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光合作用原理的应用
Part 3
光合作用与能量转化
光合作用原理的应用
1 影响光合作用的因素
光强、 CO2浓度、温度等
2
农作物增产的措施
合理补充光照、增施CO2
合理灌溉、合理施肥等
光照强度
CO2浓度
温度
水分
矿质元素等
原料
条件
CO2+H2O
叶绿体
(CH2O)+O2
光能、酶
原料
条件
产物
影响光合作用强度的环境因素
内因
叶片的叶龄
叶面积指数
叶绿素含量
酶的数量
光合作用强度：植物在单位时间内通过光合作用制造糖类的数量。
光合作用原理的应用
用单位时间内反应物的“消耗量”或生成物的“产生量”表示
常用的表示方法有：
制造糖类的数量
单位时间内通过光合作用
产生O2的量
光合作用的强度
消耗CO2的量
光合作用原理的应用
探究环境因素对光合作用的影响
自变量：
因变量：
无关变量：
如何测量光合速率？
有机物合成：淀粉含量测量法
CO2的吸收：可以用红外线CO2传感器测量
O2的释放：小叶片浮起数量法
光照（强度、光质）、温度、CO2浓度等
光合速率
植物叶片、其他环境条件处理、实验操作
光合作用原理的应用
实验目的：探究光照强度对光合作用强度的影响
实验材料：圆形的生长旺盛的绿色小叶片
实验步骤：
1.打孔：用直径为0.6cm的打孔器打出圆形小叶片30片
2.将圆形小叶片置于注射器内，使叶片内气体逸出
3.将处理过圆形小叶片放入清水中，黑暗保存， 小圆形叶片全部沉到水底
4.取3只小烧杯，分别倒入富含CO2的清水（1%~2%的NaHCO3溶液）
5.分组实验：分别将10片叶圆片投入3只盛20mLNaHCO3的小烧杯中 并调整40W台灯距离（10、20、30CM）
探究环境因素对光合作用强度的影响
探究环境因素对光合作用强度的影响
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
1
10片
20 mL
强
多
2
10片
20 mL
中
中
3
10片
20 mL
弱
少
6.观察并记录结果
三、实验结论
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。
光合作用原理的应用
实验结论：
统计并分析实验结果：
光照强度
光合作用强度
随光照强度的增强，光合作用强度增加
a b c
d e f
光饱和点：随光照增强光合作用不再增强时的光照强度
光饱和点
对于需要光强不同的植物，曲线有什么变化？
光照强度对光合作用的影响
光照强度
0
CO2吸
收
A
B
C
阳生植物
光饱和点
阴生植物
A1
B1
C1
（限制因素：CO2浓度、温度等）
D
阴生植物呼吸作用较弱，对光的利用能力也不强
C点之前限制光合作用因素是光照强度
光
——光照强度
阴生植物
是指在弱光条件下比强光条件下生长良好的植物。
阳生植物
在强光环境中生长发育健壮，在阴蔽和弱光条件下生长发育不良的植物称阳性植物
阴生植物
阳生植物
光质对光合速率的影响
光合作用强度与光质(不同波长的光)有关，在可见光光谱的范围内，不同波长的光下，光合作用效率是不同的。白光为复合光，光合作用能力最强。红光、蓝紫光下植物的光合作用强度较大，绿光下植物的光合作用强度最弱。
1.间作套种
2.通过轮作,延长光合作用时间
3.通过合理密植,增加光合作用面积
4.温室大棚,使用无色透明玻璃
5.防止营养生长过强,导致叶面互相遮挡,呼吸强于光合,影响生殖生长
合理补充光照
间作套种
光合作用原理的应用
O～A段：
A点：
A～B段：
B点:
C点：
B
A
C
O
光合速率
CO2浓度
CO2浓度太低，无法进行光合作用
开始进行光合作用，光合作用启动点
随CO2浓度的升高，光合速率也加快
CO2饱和点
光合作用最大值，达到饱和
CO2饱和点:植物达到光合作用最大值所需要的最小CO2浓度。
原理：CO2浓度主要影响暗反应阶段，
制约C3的形成。
CO2对光合作用的影响
合理补充CO2
措施：
①多施有机肥或农家肥；（微生物呼吸）
②大田生产“正其行（合理安排植株的间距），通其风（补充新鲜的CO2）”，即为提高CO2浓度、增加产量；
③释放一定量的干冰或给植物浇碳酸饮料(施NH4HCO3)。
正其行，通其风
应用：温室栽培时适当提高CO2的浓度
温度对光合作用的影响
O
温度
A
光合速率
B
C
最适温度下植物光合作用最大，
植物体内的酶最适温度在40~50℃之间。
温度过高时植物气孔关闭或酶活性降低，光合速率会减弱。
（1）原理：
温度通过影响有关酶的活性,从而影响光合作用；
对光反应和暗反应都有影响，但主要影响暗反应
①适时播种。
②温室栽培时，白天适当提高温度，提高净光合速率，夜间适当降温，降低呼吸速率，降低有机物的消耗，保证植物有机物的积累。
③植物“午休”原因之一
光合作用强度
O
光照强度
12
14
10
一天的时间
思考：为什么在中午光合作用强度反而会下降？
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）
缺水
气孔关闭
限制CO2进入叶片
光合作用受影响
水对光合作用的影响
水是光合作用的原料，间接影响光合作用
光合作用强度
O
时间
A
7 12 14 18
合理浇灌
矿质元素对光合作用的影响
N：光合酶及NADP+和ATP的重要组分
P：NADP+和ATP的重要组分
K：促进光合产物向贮藏器官运输
Mg：叶绿素的重要组分
应用：合理施肥
由于肥料中的矿质元素只有溶解在水中才能被作物根系吸收，施肥的同时，往往需要适当的浇水。
①叶龄
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。
叶龄和叶面积对光合作用的影响
②叶面积
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。
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。
多因子变量对光合速率的影响
曲线分析
P点：限制光合速率的因素应为横坐标所表示的因子，随着因子的不断加强，光合速率不断提高。
Q点：横坐标所表示的因素不再是影响光合速率的主要因子，影响因素主要为各曲线所表示的因子。
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。
化能合成作用：能够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 2C6H12O6+ 6O2
能量
光合作用的拓展
自养生物
异养生物
如人、动物、真菌及大多数的细菌。
光能自养生物（如绿色植物、蓝细菌）
化能自养生物（如硝化细菌、铁细菌、硫细菌）
以光为能源，以CO2和H2O（无机物）为原料合成糖类（有机物），糖类中储存着由光能转换来的能量。
只能利用环境中现成的有机物来维持自身的生命活动。
小 结
1.设计实验探究光强、 CO2浓度、温度等对光合作用强度的影响。
2. 采取合理补充光照、合理增施CO2等措施，提高光合作用强度来达到农作物增产的目的。
光合作用与细胞呼吸
光合作用速率的测定
真正\总光合作用速率=净光合作用速率+呼吸作用速率
{9DCAF9ED-07DC-4A11-8D7F-57B35C25682E}速率
实际/总/真正
光合
净/表观
（光下测量植物体)
呼吸
（黑暗中测量）
有机物
制造、生成、合成
积累、储存
消耗
CO2
固定、利用、同化、消耗
吸收
释放、产生
O2
产生、制造
释放
吸收、消耗
真正(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)
光合作用原理的应用
问题：如何修改光强与光合作用强度的关系图？
光补偿点：光合作用强度等于呼吸作用强度时的光照强度
A点：只进行细胞呼吸，CO2释放量表示此时的呼吸强度强度。
B点：光补偿点，即光合作用强度=细胞呼吸强度所对应的光照强度。
C点对应的横坐标：光饱和点，光合作用强度达到最大时对应的最小光照强度。
光补偿点
光饱和点
AB段：光合作用强度<细胞呼吸强度
BC段：光合作用强度>细胞呼吸强度
光照强度
CO2浓度
P
A
C
CO2饱和点
O
CO2吸收量
CO2浓度
B
CO2补偿点
CO2释放量
A点之后CO2释放量减少，说明植物在吸收CO2，植物开始进行光合作用。
B点CO2释放量和CO2吸收量为0，说明植物光合速率等于呼吸速率。
限制因素：
外因：
光照强度、温度、水、矿质元素等
内因：
酶的活性和含量、色素含量
C点:植物光合作用达到最大值时所对应的最小CO2 浓度。
开放环境中光合作用昼夜变化曲线分析
综合分析
MN和PQ
夜晚植物只进行细胞呼吸;植物体内有机物的总量减少,环境中CO2量增加,O2量减少
N～P
光合作用与细胞呼吸同时进行
NA和EP
清晨和傍晚光照较弱,光合作用强度小于细胞呼吸强度;植物体内有机物的总量减少,环境中CO2量增加,O2量减少
A点和E点
光合作用强度等于细胞呼吸强度,CO2的吸收和释放达到动态平衡;植物体内有机物的总量不变,环境中CO2量不变,O2量不变
A～E
光合作用强度大于细胞呼吸强度;植物体内有机物的总量增加;环境中CO2量减少,O2量增加
C点
叶片表皮气孔部分关闭,光合作用强度下降
E点
光合作用产物的积累量最大
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