第3单元 第13讲 光合作用与细胞呼吸的综合分析(PPT课件)-【精讲精练】2027年高考生物一轮复习(A版)
2026-08-06
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教辅
摘要:
该高中生物学高考复习课件聚焦“光合作用与细胞呼吸的综合分析”核心考点,依据新课标要求梳理物质能量联系、净光合与总光合速率辨析、光合速率测定方法三大模块,通过近五年高考真题分析明确“速率关系曲线分析”“实验测定方法”等高频考点,构建“概念梳理-题型归纳-真题演练”的备考体系。
课件亮点在于“高考真题情境化突破+核心素养导向训练”,如以2025河北卷第1题为例解析光合作用与呼吸作用过程联系,用表格对比法区分净光合与总光合指标培养科学思维,通过“液滴移动法”“黑白瓶法”实验设计题强化探究实践能力。特设“易错警示”专栏,帮助学生掌握曲线分析和实验答题技巧,教师可据此实现考点精准突破,提升复习效率。
内容正文:
第13讲
光合作用与细胞呼吸的综合分析
第三单元 细胞的能量供应和利用
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第一章 地球与地图
1
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第三单元 细胞的能量供应和利用
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核心考点突破
01
高考真题演练
02
知能达标训练
03
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第三单元 细胞的能量供应和利用
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第三单元 细胞的能量供应和利用
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核心考点突破
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第三单元 细胞的能量供应和利用
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C6H12O6
H2O
NADPH
NADPH
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光反应水的光解
还原C3
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A点
AB段(不含A、B两点)
B点以后(不含B点)
B点
甲
丙
丙
不能
叶绿体不能进行细胞呼吸,
因此光照强度为0时其CO2吸收量应为0,光照强度大于0时其CO2吸
收量应大于0
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第三单元 细胞的能量供应和利用
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高考真题演练
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第三单元 细胞的能量供应和利用
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[课标要求]
1.阐明光合作用和细胞呼吸的关系。
2.应用光合作用和细胞呼吸的原理解决生产实践中的问题。
考点一 光合作用与细胞呼吸的联系
1.光合作用与细胞呼吸的联系
(1)物质方面
(2)能量方面
(3)光合作用与有氧呼吸中有关物质的来源与去路
2.辨析净光合速率与总光合速率
(1)微观辨析总光合速率、净光合速率和呼吸速率的关系
(2)深度解读总光合速率与呼吸速率的关系
①如果图1的实验对象是离体的叶肉细胞,则图2中的甲图对应的是图1中的________,乙图对应图1中的______________________,丙图对应图1中的______________________,丁图对应图1中的_______。
②如果图1的实验对象是叶片或者植株,则图1中的A点、B点、C点分别对应图2中的______图、______图和______图。
③如果实验对象是离体的叶绿体,则图1____(填“能”或“不能”)表示光照强度对其光合速率的影响,原因是______________________ ____________________________________________________________ ________________。
(3)从语言文字中辨析
总(真正)光合速率
净(表观)光合速率
呼吸速率
“同化”“固定”或“消耗”的CO2量
“从环境(容器)中吸收”或“环境(容器)中减少”的CO2量
黑暗中释放的CO2量
“产生”或“制造”的O2量
“释放至环境(容器)中”或“环境(容器)中增加”的O2量
黑暗中吸收的O2量
“产生”“合成”或“制造”的有机物的量
“积累”“增加”或“净产生”的有机物的量
黑暗中消耗的有机物的量
总光合速率=净光合速率+呼吸速率
①光合作用消耗的CO2量=从环境中吸收的CO2量+呼吸释放的CO2量
②光合作用产生的O2量=释放到环境中的O2量+呼吸作用消耗的O2量
3.自然环境与密闭环境中一昼夜内光合速率曲线的比较
考向一 细胞呼吸与光合作用在过程上的联系
1.(2025·河北卷)对绿色植物的光合作用和呼吸作用过程进行比较,下列叙述错误的是( )
A.类囊体膜上消耗H2O,而线粒体基质中生成H2O
B.叶绿体基质中消耗CO2,而线粒体基质中生成CO2
C.类囊体膜上生成O2,而线粒体内膜上消耗O2
D.叶绿体基质中合成有机物,而线粒体基质中分解有机物
解析 类囊体膜上进行水的光解消耗H2O,而线粒体内膜上进行有氧呼吸第三阶段生成H2O,线粒体基质中进行有氧呼吸第二阶段不生成H2O,A错误;叶绿体基质中进行暗反应,消耗CO2进行二氧化碳的固定,线粒体基质中进行有氧呼吸第二阶段,涉及丙酮酸和水反应生成 CO2,B正确;类囊体膜上进行水的光解生成O2,线粒体内膜上进行有氧呼吸第三阶段,消耗O2和NADH生成水,C正确;叶绿体基质中进行暗反应,合成葡萄糖等有机物,线粒体基质中进行有氧呼吸第二阶段,分解有机物(丙酮酸),生成CO2和NADH,D正确。
答案 A
2.如图表示不同生物细胞代谢的过程。下列有关叙述正确的是( )
A.给甲提供H218O,一段时间后可在细胞内检测到(CH218O)
B.甲、乙、丙三者均为生产者,甲可能是蓝细菌,乙可能是根瘤菌,丙发生的反应中不产氧,可能为厌氧型的生物
C.图丁过程①可表示渗透吸水,对④⑤⑥⑦⑧过程研究,发现产生的能量全部储存于ATP中
D.就植株叶肉细胞来说,若图丁中②O2的释放量大于⑧O2的吸收量,则该植物体内有机物的量一定增加
解析 给甲提供H218O,水可以参与有氧呼吸第二阶段,产生C18O2,二氧化碳参与光合作用的暗反应生成(CH218O),A正确;蓝细菌中不含叶绿体,甲不可能是蓝细菌;根瘤菌直接依靠植物制造的有机物维持生存,属于消费者,而不是生产者,故乙不可能是根瘤菌,乙可能是硝化细菌,硝化细菌能将土壤中的氨氧化成为硝酸,利用释放的能量将CO2和H2O合成糖类,即化能合成作用;丙的反应中不产氧气,可能为厌氧
型的生物,B错误;过程①可表示渗透吸水,对④⑤⑥⑦⑧过程研究可知,细胞呼吸中所释放的大部分能量以热能的形式散失,C错误;若叶肉细胞②光反应过程O2的释放量大于⑧有氧呼吸过程O2的吸收量,则叶肉细胞的净光合作用量>0,但植物体还有很多不能进行光合作用的细胞,只能进行细胞呼吸,所以该植物体内有机物的量不一定增加,D错误。
答案 A
考向二 光合速率和呼吸速率的关系
3.(2025·河南濮阳期末)香菇营养丰富,果蔬皆宜。图1是温室栽种的香菇在不同条件下的光合速率(用CO2的吸收速率表示)变化曲线。图2表示香菇叶肉细胞内的线粒体和叶绿体的各种关系,据图分析,下列叙述正确的是( )
图1 图2
A.当环境中CO2浓度为a时,限制香菇光合速率的外界因素是光照强度
B.在低光照强度且CO2浓度为b时,香菇光合作用固定CO2的速率为m
C.在高光照强度且CO2浓度为c时,其叶肉细胞的状态如图2中④所示
D.高光照强度时,突然将CO2浓度由b升高至c,短时间内C5含量将增加
解析 观察图1,当环境中CO2浓度为a时,在低光照强度和高光照强度下光合速率相同,此时限制香菇光合速率的外界因素是CO2浓度,而不是光照强度,A错误;在低光照强度且CO2浓度为b时,香菇光合作用固定CO2的速率为净光合速率加上呼吸速率。由图可知净光合速率为m,但呼吸速率未知,所以无法得出光合作用固定CO2的速率为m,B错误;在高光照强度且CO2浓度为c时,光合速率大于呼吸速率,叶肉细胞需要从外界吸收CO2并释放O2,图2中④表示光合速率大于呼吸速率,符合此时叶肉细胞的状态,C正确;高光照强度时,突然将CO2浓度由b升高至c,CO2固定加快,C5消耗增多,而C5的生成短时间内不变,所以短时间内C5含量将减少,D错误。
答案 C
4.(2025·甘肃天水期末)下图1、2表示某植物内的光合作用与呼吸作用过程及其与温度的关系,下列有关叙述不正确的是( )
A.图1中光照相同时间,在25 ℃条件下植物积累的有机物的量最多
B.图1中两曲线的交点表示光合作用制造的有机物与呼吸作用消耗的有机物量相等
C.图2中过程①发生在细胞质基质中,过程②发生在叶绿体基质中
D.图2中①②③④四个过程既不消耗O2也不产生O2,过程①④都能产生[H]
解析 图1中可以看出,在25 ℃条件下植物的二氧化碳的吸收量最大,即净光合速率最高,因此此温度条件下积累的有机物的量最多,A正确;图1中两曲线的交点表示光合作用积累的有机物(净光合量)与呼吸作用消耗的有机物量相等,即光合作用总量是呼吸作用的两倍,B错误;图2中①过程表示有氧呼吸的第一阶段,发生在细胞质基质中,②过程表示三碳化合物的还原,属于暗反应中的物质变化,因此发生在叶绿体基质中,C正确;图2中①④过程表示有氧呼吸的第一、二两个阶段,②③两个过程表示光合作用的暗反应阶段,因此这些过程既不消耗氧气也不产生氧气,①④过程都能产生[H],D正确。
答案 B
考向三 自然环境与密闭环境中一昼夜光合速率的变化
5.(2025·江西上饶期末)如图是夏季连续两天内,某植物整体光合速率的日变化曲线图,S1~S5表示曲线与横轴围成的面积。据图分析,下列说法错误的是( )
A.分析曲线变化趋势的不同,推测造成S2、S4面积差异的因素最可能是光照强度
B.在B点时,植物才开始进行光合作用
C.在B、I点时,该植物叶肉细胞光合作用固定的CO2量大于呼吸作用释放的CO2量
D.若该植物经过这两昼夜仍能生长,则S2+S4>S1+S3+S5
解析 分析曲线变化趋势的不同,S2和S4面积差异主要是S4正午时分出现“光合午休”现象,最可能的因素是光照强度,A正确;B点是光合速率=呼吸速率的点(光补偿点),植物在B点前已开始光合作用,只是光合速率小于呼吸速率,B点时二者相等,B错误;B、I点是整株植物光合速率=呼吸速率的点,但植物非绿色部分(如根)只进行呼吸作 用。叶肉细胞是光合作用主要部位,其光合作用固定的CO2量需大于呼吸作用释放的CO2量,C正确;植物生长需净光合积累量>0。S2+S4是两天的光合积累,S1+S3+S5是两天的呼吸消耗。若植物能生长,则前者大于后者,D正确。
答案 B
6.(2025·河北石家庄期末)某兴趣小组在晴朗夏季,将番茄植株在适宜条件下放入密闭玻璃罩内培养,测得CO2一昼夜的变化情况如图1,置于室外继续培养,测得该植株一昼夜CO2的吸收速率或释放速率如图2。下列有关叙述错误的是( )
图1 图2
A.图1中光合作用开始于D点之前,结束于H点之后,H点时有机物积累最多
B.图1中D、H两点时,番茄叶肉细胞的光合作用强度等于呼吸作用强度,分别与图2中的d、h对应
C.通过玻璃罩内一昼夜CO2浓度变化可知,番茄植株有有机物积累,能正常生长
D.图2的f对比e点,细胞内的C3含量不降,C5含量升高
解析 图1中的D点之前玻璃罩内CO2增多,可知呼吸作用大于光合作用,D点以后玻璃罩内CO2下降,光合作用大于呼吸作用,因此D点表示光合速率与呼吸速率相等的状态,D点之前植株已经开始进行光合作用,同理,H点为光合作用与呼吸作用相等的点,即光合作用结束于H点之后,H点以前光合作用大于呼吸作用,有机物在积累,H点以后光合作用小于呼吸作用,有机物在消耗,故H点时有机物积累最多,A正确;光补偿点为光合作用与呼吸作用相等的点,图1中对整个番茄
植株来说光补偿点有D、H两点,而不是指番茄叶肉细胞的光合作用强度等于呼吸作用强度,B错误;一昼夜后玻璃罩中的CO2比起始点低,说明一昼夜后番茄植株有有机物的积累,C正确;图2中,f点出现午休现象,原因是温度过高植株气孔关闭,导致CO2供应不足,出现光合速率下降的现象,因此由于CO2供应不足,CO2的固定速率降低,细胞内C3含量暂时下降,C5含量暂时上升,D正确。
答案 B
考点二 光合速率的测定方法
1.“液滴移动法”——测定装置中O2的变化
(1)在测定了净光合速率和呼吸速率的基础上可计算得出二者之和,即“总光合速率”。
(2)物理误差的校正:为使实验结果精确,除减少无关变量的干扰外,还应设置对照装置。与图示两装置相比,对照装置的不同点是用“死亡的绿色植物”代替“绿色植物”,其余均相同。
2.“黑白瓶法”——测溶氧量的变化
[特别提醒]
①黑白瓶法常用于水生生态系统光合速率和呼吸速率的测定。②在没有初始值m0时,可利用计算出总光合速率。
3.“半叶法”——测定光合作用有机物的产生量
将叶片一半遮光、一半曝光,遮光的一半测得的数据变化值代表细胞呼吸强度值,曝光的一半测得的数据变化值代表净光合作用强度值,最后计算真正光合作用强度值。需要注意的是该种方法在实验之前需对叶片进行特殊处理,以防止有机物的运输。
4.“叶圆片称重法”——测定有机物的变化量
本方法测定单位时间、单位面积叶片中淀粉的生成量,如图所示以有机物的变化量测定光合速率(S为叶圆片面积)。
净光合速率=(z-y)/2S;呼吸速率=(x-y)/2S;总光合速率=净光合速率+呼吸速率=(x+z-2y)/2S。
5.“叶圆片上浮法”——定性检测O2释放速率
(1)实验原理
(2)实验装置分析
①自变量的设置:光照强度是自变量,通过调整台灯与烧杯之间的距离来调节光照强度的大小。
②中间盛水的玻璃柱的作用:吸收灯光的热量,避免光照对烧杯内水温产生影响。
③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。
考向 光合速率的测定方法
1.(2025·福建厦门模拟)某研究小组为测定不同光照条件下黑藻的光合速率,将等量且生理状态相同的黑藻植株,分装于6对黑白瓶(白瓶透光,黑瓶不透光)中,并向瓶中加入等量且溶氧量相同的干净湖水,分别置于六种不同的光照条件下,24 h后6对黑白瓶中溶氧量变化情况(不考虑其他生物)如下表,以下说法错误的是( )
光照强度(klx)
0(黑暗)
a
b
c
d
e
白瓶溶氧量(mg·L-1)
-7
+0
+6
+8
+10
+10
黑瓶溶氧量(mg·L-1)
-7
-7
-
7
-7
-7
A.可以根据黑瓶中溶氧量的变化来计算实验条件下黑藻的呼吸速率
B.该实验条件下光照强度为a时白瓶中的黑藻不能生长
C.可以根据白瓶中溶氧量的变化计算不同光强下黑藻的净光合速率
D.白瓶中光照强度为d时,只降低CO2浓度,短时间内叶肉细胞中C5化合物含量减少
解析 由题意分析可知,黑瓶中不能进行光合作用,只能进行呼吸作用,其中溶解氧的减少代表水体中生物的呼吸速率,而干净的湖水意味着其中没有其他生物,只有黑藻,故可以根据黑瓶中溶氧量的变化来计算实验条件下黑藻的呼吸速率,A正确;表中光照强度为a时,白瓶中溶解氧变化量为0,说明此时黑藻的净光合速率为0,因此,该光照条件下的黑藻不能生长,B正确;结合表格分析可知,白瓶中溶氧量的变化代表黑藻的净光合速率,因此可根据白瓶中溶氧量的变化计算不同光强下黑藻的净光合速率,C正确;白瓶中,当光照强度为d时,若其他条件不变,显著降低CO2浓度,则会导致C5的消耗减少,而C3的还原过程基本不变,因此,短时间内叶肉细胞中C5化合物含量增加,D错误。
答案 D
2.(2025·吉林松花江中学月考)利用装置甲,在相同条件下分别将绿色植物E、F的叶片制成大小相同的叶圆片,抽出空气,进行光合作用速率测定。图乙是利用装置甲测得的数据绘制成的坐标图。下列叙述正确的是( )
A.从图乙可看出,F植物适合在较强光照下生长
B.光照强度为1 klx时,装置甲中放置植物E的叶圆片进行测定时,液滴不移动
C.光照强度为3 klx时,E、F两种植物的叶圆片产生O2的速率相等
D.光照强度为6 klx时,装置甲中E植物叶圆片比F植物叶圆片浮到液面所需时间短
解析 根据图乙可知,F植物叶圆片的光补偿点和光饱和点都比较低,适合在较弱光照下生长,A错误;光照强度为1 klx时,E植物叶圆片的呼吸速率大于光合速率,装置甲中E植物叶圆片会吸收装置中的O2,使液滴左移,B错误;光照强度为3 klx时,E、F两种植物叶圆片的净光合强度相等,但E植物叶圆片的细胞呼吸强度大于F植物叶圆片,故光照强度为3 klx时,E、F两种植物的叶圆片产生O2的速率不相等,C错误;光照强度为6 klx时,E植物叶圆片净光合作用强度大于F植物叶圆片的净光合作用强度,故此光照强度下,E植物叶圆片释放的O2多,故装置甲中E植物叶圆片比F植物叶圆片浮到液面所需时间短,D正确。
答案 D
3.某同学欲测定植物叶片的总光合速率,做如图所示实验。在叶柄基部做环剥处理(仅限制叶片有机物的输入和输出),于不同时间分别在同一叶片上陆续取下面积为1 cm2的叶圆片烘干后称其质量,测得叶圆片的总光合速率=(7y-6z-x)/6(g·cm-2·h-1)。不考虑取叶圆片的机械损伤和温度微小变化对叶片生理活动的影响,则M处的实验条件是( )
A.下午4时后在阳光下照射3小时再遮光3小时
B.下午4时后将整个实验装置遮光3小时
C.下午4时后将整个实验装置遮光1小时
D.下午4时后在阳光下照射3小时
解析 上午10时叶圆片干重为x克,下午4时叶圆片干重为y克,这段时间内叶圆片既进行了光合作用,又进行了细胞呼吸,因此(y-x)/6 (g·cm-2·h-1)可表示这段时间内叶圆片的净光合速率;已测得叶圆片的总光合速率,因此叶圆片的呼吸速率可求得为(7y-6z-x)/6-(y-x)/6=(y-z)(g·cm-2·h-1),因此M处的实验条件是下午4时后将整个实验装置遮光1小时,C符合题意。
答案 C
1.(2024·福建卷)叶片从黑暗中转移到光照下,其光合速率要先经过一个增高过程,然后达到稳定的高水平状态,这个增高过程称为光合作用的光诱导期。已知黑暗中的大豆叶片气孔处于关闭状态,壳梭孢素处理可使大豆叶片气孔充分开放。为研究气孔开放与光诱导期的关系,科研人员将大豆叶片分为两组,A组不处理,B组用壳梭孢素处理,将两组叶片从黑暗中转移到光照下,测定光合速率,结果如图所示。
下列分析正确的是( )
A.0 min时,A组胞间CO2浓度等于B组胞间CO2浓度
B.30 min时,B组叶绿体中C3生成和还原速率均大于A组
C.30 min时,限制A组光合速率的主要因素是光照时间
D.与A组叶片相比,B组叶片光合作用的光诱导期更长
解析 题图横坐标是光照时间,在0 min之前,A和B两组已经黑暗了一段时间,而二者不是相同条件,B组已经用壳梭孢素处理,壳梭孢素处理可使大豆叶片气孔充分开放,所以B组和A组胞间CO2浓度不相等,A错误;30 min时,B组的光合速率相对值高于A组,叶绿体中C3生成和还原速率均大于A组,B正确;30 min时,限制A组光合速率的主要因素是气孔开放度,随着光照时间增加,A组光合速率相对值不再改变,限制因素不是光照时间,C错误;题意叶片从黑暗中转移到光照下,其光合速率要先经过一个增高过程,然后达到稳定的高水平状态,这个增高过程称为光合作用的光诱导期。B组达到最高平衡点用的光照时间比A组短,与A组叶片相比,B组叶片光合作用的光诱导期更短,D错误。
答案 B
2.(2025·甘肃卷)波长为400~700 nm的光属于光合有效辐射(PAR),其中400~500 nm为蓝光(B),600~700 nm为红光(R)。远红光(700~750 nm,FR)通常不能用于植物光合作用,但可作为信号调节植物的生长发育。研究者测定了某高大作物冠层中A(高)和B(低)两个位置的PAR、红光/远红光比例(R/FR)和叶片指标(厚度、叶绿素含量、线粒体暗呼吸),并分析了施氮肥对以上指标的影响,结果如下表。回答下列问题。
冠层位置
PAR
R/FR
叶片厚度(μm)
叶绿素含量(μg·g-1)
线粒体暗
呼吸
A
B
A(施氮肥)
B(施氮肥)
0.90
0.20
0.70
0.02
3.40
0.29
1.75
0.01
160
100
150
—
0.15
0.20
0.28
—
1.08
1.08
1.08
—
(1)植物叶片中__________可吸收红光用于光合作用,____________可吸收少量的红光和远红光作为光信号,导致B位置PAR和R/FR较A位置低;__________虽不能吸收红光,但可吸收蓝光,也可使B位置PAR降低。
(2)由表中数据可知,施氮肥________(填“提高”或“降低”)了冠层叶片对太阳光的吸收,其可能的原因是_________________________ _____________________________________。
(3)光补偿点是指光合作用中吸收的CO2与呼吸作用中释放的CO2相等时的光照强度。研究者分析了冠层A、B处的叶片(未施氮肥)在不同光照强度下的净光合作用速率(右图),发现冠层________位置的叶片具有较高的光补偿点,由表中数据可知其主要原因是__________________________ _______________________________________________________。
解析 (1)叶绿素(主要是叶绿素a和b)是光合作用中的主要色素,能吸收红光(600~700 nm)用于光反应。光敏色素是一种光受体蛋白,能吸收红光(600~700 nm,R)和远红光(700~750 nm,FR),并通过构象变化传递光信号,调节植物生长发育。在冠层中,B位置(低处)的R/FR较低,这是因为上层叶片吸收了更多红光,导致下层红光减少、远红光相对增多,从而降低了R/FR比例。类胡萝卜素(如β-胡萝卜素、叶黄素)主要吸收蓝光(400~500 nm),不吸收红光;在冠层中,上层叶片的类胡萝卜素吸收蓝光,减少了透射到下层的蓝光,导致B位置PAR降低。
(2)由表中数据可知,施氮肥提高了冠层叶片对太阳光的吸收,其可能的原因是施氮肥促进了叶绿素合成和叶片生长,增加了叶片的光捕获能力,导致冠层整体吸光增强,透射到下层的PAR减少。
(3)据表可知,B处光合有效辐射、红光/远红光比例远低于A处,光合作用主要利用红光和蓝紫光,远红光(700~750 nm,FR)通常不能用于植物光合作用,故B处需要较强光照才能达到光补偿点。
答案 (1)叶绿素 光敏色素 类胡萝卜素
(2)提高 施氮肥促进了叶绿素合成和叶片生长,增加了叶片的光捕获能力,导致冠层整体吸光增强,透射到下层的PAR减少
(3)B B处光合有效辐射、红光/远红光比例远低于A处,光合作用主要利用红光和蓝紫光,远红光(700~750 nm,FR)通常不能用于植物光合作用,故B处需要较强光照才能达到光补偿点
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