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第12讲 光合作用的影响因素及应用
必修1 分子与细胞
第二单元 细胞代谢
课标要求 实验：探究不同环境因素对光合作用的影响。
考点1 (探究·实践)探究环境因素对光合作用强度的影响
一、实验原理
1．利用抽气法排出叶片细胞间隙中的______，使其沉入水中。
2．通过_________________________________调节光照强度。
3．光合作用的过程中产生______的多少与光合作用强度密切相关，O2积累在细胞间隙从而使下沉的叶片______。因此可依据一定时间内______________________________，来比较光合作用强度。
气体
LED台灯与烧杯之间的距离
O2
上浮
圆形小叶片上浮的数量
二、实验步骤及操作要点
实验步骤 操作要点
①制备圆形小叶片 取生长旺盛的绿叶，用直径为0.6 cm的打孔器打出圆形小叶片30片(避开大的叶脉)
②排出细胞间隙中的气体 a.将圆形小叶片和适量清水置于注射器，排出注射器内残留的空气；b.用手指堵住注射器前端的小孔并_____________________，使圆形小叶片内的气体逸出。重复几次，直到圆形小叶片__________________
缓慢地拉动活塞
全部沉到水底
实验步骤 操作要点
③分装圆形小叶片 a.将上述处理过的圆形小叶片，放入黑暗处盛有清水的烧杯中待用；
b．取3只小烧杯，分别倒入富含CO2的清水；
c．将待用圆形小叶片各10片分别放入3只小烧杯中
④给予不同的光照强度 分别取离LED台灯10 cm、20 cm、30 cm(对应编号为1、2、3)的位置，把3个烧杯分别放在这3个位置上，打开台灯
⑤观察并记录 观测并记录单位时间内3个烧杯中叶片上浮的数量，或者是_______________________________________
浮起相同数量的叶片所用时间长短
三、实验结论
在__________________范围内，光合作用强度随光照强度的增强而______。
一定光照强度
增强
1．实验结果的生理状态分析
(1)在黑暗情况下，植物叶片只进行细胞呼吸，吸收O2，产生的CO2较易溶于水，所以叶片沉在水底。细胞生理状态如图1：
(2)在弱光下，此时的光合作用小于或等于细胞呼吸，叶片中仍然没有足够的O2，叶片仍然沉在水底。细胞生理状态如图2和图3：
(3)在中、强光下，光合作用大于细胞呼吸，叶片中会有足够的O2产生，从而充满了细胞间隙并释放到外界一部分，使叶片浮起来。细胞生理状态如图4：
2．“叶片上浮法”应用中的三点注意
(1)叶片上浮的原因是光合作用产生的O2大于有氧呼吸消耗的O2，不要片面认为只是光合作用产生了O2。
(2)打孔时要避开大的叶脉，因为叶脉中没有叶绿体，而且会延长圆形小叶片上浮的时间，影响实验结果的准确性。
(3)为确保溶液中CO2含量充足，圆形小叶片可以放入NaHCO3溶液中。
(2022·海南卷)某小组为了探究适宜温度下CO2对光合作用的影响，将四组等量菠菜叶圆片排气后，分别置于盛有等体积不同浓度NaHCO3溶液的烧杯中，从烧杯底部给予适宜光照，记录叶圆片上浮所需时长，结果如图。下列有关叙述正确的是( )
A．本实验中，温度、NaHCO3浓度和光照都属于自变量
B．叶圆片上浮所需时长主要取决于叶圆片光合作用释放氧气的速率
C．四组实验中，浓度为0.5%的NaHCO3溶液中叶圆片光合速率最高
D．若在4 ℃条件下进行本实验，则各组叶圆片上浮所需时长均会缩短
√
B [本实验的目的是探究适宜温度下CO2对光合作用的影响，自变量为CO2浓度(NaHCO3浓度)，温度和光照为无关变量，A错误；当光合作用产生的氧气大于细胞呼吸吸收的氧气时，叶圆片上浮，叶圆片上浮所需时长主要取决于叶圆片光合作用释放氧气的速率，B正确；四组实验中，浓度为0.5%的NaHCO3溶液中叶圆片上浮需要的时间最长，光合速率最小，C错误；若在4 ℃条件下进行本实验，由于低温会使酶的活性降低，净光合速率可能降低，故各组叶圆片上浮所需时长可能均会延长，D错误。]
考点2 光合作用的影响因素及应用
一、内部因素
1．植物自身的遗传特性(如植物品种不同)：以阴生植物、阳生植物为例。
(1)光补偿点：阳生植物>阴生植物。
(2)光饱和点：阳生植物>阴生植物。
2．植物叶片的叶龄、叶绿素含量及酶
二、外部因素
1．单因子变量对光合速率的影响
(1)光照强度
(2)CO2浓度
(3)温度
(4)水分和矿质元素
2．多因子变量对光合速率的影响
自然环境下与密闭容器中光合作用和细胞呼吸的日变化曲线分析
1．生长于较弱光照条件下的植物，当提高CO2浓度时，其光合速率未随之增加，主要限制因素是光照强度。( )
2．延长光照时间能提高光合作用强度。( )
提示：延长光照时间只能提高光合作用的产物量，不能提高光合作用强度。
3．植物体从土壤中吸收的水分主要用于光合作用。( )
提示：植物体从土壤中吸收的水分主要用于蒸腾作用。
√
×
×
4．停止供水，植物光合速率下降，这是由于水既是光合作用的原料，又是光合产物在植物体内运输的主要介质。( )
5．夏季晴天，植物出现光合“午休”现象的主要原因是环境中CO2浓度过低。( )
提示：出现光合“午休”现象是因为夏季中午温度过高，引起气孔关闭，CO2吸收减少，而不是环境中CO2浓度过低。
√
×
1．下图是在夏季晴朗的白天，某种绿色植物叶片光合作用强度的曲线图。分析曲线图并回答。
(1)7～10时的光合作用强度不断增强的原因是_________________。
(2)12时左右的光合作用强度明显减弱的原因是________________ ______________________________________________________________________________。
(3)14～17时的光合作用强度不断下降的原因是________________。
光照强度逐渐增大
此时温度很高，
导致气孔大量关闭，CO2进入叶片组织的量减少，致使光合作用
暗反应受到限制
光照强度不断减弱
2．生长环境中的CO2浓度由1%降低到0.03%时，植物的光饱和点的变化是______，原因是_____________________________________ ______________________________；光补偿点的变化是______，原因是_______________________________________________________ ______________。
降低
因为CO2浓度降低时，暗反应的强度
低，所需要的ATP和NADPH少
升高
因为在合成有机物的量不变时，CO2浓度降低，所需要的光
照强度增大
3．有研究表明，干旱条件下气孔开度减小不是由缺水直接引起的，而是由脱落酸(ABA)引起的。请以某植物的ABA缺失突变体(不能合成ABA)植株为材料，设计实验来验证这一结论。要求简要写出实验思路和预期结果。
实验思路：
取ABA缺失突变体植株在正常条件下测定气孔开度，经干旱处理后，再测定气孔开度，干旱处理前后气孔开度不变。将上述干旱处理的ABA缺失突变体植株分成两组，在干旱条件下，一组进行ABA处理，另一组作为对照组，一段时间后，分别测定两组的气孔开度。
预期结果：
ABA处理组气孔开度减小，对照组气孔开度不变。
1．将某植物置于密闭的容器中，测量其单位时间内CO2的吸收量与光照强度、温度等的关系，结果如图所示。下列相关叙述，正确的是( )
1
环境因素影响光合作用强度的坐标曲线分析
A．与17 ℃相比，22 ℃条件下呼吸速率更大
B．当植物缺镁时，B点向左移，E点向左下方移
C．植物在C、D两点时光合作用合成有机物的量相同
D．限制E点光合速率的主要因素是光照强度和温度
√
A [当光照强度为0时，不能进行光合作用，即曲线与纵轴的交点，据图可知，与17 ℃相比，22 ℃条件下呼吸速率更大，A正确；植物缺镁时，叶绿素无法合成，光合作用下降，一般不影响呼吸作用，B点时光合速率等于呼吸速率，此时要增大光照强度才能弥补缺镁引起的光合速率下降，因此B点向右移，E是光饱和点，E点向左下方移，B错误；实际光合速率等于净光合速率＋呼吸速率，植物在C、D两点净光合速率相同，但22 ℃条件下呼吸速率更大，因此D点光合作用合成有机物的量较大，C错误；据图可知，E点已经达到光饱和点，光照强度此时不是限制因素，此时限制E点光合速率的主要因素是温度和二氧化碳浓度，D错误。]
2．研究人员将与CO2的固定有关的玉米PEPC酶基因导入水稻，获得转基因水稻，并开展了研究活动。图1是在某温度下测得光照强度对转基因水稻和原种水稻光合速率的影响曲线，图2是在光照强度为1 000 lx下测得的温度对两种水稻光合速率的影响曲线。
(1)分析可知，玉米的PEPC酶基因导入水稻后，其表达产物最可能分布在叶绿体的__________________中，催化____________的生成。
(2)图1中，在光照强度为4×102～10×102 lx下，限制原种水稻光合作用的主要因素是____________。若适当提高实验温度，重复图1实验，则b点将向__________________(填“右上”“左上”或“正上”)方向移动。
(3)结合图2信息____________(填“能”或“不能”)判断25 ℃时两种水稻真正光合速率的大小，理由是__________________________ _________________________________________________________。
解析：(1)PEPC酶基因与CO2的固定有关。CO2的固定在叶绿体基质中进行，产物是三碳化合物(C3)，所以玉米的PEPC酶基因导入水稻后，其表达产物最可能分布在叶绿体的基质中，催化三碳化合物(C3)的生成。(2)图1中，原种水稻的光饱和点为10×102 Lux，在光照强度为4×102 Lux～10×102 Lux下，限制原种水稻光合作用的主要因素是光照强度。若适当提高实验温度，可增加与光合作用有关酶的活性，光合作用速率增加，则b点将向右上方向移动。(3)真正光合速率＝净光合速率＋呼吸速率，图2中能得知25 ℃时两种水稻净光合速率的大小，但并不知道呼吸速率，所以不能判断25 ℃时两种水稻真正光合速率的大小。
答案：(1)基质 三碳化合物(或C3) (2)光照强度 右上 (3)不能 真正光合速率为净光合速率与呼吸速率之和，但呼吸速率未知
光合作用与细胞呼吸曲线中的“关键点”移动
(1)细胞呼吸对应点(A点)的移动：细胞呼吸增强，A点下移；细胞呼吸减弱，A点上移。
(2)补偿点(B点)的移动
①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。
②细胞呼吸速率基本不变，相关条件的改变使光合速率下降时，CO2(或光)补偿点应右移，反之左移。
(3)饱和点(C点)和D点的移动：相关条件的改变(如增大光照强度或增大CO2浓度)使光合速率增大时，C点右移，D点上移的同时右移；反之，移动方向相反。
3．(2021·广东卷)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，示意图)，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，下列叙述错误的是( )
2
环境因素影响光合作用强度的实验分析
A．t2比t1具有更高的光饱和点(光合速率不再随光强增加而增加时的光照强度)
B．t1比t2具有更低的光补偿点(光合吸收CO2与呼吸释放CO2等量时的光照强度)
C．三者光合速率的高低与叶绿素的含量无关
D．三者光合速率的差异随光照强度的增加而变大
√
D [由图1可知，t1较多的叶绿体分布在光照下，t2较少的叶绿体分布在光照下，由此可推断，t2比t1具有更高的光饱和点(光合速率不再随光强增加而增加时的光照强度)，A正确；由图1可知，t1较多的叶绿体分布在光照下，t2较少的叶绿体分布在光照下，由此可推断，t1比t2具有更低的光补偿点(光合吸收CO2与呼吸释放CO2等量时的光照强度)，B正确；通过题干信息可知，三者的叶绿素含量及其他性状基本一致，由此推测，三者光合速率的高低与叶绿素的含量无关，C正确；三者光合速率的差异，在一定光照强度下，随光照强度的增加而变大，但是超过光的饱和点，再增大光照强度三者光合速率的差异不再变化，D错误。]
4．(2023·广东卷)光合作用机理是作物高产的重要理论基础。大田常规栽培时，水稻野生型(WT)的产量和黄绿叶突变体(ygl)的产量差异不明显，但在高密度栽培条件下ygl产量更高，其相关生理特征见下表和图。(光饱和点：光合速率不再随光照强度增加时的光照强度；光补偿点：光合过程中吸收的CO2与呼吸过程中释放的CO2等量时的光照强度)
3
光合作用影响因素的生产应用
水稻
材料 叶绿素/
(mg·g－1) 类胡萝卜
素/(mg·g－1) 类胡萝卜
素/叶绿素
WT 4.08 0.63 0.15
ygl 1.73 0.47 0.27
分析图表，回答下列问题：
(1)ygl叶色黄绿的原因包括叶绿素含量较低和________________，叶片主要吸收可见光中的______________光。
(2)光照强度逐渐增加达到2 000 μmol·m－2·s－1时，ygl的净光合速率较WT更高，但两者净光合速率都不再随光照强度的增加而增加，比较两者的光饱和点，可得ygl________(填“高于”“低于”或“等于”)WT。ygl有较高的光补偿点，可能的原因是叶绿素含量较低和________________。
(3)与WT相比，ygl叶绿素含量低，高密度栽培条件下，更多的光可到达下层叶片，且ygl群体的净光合速率较高，表明该群体________________，是其高产的原因之一。
(4)试分析在0～50 μmol·m－2·s－1范围的低光照强度下，WT和ygl净光合速率的变化，在给出的坐标系中绘制净光合速率趋势曲线。在此基础上，分析图a和你绘制的曲线，比较高光照强度和低光照强度条件下WT和ygl的净光合速率，提出一个科学问题。________ ____________________________________________________________________________________________________________________
解析：(1)根据表格信息可知，ygl植株叶绿素含量较低且类胡萝卜素/叶绿素比值比较高，故叶片呈现出黄绿色。叶绿素主要吸收红光和蓝紫光，类胡萝卜素主要吸收蓝紫光，由ygl叶色呈黄绿色可推测，主要吸收红光和蓝紫光。(2)光照强度逐渐增加达到2 000 μmol·m－2·s－1时，ygl的净光合速率较WT更高，光饱合点是光合速率不再随光照强度增加时的最小光照强度，据图a可知ygl的光饱和点高于WT。光补偿点是光合速率等于呼吸速率的光照强度，据图b和图c可知，ygl有较高的光补偿点是因为叶绿素含量较低导致相同光照强度下光合速率较低，且由图c可知ygl呼吸速率较高。(3)与WT相比，
ygl叶绿素含量低，高密度栽培条件下，更多的光可到达下层叶片，且ygl群体的净光合速率较高，表明该群体光能利用率高，是其高产的原因之一。(4)由图c可知，ygl的呼吸速率为0.9 μmol(CO2)·m－2·s－1，WT的呼吸速率为0.6 μmol(CO2)·m－2·s－1；由图b可知ygl的光补偿点(约为30 μmol·m－2·s－1)大于WL的光补偿点(约为15 μmol·m－2·s－1)，因此在0～50 μmol·m－2·s－1范围的低光照强度下，WT和ygl的净光合速率如答案图所示。分析图a和图示曲线，高光照强度下WT的净光合速率小于ygl，低光照强度下WT的净光合速率大于ygl，在此基础上，可对这一现象的原因进行探究。
答案：(1)类胡萝卜素/叶绿素比例较高 红光和蓝紫 (2)高于 呼吸速率较高 (3)光能利用率较高 (4)如下图所示
为什么在低光照强度下，WT的净光合速率大于ygl，而在高光照强度下，WT的净光合速率小于ygl(或为什么在低光照强度下，WT的净光合速率大于ygl；或为什么在高光照强度下，WT的净光合速率小于ygl)课时分层作业(十二) 光合作用的影响因素及应用
1．植物工厂是通过光调控和通风控温等措施进行精细管理的高效农业生产系统，常采用无土栽培技术。下列有关叙述错误的是( )
A．可根据植物生长特点调控光的波长和光照强度
B．应保持培养液与植物根部细胞的细胞液浓度相同
C．合理控制昼夜温差有利于提高作物产量
D．适时通风可提高生产系统内的CO2浓度
B [不同植物对光的波长和光照强度的需求不同，可根据植物生长特点调控光的波长和光照强度，A正确；为保证植物的根能够正常吸收水分，该系统应控制培养液的浓度小于植物根部细胞的细胞液浓度，B错误；适当提高白天的温度可以促进光合作用的进行，让植物合成更多的有机物，而夜晚适当降温则可以抑制其呼吸作用，使其少分解有机物，合理控制昼夜温差有利于提高作物产量，C正确；适时通风可提高生产系统内的CO2浓度，进而提高光合作用的速率，D正确。]
2．(2025·广东深圳模拟)红松(阳生)和人参(阴生)均为我国北方地区的植物。下图为两种植物在温度、水分均适宜的条件下，光合速率与呼吸速率的比值(P/R)随光照强度变化的曲线图，下列叙述错误的是( )
A．当光照强度为A时，持续光照一昼夜后人参干重不会增加
B．光照强度大于D时，可能是温度限制了红松P/R值的增大
C．若适当增施含镁的肥料，一段时间后人参的A点左移
D．光照强度为C时，红松和人参的光合速率有可能不同
B [光照强度为A时，对于人参而言，光合速率与呼吸速率的比值(P/R)为1，即光合速率等于呼吸速率，没有有机物的净积累，因此，持续光照一昼夜后人参干重不会增加，A正确；光照强度在D点时红松P/R值达到最大，此后随着光照强度增加，P/R值也不再增加，则此时限制光合速率的因素是除光照强度以外的其他因素，即在D点之后，限制红松P/R值增大的主要外界因素是CO2等，不是温度，因为图示曲线是在最适温度条件下获得的，B错误；镁是合成叶绿素的原料，适当增施含镁的肥料，会增加人参叶肉细胞中叶绿素的含量，进而促进光反应，提高光合速率，则在较低的光照强度下就可达到与呼吸速率相等的状态，即一段时间后人参的A点左移，C正确；光照强度为C时，红松和人参的P/R相等，由于红松是阳生植物，而人参为阴生植物，进而可推测此时二者的光合速率呼吸速率有可能不同，D正确。]
3．为探究何种色膜有利于棉花叶的光合作用，研究人员首先测定了不同遮光环境下的光照强度，然后将长势一致的棉花植株随机均分为A、B、C、D四组，通过不同遮光处理一周后，测得结果如下表所示。下列分析错误的是( )
处理 光照强度/(μmol·m－2·s－1) 叶绿素相对含量 净光合速率/(μmol·m－2·s－1)
无遮光处理(A组) 1 292.7 40.9 25.4
红色透光膜(B组) 410.3 40.0 10.7
蓝色透光膜(C组) 409.9 39.6 13.2
黄色透光膜(D组) 930.7 42.1 21.2
A．通过实验可知，为了保证大棚内棉花产量最好使用黄色透光膜
B．导致四组棉花叶片净光合速率不同的环境因素主要是光照强度和光的波长
C．将处理后的四组棉花同时置于自然光下，叶绿体中生成NADPH最多的是D组
D．雾霾天气下，选择黄色人工光源进行补光比红光和蓝光更适合棉花的生长
A [净光合速率高则产量高，通过实验结果可知，无遮光处理(A组)的净光合速率最高，因此为了保证大棚内棉花产量最好进行无遮光处理，A错误；不同的透光膜透过的光的波长不同，光照强度不同，进而导致了净光合速率不同，B正确；不同处理条件下，D组处理下的叶绿素相对含量最高，D组吸收的光能最多，光反应生成的产物更多，C正确；与红色透光膜和蓝色透光膜相比，黄色透光膜下棉花叶的净光合速率更大，故推测雾霾天气下，选择黄色人工光源进行补光比红光和蓝光更适合棉花的生长，D正确。]
4．(2025·广东肇庆模拟)为提高温室黄瓜的产量，农科院对其光合特性进行了研究。下图为7～17时黄瓜叶片光合作用相关指标的测定结果，其中净光合速率和Rubisco(固定CO2的酶)活性日变化均呈“双峰”曲线。下列分析正确的是( )
A．7～17时，黄瓜叶片有机物干重不断增加
B．7～17时，净光合速率两次降低的限制因素相同
C．7～17时，胞间CO2浓度两次上升都说明光合速率大于呼吸速率
D．13时叶绿体内光反应的速率远低于暗反应的速率
A [7～17时，净光合速率始终大于0，黄瓜叶片有机物干重不断增加，A正确；7～17时，净光合速率两次降低的限制因素不同，第一次下降是由于温度过高Rubisco活性下降，第二次下降是由于光照减弱，B错误；胞间CO2浓度上升的原因应该是从外界吸收的CO2和呼吸作用产生的CO2大于光合作用消耗的CO2，C错误；暗反应需要光反应提供的ATP和NADPH，因此暗反应速率不可能远高于光反应速率，D错误。]
5．在25 ℃条件下探究某品种玉米光合速率的影响因素，不考虑光照、施肥和土壤含水量对呼吸速率的影响，实验结果如下图。据图分析下列有关说法正确的是( )
A．与B点相比，D点叶绿体中ATP和NADPH生成速率更慢
B．光照强度为800 Lux是玉米在25 ℃条件下的光饱和点
C．与G点相比，制约C点时光合作用强度的因素有土壤含水量和光照强度
D．在土壤含水量为40%～60%的条件下，施肥或增大光照强度均能有效促进光合作用
D [与B点相比，D点光照强度增大，光反应增强，叶绿体中ATP和NADPH生成速率更快，A错误；光照强度增大，光合速率可能会继续升高，光照强度为800 Lux不一定是玉米在25 ℃条件下的光饱和点，B错误；与G点相比，制约C点时光合作用强度的因素是土壤含水量，C错误；在土壤含水量为40%～60%的条件下，施肥或增大光照强度，光合速率均增大，因此施肥或增大光照强度均能有效促进光合作用，D正确。]
6．下列有关农谚的解释，错误的是( )
选项 农谚 解释
A 锅底无柴难烧饭，田里无粪难增产 施用有机肥可为农作物提供CO2和无机盐，增加产量
B 白天热来夜间冷，一棵豆儿打一捧 适当提高昼夜温差，有利于有机物的积累，增加产量
C 稻田水多是糖浆，麦田水多是砒霜 不同植物对水分的需求不同，合理灌溉有助于增加产量
D 地尽其用用不荒，合理密植多打粮 提高农作物种植密度，可提高光合作用速率，增加产量
D [“田里无粪难增产”，说明粪(有机肥)可增产，原因是有机肥可为农作物提供CO2和无机盐，从而提高光合作用速率，增加产量，A正确；“白天热来夜间冷，一棵豆儿打一捧”，可看出该农业增产措施主要是白天升高温度有利于光合作用进行，夜间降低温度降低呼吸速率，即适当提高昼夜温差，有利于有机物积累，从而提高作物产量，B正确；“稻田水多是糖浆，麦田水多是砒霜”，可以看出不同植物对水分的需求不同，要根据不同植物对水分的要求不同而进行合理灌溉，有助于增加产量，C正确；“地尽其用用不荒，合理密植多打粮”，说明农作物种植密度合理可以增产，因为合理密植可提高光能利用率，增加产量，D错误。]
7．外界因素影响植物光合作用速率。如图表示某植物在不同温度条件下(适宜的光照和一定的CO2浓度)的净光合速率和呼吸速率曲线，下列说法正确的是( )
A．甲曲线表示呼吸速率，乙曲线表示净光合速率
B．由图可知光合作用的最适温度高于呼吸作用
C．由图可知M点和N点的总光合速率相等
D．该植物能正常生长所需要的温度不能高于40 ℃
D [根据纵坐标可以判断甲曲线表示净光合速率，乙曲线表示呼吸速率，A错误；由图可知光合作用的最适温度为30 ℃左右(此时净光合速率与呼吸作用之和最大)，呼吸作用最适温度为40 ℃左右(此时呼吸速率最大)，B错误；由图可知M点和N点的净光合速率相等，而总光合速率＝净光合速率＋呼吸速率，C错误；该植物能正常生长所需要的温度不能高于40 ℃，因为40 ℃时净光合速率为0，没有有机物积累，D正确。]
8．连续48 h测定温室内CO2浓度和玉米植株CO2吸收(或释放)速率，得到下图所示曲线(整个过程中呼吸作用强度不变)。下列有关叙述正确的是( )
A．实验的前3 h叶肉细胞产生ATP的场所是线粒体内膜和线粒体基质
B．若改用相同强度绿光进行实验，c点的位置将下移
C．由图可知在叶肉细胞中，呼吸速率与光合速率相等的时刻为第6、18、30、42 h
D．实验中该植物前24 h有机物积累量小于后24 h有机物积累量
D [由题图可知，粗线表示室内CO2浓度变化，细线表示CO2吸收(或释放)速率，实验的前3 h CO2吸收速率不变，说明叶肉细胞只进行呼吸作用，因此叶肉细胞产生ATP的场所是细胞质基质、线粒体内膜和线粒体基质，A错误；叶绿素主要吸收红光和蓝紫光，吸收绿光最少，若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；细线表示CO2吸收(或释放)速率，其与横坐标的交点表示植物净光合速率等于零，整个玉米植株呼吸速率与光合速率相等的时刻为第6、18、30、42 h，但根据图示的数据无法确定叶肉细胞中呼吸速率和光合速率相等的时刻，C错误；在前24 h室内CO2浓度几乎没变，经过后24 h室内CO2浓度低于24 h，因此该植物前24 h有机物积累量小于后24 h有机物积累量，D正确。]
9．某生物学兴趣小组在实验室中模拟夏季一天中的光照强度，并测定苦菊幼苗光合速率的变化情况，结果如图所示。下列叙述正确的是( )
A．若b点时天气突然转阴，叶肉细胞叶绿体中C3含量降低
B．一天中不同时间的不同光照强度下，苦菊幼苗的光合速率可能相同
C．一天中不同时间的相同光照强度下，苦菊幼苗的光合速率一定不同
D．若a点时叶片的净光合速率为0，则此状态下苦菊幼苗的干重保持不变
B [若b点时天气突然转阴，则光反应速率下降，光反应为暗反应提供的ATP和NADPH减少，暗反应中C3的还原速率下降，叶肉细胞叶绿体中C3含量升高，A错误；图中bc段和cd段，一天中不同时间的不同光照强度下，苦菊幼苗的光合速率可能相同，B正确；c、e点是一天中不同时间的相同光照强度下，此时苦菊幼苗的光合速率不同，但b点也是一天中不同时间的相同光照强度下，苦菊幼苗的光合速率相同，C错误；若a点时叶片的净光合速率为0，而幼苗的根、茎等器官只进行呼吸作用分解有机物，则此状态下苦菊幼苗的干重下降 ，D错误。]
10．为探究光照和CO2对光合作用的影响，某实验小组将生理状况相同的黑藻置于不同的培养液中，给予不同的光照时间后，测定黑藻产生气泡的速率，以及实验后各组脱色后的叶片与碘反应后叶片的颜色，实验结果如下表所示。下列分析正确的是( )
培养液 组别 光照时间/min 现象(气泡排出情况和与碘反应后叶片的颜色)
对照 1 0 气泡排出的速率较快，叶片呈黄白色
自来水 2 30 气泡排出的速率慢，叶片呈黄白色
3 60 气泡排出的速率慢，叶片呈浅蓝色
NaHCO3缓冲液 4 30 气泡排出的速率较快，叶片呈浅蓝色
5 60 气泡排出的速率较快，叶片呈蓝色
A．实验前要将黑藻置于黑暗环境中处理以消耗其自身的淀粉
B．自来水中光照30 min后，叶片中未检测到淀粉，说明黑藻没有进行光合作用
C．该实验的自变量是培养液类型和光照时间，排出的气体都是CO2
D．第5组叶片的颜色比第4组的深，说明第5组的光合速率比第4组的快
A [进行该实验前要将黑藻置于黑暗环境中，目的是消耗其自身的淀粉，排除细胞中原有淀粉的影响，A正确；自来水中光照30 min后，叶片中未检测到淀粉的原因可能是产生的量少，或者产生的淀粉被细胞呼吸消耗，不能说明没有进行光合作用，B错误；该实验排出的气体是O2，C错误；第5组叶片的颜色比第4组的深，原因是第5组的光合作用时间长，光合作用产生的淀粉较多，不能说明光合速率快，D错误。]
11．在全球气候恶化的背景下，多重联合胁迫对作物生长发育及作物产量会形成不利影响。研究者设计了如图1所示的实验，分析了在单一干旱、单一冷害以及二者联合胁迫条件下苗期玉米的光合生理差异，部分结果如图2。回答下列问题：
(1)玉米叶肉细胞的叶绿体增大膜面积的方式为________________，这样可以附着更多的色素和酶，色素的作用是________________________。
(2)本实验可以通过检测玉米单位时间、单位叶面积______________来表示净光合速率。与对照组相比，干旱胁迫下，玉米的净光合速率低，主要原因是_____________________________________________________________________
____________________________________________________________________。
(3)据图1可知，自变量为____________________。据图2实验结果分析，干旱能够明显缓解冷害胁迫对玉米光合作用造成的影响，其依据是_____________________________________________________________________
_____________________________________________________________________
____________________________________________________________________。
解析：(1)叶绿体增大膜面积的方式是类囊体堆叠成基粒，这样可以附着更多的色素和酶，色素的作用是吸收可见光，用于光合作用。(2)净光合速率可用单位时间、单位叶面积O2的释放量(或CO2的吸收量或干重的增加量)来表示。在干旱胁迫下，气孔开放度降低，导致CO2供应不足，从而导致玉米的净光合速率降低。(3)据图1可知，实验的自变量为是否受胁迫及胁迫的种类。在恢复期，单一冷害组的净光合速率相比对照组处于较低水平，但联合胁迫组的净光合速率明显高于单一冷害，因此，干旱能够明显缓解冷害胁迫对玉米光合作用造成的影响。
答案：(1)类囊体堆叠成基粒 吸收可见光，用于光合作用 (2)O2的释放量(或CO2的吸收量或干重的增加量) 气孔导度小(或气孔开放度低)，CO2供应不足 (3)是否受胁迫及胁迫的种类 在恢复期，与对照组相比，单一冷害组的净光合速率低，但联合胁迫组的净光合速率要明显高于单一冷害
21世纪教育网(www.21cnjy.com)第12讲 光合作用的影响因素及应用
实验：探究不同环境因素对光合作用的影响。
考点1 (探究·实践)探究环境因素对光合作用强度的影响
一、实验原理
1．利用抽气法排出叶片细胞间隙中的气体，使其沉入水中。
2．通过LED台灯与烧杯之间的距离调节光照强度。
3．光合作用的过程中产生O2的多少与光合作用强度密切相关，O2积累在细胞间隙从而使下沉的叶片上浮。因此可依据一定时间内圆形小叶片上浮的数量，来比较光合作用强度。
二、实验步骤及操作要点
实验步骤 操作要点
①制备圆形小叶片 取生长旺盛的绿叶，用直径为0.6 cm的打孔器打出圆形小叶片30片(避开大的叶脉)
②排出细胞间隙中的气体 a.将圆形小叶片和适量清水置于注射器，排出注射器内残留的空气；b.用手指堵住注射器前端的小孔并缓慢地拉动活塞，使圆形小叶片内的气体逸出。重复几次，直到圆形小叶片全部沉到水底
③分装圆形小叶片 a.将上述处理过的圆形小叶片，放入黑暗处盛有清水的烧杯中待用；b．取3只小烧杯，分别倒入富含CO2的清水；c．将待用圆形小叶片各10片分别放入3只小烧杯中
④给予不同的光照强度 分别取离LED台灯10 cm、20 cm、30 cm(对应编号为1、2、3)的位置，把3个烧杯分别放在这3个位置上，打开台灯
⑤观察并记录 观测并记录单位时间内3个烧杯中叶片上浮的数量，或者是浮起相同数量的叶片所用时间长短
三、实验结论
在一定光照强度范围内，光合作用强度随光照强度的增强而增强。
1．实验结果的生理状态分析
(1)在黑暗情况下，植物叶片只进行细胞呼吸，吸收O2，产生的CO2较易溶于水，所以叶片沉在水底。细胞生理状态如图1：
(2)在弱光下，此时的光合作用小于或等于细胞呼吸，叶片中仍然没有足够的O2，叶片仍然沉在水底。细胞生理状态如图2和图3：
(3)在中、强光下，光合作用大于细胞呼吸，叶片中会有足够的O2产生，从而充满了细胞间隙并释放到外界一部分，使叶片浮起来。细胞生理状态如图4：
2．“叶片上浮法”应用中的三点注意
(1)叶片上浮的原因是光合作用产生的O2大于有氧呼吸消耗的O2，不要片面认为只是光合作用产生了O2。
(2)打孔时要避开大的叶脉，因为叶脉中没有叶绿体，而且会延长圆形小叶片上浮的时间，影响实验结果的准确性。
(3)为确保溶液中CO2含量充足，圆形小叶片可以放入NaHCO3溶液中。
(2022·海南卷)某小组为了探究适宜温度下CO2对光合作用的影响，将四组等量菠菜叶圆片排气后，分别置于盛有等体积不同浓度NaHCO3溶液的烧杯中，从烧杯底部给予适宜光照，记录叶圆片上浮所需时长，结果如图。下列有关叙述正确的是( )
A．本实验中，温度、NaHCO3浓度和光照都属于自变量
B．叶圆片上浮所需时长主要取决于叶圆片光合作用释放氧气的速率
C．四组实验中，浓度为0.5%的NaHCO3溶液中叶圆片光合速率最高
D．若在4 ℃条件下进行本实验，则各组叶圆片上浮所需时长均会缩短
B [本实验的目的是探究适宜温度下CO2对光合作用的影响，自变量为CO2浓度(NaHCO3浓度)，温度和光照为无关变量，A错误；当光合作用产生的氧气大于细胞呼吸吸收的氧气时，叶圆片上浮，叶圆片上浮所需时长主要取决于叶圆片光合作用释放氧气的速率，B正确；四组实验中，浓度为0.5%的NaHCO3溶液中叶圆片上浮需要的时间最长，光合速率最小，C错误；若在4 ℃条件下进行本实验，由于低温会使酶的活性降低，净光合速率可能降低，故各组叶圆片上浮所需时长可能均会延长，D错误。]
考点2 光合作用的影响因素及应用
一、内部因素
1．植物自身的遗传特性(如植物品种不同)：以阴生植物、阳生植物为例。
(1)光补偿点：阳生植物>阴生植物。
(2)光饱和点：阳生植物>阴生植物。
2．植物叶片的叶龄、叶绿素含量及酶
二、外部因素
1．单因子变量对光合速率的影响
(1)光照强度
(2)CO2浓度
(3)温度
(4)水分和矿质元素
2．多因子变量对光合速率的影响
自然环境下与密闭容器中光合作用和细胞呼吸的日变化曲线分析
1．生长于较弱光照条件下的植物，当提高CO2浓度时，其光合速率未随之增加，主要限制因素是光照强度。( √ )
2．延长光照时间能提高光合作用强度。( × )
提示：延长光照时间只能提高光合作用的产物量，不能提高光合作用强度。
3．植物体从土壤中吸收的水分主要用于光合作用。( × )
提示：植物体从土壤中吸收的水分主要用于蒸腾作用。
4．停止供水，植物光合速率下降，这是由于水既是光合作用的原料，又是光合产物在植物体内运输的主要介质。( √ )
5．夏季晴天，植物出现光合“午休”现象的主要原因是环境中CO2浓度过低。( × )
提示：出现光合“午休”现象是因为夏季中午温度过高，引起气孔关闭，CO2吸收减少，而不是环境中CO2浓度过低。
1．下图是在夏季晴朗的白天，某种绿色植物叶片光合作用强度的曲线图。分析曲线图并回答。
(1)7～10时的光合作用强度不断增强的原因是光照强度逐渐增大。
(2)12时左右的光合作用强度明显减弱的原因是此时温度很高，导致气孔大量关闭，CO2进入叶片组织的量减少，致使光合作用暗反应受到限制。
(3)14～17时的光合作用强度不断下降的原因是光照强度不断减弱。
2．生长环境中的CO2浓度由1%降低到0.03%时，植物的光饱和点的变化是降低，原因是因为CO2浓度降低时，暗反应的强度低，所需要的ATP和NADPH少；光补偿点的变化是升高，原因是因为在合成有机物的量不变时，CO2浓度降低，所需要的光照强度增大。
3．有研究表明，干旱条件下气孔开度减小不是由缺水直接引起的，而是由脱落酸(ABA)引起的。请以某植物的ABA缺失突变体(不能合成ABA)植株为材料，设计实验来验证这一结论。要求简要写出实验思路和预期结果。
实验思路：
取ABA缺失突变体植株在正常条件下测定气孔开度，经干旱处理后，再测定气孔开度，干旱处理前后气孔开度不变。将上述干旱处理的ABA缺失突变体植株分成两组，在干旱条件下，一组进行ABA处理，另一组作为对照组，一段时间后，分别测定两组的气孔开度。
预期结果：
ABA处理组气孔开度减小，对照组气孔开度不变。
环境因素影响光合作用强度的坐标曲线分析
1．将某植物置于密闭的容器中，测量其单位时间内CO2的吸收量与光照强度、温度等的关系，结果如图所示。下列相关叙述，正确的是( )
A．与17 ℃相比，22 ℃条件下呼吸速率更大
B．当植物缺镁时，B点向左移，E点向左下方移
C．植物在C、D两点时光合作用合成有机物的量相同
D．限制E点光合速率的主要因素是光照强度和温度
A [当光照强度为0时，不能进行光合作用，即曲线与纵轴的交点，据图可知，与17 ℃相比，22 ℃条件下呼吸速率更大，A正确；植物缺镁时，叶绿素无法合成，光合作用下降，一般不影响呼吸作用，B点时光合速率等于呼吸速率，此时要增大光照强度才能弥补缺镁引起的光合速率下降，因此B点向右移，E是光饱和点，E点向左下方移，B错误；实际光合速率等于净光合速率＋呼吸速率，植物在C、D两点净光合速率相同，但22 ℃条件下呼吸速率更大，因此D点光合作用合成有机物的量较大，C错误；据图可知，E点已经达到光饱和点，光照强度此时不是限制因素，此时限制E点光合速率的主要因素是温度和二氧化碳浓度，D错误。]
2．研究人员将与CO2的固定有关的玉米PEPC酶基因导入水稻，获得转基因水稻，并开展了研究活动。图1是在某温度下测得光照强度对转基因水稻和原种水稻光合速率的影响曲线，图2是在光照强度为1 000 lx下测得的温度对两种水稻光合速率的影响曲线。
(1)分析可知，玉米的PEPC酶基因导入水稻后，其表达产物最可能分布在叶绿体的 中，催化 的生成。
(2)图1中，在光照强度为4×102～10×102 lx下，限制原种水稻光合作用的主要因素是 。若适当提高实验温度，重复图1实验，则b点将向 (填“右上”“左上”或“正上”)方向移动。
(3)结合图2信息 (填“能”或“不能”)判断25 ℃时两种水稻真正光合速率的大小，理由是__________________________________________________
___________________________________________________________________。
解析：(1)PEPC酶基因与CO2的固定有关。CO2的固定在叶绿体基质中进行，产物是三碳化合物(C3)，所以玉米的PEPC酶基因导入水稻后，其表达产物最可能分布在叶绿体的基质中，催化三碳化合物(C3)的生成。(2)图1中，原种水稻的光饱和点为10×102 Lux，在光照强度为4×102 Lux～10×102 Lux下，限制原种水稻光合作用的主要因素是光照强度。若适当提高实验温度，可增加与光合作用有关酶的活性，光合作用速率增加，则b点将向右上方向移动。(3)真正光合速率＝净光合速率＋呼吸速率，图2中能得知25 ℃时两种水稻净光合速率的大小，但并不知道呼吸速率，所以不能判断25 ℃时两种水稻真正光合速率的大小。
答案：(1)基质 三碳化合物(或C3) (2)光照强度 右上 (3)不能 真正光合速率为净光合速率与呼吸速率之和，但呼吸速率未知
光合作用与细胞呼吸曲线中的“关键点”移动
(1)细胞呼吸对应点(A点)的移动：细胞呼吸增强，A点下移；细胞呼吸减弱，A点上移。
(2)补偿点(B点)的移动
①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。
②细胞呼吸速率基本不变，相关条件的改变使光合速率下降时，CO2(或光)补偿点应右移，反之左移。
(3)饱和点(C点)和D点的移动：相关条件的改变(如增大光照强度或增大CO2浓度)使光合速率增大时，C点右移，D点上移的同时右移；反之，移动方向相反。
环境因素影响光合作用强度的实验分析
3．(2021·广东卷)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，示意图)，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，下列叙述错误的是( )
A．t2比t1具有更高的光饱和点(光合速率不再随光强增加而增加时的光照强度)
B．t1比t2具有更低的光补偿点(光合吸收CO2与呼吸释放CO2等量时的光照强度)
C．三者光合速率的高低与叶绿素的含量无关
D．三者光合速率的差异随光照强度的增加而变大
D [由图1可知，t1较多的叶绿体分布在光照下，t2较少的叶绿体分布在光照下，由此可推断，t2比t1具有更高的光饱和点(光合速率不再随光强增加而增加时的光照强度)，A正确；由图1可知，t1较多的叶绿体分布在光照下，t2较少的叶绿体分布在光照下，由此可推断，t1比t2具有更低的光补偿点(光合吸收CO2与呼吸释放CO2等量时的光照强度)，B正确；通过题干信息可知，三者的叶绿素含量及其他性状基本一致，由此推测，三者光合速率的高低与叶绿素的含量无关，C正确；三者光合速率的差异，在一定光照强度下，随光照强度的增加而变大，但是超过光的饱和点，再增大光照强度三者光合速率的差异不再变化，D错误。]
光合作用影响因素的生产应用
4．(2023·广东卷)光合作用机理是作物高产的重要理论基础。大田常规栽培时，水稻野生型(WT)的产量和黄绿叶突变体(ygl)的产量差异不明显，但在高密度栽培条件下ygl产量更高，其相关生理特征见下表和图。(光饱和点：光合速率不再随光照强度增加时的光照强度；光补偿点：光合过程中吸收的CO2与呼吸过程中释放的CO2等量时的光照强度)
水稻材料 叶绿素/(mg·g－1) 类胡萝卜素/(mg·g－1) 类胡萝卜素/叶绿素
WT 4.08 0.63 0.15
ygl 1.73 0.47 0.27
分析图表，回答下列问题：
(1)ygl叶色黄绿的原因包括叶绿素含量较低和________________，叶片主要吸收可见光中的______________光。
(2)光照强度逐渐增加达到2 000 μmol·m－2·s－1时，ygl的净光合速率较WT更高，但两者净光合速率都不再随光照强度的增加而增加，比较两者的光饱和点，可得ygl________(填“高于”“低于”或“等于”)WT。ygl有较高的光补偿点，可能的原因是叶绿素含量较低和________________。
(3)与WT相比，ygl叶绿素含量低，高密度栽培条件下，更多的光可到达下层叶片，且ygl群体的净光合速率较高，表明该群体________________，是其高产的原因之一。
(4)试分析在0～50 μmol·m－2·s－1范围的低光照强度下，WT和ygl净光合速率的变化，在给出的坐标系中绘制净光合速率趋势曲线。在此基础上，分析图a和你绘制的曲线，比较高光照强度和低光照强度条件下WT和ygl的净光合速率，提出一个科学问题。_____________________________________________________
____________________________________________________________________
___________________________________________________________________
解析：(1)根据表格信息可知，ygl植株叶绿素含量较低且类胡萝卜素/叶绿素比值比较高，故叶片呈现出黄绿色。叶绿素主要吸收红光和蓝紫光，类胡萝卜素主要吸收蓝紫光，由ygl叶色呈黄绿色可推测，主要吸收红光和蓝紫光。(2)光照强度逐渐增加达到2 000 μmol·m－2·s－1时，ygl的净光合速率较WT更高，光饱合点是光合速率不再随光照强度增加时的最小光照强度，据图a可知ygl的光饱和点高于WT。光补偿点是光合速率等于呼吸速率的光照强度，据图b和图c可知，ygl有较高的光补偿点是因为叶绿素含量较低导致相同光照强度下光合速率较低，且由图c可知ygl呼吸速率较高。(3)与WT相比，ygl叶绿素含量低，高密度栽培条件下，更多的光可到达下层叶片，且ygl群体的净光合速率较高，表明该群体光能利用率高，是其高产的原因之一。(4)由图c可知，ygl的呼吸速率为0.9 μmol(CO2)·m－2·s－1，WT的呼吸速率为0.6 μmol(CO2)·m－2·s－1；由图b可知ygl的光补偿点(约为30 μmol·m－2·s－1)大于WL的光补偿点(约为15 μmol·m－2·s－1)，因此在0～50 μmol·m－2·s－1范围的低光照强度下，WT和ygl的净光合速率如答案图所示。分析图a和图示曲线，高光照强度下WT的净光合速率小于ygl，低光照强度下WT的净光合速率大于ygl，在此基础上，可对这一现象的原因进行探究。
答案：(1)类胡萝卜素/叶绿素比例较高 红光和蓝紫 (2)高于 呼吸速率较高 (3)光能利用率较高 (4)如下图所示
为什么在低光照强度下，WT的净光合速率大于ygl，而在高光照强度下，WT的净光合速率小于ygl(或为什么在低光照强度下，WT的净光合速率大于ygl；或为什么在高光照强度下，WT的净光合速率小于ygl)
课时分层作业(十二)
1．植物工厂是通过光调控和通风控温等措施进行精细管理的高效农业生产系统，常采用无土栽培技术。下列有关叙述错误的是( )
A．可根据植物生长特点调控光的波长和光照强度
B．应保持培养液与植物根部细胞的细胞液浓度相同
C．合理控制昼夜温差有利于提高作物产量
D．适时通风可提高生产系统内的CO2浓度
B [不同植物对光的波长和光照强度的需求不同，可根据植物生长特点调控光的波长和光照强度，A正确；为保证植物的根能够正常吸收水分，该系统应控制培养液的浓度小于植物根部细胞的细胞液浓度，B错误；适当提高白天的温度可以促进光合作用的进行，让植物合成更多的有机物，而夜晚适当降温则可以抑制其呼吸作用，使其少分解有机物，合理控制昼夜温差有利于提高作物产量，C正确；适时通风可提高生产系统内的CO2浓度，进而提高光合作用的速率，D正确。]
2．(2025·广东深圳模拟)红松(阳生)和人参(阴生)均为我国北方地区的植物。下图为两种植物在温度、水分均适宜的条件下，光合速率与呼吸速率的比值(P/R)随光照强度变化的曲线图，下列叙述错误的是( )
A．当光照强度为A时，持续光照一昼夜后人参干重不会增加
B．光照强度大于D时，可能是温度限制了红松P/R值的增大
C．若适当增施含镁的肥料，一段时间后人参的A点左移
D．光照强度为C时，红松和人参的光合速率有可能不同
B [光照强度为A时，对于人参而言，光合速率与呼吸速率的比值(P/R)为1，即光合速率等于呼吸速率，没有有机物的净积累，因此，持续光照一昼夜后人参干重不会增加，A正确；光照强度在D点时红松P/R值达到最大，此后随着光照强度增加，P/R值也不再增加，则此时限制光合速率的因素是除光照强度以外的其他因素，即在D点之后，限制红松P/R值增大的主要外界因素是CO2等，不是温度，因为图示曲线是在最适温度条件下获得的，B错误；镁是合成叶绿素的原料，适当增施含镁的肥料，会增加人参叶肉细胞中叶绿素的含量，进而促进光反应，提高光合速率，则在较低的光照强度下就可达到与呼吸速率相等的状态，即一段时间后人参的A点左移，C正确；光照强度为C时，红松和人参的P/R相等，由于红松是阳生植物，而人参为阴生植物，进而可推测此时二者的光合速率呼吸速率有可能不同，D正确。]
3．为探究何种色膜有利于棉花叶的光合作用，研究人员首先测定了不同遮光环境下的光照强度，然后将长势一致的棉花植株随机均分为A、B、C、D四组，通过不同遮光处理一周后，测得结果如下表所示。下列分析错误的是( )
处理 光照强度/(μmol·m－2·s－1) 叶绿素相对含量 净光合速率/(μmol·m－2·s－1)
无遮光处理(A组) 1 292.7 40.9 25.4
红色透光膜(B组) 410.3 40.0 10.7
蓝色透光膜(C组) 409.9 39.6 13.2
黄色透光膜(D组) 930.7 42.1 21.2
A．通过实验可知，为了保证大棚内棉花产量最好使用黄色透光膜
B．导致四组棉花叶片净光合速率不同的环境因素主要是光照强度和光的波长
C．将处理后的四组棉花同时置于自然光下，叶绿体中生成NADPH最多的是D组
D．雾霾天气下，选择黄色人工光源进行补光比红光和蓝光更适合棉花的生长
A [净光合速率高则产量高，通过实验结果可知，无遮光处理(A组)的净光合速率最高，因此为了保证大棚内棉花产量最好进行无遮光处理，A错误；不同的透光膜透过的光的波长不同，光照强度不同，进而导致了净光合速率不同，B正确；不同处理条件下，D组处理下的叶绿素相对含量最高，D组吸收的光能最多，光反应生成的产物更多，C正确；与红色透光膜和蓝色透光膜相比，黄色透光膜下棉花叶的净光合速率更大，故推测雾霾天气下，选择黄色人工光源进行补光比红光和蓝光更适合棉花的生长，D正确。]
4．(2025·广东肇庆模拟)为提高温室黄瓜的产量，农科院对其光合特性进行了研究。下图为7～17时黄瓜叶片光合作用相关指标的测定结果，其中净光合速率和Rubisco(固定CO2的酶)活性日变化均呈“双峰”曲线。下列分析正确的是( )
A．7～17时，黄瓜叶片有机物干重不断增加
B．7～17时，净光合速率两次降低的限制因素相同
C．7～17时，胞间CO2浓度两次上升都说明光合速率大于呼吸速率
D．13时叶绿体内光反应的速率远低于暗反应的速率
A [7～17时，净光合速率始终大于0，黄瓜叶片有机物干重不断增加，A正确；7～17时，净光合速率两次降低的限制因素不同，第一次下降是由于温度过高Rubisco活性下降，第二次下降是由于光照减弱，B错误；胞间CO2浓度上升的原因应该是从外界吸收的CO2和呼吸作用产生的CO2大于光合作用消耗的CO2，C错误；暗反应需要光反应提供的ATP和NADPH，因此暗反应速率不可能远高于光反应速率，D错误。]
5．在25 ℃条件下探究某品种玉米光合速率的影响因素，不考虑光照、施肥和土壤含水量对呼吸速率的影响，实验结果如下图。据图分析下列有关说法正确的是( )
A．与B点相比，D点叶绿体中ATP和NADPH生成速率更慢
B．光照强度为800 Lux是玉米在25 ℃条件下的光饱和点
C．与G点相比，制约C点时光合作用强度的因素有土壤含水量和光照强度
D．在土壤含水量为40%～60%的条件下，施肥或增大光照强度均能有效促进光合作用
D [与B点相比，D点光照强度增大，光反应增强，叶绿体中ATP和NADPH生成速率更快，A错误；光照强度增大，光合速率可能会继续升高，光照强度为800 Lux不一定是玉米在25 ℃条件下的光饱和点，B错误；与G点相比，制约C点时光合作用强度的因素是土壤含水量，C错误；在土壤含水量为40%～60%的条件下，施肥或增大光照强度，光合速率均增大，因此施肥或增大光照强度均能有效促进光合作用，D正确。]
6．下列有关农谚的解释，错误的是( )
选项 农谚 解释
A 锅底无柴难烧饭，田里无粪难增产 施用有机肥可为农作物提供CO2和无机盐，增加产量
B 白天热来夜间冷，一棵豆儿打一捧 适当提高昼夜温差，有利于有机物的积累，增加产量
C 稻田水多是糖浆，麦田水多是砒霜 不同植物对水分的需求不同，合理灌溉有助于增加产量
D 地尽其用用不荒，合理密植多打粮 提高农作物种植密度，可提高光合作用速率，增加产量
D [“田里无粪难增产”，说明粪(有机肥)可增产，原因是有机肥可为农作物提供CO2和无机盐，从而提高光合作用速率，增加产量，A正确；“白天热来夜间冷，一棵豆儿打一捧”，可看出该农业增产措施主要是白天升高温度有利于光合作用进行，夜间降低温度降低呼吸速率，即适当提高昼夜温差，有利于有机物积累，从而提高作物产量，B正确；“稻田水多是糖浆，麦田水多是砒霜”，可以看出不同植物对水分的需求不同，要根据不同植物对水分的要求不同而进行合理灌溉，有助于增加产量，C正确；“地尽其用用不荒，合理密植多打粮”，说明农作物种植密度合理可以增产，因为合理密植可提高光能利用率，增加产量，D错误。]
7．外界因素影响植物光合作用速率。如图表示某植物在不同温度条件下(适宜的光照和一定的CO2浓度)的净光合速率和呼吸速率曲线，下列说法正确的是( )
A．甲曲线表示呼吸速率，乙曲线表示净光合速率
B．由图可知光合作用的最适温度高于呼吸作用
C．由图可知M点和N点的总光合速率相等
D．该植物能正常生长所需要的温度不能高于40 ℃
D [根据纵坐标可以判断甲曲线表示净光合速率，乙曲线表示呼吸速率，A错误；由图可知光合作用的最适温度为30 ℃左右(此时净光合速率与呼吸作用之和最大)，呼吸作用最适温度为40 ℃左右(此时呼吸速率最大)，B错误；由图可知M点和N点的净光合速率相等，而总光合速率＝净光合速率＋呼吸速率，C错误；该植物能正常生长所需要的温度不能高于40 ℃，因为40 ℃时净光合速率为0，没有有机物积累，D正确。]
8．连续48 h测定温室内CO2浓度和玉米植株CO2吸收(或释放)速率，得到下图所示曲线(整个过程中呼吸作用强度不变)。下列有关叙述正确的是( )
A．实验的前3 h叶肉细胞产生ATP的场所是线粒体内膜和线粒体基质
B．若改用相同强度绿光进行实验，c点的位置将下移
C．由图可知在叶肉细胞中，呼吸速率与光合速率相等的时刻为第6、18、30、42 h
D．实验中该植物前24 h有机物积累量小于后24 h有机物积累量
D [由题图可知，粗线表示室内CO2浓度变化，细线表示CO2吸收(或释放)速率，实验的前3 h CO2吸收速率不变，说明叶肉细胞只进行呼吸作用，因此叶肉细胞产生ATP的场所是细胞质基质、线粒体内膜和线粒体基质，A错误；叶绿素主要吸收红光和蓝紫光，吸收绿光最少，若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；细线表示CO2吸收(或释放)速率，其与横坐标的交点表示植物净光合速率等于零，整个玉米植株呼吸速率与光合速率相等的时刻为第6、18、30、42 h，但根据图示的数据无法确定叶肉细胞中呼吸速率和光合速率相等的时刻，C错误；在前24 h室内CO2浓度几乎没变，经过后24 h室内CO2浓度低于24 h，因此该植物前24 h有机物积累量小于后24 h有机物积累量，D正确。]
9．某生物学兴趣小组在实验室中模拟夏季一天中的光照强度，并测定苦菊幼苗光合速率的变化情况，结果如图所示。下列叙述正确的是( )
A．若b点时天气突然转阴，叶肉细胞叶绿体中C3含量降低
B．一天中不同时间的不同光照强度下，苦菊幼苗的光合速率可能相同
C．一天中不同时间的相同光照强度下，苦菊幼苗的光合速率一定不同
D．若a点时叶片的净光合速率为0，则此状态下苦菊幼苗的干重保持不变
B [若b点时天气突然转阴，则光反应速率下降，光反应为暗反应提供的ATP和NADPH减少，暗反应中C3的还原速率下降，叶肉细胞叶绿体中C3含量升高，A错误；图中bc段和cd段，一天中不同时间的不同光照强度下，苦菊幼苗的光合速率可能相同，B正确；c、e点是一天中不同时间的相同光照强度下，此时苦菊幼苗的光合速率不同，但b点也是一天中不同时间的相同光照强度下，苦菊幼苗的光合速率相同，C错误；若a点时叶片的净光合速率为0，而幼苗的根、茎等器官只进行呼吸作用分解有机物，则此状态下苦菊幼苗的干重下降 ，D错误。]
10．为探究光照和CO2对光合作用的影响，某实验小组将生理状况相同的黑藻置于不同的培养液中，给予不同的光照时间后，测定黑藻产生气泡的速率，以及实验后各组脱色后的叶片与碘反应后叶片的颜色，实验结果如下表所示。下列分析正确的是( )
培养液 组别 光照时间/min 现象(气泡排出情况和与碘反应后叶片的颜色)
对照 1 0 气泡排出的速率较快，叶片呈黄白色
自来水 2 30 气泡排出的速率慢，叶片呈黄白色
3 60 气泡排出的速率慢，叶片呈浅蓝色
NaHCO3缓冲液 4 30 气泡排出的速率较快，叶片呈浅蓝色
5 60 气泡排出的速率较快，叶片呈蓝色
A．实验前要将黑藻置于黑暗环境中处理以消耗其自身的淀粉
B．自来水中光照30 min后，叶片中未检测到淀粉，说明黑藻没有进行光合作用
C．该实验的自变量是培养液类型和光照时间，排出的气体都是CO2
D．第5组叶片的颜色比第4组的深，说明第5组的光合速率比第4组的快
A [进行该实验前要将黑藻置于黑暗环境中，目的是消耗其自身的淀粉，排除细胞中原有淀粉的影响，A正确；自来水中光照30 min后，叶片中未检测到淀粉的原因可能是产生的量少，或者产生的淀粉被细胞呼吸消耗，不能说明没有进行光合作用，B错误；该实验排出的气体是O2，C错误；第5组叶片的颜色比第4组的深，原因是第5组的光合作用时间长，光合作用产生的淀粉较多，不能说明光合速率快，D错误。]
11．在全球气候恶化的背景下，多重联合胁迫对作物生长发育及作物产量会形成不利影响。研究者设计了如图1所示的实验，分析了在单一干旱、单一冷害以及二者联合胁迫条件下苗期玉米的光合生理差异，部分结果如图2。回答下列问题：
(1)玉米叶肉细胞的叶绿体增大膜面积的方式为________________，这样可以附着更多的色素和酶，色素的作用是________________________。
(2)本实验可以通过检测玉米单位时间、单位叶面积______________来表示净光合速率。与对照组相比，干旱胁迫下，玉米的净光合速率低，主要原因是_____________________________________________________________________
____________________________________________________________________。
(3)据图1可知，自变量为____________________。据图2实验结果分析，干旱能够明显缓解冷害胁迫对玉米光合作用造成的影响，其依据是_____________________________________________________________________
_____________________________________________________________________
____________________________________________________________________。
解析：(1)叶绿体增大膜面积的方式是类囊体堆叠成基粒，这样可以附着更多的色素和酶，色素的作用是吸收可见光，用于光合作用。(2)净光合速率可用单位时间、单位叶面积O2的释放量(或CO2的吸收量或干重的增加量)来表示。在干旱胁迫下，气孔开放度降低，导致CO2供应不足，从而导致玉米的净光合速率降低。(3)据图1可知，实验的自变量为是否受胁迫及胁迫的种类。在恢复期，单一冷害组的净光合速率相比对照组处于较低水平，但联合胁迫组的净光合速率明显高于单一冷害，因此，干旱能够明显缓解冷害胁迫对玉米光合作用造成的影响。
答案：(1)类囊体堆叠成基粒 吸收可见光，用于光合作用 (2)O2的释放量(或CO2的吸收量或干重的增加量) 气孔导度小(或气孔开放度低)，CO2供应不足 (3)是否受胁迫及胁迫的种类 在恢复期，与对照组相比，单一冷害组的净光合速率低，但联合胁迫组的净光合速率要明显高于单一冷害
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