影响光合作用的因素及光合作用原理的应用

第十九课时能量之源——光与光合作用(3)(影响光合作用的因素及光合作用原理的应用)考点一光合作用原理的应用【基础知识整合】1．光合作用强度：是指植物在内通过光合作用制造糖类的数量。2．增加光合作用强度的措施：控制和温度，适当增加作物环境中等。3．影响光合作用强度的外界因素有：空气中、土壤中、、以及等。单位时间光照强度CO2浓度CO2浓度水分的多少光照的长短与强弱光的成分温度的高低【知识拓展】1．探究光照强度对光合作用强度的影响及相关分析(1)实验流程打出小圆形叶片(30片)：用打孔器在生长旺盛的绿叶上打出(直径＝1cm)↓抽出叶片内气体：用注射器(内有清水、小圆形叶片)抽出叶片内气体(O2等)↓小圆形叶片沉水底：将内部气体逸出的小圆形叶片放入黑暗处盛有清水的烧杯中，小圆形叶片全部沉到水底↓对照实验及结果：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甲10片20mL强多乙10片20mL中中丙10片20mL弱少(2)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(小圆形叶片中产生的O2多，浮起的多)。(3)光照强度与光合作用速率的关系曲线分析应用①曲线分析(如右图)A点光照强度为0，此时只进行细胞呼吸，释放的CO2量可表示此时细胞呼吸的强度。AB段：随光照强度增强，光合作用强度也逐渐增强，CO2释放量逐渐减少，这是因为细胞呼吸释放的CO2有一部分用于光合作用，此时细胞呼吸强度大于光合作用强度。B点：细胞呼吸释放的CO2全部用于光合作用，即光合作用强度等于细胞呼吸强度(光照强度只有在B点以上时，植物才能正常生长)，B点所示光照强度称为光补偿点。BC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点以上不再增强了，C点所示光照强度称为光饱和点。②应用：阴生植物的B点前移，C点较低，如图中虚线所示，间作套种农作物的种类搭配，林带树种的配置，可合理利用光能；适当提高光照强度可增加大棚作物产量。2．CO2浓度对光合作用强度的影响(1)曲线分析(如下图)：图1和图2都表示在一定范围内，光合作用速率随CO2浓度的增加而增大，但当CO2浓度增加到一定范围后，光合作用速率不再增加。图1中A点表示光合作用速率等于细胞呼吸速率时的CO2浓度，即CO2补偿点；图2中的A′点表示进行光合作用所需CO2的最低浓度。图1和图2中的B和B′点都表示CO2饱和点。(2)应用：在农业生产上可以通过“正其行，通其风”、增施农家肥等增大CO2浓度，提高光能利用率。3.温度对光合作用速率的影响(1)曲线分析(如右图)：温度主要是通过影响与光合作用有关酶的活性而影响光合作用速率。(2)应用：冬天，温室栽培可适当提高温度，也可适当降低温度。白天调到光合作用最适温度，以提高光合作用；晚上适当降低温室温度，以降低细胞呼吸，保证植物有机物的积累。4.必需元素供应对光合速率的影响(1)曲线分析(如右图)：在一定浓度范围内，增大必需元素的供应，可提高光合作用速率，但当超过一定浓度后，会因土壤溶液浓度过高而导致植物渗透失水而萎蔫，从而使光合速率下降。(2)应用：根据作物的需肥规律，适时、适量地增施肥料，可提高农作物产量。5.水分的供应对光合作用速率的影响(1)影响：水是光合作用的原料，缺水既可直接影响光合作用，又会导致叶片气孔关闭，限制CO2进入叶片，从而间接影响光合作用。(2)应用：根据作物的需水规律合理灌溉。【典例精析】【例1】为探究影响光合作用强度的因素，将同一品种玉米苗置于25℃条件下培养，实验结果如图所示。请回答：(1)与D点相比，B点条件下限制玉米CO2吸收量的因素是，C点条件下限制玉米CO2吸收量的主要因素是。(2)实验结果表明，在的条件下施肥效果明显，除本实验所涉及的因素外，从增加光合面积的角度考虑，采取措施能提高玉米的光能利用率。光照强度水分土壤含水量在40%～60%合理密植【考查类型】本题主要考查环境因素对光合作用强度的影响及应用。【解析】通过图解可以看出光合作用的影响因素有光照强度、含水量、矿质元素等，B点与D点比较是光照强度，C点与D点比较是含水量影响，通过图解可看出施肥影响明显是在含水量大于40%的条件下，增加光能利用率一般是合理密植。【方法归纳】限制因子的确定是学生学习中的难点，关键要通过比较弄清引起效率低或高的原因，这样才能正确找出限制因子。课时练习二十一、选择题(每小题只有一个正确选项)1．如果将一株绿色植物栽培在含H218O的完全培养液中，给予充足的光照，经过较长时间后，18O可能存在于下列哪一组物质中()①周围空气的氧气中②暗反应过程中产生的葡萄糖中③周围空气中的水分子中A．只有①是正确的B．只有①③是正确的C．除③之外都正确D．①②③都正确D2．在正常情况下进行光合作用的某植物，突然改变某条件后即发现其叶肉细胞内的五碳化合物突然上升，你认为上述情况中，所改变的条件是()A．停止光照B．停止光照并升高二氧化碳的浓度C．升高二氧化碳的浓度D．降低二氧化碳的浓度【解析】降低CO2浓度后，暗反应减弱，CO2的固定减弱，C3还原仍正常进行，C5不断积累，含量上升。D3．如图甲表示随着光照强度的改变(其他条件不变)，水稻对CO2的吸收量的变化；乙图表示叶肉细胞中的某种生理过程。下列各项叙述不正确的是()A．突然中断CO2的供应，则叶绿体首先积累起来的物质是fB．A点时，反应ADP＋Pi→ATP需要的酶只存在于细胞质基质和线粒体C．光照在CD之间时，反应ATP→ADP＋Pi只发生在细胞的叶绿体基质D．光照在CD之间时，d的移动速度加快C【解析】细胞在进行光合作用的同时还进行其他生命活动，故光照在CD之间时，反应ATP→ADP＋Pi并非只发生在细胞的叶绿体基质，C不正确。4．植物的生理活动受各种因素影响，右图为科学家研究的在20℃时某C3植物光合作用强度与光照强度的关系曲线图，下列有关叙述不正确的是()A．若适当提高温度，则b点右移，cd段位置上移B．a点时叶肉细胞中产生ATP的细胞器只有线粒体C．其他条件适宜，当植物少量缺Mg时，b点将右移D．若横坐标为CO2浓度，曲线表示阴生植物，则b点左移A【解析】与呼吸作用相比，光合作用的最适温度偏低，当温度超过光合作用最适温度以后，随着温度的升高，光合作用强度降低，而呼吸作用强度却继续升高，故净光合作用下降，则图中cd段位置可能下移。图中b点表示光合作用和呼吸作用相等，提高温度，呼吸作用增强，要达到光合作用和呼吸作用强度相等，b点应右移。5．取某种植物生长状态一致的新鲜叶片，用打孔器打出若干圆片，圆片平均分成甲、乙、丙三组，每组各置于一个密闭装置内，并分别给予a、b、c三种不同强度的光照，其他条件一致。光照相同时间后，测得各装置内氧气的增加量如图所示，下列叙述错误的是()A．装置内增加的氧气来自于水B．光照强度为a时，光合作用停止C．丙组装置内的CO2含量照光后比照光前低D．该图反映了光合作用强度与光照强度的关系B【解析】光照强度为a时，氧气增加量为零并不能说明光合作用停止，有可能在进行暗反应。6．下图表示夏季晴朗白天植物光合速率的变化，下列分析中，不正确的是()A．如果A、B两曲线表示不同CO2浓度下同一植物两个生理状况相同的叶片的光合速率，那么曲线A表示较高浓度CO2环境下的光合速率。B．如果两曲线表示相同CO2浓度条件下同一植物两个生理状况相同的叶片的光合速率，那么曲线A表示较强光照下的光合速率C．产生c点的主要原因是中午气温过高，抑制了酶的活性D．影响ab段和de段变化的主要限制因子都是光照强度C【解析】产生C点的主要原因是中午气温过高，导致叶片气孔关闭，无法获得充足的CO2。7．某同学想探究二氧化碳浓度与光合速率的关系。他取A、B、C、D四株都有5片叶的小白菜，用直径1cm的打孔器打取小叶圆片各10片，并设法抽去气体使之下沉，置于光下。取100mL三角瓶4个，编号1～4，按下表操作(光照、温度相同且适宜)并记录结果。下列评价或修正不合理的是()编号实验处理30min内上浮叶圆片数(片)叶圆片来源叶圆片数(片)自来水(mL)NaHCO3(g)1A1040022B1040163C1040344D104055BA．自变量二氧化碳浓度的控制不严格B．只要控制光照、温度相同即可C．实验材料本身存在的差异会影响实验结果D．制备的叶圆片在投入三角瓶之前应放于黑暗处【解析】根据表中数据，该实验的自变量为CO2浓度，其他因素都是无关变量，除了光照、温度外，还有很多干扰因素，如实验材料本身的差异、叶圆片内的原有气体等。8．在相同光照和温度条件下，空气中CO2含量与植物光合产量(有机物积累量)的关系如图所示。理论上某种植物能更有效的利用CO2，使光合产量高于m点的选项是()A．若a点在a2，b点在b2时B．若a在a1，b在b1时C．若a点在a2，b在b1时D．若a在a1，b点在b2时D9．在严寒的冬天，利用温室进行蔬菜种植，可以提高经济效益，但需要调节好温室的光照、湿度、气体和温度，以提高产品的产量和品质，下列措施及方法正确的是()①由于温室内外温差大，在温室薄膜上(或玻璃)结成一层水膜，要及时擦干，以防透光率降低②适当的增加光照，以补充冬季阳光不足③尽量增加空气湿度，以降低植物的蒸腾作用④向温室内定期施放二氧化碳气体，以增加光合作用强度⑤向温室内定期施放氧气，以降低呼吸作用强度⑥冬季温室内温度尽量维持恒定A．①②④B．①②④⑥C．②③⑤⑥D．③④⑥A10．(2011福建)下图是夏季晴朗的白天，玉米和花生净光合速率(单位时间、单位叶面积吸收CO2的量)的变化曲线，下列叙述错误的是()A．在9：30～11：00之间，花生净光合速率下降的原因是暗反应过程减缓B．在11：00～12：30之间，花生的单位叶面积有机物积累量比玉米的多C．在17：00时，玉米和花生的单位叶面积释放O2速率相同D．在18：30时，玉米既能进行光反应，也能进行暗反应B【解析】在9：30～11：00之间，花生净光合速率下降的原因是由于气孔关闭，CO2供应不足，暗反应过程减缓。在11：00～12：30之间，花生净光合速率小于玉米，故而在该时间内花生单位叶面积有机物的积累量比玉米的少。在17：00时，玉米和花生的净光合速率相等，故两者在此时刻O2释放速率相等。在18：30时，玉米净光合速率为零，即在此时刻玉米光合作用速率等于呼吸作用速率。二、非选择题11.小麦是我国主要的农作物，右图是生活在一定环境中的小麦光合作用部分过程图解，其中A、B、C表示三种化合物，a、b表示两个生理过程。(1)该过程发生的场所在叶绿体的。(2)C物质既作为b过程进行时的还原剂，又为b过程提供。(3)若将植物突然转移到高温、强光照、干燥的环境中，叶片气孔将逐渐关闭，此时叶肉细胞内B物质含量的变化是。基质能量下降(4)将该植物的一叶片置于恒温的密闭小室，调节小室的CO2浓度，在适宜的光照条件下测定叶片光合作用的强度(以CO2的吸收速率表示)，测定结果如下图：若降低光照强度后重新测定，请在原图中用虚线表示出最可能的测定结果。见下图【解析】此图整个过程表示暗反应过程，进行的场所为叶绿体基质。A为C5化合物，B为C3化合物，C为NADPH，a为CO2的固定，b为C3化合物的还原。NADPH即作为还原剂，又可提供能量。当叶子的气孔关闭时，叶片吸收的CO2量减少，导致C3化合物生成量减少，ATP、NADPH增多。12.下图甲为某校生物兴趣小组探究光照强度对茉莉花光合作用强度影响的实验装置示意图，图乙为每小时所测得的结果。据图分析：(1)请写出控制本实验自变量的一种方法：。(2)为了防止无关变量对实验结果的干扰，本实验还应设置对照实验，请问对照装置如何设置？。(3)实验测得，当用40W灯泡照射时，红色液滴没有发生移动，这是因为此时，当改用80W灯泡照射时，叶绿体中C5的含量将。(4)B点以后，限制茉莉花光合速率的主要环境因素有。用不同瓦数灯泡或改变灯与广口瓶的距离将装置中的茉莉花换成死花，其他设置与装置甲一样光合速率等于呼吸速率增多温度、CO2(5)图