高考生物二轮复习微专题学案：2 光合作用、细胞呼吸在农业生产中的应用

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高考生物二轮复习微专题学案
2　光合作用、细胞呼吸在农业生产中的应用
1.从促进光合作用的因素考虑
2.从抑制细胞呼吸的角度考虑
3.光合作用、细胞呼吸在农业生产中的应用举例
农业生产常见问题总结归纳
1.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)在同一块田地上有顺序地在季节间和年度间轮换种植不同作物称为轮作。比如今年的棉田,明年换种西瓜;今年的瓜田,明年换种大豆。这样做的理由是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　(答出两点)。
(4)实施大豆—玉米带状复合种植时,需注意带间距,确保形成通风道,原因是　　　　　　　　　　　　。
2.北方冬季室外温度比较低,利用温室大棚可进行蔬菜等的生产,以缓解人们对蔬菜的需求,增加农民的经济收入。回答下列问题:
(1)农民在选用薄膜时,会选用无色薄膜,不选红色或蓝紫色薄膜的原因是　　　　　　。
(2)影响冬季温室大棚中蔬菜光合速率的外界条件是温度和　　　　　　,请为温室大棚改善以上条件提供可行的措施:　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
(3)在温室大棚生产中,大棚内多施农家肥有利于提高作物的产量,原因是　　　　　　　　　　　　　。
(4)影响温室大棚中蔬菜产量的主要环境因素是　　　　,农业生产上,温室大棚种植的蔬菜产量一般都要比露天种植的产量高。试从影响植物光合作用环境因素的角度阐述其原因:　　　　　　　　　　。
3.植物工厂是全人工光照等环境条件智能化控制的高效生产体系。生菜是植物工厂常年培植的速生蔬菜。回答下列问题。
(1)植物工厂用营养液培植生菜过程中,需定时向营养液通入空气,目的是　　　　　　　　　　。
(2)植物工厂选用红蓝光组合LED灯培植生菜,选用红蓝光的依据是　　　　　　　　　　　　　　。
(3)在植物工厂中,光照时适当增温,黑暗时适当降温,能提高生菜产量。其生物学原理是　 。
1.[2023·重庆二模] 间作(指高矮不同的作物间行种植)是我国传统农业的一种常见模式。为选择适合间作的大豆品种,某研究小组在不影响玉米产量的同时对“玉米—大豆间作”模式做了相关探究,研究结果如下表。请回答:
大豆 品种 种植 方式 叶绿素 a含量/ (mg· dm-2) 叶绿素 b含量/ (mg· dm-2) 叶绿素 a/b 净光合 速率/ (μmol· m-2· s-1) 单株产 量/g
品种1 单作 3.681 0.604 6.094 19.06 13.54
间作 2.249 0.925 2.431 16.39 4.90
品种2 单作 3.587 0.507 7.075 20.08 20.25
间作 2.004 0.946 2.118 16.63 13.61
(1)据表分析,与单作相比,间作模式下造成大豆净光合速率降低的主要原因是　　　　　　　　　　;间作模式的品种1的净光合速率下降不显著,而单株产量下降显著,最可能的原因是　　　　　　　　,玉米—大豆间作的土地一般不需要施用氮肥,原因是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
(2)实验结果表明,比较适合与玉米间作的大豆品种是　　　　,判断的依据是　　　　　　　　　。
(3)如图是某作物(大豆或玉米)间作和单作时,在不同光照强度下测得的单株该作物吸收CO2速率(假设间作与单作时各农作物间的株距相同)。该作物很可能是　　　　。光照强度为a时,无论间作还是单作,该作物的光合速率无明显差别,导致该现象的主要原因是　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
2.[2023·浙江6月选考] 植物工厂是一种新兴的农业生产模式,可人工控制光照、温度、CO2浓度等因素。不同光质配比对生菜幼苗体内的叶绿素含量和氮含量的影响如图甲所示,不同光质配比对生菜幼苗干重的影响如图乙所示。分组如下:CK组(白光)、A组(红光∶蓝光=1∶2)、 B组(红光∶蓝光=3∶2)、 C组(红光∶蓝光=2∶1),每组输出的功率相同。
甲　乙
回答下列问题:
(1)光为生菜的光合作用提供　　　　　,又能调控生菜的形态建成。生菜吸收营养液中含氮的离子满足其对氮元素需求,若营养液中的离子浓度过高,根细胞会因　　　　作用失水造成生菜萎蔫。
(2)由图乙可知,A、B、C组的干重都比CK组高,原因是　　　　　　　　　　　　　。由图甲、图乙可知,选用红、蓝光配比为　　　　　　　,最有利于生菜产量的提高,原因是　　　　　　　　　　　　　　　　。
(3)进一步探究在不同温度条件下,增施CO2对生菜光合速率的影响, 结果如图丙所示。由图可知,在25 ℃时,提高CO2浓度对提高生菜光合速率的效果最佳,判断依据是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。植物工厂利用秸秆发酵生产沼气,冬天可燃烧沼气以提高CO2浓度,还可以　　　　　　　,使光合速率进一步提高,从农业生态工程角度分析,优点还有　　　　　　　　　　　　　　　　　。
丙
高考生物二轮复习微专题学案
2　光合作用、细胞呼吸在农业生产中的应用（参考答案）
【农业生产常见问题总结归纳】
1.(1)中耕松土过程中去除了杂草,减少了杂草和作物之间的竞争;疏松土壤可以增加土壤的含氧量,有利于根细胞的有氧呼吸,促进矿质元素的吸收,从而达到增产的目的
(2)农田施肥时,肥料中的矿质元素只有溶解在水中,以离子形式存在,才能被作物根系吸收
(3)可提高对土壤无机盐的利用率;可降低发生病虫害的机会
(4)注意间距,防止上层叶片遮挡下层叶片的光照;形成通风道,确保CO2供应充足
2.(1)无色薄膜可透过各种光,比只透过红光或蓝紫光的薄膜能为植物提供更多的光能,有利于光合作用的进行
(2)光照强度　利用日光灯提高光照强度和棚内温度
(3)农家肥中的有机物被微生物分解产生无机盐和CO2,CO2和无机盐被作物利用,提高大棚作物的产量
(4)温度　露天种植的情况下,二氧化碳浓度很难控制,而且温度也不易控制,但是在大棚种植的情况下,这些因素都可以根据需要来进行人工控制
3.(1)增加培养液中的溶氧量,促进根部细胞进行呼吸作用
(2)植物光合作用主要吸收红光和蓝紫光
(3)光照时适当增温,有利于光合作用合成更多的有机物,黑暗时适当降温,可以抑制细胞呼吸,减少有机物的消耗,植物积累的有机物增多
【热点精炼】
1.(1)大豆植株比玉米矮,竞争阳光的能力较弱,间作时获得的阳光比单作时少,净光合速率下降　向籽实运输的光合产物少　与大豆互利共生的根瘤菌可以固氮,同时可将固定的氮元素供给植物使用
(2)品种2　与单作相比较,品种2净光合速率下降不太明显且单株产量下降幅度比品种1小
(3)玉米　光照强度为a时,光照强度弱,光反应限制光合速率
[解析] (1)由实验结果可知,与单作相比,间作模式下大豆净光合速率降低的主要原因是大豆植株比玉米矮,竞争阳光的能力较弱,间作时获得的阳光比单作时少,因而净光合速率下降;间作模式下品种1的净光合速率下降不显著,单株产量下降显著,可能是由向籽实运输的光合产物少导致的,而玉米—大豆间作的土地一般不用施用氮肥,这是因为与大豆互利共生的根瘤菌可以固氮,同时可将固定的氮元素供给植物使用。(2)由实验结果可知,与单作相比较,品种2净光合速率下降不太明显且单株产量下降幅度比品种1小很多,即间作时,与品种1相比,品种2的单株产量仍较高,因此适合与玉米间作的是品种2。(3)玉米植株比大豆植株高,间作时玉米与玉米间距较大,不会彼此遮光,且有利于行间通风,局部二氧化碳浓度较高。所以间作对二氧化碳和光能的利用优于单作,即图示的植物很可能是玉米;图中光照强度为a时,光照强度弱,光反应限制光合速率,间作和单作的光合速率均较小,因此,间作和单作的光合速率无明显差别。
2.(1)能量　渗透
(2)与CK组相比,A、B、C组使用的是红光和蓝光,光合色素主要吸收红光和蓝紫光,A、B、C组吸收的光更充分,光合作用速率更高,植物干重更高　红光∶蓝光=3∶2　当光质配比为B组(红光∶蓝光=3∶2)时,植物叶绿素和氮含量都比A组(红光∶蓝光=1∶2)、C组(红光∶蓝光=2∶1)高,有利于植物的光合作用,即B组植物的光合作用速率大于A组、C组,净光合速率更大,积累的有机物更多
(3)在25 ℃时提高CO2浓度,光合速率增加幅度最大　升高温度　减少环境污染,实现能量多级利用和物质循环再生
[解析] (1)植物进行光合作用需要在光照条件下进行,光为生菜的光合作用提供能量,又能作为信号调控生菜的形态建成。生菜吸收营养液中含氮的离子满足其对氮元素需求,若营养液中的离子浓度过高,造成外界溶液浓度高于细胞液浓度,根细胞会因渗透作用失水使植物细胞发生质壁分离,造成生菜萎蔫。(2)分析图乙可知,与CK组相比,A、B、C组的干重都较高。结合题意可知,CK组使用的是白光照射,而A、B、C组使用的是红光和蓝光,光合色素主要吸收红光和蓝紫光,故A、B、C组吸收的光更充分,光合作用速率更高,积累的有机物更多,植物干重更高。由图乙可知,当光质配比为B组(红光∶蓝光=3∶2)时,植物的干重最高;结合图甲可知,B组植物叶绿素和氮含量都比A组(红光∶蓝光=1∶2)、C组(红光∶蓝光=2∶1)高,这有利于植物充分吸收光能用于光合作用,即B组植物的光合作用速率大于A组、C组,有机物积累量最高,植物干重最大,最有利于生菜产量的增加。(3)由图可知,在25 ℃时,提高CO2浓度时光合速率增幅最大,因此,在25 ℃时,提高CO2浓度对提高生菜光合速率的效果最佳。植物工厂利用秸秆发酵生产沼气,冬天可燃烧沼气以提高CO2浓度,还可以升高温度,使光合作用有关的酶活性更高,使光合速率进一步提高。从农业生态工程角度分析,优点还有减少环境污染,实现能量多级利用和物质循环再生等。
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