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第6
课时
光合作用的影响因素
1.影响光合作用强度的环境因素。2探究光照强度对光合作用强度的影响。
知识自主梳理
实验:探究光照强度对光合作用强度的影响
1.光合作用强度
(I)概念:植物在supl(O1)单位时间内通过光合作用制造sup1(O2)糖类的数量。
(2)表示方法:用一定时间内sup1(03)原料消耗或产物生成的数量来定量表示。
2.探究光照强度对光合作用强度的影响
(①)实验原理:抽去圆形小叶片中的气体后,叶片在水中supl(O4)下沉,光照下叶片进行光合
作用产生supl(05)氧气,充满细胞间隙,叶片又会supl(O6上淫。在一定范围内,光合作用
越强,单位时间内圆形小叶片上浮的数量supl(O7)越多。
(2)步骤
取材
用直径为0.6cm的打孔器在生长旺盛的叶片
上打出30片圆形小叶片(避开大的叶脉)。
①用注射器(内有清水、圆形小叶片)抽出
抽气
叶片内气体
②处理过的小叶片放入黑暗处盛有清水的烧
杯中待用。
①向3只盛有富含C0,清水的小烧杯中各放
光照
10片小叶片。
②将3只烧杯分别置于强、中、弱三种光
↓
照下。
观察并
同一时间段内各实验装置中圆形小叶片浮
记录
起的数量
(3)实验结果:在一定范围内,光照越强,烧杯内单位时间内浮起的圆形小叶片sup1(O8)越多
(4)实验结论:在一定光照强度范围内,随着光照强度增强,光合作用强度也sup1(09)增强。
二影响光合作用强度的环境因素
1.光
(1)光照时间越长,产生的光合产物supl(O1)越多。
(2)由于光合色素吸收supl(O2)红光和蓝紫光最多,吸收supl03)绿光最少,所以光的波长会
1
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影响光合作用强度。
(3)光照强度
光补偿点:光合作用强度等于呼吸作用强度时的光照强度。
光饱和点:达到最大光合作用强度时的最小光照强度。
吸
真正光
B
呼吸速常
C光照强度
黑暗中呼吸释放的C0,量
曲线对应点或线段
细胞生理活动
A点
光照强度为supl(04)麦,只进行supl(O5)组胞呼吸
随光照强度增强,光合作用强度sup1(O6增强,但仍比呼吸作用强度
AB段
stup1(07)
光合作用强度sup1(O8)等于呼吸作用强度,此时的光照强度为光补偿
B点
点
光合作用强度随光照强度的增强而sup1(O9)增强,而且光合作用强度
BD段
supl(10)大于呼吸作用强度
光合作用强度达到supl(1)最大值时所需要的supl(12)最小光照强
C点
度,即光饱和点
DE段
supl(13)光合作用强度不再随光照强度增大而增强
AD段主要限制因素:supl(14)光照强度。
DE段主要限制因素:supl(I5)CO2浓度等。
(④不同代谢情况下的叶肉细胞气体交换
代谢
叶肉细胞气体交换
CO.
只进行呼吸作用
植物释放CO2,吸收O2
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0
光合速率<呼吸速率
植物释放CO2,吸收O2
CO:
光合速率=呼吸速率
01
植物表观上不与外界气体发生交换
Q
CO.C0:
光合速率>呼吸速率
02
植物吸收CO2,释放O2
注:植物光合速率=呼吸速率时,叶肉细胞光合速率>呼吸速率。
(⑤)应用:适当supl(16提高光照强度:supl(17)延长光合作用时间:温室大棚用supl(18)无
色透明的塑料膜或玻璃。
2.CO2浓度
吸收C021
光
B
用
ACO浓度
C0,浓度
释放C0,
图1
图2
(1)原理:CO2影响supl(19)暗反应阶段,制约s\upl(20)C的形成。
(2)曲线解读
①图1中A点表示supl(21)CO2补偿点,即光合速率等于呼吸速率时的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。
③B点和B点对应的CO2浓度表示supl(22)CO2饱和点。
(3)应用:温室栽培植物时,适当提高室内sup1(23)CO2的浓度,如放一定量的干冰或多施
sup1(24)有机肥:大田中,要注意通风透气。
3.温度
3
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,光合作用强度
B
01020304050温度(℃
(1)温度通过影响酶的sup1(25)活性来影响光合作用强度(主要制约暗反应)。
(2)应用:适时播种:温室栽培时白天适当supl(26提高温度,夜间适当supl(27降低温度。
4.水及矿质元素
(Q)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。
光合作用强度
0含水量及矿质元素
(②)水既是光合作用的原料,又是体内各种化学反应的介质,也参与光合作用过程中反应物和
生成物的运输;水还会影响sup1(28)气f孔开团,从而影响CO2进入植物体,间接影响光合作
用。
(3)应用:根据作物的生长规律,合理灌溉和施肥。
5,多因素对光合速率影响
(1)多因素对光合速率影响的曲线变化规律分析
如图所示:
白变量2温度
白变量2光照强度
自变量2C0:浓度
高光强光
30C
09
中光强合
10℃
低光强试
低CO,浓度
P
Q
光照强度
CO,浓度
光照强度
自变量1
白变量1
自变量1
(2)限制因素分析
4
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P点前:限制光合速率的因素为横坐标所表
示的因素,即图中的自变量1
Q点之后:横坐标所表示的因素不再是限制
一光合速率的因素,限制因素为图中的自变
量2
P,Q之间:主要限制因素为一是横坐标表示
的因素,二是多条曲线上标注的因素
特别提醒
1.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,进而提高光合产量。
2.北方夏季中午,温度很高,蒸腾作用很强,失水过多,导致大量气孔关闭,CO2吸收减少
,光合作用强度明显减弱。
三影响光合作用的内部因素
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
↑光合速率
B阳生植物
曲线厂补偿点A'圆<A
阴生植物
解读
分析饱和点B四<B
0
光照强度
应用间作套种
2.植物叶片的叶龄、叶绿素含量及酶
OA段,随叶龄增大,
叶面积增大,色素含
量增多,酶的含量和
网活性增大,光合速
曲线
率加快
分析
+光合速率
A点之后,随叶龄增
解读
大,色素、酶含量诚
少,酶国活性减弱。
光合速率减慢
A叶龄
应用
适时摘除老叶
3.植物叶面积指数
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在一定范围内,随叶
曲线面积不断增大,光合
分析作用强度不断增加,超
物质量
总光合量
过一定范围后,光合
呼吸量解读
作用强度国不再增加
干物质量
适当修苗,合理施肥
叶面积指数
浇水,避免枝叶徒长,
应用封行过早。温室栽培
植物时,可通过©合
理密植来增加光合作
用面积
(易错判断
1.植物体单位时间内释放O2的速率、产生CO2的速率可以用来表示净光合速率。(√)
2.植物体光合速率大于等于呼吸速率时,能够积累生长所需的有机物。(×)
3.一般而言,阳生植物的光补偿点和光饱和点都大于阴生植物。(√)
4.光照强度大于光饱和点后,限制植物光合作用速率的主要因素是CO2的浓度。(√)
5.光照强度等于光补偿点时,植物的光合作用速率为0。(×)
6.植物在夏季有“午休”现象,是由于中午温度升高,提高了呼吸酶的活性,进而提高呼吸
作用速率,从而降低了净光合速率。(×)
7.由于水是光合作用的原料,因此为了提高农作物的产量,土壤湿度越大越好。(×)
8.植物在白天进行光合作用,合成有机物,储存能量:在夜晚进行呼吸作用分解有机物,释
放能量,用于各项生命活动。(X)
9.种植农作物时要“通其风,正其行”,有利于通风以提高二氧化碳浓度,进而促进光合作
用。(√)
10.对于温室种植的作物,可以通过适当延长光照时间、提高昼夜温差、铺盖绿色棚膜等方
式,提高作物产量。(×)
经典考题训练
考向一围绕环境因素对光合作用的影响,考查科学思维
[例)】(2023北京,3)在两种光照强度下,不同温度对某植物CO2吸收速率的影响如图。对
此图理解错误的是()
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吸收
高光强
30
20
低光强
CP
-0%
CP
1020
30
40
叶温℃
A.在低光强下,CO2吸收速率随叶温升高而下降的原因是呼吸速率上升
B.在高光强下,M点左侧CO2吸收速率升高与光合酶活性增强相关
C.在图中两个CP点处,植物均不能进行光合作用
D.图中M点处光合速率与呼吸速率的差值最大
答案:C
解析:CP点表示CO2吸收速率为0,代表光合速率和呼吸速率相等,而不是植物不进行光合
作用,C错误:CO2吸收速率代表净光合速率,即光合速率与呼吸速率的差值,M点净光合
速率最高,光合速率与呼吸速率的差值最大,D正确。
[例2](2022湖南,13,改编)在夏季晴朗无云的白天,10时左右某植物光合作用强度达到
峰值,12时左右光合作用强度明显减弱。光合作用强度减弱的原因可能是()
A.叶片蒸腾作用强,失水过多使气孔部分关闭,进入体内的CO2量减少
B.光合酶活性降低,呼吸酶不受影响,呼吸释放的CO2量大于光合固定的CO2量
C,叶绿体内膜上的部分光合色素被光破坏,吸收和传递光能的效率降低
D.光反应产物积累,产生反馈抑制,叶片转化光能的能力升高
答案:A
解析:夏季中午叶片蒸腾作用强,失水过多使气孔部分关闭,进入体内的CO2量减少,暗反
应减慢,光合作用强度明显减弱,A正确:夏季中午气温过高,导致光合晦活性降低,呼吸
酶活性增大(呼吸晦最适温度高于光合酶),光合作用强度减弱,但此时光合作用强度仍然大
于呼吸作用强度,即呼吸释放的CO2量小于光合固定的CO2量,B错误;光合色素分布在叶
绿体的类囊体薄膜而非叶绿体内膜上,C错误;夏季中午叶片萘腾作用强,失水过多使气孔
部分关闭,进入体内的CO2量减少,暗反应减慢,导致光反应产物积累,产生反馈抑制,使
叶片转化光能的能力下降,光合作用强度明显减弱,D错误。
「例3】(多选)西洋参易受干旱胁迫而彩响生长。检测西洋参在重度干旱条件下光合作用的相
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关指标,结果如图所示。下列叙述错误的是()
心C0,吸收速率
5300
·胞间CO浓度
收4
·气孔导度
40度
率3
在20
100
20
10
,0
024681012
0
干星时间(天)
A.CO2的固定速率随着干旱时间的延长而上升
B,干旱既影响光反应又影响暗反应
C.胞间CO2浓度仅受气孔导度影响
D.降低气孔导度不利于西洋参适应干旱环境
答案:ACD
解析:由图可知,随着干旱时间的延长,二氧化碳的固定速率整体呈下降趋势,A错误:干
旱条件下,水分少,光合作用光反应阶段需要消耗水,故干旱可影响光反应,随着干旱时问
延长,气孔导度下降,影响二氧化碳的吸收,可影响暗反应阶段,B正确:胞间二氧化碳浓
度也受细胞呼吸强度、光合作用强度等的影响,C错误:降低气孔导度利于西洋参适应干旱
环境,气孔导度减少可有效减少蒸腾作用水分的流失,D错误。
[例4](2022湖北,21)不同条件下植物的光合速率和光饱和点(在一定范围内,随着光照强
度的增加,光合速率增大,达到最大光合速率时的光照强度称为光饱和点)不同。研究证实高
浓度臭氧(O)对植物的光合作用有影响。用某一高浓度O3连续处理甲、乙两种植物75天。
在第55天、65天、75天分别测定植物净光合速率,结果如图1、图2和图3所示。
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30
净
55天
65天
光合速率三
50
速
2
0
0
-5
-10
0500100015002000
%0
0500100015002000
光照强度/μmwl·m2·
光照强度/ml·m2·s
图1
图2
净
0
75天
光合速率于三三
2
20-
15
10
5
三5
-10.5010015002000
光照强度/以ml·m2·冬
图3
注:曲线1:甲对照组,曲线2:乙对照组,曲线3:甲实验组,曲线4:乙实验组。
回答下列问题:
(1)图1中,在高浓度O3处理期间,若适当增加环境中的CO2浓度,甲、乙植物的光饱和点
会
(填“减小”“不变”或“增大”)。
(2)与图3相比,图2中甲的实验组与对照组的净光合速率差异较小,表明
3)从图3分析可得到两个结论:①O处理75天后,甲、乙两种植物的
表明长时间高浓度的O3对植物光合作用产生明
显抑制:②长时间高浓度的O3对乙植物的影响大于甲植物,表明
(4)实验发现,处理75天后甲、乙植物中的基因A表达量都下降。为确定A基因功能与植物
对O3耐受力的关系,使乙植物中A基因过量表达,并用高浓度O3处理75天。若实验现象
为
则说明A基因的功能与乙植物对O,耐受力无关。
答案:(1)增大
(2)高浓度臭氧处理甲植物的时间越短,对甲植物光合作用的影响越小
(③)实验组的净光合速率均明显小于对照组长时间高浓度O,对不同种类植物光合作用产生
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的抑制效果不同
(4)4基因过量表达的乙植物的净光合速率与A基因表达量下降的乙植物的净光合速率相同
解析:(①)在高浓度O3处理期间,若适当增加环境中的CO2浓度,则光合作用条件更适宜,
甲、乙植物的光合速率会增加,光饱和点会增大。
(2)图2是用高浓度O3处理植物65天测定的植物净光合速率,图3是用高浓度O,处理植物
75天测定的植物净光合速率,与图3相比,图2中甲的实验组与对照组的净光合速率差异较
小,表明高浓度臭氧处理甲植物的时间越短,对甲植物光合作用的影响越小。
(3)O3处理75天后,甲、乙两种植物的实验组的净光合速率均明显小于对照组,表明长时问
高浓度的O3对植物光合作用产生明显抑制;曲线2、4之间的差别大于1、3之间的差别,
说明长时间高浓度的O,对乙植物的影响大于甲植物,表明长时间高浓度O,对不同种类植物
光合作用产生的抑制效果不同。
考向二围绕真净光合速率,考查科学思维
[例5](多选)某植物光合作用、呼吸作用与温度的关系如下图。据此,对该植物生理特性理
解错误的是()
净光合
--10
25
45温度C
总光合
呼吸
放
-100102030405060温度(℃)
A.呼吸作用的最适温度比光合作用的低
B.净光合作用的最适温度约为25℃
C.在0一25℃范围内,温度变化对光合速率的影响比对呼吸速率的大
D.适合该植物生长的温度范围是10~50℃
答案:AD
解析:由题目所给曲线可知,细胞呼吸最适温度约为53℃,而光合作用的最适温度约为30℃,
A错误;净光合速率达到最大值对应的温度(即最适温度)约为25℃,B正确:在0~25℃范
围内,与呼吸速率变化相比,光合速率变化曲线上升得更快,说明该范围内温度变化对光合
速率影响比对呼吸速率显著,C正确:超过45℃时,细胞呼吸产生的CO2多于光合作用消
10