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第4节 第3课时
光合作用原理的应用
一
光合作用强度
一、光合作用强度
1.概念：
指植物在单位时间内通过光合作用制造糖类的数量。
单位时间内光合作用
②固定CO2的量
①制造或产生有机物（糖类）量
③产生O2的量
表示方法
问题: 植物光合作用制造的糖类会全部积累下来吗？
光合作用制造的糖类
呼吸作用消耗的糖类
植物细胞积累的糖类
探究·实践：探究环境因素对光合作用的影响
自变量：
光照强弱
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
控制方法
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
叶片中有空气，入水上浮
抽气
光合作用
产生O2
实验原理：
叶片下沉
O2充满细胞间隙，
叶片上浮
01
打孔
取生长旺盛的绿叶，用直径为0.6cm的打孔器打出圆形小叶片30片。
02
排气
将圆形小叶片置于吸入清水的注射器内，用手指堵住注射器前端小孔拉动活塞，使叶片内气体逸出。
03
沉水
将处理过的圆形小叶片放入黑暗处盛有清水的烧杯中待用。
04
实验
分别将10片叶圆片投入3只20mlNaHCO3的小烧杯中并调整40W台灯距离（10、20、30cm）
实验步骤：
探究·实践：探究环境因素对光合作用的影响
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）
盛水玻璃柱有什么作用？
吸收热量排除温度干扰
探究·实践：探究环境因素对光合作用的影响
实验现象：
甲
乙
丙
叶片浮起数量多
叶片浮起数量中
叶片浮起数量少
强
中
弱
探究·实践：探究环境因素对光合作用的影响
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
观察并记录结果
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。
探究·实践：探究环境因素对光合作用的影响
讨论：利用该装置还能探究哪些环境因素对光合作用的影响？
这些因素分别如何控制呢？
提示：CO2浓度（吹气时间或不同质量分数的NaHCO3溶液）、温度（水浴保温）、光质（不同颜色的彩色灯泡）
探究·实践：探究环境因素对光合作用的影响
注意事项：
(1)叶片上浮的原因是：
(2)打孔时要避开 ，因为其中没有叶绿体，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。
(3)为确保溶液中CO2含量充足，圆形小叶片可以放入 溶液中。
光合作用产生的O2大于有氧呼吸消耗的O2，释放氧气，使叶肉细胞间隙充满了气体，浮力增大，叶片上浮。
大的叶脉
NaHCO3
NaHCO3缓冲液的作用是：
维持装置中CO2浓度的稳定，为光合作用提供CO2。
探究·实践：探究环境因素对光合作用的影响
总光合速率=净光合速率+呼吸速率
问题：实验所测是否为叶片实际光合作用强度？
O2
CO2
O2
CO2
较强光照时
O2
CO2
中等光照时
O2
CO2
较弱光照时
O2
CO2
一、光合作用强度
真正（总）光合速率 = 净（表观）光合速率 + 呼吸作用速率
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吸收量
O2的释放量
消耗有机物的量
黑暗下CO2的释放量
黑暗下O2的吸收量
问题: 光合作用制造的糖类、呼吸作用消耗的糖类、植物细胞积累的糖类之间有什么关系？
一、光合作用强度
光照下CO2的吸收量
黑暗中CO2的释放量
曲线c：净光合速率
曲线d：呼吸速率
E点：
净光合速率等于呼吸速率
曲线a、b的差值：
净光合作用强度
光合作用强度 = 呼吸作用强度
D点：
净光合作用强度为0
曲线图理解
一、光合作用强度
二
影响光合作用的因素及应用
1.植物自身因素
因酶的数量、活性不同，色素的数量不同，使光合强度不同。
二、影响光合作用的因素及应用（内部因素）
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。
阴生植物：在弱光条件下比强光条件下生长良好的植物。
光照强度
CO2
吸收量
CO2
释放量
O
阴生植物
阳生植物
二、影响光合作用的因素及应用（内部因素）
2.叶面积指数
段：随叶面积指数的增大，光合作用实际量不断增大，超过A点，由于叶的遮挡，光合作用实际量不再增大。
段：干物质量随叶面积指数增加而增加。B点以后随叶面积指数增大而减少。
E点：光合作用实际量与呼吸量相等，干物质积累量为零。
实践应用
二、影响光合作用的因素及应用（内部因素）
增加光合作用面积，如合理密植、间作和套种。
适当间苗、修剪、避免徒长。
二、影响光合作用的因素及应用（内部因素）
3.叶龄
光合
作用强度
叶龄
幼
成熟
老
在一定范围内，随幼叶的不断生长，叶面积不断增大，叶绿体不断增多，叶绿素含量不断增加，光合作用强度不断增加。
O
A
B
C
应用：
农作物、果树管理后期适当摘除老叶、残叶保证植物及时换新叶，同时可降低其呼吸作用消耗有机物。
A
C
光补偿点
光饱和点
光照强度
CO2吸收量
CO2释放量
O
B
净光合速率
细胞呼吸速率
真正光合速率
A点：
只进行呼吸作用
AB段：
光合作用逐渐增强，光合速率<呼吸速率
B点：
光合速率=呼吸速率
(无糖类累积)
C点：
光合速率最大
BC段：
光合作用不断增强，光合速率>呼吸速率
(受酶的催化能力、CO2供应量的限制)
二、影响光合作用的因素及应用（外部因素）
1.光照强度
A:只进行呼吸作用
B：光合作用速率=呼吸作用速率
BC：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
O2
CO2
光补偿点
光饱和点
二、影响光合作用的因素及应用（外部因素）
光照强度
0
A
B
C
阳生植物
光补偿点
光饱和点
阴生植物
A1
B1
C1
D
曲线表示的是阳生植物的光合速率，阴生植物的曲线该如何画？
CO2吸收速率
CO2释放速率
提示：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。
二、影响光合作用的因素及应用（外部因素）
实践应用
阴天，温室大棚适当提高光照强度可以增加光合作用强度；
大田种植合理密植；
间作套种时注意作物种类搭配。
阳生植物
阴生植物
二、影响光合作用的因素及应用（外部因素）
2.CO2浓度
二、影响光合作用的因素及应用（外部因素）
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
限制因素：光照强度、温度
2.CO2浓度
二、影响光合作用的因素及应用（外部因素）
增施有机肥；
温室栽培农作物可以投放干冰或与鸡舍相连；
增施农家肥
将猪舍、鸡舍与大棚连通
实践应用
二、影响光合作用的因素及应用（外部因素）
我国北魏时期的农书《齐民要术》有关于栽种农作物要“正其行，通其风。”的记载。这么做的目的是？
通风透光，既能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，使作物增产。
二、影响光合作用的因素及应用（外部因素）
实质：温度影响光合作用有关酶的活性
适时播种；
温室栽培植物时，白天适当提高温度，可提高净光合速率，夜间适当降温，可降低呼吸消耗，保证植物有机物的积累。
最适温度
3.温度
实践应用
二、影响光合作用的因素及应用（外部因素）
N：光合酶及ATP的重要组分
P： 类囊体膜和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
合理施肥可促进叶片面积增大，促进叶绿素合成，促进光合产物的运输和转化等，提高光合作用强度。
轮作（如今年种花生，明年种棉花）可充分利用土壤矿质元素。
4.矿质元素
实践应用
二、影响光合作用的因素及应用（外部因素）
时间
光合
作用强度
BC段：温度过高，为减少蒸腾作用，气孔关闭，CO2供应不足，光合速率下降，出现“午休”现象。
DE段：光合强度不断减弱
AB段：光合强度不断增大
B、C、D三点，哪一点淀粉含量最多？
（D点）
5.水
二、影响光合作用的因素及应用（外部因素）
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；
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
实践应用
二、影响光合作用的因素及应用（外部因素）
光合作用强度的多因素影响
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。
二、影响光合作用的因素及应用（外部因素）
内因：酶的数量、色素的含量
外因
（环境因素）
水分—应用：合理灌溉
矿质元素—应用：合理施肥
温度—影响酶的活性应用：适时播种、昼夜温差大、“午休”
CO2浓度—升高CO2的浓度：通风、使用农家肥、加干冰……
影响光合作用因素总结
光照
光质（光的颜色）
（大棚种植用红光或蓝紫光的灯管；无色透明的薄膜）
光照时间：（延长光照时间：一年两/三熟）
光合面积（叶面指数）
（合理密植、间苗、剪枝；间作套种（提高光能的利用率）
三
化能合成作用
(1)概念：利用体外环境中的某些________氧化时所释放的能量来制造_______。
(2)实例：硝化细菌能利用土壤中的________氧化成亚硝酸(HNO2)，进而氧化成硝酸(HNO3)。这两个化学反应中所释放的化学能将__________合成为糖类，供自身利用。
无机物
有机物
氨(NH3)
CO2和H2O
1.化能合成作用：
三、化能合成作用
三、化能合成作用
2.光合作用与化能合成作用的比较：
项目 光合作用 化能合成作用
生物类型 _________和光合细菌 硝化细菌等
能量来源 光能 体外物质氧化释放的_______
相同点 能将______合成______，并储存能量 绿色植物
化学能
无机物
有机物
即时训练
1、下图是夏季晴朗的白天，某种绿色植物叶片光合作用强度的曲线图。
分析曲线图并回答：
（1）7～10时的光合作用强度不断增强原因：
（2）12时左右的光合作用强度明显减弱原因：
（3）14～17时的光合作用强度不断减弱原因：
光照不断减弱，光合作用强度不断减弱。
光照不断增强，光合作用强度不断增强。
温度很高，蒸腾作用很强，气孔关闭，
二氧化碳供应减少，光合作用强度明显减弱。
A
B
D
C
E
时间
光
合
作
用
速
率
6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18
2.在大棚栽培蔬菜过程中，不能提高光合作用强度的措施是( )
A.适当降低夜间温度
B.适时通风透气
C.适时增施有机肥
D.适当提高光照强度
解析：提高光合作用强度的措施有适时通风透气、适时增施有机肥、适当提高光照强度，B、C、D不符合题意；而适当降低夜间温度不能提高光合作用强度，A符合题意。
即时训练
A
3.在“探究环境因素对光合作用的影响”活动中，下列说法错误的是( )
A.水中加适量冰块设置不同的温度梯度，可以探究温度对光合作用的影响
B.调节100W聚光灯与相应植物之间的距离，可以探究光照强度对光合作用的影响
C.白光透过不同颜色的玻璃纸，可以探究不同颜色的光对光合作用的影响
D.使用精密pH试纸调节pH，可以探究pH对光合作用的影响
解析：水中加适量冰块，可以设置不同温度梯度，以此探究温度对光合作用的影响，A正确；调节100W聚光灯与相应植物之间的距离，可以改变光照强度大小，探究光照强度对光合作用的影响，B正确；白光透过不同颜色的玻璃纸，会出现不同颜色的光，可以探究不同颜色的光对光合作用的影响，C正确；使用精密试纸只能检测溶液的pH，不能调节pH，故无法探究pH对光合作用的影响，D错误。
即时训练
D
谢谢观看！

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