2027届高三生物人教版一轮复习课件第10讲 影响光合作用的因素及应用1

第10讲 影响光合作用的因素 及应用 01 实验 探究环境因素对光合作用强度的影响 02 光合作用的影响因素及应用 考点 一、光合作用强度 1、概念 指植物在单位时间内，通过光合作用制造糖类的量(也叫光合速率)。 2、表示方法 用一定时间内________________________的量来定量表示。 原料消耗(或产物生成) 单位时间内 制造(产生）有机物的量 CO2的消耗量（固定量） O2的产生量 光合作用产生的O2= 光合作用消耗的CO2= 光合作用产生的有机物= 呼吸作用消耗的有机物+植物积累的有机物 从空气中吸收的O2 +呼吸作用产生的O2 释放到空气中的O2 +呼吸作用消耗的O2 总光合作用 = 净光合作用 + 呼吸作用 有机物的制造量 CO2固定或消耗量 O2的产生量 有机物积累量 CO2吸收量 O2的释放量 有机物的消耗量 CO2的释放量 O2的吸收量 O2 （可以测得） 释放O2 CO2 吸收CO2 （可以测得） 一、光合作用强度 对象：叶绿体：直接总光合。 对象：植株、叶片、细胞：见下表 检测指标 呼吸速率 净光合速率 真正(总) 光合速率 CO2 O2 有机物 释放量 (黑暗) 吸收量 (黑暗) 消耗量 (黑暗) 吸收量 释放量 积累量 同化量、利用量、固定量、消耗量 产生量 制造量、产生量 一、光合作用强度 一、光合作用强度 影响光合作用强度的因素 内因 与光合作用有关的酶的种类、数量 光合色素的种类和含量 植物自身因素 （遗传特性、叶龄、叶面积指数等） 一、光合作用强度 影响光合作用强度的因素—— 内因 1、植物自身的遗传特性(如植物品种不同) ①阴生植物的呼吸速率绝对值 阳生植物的呼吸速率绝对值; ②阴生植物的光补偿点 阳生植物的光补偿点; ③阴生植物的光饱和点 阳生植物的光饱和点 ＜ ＜ ＜ 在农作物种植时，将阳生农作物与阴生农作物间作或套种可提高农作物的光能利用率。 曲线分析： 段，随叶龄增大，叶面积增大，色素和酶的含量增多，酶______增大，光合速率加快； A点之后，随叶龄增大，色素、酶含量减少，酶____减弱，光合速率减慢。 一、光合作用强度 影响光合作用强度的因素—— 内因 2、叶龄 应用：栽培作物培养时适当摘除老叶和发黄的叶，可以降低呼吸作用对有机物的消耗。 活性 活性 一、光合作用强度 影响光合作用强度的因素—— 内因 3、叶面积指数(叶面积系数) 叶片总面积/土地总面积 曲线分析：A点前，随叶面积指数增大，光合速率增大；A点后，虽然总光合量上升，但________________，导致干物质量下降。 呼吸量 上升更快 应用： .适当摘除林冠下层叶； .合理密植，增加光合面积 一、光合作用强度 影响光合作用强度的因素 CO2 + H2O 光能 叶绿体 糖类(CH2O) +O2 水分 光 光质 光照强度 光照时间 光照面积 CO2浓度 气孔开闭情况 酶 色素 温度 矿质元素 外因 光照 CO2浓度 温度 矿质元素 水分 二、探究环境因素对光合作用强度的影响 1.实验原理 （1）叶片含有空气，上浮 叶片下沉 抽气 光合作用 产生O2 O2充满细胞间隙， 叶片上浮 （2）根据单位时间小圆形叶片浮起的数量的多少，探究光照强度与光合作用强度的关系。 2.实验变量分析 （1）自变量： 光照强度 通过控制台灯与烧杯之间的距离控制光照强度 二、探究环境因素对光合作用强度的影响 2.实验变量分析 （2）因变量： 光合作用强度 单位时间内被抽去空气的圆形小叶片上浮的数量或浮起相同数量的叶片所用的时间长短 观测指标： （3）无关变量： 叶圆片的数量和大小、温度、CO2浓度（可用玻璃管向烧杯中的水吹气相同时间）等 （4）对照类型： 相互对照 二、探究环境因素对光合作用强度的影响 3.实验步骤 将处理过圆形小叶片放入清水中，黑暗保存，小圆形叶片全部沉到水底 二、探究环境因素对光合作用强度的影响 3.实验步骤 取3只小烧杯，分别倒入富含CO2的清水。 向3只小烧杯中各放入10片圆形小叶片,然后分别置于强,中,弱三种光照下 同一时间段内各实验装置中圆形小叶片浮起的数量 二、探究环境因素对光合作用强度的影响 4.实验结果 5.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。 5.注意事项 (1)叶片上浮的原因是： (2)打孔时要避开 ，因为其中没有叶绿体，而且会延长圆形 小叶片上浮的时间，影响实验结果的准确性。 (3)为确保溶液中CO2含量充足，圆形小叶片可以放入 溶液中。 光合作用产生的O2大于有氧呼吸消耗的O2，释放氧气，使叶肉细胞间隙充满了气体，浮力增大，叶片上浮。 大的叶脉 NaHCO3 二、探究环境因素对光合作用强度的影响 二、探究环境因素对光合作用强度的影响 6.实验改进 灯会产生热量，距离越近，热量越集中，从而影响装置溶液的温度，请提出改进措施 在台灯和盛有圆形小叶片的烧杯之间放一盛水的玻璃柱，该玻璃柱可以吸收灯光的热量，避免光照对烧杯内水温产生影响 例1：图1是某高等绿色植物成熟绿叶组织在某光照强度和适宜温度下，光合作用强度增长率随CO2浓度变化的情况。图2为从生长状况相同的植物叶片上剪出大小、部位相同的若干圆叶片，抽取叶片细胞内的气体，平均分成若干份，然后置于不同浓度的NaHCO3溶液中，给予相同的一定强度光照，测量圆叶片上浮至液面所需时间，其记录结果绘成的曲线图。下列分析错误的是(　　) A.图1中在d点时光合速率达到最大， 此时限制光合速率的主要环境因素 可能是光照强度 B.图1中c点与b点相比，叶绿体中 NADPH的合成速率不变 C.从图2分析，bc段曲线平缓的限制因素可能是光照强度，而c点以后曲线上行，其原因 最可能是NaHCO3浓度过大，导致细胞失水，从而影响细胞代谢 D.适当地增加光照强度重复图2实验，b点将向下移动 B 例2.（2024·北京卷，T4）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 ，可采取的做法是( )。 二、探究环境因素对光合作用强度的影响 A A.增加叶片周围环境浓度 B.将叶片置于 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 三、外部环境因素对光合作用的影响 1、光照强度 单位面积上所接受可见光的能量，单位勒克斯（Lx） 原理：光照强度通过影响植物的光反应，制约NADPH 和ATP的产生，进而影响暗反应。 三、外部环境因素对光合作用的影响 1、光照强度 （1）光照强度为0时，只进行细胞呼吸，CO2释放量表示呼吸强度 （2）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_________。 呼吸作用强度_______光合作用强度 减少 大于 三、外部环境因素对光合作用的影响 1、光照强度 （3）B点时，光合作用强度=呼吸作用强度，为光补偿点。 （4）BC段，光合作用强度>呼吸作用强度。C点前限制因素为__________。 光照强度 光补偿点 （5）C点，光合作用强度最大，此时所对应的光照强度为光饱和点。C点之后的限制因素为_________________________________________ CO2浓度、温度、酶含量、色素含量等 三、外部环境因素对光合作用的影响 1、光照强度 光饱和点 光补偿点 三、外部环境因素对光合作用的影响 1、光照强度 思考1：（植物体）在B点时，那么它的叶肉细胞的光合作用强度 呼吸作用强度。（大于、等于、小于） 大于 总结： （1）叶绿体吸收CO2的速率是总光合速率，叶肉细胞和植物体吸收CO2的速率是净光合速率。 （2）当植物体的V光合=V呼吸时，则叶肉细胞V光合>V呼吸。 三、外部环境因素对光合作用的影响 1、光照强度 思考2：在图甲中,呼吸作用消耗有机物的量可表示为　 　　,净光合作用量可表示为 ，光合作用产生有机物的量可表示为　　 　。(用S1、S2、S3和数学符号表示)  S1+S2 S3+S2 S3-S1 三、外部环境因素对光合作用的影响 1、光照强度——应用 ①大棚种植阴雨天应补充光照，把光强控制在光饱和点，至少要在光补偿点之上。 三、外部环境因素对光合作用的影响 1、光照强度——应用 ②阴生植物的光补偿点和光饱和点都较低农业生产上一般间作。 原因是： a.两种植物的根系深浅搭配，合理的利用了不同层次土壤内水分和养分。 b.两种植物高矮结合，充分利用了不同层次的阳光。 （与P选二25，群落的垂直结构联系，P选二32，立体农业联系） 玉米——大豆 三、外部环境因素对光合作用的影响 1、光照强度——应用 ③通过套作，延长光合作用时间。 在同一块田地上，在前季作物的生育后期，在其株行间播种或移栽后季作物的种植方式。 三、外部环境因素对光合作用的影响 2、CO2浓度 CO2浓度主要影响暗反应阶段，制约C3的形成 （3）C点：CO2补偿点 光合作用速率=细胞呼吸速率 （2）B点 ：进行光合作用所需CO2的最低浓度。 （1）AB：只进行细胞呼吸。 （4）D点：CO2饱和点， E点后限制因素为光照强度和温度、酶的数量和活性等 三、外部环境因素对光合作用的影响 2、CO2浓度 应用： .大田中增加空气流动，以增加浓度，如“正其行通其风”； .温室中可增施有机肥，有机肥被微生物分解可产生，以增大 浓度 三、外部环境因素对光合作用的影响 2、CO2浓度 图1中___点表示补偿点，即光合速率等于呼吸速率时的 浓度，图2中点表示进行光合作用所需的______浓度。B点和点对应的 浓度都表示 ________。 A 最低 饱和点 三、外部环境因素对光合作用的影响 拓展1：“关键点”移动 (1)细胞呼吸对应点(A点)的移动：细胞呼吸增强，A点_______，细胞呼吸减弱，A点_______。 (2)补偿点(B点)的移动 ①细胞呼吸速率增加，其他条件不变时，CO2(或光)补偿点应 ，反之 。 ②细胞呼吸速率基本不变，相关条件的改变使光合速率下降时，CO2(或光)补偿点应_______，反之_______。 下移　 上移　 右移 左移 右移 左移 三、外部环境因素对光合作用的影响 拓展1：“关键点”移动 (3)饱和点(C点)和D点的移动： 相关条件的改变(如增大光照强度或增大CO2浓度)使光合速率增大时，C点 ，D点 ； 反之，移动方向相反。 右移 上移的同时右移 例.(2025·湖南湘楚名校联考)红松(阳生)和人参(阴生)均为我国北方地区的植物。如图为两种植物在温度、水分均适宜的条件下，光合作用速率与呼吸速率的比值(P/R)随光照强度变化的曲线图。下列叙述错误的是( ) A.当光照强度为a时，持续光照一昼夜后人参干重不会增加 B.光照强度大于d时，可能是温度限制了红松P/R值的增大 C.若适当增施含镁的肥料，一段时间后人参的a点左移 D.光照强度为c时，红松和人参的光合速率有可能不同 B 三、外部环境因素对光合作用的影响 三、外部环境因素对光合作用的影响 3、温度 主要通过影响与光合作用有关的酶的活性，进而影响光合作用 ①农业上适时播种农作物 ②温室中，适当增加昼夜温差，保证植物有 机物的积累。 应用： 在AB 段，随着温度升高，光合速率______； B点对应的温度是酶的____温度，光合速率最大；BC 段，随着温度升高，酶的活性______，光合速率下降。 升高 最适 下降 三、外部环境因素对光合作用的影响 4、水分 （1）水是光合作用的原料，缺水可直接影响光合作用(光反应)。 （2）缺水会导致叶片气孔关闭(植物气孔导度减小)，限制CO2进入叶片，从而间接影响光合作用（暗反应）。 （3）缺水会使糖类堆积，光合作用产物输出缓慢。 （4）水分过多导致植物无氧呼吸产生酒精，不利于植物生长。 光合作用强度 水分含量 时间 光合作用强度 三、外部环境因素对光合作用的影响 5、必需矿质元素 是参与光合作用的许多重要化合物的组成成分。 N：光合酶及NADP+和ATP的重要组分 P：NADP+和ATP的重要组分 K：促进光合产物向贮藏器官运输 Mg：叶绿素的重要组分 （1）在一定浓度范围内，增大必需矿质元素的供应，可______光合作用速率，但当超过一定浓度后，植物光合作用速率 。 提高 下降 （2）土壤中矿质元素溶液浓度过高，植物光合作用速率下降的原因可能是: __________________________________________。 溶液浓度过高，导致植物吸水困难甚至失水 轮作 在同一块田地上，按预定的种植计划，轮换种植不同的作物。【连作：在同一块地上长期连年种植一种作物】 玉米，轮作花生 原因是： （1）不同作物吸收土壤中的营养元素的种类、数量及比例各不相同，根系深浅与吸收水肥的能力也各不相同，轮作还可以均衡利用土壤中的矿质元素。 （2）每种作物都有一些专门为害的病虫杂草，轮作能够改变原有的食物链，防止病虫害；抑制杂草生长，减轻草害。 应用：合理施肥，轮作 三、外部环境因素对光合作用的影响 5、必需矿质元素 6、多因子变量 ①曲线达到P点之前，限制光合速率的主要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。 三、外部环境因素对光合作用的影响 ②从P点到Q点之间，横坐标因子和其他因子共同影响光合速率。 ③到达Q点之后，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，可采取适当提高图中其他因子的方法。 应用：温室栽培时，在一定光照强度下，白天适当提高温度，增加光合酶 的活性，提高光合速率，也可同时适当增加 ，进一步 提高光合速率；当温度适宜时，可适当增加 和CO2浓度 以提高光合速率。 CO2浓度 光照强度 6、多因子变量 三、外部环境因素对光合作用的影响 A.光照强度为 时，该植物的干重不会增加 B.光照强度从逐渐增加到 时，该植物生长 速率逐渐增大 C.光照强度小于时，提高大田浓度， 固定速率会增大 D.光照强度为时，适当降低光反应速率， 固定速率会降低 三、外部环境因素对光合作用的影响 C 例1.（2025· 全国卷，T2）在一定温度下，生长在大田的某种植物光合速率固定速率和呼吸速率释放速率 对光照强度的响应曲线如图所示。下列叙述错误的是( )。 A.时，A组胞间浓度等于B组胞间 浓度 B.时，B组叶绿体中 生成和还原速率均大于A组 C. 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 三、外部环境因素对光合作用的影响 2.（2024·福建卷，T11）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( )。 B 3.（2024·湖北卷，T4）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 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 三、外部环境因素对光合作用的影响 三、外部环境因素对光合作用的影响 4.（2025·湖南卷，T17）对硝基苯酚可用于生产某些农药和染料，其化学性质稳定。研究发现，某细菌不能在无氧条件下生长，在适宜条件下能降解和利用对硝基苯酚，并释放。在 无机培养基和光照条件下，培养某栅藻（真核生物）的过程中，对硝基苯酚含量与栅藻光合放氧量的关系如图a。为进一步分析栅藻与细菌共培养条件下对硝基苯酚 的降解情况，开展了Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ组对比实验，结果如图b。回答下列问题： （1）栅藻的光合放氧反应部位是________（填细胞器名称）。图a结果表明，对硝 基苯酚______栅藻的光合放氧反应。 叶绿体 抑制 （2）细菌在利用对硝基苯酚时，限制因子是______。 氧气 （3）若Ⅰ中对硝基苯酚含量为，培养后，推测该培养液 会_____， 培养液中对硝基苯酚相对含量 __________。 基本不变 三、外部环境因素对光合作用的影响 升高 （4）细菌与栅藻通过原始合作，可净化被对硝基苯酚污染的水体，理由是________ _________________________________________________________________________ _____________________________。 三、外部环境因素对光合作用的影响 栅藻进 行光合放氧为细菌的生长提供有氧环境，细菌降解水体中的对硝基苯酚，并将产生 的提供给栅藻进行光合作用 5．（2026·四川·高考真题）农光互补能在同一片土地上兼顾太阳能光伏发电与农业生产，有利于推动资源综合利用。在某干旱农业区农光互补系统的光伏板下，光照强度最大值降低近75%，研究人员测定了该系统对某作物净光合速率的影响，结果如图1。回答下列问题。 三、外部环境因素对光合作用的影响 (1)光合作用与农作物的产量联系密切，__________作为直接原料参与植物的光合作用。 (2)11:00到15:00期间，与全日照相比，农光互补系统下该作物的净光合速率更高，原因是______________________________________________________________________ __________________________________________________________________________ __________________________________________________________。 CO2和H2O 该时间段内温度较高，植物因蒸腾作用过强导致关闭气孔，二氧化碳吸收量减少，光合速率下降；农光互补系统下光伏板遮光导致光照强度降低，蒸腾作用减弱，气孔关闭程度小，二氧化碳吸收量较多，净光合速率更高 三、外部环境因素对光合作用的影响 (3)农光互补系统下，该作物全天光合作用吸收CO2总量较全日照下_______。 (4)正常灌溉是全日照下的最适灌溉。推测在农光互补系统中，适当减量灌溉更适合该作物生长，从而提高产量。有人测量了不同处理下该作物的产量，正常灌溉组应为图2中的______组，请综合分析后，在图2方框内画出符合上述推测的实验结果。 更大 A 三、外部环境因素对光合作用的影响 6．（2026·河南·高考真题）质膜H+-ATP酶基因过表达型水稻（H-OE）的产量显著高于野生型水稻（WT）。为探究H-OE增产的机制，研究人员在光饱和点时测定两种水稻的相关指标，结果如下表所示。 三、外部环境因素对光合作用的影响 (1)光合作用强度是指______________________________________________________ _______________，直接关系到农作物产量。除CO2供应量和无机营养之外，影响光合作用强度的环境因素还有______________________（答出两点即可）。 植物在单位时间内通过光合作用制造糖类（产生O2、固定CO2）的数量 光照强度、温度、水分 (2)与WT相比，H-OE的气孔导度提高约105%，净光合速率仅提高约34%，此时还制约CO2供应量的环境因素为______。质膜H+-ATP酶通过__________（填运输方式）将H+泵至膜外，建立H+梯度，促进吸收。 温度 主动运输 三、外部环境因素对光合作用的影响 6．（2026·河南·高考真题）质膜H+-ATP酶基因过表达型水稻（H-OE）的产量显著高于野生型水稻（WT）。为探究H-OE增产的机制，研究人员在光饱和点时测定两种水稻的相关指标，结果如下表所示。 (3)从物质代谢和能量供应两个角度分析，吸收更多的氮元素在提高H-OE光合作用强度中的作用为_____________________________________________________________ _________________________________________________________________________ _______________________________________________________（每个角度各答出一点），无机碳被固定也能提高H-OE对氮元素的吸收速率，原因是 _________________________________________________________________________ _________________________________________________________________________ （每个角度各答出一点）。 ①物质代谢：氮是叶绿素（或光合作用相关酶）的组成元素，更多氮可合成更多叶绿素/光合酶，提升光反应/暗反应速率；②能量供应：氮参与呼吸酶合成，增强细胞呼吸，产生更多ATP为光合作用供能 ①无机碳固定生成的有机物可为氮素转运载体合成提供原料，增加载体数量； ②光合产物促进呼吸作用产生更多ATP，为根系主动吸收氮元素提供更多能量 三、外部环境因素对光合作用的影响 拓展3：气孔问题分析 三、外部环境因素对光合作用的影响 1.气孔结构及其开闭原理 植物的气孔由叶表皮上两个具有特定结构的保卫细胞构成。保卫细胞含有叶绿体，在光下可进行光合作用。 拓展3：气孔问题分析 三、外部环境因素对光合作用的影响 张开 关闭 有研究发现，用饱和红光(只用红光照射时，植物达到最大光合速率所需的红光强度)照射某植物叶片时，气孔开度可达最大开度的60%左右。回答下列问题： (1)气孔的开闭会影响植物叶片的蒸腾作用、____________________ (答出2点即可)等生理过程。 (2)红光可通过光合作用促进气孔开放，其原因是 拓展3：气孔问题分析 三、外部环境因素对光合作用的影响 1.气孔结构及其开闭原理 光合作用和细胞呼吸 红光下，光合作用合成有机物使保卫细胞溶质浓度增大，保卫细胞吸水体积膨大，气孔打开 拓展3：气孔问题分析 三、外部环境因素对光合作用的影响 2.影响气孔开闭的因素 脱落酸 通常认为在自然环境条件下光合作用降低的原因包括两个方面： 拓展3：气孔问题分析 三、外部环境因素对光合作用的影响 三、外部环境因素对光合作用的影响 拓展3：气孔问题分析 例（2024浙江卷）渍害是因洪、涝积水或地下水位过度升高，导致作物根系长期缺氧，对植株造成的胁迫及伤害。以不同抗渍害能力的油菜品种为材料，经不同时长的渍害处理，测定相关生理指标并进行相关性分析，结果如表。 注：表中数值为相关系数(r)，代表两个指标之间相关的密切程度。当|r|接近1时，相关越密切，越接近0时相关越不密切。 三、外部环境因素对光合作用的影响 (1)据表分析，与叶绿素含量呈负相关的指标是 。已知渍害条件下光合速率显著下降，则蒸腾速率呈 趋势。综合分析表内各指标的相关性，光合速率下降主要由 (填“气孔限制因素”或“非气孔限制因素”)导致的，理由是 。 (2)植物通过形成系列适应机制响应渍害。受渍害时，植物体内 (激素)大量积累，诱导气孔关闭。 胞间CO2浓度 下降 非气孔限制因素 胞间CO2浓度与光合速率和气孔导度呈负相关 脱落酸 三、外部环境因素对光合作用的影响 $