5.4光合作用的影响因素和应用（共43页PPT1份视频） 2024-2025学年人教版（2019）高中生物学必修二

(共43张PPT)
第5章第4节 光合作用
光合作用的原理和应用
影响光合作用的因素
1.概念：植物在 内通过光合作用制造 的量。（通常用光合速率表示）
糖类
单位时间
光合作用的强度
CO2＋H2O （CH2O）＋O 2
光能
叶绿体
2.表示方法
单位时间内光合作用产生有机物的量
单位时间内光合作用产生CO2的量
单位时间内光合作用放出O2的量
CO2的浓度
CO2＋H2O （CH2O）＋O 2
光能
叶绿体
H2O
光：光照强度、光质、光照时间
矿质元素（N、Mg是合成叶绿素的原料）
外因：
内因：
酶的种类、数量
色素的含量
叶龄不同
温度
影响光合作用的因素
光合作用的影响因素
探究环境因素对光合作用的影响
因变量：光合速率
无关变量：植物叶片、其他环境条件处理、实验操作
自变量：
光照（强度、光质）、温度、CO2浓度等
问题：如何测量光合速率？
CO2的吸收：可以用红外线CO2传感器测量
O2的释放：小叶片浮起数量法
有机物合成：淀粉含量测量法
自变量：
光照强弱
因变量：
光合作用强度
检测方法
相同时间小圆形叶片浮起的数量
控制方法
不同瓦数的灯或相同瓦数台灯离实验装置的距离
阅读P105，找出以下关键信息：
注射器的作用：
实验材料：
圆形小叶片
排出圆形小叶片中的气体
1.打孔：用直径为0.6cm的打孔器打出圆形小叶片30片
2.将圆形小叶片置于注射器内，使叶片内气体逸出
实验步骤
实验步骤
3.将处理过圆形小叶片放入清水中，黑暗保存，小圆形叶片全部沉到水底
4.取3只小烧杯，分别倒入富含CO2的清水（或1%~2%的NaHCO3溶液）
5.分组实验：分别将10片叶圆片投入3只盛20mLNaHCO3的小烧杯中 并调整5W台灯距离（10、20、30cm）
什么作用？
吸收热量排除干扰
实验步骤
讨论：利用该装置还能探究哪些环境因素对光合作用的影响？
这些因素分别如何控制呢？
提示：CO2浓度（吹气时间或不同质量分数的NaHCO3溶液）、
温度（水浴保温）、
光质（不同颜色的彩色灯泡）
实验步骤
项目　 　 烧杯　 　 小圆形叶片 加富含CO2 的清水 光照强度 叶片浮起数量
1 10片 20 mL 强 多
2 10片 20 mL 中 中
3 10片 20 mL 弱 少
6.观察并记录结果
实验结论：
在一定范围内,光合作用强度随光照强度的增大而加快，超过一定值后光合作用强度趋于稳定。
实验步骤
7.测量并记录实验结果：
实验步骤
8.统计并分析实验结果：
实验结论：
光照强度
光合作用强度
随光照强度的增强光合作用强度增加
a b c
d e f
光饱和点：随光照增强光合作用不再增强时的光照强度
光饱和点
总光合速率=净光合速率+呼吸速率
问题：实验所测是否为叶片实际光合作用强度？
O2
CO2
O2
CO2
较强光照时
O2
CO2
中等光照时
O2
CO2
较弱光照时
O2
CO2
真正（总）光合速率= 净（表观）光合速率 + 呼吸作用速率
合成有机物的量
固定或消耗CO2量
产生O2的量
有机物积累量
CO2吸收量
O2的释放量
消耗有机物的量
黑暗下CO2的释放量
黑暗下O2的吸收量
A
C
光补偿点
光饱和点
光照强度
CO2吸收量
CO2释放量
O
B
净光合速率
细胞呼吸速率
真正
光合速率
A点：
只进行呼吸作用
AB段：
光合作用逐渐增强
，光合速率<呼吸速率
B点：
光合速率=呼吸速率
(无糖类累积)
C点：
光合速率最大
BC段：
，光合速率>呼吸速率
光合作用不断增强
(受酶的催化能力、CO2供应量的限制)
影响光合作用的因素
影响光合作用的因素
A:只进行呼吸作用
B：光合作用速率=呼吸作用速率
C点：光合作用速率>呼吸作用速率
AB：光合作用速率<呼吸作用速率
解读：曲线与细胞图示相结合
影响光合作用的因素
阴生植物：是指在弱光条件下比强光条件下生长良好的植物。
阳生植物：在强光环境中生长发育健壮，在阴蔽和弱光条件下生长发育不良的植物称阳性植物
阳生植物
阴生植物
影响光合作用的因素
光照强度
0
A
B
C
阳生植物
光补偿点
光饱和点
阴生植物
A1
B1
C1
D
应用：
合理密植
间作套种
适当剪枝
曲线表示的是阳生植物的光合速率，阴生植物的曲线该如何画？
CO2吸收速率
CO2
释放
速率
阴生植物的呼吸作用较弱，光补偿点B1在B点左侧；对光的利用能力也不强，最大光合速率C1往左下移。
影响光合作用的因素
1：适当提高二氧化碳浓度，图中各点如何移动？
2：改变温度，有利于呼吸作用，不利于光合作用，图中各点如何移动？
影响光合作用的因素
实践应用
阴天，温室大棚适当提高光照强度可以增加光合作用强度；
大田种植合理密植；
间作套种时注意作物种类搭配。
阳生植物
阴生植物
影响光合作用的因素
光质（不同波长的光）
白光是复合光，白光下植物光合作用最强；
单色光：红光和蓝紫光下植物的光合作用强度较大，绿光下最弱。
影响光合作用的因素
大棚种植选用无色透明薄膜
大棚种植阴天用红光灯进行补光
光质（不同波长的光）
影响光合作用的因素
CO2浓度
CO2吸收量
CO2释放量
CO2浓度
A
B
C
O
D
b
c
d
总光合速率
CO2饱和点
CO2补偿点
ob段：
CO2浓度过低，无法进行光合作用
净光合速率
bc段：
光合速率<呼吸速率
c点：
光合速率=呼吸速率
d点：
光合速率最大
限制因素：光照强度、温度
影响光合作用的因素
CO2浓度
增施有机肥；
温室栽培农作物可以投放干冰或与鸡舍相连；
增施农家肥
将猪舍、鸡舍与大棚连通
影响光合作用的因素
我国北魏时期的农书《齐民要术》有关于栽种农作物要”正其行，通其风。“的记载。这么做的目的是？
通风透光，既能有利于充分利用光能，又可以使空气不断流过叶面，提供较多的CO2，从而提高光合作用强度，使作物增产。
影响光合作用的因素
实质：温度影响光合作用有关酶的活性
适时播种；
温室栽培植物时，白天适当提高温度，可提高净光合速率，夜间适当降温，可降低呼吸消耗，保证植物有机物的积累。
最适温度
温度
影响光合作用的因素
N：光合酶及ATP的重要组分
P： 类囊体膜和ATP的重要组分；
K：促进光合产物向贮藏器官运输
Mg：叶绿素的重要组分
矿质元素
合理施肥可促进叶片面积增大，促进叶绿素合成，促进光合产物的运输和转化等，提高光合作用强度。
影响光合作用的因素
水
时间
光合
作用强度
BC段：温度过高，为减少蒸腾作用，气孔关闭，CO2供应不足，光合速率下降，出现“午休”现象
DE段：光照强度不断减弱
AB段：光照强度不断增大
影响光合作用的因素
水
水是光合作用（光反应）的原料；
缺水会导致叶片部分气孔关闭，限制CO2进入叶片，从而间接影响光合作用（暗反应）；
缺水会使糖类堆积，光合作用产物输出缓慢。
合理灌溉
及时灌溉
叶片由小到大的过程中，叶面积逐渐增大，叶肉细胞中的叶绿体逐渐增多，光合色素逐渐增加，光合作用效率不断增强。生长到一定程度，叶片面积和光合色素等达到稳定状态，光合作用效率也基本稳定。伴随着叶片的衰老，部分色素遭到破坏，光合作用效率下降。
影响光合作用的因素
叶龄
影响光合作用的因素
叶面积
随着叶面积指数的增大，进行光合作用和细胞呼吸的叶面积增加，但叶面积指数增大到一定值后，由于叶片的相互遮挡，进行光合作用的叶面积不再增大，而进行细胞呼吸的叶面积仍在增大，从而使细胞呼吸有机物的消耗量大于光合作用有机物的生成量，所以有机物的积累量不断降低。
农业生产上的启示：a.合理密植(增加光合作用面积)；b.适当间苗(“套种间作”讲的就是这个方面)；c.修剪以增加有效光合作用面积；d.适当摘除老叶。
影响光合作用的因素
叶面积
17．(12分)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，达到增加产量的目的。回答下列问题：
(1)光照强度对玉米、甘蔗和大豆植株净光合速率的影响如图所示，据图可知光照强度为A时玉米植株叶肉细胞中光合作用产生O2的去向是 。
光照强度由A增大到B时，暗反应速率增大的原因是 。
(2)间作是指在同一块田地上同时分行相间种植两种或两种以上的作物，农业生产中常将玉米植株和大豆植株间作，这样做的好处是 (要求答出2点)。
到线粒体中和释放到外界
光照强度增强，光反应产生的[H]和ATP的含量增加，C3的还原增强，暗反应速率增大
利于通风、利于透光或提高光能的利用率(充分利用光能)、与大豆共生的根瘤菌固定的N，可以肥田。
典题应用
(3)某研究小组又进一步测定了玉米作物的叶面积与产量的关系。测得叶面积系数(单位土地面积上的叶面积总和)与玉米作物群体光合速率、呼吸速率及干物质积累速率之间的关系如下图所示。
由图可知：当叶面积系数小于a时，随叶面积系数增加，群体光合速率和干物质积累速率均 ，当叶面积系数超过b时，群体干物质积累速率降低，其原因是 。
增加
群体光合速率不变（1分），但群体呼吸速率仍在增加（1分），故群体干物质积累速率降低
典题应用
3.2 探究多种因子对光合作用的影响
P点时，限制光合速率的因素应为横坐标所表示的因子，随该因子的不断加强，光合速率不断提高。
当到Q点时，横坐标所表示的因子不再影响光合速率，要想提高光合速 率，可适当提高除横坐标所表示的因子之外的其他因子。
自变量1
自变量1
自变量1
自变量2 温度
自变量2 光照强度
自变量2 CO2浓度
影响光合作用的因素
多种因子对光合作用的影响
影响光合作用的因素
活动：尝试利用光合作用原理建立植物工厂
营养类型
光能自养
6CO2+12H2O
C6H12O6+6O2+6H2O
光能
叶绿体
（光合作用）
化能自养
自养型
异养型
寄生、腐生、捕食
（化能合成作用）
NH3
HNO2+能量
HNO3+能量
CO2+H2O
（CH2O）
能量
硝化细菌
影响光合作用的因素
1.用高速离心机打碎小球藻细胞，获得可以进行光合作用的离体叶绿体，进行如图所示的实验，下列叙述不正确的是
A.离体的叶绿体中能合成糖类
B.碳酸氢钠所起的作用是提供二氧化碳
C.烧杯中的液体改为氢氧化钠会导致该
实验无糖类产生
D.灯与锥形瓶之间的距离不影响光合作用的强度
√
典题应用
解析：灯与锥形瓶之间的距离，表示不同的光照强度，光照强度影响光合作用的强度，D错误。
2.影响绿色植物光合作用的外界因素有光照强度、CO2浓度、温度等，内部因素有酶的活性、色素的数量、C5的含量等。请据图分析，回答下列问题：
(1)如果横坐标代表光照强度，其影响光合速率主要是影响光合作用的________阶段，此时内部限制性因素最可能是___________。若阴生植物的光合作用曲线为c，则阳生植物的光合作用曲线最可能是____。
光反应
色素的数量
a
典题应用
(2)如果横坐标代表温度，温度主要通过影响__________来影响光合速率。
(3)如果横坐标代表CO2的浓度，其影响光合作用主要是影响______的产生，此时内部限制性因素最可能是_________。
酶的活性
C3
C5的含量
典题应用
(4)若将某植物叶片在25 ℃条件下暗处理1小时，该叶片质量(主要是葡萄糖)减少了2 mg，之后立即光照1小时，经称重，光照后比暗处理前质量增加了5 mg。该叶片光照1小时产生的总光合作用量为____mg。
9
解析：将某植物叶片在25 ℃条件下暗处理1 h，该叶片质量(主要是葡萄糖)减少了2 mg，即呼吸速率为2 mg/h，之后立即光照1 h，经称重，光照后比暗处理前质量增加了5 mg，该叶片光照1 h产生的总光合作用量为5＋2＋2＝9(mg)。
典题应用