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5.4 光合作用与能量转化
光合作用的原理和应用（第3课时）
O2
CO2
CO2
O2
CO2
O2
O2
CO2
CO2
光合作用原理的应用
CO2+H2O
光能
叶绿体
(CH2O) +O2
光照作用强度（又称光合速率）
1
1.单位时间(单位叶面积)CO2的吸收量
2.单位时间(单位叶面积)O2的释放量
3.单位时间(单位叶面积)有机物产生量
概念
植物在单位时间内通过光合作用制造糖类的数量，是描述光合作用强弱的指标。
表示方法
CO2浓度
水分
光
光质
光照强度
光照时间
光照面积
酶
色素
温度
矿质元素
影响光合作用强度的因素
气孔开闭情况
探究光照强度对光合作用强度的影响
因变量：光合作用强度
观测指标：用单位时间叶圆片上浮的数量代表光合强度
自变量：光照强度
LED灯与装置的距离或者灯泡的瓦数
如何控制无关变量？如圆片及其初始状态
1、取叶片均分三组，进行编号
2、相同处理：
3、不同处理：给予低、中、高的光照
用注射器排除叶片中的气体；
放入适宜浓度的NaHCO3溶液中
实验步骤：
实验材料：
圆形的生长旺盛的绿色小叶片
实验视频：探究光照强度对光合作用强度的影响
实验结果：
不同光照强度处理下叶片漂起的状况（室温：25 ℃）
台灯灯泡的功率（W） 40 40 40
台灯与烧杯的距离（cm） 10 20 30
叶片漂起的数量 5min 0 0 0
10min 9 8 7
15min 10 9 9
20min 13 10 10
25min 13 10 9
在一定光照强度范围内，光合作用随着光照强度的增加而增强。
实验结论：
探究光照强度对光合作用强度的影响：
如何探究CO2浓度对光合作用的影响
数量相同的叶圆片置于烧
杯底部等距离（10cm）置于40W 的光源下
1
蒸馏水
2
2%
NaHCO3溶液
3
10%
NaHCO3溶液
如何探究温度
对光合作用的影响
1
低温
蒸馏水
2
常温
蒸馏水
3
高温
蒸馏水
水浴控制温度数量相同的叶圆片置于烧杯底部等距离（10cm）置于40W 的光源下
二、探究光合作用的影响因素实验：
实际光合速率 = 净光合速率 + 呼吸速率
O2
CO2
O2
CO2
较强光照时
（可以测得）
（可以测得）
据图分析，实验所测是否为叶片实际光合作用强度？
二、光合作用强度
线粒体
叶绿体
O2
释放O2
（可以测得）
叶肉细胞
CO2
吸收CO2
（可以测得）
总光合作用 = 净光合作用 + 呼吸作用
有机物的制造量
CO2固定或消耗量
O2的产生量
有机物积累量
CO2吸收量
O2的释放量
有机物的消耗量
CO2的释放量
O2的吸收量
二、光合作用的影响因素及其应用
1、光照强度
（一）外部因素：
O2
CO2
CO2
O2
CO2
O2
O2
O2
CO2
CO2
光合 ＜ 呼吸
光合 ＝ 呼吸
光合 ＞ 呼吸
光照强度
CO2吸收量
CO2释放量
A
B
C
A点：只呼吸不光合
光补
偿点
光饱
和点
O
c
b
O2
CO2
AB段：呼吸＞光合
B点：
BC段：光合＞呼吸
呼吸＝光合
b光补偿点：整棵植物达到光合速率等于呼吸速率时，所对应的光照强度。
c光饱和点：植物达到最大光合速率所需要的最小光照强度
二、光合作用的影响因素及其应用
1.光照强度：
二、光合作用的影响因素及其应用
（一）外部因素：
1.光照强度：
阴雨天气适当补充光照，增加光合作用强度。
适当延长光照时间
合理密植，增加光合作用面积
应
用
光合作用强度
O
光照强度
12
14
10
一天的时间
光合作用强度
夏季晴天的中午气温高，植物为防止蒸腾失水而关闭气孔，CO2吸收减少，进而降低光合速率。
“午休”现象：
拓展：光照强度与光合作用强度（一天）
合作探究九：为什么在中午光合作用强度反而会下降？
CO2浓度
A
B
吸收速率
CO2
C
释放速率
CO2
D
A点：
对应的CO2浓度为能进行光合作用的最低CO2浓度。
CO2补偿点
光合作用速率＝呼吸作用速率
对应的D点为CO2饱和点
C点之后光合速率的限制因素：
主要为光照强度和温度。
B点：
C点：
1.多施有机肥或农家肥；
2.温室栽培植物时还可使用CO2发生器等；
3.大田中还要注意通风透气。
应用：
2、CO2 浓度
二、光合作用的影响因素及其应用
（一）外部因素：
二、光合作用的影响因素及其应用
2.二氧化碳浓度：
大田中通风，提供较多的CO2，提高光合作用强度，使作物增产。
温室中增施有机肥，以增大CO2浓度。
温室栽培农作物可以投放干冰或与鸡舍相连；
应
用
C02
释
放
a
思考：点c与A、n与C是否相同？
点：m与A、n与C相同
C02浓度
C
CO2补偿点
CO2饱和点
拓展：二氧化碳浓度的影响
缺水
气孔关闭
限制CO2进入叶片
光合作用受影响
水是光合作用的原料，间接影响光合作用。
应用：合理浇灌
3、水
保卫细胞吸水
气孔张开
二、光合作用的影响因素及其应用
（一）外部因素：
4 、矿质元素
酶
ATP
NADP+
NADPH
叶绿素
磷脂
的组成元素
ATP
NADP+、NADPH
磷脂等
的组成元素
叶绿素的组成元素
应用：合理施肥
浓度过高，根细胞失水，光合速率降低
Mg
矿质元素含量过高光合速率为什么会降低？
注意：
施肥同时适当浇水
（矿质元素溶解在水中才能被吸收）
二、光合作用的影响因素及其应用
（二）外部因素：
原理：温度通过影响酶的活性影响光合作用。
4、温度
应用：
①大田农作物适时种植，冬天利用大棚种植蔬菜
②温室栽培植物，晴天白天适当提高温度提高光合速率，晚上适当降温，以降低细胞呼吸，保证有机物积累。连续阴雨天白天和晚上均降温
“午休”现象
盛夏的中午，温度高，气孔大多关闭，植物因为缺少CO2而光合作用强度下降
二、光合作用的影响因素及其应用
（一）外部因素：
多因子变量对光合速率的影响：
(1)这三种研究的自变量分别是什么？
①光照强度、温度 ②温度、光照强度 ③光照强度、CO2浓度
(2)P点（分叉点）前、Q点（平衡点）后、PQ间限制光合速率的因素分别是？
P点（分叉点）前：
Q点（平衡点）后：
PQ间：
横坐标所表示的因子
除横坐标以外的因子（线上因子）
横坐标和线上因子
→规律：横坐标+线上因子
影响光合作用强度的环境因素及应用
影响光合作用强度的内部因素及应用
内部因素：
色素的数量、酶的数量、酶的活性
、叶龄、叶面积指数、植物种类等
1、叶龄
BC段：叶片衰老，部分色素被破坏，光合速率下降
OA段：随叶龄增大，色素含量增加，酶的含量和活性增大，光合速率加快
AB段：生长到一定程度，叶面积、色素量、酶量达到稳定状态，光合速率基本稳定
应用：农作物果树管理后期，适时摘除老叶
影响光合作用强度的内部因素及应用
2、叶面积指数
内部因素：
色素的数量、酶的数量、酶的活性
、叶龄、叶面积指数、植物种类等
（叶片总面积/土地面积）
应用：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。
影响光合作用强度的内部因素及应用
3、植物种类
内部因素：
色素的数量、酶的数量、酶的活性
、叶龄、叶面积指数、植物种类等
阳生植物的光饱和点、最大光合速率均高于阴生植物
应用：
阳生植物和阴生植物间作或套种
1.自然环境
制造有机物： 积累有机物：
一天中有机物最多的时间点：
一天中有机物最少的时间点：
一昼夜有机物积累量＝SⅡ－(SⅠ＋SⅢ)。
ac段：
b点：温度降低， 减弱，CO2释放减少。
c点：开始进行 。
cd段：光合作用 细胞呼吸。
d点：光合作用 细胞呼吸。
dh段：光合作用 细胞呼吸。
呼吸
光合作用
小于
等于
大于
无光照，只进行 。
f点： 过高，部分气孔关闭，
CO2供应量下降，出现“午休现象”。
e点：光合作用 细胞呼吸。
ef段：光合作用 细胞呼吸。
fg段：停止 ，只进行 。
温度
等于
小于
光合作用
呼吸作用
呼吸作用
ci段
dh段
h点
d点
拓展延伸
2.密闭环境
AB段：
BC段：温度降低， 减弱。
CD段：光合作用 细胞呼吸。
D点：光合作用 细胞呼吸。
DH段：光合作用 细胞呼吸。
其中EF段出现“光合午休”现象。
H点：光合作用 细胞呼吸。
HJ段：光合作用 细胞呼吸。
直至光合作用完全停止
呼吸
小于
等于
大于
只进行 。
等于
小于
呼吸作用
分析斜率
J点：CO2浓度大小跟A点相比减小，减少的CO2转化成有机物积累在植物体内。
说明有有机物的积累,植物能正常生长。
拓展延伸
光合作用与能量转化
光合作用
光合作用应用
概念
反应式
探究历程
影响因素：光照、温度、二氧化碳、水分、矿质元素
硝化细菌
光合作用原理
过程
光反应：类囊体薄膜
暗反应：叶绿体基质
化能合成作用
CO2 + H2O （CH2O)+O2
光能
叶绿体
课堂小结

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