高考生物二轮复习专题专练(5)　光合作用和细胞呼吸的影响因素与农作物增产措施(含解析）

高考生物二轮复习专题专练
(5)　光合作用和细胞呼吸的影响因素与农作物增产措施
命题点(一)　自然环境与密闭环境中光合速率变化分析
从“高度”上研究高考
[典例]　(2022·全国乙卷)某同学将一株生长正常的小麦置于密闭容器中，在适宜且恒定的温度和光照条件下培养，发现容器内CO2含量初期逐渐降低，之后保持相对稳定。关于这一实验现象，下列解释合理的是(　 )
A．初期光合速率逐渐升高，之后光合速率等于呼吸速率
B．初期光合速率和呼吸速率均降低，之后呼吸速率保持稳定
C．初期呼吸速率大于光合速率，之后呼吸速率等于光合速率
D．初期光合速率大于呼吸速率，之后光合速率等于呼吸速率
[解析]　初期容器内CO2浓度较大，光合速率大于呼吸速率，植物吸收CO2释放O2，使密闭容器内的CO2浓度逐渐下降，O2浓度逐渐上升，导致光合速率逐渐降低，A错误；密闭容器在适宜且恒定的温度和光照条件下，容器内的CO2浓度下降，说明植物光合速率大于呼吸速率，但由于CO2含量逐渐降低，从而使植物光合速率逐渐降低，直到光合速率与呼吸速率相等，容器中气体趋于稳定，B错误；初期光合速率大于呼吸速率，之后光合速率等于呼吸速率，C错误，D正确。
[答案]　D
[图示关系]
从“深度”上提升知能
自然环境与密闭环境中一昼夜光合速率变化
　　
[图示解读]
从“宽度”上拓展训练
1．(2022·广州一模)为测定某植物的光合速率，某同学将该植物放入如图甲所示装置中，在光合作用最适温度下进行培养，然后测量不同时段密闭的透明玻璃罩内植物的O2释放速率，结果如图乙所示。下列说法不正确的是(　 )
A．若完全培养液中缺少镁元素，t1～t2时间段会延长
B．在t5时适当升高温度，植株光合速率会将进一步加快
C．在t4时向玻璃罩内适量补充CO2会加快植株的光反应速率
D．在t3～t4阶段，氧气释放速率降低的主要原因是玻璃罩内CO2含量下降
解析：选B　镁是合成叶绿素的必需元素，所以用缺镁的完全培养液培养一段时间，叶肉细胞内叶绿素合成减少，导致光合速率降低，则t1～t2时间段会延长，A正确；该实验是在最适温度下进行的，因此t5时适当升高温度，植株光合速率会将减弱，B错误；由图可知，在t4时向玻璃罩内适量补充CO2会加快植株的光反应速率，C正确；在t4时向玻璃罩内适量补充CO2会加快植株的光反应速率，说明在t3～t4阶段，氧气释放速率降低的主要原因是玻璃罩内CO2含量下降，D正确。
2．(2022·许昌三模)将叶面积相等的甲、乙两种植物分别置于两个相同的、温度恒定且适宜的密闭透明玻璃小室内，给予充足光照，定时测定CO2含量。实验一段时间后，甲、乙装置内气体浓度均达到平衡且甲装置内CO2含量较低。下列有关说法正确的是(　 )
A．达到平衡时甲、乙两植物的光合作用强度一定相同
B．实验过程中甲、乙两植物的呼吸速率相同且一直保持不变
C．甲植物固定CO2的能力较乙植物低
D．若将甲、乙两植物放在上述同一密闭装置中，一段时间后乙植物可能先死亡
解析：选D　达到平衡时，甲装置内的CO2含量较低，故平衡时虽然都是光合作用强度与呼吸强度相等，但甲的光合作用强度更大，A错误；由题干信息无法判断甲、乙植物的呼吸速率大小，且因为氧气含量的变化，呼吸速率也是变化的，B错误；从达到平衡时甲装置中的CO2含量较低可知，甲植物固定CO2的能力较乙植物高，C错误；由于二氧化碳达到平衡时，甲装置二氧化碳浓度较低，说明甲植物二氧化碳的补偿点低，因此将甲、乙两种植物放在上述同一密闭装置中，一段时间后乙植物可能先死亡，D正确。
命题点(二)　补偿点、饱和点与光合作用的关系及应用
从“高度”上研究高考
[典例]　(2022·普宁二模)光合作用是自然界最重要的化学反应之一，影响光合作用的外因主要包括温度、CO2浓度和光照强度，如图是实验人员测得的光吸收对单个叶片的光合速率的影响。下列相关叙述错误的是(　 )
A．大田作物群体对光能的利用与单个叶片不同，对应的光极限范围应该更大
B．CO2极限时，限制光合作用增加的因素可能是CO2浓度或温度
C．在光合作用最适温度条件下适当升温，呼吸速率可能增大，补偿点可能左移
D．实际生产中施肥过多或过少都可能影响到光合作用速率
[解析]　群体对光能的利用更充分，光饱和点较单个叶片更大，所以光极限范围会更大，A正确；CO2极限时，曲线趋于水平，此时光照强度不再是限制因素，可能是其他外界因素，如温度和CO2浓度，B正确；在光合作用最适温度条件下适当升温，光合速率下降，呼吸速率可能增大，导致光补偿点右移，C错误；实际生产中，施肥过多会影响细胞吸水，施肥不足可能影响叶绿素和相关酶的合成，故施肥过多或过少都可能影响到光合作用速率，D正确。
[答案]　C
从“深度”上提升知能
补偿点、饱和点与光合作用的关系及应用
1．光饱和点与补偿点的含义与植物生长的关系解读
(1)饱和点代表植物在一定条件下的最大光合作用能力。在一定条件下，饱和点越大，表示植物的光合作用能力越强。
(2)补偿点表示植物在一定条件下开始生长(积累有机物)的临界值，高于补偿点，植物开始生长；低于补偿点，植物会净消耗有机物。补偿点低，说明植物在较弱光照或低CO2浓度下就能生长。
(3)通常，阴生植物的光补偿点和光饱和点都比阳生植物的低，由此可以区分判断阴生植物和阳生植物。
2．光合作用与细胞呼吸曲线中的“关键点”移动分析(如上图所示)
(1)A点：代表呼吸速率，细胞呼吸增强，A点下移；反之，A点上移。
(2)B点与C点的变化(注：只有横坐标为自变量，其他条件不变)
条件 B点(补偿点) C点(饱和点)
适当增大CO2浓度(光照强度) 左移 右移
适当减小CO2浓度(光照强度) 右移 左移
土壤缺Mg2＋ 右移 左移
注意：细胞呼吸速率增加，其他条件不变时，CO2(或光)补偿点应右移，反之左移。
(3)D点：代表最大光合速率，若增大光照强度或增大CO2浓度使光合速率增大时，D点向右上方移动；反之，移动方向相反。
从“宽度”上拓展训练
1．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，下列叙述正确的是(　 )
A．光照强度为a时，每天光照12小时，一昼夜后人参干重不变，红松干重减少
B．光照强度在b点之后，限制红松和人参P/R值增大的主要外界因素都是CO2浓度
C．光照强度为c时，红松和人参的净光合速率相等
D．若适当增加土壤中Mg2＋的含量，一段时间后人参的a点左移
解析：选D　光照强度为a时，对于人参而言，光合作用速率与呼吸速率的比值(P/R)为1，白天12小时没有积累有机物，晚上进行细胞呼吸消耗有机物，一昼夜干重减少，A错误；光照强度在b点之后，限制红松P/R值增大的主要外界因素仍然是光照强度，在d点之后，限制其P/R值增大的主要外界因素才是CO2浓度，B错误；阴生植物的呼吸速率比阳生植物的呼吸速率更低，光照强度为c时，二者的P/R值相同，但呼吸速率不同，故净光合速率不同，C错误；对于人参而言，a点光合作用速率与呼吸速率的比值(P/R)为1，对应的光照强度为光补偿点；若适当增加土壤中Mg2＋的含量，人参合成叶绿素增多，达到光补偿点需要的光照强度变小，故一段时间后人参的a点左移，D正确。
2．研究人员以植物甲(阳生植物)和乙(阴生植物)为材料进行实验，结果如图1和图2所示。请回答下列问题：
(1)图1中，A点时，植物甲中的C3在有关酶的催化作用下，接受光反应提供的能量并且被NADPH还原后，形成______________________。由A点对应的光照强度升高到B点对应的光照强度，并在此光照强度下光合速率达到稳定的过程中，植物乙光合作用中C3的相对含量变化是_______________________________________________________________。
(2)植物的光补偿点是植物光合作用CO2吸收量与植物细胞呼吸CO2释放量相等时对应的光照强度。由图1和图2可知，光补偿点的大小可能因______________的不同而有差异。与阳生植物相比较，阴生植物呼吸速率很低，很弱的光合作用就可以使植物光合作用CO2吸收量与植物细胞呼吸CO2释放量相等，从而可以在____________的环境中存活下来。
(3)图2中，为验证在92 μmol·m－2·s－1光照强度下生长的植物甲光补偿点降低是由环境因素引起的，而非遗传物质的改变造成的，需在此基础上进一步实验，请写出实验思路： ________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
解析：(1)图1中，A点植物甲可以进行光合作用，在光反应产生的ATP和NADPH的作用下，在相关酶的催化作用下，C3被还原生成C5和有机物；由A点对应的光照强度升高到B点对应的光照强度，即光照强度增加，而光照强度增加会导致光反应产生的ATP和NADPH增加，进而导致C3的还原增加，因此在此光照强度下光合速率达到稳定的过程中，植物乙光合作用中C3的相对含量变化是先下降后上升最后趋于相对稳定。(2)植物的光补偿点是光合作用CO2吸收量与植物细胞呼吸CO2释放量相等时对应的光照强度，图1和图2显示不同的植物呼吸速率不同，相同植物在不同的光照条件下净光合速率的大小关系变化情况也不同，说明光补偿点的大小可能因植物种类和生长环境的不同而有差异。根据图1分析，阴生植物的呼吸速率较阳生植物低，且很弱的光合作用就可以使植物光合CO2吸收量与植物呼吸CO2释放量相等，即弱光下就达到了光补偿点，这样可以使其在弱光的环境中生存下来。(3)图2实验的目的是验证在92 μmol·m－2·s－1光照强度下生长的植物甲光补偿点降低是由环境因素引起的，而非遗传物质的改变造成的，根据实验的单一变量原则和对照性原则分析，在该基础上需要进一步实验，具体的思路为：收获在92 μmol·m－2·s－1光照强度下生长的植物甲种子种植，使其在92 μmol·m－2·s－1光照强度下生长，一段时间后，在与图2实验条件完全相同的条件下(重复上述实验)，测其光补偿点。
答案：(1)有机物和C5[“糖类和C5”或“(CH2O)和C5”]　先下降后上升最后趋于相对稳定　(2)植物种类和生长环境　弱光　(3)收获在92 μmol·m－2·s－1光照强度下生长的植物甲种子种植，使其在92 μmol·m－2·s－1光照强度下生长，一段时间后，在与图2实验条件完全相同的条件下(重复上述实验)，测其光补偿点
命题点(三)　细胞代谢与提高农作物产量的措施
从“高度”上研究高考
[典例]　(2020·全国卷Ⅰ)农业生产中的一些栽培措施可以影响作物的生理活动，促进作物的生长发育，达到增加产量等目的。回答下列问题：
(1)中耕是指作物生长期中，在植株之间去除杂草并进行松土的一项栽培措施，该栽培措施对作物的作用有__________________________________________________________
__________________________________________________________________(答出2点即可)。
(2)农田施肥的同时，往往需要适当浇水，此时浇水的原因是________________________
________________________________________________________________________________
_________________________________________________________________(答出1点即可)。
(3)农业生产常采用间作(同一生长期内，在同一块农田上间隔种植两种作物)的方法提高农田的光能利用率。现有4种作物，在正常条件下生长能达到的株高和光饱和点(光合速率达到最大时所需的光照强度)见下表。从提高光能利用率的角度考虑，最适合进行间作的两种作物是________，选择这两种作物的理由是_______________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
作物 A B C D
株高/cm 170 65 59 165
光饱和点/(μmol·m－2·s－1) 1 200 1 180 560 623
[解析]　(1)除去杂草可以减少杂草和农作物之间对水分、矿质元素和光的竞争，使能量更多地流向农作物；松土可以使土壤中O2含量增多，有利于根细胞进行有氧呼吸，进而增强根对矿质元素的吸收等活动。(2)肥料中的矿质元素只有溶解在水中才能被作物根系吸收，因而农田施肥的同时常适当浇水；另外，浇水还可以降低土壤溶液的渗透压，防止作物因过度失水而死亡。(3)为了提高农田的光能利用率，农业生产中常采用间作的方法，间作过程中要确保高低作物的合理搭配。株高较高的作物获取的光照充足，应选择光饱和点较高的作物(作物A)；株高较低的作物获取的光照较少，应选择光饱和点较低的作物(作物C)。
[答案]　(1)减少杂草对水分、矿质元素和光的竞争；增加土壤氧气含量，促进根系的呼吸作用　(2)肥料中的矿质元素只有溶解在水中才能被作物根系吸收　(3)A和C　作物A光饱和点高且长得高，可利用上层光照进行光合作用；作物C光饱和点低且长得矮，与作物A间作后，能利用下层的弱光进行光合作用
从“深度”上提升知能
从“宽度”上拓展训练
1．(2022·武汉模拟)农业生产中的一些栽培措施可以影响作物的生理活动，促进作物的生长发育，达到增加产量等目的。下列措施与对应原理或目的错误的是(　 )
A．农田施肥的同时，往往需要适当补水，此时补水的原因之一是让肥料中的矿质元素充分溶解，利于作物根系吸收
B．稻田定期排水，可抑制水稻根部细胞无氧呼吸产生乳酸，防止植株烂根死亡
C．在作物生长期进行中耕松土，可促进根系的有氧呼吸，利于矿质营养的吸收
D．农业生产常采用间作套种，可满足不同作物对不同光照强度的需求，提高了光能利用率
解析：选B　矿质元素只有溶解在水中才能被作物根系吸收，所以在农田施肥的同时，往往需要适当补水，A正确；稻田定期排水，可抑制水稻根部细胞无氧呼吸产生酒精，防止植株烂根死亡，B错误；在作物生长期进行中耕松土，可增加土壤的溶氧量，促进根系的有氧呼吸，有利于根细胞通过主动运输对矿质营养的吸收，C正确；农业生产常采用间作套种，可满足不同作物对不同光照强度的需求，提高了光能利用率，从而达到增加农作物产量等目的，D正确。
2．(2022·商洛二模)粮草间作是农业产业结构调整，改变单一种植结构，提高单位产量的有效途径。苜蓿是重要的经济牧草，玉米是重要的经济作物。苜蓿的根有极强的吸水能力，玉米植株的高度高于苜蓿植株。某实验小组探究了玉米和苜蓿在单作和间作模式下光合作用的情况，以及间作距离对苜蓿叶绿素含量的影响，结果如图所示。回答下列问题：
(1)与单作相比，间作时玉米和苜蓿的光合速率均有所下降。结合题干信息，可能的原因是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(2)间作时，要保持适当的行间距和通风，其作用是_____________________________。
(3)苜蓿叶肉细胞中的叶绿素分布在____________上。根据实验结果分析，间作距离较小时，苜蓿叶绿素的含量明显较高，其生理意义是_____________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(4)从作物根系在土壤中分布的角度分析，“一深一浅”的两种作物更适合间作，其原因可能是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
解析：(1)根据题意可知，苜蓿的根具有很强的吸水能力，因此和玉米间作可能会导致玉米缺水，从而使玉米光合速率下降；玉米植株的高度高于苜蓿，对苜蓿具有遮光作用，会降低苜蓿的光合速率。(2)间作时，保持适当的行间距利于通风，既能避免植株叶片之间相互遮光，也有利于CO2的供给，从而促进光合作用。(3)苜蓿叶肉细胞中的叶绿素分布在叶绿体的类囊体薄膜上。根据实验结果分析可知，间作距离较小时，苜蓿叶绿素的含量明显较高，其意义在于较高含量的叶绿素能提高苜蓿对光能的吸收能力，以增强其对弱光环境的适应性，增大光合速率。(4)根系“一深一浅”的作物间作，有利于充分利用不同深度土壤中的营养物质并缓解不同植物根系之间的竞争，提高经济效益。
答案：(1)苜蓿吸水多导致玉米缺水；玉米植株高于苜蓿植株，对苜蓿有遮光作用　(2)避免遮光；有利于CO2的供给，促进光合作用　(3)叶绿体的类囊体薄膜　提高苜蓿对光能的吸收能力，以适应弱光环境　(4)能充分利用不同深度土壤中的营养物质；能有效缓解竞争
[微课微练·一点一评]
一、选择题
1．(2022·沈阳皇姑区模拟)除草松土是农耕的重要措施，下列对其作用和意义的分析错误的是(　 )
A．提高土壤通气状况，有利于土壤中好氧菌代谢产生无机盐和二氧化碳
B．有利于根有氧呼吸，吸收矿质元素，促进根系生长，吸收地下深处的水
C．松土对保持水土有两面性影响，不利之处是地表裸露松动，易造成水土流失
D．松土易造成土壤水分蒸发快，炎热及干旱季节土壤板结时不宜锄地松土
解析：选D　干旱时，土壤板结，需及时中耕松土，目的是疏松土壤，促进根的呼吸，从而增加根的吸水能力，D错误。
2．(2022·常德模拟)《氾胜之书》中记载到“凡耕之本，在于趣时和土，务粪泽，早锄早获。春冻解，地气始通，土一和解。夏至，天气始暑，阴气始盛，土复解。夏至后九十日，昼夜分，天地气和。以此时耕田，一而当五，名曰膏泽，皆得时功。”下列分析错误的是(　 )
A．“务粪泽”：通过灌溉和施肥，农作物吸收水分和有机物，有利于农作物生长
B．“早锄”：农田除草能降低农作物与杂草因生存空间和资源而产生的种间竞争
C．“春冻解，地气始通”：春天温度升高，植物细胞内自由水/结合水的比值升高
D．“以此时耕田”：中耕松土能提高土壤含氧量，既有利于根系吸收土壤中的无机盐，又能促进土壤中微生物的分解作用
解析：选A　植物的生长需要水和无机盐，因此适当施肥和灌溉能提高土壤中矿质元素含量，有利于植物生长，但农作物不能吸收有机物，A错误。
3．(2022·黄州区二模)细胞呼吸和光合作用的原理在农业生产中具有广泛的运用。下列有关叙述，错误的是(　 )
A．中耕松土有利于根细胞的有氧呼吸，从而促进根细胞对无机盐的吸收
B．农作物生长过程中，及时去掉衰老变黄的叶片有利于有机物的积累
C．合理密植和增施有机肥均有利于提高农作物的光合作用效率
D．温室种植农作物时，为促进光合作用，白天要适时通风，以保证O2供应
解析：选D　温室种植农作物时，为促进光合作用，白天要适时通风，以保证CO2供应，D错误。
4．(2022·铜仁模拟)将植株置于透明密闭容器内，测量容器中CO2的浓度变化情况。在适宜温度条件下，用一定强度的光照处理30分钟，容器中CO2的浓度由2 000 ppm降低到180 ppm。随后将装置置于相同温度的黑暗条件下30分钟，容器中CO2的浓度上升到600 ppm。下列叙述正确的是(　 )
A．前30分钟CO2减少量可表示该植株的实际光合速率大小
B．经过完整的1小时处理后，该植株的有机物含量会增加
C．光照条件下，提高环境温度会加快植物细胞对CO2的固定
D．若后30分钟继续光照会使容器中CO2含量持续下降直至为零
解析：选B　由题中信息可知：前30分钟密闭容器中CO2减少量属于光合速率与呼吸速率之间的差值，可表示该植株的净光合速率大小，A错误；经过完整的1小时处理后，容器中CO2浓度由2 000 ppm降到600 ppm，二氧化碳浓度下降，减少的CO2用于光合作用合成有机物，因此该植株的有机物含量会增加，B正确；根据题干可知，题中的温度条件是适宜的，提高环境温度会降低与光合作用有关酶的活性，从而减慢植物细胞对CO2的固定，C错误；由于密闭容器内的CO2含量有限，若后30分钟继续光照，随着光合作用的持续进行，CO2逐渐被消耗，浓度降低，进而光合作用强度随之降低，当CO2浓度降低到一定水平时，植物的光合作用强度和呼吸强度相等，则装置内的CO2浓度就保持相对稳定，即若后30分钟继续光照会使容器中CO2含量持续下降直至保持相对稳定，D错误。
5．(2022·上饶二模)如图为某植物在夏季光照强度与光合速率(以CO2吸收量为检测指标)随时间的变化曲线，下列有关分析正确的是(　 )
A．由图可知该植物在24 h内存在有机物的积累
B．植物处于B、D两点时，光合速率等于呼吸速率
C．E点适当增加光照强度，短时间内叶肉细胞中C5含量增加，C3含量减少
D．出现BC段是因为植物蒸腾作用过强，水分散失过多，导致光反应速率减小
解析：选C　由于图中没有检测植物夜间的呼吸值，无法判断有机物是否积累，A错误；图中B、D点光合速率均大于呼吸速率，B错误；E点适当增加光照强度，产生的ATP和NADPH增加，导致C3还原加快，而二氧化碳的固定速率不变，因此C3的含量会降低，C5含量增加，C正确；BC段是由于中午温度过高导致气孔关闭CO2不足，使暗反应速率下降进而导致光合速率下降，D错误。
6.
玉米叶片CO2吸收速率与温度变化的关系如图所示。下列有关叙述不正确的是(　 )
A．实验需控制适宜的无关变量，如光照强度、呼吸强度等
B．35 ℃后曲线下降可能是由于光合作用相关酶活性下降导致
C．15 ℃时玉米叶肉细胞中[H]来自细胞质基质、线粒体
D．若计算CO2固定速率，需在黑暗条件下测各温度的叶片呼吸速率
解析：选A　该实验的自变量是温度，而温度会影响呼吸强度，呼吸强度不属于无关变量，A错误；绝大多数酶是蛋白质，高温会影响蛋白质的空间结构，从而使酶的活性下降，35 ℃后曲线下降，可能是由于随着温度升高，光合作用相关酶活性下降导致的，B正确；绿色植物有氧呼吸的第一、二阶段都可以产生[H]，所以，15 ℃时玉米叶肉细胞中的[H]，可以来自细胞质基质、线粒体，C正确；CO2固定速率是指玉米的实际光合速率，等于净光合速率加上呼吸速率，因此若计算CO2固定速率，还需在黑暗条件下测各温度的叶片呼吸速率，D正确。
7．连续48 h测定温室内CO2浓度及植物CO2吸收(或释放)速率，得到如图所示曲线(整个过程中呼吸作用强度恒定)。下列有关叙述正确的是(　 )
A．实验的前3小时叶肉细胞产生ATP的场所是线粒体内膜和线粒体基质
B．如改用相同强度绿光进行实验，c点的位置将下移，48小时净积累量为负值
C．由图可知在植物叶肉细胞中，呼吸速率与光合速率相等的时刻为第6、18、30、42小时
D．实验中该植物前24小时有机物积累量小于后24小时有机物积累量
解析：选D　实验的前3小时CO2释放速率不变，说明叶肉细胞只进行细胞呼吸，故叶肉细胞产生ATP的场所是细胞质基质、线粒体内膜和线粒体基质，A错误；如改用相同强度绿光进行实验，光合作用减弱，吸收的CO2减少，c点的位置将升高，B错误；由图可知在植物呼吸速率与光合速率相等的时刻为第6、18、30、42小时，但由于植物还有很多不进行光合作用的部位，故在这4个时刻，叶肉细胞光合作用速率大于呼吸速率，C错误；分析曲线可知，在24时，室内CO2浓度等于0时，48时室内CO2浓度低于24时，故该植物前24小时有机物积累量小于后24小时有机物积累量，D正确。
8．(2022·冀州区模拟)科研人员对大棚种植的、发育良好的某植物在不同条件下测定其光合速率变化情况，调查时间为每天的8：30～14：00，连续调查了数天，记录、分析了相关数据，绘制了如图所示曲线图。以下说法正确的是(　 )
A．在该调查时段内，该植物晴天积累有机物总量最多的时刻为12点
B．从图中a～b段可以看出，该植物净光合速率为负值，可能与环境因素中温度和光照强度有关
C．图中c～d时段，植物体内有机物总量的变化情况是先增加后减少
D．j点时，该植物光合作用消耗的CO2量等于植物从外界吸收的CO2量
解析：选B　在该调查时段内，当净光合速率大于零时就存在有机物的积累，因此该植物晴天积累有机物总量在14：00时最多的，A错误；净光合速率＝总光合速率－呼吸速率。从图中a～b段可以看出，该植物净光合速率为负值，这是由于光合强度小于呼吸强度，这可能与环境因素中光照强度和温度有关，B正确；图中c～d时段，净光合速率先小于0，此时有机物总量减少，后净光合速率大于0，则有机物又呈增加的趋势，即植物体内有机物总量的变化情况为先减少后增加，C错误；j点时，植物净光合速率为0，表明此时的光合速率等于呼吸速率，即植物光合作用消耗的CO2量全部来自植物体内，不需要从外界吸收的CO2，D错误。
9．(2022·南京三模)与野生型拟南芥WT相比，突变体t1和t2在正常光照条件下，叶绿体在叶肉细胞中的分布及位置不同(图a)，造成叶绿体相对受光面积的不同(图b)，进而引起光合速率差异，但叶绿素含量及其他性状基本一致。在不考虑叶绿体运动的前提下，下列相关叙述错误的是(　 )
A．三者光合速率的高低主要与叶肉细胞内叶绿体的受光面积有关
B．与野生型拟南芥WT相比，t2具有更高的光饱和点
C．三者中t2的光补偿点＞WT的光补偿点＞t1的光补偿点
D．三者光合速率的差异随光照强度的增加而变大
解析：选D　根据题干信息及图形结果可知，三者光合速率的高低主要与叶绿体的受光面积有关，A正确；在正常光照下，t2中叶绿体的相对受光面积低于WT，因此当二者光合速率分别达到最大时，t2所需光照强度高于WT，即t2具有比WT更高的光饱和点，B正确；在正常光照下，t2中叶绿体的相对受光面积低于WT低于t1，当细胞呼吸释放CO2速率等于光合作用吸收CO2速率时，t1所需光照强度低于WT、低于t2，即t2的光补偿点＞WT的光补偿点＞t1的光补偿点，C正确；正常光照条件下，三者的叶绿体在叶肉细胞中的分布及位置不同，造成叶绿体相对受光面积的不同，从而影响光合速率，在一定的光照强度后，三者光合速率的差异不会随着光照强度的增加而变大，D错误。
10．(2022·山东高考，改编)在有氧呼吸第三阶段，线粒体基质中的还原型辅酶脱去氢并释放电子，电子经线粒体内膜最终传递给O2，电子传递过程中释放的能量驱动H＋从线粒体基质移至内外膜间隙中，随后H＋经ATP合酶返回线粒体基质并促使ATP合成，然后与接受了电子的O2结合生成水。为研究短时低温对该阶段的影响，将长势相同的黄瓜幼苗在不同条件下处理，分组情况及结果如图所示。已知DNP可使H＋进入线粒体基质时不经过ATP合酶。下列相关说法不正确的是(　 )
A．4 ℃时线粒体内膜上的电子传递受阻
B．与25 ℃时相比，4 ℃时有氧呼吸产热多
C．与25 ℃时相比，4 ℃时有氧呼吸消耗葡萄糖的量多
D．DNP导致线粒体内外膜间隙中H＋浓度降低，生成的ATP减少
解析：选A　与25 ℃相比，4 ℃时耗氧量增加，根据题意，电子经线粒体内膜最终传递给O2，说明电子传递未受阻，A错误；与25 ℃相比，短时间低温4 ℃处理，ATP生成量较少，耗氧量较多，说明4 ℃时有氧呼吸释放的能量较多的用于产热，消耗的葡萄糖量多， B、C正确；DNP使H＋不经ATP合酶返回线粒体基质中，会使线粒体内外膜间隙中H＋浓度降低，导致ATP合成减少， D正确。
二、非选择题
11．(2022·太原二模)上千年的农耕文明使我们国家积累了大量的农业知识与实践经验。请回答下列问题：
(1)垄作可以提高田间透光条件，使土壤受光面积增大，白昼吸热快，夜晚散热快。据此推测垄作提高农作物产量的原因有________________________________________________________________________
________________________________________________________________________(写出两点)。
(2)“追肥在雨前，一夜长一拳。”一般在雨前施肥的原因是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
农作物在不同生长阶段需肥情况不同，一般在生殖生长阶段需要磷肥较多，据此推测，磷肥可以促进植物______________。
(3)无土栽培可有效解决耕地资源不足的困境。最早的水培法是将植物根系长期直接浸入培养液中，但植物根部易腐烂死亡，原因是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(4)松土是一项常用的促进农作物生长的措施。一方面，松土能增加土壤的透气性，________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
另一方面，松土还可以去除杂草，________________________，使能量更多的流向农作物。
解析：(1)根据题干中信息可知，垄作可以“增大田间透光情况”，即增大光照面积，还可让土壤“白天吸热快，夜间散热快”，即增大昼夜温差，有利于植物光合作用积累有机物。(2)肥料一般呈固态，只有让其溶于水后才能被作物吸收利用，故施肥后需要立即浇水，或直接在雨前施肥；据题中信息可知，农作物生殖生长阶段需要大量磷肥，说明磷元素与作物的开花、结果等正常的生长发育过程有密切的关系。(3)植物的根系也需要进行有氧呼吸过程，若长期浸泡在营养液中，营养液中的氧气耗尽后，植物的根细胞进行无氧呼吸，产生的酒精对细胞有毒害作用，会使其烂根。(4)中耕松土是农业生产上的一项重要措施，松土是为了增加土壤中的氧气，以利于作物根系的有氧呼吸；同时，松土时可去除杂草，减少杂草与作物的竞争，作物可获得更多的光照、矿质元素等资源。
答案：(1)增大了光照面积；昼夜土温温差大，有利于光合产物积累　(2)肥料中的矿质元素(无机盐)需要溶解在水中，以离子状态才能被植物的根系吸收　开花、结果　(3)根部长期直接浸入培养液中，氧气缺乏，进行无氧呼吸产生酒精，导致植物根部酒精中毒，出现腐烂死亡　(4)促进作物根细胞有氧呼吸，有利于根系吸收矿质元素　减少作物的竞争者(减少杂草与作物争夺阳光等资源)
12．(2022·山东高考)强光条件下，植物吸收的光能若超过光合作用的利用量，过剩的光能可导致植物光合作用强度下降，出现光抑制现象。为探索油菜素内酯(BR)对光抑制的影响机制，将长势相同的苹果幼苗进行分组和处理，如表所示，其中试剂L可抑制光反应关键蛋白的合成。各组幼苗均在温度适宜、水分充足的条件下用强光照射，实验结果如图所示。
分组 处理
甲 清水
乙 BR
丙 BR＋L
(1)光可以被苹果幼苗叶片中的色素吸收，分离苹果幼苗叶肉细胞中的色素时，随层析液在滤纸上扩散速度最快的色素主要吸收的光的颜色是________。
(2)强光照射后短时间内，苹果幼苗光合作用暗反应达到一定速率后不再增加，但氧气的产生速率继续增加。苹果幼苗光合作用暗反应速率不再增加，可能的原因有____________________、________________________(答出2种原因即可)；氧气的产生速率继续增加的原因是__________________________________________________。
(3)据图分析，与甲组相比，乙组加入BR后光抑制________(填“增强”或“减弱”)；乙组与丙组相比，说明BR可能通过____________________发挥作用。
解析：(1)苹果幼苗叶肉细胞中的色素有叶绿素a、叶绿素b、叶黄素、胡萝卜素，其中胡萝卜素在层析液中溶解度最高，故色素分离时，随层析液在滤纸上扩散速度最快的色素是胡萝卜素，主要吸收蓝紫色光。(2)影响光合作用的外界因素有光照强度、CO2的浓度、温度等；其内部因素有酶的活性、色素、C5的含量、NADPH和ATP的浓度等。强光照射后短时间内，苹果幼苗光合作用暗反应达到一定速率后不再增加，可能的原因有NADPH、ATP等的浓度不再增加、C5供应不足、CO2浓度有限；氧气的产生速率继续增加的原因是强光照射后短时间内，光能的吸收速率继续增加，光反应速率增强，水光解产生氧气的速率增加。(3)据图分析，与甲组相比，乙组加入BR后光合作用强度较高，说明加入BR后光抑制减弱；乙组用BR处理，丙组用BR和试剂L处理，与乙组相比，丙组光合作用强度较低，由于试剂L可抑制光反应关键蛋白的合成，说明BR可能通过促进光反应关键蛋白的合成发挥作用。
答案：(1)蓝紫色　(2)NADPH、ATP等的浓度不再增加　CO2浓度有限(或其他合理答案，以上两空答案顺序可颠倒)　光能的吸收速率继续增加，使水的光解速率继续增加　(3)减弱　促进光反应关键蛋白的合成
13．通过研究遮阴对花生光合作用的影响，为花生的合理间种提供依据。研究人员从开花至果实成熟，每天定时对花生植株进行遮阴处理。实验结果如表所示。回答下列问题：
处理 指标
光饱和点/klx 光补偿点/lx 低于5klx光合曲线的斜率/(mg CO2·dm－2·hr－1·klx－1) 叶绿素含量/(mg·dm－2) 单株光合产量/(g干重) 单株叶光合产量/(g干重) 单株果实光合产量/(g干重)
不遮阴 40 550 1.22 2.09 18.92 3.25 8.25
遮阴2 h 35 515 1.23 2.66 18.84 3.05 8.21
遮阴4 h 30 500 1.46 3.03 16.64 3.05 6.13
注：光补偿点指当光合速率等于呼吸速率时的光强度。光合曲线指光强度与光合速率关系的曲线。
(1)从实验结果可知，花生可适应弱光环境，原因是在遮阴条件下，植株通过增加___________，提高吸收光的能力；结合光饱和点的变化趋势，说明植株在较低光强度下也能达到最大的_________；结合光补偿点的变化趋势，说明植株通过降低_________，使其在较低的光强度下就开始了有机物的积累。根据表中________________________的指标可以判断，实验范围内，遮阴时间越长，植株利用弱光的效率越高。
(2)植物的光合产物主要以________形式提供给各器官。根据相关指标的分析，表明较长遮阴处理下，植株优先将光合产物分配至________中。
(3)与不遮阴相比，两种遮阴处理的光合产量均________。根据实验结果推测，在花生与其他高秆作物进行间种时，高秆作物一天内对花生的遮阴时间为____(A.<2 h　B．2 h　C．4 h　D．>4 h)，才能获得较高的花生产量。
解析：(1)从表中数据可以看出，遮阴一段时间后，花生植株的叶绿素含量在升高，提高了对光的吸收能力。光饱和点在下降，说明植株为适应低光照强度条件，可在弱光条件下达到饱和点。光补偿点也在降低，说明植物的光合作用下降的同时呼吸速率也在下降，以保证植物在较低的光强下就能达到净光合大于0的积累效果。低于5 klx光合曲线的斜率体现弱光条件下与光合速率的提高幅度变化，在实验范围内随遮阴时间增长，光合速率提高幅度加快，故说明植物对弱光的利用效率变高。(2)植物的光合产物主要是以有机物(蔗糖)形式储存并提供给各个器官。结合表中数据看出，较长(4 h)遮阴处理下，整株植物的光合产量下降，但叶片的光合产量没有明显下降，从比例上看反而有所上升，说明植株优先将光合产物分配给了叶。(3)与对照组相比，遮阴处理的两组光合产量有不同程度的下降。若将花生与其他高秆作物间种，则应尽量减少其他作物对花生的遮阴时间，才能获得较高花生产量。
答案：(1)叶绿素含量　光合速率　呼吸速率　低于5 klx光合曲线的斜率　(2)蔗糖　叶　(3)下降　A
14．(2022·锦州一模)间作是指同一生长期内在同一田块上间隔种植不同作物的种植方式。已知氨基酸总量(%)高的鲜叶更适合制作优质绿茶。某科研小组对单作、间作两种种植方式影响茶叶品质的光合作用机制进行了如下研究。
Ⅰ.实验分组：甲组(单作)：只种植茶树(高1米左右)；乙组(间作)：桂花树(高5～6米)与茶树间行种植。
Ⅱ.实验过程：在同一茶厂，实验地坡势平缓度、土壤肥力基本一致，分别于春茶、夏茶的生长季节测定。选择天气晴好的日期，从8：00～18：00时每隔2 h测一次茶树的相关数据。结果如图。
(1)图1中，导致8：00～12：00期间甲、乙两组净光合速率均增加的环境变化是______________。
图2中，与甲组相比，乙组在10：00～12：00期间净光合速率继续增加的原因是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________，
茶树对不同元素的吸收量具有差异的直接原因是
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(2)实验测得两种种植条件下不同季节对茶叶氨基酸总量(%)的影响如表所示。由此可知更适合制作优质绿茶的采摘季节和种植方式分别是________。
处理 春茶 夏茶
甲组 2.38 1.49
乙组 2.96 2.00
(3)科研人员为研究果实对邻近叶片光合速率的影响。选择若干生理状况相同的植株，平均分为2组，分别测定第15片叶片光合速率；实验组摘除果实，对照组不摘除，再次测定2组第15片叶光合速率。结果表明：实验组光合速率显著下降。上述实验设计基于的最合理假设是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
解析：(1)①图1中，8：00～12：00期间光照强度增加和温度升高导致甲、乙两组净光合速率均增加。②图2中，与甲组相比，乙组由于是间作，在10：00～12：00期间净光合速率继续增加的原因是其他树木的遮阴作用，温度适宜(或间作使光照强度、温度适宜)，不影响气孔开度，所以二氧化碳的吸收不受影响。③细胞膜对无机盐离子的吸收种类及吸收量取决于细胞膜上的蛋白质种类及数量，由于(茶树根系)细胞膜上吸收不同离子的转运蛋白的种类和数量存在差异导致其吸收不同元素的量具有差异性。(2)两组种植中，由于鲜茶叶中，茶多酚的含量一定的情况下，氨基酸含量高的鲜叶比较适合制作优质绿茶，据表格可知，春茶间作的氨基酸总量最高，因此更适合制作优质绿茶的采摘季节和种植方式是春季、间作。(3)摘除果实光合速率显著下降，下降的原因是光合作用的产物在叶片中积累，所以叶片中光合产物的积累会抑制光合作用的进行。
答案：(1)光照强度(和温度)上升　桂花树的遮阴作用，使环境温度适宜，茶树气孔未关闭，不影响CO2的吸收　(茶树根系)细胞膜上吸收不同离子的转运蛋白的种类和数量存在差异　(2)春季、间作　(3)叶片中光合产物的积累会抑制光合作用