搜索
│光合作用(二)考点整合环境因素对光合作用强度的影响及其在生产上的应用因素对光合作用的影响在生产上的应用光1.光照强度：光合作用随光照强度的变化而变化。光照弱时光合作用减慢，光照逐步增强时光合作用随之加快，但是光照增强到一定程度，光合作用速度____________2.光质不同影响____________，白光为复色光，光合作用能力最强。单色光中红光作用最快，蓝紫光次之，绿光最差3.日变化，光合速率在一天中有变化，一般与太阳辐射进程相符1.适当提高光照强度2.延长光合作用时间3.增加光合作用面积——合理密植4.对温室大棚用无色透明玻璃5.若要降低光合作用则用有色玻璃，如用红色玻璃，则透红光吸收其他波长的光，光合能力较白光弱，但较其他单色光强不再增加光合速率因素对光合作用的影响在生产上的应用温度光合作用的光反应和暗反应是酶促反应，温度直接影响酶的活性，从而影响光合速率。温度过高，还会影响植物叶片开度，影响CO2供应，进而影响__________，从而影响光合速率1.适时播种2.温室栽培植物时，白天适当提高温度，晚上适当降温3.植物“午休”现象的原因之一二氧化碳浓度二氧化碳是光合作用的原料之一。环境中二氧化碳浓度的高低明显影响光合速率。在一定范围内，植物的光合速率是随CO2浓度增加而增加，但到达一定程度时再增加CO2浓度，光合速率不再增加温室栽培植物时适当提高室内CO2的浓度，如施放一定量的干冰或多施农家肥气孔暗反应因素对光合作用的影响在生产上的应用矿质元素矿质元素或影响光合作用。N、Mg、Fe、Mn、Cu、P、Cl产生直接影响(N影响酶的含量，N、Mg、Fe、Mn影响叶绿素的组成或生物合成)。K、P、B对光合作用产生间接影响合理施肥水水分是光合作用原料之一，缺少时光合速率下降合理灌溉直接间接要点探究►探究点一影响光合作用的因素及其在农业生产上的应用1.光合作用速率光合作用速率通常以每小时每平方分米叶面积吸收CO2毫克数表示，一般测定光合速率的方法都没有把叶子的呼吸作用考虑在内，所以测定的结果实际是光合作用减去呼吸作用的差数，叫做表观光合速率或净光合速率。如果同时测定其呼吸速率，把它加到表观光合速率上去，则得到真正光合速率。(呼吸速率是指单位数量的活体组织，在单位时间内，消耗的氧气的量或释放的二氧化碳的量。)真正光合速率＝表观光合速率＋呼吸速率2.影响光合作用的因素影响光合作用的因素主要有光照强度、CO2浓度、温度、必需矿质元素的供应和水。(1)光照强度：光照是植物进行光合作用的最重要的外界条件，没有光照就不能进行光合作用。一般而言，植物光合作用强度是随光照强度的增加而增加。植物进行光合作用的同时也在进行呼吸作用，当植物在某一光照强度条件下进行光合作用所吸收的CO2与该温度条件下植物进行呼吸作用所放出的CO2量达到平衡时，这一光照强度就称为光补偿点。当光照强度增加到一定程度后，植物的光合作用强度不再增加或增加很少时，这一光照强度就称为植物光合作用的光饱和点。如图11－1所示。图11－1曲线分析：①A点表示光照强度为0，此时只进行细胞呼吸，释放CO2量表明此时的呼吸强度。②AB段表明光照强度加强，光合作用逐渐加强，CO2的释放量逐渐减少，有一部分用于光合作用；而到B点时，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，称B点对应的光照强度为光补偿点。③BC段表明随着光照强度不断加强，光合作用强度不断加强，到C点不再加强了。称C点对应的光照强度为光饱和点。应用：阴生植物的B点前移，C点较低，如图中虚线所示。间作套种时农作物的种类搭配，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：CO2是植物进行光合作用的原料，只有当环境中的CO2浓度达到一定浓度时，植物才能进行光合作用。植物能够进行光合作用的最低CO2浓度称为CO2的补偿点，当环境中的CO2低于这一浓度时，就不能进行光合作用。一般来说，在一定的范围内，植物光合作用的强度随CO2浓度的增加而增加，但达到一定浓度后，光合作用强度就不再增加或增加很少，这时的CO2浓度称为CO2的饱和点。如CO2浓度继续升高，光合作用不但不会增加，反而要下降，甚至引起植物CO2中毒，而影响植物正常的生长发育，如图11－2所示。图11－2应用：对农田里的农作物应合理密植，“正其行，通其风”；对温室作物来说，应增施农家肥料或使用CO2发生器。(3)温度：在一定温度范围内，提高温度可以提高酶的活性，加快反应速度。光合作用也不例外，在一定的温度范围内，在正常的光照强度下，提高温度会促进光合作用的进行。但提高温度也会促进呼吸作用。所以植物净光合作用的最适温度不一定就是植物体内酶的最适温度。如图11－3所示。图11－3应用：冬天，温室栽培可适当提高温度；夏天，温室栽培要适当降低温度。白天调到光合作用最适温度，以提高光合作用；晚上适当降低温度，降低酶的活性，以降低细胞呼吸强度，保证有机物积累。(4)必需矿质元素的供应：绿色植物进行光合作用时，需要多种必需的矿质元素。矿质元素直接或间接影响光合作用。如N元素是催化光合作用过程各种酶以及NADP＋和ATP的重要组成成分；P元素也是NADP＋和ATP的重要组成成分。Mg是构成叶绿素的元素；K影响糖类的合成和运输。应用：合理施肥。(5)水：水是光合作用的原料。水是光合作用的原料和化学反应的介质，水对光合作用的影响在多数情况下是间接影响。缺水导致气孔关闭，限制CO2进入叶片；缺水引起叶片内淀粉水解加强，可溶性糖过多，光合产物输出缓慢等。因此要预防干旱，合理灌溉。(6)温度、光照强度、CO2浓度综合因素影响图11－4P点之前时，限制光合速率的因素应为横坐标所表示的因子，随其因子的不断加强，光合速率不断提高。当到Q点时，横坐标所表示的因素，不再是影响光合速率的因子，要想提高光合速率，可适当提高图示中的其他因子。例1[2009·广东理基卷]将在黑暗中放置一段时间的叶片均分4块，置于不同的试管中，按下表进行实验，着色最浅叶片所在的试管是()试管编号①②③④实验处理CO2溶液＋＋＋＋光照白光蓝光红光绿光碘液＋＋＋＋注：“＋”表示具有该条件。A.①B．②C．③D．④【解析】将叶片在黑暗中放置一段时间是进行饥饿处理，消耗掉有机物，然后用不同的光照射，进行光合作用，用碘液处理看有机物产生的多少，因为叶绿体中的色素几乎不吸收绿光，所以着色最浅叶片所在的试管是④号管。【点评】空气中二氧化碳的浓度，土壤中水分的多少，光照的长短与强弱，光的成分以及温度的高低等，都是影响光合作用强度的外界因素。光合作用的强度可以通过测定一定时间内原料消耗或产物生成的数量来定量地表示。下列变式演练考查水分、二氧化碳等因素对光合作用的影响。【答案】D变式题[2009·江苏卷]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，实验结果如图11－5所示。下列有关分析不正确的有()图11－5A.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天，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天，光合速率下降可能是由叶片内CO2浓度下降引起的【答案】C【解析】本题考查光合作用相关知识。从图甲中可以看出实验组干旱，其光合速率随干旱时间延长下降，所以A正确；图甲中光合速率下降时间在第2天，图乙叶绿素含量下降在第4天，所以B正确；从图乙看出实验2～4天，叶片叶绿素含量并没有下降，所以C错误；实验2～4天，由于干旱叶片气孔关闭，叶片内CO2浓度下降可能会引起光合速率下降。►探究点二不同状况下，同一植物气体代谢特点及代谢相对强度的表示方法1.黑暗状态时，植物只进行细胞呼吸，不进行光合作用(1)气体代谢特点：此状态下，植物从外界吸收O2，并将细胞呼吸产生的CO2释放到体外(如图A)。(2)细胞呼吸相对强度可用如下三种方式表示：①用CO2释放量(或实验容器内CO2增加量)表示；②用O2吸收量(或实验容器内O2减少量)表示；③用植物重量(有机物)的减少量表示。2.弱光情况下，植物同时进行光合作用和细胞呼吸(1)细胞呼吸速率大于光合作用速率，此状态下，植物的气体代谢特点与黑暗情况下相同。但吸收O2与放出CO2量较少(如图B)。细胞呼吸相对强度可用如下三种方式表示：①用CO2释放量表示：N1＝N2－N；②用O2吸收量表示：m2＝m1－m；③用植物重量(有机物)减少量表示。图11－6(2)细胞呼吸速率等于光合作用速率时，植物与外界不进行气体交换，即没有O2和CO2的吸收与释放(如图C)。3.较强光照时，植物同时进行光合作用和细胞呼吸，且光合作用速率大于细胞呼吸速率(1)气体代谢特点(如图D)：植物光合作用所利用的CO2(用N表示)除来自植物自身细胞呼吸(N2)之外，不足部分来自外界(N1)；植物光合作用产生的氧气(m)除用于自身细胞呼吸之外(m1)，其余氧气释放到周围环境中(m2)。分析图可知：N＝N1＋N2，m＝m1＋m2。(2)光合作用相对强度的表示方法①用O2释放量(或容器中O2的增加量)表示：m2＝m－m1；②用CO2吸收量(或容器中CO2的减少量)表示：N1＝N－N2；③用植物重量(或有机物量)的增加量表示。【说明】有关光合作用和呼吸作用的计算(1)光合作用和呼吸作用的原料和产物正好相反，但二者不是可逆过程(2)光合作用所需的CO2有两个来源：①呼吸作用产生的，②从周围空气中吸收的(如是水生植物，则是从周围的水中吸收的)光合作用释放的O2有两个去向：①用于呼吸作用，②呼吸作用用不完的，才释放到周围的空气中光合作用制造(生产、合成)的葡萄糖的两个去向：①用于呼吸作用消耗，②呼吸作用消耗不完的，才用于积累(3)发生时间：光合作用(有光照时)，呼吸作用(有光和无光时间)(4)只要温度相等，有光照和无光照情况下，植物的呼吸作用强度相等(5)标准状况下，1mol气体的体积是22.4升(L)；1升＝1000毫升(mL)(6)摩尔数与质量的关系：摩尔数＝物质的质量(克)/相对分子质量(或摩尔质量)(7)要注意单位的换算(8)一定要记牢光合作用和呼吸作用的总反应式；注意不要算错相对分子质量，最好记住：葡萄糖是180，CO2是44，O2是32。(9)光合作用和呼吸作用的相对强弱(以绿色植物为例)：①没有光合作用时，植物仍有呼吸作用，植物体内葡萄糖的总量减少，环境中的CO2量增加，O2减少②有光合作用但弱于呼吸作用时，植物体内葡萄糖的总量减少，环境中的CO2量增加，O2减少③光合作用和呼吸作用的强度相等，植物体内葡萄糖的总量不变，环境中的CO2量不变，O2量不变④光合作用强度大于呼吸作用，植物体内葡萄糖的总量增加，环境中的CO2量减少(减少部分即用来合成葡萄糖的增加部分)，O2量增加(增加部分即是积累了多少葡萄糖时所释放的部分)⑤不存在只进行光合作用而不进行呼吸作用的生物或细胞光合作用产量植物的光合作用产量(即植物积累有机物的总量)取决于光合作用和呼吸作用两方面，植物通过光合作用制造有机物，同时通过呼吸作用消耗有机物，因此光合作用产量＝光合作用合成的有机物总量—呼吸作用分解的有机物总量。凡是影响光合作用和呼吸作用的因素都会影响植物的光合作用产量，这些因素包括光(含光照强度、日照长度和光质)、温度、大气中CO2含量等等。光合作用强度和呼吸作用强度一般以光合速率和呼吸速率(即单位时间单位叶面积吸收和放出CO2的量或放出和吸收O2的量)来表示植物光合作用和呼吸作用的强度，并以此间接表示植物合成和分解有机物的量的多少。在黑暗条件下植物不进行光合作用，只进行呼吸作用，因此此时测得的氧气吸收量(即空气中O2的减少量)或二氧化碳释放量(即空气中的CO2增加量)直接反映呼吸速率。在光照条件下，植物同时进行光合作用和呼吸作用，此时测得的空气中氧气的增加量(或二氧化碳减少量)比植物实际光合作用所产生的O2量(或消耗的CO2量要)少，因为植物在光合作用的同时也在通过