影響光合作用的因素及應用

影響光合作用的因素及應用光能色素分子C52C3ADP+PiATP2H2OO2NADPHCO2吸收能固定酶多種酶還原酶（CH2O）產物和原料的對應關系：（CH2O）CHOCO2CO2H2OO2H2O能量的轉移途徑：碳的轉移途徑：光能ATP中活躍的化學能(CH2O)中穩(wěn)定的化學能CO2C3（CH2O）光反應和暗反應之間的聯(lián)系：

光反應是暗反應的基礎，為暗反應提供【H】和ATP。光反應停止，暗反應也隨即終止。同時，如果暗反應受阻，光反應也會因產物積累而不能正常進行。（1）植物由強光環(huán)境轉移到弱光環(huán)境時：

C3含量變化：______C5含量變化:______

直接影響的過程:______上升下降光反應下降上升暗反應（2）降低CO2濃度時:C3含量變化：______C5含量變化:______

直接影響的過程:______光能色素分子C52C3ADP+PiATP2H2OO2NADPHCO2吸收能固定酶多種酶還原酶（CH2O）ATP和【H】三碳五碳糖類突然停止光照突然增加光照突然停止CO2供應突然增加CO2供應下降下降下降下降下降下降下降下降上升上升上升上升上升上升上升上升化能自養(yǎng)類型：硝化細菌、鐵細菌、硫細菌、氫細菌等NH3+O2→HNO2+能量HNO2+O2→HNO3+能量CO2+H2O→(CH2O)+O2四、化能合成作用：原理：還原CO2所需要的ATP和[H]是通過氧化無機物NH4+、NO2-、H2S、H2、Fe2+等而獲得的。影響光合作用強度的因素？

CO2+H2O（CH2O）+O2光能葉綠體(色素、酶）①Mg、N等礦質元素；②酶的活性受溫度等影響。光照強度、光質、光照時間；氣體反應物①作為反應物和反應的媒介；②水分→氣孔關閉→CO2供應影響光合作用強度的因素？內因：外因：光（強度、光質）CO2濃度溫度礦質元素水分酶的種類、數(shù)量葉面指數(shù)（疏密）光合作用速率表示方法：

通常以一定時間內CO2等原料的消耗或O2、（CH2O）等產物的生成數(shù)量來表示。光合作用的強度：可以通過一定時間內原料消耗或產物生成的數(shù)量來定量地表示。由于測量時的實際情況，光合作用速率又分為凈光合速率和真正光合速率。探究：環(huán)境中影響光合作用強度的因素

實驗原理：利用真空滲水法排除葉片細胞間隙中的氣體，使其沉入水中。在光合作用的過程中植物吸收CO2并排除O2，產生O2的多少與光合作用的強度密切相關，O2溶解度很小，積累在細胞間隙從而使下沉的葉片上浮。因此可依據一定時間內葉片上浮的數(shù)量及時間長短，來比較光合作用的強弱。

實驗步驟：

1.用打孔器打出大小相等的圓葉片若干片（避開葉的主脈）

2.用注射器連抽幾次抽出葉片中的氣體，使葉片沉入水底3.將氣體逸出的葉片放入一次性杯中保存4.將3個燒杯編號后，分別加入2個40mlNaHCO3溶液、1個40ml清水，并各放入10片抽去氣體的葉片

5.按實驗記錄表進行操作燒杯編號處理條件5分鐘上浮數(shù)10分鐘上浮數(shù)15分鐘上浮數(shù)1距40W臺燈15cm,2%NaHCO3溶液，室溫2距40W臺燈25cm，2%NaHCO3溶液，室溫3距40W臺燈15cm，清水，室溫6.記錄實驗數(shù)據實驗結果燒杯編號處理條件5分鐘上浮數(shù)10分鐘上浮數(shù)15分鐘上浮數(shù)1距40W臺燈15cm,2%NaHCO3溶液，室溫1592距40W臺燈25cm，2%NaHCO3溶液，室溫0253距40W臺燈15cm，清水，室溫000AB光照強度0吸收量mg/dm2·hCO2C釋放量

CO2兩種表示方法有什么區(qū)別呢？1.光光合速率0光照強度A光的三要素：光照強度光質光照時間光照強度與光合作用強度的關系曲線

ACBCO2吸收CO2釋放光照強度ACBO2釋放O2吸收光照強度線粒體葉綠體CO2線粒體葉綠體O2●●A：呼吸強度光照強度與光合作用強度的關系曲線

ACBCO2吸收CO2釋放光照強度ACBO2釋放O2吸收光照強度線粒體葉綠體CO2CO2線粒體葉綠體O2O2光照強度與光合作用強度的關系曲線

ACBCO2吸收CO2釋放光照強度ACBO2釋放O2吸收光照強度線粒體葉綠體CO2線粒體葉綠體O2●●B：光補償點光照強度與光合作用強度的關系曲線

ACBCO2吸收CO2釋放光照強度ACBO2釋放O2吸收光照強度線粒體葉綠體CO2CO2線粒體葉綠體O2O2C：光飽和點ACBCO2吸收CO2釋放光照強度線粒體葉綠體CO2CO2葉綠體所固定C02呼吸作用C02從外界吸收C02呼吸作用凈光合作用有機物消耗量有機物凈積累量光合作用總量有機物產生總量ACBO2釋放O2吸收光照強度線粒體葉綠體O2O2葉綠體所產生O2呼吸作用O2釋放到外界O2呼吸作用凈光合作用有機物消耗量有機物凈積累量光合作用總量有機物產生總量線粒體葉綠體CO2CO2表觀(凈)光合速率:用O2釋放量、CO2吸收量或有機物積累量來表示。真正(實際)光合速率:用O2產生量、CO2固定量或有機物的制造量來表示。真正光合速率=表觀光合速率+呼吸速率。呼吸速率、凈光合速率的測定：①測量

、

。②燒杯中裝

、

。③條件？

、

。呼吸速率光合速率NaOH

黑暗NaHCO3

光下④測呼吸速率原理測光合速率原理

黑暗處，只進行呼吸作用

消耗O2，產生的CO2被NaOH吸收

氣壓下降，液滴左移

液滴左移的距離（體積）即為O2的消耗量也即呼吸速率

光下，光合作用＞呼吸作用

光合作用產生的O2多于呼吸作用吸收的O2，而CO2維持穩(wěn)定氣壓增大，液滴右移

液滴右移的距離（體積）即為O2的產生量也即凈光合速率

29?活塞著色液刻度管橡皮塞無色玻璃容器燒杯綠色植株NaHCO3緩沖液裝置１如何利用下圖裝置１來進行光合速率的測定？思考：１．NaHCO3緩沖液的作用？２．著色液的移動方向，移動數(shù)值代表什么？３．怎樣排除物理誤差？持續(xù)提供CO2,保持空間CO2濃度相對穩(wěn)定．右植株光合作用O2的釋放量與呼吸作用O2的消耗量的差值.?活塞著色液刻度管橡皮塞無色玻璃容器燒杯死植株裝置２NaHCO3緩沖液光合作用和細胞呼吸實驗探究?活塞著色液刻度管橡皮塞無色玻璃容器燒杯綠色植株NaOH溶液裝置１若利用下圖裝置１來進行呼吸速率的測定應怎樣改變裝置？思考：1小時后裝置1中紅墨水滴向左移動，原因是什么？移動數(shù)值代表什么?活塞著色液刻度管橡皮塞無色玻璃容器燒杯綠色植株裝置２蒸餾水消耗氧氣，產生的二氧化碳被吸收O2的消耗量也即呼吸速率?活塞著色液刻度管橡皮塞無色玻璃容器燒杯綠色植株NaOH溶液裝置１思考：?活塞著色液刻度管橡皮塞無色玻璃容器燒杯綠色植株裝置２蒸餾水（1若甲液滴左移，乙液滴不動，則

。（2若甲液滴不動，乙液滴右移，則

。（3若甲液滴左移，乙液滴右移，則

。只進行有氧呼吸只進行無氧呼吸既進行有氧呼吸，又進AB光照強度0吸收量mg/dm2·hCO2陽生植物陰生植物A：呼吸強度；B：光補償點；C：光飽和點C釋放量

CO2凈光合速率呼吸速率實際光合速率（總值）光合速率（強度）陰生植物的光補償點、光飽和點

陽生植物

＜

凈值=總值（實際值）－呼吸消耗值1.光

光合速率或光合速度：其的大小可用單位時間、單位葉面積所吸收的CO2量或釋放的O2量表示,亦可用單位時間、單位葉面積所積累的干物質量表示。光合作用強度一般測定光合速率的結果實際上是光合作用減去呼吸作用的差數(shù)，稱為表觀光合速率或凈光合速率。即表觀（凈）光合速率+呼吸速率=總（真正）光合速率。制造的有機物=合成的=積累的+消耗的(呼吸作用)；葉綠體固定的CO2=光合作用所需要的CO2=從外界吸收的CO2+呼吸釋放的CO2；

0吸收量光照強度A1B1C1B：光補償點C：光飽和點CO2陽生植物陰生植物陽生植物的光補償點和光飽和點大于陰生植物的光補償點和光飽和點。A2B2C2釋放量CO2在強光環(huán)境中生長發(fā)育健壯，在陰蔽和弱光條件下生長發(fā)育不良的植物稱陽生植物。

在較弱的光照條件下能夠生長良好的植物叫陰生植物。【習題1】某植株在黑暗處每小時釋放0.02molCO2，而光照強度為a的光照下(其他條件不變)，每小時吸收0.06molCO2，若在光照強度為1/2a的光照下光合速度減半，則每小時吸收CO2的量為

A．0molB．0.02molC．0.03molD．0.04mol葉綠體所固定C02呼吸作用C02從外界吸收C02呼吸作用凈光合作用有機物消耗量有機物凈積累量光合作用總量有機物產生總量0.02mol0.06mol0.08mol0.04mol？=0.02mol對應訓練：(07年高考山東卷)

以測定的CO2吸收量與釋放量為指標，研究溫度對某綠色植物光合作用與呼吸作用的影響，結果如圖所示。下列分析正確的是()A.光照相同時間，35℃時光合作用制造的有機物的量與30℃時相等B.光照相同時間，在20℃條件下植物積累的有機物的量最多C.溫度高于25℃時，光合作用制造的有機物的量開始減少D.兩曲線的交點表示光合作用制造的與呼吸作用消耗的有機物的量相等A制造的、產生的——

值測定的、積累的——

值總凈應用：控制好光強

措施：

①大棚種植陰雨天應補充光照，把光強控制在光飽和點，至少要在光補償點之上；②根據陽生植物和陰生植物對光照的不同要求，控制光照強弱。如間作套種時農作物的種類搭配、林帶樹種的搭配等。

曲線分析：

CO2濃度很低時，綠色植物不能進行光合作用，A、D點進行光合作用所需CO2的最低濃度。CO2飽和點(B、F點）；光合速率和呼吸速率相等時的CO2濃度稱為CO2補償點（E點）；3.CO2濃度（曲線如下所示）：真正光合速率CO2濃度ABCO2濃度吸收CO2釋放CO2CEFD應用：溫室栽培時適當提高CO2的濃度措施：

①多施有機肥或農家肥；②大田生產“正其行，通其風”，即為提高CO2濃度、增加產量；③釋放一定量的干冰或給植物澆碳酸飲料(施NH4HCO3)。將川芎植株的一葉片置于恒溫的密閉小室，調節(jié)小室CO2濃度，在適宜光照強度下測定葉片光合作用的強度(以CO2吸收速率表示)，測定結果如圖。下列相關敘述，正確的是A．如果光照強度適當降低，a點左移，b點左移B．如果光照強度適當降低，a點左移，b點右移C．如果光照強度適當增加，a點右移，b點右移D．如果光照強度適當增加，a點左移，b點右移a：光合作用=呼吸作用題中影響光合作用的因素：光照強度和CO2濃度光↑＞CO2↓a：光合作用=呼吸作用光↓＜CO2↑【習題】C02濃度對光合作用的影響將川芎植株的一葉片置于恒溫的密閉小室，調節(jié)小室CO2濃度，在適宜光照強度下測定葉片光合作用的強度(以CO2吸收速率表示)，測定結果如圖。下列相關敘述，正確的是A．如果光照強度適當降低，a點左移，b點左移B．如果光照強度適當降低，a點左移，b點右移C．如果光照強度適當增加，a點右移，b點右移D．如果光照強度適當增加，a點左移，b點右移題中影響光合作用的因素：光照強度和CO2濃度【習題】b：CO2飽和點，光合作用達到最大值，此時限制因素是光照光照↓光合作用減弱，b左移b光合作用增強，b右移b光照↑3、溫度——影響酶的活性①光合作用是在

的催化下的，溫度直接影響

；②B點表示：

；③BC段表示：

；酶的活性酶此溫度條件下，光合速率最高超過最適溫度，光合速率隨溫度升高而下降

溫室栽培中，白天可___________，夜間____________，適當_____________，從而提高作物產量（有機物積累量）。適當提高溫度適當降低溫度提高晝夜溫差陰雨天白天適當_______，維持晝夜溫差。降溫t1t2t3t4溫度會直接影響酶的活性.（主要是影響暗反應）溫度凈光合速率曲線怎樣繪制？應用措施：（1）大田中適時播種（2）溫室栽培植物時，冬天適當增溫，夏天適當降溫；白天調到最適溫度或適當提高溫度，晚上適當降溫；陰雨天白天適當降溫，維持晝夜溫差。（3）適時澆水，使氣孔開放，加強蒸騰，降低植物體溫度。在溫室中栽培農作物，如遇到持續(xù)的陰雨連綿天氣、為保證作物的產量，對溫度的控制應當（）

A、降低溫室溫度，保持晝夜溫差

B、提高溫室溫度，保持晝夜溫差

C、提高溫室溫度，晝夜恒溫

D、降低溫室溫度，晝夜恒溫A對應訓練4.礦質元素礦質元素

礦質元素是光合作用的產物——葡萄糖進一步合成許多有機物時所必需的物質。如缺少N，就影響蛋白質（酶）的合成；缺少P就會影響ATP、NADP+的合成；缺少Mg就會影響葉綠素的合成。K既使莖稈健壯抗倒伏，同時又促進淀粉的形成和向儲存器官（塊莖）的運輸。應用措施：合理施肥可促進葉片面積增大，提高酶的合成率，提高光合作用速率。N：酶及ATP的重要組分P：磷脂、ATP的重要組分；維持葉綠體膜的正常結構和功能Mg：葉綠素的重要組分5.礦質元素：K：既使莖稈健壯抗倒伏，同時又促進淀粉的形成和向儲存器官（塊莖）的運輸。

在一定濃度范圍內，增大必需元素的供應，可提高光合作用速率，但當超過一定濃度后，會因土壤溶液濃度過高而導致植物滲透失水而萎蔫。曲線分析應用：根據作物的需肥規(guī)律，適時、適量地增施肥料可提高農作物產量5.水

含水量1、光合作用的原料；2、植物體內各種生化

反應的介質；3、影響氣孔的開閉。應用：OA段：在一定范圍內，水越充足，光合作用速率越快根據作物需水規(guī)律合理灌溉，預防干旱洪澇。光合作用強度O時間：盛夏A

710121418A點的含義是：溫度過高，氣孔關閉，CO2供應不足光合速率下降對應例題：導致植物夏季中午光合作用“午休”的直接原因是（）

A.溫度過高，蒸騰過強，缺乏光反應原料水

B.溫度過高，酶活性降低

C.氣孔關閉,缺乏CO2

D.呼吸作用過強,無有機物積累C多變量坐標圖分析注意：（1）P點光照強度較低，光合作用強度低，不同的二氧化碳濃度在此點的光合速率幾乎相等。（2）Q點光照強度適宜且相同條件下，光合速率隨二氧化碳濃度升高而升高，但不能認為此點是三種濃度下的飽和點，況且三個濃度的飽和點不同。在Q點升高二氧化碳濃度可提高光合速率。光照強度限制外界因素受二氧化碳濃度限制注意：（1）P點光照強度較低，光合作用強度低，不同的溫度在此點的光合速率幾乎相等。（2）Q點光照強度適宜且相同條件下，光合速率隨溫度升高而升高，但不能認為此點是三種溫度下的飽和點，況且三個溫度的飽和點不同。在Q點升高溫度可提高光合速率。光照強度限制外界因素受溫度限制發(fā)現(xiàn)規(guī)律P點時，限制光合速率的因素應為

所表示的因子，隨其因子的不斷加強，光合速率不斷提高。橫坐標到Q點時，

所表示的因素不再是影響光合速率的因子，要想提高光合速率，可采取適當提高圖示的其他因子橫坐標6.葉齡OA段——幼葉。隨幼葉的不斷生長，葉面積增大，葉綠體增多，葉綠素含量增加，光合速率增加。AB段——壯葉。葉片面積、葉綠體和葉綠素都處于穩(wěn)定狀態(tài)，光合速率穩(wěn)定。BC段——老葉。隨葉齡的增加，葉綠素被破壞，光合速率也隨之下降。應用措施：農作物、果樹管理后期適當摘除老葉、殘葉?？山档推浜粑饔孟挠袡C物。7.光合面積（葉面指數(shù)）OA段——隨葉面積的增大，光合作用實際量不斷增大，A點為光合作用面積的飽和點。超過A點，光合作用不再增強，原因是有很多葉被遮擋在光補償點以下。OB段——干物質量隨光合作用增強而增加。B點以后干物質的量不再增加，原因是光合總量不變，但呼吸消耗量增大，所以干物質積累量不斷降低如BC段。應用措施：葉面積指數(shù)不能超過

點，否則植物將入不敷出，無法生活下去。DD①增加光合作用面積，如合理密植、間作和套種；

②適當間苗、修剪，合理施肥、澆水，避免陡長，封行過早，使中下層葉子所受的光照往往在光補償點以下，白白消耗有機物，造成不必要的浪費。內因：外因：基因決定酶種類數(shù)量不同光（強度、光質）CO2濃度溫度礦質元素水分【光合時間、光合面積（葉面指數(shù)）】不同植物光合作用不同；不同部位（葉）光合作用不同；不同葉齡的葉光合作用不同。影響光合作用因素總結多因子影響光合作用及呼吸作用在提高作物產量方面的主要應用途徑措施或方法延長光照時間補充光照增大光合作用面積間作、合理密植提高光合作用效率控制適宜光強、提高CO2濃度(如通風)、合理施肥(供應適量必需礦質元素)提高凈光合作用速率維持適當晝夜溫差(白天適當升溫，晚上適當降溫)(2)光合速率與呼吸速率的關系①綠色植物在黑暗條件下或非綠色組織測得的數(shù)值為呼吸速率。②綠色植物組織在光下，光合作用與細胞呼吸同時進行，測得的數(shù)據為凈光合速率。③真正光合速率、凈光合速率、呼吸速率的關系：真正光合速率＝凈光合速率＋呼吸速率④三者的常用表示方法：6．(2010·浙江理綜，29，Ⅰ)試管苗的光合作用能力較弱，需要逐步適應外界環(huán)境才能往大田移栽。研究人員進行了“改變植物組織培養(yǎng)條件縮短試管苗適應過程”的實驗，實驗在適宜溫度下進行，圖甲和圖乙表示其中的兩個實驗結果。請回答：(1)圖甲的實驗是在大氣CO2濃度下進行的。據圖分析，試管苗在不加蔗糖的培養(yǎng)基中

和

更高。(2)圖乙是試管苗在密閉、無糖培養(yǎng)基條件下測得的24h內CO2濃度變化曲線。圖中b～c段CO2濃度升高緩慢是因為

，c～d段CO2濃度急劇下降是因為試管苗

。若d點時打開培養(yǎng)瓶塞，試管苗的光合速率__________________________。(3)根據上述實驗結果推知，采用無糖培養(yǎng)基、

和

可縮短試管苗的適應過程。光合速率光飽和點CO2濃度過高使細胞呼吸減弱進行光合作用吸收了CO2

提高適當提高CO2濃度適當提高光照強度解析：(1)圖甲中自變量有兩個：一是光照強度大小，二是是否加蔗糖。因變量是光合速率，指真正光合速率。相比之下，不加蔗糖的試管苗光合速率和光飽和點較高。(2)b～c段沒有光合作用，只有呼吸作用，CO2濃度上升緩慢肯定是呼吸速率慢，溫度和CO2都會影響呼吸速率，溫度不變，只能考慮CO2濃度過高。c～d段CO2濃度急劇下降說明試管苗光合速率遠遠大于呼吸速率。d點CO2濃度低于大氣，CO2濃度已成為限制因素，該點光合速率等于呼吸速率，打開瓶塞，提高CO2濃度，光合速率提高。(3)本實驗的核心是改變植物組織培養(yǎng)條件，提高光合速率，從而縮短試管苗的適應過程。影響光合作用的外界因素有：光照長短與強度、光的成分、溫度、水分、無機鹽等，從本題的變量來看只能考慮無糖培養(yǎng)基、適當提高CO2濃度和適當提高光照強度，其他因素都是適宜的、相等的、不是變量，不予考慮。三、實驗與探究能力7．(2010·福建理綜，26，Ⅰ)東海原甲藻(簡稱甲藻)是我國東海引發(fā)赤潮的藻種之一，研究甲藻光合作用的生理特性可為認識赤潮發(fā)生機理提供重要信息。

(一)某研究小組探究pH對甲藻光合作用的影響，設計了以下實驗：將生長旺盛的甲藻等量分成5組培養(yǎng)，各組藻液pH分別設定為6.0、

7.0、8.0、9.0、10.0，在黑暗中放置12h，然后在適宜光照等相同條件下培養(yǎng)，隨即多次測定各組氧氣釋放量并計算凈光合速率。將實驗結果繪制成下圖。(1)本實驗除了通過測定氧氣釋放量，還可以通過測定________吸收量來計算凈光合速率。(2)黑暗放置過程中，藻液pH會有所變化，因此在測定氧氣釋放量前，需多次將各組pH分別調到

，這是控制實驗的_____變量。CO2

原設定的pH自(3)若甲藻長時間處于pH為10.0條件下，甲藻________(能、不能)正常生長繁殖，請據圖分析并說明原因：(4)實驗表明，甲藻光合作用適宜pH為6.0～9.0。但海水在該pH條件下，一般不會發(fā)生赤潮，原因是發(fā)生赤潮除了與pH、溫度、光照強度等因素有關外，最主要還與海水的

有關。不能因為長時間處于pH為10.0條件下，甲藻的凈光合速率為負值，甲藻不能正常生長繁殖。

富營養(yǎng)化(N、P含量)(二)研究小組進一步探究了溫度對甲藻光合作用的影響。根據實驗結果得出：甲藻生長繁殖的適宜溫度為15℃～30℃，最適溫度為25℃左右，當溫度為9℃和33℃時，甲藻不能正常生長繁殖。請根據這些信息在下圖中畫出凈光合速率隨溫度變化的示意曲線。(二)見圖解析：(一)(1)凈光合速率的表示方法有多種?？梢酝ㄟ^測定氧氣的釋放量、CO2的吸收量、有機物的積累量等來計算凈光合速率。(2)該實驗的自變量為藻液的pH，需要嚴格控制實驗的自變量。(3)只有當凈光合速率為正值時，植物才能正常生長繁殖。(4)海水的富營養(yǎng)化是引發(fā)赤潮的主要原因。(二)由題干信息，可確定曲線最高點對應的溫度及與橫軸的交點。8．(2010·安徽理綜，29，Ⅰ)為探究影響光合作用強度的因素，將同一品種玉米苗置于25℃條件下培養(yǎng)，實驗結果如圖所示。請回答：(1)與D點相比，B點條件下限制玉米CO2吸收量的因素是____________________，C點條件下限制玉米CO2吸收量的主要因素是__________________。(2)實驗結果表明，在