影響光合作用效率的因素及在生產上的應用
南京五中 陳蕊
二．重要的結論性語句
1．農業生產中主要通過延長光照時間、增加光照面積和增強光合作用效率等途徑提高光能利用率。
2．增加光照面積的措施包括：套種、合理密植等。
3．提高光合作用的措施包括：利用大棚適當延長光照時間、提高二氧化碳濃度、提高溫度等。
4．影響光合作用的環境因素主要包括：光照強度、光質、光照時間、二氧化碳濃度、溫度等。
三．重、難點知識歸類、整理
1．影響光合作用的環境因素
（1）光：
在一定范圍內，光照強度逐漸增強光合作用中光反應強度也隨著加強；但光照增強到一定程度時，光合作用強度就不再增加。
另外光的波長也影響光合作用的速率，通常在紅光下光合作用最快，藍紫光次之，綠光最慢。
在生產上的應用：延長光合作用時間：通過輪種，延長全年內單位土地面積上綠色植物進行光合作用的時間，是合理利用光能的一項重要措施。增加光合作用面積：合理密植是增加光合作用面積的一項重要措施。
植物在進行光合作用的同時也在進行呼吸作用：
光補償點:當植物在某一光照強度條件下，進行光合作用所吸收的CO2與該溫度條件下植物進行呼吸作用所釋放的CO2量達到平衡時的光照強度，這時光合作用強度主要是受光反應產物的限制。
光飽和點：當光照強度增加到一定強度后，植物的光合作用強度不再增加或增加很少時的光照強度，此時的光合作用強度是受暗反應系統中酶的活性和CO2濃度的限制。
一般陽生植物的光補償點和光飽和點比陰生植物高。
總光合作用：指植物在光照下制造的有機物的總量(吸收的CO2總量)。
凈光合作用：指在光照下制造的有機物總量(或吸收的CO2總量)中扣除掉在這一段時間中植物進行呼吸作用所消耗的有機物(或釋放的CO2)后，凈增的有機物的量。
（2）CO2：
CO2是植物進行光合作用的原料，只有當環境中的CO2達到一定濃度時，植物才能進行光合作用。大氣中二氧化碳的含量是0.03%，如果濃度提高到0.1%，產量可提高一倍左右。濃度提高到一定程度后，產量不再提高。如果二氧化碳濃度降低到0.005%，光合作用就不能正常進行。
植物能夠進行光合作用的最低CO2濃度稱為CO2的補償點，即在此CO2濃度條件下，植物通過光合作用吸收的CO2與植物呼吸作用釋放的CO2相等。
一般來說，在一定的范圍內，植物光合作用的強度隨CO2濃度的增加而增加，但達到一定濃度后，光合作用強度就不再增加或增加很少，這時的CO2濃度稱為CO2的飽和點。
在生產上的應用：溫室栽培植物時，施用有機肥，可適當提高室內二氧化碳的濃度。
（3）溫度：
溫度可以通過影響暗反應的酶促反應來影響光合作用；在一定范圍內隨溫度的提高，光合作用加強；溫度過高時也會影響酶的活性，使光合作用強度減弱。
在生產上的應用：適時播種；溫室栽培植物時，可以適當提高室內溫度。
（4）水分：
水既是光合作用的原料，又是體內各種化學反應的介質。水分還能影響氣孔的開閉，間接影響CO2進入植物體內（如夏季的“午休”現象）。
在生產上的應用：預防干旱；適時適量灌溉。
（5）礦質元素：
如Mg是葉綠素的組成成分，N是光合酶的組成成分，P是ATP分子的組成成分等等。
在生產上的應用：合理施肥，適時適量地施肥
光照、CO2濃度、溫度與光合速率基本關系見圖：
2．提高作物產量的途徑
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）
四.典型例題
例1：下圖中的甲、乙兩圖為―晝夜中某作物植株對CO2的吸收和釋放狀況的示意圖。甲圖是在春季的某一晴天，乙圖是在盛夏的某一晴天，請據圖回答問題：
（1）甲圖曲線中C點和正點（外界環境中CO2濃度變化為零）處，植株處于何種生理活動狀態？
（2）根據甲圖推測該植物接受光照的時間是曲線中的 段，其中光合作用強度最高的是 點，植株積累有機物最多的是 點。
（3）乙圖中FG段CO2吸收量逐漸減少是因為 ，以致光反應產生的 和 逐漸減少，從而影響了暗反應強度，使化合物數量減少，影響了CO2固定。
（4）乙圖曲線中間E處光合作用強度暫時降低，可能是因為
課堂練習
一.單項選擇題
1．下列哪條曲線反映了綠色植物葉片光合作用與空氣中二氧化碳濃度的關系( )
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2．在農作物生產中，套作和輪作是提高農作物產量的重要措施，兩者（ ）
A．都是為了提高光能利用率 B．都可以減少病蟲害的發生
C．都可以充分利用土壤中的礦質資源 D．都可以提高農田中的能量傳遞率
3．對某植株作如下處理：① 持續光照10 min；② 光照5s后再黑暗處理5s，如此連續交替進行20 min。若其他條件不變，則在兩種情況下，植株所能制造的有機物總量及積累的有機物總量（ ）
A．均①多于② B．①少于②；①多于② C．①和②均相等 D．無法確定
4．我國政府為把2008年的北京奧運會辦成綠色奧運，正在北京地區實施大規模的綠化工程。綠化北京的根本目的是為了調節（ ）
A．北京地區的氣溫 B．北京地區的濕度
C．北京地區氧氣和二氧化碳的濃度 D．北京地區氧氣和二氧化硫的濃度
二．非選擇題
5．下圖表示一株小麥葉片細胞內C3相對含量在一天24小時內的變化過程，請據圖分析：
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（2）AB段C3含量較高，其主要原因是什么?
。
（3） 點出現的可能是由于白天該地區天氣暫時由晴轉陰所造成的。
（4）G點C3含量極少，其原因是什么?
。
（5）G點與F點相比，葉綠體中NADPH含量較 。(填寫“高”或“低”)
（6）請在下列坐標圖中畫一條曲線，表示上圖中的HI段(15時至19時)小麥葉肉細胞中C5相對含量的變化趨勢(設a點為15時的C5含量)。
6．光合作用受光照強度、CO2濃度、溫度等影響，圖中4條曲線（a、b、c、d）為不同光照強度和不同CO2濃度下，馬鈴薯凈光合速率隨溫度變化的曲線。a光照非常弱，CO2很少（遠小于0.03%）；b適當遮蔭（相當于全光照的1/25）CO2濃度為0.03%，c全光照（晴天不遮蔭），CO2濃度為0.03%；d全光照，CO2濃度為1.22%。請據圖回答：
（1）隨著光照強度和CO2濃度的提高，植物光合作用（以凈光合速率為指標）最適溫度的變化趨勢是 。
（2）當曲線b凈光合速率降為零時，真光合速率是否為零？為什么？
（3）在大田作物管理中，采取下列哪些措施可以提高凈光合速率？（ ）
A．通風 B．增施有機肥
C．延長生育期 D．施碳酸氫銨
課后練習
一、選擇題
1．有甲、乙、丙、丁4盆長勢均勻的植物置于陽光下，甲品紅光照射；乙綠色光照射；丙添加品紅色濾光片A；丁添加綠色濾光片B（如圖），經過一段時間，各盆中長勢最旺的和長勢最差的依次是下列哪一組（ ）
A．甲、乙 B．乙、丙 C．甲、丁 D．丙、丁
2．光照強度和CO2濃度是影響光合作用的兩個主要外界因素，下列圖像是北方夏季一天中棉花葉片光合
作用強度的變化曲線，請指出正確的圖解是( )
3．小麥籽粒成熟過程中積累的糖類，主要是依靠穗下第一張葉片（旗葉）的光合作用供給的。有人做了這樣一個實驗（圖甲），將旗葉包在一透明的袋中，袋中始終保持
A．葉片基部溫度變化對袋內葉片蒸騰作用有明顯影響
B．葉片基部處于低溫（
C．葉片基部處于低溫（
D．葉片基部處于低溫（
4．下圖曲線表示農田中Ⅰ晝夜溫度變化；Ⅱ光照強度；Ⅲ植物吸收CO2的變化，請判斷下列說法中不正確的是（ ）
A．在Ⅲ曲線與時間軸交點c和e時，光合作用吸收的CO2和呼吸作用釋放的CO2量相等。
B．a點的形成是由夜間的低溫造成的
C．在從時間軸上的c點開始合成有機物，到e點有機物的合成終止。
D．增大曲線Ⅲ與時間軸所圍成的正面積措施包括提高光照強度，CO2濃度和充足的水分供應
5．右圖為探究CO2是否為植物光合作用原料的實驗裝置示意圖。其中a為實驗裝置，b為對照裝置。有關用塑料袋扎緊花盆的實驗設計思路是（ ）
A．確保植株與外界空氣進一步隔絕
B．排除土壤中微生物代謝活動的干擾
C．防止NaOH溶液對植物根系的影響
D．避免土壤中自養微生物光合作用形成淀粉
6．對于栽種農作物要“正其行，通其風”的不正確解釋是（ ）
A．有利于充分利用光能 B．有利于釋放氧氣，降低有機物消耗
C．有利于吸收較多的CO2，提高光合作用效率 D．有利于通風透光，提高光能利用率
 |
A.甲圖表示在光線弱的情況下，光合作用速率受光強度的限制
B.甲圖可見，強光照下因光反應階段受到限制光合作用速率不再增加
C.乙圖中C點表示光照強度為甲圖的B時，植物光合作用的最適溫度
D．乙圖出現CD段的原因是溫度過高影響光合作用有關的酶的活性
8．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，
B.光照相同時間，在
C.溫度高于
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
三．非選擇題
9．植物的新陳代謝受外部環境因子(如光、溫度)和內部因子(如激素)的影響，研究內、外因子對植物生命活動的影響具有重要意義。右圖表示野外松樹(陽生植物)光合作用強度與光照強度的關系。其中的縱坐標表示松樹整體表現出的吸收CO2和釋放CO2量的狀況。請分析回答
（1）當光照強度為b時，光合作用強度
（2）光照強度為a時，光合作用吸收CO2的量等于呼吸作用放出CO2的量。如果白天光照強度較長時期為a，植物能不能正常生長?為什么?
。
（3）如將該曲線改繪為人參（陰生植物）光合作用強度與光照強度關系的曲線，b點的位置應如何移動，為什么? 。
10．將兩株植物放在封閉的玻璃罩內，用全素營養液置于室外進行培養（如甲圖所示），假定玻璃罩內植物的生理狀態和自然環境中相同，且空氣濕度對植物蒸騰作用的影響、微生物對CO2濃度的影響均忽略不計。現用CO2濃度測定儀測定了該玻璃罩內CO2濃度的變化情況，繪制成如乙圖所示曲線。請據圖分析回答：
（1）上圖顯示，影響光合作用的外界因素有 。
（2）BC段與AB段相比，曲線上升較緩，其原因是 ；CD段與AB段相比，曲線上升較緩，其原因是 。
（3）D點時植物生理活動過程的特點是 。
（4）EF段說明此時植物光合作用速率 （填“較快”或“較慢”），其原因最可能是 ________，由此推斷該植物CO2的固定途徑是 。
（5）EF段與DE段相比，其葉肉細胞中C5的含量較 。
（6）24點與0點相比，植物體內有機物總量的變化情況是 。
11．右圖表示三種植物葉片光合作用速度的日變化。請據圖回答。
（1）光合作用速度與呼吸作用速度相等的時刻，a植物葉片出現在_____ __，c植物葉片出現在__ ____。
（2）在6：00―8：00時之間，單位時間內吸收CO2最多的是_________植物葉片。
（3）b植物葉片在晴天中午光照強烈時，光合作
用速度出現了低谷，這一現象被稱為光合作用的“午休現象”。產生這一現象的主要原因有_____ ___
___________________。
（4）c植物葉片一天內光合作用速度變化的特點是_________________________。
（5）從圖中結果推測，三種植物一天內有機物積累量多少的順序是_________>__________>____________。
（6）在一定的CO2濃度和適宜溫度下，把某植物葉片置于5千勒克司（光合作用速度 44mgCO2/
答 案
例1
解析：本例主要考查影響光合作用因素：CO2濃度、光強，以及光合速率、呼吸速率和表觀速率的關系（表觀速率=光合速率－呼吸速率）。首先，要認真看清坐標的含義，然后進行曲線分析；其次，要把光合作用和呼吸作用聯系起來考慮，并用兩個生理過程進行的條件和時間進行分析。注意光合作用強度決定的制造有機物量與有機物總積累量之間的聯系和區別；第三，乙圖的E點CO2吸收率降低的機理，不僅要從外界因子的整天變化情況及此時的限制因素考慮，還要聯系植株的其他生理活動進行思考。
答案：
（1）呼吸作用釋放CO2的量等于光合作用吸收CO2的量時
（2）BF；D；E
（3）光照強度逐步減弱；ATP；NADPH
（4）溫度高，蒸騰作用過強，氣孔關閉，影響了CO2原料的供應
課堂練習
二、非選題
5．（1）基質 (2)無光照，不能進行光反應，不能產生[H]和ATP，C3不能還原成有機物 (3)D (4)氣孔關閉，缺少CO2，C5不能轉化為C3 (5)高（6）見右圖
6．（1）逐漸提高 （2）不為零，因為在b實驗條件下，呼吸速率不為零 （3）ABD
課后練習
二．非選擇題
9．(1)①最高，光照強度再增強，光合作用強度不再增加 ②不能。光照強度為a時，光合作用形成的有機物和呼吸作用消耗的有機物相等，但晚上只進行呼吸作用。因此，從全天看，消耗大于積累，植物不能正常生長 ③左移，與松樹比較，人參光合作用強度達到最高點時，所需要的光照強度比松樹低
10．（1）光照強度 溫度 CO2 濃度 （2）夜間溫度較低影響了呼吸酶的活性 光合作用吸收了部分的CO2 （3）光合作用速率與呼吸作用速率相等
（4）較慢
光照過強，溫度過高，氣孔關閉 CO2+C5→
11．（1）19：00、5：00 10：00、15：00 （2）b
（3）中午光照強烈，為減少體內水分散失，氣孔關閉，通過氣孔進入的CO2量減少
（4）在10：00―15：00時之間，光合作用速度為負值，其余時間為正值
（5）a>b>c （6）78
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