光合作用产生O2、呼吸作用消耗O2；光合作用消耗CO2、呼吸作用产生CO2，那么当植物即在进行光合作用又在进行呼吸作用的时候，它们的关系是怎样的呢？
二、影响光合作用的因素
真正(总）光合速率 = 净（表观或实测）光合速率 + 呼吸作用速率
生成（合成）有机物的量
固定或消耗CO2量
产生O2的量
有机物积累量
CO2吸收（从外界）量
O2的释放（到外界）量
消耗有机物的量
黑暗中CO2的释放量
黑暗中O2的吸收量
=
=
=
+
+
+
光合作用速率的测定
光直接影响光反应阶段，制约NADPH和ATP的生成，进而制约暗反应阶段。
①原理：
②曲线分析(如图)
(1)光照强度
在一定范围内，光合速率随光照强度的增强而加快，但当光照强度增加到一定强度时，光合速率不再加快，甚至降低(细胞灼伤)。
光是绿色植物光合作用的能量来源，光照强度直接影响光合速率
A点：只进行呼吸作用，A点的含义：该植物的细胞呼吸速率。
B点：光补偿点（含义：光合速率等于呼吸速率时的光照强度）此时光合作用速率=呼吸速率
C点：光合作用强度达到最大。
C点之前限制因素是：
C点之后限制因素是：
光补偿点
光饱和点
AB段：光合作用速率<呼吸作用速率
BC段：光合作用速率>细胞呼吸速率
D
D点：光饱和点 含义：光合速率达到最大时对应的最小光照强度。此时增加光照强度，光合作用速率不再增加。
阳生植物
阴生植物
阴生植物的呼吸作用较弱，光补偿点B1在B点左侧；对光的利用能力也不强，最大光合速率C1往左下移。
净光合速率
呼吸
速率
总光合
速率
光照强度
外因：CO2 浓度、温度
内因：色素含量、酶的含量活性等
A:只进行呼吸作用
B：光合作用速率=呼吸作用速率
B点后：光合作用速率>呼吸作用速率
AB：光合作用速率<呼吸作用速率
解读：曲线与细胞图示相结合
③生产应用
a.阴雨天适当补充光照，及时对大棚除霜消雾。
b.阴生植物的光补偿点(光合速率等于呼吸速率时的光照强度)和光饱和点(光合速率最大时所对应的最小光照强度)一般都比阳生植物低，注意间作套种时农作物的种类搭配、林带树种的配置。
(2)CO2浓度
①原理：
②曲线分析(如图)
影响暗反应阶段，制约C3化合物的生成。
图1中A点表示CO2补偿点，即光合速率等于呼吸速率时的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(光合速率最大时所对应的最小CO2浓度)。
A′点：表示进行光合作用所需CO2的最低浓度；
B′点：CO2饱和点（表示在一定范围内CO2浓度达到该点后，光合作用强度不再随CO2浓度增加而增加）。
开始进行光合作用
CO2饱和点
CO2吸收量
CO2释放量
CO2浓度
A
B
C
O
D
b
c
d
总光合速率
CO2饱和点
CO2补偿点
ob段：
CO2浓度过低，无法进行光合作用
净光合速率
bc段：
光合速率<呼吸速率
c点：
光合速率=呼吸速率
d点：
光合速率最大
D点之后限制因素：
开始进行光合作用
OA的含义是：
此植物的呼吸作用速率
外因：光照强度、温度
内因：酶的活性、酶量
合理补充CO2
使用二氧化碳发生器
增施有机肥料或者二氧化碳增长剂
增施有机肥
CO2
+矿质元素
微生物分解
1.多施有机肥或农家肥；2.温室栽培可使用CO2发生器等；3.大田中还要注意通风透气。4.正其行，通其风
5.温室栽培时适当提高CO2的浓度（投放干冰或与鸡舍相连）
③应用：
(3)温度
①原理：
②应用
温度主要通过影响与光合作用有关酶的活性而影响光合速率。
冬季温室栽培，白天可适当提高温度，晚上可适当降低温度，以降低细胞呼吸消耗有机物。
（4）矿质元素对光合作用的影响
N、P、K等必需元素
光合
速率
O
N：光合酶及ATP的重要组分
P： 类囊体膜和ATP等重要组分
K：促进光合产物向贮藏器官运输
Mg：叶绿素的重要组分
一定浓度范围内，增加必需元素的供应，可提高光合速率；
但当超过一定浓度后，会因土壤溶液浓度过高，导致植物渗透失水而萎缩。
①原理：
②应用
增施农家肥，
农家肥被微生物分解后为农作物提供CO2；农家肥被微生物分解后为农作物提供矿质元素
水是光合作用（光反应）的原料；
缺水会导致叶片部分气孔关闭，限制CO2进入叶片，从而间接影响光合作用（暗反应）；
缺水会使糖类堆积，光合作用产物输出缓慢。
合理灌溉
及时灌溉
(5)水分
①原理：
②应用
(6)叶龄和叶面积
叶片由小到大的过程中，叶面积逐渐增大，叶肉细胞中的叶绿体逐渐增多，光合色素逐渐增加，光合作用效率不断增强。生长到一定程度，叶片面积和光合色素等达到稳定状态，光合作用效率也基本稳定。伴随着叶片的衰老，部分色素遭到破坏，光合作用效率下降。
①叶龄
随着叶面积指数的增大，进行
光合作用和细胞呼吸的叶面积
增加，但叶面积指数增大到一
定值后，由于叶片的相互遮挡，进行光合作用的叶面积不再增大，而进行细胞呼吸的叶面积仍在增大，从而使细胞呼吸有机物的消耗量大于光合作用有机物的生成量，所以有机物的积累量不断降低。
②叶面积
a.合理密植(增加光合作用面积)；
b.适当间苗(“套种间作”讲的就是这个方面)；
c.修剪以增加有效光合作用面积；
d.适当摘除老叶。
③应用
(7)多因子变量对光合速率的影响
①曲线分析
限制光合速率的因素为横坐标所示的因素，随该因素的不断加强，光合速率不断提高
P点之前：
Q点：
横坐标所示的因素不再是限制光合速率的因素，影响因素为坐标图中所标示出的其他因素
②应用
温室栽培时，在一定光照强度下，白天适当提高温度，增加光合作用所需酶的活性，提高光合速率，也可同时适当增加CO2浓度，进一步提高光合速率；当温度适宜时，可适当增加光照强度和CO2浓度以提高光合速率。
1. 为什么7-10时的光合作用强度不断增强？
光合作用强度
6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18
时
（P106课后拓展应用）下图表示夏季晴朗的白天，某种绿色植物叶片光合作用强度的曲线。分析曲线并回答：
7-10点时的光照强度逐渐增大，所以光合作用强度不断增强。
光合作用强度
6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18
时
2. 为什么10-12时左右的光合作用强度明显减弱？
10-12时左右的温度很高，蒸腾作用很强，导致气孔大量关闭，CO2无法进入叶片组织，所以光合作用暗反应受到限制，光合作用强度明显减弱。
气孔关闭
气孔打开
（P106课后拓展应用）下图表示夏季晴朗的白天，某种绿色植物叶片光合作用强度的曲线。分析曲线并回答：
光合作用强度
6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18
时
3. 为什么14-17时的光合作用强度不断下降？
14-17点时的光照强度逐渐减弱，所以光合作用强度不断减弱。
（P106课后拓展应用）下图表示夏季晴朗的白天，某种绿色植物叶片光合作用强度的曲线。分析曲线并回答：
课堂小结：网络构建
1.下列关于探究光照强度对光合速率的影响实验的叙述，错误的是
A.实验过程中注射器的作用是排除小圆片内的气体
B.可以通过观察小圆片上浮所需要的时间来反映光合速率
C.实验的自变量是光照强度，可在相同的距离下放置不同瓦数的灯泡
D.如果升高环境温度，小圆片上浮时间会缩短
小试牛刀
D
3.图甲表示在一定的光照强度下，植物叶肉细胞中CO2、O2的来源和去路，找出图甲在图乙中的位置
A.AB之间 　　B.BC之间
C.C点以后 　　D.B点
A
4.如图表示夏季晴朗的白天某种绿色植物叶片光合作用强度变化曲线。下列对此图描述错误的是
A.ab段光合作用强度变化的主要原因是光照强度
B.bc段光合作用强度下降是因为部分气孔关闭，
二氧化碳吸收量减少，暗反应速率下降
C.de段光合作用强度变化的主要原因是温度
D.从图中可以推断限制光合作用的因素有光照强度、温度和CO2浓度
C
5.如图分别表示两个自变量对光合速率的影响情况。除各图中所示因素外，其他因素均控制在最适范围。下列分析正确的是
A.图甲中a点的限制因素可能是叶绿
体中色素的含量
B.图乙中c点与d点相比，相同时间内
c点叶肉细胞中C3的消耗量多
C.图中M、N、P点的限制因素分别是CO2浓度、温度和光照强度
D.图丙中，随着温度的升高，曲线走势将稳定不变
A

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