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影响光合作用速率的因素曲线归类因素曲线图对光合作用的影响在生产上的应用光照光照光照光照光照光照时间光合速率 光照时间植物在夏季一天内的变化光照时间越长，产生的光合产物越多。C3植物在夏季的一天中：610时的光照不断增强，光合强度不断增强；12时左右气温高，蒸腾作用很强，部分气孔关闭，CO2供应减少，光合强度减弱；1417时的光照减弱，所以光合强度不断减弱。夏季中午农作物避免低温水浇灌；光照过强的中午对农作物进行遮阴处理。光照强度光照强度CO2吸收 CO2释放光饱和点总光合量净光合量光补偿点 光照强度 在黑暗中呼吸所释放的CO2速率光照强度与CO2吸收释放速率的关系光补偿点：指在一定光强范围内，光合过程中吸收的CO2呼吸过程中放出的CO2等量的光照强度。光饱和点：指当达到某一光强时，光合速率就不再增加时的光强。无光照时植物只能进行呼吸作用，有光照时，随光照增强光合强度增强，但当达到光饱点后不再增强，此时限制光合强度的因素是温度或CO2浓度。延长光合作用时间：通过轮作，延长全年内单位土地面积上绿色植物进行光合作用的时间可提高粮食产量。CO2吸收 CO2释放 阳生植物 阴生植物 光照强度光照强度与阳生、阴生植物对CO2吸收释放量的关系一般阳生植物的光补偿点比阴生植物高。光饱和点也是阳生植物高于阴生植物。所以在栽培农作物时，阳生植物必须种植在阳光充足的条件下才能提高光合作用效率，增加产量；而阴生植物应当种植在阴湿的条件下，才有利于生长发育，光照强度大，蒸腾作用旺盛，植物体内因失水而不利于其生长发育，如人参、三七、胡椒等的栽培，就必须栽培于阴湿的条件下，才能获得较高的产量。阳生植物（如水稻、小麦）种植在阳光充足的地方，阴植物（如胡椒）种植在荫蔽的地方。光合作用强度 300C（或高CO2） 200C（或中CO2） 100C（或低CO2） P Q 光照强度光照强度与不同温度、不同CO2浓度对光合作用强度的影响 P点以前随光照强度的增加，光合强度增大，其限制因素是光强，但达到饱点Q以后不再增加，其限制因素是温度或CO2浓度。注意：曲线开始一段都是相同的。当光照强度达到饱和点后，提高农作物产量的方法：适当提高温度；提高CO2浓度：施放干冰；利用CO2发生器；施用农家肥，利用微生物发酵产生CO2等方法。光合作用强度 光照强度光照强度与光质、CO2浓度、温度对光合作用强度的影响图中三曲线开始时光合强度就有差异，最后也有差异，这说明跟CO2浓度、环境温度、光质都有关。植物在不同的CO2浓度、环境温度、光质下，随光照强度的增加，光合作用强度增加都可能不一样。大棚作物一般采用无色透明塑料棚；白天升温，晚上降温；大棚内施放干冰或与养殖场相连。光合作用强度 C4植物 C3植物 P Q 光照强度光照强度对光合作用强度的影响在P点之前，不管是C3植物还是C4植物都随光照强度的增强光合作用强度不断增强，但达到各自的光饱和点后都不再增强，其限制因素主要是温度和CO2浓度。在Q点造成两曲线差异的原因主要是C4植物比C3植物光能利用率高，C3植物比C4植物更容易达到光饱和点。注意与CO2浓度对光合强度影响的区别：在同光照、较适宜、高浓度的CO2的情况下，C3植物的光合强度反而比C4植物高。C4植物宜种植在热带地区、C3宜种植在温带地区。光质光合作用强度红光 蓝紫光 绿光 光照强度光照强度与光质对光合强度的影响开始时光合强度就不同，最后达到了相同，这说明与温度、CO2浓度没有关系，除了这两个因素和光强度外重复的因素只有光质，不同的光质影响光反应，因此最初光合强度就有差异，但随光强度的增强，最终都能达到光的饱和点。农作物宜种植在全光照下，但阳生植物宜种植在阳光充裕的地方，阴生植物宜种植在阳光较弱的地方。大棚作物宜用无色塑料薄膜。温度温度光合作用强度 温度温度对光合作用强度的影响它主要通过影响暗反应中酶的催化效率来影响光合作用的速率。在一定温度范围内，随着温度的升高，光合速率随着增加，超过一定的温度，光合速率不但不增大，反而降低。因温度太高，酶的活性降低。此外温度过高，蒸腾作用过强，导致气孔关闭，CO2供应减少，从而间接影响光合速率。适时播种。增加昼夜温差，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，以降低呼吸作用，保证植物有机物积累。光合作用强度 强光（或高CO2） 中强光（或中CO2） 弱光（或低CO2） P Q 温度温度与不同光强或不同CO2浓度对光合强度的影响P点之前，限制光合速率的因素是温度，随温度的升高，其光合速率不断提高。Q点时是酶的最适温度，要提高光合速率，只有提高光强或CO2浓度。Q点后酶的活性随温度降低而降低，其光合速率也随之降低。当温度达到酶的最适温度时，可提高光照强度或提高CO2浓度来提高光合速率。温度与光合作用和呼吸作用的关系温度：植物所有的生活过程都受温度的影响，因为在一定的温度范围内，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。如左图所示。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。措施：白天适当提高温度，晚上适当降低温度。CO2浓度CO2浓度叶片光合作用强度 外界CO2浓度外界CO2浓度对叶片光合强度的影响（注意：此图是外界CO2浓度对叶片光合强度的影响）从图中看出：外界CO2浓度很低时，绿色植物叶不能利用外界的CO2制造有机物，只有当植物达到CO2补偿点后才利用外界的CO2合成有机物。随着CO2含量的继续提高，光合作用逐渐增强；当CO2提高到一定程度时，光合作用强度不再随CO2含量的提高而增强此时限制的主要因素是温度或光照强度施用有机肥料；温室栽培植物时，可以适当提高CO2浓度。大田生产要“正其行，通其风”从而提高产量。光合作用强度 c d b e a CO2浓度 CO2对植物光合作用强度的影响（注意：此图与外界CO2浓度对叶片光合强度影响的区别）a-b:CO2太低，农作物消耗光合产物；b-c:随CO2的浓度增加，光合作用强度增强；c-d:CO2浓度再增加，光合作用强度保持不变；d-e:CO2浓度超过一定限度，将引起原生质体中毒或气孔关闭，抑制光合作用。同上CO2吸收 CO2放出 C3植物C4植物 P CO2浓度CO2浓度对C3、C4的光合强度的影响 由于C4植物叶肉细胞中含有PEP羧化酶，对CO2的亲和力很强，可以把大气中含量很低的CO2以C4的形式固定下来，故C4植物能利用较低的CO2进行光合作用，CO2的补偿点低，容易达到CO2饱和点。而C3植物的CO2的补偿点高，不易达到CO2饱和点。故在较低的CO2浓度下（通常大气中的CO2浓度很低，植株经常处于“饥饿状态”）C4比C3植物的光合作用强度强（即P点之前）。一般来说,C4植物由于“CO2泵”的存在,CO2补偿点和CO2饱和点均低于C3植物。增施CO2更有利于C3植物的光合作用，有利提高产量。水或矿质元素光合速率A 吸水量或矿质元素吸收量吸水量或矿质元素吸收量对光合速率的影响水是光合作用原料之一，同时也是代谢的必须介质，缺少时会使光合速率下降。矿质元素如：Mg是叶绿素的组成成分，N是光合作用有关酶的组成成分，P是ATP的组成成分，缺少也会影响光合速率。合理灌溉、合理施肥可促进叶片面积增大，提高酶的合成率，增加光合作用速率。叶龄 光合速率 叶龄叶龄对光合速率的影响随幼叶不断生长，叶面积不断增大，叶内叶绿体不断增多，叶绿素含量不断增加，光合速率不断增加；壮叶时，叶面积、叶绿体都处于稳定状态，光合速率基本稳定；老叶时，随叶龄增加，叶内叶绿素被破坏，光合速率下降。农作物、果树管理后期适当摘除老叶、残叶。 叶面指数物质量 A 光合作用实际量E B 干物质量 C呼吸量 D 0 2 4 6 8 叶面指数叶面指数与物质量的关系OA段表明随叶面积的不断增大，光合作用实际量不断增大，A点为光合作用面积的饱和点，随叶面积的增大，光合作用不再增大，原因是有很多叶被遮挡在光补偿点以下。OB段干物质量随光合作用增加而增加，而由于A点以后光合作用量不再增加，所以干物质的量不断降低，如BD段。E点表示光合作用实际量与呼吸量相等,干物质量积累为零。植物的叶面积指数不能超过D点，超过植物将入不敷出，无法生活下去。适当间苗、修剪，合理施肥，避免徒长，上部叶片太多，使中下层叶子所受的光照往往在光补偿点之下，白白浪费有机物。温室栽培植物时，可增加光合作用面积，合理密植是增加光合作用面积的一项重要措施。例1CO2吸收速率（06年四川）将川芎植株的一叶片置于恒温的密闭小室，调节小室CO2浓度，在适宜光照强度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。下列相关叙述，正确的是： 0 a b CO2浓度 A如果光照强度适当降低，a点左移，b点左移B如果光照强度适当降低，a点左移，b点右移 C如果光照强度适当增强，a点右移，b点右移 D如果光照强度适当增强，a点左移，b点右移解析本题考查的CO2浓度和光照强度对光合作用的影响，二者的变动都会影响光合作用的补偿点和最大光合作用强度。本题涉及光合作用的CO2浓度和光照强度两个基本条件。假定光照强度降低，要达到补偿点a，则需要更高的CO2浓度，a点应右移，A、B选项不正确；假定光照强度升高，CO2利用率升高，要达到光补偿点a，在CO2浓度低一些的时候即可达到，a点应左移，C选项不正确，故D项正确。另外，光照强度升高，则需要更高浓度的CO2才能达到最大光合作用强度，b点应右移。例2右下图表示水稻光合作用强#与光照强度之间的关系。曲线a是在15°C、C02浓度为0. 03%的环境中测定的结果,曲线b是在B点时改变某些条件后测定的结果。下列分析不正确的是A. B点时刻，叶肉细胞与维管束鞘细胞中的叶绿体都能产生NADPHB .A点与B点相比，A点时的叶绿体中C3化合物被还原的速率较慢C.A点时刻，叶肉细胞中线粒体产生的CO2量可能多于叶绿体消耗的CO2量D.曲线b与曲线a有明显差异的原因可能是B点以后改变了CO2浓度或温度例3为探究不同条件对叶片中淀粉合成的影响，将某植物在黑暗中放置一段时间，耗尽叶片中的淀粉。然后取生理状态一致的叶片，平均分成8组，实验处理如下表所示。一段时间后，检测叶片中有无淀粉，结果如下表。编号组1组2组3组4组5组6组7组8处理葡萄糖溶液浸泡溶液中通入空气葡萄糖溶液浸泡溶液中通入CO2和N2蒸馏水浸泡水中通入空气蒸馏水浸泡水中通入CO2和N2光照黑暗光照黑暗光照黑暗光照黑暗检测结果有淀粉有淀粉有淀粉无淀粉有淀粉无淀粉有淀粉无淀粉回答问题：（1）光照条件下，组5叶片通过_作用产生淀粉：叶肉细胞释放出的氧气来自于_的光解。（2）在黑暗条件下，叶片能进行有氧呼吸的组别是_。（3）组2叶片中合成淀粉的原料是_，直接能源物质是_，后者是通过_产生的。与组2相比，组4叶片无淀粉的原因是_ _。（4）如果组7的蒸馏水中只通入N2，预期实验结果是叶片中_（有、无）淀粉。【解析】考查学生获取信息、图表分析的能力。图表分组比较是解决问题的核心所在，能够考查学生对光合作用与呼吸作用的生理过程、关系、影响因素等的掌握情况。（1）组5叶片有光照、CO2，可进行光合作用产和淀粉。叶肉细胞释放出的氧气来自于光反应中H2O的光解。（2）进行有氧呼吸的条件是有氧气，还要注意题中条件是“黑暗条件下”，组2和组 6符合要求。（3）组2叶片，没有CO2，不能进行光合作用，但可以利用葡萄糖合成淀粉，此过程需要有氧呼吸产生的ATP作为直接能源物质。与组2相比，组4叶片不同的条件是组4叶片无氧气，所以组4叶片无淀粉的原因是4组无氧气，不能进行有氧呼吸，淀粉合成缺少ATP。（4）如果组7的蒸馏水中只通入N2，无CO2，不能进行光合作用，预期实验结果是叶片中无淀粉。【答案】（1）光合 H2O （2）组2和组 6 （3）葡萄糖 ATP 有氧呼吸 4组无氧气，不能进行有氧呼吸，淀粉合成缺少ATP （4）无【点评】本题综合对呼吸作用及实验设计等内容的考查，难度不大。例4下列表示的是植物细胞代谢的某些过程，请根据题意回答问题。（图中数字代表物质，a，b，c代表细胞器）（1）该植物细胞发生渗透吸水的外在条件是 （2）图甲显示，在细胞器b中进行的能量变化为 。（3）图中物质是 ，在 的情况下，进入C中分解。 (4) 图中代表的物质其分子结构简式是 。（5）将一株植物放置于密闭的容器中，用红外测量仪进行测量，测量时间均为1小时，测定的条件和结果如图乙所示(数据均在标准状况下测得)，据此回答：1)在150C、lklx光照条件下，该植物5小时光合作用吸收CO2 mL。2) 在无光条件下250C比150C 释放CO2多说明温度是通过影响 来影响代谢的。（6）从图中发现，影响A点和B点光合速率的因素是 。比较A，B两点的实际光合作用强度 。答案：（1）细胞液（ a）中浓度大于外界溶液浓度 （2）光能活跃的化学能稳定的化学能 （3）丙酮酸 氧气充分 （4）A-PPP （5）1）112 2）酶的活性 （6）温度和光照强度 BA例5（）下面的甲、乙两图反映了二氧化碳含量和光照强度对绿色植物光合作用的影响。请据图回答：（）对于温室里的农作物，增施农家肥可以提高光能利用率，其原理符合 图。（）若乙w w w.k s5 u.c o m图曲线表示某植物在恒温30时光合速率与光照强度的关系，并且已知该植物光合作用和呼吸作用的最适温度分别为25和30，那么在原有条件不变的情况下，将温度调节到25，曲线点将向 移动，点将向 移动。（）乙图中的点时刻，小麦叶片维管束鞘细胞中产生的细胞器是 。（）有两位同学依据甲图，分别绘出了植物在适宜光照条件下吸收和释放的二氧化碳量与外界环境中二氧化碳含量之间的关系图，如下图丙和丁所示。其中正确的是 图。请在你认为正确的图中横坐标上标注出甲图中点对应的位置。答案：（1）甲（2）上 左（3）线粒体（4）丁 图示见上右甲 乙 单株光合作用强度MN种植密度0 6 18 24时间ABCDGEFCO2相对含量例6某科研组对密闭大棚内番茄的光合作用与呼吸作用进行了研究。绘出了单株番茄光合作用强度与种植密度的关系图（甲）和M点对应情况下的大棚内一天中的CO2含量的变化图（乙）。用红外测量仪在恒温不同光照下测得下表数据（实际光合量用葡萄糖表示）和植株呼吸作用释放CO2为0.6umol/h。请回答：外界CO2浓度(umol/h）实际光合量(umol/h）1.22.43.64.8光照强度1klx0.10.10.10.12klx0.270.440.610.78（1）从以上研究可知，影响该植物光合作用的因素有_；番茄植株分别在图中N、B、F时，限制其光合作用强度的主要外界因素中，共同的因素是_。（2）在图乙中DE段时，植株叶肉细胞中产生H和ATP的场所是_，该段曲线形成的直接原因是_。（3）若给大棚中的番茄植株一定量的14CO2，则在适宜光照下，14C首先会出现在番茄植株叶片的_细胞中的_化合物中。w_w w.k_s5%u.c*o m（4）当光照强度为1klx时，番茄植株的实际光合量都为0.1umol/h，这与图乙中_点对应的光合作用情况类似。（5）在一定浓度范围内植物对CO2的转换率（单位时间内植物吸收的CO2与外界CO2浓度的比）为定值。光照强度为2klx实际光合量为0.27umol/h时,植物对CO2的转换率为_。答案： （1）光照强度、CO2浓度 光照强度（2）细胞质基质、线粒体和叶绿体 叶绿体中（或细胞内，或细胞间）CO2浓度低（3）叶肉 三碳（C3）（4）B和F （5）0.85w_w 光 源玻璃钟罩CO2缓冲液红色液滴例7右图是研究玉米在适宜的培养条件下光合作用与呼吸作用关系的实验装置示意图。请回答：（1）该实验目的是研究光合作用_。（2）如果密闭装置内提供的是C18O2，那么在玉米的_细胞中可检测到含18 O的淀粉。培养一段时间后，下列有关18O的转移途径正确的是_。A.C18O2C4C6H1218O6   B. C18O2C3C4C5C. C18O2C3C6H1218O6 D. C18O2C4C3C5E. C18O2C3C4C6H1218O6   F. C18O2C4C3C6H1218O6（3）若要验证植物呼吸作用产生了CO2，应对上图中的实验装置进行的操作是：              。NADPH含量阶段I阶段II时间012（4）如果在植物叶绿体中的NADPH与NADP+含量大致相等的情况下，依次进行下面两项实验研究：阶段 将上述实验装置放在极弱的光照下。阶段 将实验装置图中的CO2缓冲液换成浓NaOH溶液，并给予充足的光照。请你在右面坐标图中画出叶绿体中NADPH含量的变化曲线。 (13分) (第(4)小题为5分，其余的每空2分)（1）氧气的释放量 （2）维管束鞘 D、F（有错为0分）（3）置于完全黑暗环境中，并将CO2缓冲液换成澄清的石灰水（4）（共5分）（a起点和向上（向下）趋势、曲线弯曲弧度正确分别给1分，b在a正确的基础上，阶段终点小于0.5或接近且不等于0给1分，阶段大于1.5或接近且不超过2给1分，曲线有平台共1分）例8在光照适宜温度恒定的条件下，用左下图的实验装置进行植物光合作用或呼吸作用的实验，测量一小时内密闭容器中C02的变化量绘成右图曲线。下列有关叙述正确的是 (注：实际光合作用包含叶片的有机物积累量和呼吸消耗量) （ A ） A前30分钟内绿色植物实际光合作用的平均速率为64ppmmin B从后30分钟的结果可知在低C02浓度下植物不能进行光合作用 C植物光合作用速率与其叶绿体内的NADPH含量的变化趋势相同 D若容器中加ANaHC03溶液，植物光合速率和呼吸速率都会加强影响光合作用速率的因素练习1. 下图所示为某科研小组探究土壤含水量对植物产生影响的实验结果，实验开始时土壤水分充足，然后实验组停止浇水，对照组土壤水分一直保持适宜。下列与此实验结果有关的分析错误的是A土壤水分不足会使叶片气孔关闭从而引起光合速率下降w.w.w.k.s.5*u.c.#om B蒸腾作用减弱影响的运输与叶绿素含量下降可能有关 C实验组叶片光合作用过程中光反应的减弱先于暗反应 D植物固定二氧化碳的速率与土壤含水量密切相关 2、植物单个叶片的光合作用强度可以通过通气法来测定，如下模式简图（）所示。将 叶片置于同化箱中，在特定的光照、温度条件下，让空气沿箭头方向流动，并检测通入和通出气体的CO2浓度变化。以下有关该实验的说法错误的是（ ） 鼓风机同化箱B通往CO2分析仪通往CO2分析仪A图（）CO2浓度光合作用强度甲乙图（）A当B处气体的CO2浓度低于A处气体的CO2浓度时，说明植物光合作用强度大于呼吸作用的强度B控制特定的光照强度或空气中原有的CO2浓度，都可能使A处和B处检测到的CO2浓度相同C可以通过在黑暗条件下测定通入和通出气体的差值来检测叶片消耗O2的速率，从而确定叶片有氧呼吸的强度D在各自适宜条件下分别测定天竺葵、玉米光合作用强度，结果如曲线图（）所示，其中甲表示玉米光合作用强度曲线3右上图所示装置中的NaHCO3溶液可为植物提供CO2，则下列有关叙述错误的是 A若将这个装置用来探究CO2是光合作用的原料，则增加的对照组应将NaHCO3溶液替换成等量的NaOH溶液。B若将这个装置用来探究元素X是否为植物的必需矿质元素，则增加的对照组应将水槽中的完全培养液替换成只缺少矿质元素X的培养液。C若将这个装置培养玉米，给玉米植株提供14C标记的CO2，14C首先出现在C4化合物中。D若突然停止光照，发现植物细胞内C3含量会下降4. 某生物兴趣小组对正常生长的大豆幼苗进行了相关实验研究，请分析回答：（1）制做叶片过叶脉横切的临时装片，用显微镜观察发现，和叶肉细胞相比维管束鞘细胞中没有的细胞器是 。（2）实验室得瞬息种过大豆的大田土壤培养大豆时，发现培养在经过高温灭菌土壤中的植株，比培养在没有经过高温灭菌的土壤中的植株长势要差，可能的原因是经过高温灭菌的土壤 。（3）将植物培养在密闭的玻璃罩内放在温暖而充足的阳光下，培养液中条件始终适宜。在植物体内，由NADP+形成NADPH的过程中，发生的能量转换是 。若突然停止光照，短时间内叶肉细胞中的C5的含量变化是 。培养液中的H218O，较长一段时间后检测18O存在于下列哪些物质中？ A空气中的水中 B产生的O2中 C产生的糖类中 D产生的CO2中培养了一段时间后，植物就枯萎死亡了，最可能的原因是 。（4）右图为某植株的全部叶片在25时光照强度与氧气释放速度的关系示意图。若将植株的叶片剪掉一半，请在图中画出植株剩余叶片光照强度与氧气释放速度的交系曲线（假设每个叶片的生理状状态基本相同）。5.右图表示小麦叶片在夏季晴朗的一天内（0至24时）CO2吸收量的变化情况。（1）图中C点时小麦叶片的维管束鞘细胞中能产生ATP的细胞器是 ；图中E点与C点相比，单位时间内叶肉细胞中C3化合物的产生量 。 （2）据图分析可知，小麦光合作用开始的时间是 点，有机物积累最多的时间是 点（3）若C点和F点小麦叶片合成葡萄糖的速率相等，则C点和F点相比，呼吸强度较强的是 点。（4）若要探究“图中E点时刻环境条件”对小麦叶片与玉米叶片光合作用影响的差异，有人设计了下表所示的实验方案。组别材料实验条件CO2吸收速率1小麦叶片图中C点时刻条件a2图中E点时刻条件b3玉米叶片图中C点时刻条件c4图中E点时刻条件d表中“图中E点时刻条件”主要是指 条件。若实验测得cd，则说明 。有人认为上述实验方案可去掉1、3组，由2、4组直接比较就能得出结论。你认为呢？为什么？影响光合作用速率的因素练习答案CCD4.（1）叶绿体 （2）高温杀死了根瘤菌，导致不能进行生物固氮 （3）电能转换为(NADPH中)活跃的化学能 下降0O2释放速度(mL/h)光照强度/千勒克司全部叶片剩余叶片 A、B、C、D (对3个和对2个得1分，对1个不得分) 钟罩内缺乏CO2（4）如右图52011届高中毕业班第一次诊断性检测理科综合能力测试11