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(共34张PPT)
问题探讨
植物工厂在人工精密控制光照、温度、湿度、二氧化碳浓度和营养液成分等条件下，生产蔬菜和其他植物。有的植物工厂完全依靠LED灯等人工光源，其中常见的是红色、蓝色和白色的光源。
思考：
1.为什么要控制二氧化碳浓度、营养液成分和温度等条件？
因为二氧化碳浓度、营养液和温度影响植物生长的重要外部条件，因此要进行控制以便达到最佳的生长状态。
第五章 细胞的能量供应和利用
第4节 光合作用与能量转化
第四课时-光合作用原理的应用
1.通过对实验的思考与讨论，说出环境因素对光合作用强度的影响；
2.说出光合作用原理的应用。
学习目标
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。
思考： 影响光合作用强度的因素有哪些呢？
一、光合作用强度
2.影响因素：
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
气孔开闭情况
影响
因素
1.植物自身的遗传特性.
二、光合作用的影响因素及其应用
（一）内部因素：
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
光照强度
CO2
吸
收
量
CO2
释
放
量
O
阴生植物
阳生植物
应用：
段：随叶面积指数的增大，光合作用实际量不断增大，A点为光合作用的饱和点。超过A点，由于叶的遮挡，光合作用实际量不再增大。
段：在一定范围内，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：表示光合作用实际量与呼吸量相等，干物质积累量为零。
a.增加光合作用面积，如合理密植、间作和套种。
b.适当间苗、修剪、避免徒长。
2.叶面积指数
（一）内部因素：
将阳生与阴生农作物间作套种时注意作物种类搭配。
应
用
2
3
4
1
自主学习：请自主阅读课本P105页，完成以下问题。
探究光照强度对光合作用的影响
实验
1.探究光照强度对光合作用强度的影响的实验原理是什么？
2.实验自变量是什么？如何控制自变量？
3.实验因变量是什么？检测指标是什么？实验对无关变量进行如何控制？
（二）外部因素：
1.实验原理
叶片含有空气，上浮
叶片下沉
O2充满细胞间隙，叶片上浮
抽气
光合作用
产生O2
2.变量分析
自变量 不同_________
控制自变量 调节 进行控制
因变量 _____________
检测因变量 同一时间段内_____________
对无关变量进行控制 等保持一致
光照强度
光源与烧杯的距离
光合作用强度
叶片浮起数量
叶片大小、溶液的量
自变量的控制
不同功率的台灯
或
相同功率台灯离实验装置的距离
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）
3.实验步骤
4.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
5.结果分析
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 10 0 0
10min 10 4 0
15min 10 5 1
20min 11 6 2
光照强度对光合作用强度有影响：
在一定的范围内，随着光照强度的不断增强，光合作用也不断增强。
5.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。
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
2
3
4
1
光照强度、二氧化碳浓度、温度等因素影响光合作用的原理是什么？在生产生活中的如何应用？
（二）外部因素：
1.光照强度：
【单位：勒克斯（lx）】
①原理：光照强度通过影响植物的 反应进而影响光合速率。光照强度增加，光反应速率 ，产生的NADPH和ATP增多，使暗反应速率加快，从而使光合作用产物增加。
光
加快
A点：只呼吸不光合
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：
阳生植物
呼吸速率
光照强度
0
CO2吸收速率
CO2
释放
速率
A
B
C
光补偿点
光饱和点
D
阴生植物
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
2.二氧化碳浓度：
①原理：CO2影响 反应阶段，制约 的形成。
暗
C3
CO2浓度
A
B
C
O
D
CO2饱和点
CO2补偿点
CO2
吸
收
量
CO2
释
放
量
E
限制因素：光照强度、温度
光合速率=呼吸速率
净光合速率
真
正
光
合
速
率
细胞呼吸速率
CO2
O2
CO2
O2
A’点：
进行光合作用的所需的CO2的最低浓度
A点：
CO2补偿点；
光合作用强度等于呼吸作用强度时对应的CO2浓度；
B点和B’点：CO2饱和点
2.二氧化碳浓度：
问题: 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？
“正其行，通其风”原理：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来光合产量。还可以增施农家肥等
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
（1）原理：
温度通过影响有关酶的活性,从而影响光合作用；
温度
光合
速率
①适时播种
②温室中,白天调到最适温度,以提高光合作用速率；晚上适当降温，以降低细胞呼吸速率，提高植物有机物的积累量
应用：
3.温度：
4.含水量：
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（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（暗反应）；
缺水会使糖类堆积，光合作用产物输出缓慢。
及时、合理灌溉
应
用
保卫细胞吸水
气孔张开
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）
5.矿质元素：
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.
应
用
自变量1
自变量1
自变量1
自变量2 温度
自变量2 光照强度
自变量2 CO2浓度
P点时，限制光合速率的因素应为横坐标所表示的因子，随该因子的不断加强，光合速率不断提高。
Q点时，横坐标所表示的因子不再影响光合速率，要想提高光合速率，可适当提高除横坐标所表示的因子之外的其他因子。
多因素对光合作用强度的影响及应用
自变量1
自变量1
自变量1
自变量2 温度
自变量2 光照强度
自变量2 CO2浓度
多因素对光合作用强度的影响及应用
应用：温室栽培时，在一定光照强度下，白天适当提高温度，增加光合酶
的活性，提高光合速率，也可同时适当增加 ，进一步
提高光合速率；当温度适宜时，可适当增加 和CO2浓度
以提高光合速率。
CO2浓度
光照强度
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
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。
当堂检测:课本P106拓展应用第1题
作业：大本P132-136、小本课时跟踪检测二十三

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