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第14讲　光合作用的影响因素和应用
【课标要求】 实验：探究不同环境因素对光合作用的影响。
考点　影响光合作用的环境因素及其应用
考 点 剖 析
知识1　光合作用强度
1．(实际)光合作用强度的表示方法
注：建议联系光合作用反应式理解记忆。
2．提高光能利用率的途径
延长__光照时间__，增加__光照面积__(光合作用有效面积)，提高光合作用速率(光合速率)。
知识2　影响光合作用的环境因素及应用
1．光照强度
(1)原理
光照强度通过直接影响植物的__光__反应进而影响光合速率。光照强度增加，光反应速率__加快__，产生的NADPH和ATP增多，使暗反应中C3的还原加快，从而使光合作用产物增加。
(2)曲线解读(理论化模型)
项目 生理过程 气体交换 生理状态模型
A点 只进行__呼吸__作用 吸收O2、释放CO2
A～ B段 呼吸作用强度__大于__光合作用强度 吸收O2、释放CO2
B点 呼吸作用强度__等于__光合作用强度 不与外界进行气体交换
B点 以后 呼吸作用强度__小于__光合作用强度 吸收CO2、__释放O2__
(3)应用
温室大棚中，适当增强__光照强度__，以提高光合速率，使作物增产。
注：①表中光合作用强度和呼吸作用强度也可以描述为“光合(作用)速率”“呼吸(作用)速率”，注意语言规范，比如，不可描述成“光合作用大于呼吸作用”。
②高等植物与外界环境进行气体交换时，通过气孔的运输方式是“扩散”，而不是“自由扩散”，该过程没有物质跨膜运输。
③若没有具体情境，一般不需要考虑“光呼吸”对O2和CO2的影响。
2．CO2浓度
图1 图2
(1)原理
CO2直接影响__暗__反应阶段，制约__C3__的形成。
(2)曲线解读
①图1中A点表示__CO2补偿__点，即光合作用速率等于呼吸作用速率时的CO2浓度。
②图2中A′点表示进行光合作用所需CO2的最低浓度。
③图1中B点和图2中B′点对应的CO2浓度都表示__CO2饱和__点。
(3)应用
在农业生产上可以通过通风、增施农家肥、密闭环境如温室大棚中使用干冰等措施增大CO2浓度，提高光合作用速率。
? 解 疑 释 惑
气孔因素与非气孔因素的区别
若是因为温度过高、光照过强引起气孔导度降低，从而出现光合速率降低，则为气孔因素；其余则为非气孔因素，比如胞间CO2浓度上升，而光合速率仍然降低。
注：影响胞间CO2浓度的主要因素有光合作用的强度、呼吸作用的强度、气孔导度等。
3．温度
(1)原理
温度通过影响__酶的活性__进而影响光合作用。
(2)应用
温室栽培植物时，白天将温度调到光合作用最适温度，以提高光合速率；晚上适当__降低__室内温度，以降低细胞呼吸速率，保证植物有机物的积累。
4．水分和矿质元素
(1)原理
①水既是光合作用的原料，又是体内各种化学反应的介质，如植物缺水导致萎蔫，气孔导度降低(植物适应性的表现)导致缺乏CO2而使光合速率下降。
②矿质元素通过影响与光合作用有关的化合物的合成，对光合作用产生直接或间接的影响。
(2)应用
合理施肥(过度易引起“烧苗”)、适当浇水(过度易引起“烂根”)。
? 深 度 指 津
多因子对光合作用的影响及应用
图 像 　　
含 义 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；当到Q点时，横坐标所表示的因子不再是影响光合速率的因子，要想提高光合速率，可适当提高图示的其他因子(P点之前由于横坐标对应的因素数值偏低，另一种因素差异表现出的效果不显著，即横坐标成了主要限制因素)
应 用 温室栽培时，在一定光照强度下，白天可适当提高温度，增加光合作用酶的活性，提高光合速率，也可同时适当补充CO2，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
知识3　影响光合作用的内部因素及应用
1．植物自身的遗传特性(如植物品种不同，以阴生植物、阳生植物为例)
注：阴生植物一般具有光补偿点低、光饱和点低和呼吸速率低的“三低特征”。
2．植物叶片的叶龄、叶绿素含量及酶
思辨小练
1．判断下列说法的正误：
(1)CO2浓度影响暗反应速率，不影响光反应速率。(　×　)
提示：CO2浓度影响暗反应速率，进而影响光反应速率。
(2)氮、磷、镁、铁等元素的缺乏会影响光合作用。(　√　)
提示：氮、磷、镁、铁等元素是植物生长的必需元素，如果缺乏，会影响细胞内一些化合物(如光合酶、光合色素)的合成，进而影响光合作用。
(3)遇到连续阴雨天气，温室或大棚补充光源时补充红光和蓝紫光比补充白光好。(　×　)
提示：白光包括红光和蓝紫光，若在同等强度下，补充红光和蓝紫光比白光好。
2．下图是在夏季晴朗的白天，某种绿色植物叶片光合作用强度的曲线图。10～12时的光合作用强度明显减弱的原因是什么？
提示：此时温度很高，导致气孔大量关闭，CO2进入叶片组织受阻，致使光合作用暗反应受到限制。
3．在北方的冬暖大棚中施用有机肥有哪些好处？
提示：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，另外还释放出热量和CO2，增加了大棚内的温度和CO2浓度，有利于光合作用的进行。
典 题 精 析
考向1　单因子对光合作用的影响
如图为某一植物在不同实验条件下测得的净光合速率，下列条件中能使图中结果成立的是(　D　)
A．横坐标是CO2浓度，甲表示较高温度，乙表示较低温度
B．横坐标是温度，甲表示较高CO2浓度，乙表示较低CO2浓度
C．横坐标是光波长，甲表示较高温度，乙表示较低温度
D．横坐标是光照强度，甲表示较高CO2浓度，乙表示较低CO2浓度
解析：A选项主要错在曲线起点应该甲低一些，B选项曲线该为开口向下的抛物线，C选项应该出现双峰曲线，反映光合色素的主要吸收光谱是红光(长波光)和蓝紫光(短波光)。
考向2　多因子对光合作用的影响
为探究光照强度对不同植物光合作用的影响，某研究小组利用A、B两种植物在适宜温度下进行了相关研究，结果如下图所示。下列叙述正确的是(　C　)
A．该实验的自变量是光照强度
B．光照强度为3 000 lx时，光照强度限制了B植物的放氧速率
C．两种植物相比，A植物更适合在强光环境中生长
D．光照强度为300 lx时，A、B植物的总光合作用速率相同
解析：该实验的自变量是光照强度和植物种类，A错误；因为是在适宜温度下，当光照强度为3 000 lx时，达到了B植物光饱和点，主要的外界限制因素为环境中二氧化碳浓度，而不是光照强度，B错误；据图分析可知，B植物的光饱和点明显低于A植物，B的植物更适合在弱光环境下生长，A植物更适合在强光环境中生长，C正确；据图分析可知，光照强度为300 lx时，A、B植物的净光合速率相同，但二者的呼吸速率不同，故二者的总光合速率不同，D错误。
考向3　光合作用原理的应用
(2026·如东期初节选)盐碱地种植水稻是一项实现盐碱地资源高效利用的有力措施。水稻是一种盐敏感型作物，盐碱胁迫会抑制水稻的生长。科研人员探究了盐碱胁迫下水稻抽穗期光合生理的响应，结果如下表所示。请分析相关信息，回答下列问题：
处理 叶绿素含量 /(mg·g-1) 净光合 速率 /(μmol· m-2· s-1) 气孔导度 /(μmol· m-2· s-1) 胞间CO2 浓度 /(μL· L-1)
叶绿 素a 叶绿 素b
对照 2.52 0.24 36.11 1 495.16 303.55
盐碱 处理 1.48 0.12 18.94 1 025.03 317.62
(1)为了保证水稻叶肉细胞中色素的提取量，在研磨叶片前需在研钵中加入的物质有__无水乙醇、碳酸钙、二氧化硅__。若用纸层析法对色素进行分离，滤纸条上__蓝绿色__(填颜色)的色素带最宽。
(2)逆境条件下，植物净光合速率下降的原因有气孔限制因素和非气孔限制因素，由气孔导度下降影响了CO2的固定速率导致的净光合速率下降称为气孔限制因素，否则为非气孔限制因素。据表格分析，盐碱处理条件下，导致水稻净光合速率降低的因素属于__非气孔__(填“气孔”或“非气孔”)限制因素，并分析净光合速率下降的主要原因是__盐胁迫下，叶绿素a和叶绿素b的含量下降，光反应受到抑制，为暗反应提供的ATP和NADPH不足，限制了暗反应，从而使得光合速率下降__。气孔导度会影响植物叶片的光合作用，还会影响__细胞呼吸、光呼吸、蒸腾作用等__等生理过程。
(3)已知植物体内的一种激酶(TOR)的活性受光合作用的影响，TOR可进一步促进蛋白质的合成，加快代谢和植物的生长。为确定光合作用与TOR 活性的关系，研究者对正常光照条件下的某植物进行黑暗处理12 h后，再次进行光照处理，实验结果如图所示，据图可推测出__光合作用可增强TOR活性，并且是通过暗反应起直接作用(答案合理即可)__。
注：RPS6与P–RPS6分别为去磷酸化和磷酸化的某蛋白质；P–RPS6/RPS6值越大，表明TOR活性越强；GLA是一种暗反应抑制剂。
解析：(1) 无水乙醇可溶解绿叶中的色素，二氧化硅使研磨充分，碳酸钙可防止研磨过程中色素被破坏。各色素随层析液在滤纸上扩散速度不同，从而分离色素，色素带的宽窄与色素含量相关，叶绿素a含量最高，颜色是蓝绿色，因此蓝绿色最宽。(2) 据表格可知，盐碱处理后，气孔导度虽然减小，但胞间二氧化碳浓度反而增大，说明净光合速率下降不是由于气孔因素导致的。表格中显示，盐胁迫下，叶绿素a和叶绿素b的含量下降，光反应受到抑制，为暗反应提供的ATP和NADPH不足，限制了暗反应，从而使得光合速率下降。气孔是植物的“门户”，气孔导度会影响植物叶片的光合作用，还会影响细胞呼吸、光呼吸、蒸腾作用等。(3) 由图可知，黑暗条件下P–RPS6/RPS6值比光照条件下小，即黑暗条件下TOR活性比光照条件下弱，说明光合作用可增强 TOR活性，对比再次光照处理下的－GLA组和＋GLA组可知，＋GLA组的P–RPS6/RPS6值低于－GLA组，结合GLA是一种暗反应抑制剂，说明光合作用可增强TOR活性是暗反应起直接作用。由于暗反应需要光反应提供ATP与NADPH，则停止光照后的短时间内，暗反应无法进行，而暗反应对增强TOR活性起直接作用，从而导致TOR活性降低。
实验8　探究环境因素对光合作用的影响
实 验 基 础
1．探究光照强度对光合作用的影响(真空渗水法)
(1)原理
(2)实验装置分析及设计思路
装置
自变量 __光照强度__是自变量，可利用小烧杯与光源的__距离__来调节
无关 变量 叶片大小、溶液的量、温度、台灯的功率等无关变量都要保持适宜且一致。若台灯为白炽灯，装置中盛水的玻璃柱的作用是__吸收灯光的热量__，避免光照对烧杯内水温产生影响
因变量 因变量是光合作用强度，可通过观测单位时间内被抽去空气的小圆形叶片__上浮的数量__或者浮起相同数量的叶片所用的__时间长短__来衡量光合作用的强弱
(3)实验步骤
第一步：制备若干__大小相同__的圆形叶片；
第二步：将圆形叶片置于盛有清水的注射器内，堵住注射器前端的小孔，拉动活塞，重复几次(主要目的是去除胞间的气体，便于实验初始时叶圆片沉于烧杯底部)；
第三步：将处理后的等量圆形叶片分别置于__相同__浓度的CO2缓冲液中；
第四步：用相同功率的冷光源通过调节光源与小烧杯的__距离__来调节光照强度，照射相同时间；
第五步：观察并记录一定时间内上浮的叶圆片数。
(4)预期结果
台灯与实验装置的距离越远，相同时间内叶片浮起数量越__少__。
2．探究CO2浓度对光合作用的影响
(1)自变量：__CO2浓度__。
(2)因变量：__光合作用强度__。
(3)无关变量：__光照强度、温度__、矿质营养、圆形叶片的大小和数量等。
(4)实验步骤(略)。
实 验 延 伸
1．部分试剂、装置说明
(1)CO2缓冲液：维持实验过程中CO2浓度相对稳定，常用于测定绿色植物的光合速率。
(2)冷光源可避免不同强度的光照导致环境温度发生变化。可采用LED灯；若用白炽灯，需要增加吸热装置。
2．实验结果的测定
(1)气体的定性测量：叶圆片照光后，进行光合作用就会放出氧气，氧气在水中的溶解度很小，积累于细胞间隙，叶片即由下沉转为上浮。根据上浮叶片的比例可判断。
(2)气体的定量测定：O2的释放速率可用O2传感器测量，CO2吸收速率可用CO2传感器测量。
实验素养
实验分析及迁移
1．光照条件下，利用O2传感器或CO2传感器测出的气体变化量属于__净光合速率__(填“净光合速率”或“总光合速率”)。
2．结合此探究影响光合作用强度因素的实验，推测思考：若要探究影响呼吸作用速率的因素，应将实验装置进行__遮光(黑暗)__处理。
题 组 运 用
1．(2025·安徽卷)关于“探究光照强度对光合作用强度的影响”实验，下列叙述错误的是(　C　)
A．用打孔器打出叶圆片时，为保证叶圆片相对一致应避开大的叶脉
B．调节LED灯光源与盛有叶圆片烧杯之间的距离，以进行对比实验
C．用化学传感器监测光照时O2浓度变化，可计算出实际光合作用强度
D．同一烧杯中叶圆片浮起的快慢不同，可能与其接受的光照强度不同有关
解析：叶脉部位叶绿体含量少，避开大的叶脉可确保圆片在大小、厚度和光合能力上相对一致，减少实验误差，A正确；调节LED灯光源与盛有叶圆片烧杯之间的距离，以模拟不同的光照强度，该实验都是实验组，为对比实验，B正确；实际光合作用强度＝净光合作用强度＋呼吸作用强度，用化学传感器监测光照时O2浓度变化，只可计算出净光合作用强度，无法得知呼吸强度，无法计算出实际光合作用强度，C错误；同一烧杯中叶圆片浮起的快慢不同，说明光合作用强度不同，可能与其位置差异导致接受的光照强度不同有关，D正确。
2．(2024·北京卷)某同学用植物叶片在室温下进行光合作用实验，测定单位时间单位叶面积的氧气释放量，结果如图所示。若想提高X，可采取的做法是(　A　)
A．增加叶片周围环境CO2浓度
B．将叶片置于4 ℃的冷室中
C．给光源加滤光片改变光的颜色
D．移动冷光源缩短与叶片的距离
解析：CO2是光合作用的原料，增加叶片周围环境CO2浓度可提高X，A符合题意；降低温度会降低光合作用的酶活性，会降低X，B不符合题意；给光源加滤光片会降低光照强度，不能提高X，C不符合题意；移动冷光源缩短与叶片的距离会使光照强度增大，但光饱和点之后，光合作用强度不再随着光照强度的增强而增强，不能提高X，D不符合题意。
一、 单项选择题
1．(2025·新课标卷)在一定温度下，生长在大田的某种植物光合速率(CO2固定速率)和呼吸速率(CO2释放速率)对光照强度的响应曲线如图所示。下列叙述错误的是(　C　)
A．光照强度为a时，该植物的干重不会增加
B．光照强度从a逐渐增加到b时，该植物生长速率逐渐增大
C．光照强度小于b时，提高大田CO2浓度，CO2固定速率会增大
D．光照强度为b时，适当降低光反应速率，CO2固定速率会降低
解析：光照强度为a时，光合速率等于呼吸速率，即净光合速率为0，干重不会增加，A正确。光照强度从a逐渐增加到b时，光合速率与呼吸速率差值逐渐增大，净光合速率越大，植物积累有机物越多，生长速率逐渐增大，B正确。光照强度小于b时，光照强度未达到饱和的阶段，在光照强度为主要限制因素时，提高大田CO2浓度，CO2固定速率不一定会增大(因为光照不足，光反应提供的ATP和NADPH有限，限制暗反应)；只有当光照强度达到饱和点后，提高CO2浓度，CO2固定速率才可能增大，C错误。光照强度为b时，光反应为暗反应提供ATP和NADPH，适当降低光反应速率，提供的ATP和NADPH减少，会使暗反应中CO2固定速率降低，D正确。
2．兴趣小组用真空渗水法探究环境因素对某植物光合作用强度的影响，实验结果如下表所示。下列叙述正确的是(　C　)
组别 实验条件 30 min内 上浮叶圆片 平均数/片
温度 光照强度 NaHCO3 浓度
1 10 ℃ 40 W白炽灯 1% 3
2 10 ℃ 100 W白炽灯 1% 5
3 ？ 100 W白炽灯 1% 8
4 25 ℃ 100 W白炽灯 4% 10
5 15 ℃ 60 W白炽灯 0% 0
A．该实验中自变量有温度、光照强度、CO2浓度和上浮叶片的数目
B．为探究CO2浓度对光合作用强度的影响，应将组别3中的温度控制在15 ℃
C．组别5叶圆片没有上浮的原因可能是其不能进行光合作用，没有O2产生
D．通过组别2和4的比较，可证明温度会影响该植物光合作用强度
解析：该实验中自变量有温度、光照强度和CO2浓度，上浮叶片的数目是因变量，A错误；为探究CO2浓度对光合作用强度的影响，应选择组别3和组别4进行对照，温度属于无关变量，组别3和组别4的温度应该相同，因此组别3中的温度应控制在25 ℃，B错误；组别5中NaHCO3浓度为0%，叶圆片没有上浮的原因可能是其不能进行光合作用，没有O2产生，C正确；组别2和4的温度和NaHCO3浓度均不同(不满足单一变量原则)，不能得出温度会影响该植物光合作用强度的结论，D错误。
3．(2024·湖北卷)植物甲的花产量、品质(与叶黄素含量呈正相关)与光照长短密切相关。研究人员用不同光照处理植物甲幼苗，实验结果如下表所示。下列叙述正确的是(　C　)
组别 光照 处理 首次开 花时间 茎粗 /mm 花的叶黄 素含量/ (g·kg-1) 鲜花累计 平均产量/ (kg·hm-2)
① 光照8 h/ 黑暗16 h 7月4日 9.5 2.3 13 000
② 光照12 h/ 黑暗12 h 7月18日 10.6 4.4 21 800
③ 光照16 h/ 黑暗8 h 7月26日 11.5 2.4 22 500
A．第①组处理有利于诱导植物甲提前开花，且产量最高
B．植物甲花的品质与光照处理中的黑暗时长呈负相关
C．综合考虑花的产量和品质，应该选择第②组处理
D．植物甲花的叶黄素含量与花的产量呈正相关
解析：由表可知，第①组首次开花时间最早，说明第①组处理有利于诱导植物甲提前开花，但在三组中产量最低，A错误；由题干信息可知，植物甲的花品质与叶黄素含量呈正相关，根据表格数据分析，第①组光照处理中的黑暗时长最长，花的叶黄素含量最低，而第③组光照处理中的黑暗时长最短，但花的叶黄素含量却不是最高的，说明植物甲花的品质与光照处理中的黑暗时长不是呈负相关，B错误；由表中信息可知，第②组光照处理，花的叶黄素含量最高，植物甲的花品质最好，第③组光照处理，鲜花累计平均产量最高，但与第②组差别不大，综合考虑花的产量和品质，应该选择第②组处理，C正确；由表中数据分析可知，第②组光照处理，花的叶黄素含量最高，但鲜花累计平均产量却不是最高，所以植物甲花的叶黄素含量与花的产量不是呈正相关，D错误。
4．某小组为了探究适宜温度下CO2浓度对光合作用的影响，将四组等量菠菜叶圆片排气后，分别置于盛有等体积不同浓度NaHCO3溶液的烧杯中，从烧杯底部给予适宜光照，记录叶圆片上浮所需时长，结果如图所示。下列有关叙述错误的是(　C　)
A．本实验中，温度和光照强度都属于无关变量
B．叶圆片上浮所需时长主要取决于叶圆片光合作用释放氧气的速率
C．四组实验中，0.5% NaHCO3溶液中叶圆片光合速率最高
D．若在4 ℃条件下进行本实验，则各组叶圆片上浮所需时长均会延长
解析：本实验是探究适宜温度下CO2浓度对光合作用的影响，自变量为CO2浓度(NaHCO3溶液浓度)，温度、光照为无关变量，A正确；当光合作用产生的氧气大于细胞呼吸消耗的氧气时，叶圆片上浮，叶圆片上浮所需时长主要取决于叶圆片光合作用释放氧气的速率，B正确；四组实验中，0.5% NaHCO3溶液中叶圆片上浮需要的时间最长，光合速率最低，C错误；若在4 ℃条件下进行本实验，由于低温会使酶的活性降低，净光合速率可能降低，故各组叶圆片上浮所需时长可能均会延长，D正确。
5．(2026·扬州宝应期初)研究发现，植物在高盐环境中会产生大量的活性氧，如过氧化氢等。活性氧会攻击磷脂分子，影响植物的光合作用。为了研究褪黑素对盐胁迫下紫花苜蓿光合作用和生理指标的影响，科研人员用中苜1号和WL903两种紫花苜蓿为材料，设置了对照组(CK组)、NaCl 组(200 mmol·L-1 NaCl＋1/2 Hoagland 营养液)和 MT 组(100 μmol·L-1 褪黑素＋200 mmol·L-1 NaCl＋1/2 Hoagland 营养液)进行实验，结果如下图所示。下列叙述错误的是(　C　)
A．CK组需要添加等量的1/2Hoagland营养液
B．由图可知，盐胁迫能降低紫花苜蓿的光合作用速率
C．在盐胁迫下，紫花苜蓿WL903具有更强的抗逆性
D．褪黑素能缓解盐胁迫下活性氧对光合作用相关膜结构的损伤
解析：对照组的处理是没有盐胁迫也不加褪黑素，其他条件不变，A正确；盐胁迫的环境即添加NaCl的组，与CK组相比，NaCl组中中苜1号和WL903的净光合速率均低于CK组，B正确；与中苜1号相比，有盐胁迫时，WL903净光合速率更低，过氧化氢酶的含量也更少，所以WL903抗逆性更弱，C错误；MT组过氧化氢酶含量均比NaCl组高，说明褪黑素有利于提高过氧化氢酶含量，减少活性氧对磷脂分子的攻击，D正确。
二、 多项选择题
6．农谚是我国劳动人民智慧的结晶和经验总结。下列关于农谚中涉及的生物学原理，叙述正确的有(　BC　)
A．“玉米带大豆，十年九不漏”，体现合理密植能提高光合作用速率，进而提高农作物产量
B．“稻如莺色红(水稻盈实)，全得水来供”，体现合理灌溉能促进水稻的光合作用，进而提高产量
C．“勤除草，谷粒饱”，体现除草可减少其对阳光、CO2和空间等资源的竞争，进而提高农作物产量
D．“春天粪堆密，秋后粮铺地”，体现粪堆中有机物可以被植物吸收利用，进而促进农作物增产
解析：豆科植物的根瘤中，有能固氮的根瘤菌与之共生，根瘤菌将空气中的氮转化为植物能吸收的含氮物质，能提高土壤氮含量，“玉米带大豆，十年九不漏”，与合理套种豆科植物，共生的根瘤菌能提高土壤氮含量有关，A错误；水是光合作用的原料，适宜的水分能促进水稻的光合作用，因此合理灌溉能促进水稻的光合作用来提高产量，B正确；农田杂草和农作物都是生产者，需要进行光合作用，农田杂草过多会与农作物竞争阳光和CO2，以及土壤中的矿质元素等，使农作物的光合作用下降，从而降低产量，因此“勤除草，谷粒饱”，体现除草可减少其对阳光、CO2和空间等资源的竞争，进而提高农作物产量，C正确；植物不能直接吸收粪堆中的有机物，D错误。
7．某研究性学习小组采用盆栽实验，探究土壤干旱对某种植物叶片光合速率的影响。实验开始时土壤水分充足，然后实验组停止浇水，对照组土壤水分条件保持适宜，实验结果如下图所示。下列有关分析正确的有(　ABD　)
甲
乙
A．叶片光合速率随干旱时间延长而呈下降趋势
B．叶片光合速率下降先于叶片叶绿素含量下降
C．实验2～4 d，光合速率下降是由叶片叶绿素含量下降引起的
D．实验2～4 d，光合速率下降可能是由叶片内CO2浓度下降引起的
解析：由图可知，第2～4 d时叶绿素含量并没有下降，C错误。
三、 非选择题
8．图1为光合作用过程中部分物质的代谢关系(①～⑦表示代谢途径)。Rubisco是光合作用的关键酶之一，CO2和O2竞争与其结合，分别催化C5的羧化与氧化。C5羧化固定CO2合成糖；C5氧化则产生乙醇酸(C2)，C2在过氧化物酶体和线粒体协同下，完成光呼吸碳氧化循环。请据图回答下列问题：
图1
(1)图1中，类囊体膜直接参与的代谢途径有__①⑥__(从①～⑦中选填)，在红光照射条件下，参与这些途径的主要色素是__叶绿素(或叶绿素a和叶绿素b)__。
(2)在C2循环途径中，乙醇酸进入过氧化物酶体被继续氧化，同时生成的__H2O2(过氧化氢)__在过氧化氢酶催化下迅速分解为O2和H2O。
图2
(3)将叶片置于一个密闭小室内，分别在CO2浓度为0和0.03%的条件下测定小室内CO2浓度的变化，获得曲线a、b(见图2)。
①曲线a，0～t1时段释放的CO2源于__细胞呼吸__。t1～t2时段，CO2的释放速度有所增加，此阶段的CO2源于__光呼吸和细胞呼吸__。
②曲线b，当时间到达t2点后，室内CO2浓度不再改变，其原因是__光合作用速率等于呼吸作用速率和光呼吸速率之和__。
(4)光呼吸可使光合效率下降20%～50%，科学家在烟草叶绿体中组装表达了衣藻的乙醇酸脱氢酶和南瓜的苹果酸合酶，形成了图3代谢途径，通过__将乙醇酸转化为苹果酸__降低了光呼吸，提高了植株生物量。
图3
解析：(1)类囊体薄膜是光反应的场所，发生的反应有①水光解产生氧气以及⑥NADPH与ATP的形成。叶绿素主要吸收红光和蓝紫光，类胡萝卜素主要吸收蓝紫光；用红光照射，参与反应的主要是叶绿素，叶绿素包括叶绿素a和叶绿素b。(2)过氧化氢酶能将过氧化氢分解为O2和H2O，所以在C2循环途径中，乙醇酸进入过氧化物酶体被继续氧化，同时生成的过氧化氢(H2O2)在过氧化氢酶催化下迅速分解为O2和H2O。(3)曲线a的0～t1时段无光照，释放的CO2源于细胞呼吸，t1～t2时段有光照，CO2由细胞呼吸和光呼吸共同产生。曲线b，有光照后t1～t2时段CO2下降最后达到平衡，说明光呼吸速率、细胞呼吸速率和光合作用速率达到了平衡。(4)图3代谢途径将光呼吸的关键反应物乙醇酸转化为苹果酸，通过降低光呼吸提高植株生物量。
9．(2026·丹阳期初质检)科研人员为了探究外界条件改变对大豆光合作用影响的机制，进行了若干项实验，其中一项实验的结果如图1所示。研究发现，光呼吸在高光照强度、高温、低二氧化碳浓度、高氧气浓度、干旱等条件下较强，这些条件通过影响Rubisco酶(卡尔文循环中CO2固定过程中最关键的酶)的活性或气孔开闭，促使植物进入光呼吸代谢途径。大豆的光合作用和光呼吸过程中，碳元素的转移情况如图2所示。请回答下列问题：
注：CK表示对照组，L表示中度干旱组，M表示重度干旱组；气孔导度指的是气孔开启程度。
图1
图2
(1)图1所示实验的自变量是__干旱程度和时间__，该实验是在高温条件下进行的，判断理由是__对照组的气孔导度在逐渐降低__。
(2)图2过程③中O2与CO2竞争性结合Rubisco酶同一位点，由此可推测出过程③发生的场所为__叶绿体基质__。大豆植物进行光合作用的细胞中消耗O2的场所有__叶绿体(基质)和线粒体(内膜)__。
(3)结合图1、图2分析，4～6 d气孔导度__降低__，但大豆胞间CO2浓度上升的原因可能是__光呼吸增强，产生的CO2增多__。
(4)植物体在光照、高O2、低CO2情况下，叶绿体内NADPH/NADP＋比值较高，会导致H2O光解产生的__电子__与O2结合产生自由基，从而损伤叶绿体中的__类囊体__(结构)，进而影响光反应过程。光呼吸可消耗过多的__NADPH__，有助于降低自由基，从而起保护作用。
(5)为了使Rubisco酶的活性更倾向于发生图2中②的反应，以提高田间大豆的产量，改变外界条件的措施有__提高环境CO2浓度、适当灌溉、适当遮阴、进行叶面喷水降温__。
解析：(1)据图1可知，该实验的自变量为不同干旱程度和时间。由图1可知，对照组(CK)未进行干旱处理，但实验期间，气孔导度也不断下降，说明该实验在高温环境下进行。(2)图2过程③中O2与CO2竞争性结合Rubisco酶同一位点，Rubisco酶参与光合作用暗反应过程，因此场所为叶绿体基质。大豆植物进行光合作用的细胞通过有氧呼吸和光呼吸都消耗O2，场所分别为线粒体(内膜)和叶绿体(基质)。(3)据图1和图2分析，实验的4～6 d，气孔导度依然下降，但胞间CO2浓度上升，说明胞间CO2浓度上升的原因可能是光呼吸增强，产生的CO2增多。(4)植物体在光照、高O2、低CO2情况下，叶绿体内NADPH/NADP＋比值较高，会导致H2O光解产生的电子与O2结合产生自由基，自由基可攻击磷脂分子，从而损伤叶绿体中的类囊体，进而影响光反应过程。光呼吸可消耗过多的NADPH，有助于降低自由基，从而起保护作用。(5)由题干可知，光呼吸在高光照强度、高温、低二氧化碳浓度、高氧气浓度、干旱等条件下较强，所以为了使Rubisco酶的活性更倾向于发生图2中②光合作用暗反应中CO2的固定过程，可采取的措施有提高环境CO2浓度、适当灌溉、适当遮阴、进行叶面喷水降温等。

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