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5.4 光合作用与能量转化
第三课时 光合作用的原理的应用
一.探究 实践
1.实验原理
本实验利用了绿色植物通过叶绿体进行光合作用产生氧气的原理。
将绿色的嫩叶抽气，使其内部气体全部逸出(真空渗水法)，细胞间隙充满了水，浮力减小，叶片就会沉到水底。
探究 实践：探究环境因素（光照强度）对光合作用强度的影响
1.实验原理
再给予叶片一定强度的光照，一段时间后因
光反应产生的氧气会充斥在叶片的细胞间隙中，浮力增大，叶片会从水底浮起（O2在水中的溶解度很小）。光照强度不同，光反应产物的多少也不同。可以用相同功率的光源在不同的距离照射水中的嫩叶，来调节光照的强度，形成光照强度不同的条件。
一.探究 实践
探究 实践：探究环境因素（光照强度）对光合作用强度的影响
1.实验原理
通过①.观察同一时间内装置中叶片浮起的数量，
或 ②.观察不同光照强度下浮起相同数量叶片所需的时间，来探究光照强度对光合作用强度的影响，并由此认识环境因素对光合作用强度的影响。
一.探究 实践
探究 实践：探究环境因素（光照强度）对光合作用强度的影响
2.实验仪器和试剂
① ② ③ ④ ⑤ ⑥
⑦ ⑧ ⑨ ⑩
一.探究 实践
①取材
3.方法步骤P105
一.探究 实践
②排气
一.探究 实践
④分组
一.探究 实践
⑤光照
一.探究 实践
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
10min
15min
20min
25min
不同光照强度处理下叶片漂起的状况（室温：25 ℃）
一.探究 实践
4.【分析结果】
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 9
15min 10 9 9
20min 13 10 10
25min 13 10 11
一.探究 实践
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。
一.探究 实践
自变量：
光照强度
因变量：
光合作用强度
检测方法：
无关变量：
如温度、CO2等，要求相同且适宜
相同时间小圆形叶片浮起的数量
控制方法：
相同瓦数台灯离实验装置的距离
控制方法：
如温度，用中间的盛水玻璃柱吸收热量排除干扰
一.探究 实践
探究 实践：探究环境因素（光照强度）对光合作用强度的影响
吸收光的热量，避免光照时实验装置中温度的变化对实验结果造成干扰
【实验扩展】
一.探究 实践
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
控制温度、光照强度相同，在各烧杯中加入不同浓度的NaHCO3溶液，可以用于探究CO2浓度对光合速率的影响。
NaHCO3溶液浓度太高，使叶片渗透失水，不利于光合作用。
一.探究 实践
光合作用强度：是光合作用反应强弱的指标。
一般用植物在单位时间内单位面积通过光合作用制造糖类的量（即光合作用速率，是化学中的一种反应速率）来衡量。
二.光合作用强度
1.光合作用强度
（1）表示方法：以单位时间内单位面积光合作用固定（消耗）CO2量、产生O2量、制造有机物量来衡量。
（2）测定方法：植物进行光合作用的同时，还进行呼吸作用，因此直接测定（真正）光合作用速率是很困难的，而我们只能测定净光合速率。所以可以推导出：真正的光合作用速率 = 净光合作用速率 + 呼吸作用速率。
2.光合作用速率：
二.光合作用强度
（对象：植株、叶片、细胞）
检测指标 呼吸速率 净光合速率 真正(总) 光合速率
CO2
O2
有机物
释放量
(黑暗)
吸收量
利用量、固定量、消耗量
吸收量
(黑暗)
释放量
产生量
消耗量
(黑暗)
积累量
制造量、产生量
3.三种速率的表示方法：
二.光合作用强度
光照强度、温度、CO2浓度、
水过多，无氧呼吸
时间
光质
叶绿素、酶的合成、细胞失水
三.影响光合作用强度的因素及应用
水分、光照的 长短 与强度、光的成分、矿质元素
(1)与植物自身的遗传特性有关，以阴生植物、阳生植物为例，（如上图）
(2)植物叶片的叶龄、叶面积指数也会制约光合作用，（如下图所示）
1.内部因素
例如：①光合色素的含量
②光合酶的活性和数量
③有机物的输出情况
④气孔导度等
三.影响光合作用强度的因素及应用
生产实践中，可适时喷施植物激素中的_脱落酸_，起到调节气孔开度的作用。
叶片的有机物输出越多快，其光合速率越快。若将一株植物的果实去除，则去除的果实越多，其光合速率就_________，两片相邻的叶片，若一片遮光，则另一片叶子的光合速率会________。
越慢
增强
三.影响光合作用强度的因素及应用
(1)光照强度【单位：勒克斯（lx）】
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，光反应速度 ，产生的[H]和ATP增多，使暗反应中还原过程加快，从而使光合作用产物增加。
光
加快
2.外部因素：单因子对光合速率的影响及应用
三.影响光合作用强度的因素及应用
①A点：光照强度为0，
此时只进行 。
②AB段：随光照强度增强，
光合作用强度也逐渐增强，CO2释放量逐渐 。
③B点：为光补偿点，细胞呼吸释放的CO2全部用于光合作用，即光合作用强度 细胞呼吸强度。
细胞呼吸
减少
等于
三.影响光合作用强度的因素及应用
曲线分析
Ⅰ
④BC段：表明随着光照强度不断增强，光合作用强度不断增强，到C点后不再增强了。
⑤C点：为光饱和点，限制C点以后光合作用强度不再增加的内部因素是色
素含量、 的数量和最
大活性，外部因素是CO2
浓度等除光照强度之外的
环境因素。
酶
三.影响光合作用强度的因素及应用
①温室生产中，适当增强 ，以提高光合速率，使作物增产；
光照强度
三.影响光合作用强度的因素及应用
应用
Ⅱ
②阴生植物的光补偿点和光饱和点都较低，农业生产上一般 间作 。
A.玉米--大豆
B.桃树--甘蓝
（1）两种植物的根系深浅搭配，合理的利用了不同层次土壤内水分和养分。
（2）两种植物高矮结合，充分利用了不同层次的阳光
（与P三74，群落的垂直结构联系，P三77，立体农业联系）
三.影响光合作用强度的因素及应用
③延长光合作用时间，通过 轮作或套作 。
轮作：在同一块田地上，按预定的种植计划，轮换种植不同的作物【连作：在同一块地上长期连年种植一种作物】
玉米，轮作花生
（1）不同作物吸收土壤中的营养元素的种类、数量及比例各不相同，根系深浅与吸收水肥的能力也各不相同，轮作还可以均衡利用土壤中的矿质元素。
（2）每种作物都有一些专门为害的病虫杂草，轮作能够改变原有的食物链，防止病虫害；抑制杂草生长，减轻草害。
三.影响光合作用强度的因素及应用
③延长光合作用时间，通过 轮作或套作 。
套作：在同一块田地上，在前季作物的生育后期，在其株行间播种或移栽后季作物的种植方式
果园套种油菜
三.影响光合作用强度的因素及应用
C3植物
C4植物
CAM植物
⑤注意玉米等
植物的光合作用
如：水稻、小麦、棉花、大豆等大多数植物。
如甘蔗、玉米、高粱等。
如:菠萝、龙舌兰、仙人掌和兰花等。
三.影响光合作用强度的因素及应用
C3植物与C4植物对CO2浓度的响应
①C4植物CO2补偿点低，几乎接近0，说明此时该植物的光呼吸作用非常微弱。
②C3植物CO2补偿点高，说明此时该植物的光呼吸作用产生了CO2
三.影响光合作用强度的因素及应用
C3植物与C4植物对CO2浓度的响应
③C4植物CO2饱和点低，说明C4植物具有有效的CO2浓缩机制。
④C3植物CO2饱和点高，因为RuBP羧化酶固定CO2能力弱。
三.影响光合作用强度的因素及应用
C3植物与C4植物对CO2浓度的响应
从以上分析可知，C4植物能够利用低CO2浓度进行光合作用，因此，目前大气CO2浓度不断增加，对C3植物有利，对C4植物益处不大。
三.影响光合作用强度的因素及应用

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