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影响光合作用的因素及其应用
1、光合作用强度
（1）光合作用强度(也叫光合速率)：用 来表示。
在单位时间内，植物光合作用制造有机物的数量，或固定CO2的量，或产生O2的量
能直接测得的是有机物积累量、 CO2吸收量、 O2释放量，即净光合速率
实际光合速率＝净光合速率＋呼吸速率
三种速率 表示方法（单位时间内）
实际光合速率 CO2固定量 O2产生量 有机物制造量
呼吸速率｛黑暗｝ CO2释放量 O2吸收量 有机物消耗量
净光合速率 CO2吸收量 O2释放量 有机物积累量
注：叶绿体单位时间内释放O2量、吸收CO2量表示实际光合速率。
影响光合作用的因素及其应用
2、探究环境因素对光合作用强度的影响
环境中CO2浓度、叶片气孔开闭情况，都会影响CO2的供给量而影响光合作用的进行
光照的强弱、光的波长、光照时间、光照面积等会影响光合速率或光能利用率
无机营养(如Mg、N等)、病虫害等会影响叶绿体的形成和结构而影响光合作用
温度等影响酶活性的因素也是影响光合作用的重要因素
探究光照强度对光合作用强度的影响
考点一　
一.知识梳理 必备知识
1.实验原理：
利用真空渗水法排除叶片细胞间隙中的气体，使其沉入水中。在光合作用的过程中植物吸收CO2并排除O2，产生O2的多少与光合作用的强度密切相关， O2溶解度很小，积累在细胞间隙从而使下沉的叶片上浮。因此可依据一定时间内叶片上浮的数量及时间长短，来比较光合作用的强弱。
新鲜腊梅叶片，打孔器，注射器，40W台灯，100ml烧杯，镊子，NaHCO3溶液，一次性纸杯，标签纸，清水等.
材料用具
一.知识梳理 必备知识
2.实验流程
1）用打孔器打出大小相等的圆叶片若干片（避开叶的主脉）
因为叶脉中没有叶绿体，而且会延长圆形小叶片上浮的时间，影响实验结果的准确性
一.知识梳理 必备知识
2）用注射器连抽几次抽出叶片中的气体，使叶片沉入水底.
3.实验流程
一.知识梳理 必备知识
3）将气体逸出的叶片放入一次性杯中保存
3.实验流程
一.知识梳理 必备知识
4）将3个烧杯编号后，分别加入富含二氧化碳的40ml清水（也可用质量分数为1%～2%的NaHCO3溶液），并各放入10片抽去气体的叶片。
3.实验流程
一.知识梳理 必备知识
烧杯编号 处理条件 5分钟上浮数 10分钟上浮数 15分钟上浮数
1 距40W台灯15cm,2%NaHCO3溶液，室温
2 距40W台灯25cm，2%NaHCO3溶液， 室温
3 距40W台灯35cm，2%NaHCO3溶液， 室温
5）按实验记录表进行操作
3.实验流程
一.知识梳理 必备知识
6）记录实验数据
3.实验流程
4.实验结果：
5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。
同一时间段内各实验装置中1组小烧杯中小圆形叶片浮起的数量最多，3组小烧杯最少。
一.知识梳理 必备知识
实验对象：
实验结论：
自变量：
对照类型：
因变量：
叶圆片
不同光照强度
光合作用强度
相互对照
无关变量：
叶圆片的数量和大小、温度、co2浓度保持一致
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。
可观测指标为同一时间内叶圆片上浮的数量
一.知识梳理 必备知识
能力训练
为了研究某种水草的光补偿点(植物光合作用吸收的CO2量与呼吸作用释放的CO2量相等时的光照强度)，科研人员设计了下图装置所示的实验。试管中放入相同的水草和等量的0.5%BTB溶液(BTB溶液是酸碱指示剂，偏碱性时呈蓝色，弱酸性时呈黄色)。
（1）该实验的自变量是什么？
光照强度。试管与荧光灯的距离不同，光照强度不同。
黄色、蓝色；2号试管距离较远，光照强度弱，光合速率小于呼吸速率，产生的CO2使溶液呈酸性而变黄色，而5号试管由于距离较近，光照强度大，光合作用强度大于呼吸作用强度，消耗CO2，溶液呈碱性而变蓝色。
（3）实验中用荧光灯比白炽灯(白炽灯会发热而荧光灯不会)更好，原因是什么？
避免温度对光合作用的影响。
（3）根据上述3号试管的结果，预期2号、5号试管内的颜色变化并说明理由。
（2）一段时间后，距离荧光灯60 cm处的3号试管无颜色变化。怎么解释这种现象？
距离荧光灯60 cm处的光照强度下该水草植物光合作用吸收的CO2量与呼吸作用释放的CO2量相等
为了研究某种水草的光补偿点(植物光合作用吸收的CO2量与呼吸作用释放的CO2量相等时的光照强度)，科研人员设计了下图装置所示的实验。试管中放入相同的水草和等量的0.5%BTB溶液(BTB溶液是酸碱指示剂，偏碱性时呈蓝色，弱酸性时呈黄色)。
√

√
√
√
二、外部因素
（1）光照强度
在一定范围内，光合速率随光照强度的增加而加快(A～C)。当光合速率达到最大后，光合速率不再随光照强度的增加而加快(C～D)。光照强度过高，光合速率会下降(D～E)。
O
CO2吸收速率
CO2释放速率
A
B
C
D
E
光照强度
①影响情况
光照增强，光反应加快，产生 NADPH和ATP增多，使暗反应中C3还原加快，从而使光合作用产物增加，提高了光合速率
受到外界CO2浓度、温度以及植物内部叶绿体数量、色素含量和酶的限制，光合速率不再加快(光饱和现象)。
①光照过强导致叶片气孔关闭，CO2供应减少；
②光照太强会破坏叶绿体。
光照强度 光合速率与呼吸速率的关系 气体交换情况
A点
AB段
B点
BC段
CD段
DE段
O
CO2吸收速率
CO2释放速率
A
B
C
D
E
光照强度
②分析曲线
只进行呼吸作用
光合作用小于呼吸作用
光合作用等于呼吸作用
光合作用大于呼吸作用
Ⅰ Ⅱ Ⅲ Ⅳ
请将对应的气体
交换图的序号填
到上表中：
Ⅳ
Ⅱ
Ⅰ
Ⅲ
光补偿点：光合作用强度等于呼吸作用强度时的光照强度。
光补偿点的两种情况：
①若为植株的光补偿点，则在此光照强度下，植株净光合速率为0，植物不能生长。但叶
肉细胞的光合速率 叶肉细胞的呼吸速率。
大于
②若为叶肉细胞的光补偿点，则在此光照强度下，植株的光合速率 植株的呼吸速率。
小于
●
光饱和点：达到最大光合作用强度时的最小光照强度。
1、将如图所示细胞置于密闭容器中培养。在不同光照强度下细胞内外的CO2和O2浓度在短时间内发生了相应变化。下列叙述错误的是
A．黑暗条件下，①增大、④减小
B．光强低于光补偿点时，①、③增大
C．光强等于光补偿点时，②、③保持不变
D．光强等于光饱和点时，②减小、④增大
B
能力训练
2、生长环境中的CO2浓度由1%降低到0.03%时，植物的光饱和点和光补偿点如何变化，原因是什么？
光饱和点降低，因为CO2浓度降低时，暗反应的强度低，所需要的ATP和NADPH少，产生的ADP、Pi和NADP+下降。
光补偿点升高，因为在合成有机物的量不变时，CO2浓度降低，所需要的光照强度增大。
能力训练
四、光合作用原理的应用(影响光合作用的因素)
2、影响光合作用的因素
（2）CO2浓度
在一定范围内，光合速率随CO2浓度的增加而加快(A～B)。当光合速率达到最大后，光合速率不再随CO2浓度的增加而加快(B～C)。
CO2补偿点：光合速率等于呼吸速率时的CO2浓度。
CO2饱和点：达到最大光合作用强度时的最小CO2浓度。
在光反应为暗反应提供充足NADPH和ATP的情况下，CO2增多，暗反应加快，从而使光合作用产物增加，提高了光合速率
受到光照强度、温度以及植物内部叶绿体数量、色素含量和酶的限制，光合速率不再加快(CO2饱和现象)。
在北方的冬暖大棚中施用有机肥有哪些益处？(至少说出两点)
①有机肥中的有机物被土壤中的微生物分解成各种矿质元素，增加了土壤的肥力；
②另外还释放出热量和CO2，增加了大棚内的温度和CO2浓度，有利于光合作用。
C
A’为光合作用所需的最低浓度点
二氧化碳参与光合作用反应时，首先要被固定，固定时需要相应的酶，不同的固定酶对二氧化碳的亲和力不同，也就是固定二氧化碳时所需要的二氧化碳浓度不同，固定二氧化碳时所需要的二氧化碳浓度越低，亲和力越强；固定二氧化碳时所需要的二氧化碳浓度越高，亲和力越弱。
6、右图曲线表示在适宜温度、水分和一定的光照强度下，甲、乙两种植物叶片的CO2净吸收速率与CO2浓度的关系，下列说法正确的是
A．CO2浓度大于a时，甲才能进行光合作用
B．适当增加光照强度，a点将左移
C．CO2浓度为b时，甲、乙 总光合作用强度相等
D．甲、乙光合作用强度随CO2浓度的增大而不断增强
能力训练
B
5、我国北魏时期的农书《齐民要术》中，有关于栽种农作物要“正其行，通其风”的记载。分析采取这种措施的原因是什么？
通风透光，既有利于充分利用光能，又可以使空气不断流过叶面，提供较多的CO2，从而提高光合作用强度，进而提高光合产量。
四、光合作用原理的应用(影响光合作用的因素)
2、影响光合作用的因素
（3）温度
O
光合速率
温度
温度通过影响酶的活性来影响光合作用强度。超过最适温度，与光合作用有关酶的活性降低，导致光合速率下降。此外，温度升高，会使叶片气孔关闭，CO2吸收减少，从而导致光合速率降低。
植物光合作用的最适温度是否也是植物生长的最适温度？
植物生长的最适温度是净光合速率最大的温度，不是光合作用速率最大的温度。
8、以测定的CO2吸收量与释放量为指标，研究温度对
某绿色植物光合作用与呼吸作用的影响，结果如图所示。
下列分析正确的是
A．光照相同时间，35℃时光合作用制造的有机物的量
与30℃时相等
B．光照相同时间，在20℃条件下植物积累的有机物的
量最多
C．温度高于25℃时，光合作用的有机物的量开始减少
D．两曲线的交点表示光合作用制造的与呼吸作用消耗
的有机物的量相等
能力训练
A
7、北方夏季中午，光照强度很强，但植物的光合作用强度明显减弱的原因是什么？
北方夏季中午，温度很高，蒸腾作用很强，失水过多，导致大量气孔关闭，CO2吸收减少，光合作用强度明显减弱。
四、光合作用原理的应用(影响光合作用的因素)
2、影响光合作用的因素
（4）水分和矿质元素
O
光合速率
水或矿质元素
水对光合作用的影响主要是：水是光合作用的原料，又是体内各种化合反应的介质。轻度缺水导致叶片气孔关闭，CO2吸收减少，暗反应减弱，光合速率下降；另外缺水还会导致光合作用产物运出受阻，也会导致光合作用速率下降；严重干旱会导致叶绿素含量降低和类囊体膜被破坏、酶活性降低等使光反应和暗反应速率急剧下降，光合速率下降。
矿质元素是参与光合作用的许多重要化合物的组成成分，缺乏会影响光合作用的进行。例如，N是酶的组成元素，N、P是ATP、磷脂的组成元素，N、Mg、Fe是叶绿素的合成的必须元素等。
在一定浓度范围内，增大必需矿质元素的供应，可提高光合作用强度；但当超过一定浓度后，会因土壤溶液的浓度过高，植物渗透失水导致植物光合作用强度下降。
能力训练
10、土壤板结，光合速率下降的原因是 。
土壤板结，导致土壤中缺氧，根细胞进行无氧呼吸，产生的ATP减少，供给根细胞用于矿质元素吸收的能量减少，光合色素的合成和酶数量减少，光合作用减弱。
9、农田施肥的同时，往往需要适当浇水，此时浇水的原因是 。
肥料中的矿质元素只有溶解在水中，以离子形式存在，才能被作物根系吸收。同时可以保证作物吸收充足的水分，保证叶肉细胞中CO2的供应。
随着植物生长，土壤的水分会减少，土壤中的无机盐含量会下降，空气中CO2含量减少等。
11、给密闭玻璃瓶中的植物幼苗提供适宜的水、无机盐、光照强度、温度等条件，幼苗的生存时间一般不会太长，原因可能是 。
1、了解提高农作物产量的一些措施。
能力训练
影响因素 措施
光
CO2浓度
温度
水和矿质元素
叶龄和叶面积
选择无色的玻璃或塑料薄膜做温室或大棚的顶棚；
温室补充红光光源或蓝紫光光源；
农业生产上“正其行，通其风”；
在同一土地上按照不同比例种植不同种类农作物的种植方式(间作套种)；
增施农家肥；
合理灌溉和施肥；
适时摘除老叶；
温室栽培时，增大昼夜温差；
引种到昼夜温差大的地区种植；
作物生长期中，在植株之间去除杂草并进行松土(中耕)；
在同一耕地上一年种收一茬以上作物的种植方式(复种)；
合理密植；
在同一块田里有计划地更换作物种类来种(轮作) ；
合理密植；
注：“轮作”是利用了不同作物根系对矿物营养元素吸收的差异，从而避免土壤肥力下降。
2、改变条件，光合作用曲线中点的移动？
能力训练
（1）A点：代表呼吸速率，细胞呼吸增强，A点 移；反
之，A点 移。
上
下
（2）B点与C点的变化(注：只有横坐标为自变量，其他条件不变)
B点(补偿点) C点(饱和点)
适当增大光照强度 (CO2浓度)
适当减小光照强度 (CO2浓度)
土壤缺Mg2＋
阴生植物
左移
右移
右移
左移
右移
左移
注意：细胞呼吸速率增加，其他条件不变时，CO2(或光)补偿点应 移，反之 移。
（3）D点：代表最大光合速率，当增大光照强度或增大CO2浓度使光合速率增大时，D点向 移动；反之，移动方向相反。与阳生植物相比，阴生植物的D点向 移动。
右
左
右上方
左下方
左移
左移
D
类囊体薄膜上
氧气，水光解过程产生
CO2→C3→C5和糖类[或CO2→C3→C5和(CH2O)]
细胞质基质、线粒体、叶绿体
同一时间叶圆片上浮的数量
不同
而弱光下，始终有部分叶圆片不上浮
长时间较高浓度NaHCO3溶液，造成叶绿体等结构
损伤，光合速率下降，叶片气体外逸
D
C
（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？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？
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：
（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，限制因素可能有哪些？
（5）图1结果不足以说明30 ℃是光合作用最适宜温度，为什么？如何改进实验才能获得正确的结果？
（6）Q点之后，曲线会明显下降的是哪一个图？原因是什么？
光照强度、温度；光照强度、温度；光照强度、CO2浓度。
需要保持在最适温度，这样可能使实验结果更加明显。
提高CO2浓度；提高CO2浓度。
（1）这三种研究的自变量分别是什么？
（2）图3的研究中，对温度条件的设定有何要求？为什么？
能力训练
4、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：
多因子变量对光合速率的影响
（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，限制因素可能有哪些？
光合色素的含量、空气中CO2浓度。
（5）图1结果不足以说明30 ℃是光合作用最适宜温度，为什么？如何改进实验才能获得正确的结果？
实验提供的温度条件太少，需要在20～40 ℃之间增加温度梯度进行实验。
光照强
度
温度
CO2浓度
光照强度
热量
CO2
光照强度


√

C
D
C
甲
甲
种植密度过大，植株接受的光照强度减
弱，光照强度降低导致甲植物净光合速率下降幅度比乙大
乙
CO2
基础训练
真题演练
D
光波长对光合作用的影响
绿色
红光和蓝紫
H+、e－和O2
黑藻将溶液中的
CO2转化为有机物
下降、下降
减弱、减弱
高温导致酶的结构改
变，酶活性下降
五碳化合物
三碳化合物
物质循环
能量流动
促进两种植物生长
抑制鬼箭锦鸡儿生长，促进紫羊茅的生长
将鬼箭锦鸡儿与紫羊茅种在一起，
比较温室效应加剧前后相对生物量的变化
演替

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