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(共36张PPT)
1.光合作用强度(又称光合速率)
（1）表示方法：
单位时间、单位面积内反应物减少量或产物增加量。
一、光合作用原理的应用
例：植物在单位时间内通过光合作用制造糖类的数量。（简单地说）
单位时间、单位面积内有机物的制造量
单位时间、单位面积内O2的产生量
单位时间、单位面积内CO2的固定量
观察指标
外因
内因
光（强度、时间、光质等）
环境CO2浓度
环境温度
矿质元素
水分
酶的种类和数量
色素的种类和数量
植物自身的因素（遗传特性、叶龄等）
（2）影响因素
汉水丑生侯伟作品
指光照的强弱,以单位面积上所接受可见光的能量来度量，单位勒克斯（lx）
光照强度
1.实验目的：
2.实验材料：
3.实验原理：
4.实验设计：
叶片含有空气，
会上浮
O2充满细胞间隙，叶片上浮
抽气
光合作用
产生O2
生长旺盛的绿色叶片→小圆形叶片
自变量：
光照强度
因变量：
光合作用强度
相同时间内，小圆形叶片浮起的数量
用5W的LED灯作为光源，利用小烧杯与光源的距离来调节光照强度
控制方法
检测方法
无关变量：
温度、CO2浓度，光照时间等
探究光照强度对光合作用强度的影响
叶片下沉
二、探究光照强度对光合作用强度的影响
自变量：
因变量：
无关变量：
中间盛水的玻璃柱的作用：
实验对象：叶圆片
光合作用强度，检测指标：单位时间，小圆形叶片上浮的数量，或者是浮起相同数量的叶片所用的时间长短
叶圆片的数量和大小、温度、CO2浓度等
吸收LED灯的热量，防止对实验结果产生干扰
实验装置分析
光照强度，通过调整5W的LED灯与烧杯间的距离来调节光照强度的大小。
（1）取材：生长旺盛的绿叶，打孔器打出直径0.6cm的小圆叶片30片（避开大的叶脉）
（2）排气：小圆叶置于注射器，并吸入清水，排出其残留空气后，手堵住注射器前端小孔，缓慢拉动活塞，使叶内气体逸出。重复2-3次。处理后的小圆叶因细胞间隙充满水而沉到水底。
5.方法步骤：
（4）分组：取3只烧杯，分别加入20mL富含CO2的清水（也可用质量分数为1-2%的NaHCO3溶液)
（3）沉水：将小圆叶片放入黑暗处盛有清水的烧杯中待用。
（5）光照：分别向3只烧杯各放10片小圆叶，然后分别置于强、中、弱三种光照下。
（6）观察记录：同一时间段内各装置中小圆叶浮起的数量。
在一定范围内，随着光照强度不断增强，光合作用强度也不断增强。
项目　 　 烧杯　 　 小圆形叶片 加富含CO2 的清水 光照强度 叶片浮
起数量
甲 10片 20 mL 强 多
乙 10片 20 mL 中 中
丙 10片 20 mL 弱 少
7.实验结论
6.实验结果
8.讨论与分析
(1)在黑暗情况下，植物叶片只进行呼吸作用，吸收氧气，产生的二氧化碳较易溶于水，所以叶片是沉在水底。细胞生理状态如图：
(2)在弱光下，此时的光合作用强度小于或等于呼吸作用强度，叶片中仍然没有足够的氧气，叶片仍然沉在水底。细胞生理状态如图：
光合作用强度小于呼吸作用强度
光合作用强度等于呼吸作用强度
(3)在中、强光下，光合作用强度大于呼吸作用强度，叶片中会有足够的氧气产生，从而充满了细胞间隙并释放到外界一部分，使叶片浮起来。细胞生理状态如图：
思考：
本实验中的测定的指标，如O2的产生量，是真正产生的总O2量吗？（即真正的光合作用强度）
答：不是，是O2的释放量，是叶片真正产生的总O2量与呼吸作用消耗O2量的差值。
由于测量时的实际情况，光合作用强度又分为净光合作用强度和总光合作用强度。
总（真）光合作用强度=净光合作用强度+呼吸作用强度
总（真）光合速率=净光合速率+呼吸速率
思考：
1.如何测定植物的呼吸速率？
2.光照条件下，测定植物在单位时间的有机物积累量、容器中CO2吸收量、O2释放量代表净光合速率还是总光合速率？
3.总光合速率不能直接测定只能计算，怎么计算？
密闭容器黑暗条件下，测定植物单位时间内CO2的释放量、O2的吸收量或者有机物的消耗量
净光合作用强度
总光合速率=呼吸速率+净光合速率
总光合速率（强度） 呼吸速率（强度） 净光合速率（强度）
有机物
CO2
O2
有机物产生（制造、生成）速率
CO2固定速率
O2产生（生成）速率
黑暗中有机物消耗速率
黑暗中CO2释放速率
黑暗中O2吸收速率
有机物积累速率
CO2吸收速率
O2释放速率
外因
内因
光（强度、时间、光质等）
环境CO2浓度
环境温度
矿质元素
水分
酶的种类和数量
色素的种类和数量
植物自身的因素（遗传特性、叶龄等）
影响因素光合作用的因素
D
（一） 外因
1.光照强度
（1）原理：
影响光反应阶段，制约ATP、NADPH的产生，进而制约暗反应。
（2）曲线分析：
A：光照强度为0，只进行 。
AB：呼吸速率 光合速率，净光合速率 0
B：呼吸速率 光合速率，净光合速率 0
光补偿点：光合速率等于呼吸速率时，所对应的光照强度
BC：呼吸速率 光合速率，净光合速率 0
光饱和点：
光合速率达到最大时所对应的最小光照强度
D以后限制光合作用的因素有：
呼吸作用
＞
＜
=
=
＜
＞
外因：环境CO2浓度、环境温度等；
内因：光合作用所需酶、光合色素的种类和数量等
D点
B点
如图表示在温度、CO2浓度适宜的条件下测得的A、B两种植物的光合作用强度与光照强度的关系，请据图回答下列问题：
限制B植物CO2吸收量的主要因素是？
光合作用所需酶、光合色素的种类和数量等
D
①温室或大棚中适当补充光照，以提高光合速率，达到增产目的。
②适当延长光照时间。
（3）应用：
思考：
1.B点时，植株的总光合速率为0吗？
2.B点时，植物叶肉细胞净光合速率为0吗？
总光合速率=呼吸速率，净光合速率=0（针对整个植株而言）
对于植物叶肉细胞，由于其非绿色部分只进行细胞呼吸，不进行光合作用，B点整个植株净光合速率为0，但是对于叶肉细胞，其总光合速率大于呼吸速率，净光合速率大于0
辨析净光合速率与总光合速率
例1：如图为植物光合作用强度随光照强度变化的坐标图，下列叙述不正确的是A．a点叶肉细胞产生ATP的细胞器只有线粒体 B．b点植物光合作用强度与呼吸作用强度相等 C．当植物缺镁时，b点将向右移 D．已知某植物光合作用和细胞呼吸最适温度分别为25℃和30℃，若该图表示其处于25 ℃环境中，若将温度提高到30℃，则a点上移，b点左移，c点上移
【答案】D
例2：如图表示光照强度对三七和云南松光合速率的影响，下列叙述不正确的是
A.将光照强度由B升高到C的短时间内，三七叶绿体中的C3含量增加
B.光照强度为C时，三七和云南松单位时间积累有机物的量相等
C.长期阴雨天对云南松生长速率的影响程度大于三七
D.光照强度为C时，云南松产生O2的速率为8mg·m-2·h-1
【答案】A
2.CO2浓度
（1）原理：影响暗反应阶段，制约CO2的固定及C3的生成，进而影响光反应。
（2）曲线分析：
（3）应用：
①增加空气流动，以增加CO2浓度（正其行、通其风） ②施用气体肥，提高CO2浓度③施加农家肥料：土壤中微生物分解农家肥中的有机物，放出CO2
（1）原理：温度通过影响 ，进而影响光合作用。
（2）曲线分析：AB段：随着温度升高，光合速率 。B点：对应光合作用所需的酶的 ，光合速率 。BC段：随着温度升高，酶活性 ，光合速率 。
3.温度
酶的活性
增大
最适温度
最大
下降
减小
①农业上适时播种农作物
②温室中，适当增加昼夜温差，保证有机物积累。白天调到光合作用最适温度，以提高光合速率，晚上适当降低温度，以降低呼吸速率，从而保证植物有机物的积累。
（3）应用：
4.光质
（1）原理：
（2）应用：
①光质影响光合作用强度：
叶绿体色素主要吸收红光和蓝紫光，几乎不吸收绿光。
②光质影响光合产物的种类：
蓝紫光下，光合产物中蛋白质和脂肪含量增加；红光下，光合产物中糖类含量较多。
①温室大棚一般用无色透明的塑料膜覆盖；
②植物工厂采用LED等人工光源，常用红色、蓝色和白色光源。
5.水分
（1）原理：
①水是光合作用的原料，缺水会直接影响光合作用，使光合速率下降。
②水分会影响气孔开度(气孔开放程度)，缺水会使植物气孔导度减小（甚至大量关闭），影响 ，进而影响光合作用。
③植物生活的环境中水分过多或者长期水淹，也会使光合速率降低，原因是水中缺氧，植物根部细胞进行 ，导致 积累，毒害根部，使植物根腐烂，影响其对矿质元素的吸收，进而影响光合作用。
（2）应用：
合理灌溉
CO2的吸收
无氧呼吸
酒精
（二）内因
1.植物的遗传特性（以阴生植物和阳生植物为例）
阳生植物
阴生植物
(1)分析
一般而言，阳生植物细胞呼吸速率、光补偿点、光饱和点、最大光合速率均高于阴生植物
（2）应用
阳生农作物与阴生农作物间作或套种，可提高农作物的光能利用率
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__________________________________________。
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。
2.叶龄、叶绿素和酶含量
（1）分析
OA：一定范围内随着幼叶不断生长，叶面积不断增大，色素含量增加，酶含量和活性增大，光合速率增大
AB：壮叶时，叶面积、叶绿体基本稳定，光合速率基本稳定
BC：老叶时，随着叶龄增加，叶绿素被破坏，色素含量减少、酶活性降低，光合速率减小。
（2）应用
农作物、果树管理后期适当摘除 ，保证植物及时换新叶，同时降低其呼吸作用，减少有机物的消耗。
老叶、残叶
如图是夏季晴朗的白天，某种绿色植物叶片光合作用强度曲线图。分析图并回答。
AB：光照强度
BC：CO2浓度
DE：光照强度
AB、BC、DE段限制光合作用强度的主要因素是？
表皮细胞
叶绿体
气孔
细胞核
保卫细胞
蚕豆叶片表皮
气孔：植物蒸腾失水的门户，与外界进行气体交换的通道（CO2、O2、水蒸气）
环境温度过高时，植物蒸腾很强，气孔开度会减小
（1） 7-10时光合作用强度不断增强，原因是：
在一定温度和二氧化碳供应充足的情况下，光合作用的强度是随着光照强度增加而增强
此时温度很高，蒸腾作用很强，气孔大量关闭或气孔开度减小，CO2吸收量减少，暗反应受限，使光合作用强度明显减弱。
（3）14-17时的光合作用强度不断下降，原因是 。
（4）从图中可看出，限制光合作用的因素有： 。
此时光照强度不断减弱
（2）12时左右的光合作用强度明显减弱，原因是：
光照强度、温度
利用体外环境中的某些无机物氧化时所释放的能量来制造有机物的合成作用。
例如：硝化细菌、硫细菌、铁细菌等少数种类的细菌
2NH3 +3O2 2HNO2 +2H2O+能量
硝化细菌
2HNO2+O2 2HNO3 +能量
硝化细菌
6CO2+6H2O C6H12O6+ 6O2
在自然界中，除了光合作用以外，还有其他制造有机物的方式吗？
化能合成作用：
放能
电子显微镜下的一种硝化细菌（放大5000倍）
三、化能合成作用
自养生物：
能把无机物制造为有机物的生物
光能自养：
CO2 + H2O
光能
(CH2O)+O2
有机物
化能自养：
CO2 + H2O
化学能
(CH2O)+O2
有机物
硝化细菌：
NH3
HNO2
HNO3
异养生物：
不能把无机物制造为有机物，只能利用现成的有机物
绿色植物、蓝细菌、光合细菌
硝化细菌、铁细菌、硫细菌等
新陈
代谢类型
合成代谢
（同化作用）
分解代谢
（异化作用）
自养型
异养型:
光合作用：绿色植物、光合细菌等
化能合成作用：硝化细菌、硫细菌等
人、动物、真菌及大多数细菌
需氧型：
厌氧型：
兼性厌氧型：
人、动物、真菌及大多数细菌
如：醋酸（杆）菌
酵母菌
乳酸（杆）菌、破伤风芽孢杆菌等
练习与应用
一、√×× D
二、
1.（1）光照强度逐渐增大
（2）温度过高，
气孔大量关闭，CO2无法
进入叶片组织，致使光合作用暗反应受到限制
（3）光照强度不断减弱
（4）光照强度、温度
（5）利用温室大棚控制光照强度、温度的方式，如补光、遮阴、喷淋降温等
2.CO2和H2O逐渐被植物吸收，用于合成糖类，因此水分和二氧化碳可能成为限制因素
复习与提高
一、BBBCDD
二、
2.（1）随CO2浓度增加，作物的光合速率提高
CO2参与暗反应，CO2增加，CO2的固定过程加快，光合速率增加
（2）NADPH和ATP限制，固定CO2的酶活性不够高，C5不足，有机物在叶绿体内积累等
（3）可能成立，若植物长期处于CO2倍增下，降低了固定酶的含量或活性，当恢复大气CO2浓度后，已经降低的酶含量或活性未能及时恢复，因此会表现出比大气CO2浓度更低的光合速率。

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