第3课时 光合作用原理的应用
活动：探究不同环境因素对光合作用的影响。
知识点1 探究光照强度对光合作用强度的影响
1．实验原理
(1)叶片细胞间隙含有空气，上浮叶片下沉O2充满细胞间隙，叶片上浮。
(2)根据单位时间圆形小叶片上浮的数量，探究光照强度与光合作用强度的关系。
2．实验步骤
打出圆形小叶片(30片)：用打孔器(直径为0.6 cm)在生长旺盛的绿叶上打出圆形小叶片
抽出叶片内气体：用注射器(内有清水、圆形小叶片)抽出叶片内气体(O2等)，操作如下图所示：
圆形小叶片沉到水底：将抽出内部气体的圆形小叶片放入黑暗处盛有清水的烧杯中，圆形小叶片全部沉到水底
可利用小烧杯与光源的距离来调节光照强度 ↑
强、中、弱三种光照处理：取3只小烧杯，分别倒入富含CO2的清水，各放入10片圆形小叶片，用强、中、弱三种光照分别照射
观察并记录同一时间段内各实验装置中圆形小叶片浮起的数量
3．实验现象
在弱光、中光、强光的照射下，圆形小叶片浮起的数量依次增多。
4．实验结论
在一定范围内，随着光照强度不断增强，光合作用强度也不断增强(圆形小叶片中产生的O2多，浮起的多)。
基于对探究光照强度对光合作用强度影响的实验的认识，判断下列表述是否正确。
1．此实验的因变量是单位时间内被抽去空气的圆形小叶片上浮的数量。 (×)
提示：此实验的因变量为光合作用强度。
2．所选叶片必须生长旺盛、新鲜。 (√)
3．可以通过调节台灯与实验装置的距离来调节光照强度。 (√)
4．应在同一时间内观察并记录圆形小叶片上浮的数量。 (√)
实验材料的选择与处理等
1．利用打孔器对绿叶进行打孔时为什么要避开大的叶脉？
提示：因为大的叶脉处叶肉细胞少，不利于细胞间隙中气体的逸出，影响实验结果的准确性。
2．用打孔器处理好的叶片在排气、沉水实验前为什么需放置在暗处？
提示：防止实验前叶片进行光合作用，干扰实验结果。
3．分析叶片上浮的原因。
提示：光合作用产生的O2大于有氧呼吸消耗的O2，叶肉细胞间隙中的O2积累，使叶片上浮。
实验操作的目的
1．注射器内吸入清水，用手指堵住注射器前端的小孔，缓缓拉动活塞，此操作的目的是什么？
提示：使圆形小叶片内的气体逸出；使处理过的小叶片因为细胞间隙充满了水而全部沉到水底。
2．台灯与烧杯中间放置盛水的玻璃柱，此实验操作有何目的？
提示：吸收灯光的热量，避免光照对烧杯水温产生影响。
[深化归纳]
1．探究光照强度对光合作用强度的影响的实验变量分析
(1)自变量及设置方法
①自变量：光照强度。
②设置方法：通过台灯距离实验材料的远近来设置。
(2)因变量及观测指标
①因变量：光合作用强度。
②观测指标：观测单位时间内被抽取空气的圆形小叶片上浮的数量。
2．探究影响光合作用强度的因素实验设计
1．用打孔器在某植物的叶片上打出多个圆片并用气泵抽出叶片内气体，然后将处理好的等量的叶圆片分别转至含有等浓度的NaHCO3溶液的多个培养皿中，然后给予一定的光照，在相同且适宜的条件下，测量不同温度下的叶圆片全部上浮至液面所用的平均时间，如图所示。下列说法错误的是( )
A．叶圆片上浮的原因是光合作用产生氧气充满细胞间隙
B．光照强度、NaHCO3溶液的浓度属于实验的无关变量
C．图乙中ab段，净光合速率随着水温的增加逐渐增大
D．温度只会对叶圆片光合作用的光反应阶段造成影响
D [根据叶圆片上浮的原理可知，叶圆片上浮的原因是光合作用产生氧气充满细胞间隙，且上浮的速度与净光合速率的大小有关，A正确；本实验中自变量是温度的不同，而光照强度、NaHCO3溶液的浓度属于实验的无关变量，B正确；ab段，随着水温的增加，叶圆片上浮需要的时间缩短，说明氧气释放速率加快，净光合速率逐渐增大，C正确；温度会通过影响酶活性来影响细胞代谢，因此，温度不只会对叶圆片光合作用的光反应阶段造成影响，也会对暗反应过程造成影响，D错误。]
2．某兴趣小组以绿叶和黄叶两种青菜叶片为实验材料，探究光照强度对光合作用的影响，结果如下表所示。下列推测不合理的是 ( )
光照强度 7 min内叶圆片上浮的数量
绿叶 黄叶
A 1 0
B 3 1
C 5 1
A．环境温度属于无关变量，对实验结果无明显影响
B．青菜叶叶圆片上浮的数量与叶绿素的含量有关
C．相同光照强度下，绿叶光合作用强度高于黄叶
D．该实验可证明光合作用的强度受内外因素的影响
A [探究光照强度对光合作用的影响，则光照强度是自变量，光合作用强度是因变量，其余变量是无关变量，但无关变量(如温度)对实验结果有影响，A错误。]
知识点2 影响光合作用强度的环境因素及应用
1．光合作用强度
(1)概念：简单地说，就是指植物在单位时间内通过光合作用制造糖类的数量。
(2)意义：直接关系农作物的产量，研究影响光合作用强度的环境因素很有现实意义。
(3)表示方法
单位时间内光合作用
2．影响光合作用强度的环境因素
(1)确定依据：根据光合作用的反应式可以知道，光合作用的原料——水、CO2，动力——光能，都是影响光合作用强度的因素。因此，只要影响到原料、能量的供应，都可能是影响光合作用强度的因素。
(2)举例分析：环境中CO2浓度，叶片气孔开闭情况，都会因影响CO2的供应量而影响光合作用的进行。叶绿体是光合作用的场所，影响叶绿体的形成和结构的因素，如无机营养、病虫害，也会影响光合作用强度。此外，光合作用需要众多的酶参与，因此影响酶活性的因素(如温度)，也是影响因子。
(P105旁栏思考)植物在进行光合作用的同时，还会进行呼吸作用，观察到的O2产生量实际是O2的________。
提示：释放量
在北方的冬暖大棚中施用有机肥为什么能提高大棚蔬菜的产量？
提示：有机肥中的有机物被土壤中的微生物分解，释放出热量和CO2，提高了大棚内的温度和CO2浓度，有利于光合作用的进行，另外还生成各种无机盐，增加了土壤的肥力。
3．化能合成作用
(1)概念：利用体外环境中的某些无机物氧化时所释放的能量来制造有机物。
(2)实例：硝化细菌能利用NH3氧化释放的化学能将CO2和H2O合成糖类，供自身利用。
基于对影响光合作用强度的环境因素及应用的认识，判断下列表述是否正确。
1．光合作用强度的影响因素有CO2浓度、温度和光照强度等外界因素。 (√)
2．温度对光合作用强度的影响主要是影响酶的活性。 (√)
3．真正光合速率常用单位面积、单位时间O2产生量，CO2固定量或有机物产生量表示。 (√)
4．绿色植物和硝化细菌都为自养生物，都可通过光合作用制造有机物。 (×)
提示：硝化细菌通过化能合成作用制造有机物。
环境因素对光合速率的影响
材料1 科学家研究CO2浓度、光照强度和温度对同一植物光合作用强度的影响，得到实验结果如图。
材料2 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。
材料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。
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
1．材料1中，光照强度为a时，造成曲线Ⅱ、Ⅲ光合作用强度差异的原因是什么？光照强度为b时，造成曲线Ⅰ和Ⅱ光合作用强度差异的原因是什么？试解释其作用原理。
提示：CO2浓度不同。曲线Ⅰ和Ⅱ的CO2浓度相同，光照强度为b时，光合作用强度存在差异的原因是温度不同。温度影响与光合作用有关酶的活性，进而影响光合作用强度。
2．材料2中，引起AB段光合作用不断增强的主要环境因素及作用机理分别是什么？
提示：光照强度，该因素的增强促进了光合作用中光反应阶段，从而为暗反应阶段提供更多的ATP和NADPH。
3．材料2中，BC段光合作用强度下降的主要原因是什么？
提示：气孔部分关闭，CO2吸收量减少，导致光合作用中的CO2固定受阻，从而影响光合作用。
4．分析材料3表中数据，从提高光能利用率的角度考虑，最适合进行间作的是哪两种作物？说出选择这两种作物的理由。
提示：A和C。作物A光饱和点高且长得高，可以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。
[深化归纳]
1．光照强度对光合速率的影响
(1)原理：光照是光合作用的动力，为光合作用提供能量，主要影响光反应阶段ATP和NADPH的产生，进而影响暗反应阶段。
(2)曲线分析
(3)应用
①温室生产中，适当增强光照强度，以提高光合速率，使作物增产。
②阴生植物的光补偿点和光饱和点都较阳生植物低，如图中虚线所示，间作套种农作物，可合理利用光能。
2．CO2浓度对光合速率的影响
(1)原理：CO2为光合作用提供原料，主要通过影响暗反应阶段，制约C3的生成进而影响光合作用强度。
(2)曲线
关 键 点 A CO2的补偿点：光合速率等于呼吸速率时的CO2浓度
A′ 进行光合作用所需的最低CO2浓度
B和B′ CO2饱和点
走势分析 图1和图2 一定范围内，光合作用强度随CO2浓度的增大而增强，但当CO2达到一定的浓度时，光合作用强度不再增强
(3)应用：温室中适当增加CO2浓度，如投入干冰等，大田中“正其行，通其风”，多施有机肥来提高CO2浓度。
3．温度对光合速率的影响
(1)原理：通过影响酶活性进而影响光合作用。
(2)曲线
①AB段：随着温度升高，光合作用强度增强。
②B点：光合作用最适温度下的光合作用强度。
③BC段：随着温度升高，光合作用强度减弱。
④温度过高时，酶失活，光合作用完全停止。
(3)应用
①适时播种。
②温室栽培植物时，白天将温度调到光合作用的最适温度，以提高光合速率；晚上适当降低温度，以降低呼吸速率，保证植物有机物的积累。
4．水及无机营养对光合速率的影响
(1)原理
①水既是光合作用的原料，又是体内各种化学反应的介质，水还会影响气孔的开闭，从而影响CO2进入植物体。
②N、Mg、Fe等是叶绿素合成的必需元素，若这些元素缺乏，会影响叶绿素的合成从而影响光合作用。
(2)应用
①合理施肥。
②预防干旱，合理灌溉。
5．多因子变量对光合速率的影响
(1)曲线分析
P点：限制光合速率的因素主要为横坐标所表示的因子，随着此因子的不断加强，光合速率不断提高。
Q点：横坐标所表示的因子不再是限制光合速率的因素，限制因素主要为各曲线所表示的因子。
(2)应用：温室栽培时，在一定光照强度下，白天适当提高温度，增加光合作用所需酶的活性，提高光合速率，也可同时适当增加CO2浓度，进一步提高光合速率；当温度适宜时，可适当增加光照强度和CO2浓度以提高光合速率。
影响光合作用的因素除了环境因素还有内因
(1)与植物自身的遗传特性有关。
(2)植物叶片的叶龄、叶面积指数、叶绿素含量及酶等也会影响光合作用。
3．下图分别表示两个自变量对光合速率的影响情况，除各图中所示因素外，其他因素均控制在最适范围内。下列分析正确的是( )
A．乙图中D点与C点相比，相同时间内叶肉细胞中C5的生成量较多
B．图中M、N、P点的主要限制因素分别是CO2浓度、温度、光照强度
C．丙图中，随着温度的继续升高，曲线走势将稳定不变
D．甲图中M至A点范围内，限制光合速率的因素为CO2浓度
A [乙图中D点与C点相比温度相同，但D点光照强，光反应产生较多的ATP和NADPH，C3的还原加快，叶肉细胞中C5的生成量较多，A正确；图中M、N、P点的主要限制因素分别是光照强度、光照强度和温度，B错误；温度上升到一定程度，与光合作用有关的酶变性失活，光合速率会下降，C错误；甲图中M至A点范围内，随着光照强度的增大，光合速率增大，所以限制光合速率的因素为光照强度，D错误。]
4．为解决火龙果个头小、数量少的问题，探究不同光质补光对火龙果的影响，科学家选取长势相近的火龙果植株进行分组补光。实验处理及结果如下表。请回答下列问题：
处理 茎长/cm 茎围/cm 开花数
R 83.25±2.26a 18.51±1.19a 626.73±4.07a
W 81.63±4.14a 18.15±4.02a 556.44±4.31b
B 82.66±4.34a 18.27±3.57a 503.69±3.61c
CK 82.81±2.08a 18.34±2.36a 494.55±4.48c
注：R：红光；W：白光；B：蓝光；CK：对照。不同小写字母表示处理间差异显著(P<0.05)。
(1)光合色素主要吸收________________光谱。
(2)设置CK组的作用是____________。补光组的火龙果茎长、茎围与CK组无明显差异，说明________________________________。为提高火龙果产量，最适宜的补光光质是_______________。
(3)为进一步探究上述三种光质的补光是否提高了火龙果可溶性蛋白的含量，请进一步完善实验。只要求写出实验思路。___________________________________
_____________________________________________________________________
____________________________________________________________________。
[解析] (1)光合色素主要吸收红光和蓝紫光的光谱。(2)CK组为对照组，可以作为空白对照。补光组的火龙果茎长、茎围与CK组无明显差异，说明补光对火龙果茎的生长几乎无影响。由表格内容可知，红光组(R组)的火龙果开花数最高，因此为提高火龙果产量，最适宜的补光光质是红光。(3)蛋白质可与双缩脲试剂产生紫色反应。该实验思路：待三组补光组与CK组植株果实成熟后，分别取等量的果实匀浆用双缩脲试剂显色法或蛋白质定量试剂盒进行检测，通过显示紫色的深浅度进行估测，或定量测定各补光组可溶性蛋白的含量。
[答案] (1)红光和蓝紫光 (2)作为空白对照(对照组) 补光对火龙果茎的生长几乎无影响 红光 (3)待三组补光组与CK组植株果实成熟后，分别取等量的果实匀浆用双缩脲试剂显色法或蛋白质定量试剂盒进行检测，通过显示紫色的深浅度进行估测，或定量测定各补光组可溶性蛋白的含量
知识点3 光合作用和细胞呼吸的关系
分析光合作用和细胞呼吸的关系
1．给植物全部供给18O2，则不久后发现植物合成的淀粉中含有18O，结合光合作用和细胞呼吸的关系加以分析。
提示：18O2参与有氧呼吸的第三阶段，与[H]结合生成O，植物体内的水分子中可能含有18O，含有18O的水参与有氧呼吸的第二阶段，与丙酮酸反应产生含18O的CO2，含18O的CO2通过光合作用合成淀粉，淀粉可能含有18O。
2．图1表示在一定的光照强度下，植物叶肉细胞中CO2、O2的来源和去路，找出图1在图2中的位置。
提示：AB之间。
3．如图3所示为较强光照射下，叶肉细胞中结构模式图以及细胞中O2释放量和CO2吸收量的情况。
探究实践中测得的光合作用强度是否为叶片的实际光合作用强度？试结合上述图解分析原因。
提示：否。探究实践中测得的光合作用强度是叶片光合作用强度与细胞呼吸强度的差值。
[深化归纳]
1．光合作用与细胞呼吸的过程图解
2．物质转化关系
(1)C：CO2(CH2O)C3H4O3CO2
(2)O：H2OO2H2OCO2(CH2O)
(3)H：H2ONADPH(CH2O)[H]H2O
3．能量转化关系
5．下图为绿色植物体内某些代谢过程中物质变化的示意图，Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ分别表示不同的代谢过程。下列相关叙述正确的是( )
A．Ⅲ在第二阶段消耗水，第三阶段产生水
B．若Ⅰ、Ⅱ过程的速率大于Ⅲ过程，植物体干重将减少
C．Ⅰ过程中产生的O2参与Ⅲ的第二阶段反应
D．物质X是从叶绿体的基质移向类囊体薄膜的
A [图中Ⅲ表示有氧呼吸，其第二阶段消耗水，第三阶段产生水，A正确；Ⅰ为光合作用的光反应，Ⅱ为光合作用的暗反应，Ⅲ为有氧呼吸的代谢过程，若Ⅰ、Ⅱ过程的速率大于Ⅲ过程，植物体干重将增加，B错误；Ⅰ表示光合作用光反应，产生的O2参与Ⅲ有氧呼吸的第三阶段，C错误；物质X是ATP，从叶绿体类囊体薄膜移向叶绿体的基质，D错误。]
6．图1表示某植物叶肉细胞中发生的某些生理过程，其中Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ表示物质，①～⑥表示气体的转移途径，图2表示该植物在不同光照强度下光合作用速率(用CO2吸收速率表示)的变化。请据图回答：
(1)图1中物质Ⅰ分子结构简式为________________________________________，
物质Ⅲ生成具体场所是_________________，葡萄糖初步分解的场所是_________________。
(2)该植物处于图2中B点状态时，该植物叶肉细胞光合作用葡萄糖的生成速率______________(填“大于”“等于”或“小于”)呼吸作用葡萄糖的分解速率。如果该植物处于图2中A点状态时，图1中气体转移途径有_________________(用序号表示)。
(3)菜农们常采用夜间降低大棚温度的方法提高蔬菜的产量，试说明这样做的科学依据是_____________________________________________________________
_____________________________________________________________________
____________________________________________________________________。
有些农民急功近利，将夜间温度降低到10 ℃以下，其结果是大棚蔬菜的产量反而下降很多，请你分析可能的原因：____________________________________
_____________________________________________________________________
____________________________________________________________________。
[解析] (1)光合作用的光反应能为暗反应提供NADPH和ATP，ATP的分子结构简式为A—P～P～P。Ⅲ表示水，产生水的是有氧呼吸的第三阶段，场所是线粒体内膜，葡萄糖初步分解的场所是细胞质基质。(2)B点表示光补偿点，此时对于整个植株来说，植物的光合作用等于呼吸作用，但该植株还有一些细胞不能进行光合作用，因此叶肉细胞光合作用葡萄糖的生成速率大于呼吸作用葡萄糖的分解速率。如果该植物处于A点状态时，植株只能进行呼吸作用，故图1中气体转移途径有③⑤。(3)夜间适当降温，降低了夜间呼吸作用强度，减少夜间有机物的消耗，有利于有机物的积累，故夜间可以通过降低大棚温度的方法提高蔬菜的产量；将夜间温度降低到10 ℃以下，会影响植物对矿质元素的吸收，影响某些酶、色素等有机物的合成，进而影响白天光合作用。
[答案] (1)A—P～P～P 线粒体内膜 细胞质基质 (2)大于 ③⑤ (3)夜间适当降温，降低了夜间呼吸作用强度，减少夜间有机物的消耗，有利于有机物的积累 降温程度过大，影响植物对矿质元素的吸收，影响某些酶、色素等有机物的合成，进而影响白天光合作用
1．光合作用强度：植物在单位时间内通过光合作用制造糖类的数量。
2．化能合成作用：利用体外环境中的某些无机物氧化时所释放的能量来制造有机物。
3．光照强度直接影响光反应速率，光反应产物中NADPH与ATP的数量会影响暗反应速率。
4．温度通过影响光合作用过程，特别是暗反应中酶的催化效率，从而影响光合作用强度。
5．CO2是暗反应的原料，CO2的浓度直接影响暗反应速率。
6．水分是光合作用的原料之一，缺少时可使光合速率下降。
1．(链接P97问题探讨)植物工厂在人工精密控制光照、温度、湿度、二氧化碳和营养液成分等条件下生产蔬菜和其他植物。下列有关植物工厂的叙述，错误的是( )
A．采用人工技术补充红光或蓝紫光
B．使用水雾喷洒或通风措施均可降低室温
C．采用自动化手段保持室内昼夜温度恒定
D．营养液的循环流动有利于矿质元素的吸收
C [植物工厂采用人工技术补充红光或蓝紫光可以提高光合速率，同时也能提高农作物品质，A正确；植物工厂需要保持适宜的温度，使用水雾喷洒或通风措施均可降低室温，B正确；保持昼夜恒温不利于作物产量的提高，应该白天温度适当高点，提高光合作用速率，晚上适当降低温度，减弱呼吸作用，有利于提高作物产量，C错误；营养液的循环流动有利于提高矿质元素的吸收，D正确。]
2．(链接P105探究·实践)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，进行如下图所示的实验，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
D [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。]
3．下图是以O为线索绘制的植物叶肉细胞中发生的物质转化关系。下列有关叙述正确的是( )
A．①过程需经过CO2固定和C3还原阶段
B．②过程与丙酮酸转化为CO2同时消耗[H]
C．③过程需要叶绿素，但不需要酶参与
D．④过程需要的[H]来自线粒体中的葡萄糖
A [①过程需经过CO2固定和C3还原阶段，A正确；②过程是在水的参与下，经过有氧呼吸第二阶段产生CO2的过程，反应物为丙酮酸和水，产物为CO2、[H]和少量能量，因此并不消耗[H]，B错误；③过程为水的光解，该过程需要叶绿素吸收光能，且需要酶催化，C错误；葡萄糖不能进入线粒体即线粒体中不存在葡萄糖，D错误。]
4．(链接P105探究·实践)夏季晴朗的一天，甲、乙两种农作物在相同条件下CO2吸收速率的变化如图所示，下列叙述正确的是( )
A．甲种农作物在a点开始进行光合作用
B．乙种农作物b点时有机物的积累量最多
C．农作物乙在bc段和de段CO2吸收速率下降的原因不同
D．c点提高环境中CO2浓度可以使乙种农作物光合作用增强
C [由图分析可知，a点时甲种农作物光合速率与呼吸速率相等，所以甲种农作物在a点之前就开始进行光合作用，A错误；乙农作物有机物积累量最多是18时，因为6～18时光合速率大于呼吸速率，一直积累有机物，B错误；bc段光合速率下降是由于中午气温较高导致蒸腾作用剧烈，植物防止水分过多蒸发将气孔关闭，导致CO2供应不足，暗反应减弱，de段光合速率下降的原因为光照强度减弱，即农作物乙在bc段和de段CO2吸收速率下降的原因不同，C正确；c点提高环境中CO2浓度，由于气孔关闭，也不能使乙光合作用增强，D错误。]
5．为提高甜椒产量，科研人员对温室栽培甜椒的光合作用特性进行了研究。请回答下列问题：
(1)温室内易形成弱光环境。弱光下，光反应阶段产生的ATP和________较少，影响暗反应阶段中________的还原，使糖类等有机物的合成减少。必要时，可根据光合作用的特性进行人工补光。
(2)科研人员选择6月晴朗的一天，测定甜椒植株上部、中部和下部叶片的光合速率，结果如图。
①据图可知，各部位叶片在______________时光合速率均达到最大值，____________部叶片的光合速率最高。
②光合速率差异可能与不同部位叶片光合色素含量有关。为比较光合色素含量的差异，先称取________________________________，再分别加入等量的________和少量的二氧化硅、碳酸钙等研磨、过滤，获得色素提取液，测定光合色素含量。
③在大田种植的条件下，甜椒有明显的“光合午休”现象，这是由于中午部分气孔关闭，进入叶片内的____________________量减少，光合速率下降。由于人工调节了温室内的______________________________等条件，温室种植的甜椒很少出现“光合午休”现象，从而实现增产。
[解析] (1)弱光下，光反应减弱，此阶段产生的ATP和NADPH较少，影响暗反应阶段C3的还原过程，使得糖类等有机物的合成减少。(2)①据图分析可知，10：00时，各部位的叶片的光合速率均达到最大值。10：00左右光照较强，上部叶片采光较好，光合速率最高。②比较不同部位叶片光合色素含量需要先称取等量的上部、中部和下部叶片，用无水乙醇作为溶剂进行提取。③大田种植的条件下，中午光照较强，温度较高，植物为避免水分过度散失，部分气孔关闭，导致进入叶片内的CO2量减少，光合速率下降。人工调节温室内的温度和光照等条件，可以减少“光合午休”现象，实现增产。
[答案] (1)NADPH C3 (2)①10 上
②等量的上部、中部和下部叶片 无水乙醇
③CO2 温度和光照
21世纪教育网(www.21cnjy.com)(共79张PPT)
第3课时 光合作用原理的应用
第5章 细胞的能量供应和利用
第4节 光合作用与能量转化
课标要求
活动：探究不同环境因素对光合作用的影响。
知识点1 探究光照强度对光合作用强度的影响
下沉
上浮
圆形小叶片上浮的数量
光照强度
2．实验步骤
打出圆形小叶片(30片)：用_________(直径为0.6 cm)在生长旺盛的
绿叶上打出圆形小叶片
抽出叶片内气体：用注射器(内有清水、圆形小叶片)抽出叶片内气
体(O2等)，操作如下图所示：
打孔器
圆形小叶片沉到水底：将抽出内部气体的圆形小叶片放入______处
盛有清水的烧杯中，圆形小叶片全部沉到水底
黑暗
可利用小烧杯与光源的距离来调节光照强度 ↑
强、中、弱三种光照处理：取3只小烧杯，分别倒入富含_____的清
水，各放入10片圆形小叶片，用强、中、弱三种光照分别照射
观察并记录同一时间段内各实验装置中圆形小叶片浮起的数量
CO2
3．实验现象
在弱光、中光、强光的照射下，圆形小叶片浮起的数量依次______。
4．实验结论
在一定范围内，随着光照强度不断增强，光合作用强度也不断______(圆形小叶片中产生的O2多，浮起的多)。
增多
增强
基于对探究光照强度对光合作用强度影响的实验的认识，判断下列表述是否正确。
1．此实验的因变量是单位时间内被抽去空气的圆形小叶片上浮的数量。 ( )
提示：此实验的因变量为光合作用强度。
×
2．所选叶片必须生长旺盛、新鲜。 ( )
3．可以通过调节台灯与实验装置的距离来调节光照强度。 ( )
4．应在同一时间内观察并记录圆形小叶片上浮的数量。 ( )
√
√
√
任务一 实验材料的选择与处理等
1．利用打孔器对绿叶进行打孔时为什么要避开大的叶脉？
提示：因为大的叶脉处叶肉细胞少，不利于细胞间隙中气体的逸出，影响实验结果的准确性。
2．用打孔器处理好的叶片在排气、沉水实验前为什么需放置在暗处？
提示：防止实验前叶片进行光合作用，干扰实验结果。
3．分析叶片上浮的原因。
提示：光合作用产生的O2大于有氧呼吸消耗的O2，叶肉细胞间隙中的O2积累，使叶片上浮。
任务二 实验操作的目的
1．注射器内吸入清水，用手指堵住注射器前端的小孔，缓缓拉动活塞，此操作的目的是什么？
提示：使圆形小叶片内的气体逸出；使处理过的小叶片因为细胞间隙充满了水而全部沉到水底。
2．台灯与烧杯中间放置盛水的玻璃柱，此实验操作有何目的？
提示：吸收灯光的热量，避免光照对烧杯水温产生影响。
[深化归纳]
1．探究光照强度对光合作用强度的影响的实验变量分析
(1)自变量及设置方法
①自变量：光照强度。
②设置方法：通过台灯距离实验材料的远近来设置。
(2)因变量及观测指标
①因变量：光合作用强度。
②观测指标：观测单位时间内被抽取空气的圆形小叶片上浮的数量。
2．探究影响光合作用强度的因素实验设计
1．用打孔器在某植物的叶片上打出多个圆片并用气泵抽出叶片内气体，然后将处理好的等量的叶圆片分别转至含有等浓度的NaHCO3溶液的多个培养皿中，然后给予一定的光照，在相同且适宜的条件下，测量不同温度下的叶圆片全部上浮至液面所用的平均时间，如图所示。下列说法错误的是( )
A．叶圆片上浮的原因是光合作用产生氧气充满细胞间隙
B．光照强度、NaHCO3溶液的浓度属于实验的无关变量
C．图乙中ab段，净光合速率随着水温的增加逐渐增大
D．温度只会对叶圆片光合作用的光反应阶段造成影响
√
D [根据叶圆片上浮的原理可知，叶圆片上浮的原因是光合作用产生氧气充满细胞间隙，且上浮的速度与净光合速率的大小有关，A正确；本实验中自变量是温度的不同，而光照强度、NaHCO3溶液的浓度属于实验的无关变量，B正确；ab段，随着水温的增加，叶圆片上浮需要的时间缩短，说明氧气释放速率加快，净光合速率逐渐增大，C正确；温度会通过影响酶活性来影响细胞代谢，因此，温度不只会对叶圆片光合作用的光反应阶段造成影响，也会对暗反应过程造成影响，D错误。]
2．某兴趣小组以绿叶和黄叶两种青菜叶片为实验材料，探究光照强度对光合作用的影响，结果如下表所示。下列推测不合理的是 ( )
光照强度 7 min内叶圆片上浮的数量
绿叶 黄叶
A 1 0
B 3 1
C 5 1
A．环境温度属于无关变量，对实验结果无明显影响
B．青菜叶叶圆片上浮的数量与叶绿素的含量有关
C．相同光照强度下，绿叶光合作用强度高于黄叶
D．该实验可证明光合作用的强度受内外因素的影响
√
A [探究光照强度对光合作用的影响，则光照强度是自变量，光合作用强度是因变量，其余变量是无关变量，但无关变量(如温度)对实验结果有影响，A错误。]
知识点2 影响光合作用强度的环境因素及应用
1．光合作用强度
(1)概念：简单地说，就是指植物在____________内通过光合作用_____________________。
(2)意义：直接关系__________________，研究影响光合作用强度的环境因素很有现实意义。
单位时间
制造糖类的数量
农作物的产量
糖类
二氧化碳
氧气
水、CO2
光能
(2)举例分析：环境中CO2浓度，叶片气孔开闭情况，都会因影响_______________而影响光合作用的进行。叶绿体是光合作用的场所，影响叶绿体的_______________的因素，如无机营养、病虫害，也会影响光合作用强度。此外，光合作用需要众多的酶参与，因此影响_________的因素(如温度)，也是影响因子。
CO2的供应量
形成和结构
酶活性
(P105旁栏思考)植物在进行光合作用的同时，还会进行呼吸作用，观察到的O2产生量实际是O2的________。
提示：释放量
在北方的冬暖大棚中施用有机肥为什么能提高大棚蔬菜的产量？
提示：有机肥中的有机物被土壤中的微生物分解，释放出热量和CO2，提高了大棚内的温度和CO2浓度，有利于光合作用的进行，另外还生成各种无机盐，增加了土壤的肥力。
3．化能合成作用
(1)概念：利用体外环境中的某些_________氧化时所释放的能量来制造_________。
(2)实例：硝化细菌能利用_____氧化释放的化学能将___________合成糖类，供自身利用。
无机物
有机物
NH3
CO2和H2O
基于对影响光合作用强度的环境因素及应用的认识，判断下列表述是否正确。
1．光合作用强度的影响因素有CO2浓度、温度和光照强度等外界因素。 ( )
2．温度对光合作用强度的影响主要是影响酶的活性。 ( )
√
√
3．真正光合速率常用单位面积、单位时间O2产生量，CO2固定量或有机物产生量表示。 ( )
4．绿色植物和硝化细菌都为自养生物，都可通过光合作用制造有机物。 ( )
提示：硝化细菌通过化能合成作用制造有机物。
×
√
任务三 环境因素对光合速率的影响
材料1 科学家研究CO2浓度、光照强度和温度对同一植物光合作用强度的影响，得到实验结果如图。
材料2 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。
材料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。
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
1．材料1中，光照强度为a时，造成曲线Ⅱ、Ⅲ光合作用强度差异的原因是什么？光照强度为b时，造成曲线Ⅰ和Ⅱ光合作用强度差异的原因是什么？试解释其作用原理。
提示：CO2浓度不同。曲线Ⅰ和Ⅱ的CO2浓度相同，光照强度为b时，光合作用强度存在差异的原因是温度不同。温度影响与光合作用有关酶的活性，进而影响光合作用强度。
2．材料2中，引起AB段光合作用不断增强的主要环境因素及作用机理分别是什么？
提示：光照强度，该因素的增强促进了光合作用中光反应阶段，从而为暗反应阶段提供更多的ATP和NADPH。
3．材料2中，BC段光合作用强度下降的主要原因是什么？
提示：气孔部分关闭，CO2吸收量减少，导致光合作用中的CO2固定受阻，从而影响光合作用。
4．分析材料3表中数据，从提高光能利用率的角度考虑，最适合进行间作的是哪两种作物？说出选择这两种作物的理由。
提示：A和C。作物A光饱和点高且长得高，可以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。
[深化归纳]
1．光照强度对光合速率的影响
(1)原理：光照是光合作用的动力，为光合作用提供能量，主要影响光反应阶段ATP和NADPH的产生，进而影响暗反应阶段。
(2)曲线分析
(3)应用
①温室生产中，适当增强光照强度，以提高光合速率，使作物增产。
②阴生植物的光补偿点和光饱和点都较阳生植物低，如图中虚线所示，间作套种农作物，可合理利用光能。
2．CO2浓度对光合速率的影响
(1)原理：CO2为光合作用提供原料，主要通过影响暗反应阶段，制约C3的生成进而影响光合作用强度。
(2)曲线
关键点 A CO2的补偿点：光合速率等于呼吸速率时的CO2浓度
A′ 进行光合作用所需的最低CO2浓度
B和B′ CO2饱和点
走势分析 图1和图2 一定范围内，光合作用强度随CO2浓度的增大而增强，但当CO2达到一定的浓度时，光合作用强度不再增强
(3)应用：温室中适当增加CO2浓度，如投入干冰等，大田中“正其行，通其风”，多施有机肥来提高CO2浓度。
3．温度对光合速率的影响
(1)原理：通过影响酶活性进而影响光合作用。
(2)曲线
①AB段：随着温度升高，光合作用强度增强。
②B点：光合作用最适温度下的光合作用强度。
③BC段：随着温度升高，光合作用强度减弱。
④温度过高时，酶失活，光合作用完全停止。
(3)应用
①适时播种。
②温室栽培植物时，白天将温度调到光合作用的最适温度，以提高光合速率；晚上适当降低温度，以降低呼吸速率，保证植物有机物的积累。
4．水及无机营养对光合速率的影响
(1)原理
①水既是光合作用的原料，又是体内各种化学反应的介质，水还会影响气孔的开闭，从而影响CO2进入植物体。
②N、Mg、Fe等是叶绿素合成的必需元素，若这些元素缺乏，会影响叶绿素的合成从而影响光合作用。
(2)应用
①合理施肥。
②预防干旱，合理灌溉。
5．多因子变量对光合速率的影响
(1)曲线分析
P点：限制光合速率的因素主要为横坐标所表示的因子，随着此因子的不断加强，光合速率不断提高。
Q点：横坐标所表示的因子不再是限制光合速率的因素，限制因素主要为各曲线所表示的因子。
(2)应用：温室栽培时，在一定光照强度下，白天适当提高温度，增加光合作用所需酶的活性，提高光合速率，也可同时适当增加CO2浓度，进一步提高光合速率；当温度适宜时，可适当增加光照强度和CO2浓度以提高光合速率。
思维拓展 影响光合作用的因素除了环境因素还有内因
(1)与植物自身的遗传特性有关。
(2)植物叶片的叶龄、叶面积指数、叶绿素含量及酶等也会影响光合作用。
3．下图分别表示两个自变量对光合速率的影响情况，除各图中所示因素外，其他因素均控制在最适范围内。下列分析正确的是
( )
A．乙图中D点与C点相比，相同时间内叶肉细胞中C5的生成量较多
B．图中M、N、P点的主要限制因素分别是CO2浓度、温度、光照强度
C．丙图中，随着温度的继续升高，曲线走势将稳定不变
D．甲图中M至A点范围内，限制光合速率的因素为CO2浓度
√
A [乙图中D点与C点相比温度相同，但D点光照强，光反应产生较多的ATP和NADPH，C3的还原加快，叶肉细胞中C5的生成量较多，A正确；图中M、N、P点的主要限制因素分别是光照强度、光照强度和温度，B错误；温度上升到一定程度，与光合作用有关的酶变性失活，光合速率会下降，C错误；甲图中M至A点范围内，随着光照强度的增大，光合速率增大，所以限制光合速率的因素为光照强度，D错误。]
4．为解决火龙果个头小、数量少的问题，探究不同光质补光对火龙果的影响，科学家选取长势相近的火龙果植株进行分组补光。实验处理及结果如下表。请回答下列问题：
处理 茎长/cm 茎围/cm 开花数
R 83.25±2.26a 18.51±1.19a 626.73±4.07a
W 81.63±4.14a 18.15±4.02a 556.44±4.31b
B 82.66±4.34a 18.27±3.57a 503.69±3.61c
CK 82.81±2.08a 18.34±2.36a 494.55±4.48c
注：R：红光；W：白光；B：蓝光；CK：对照。不同小写字母表示处理间差异显著(P<0.05)。
(1)光合色素主要吸收________________光谱。
(2)设置CK组的作用是____________________。补光组的火龙果茎长、茎围与CK组无明显差异，说明___________________________
_________。为提高火龙果产量，最适宜的补光光质是________。
红光和蓝紫光
作为空白对照(对照组)
补光对火龙果茎的生长几乎
红光
无影响
(3)为进一步探究上述三种光质的补光是否提高了火龙果可溶性蛋白的含量，请进一步完善实验。只要求写出实验思路。____________
_____________________________________________________________________________________________________________________
________________________________________________________。
待三组补光组与CK组植株果实成熟后，分别取等量的果实匀浆用双缩脲试剂显色法或蛋白质定量试剂盒进行检测，通过显示紫色的深浅度进行估测，或定量测定各补光组可溶性蛋白的含量
[解析] (1)光合色素主要吸收红光和蓝紫光的光谱。(2)CK组为对照组，可以作为空白对照。补光组的火龙果茎长、茎围与CK组无明显差异，说明补光对火龙果茎的生长几乎无影响。由表格内容可知，红光组(R组)的火龙果开花数最高，因此为提高火龙果产量，最适宜的补光光质是红光。(3)蛋白质可与双缩脲试剂产生紫色反应。该实验思路：待三组补光组与CK组植株果实成熟后，分别取等量的果实匀浆用双缩脲试剂显色法或蛋白质定量试剂盒进行检测，通过显示紫色的深浅度进行估测，或定量测定各补光组可溶性蛋白的含量。
知识点3 光合作用和细胞呼吸的关系
任务四 分析光合作用和细胞呼吸的关系
1．给植物全部供给18O2，则不久后发现植物合成的淀粉中含有18O，结合光合作用和细胞呼吸的关系加以分析。
2．图1表示在一定的光照强度下，植物叶肉细胞中CO2、O2的来源和去路，找出图1在图2中的位置。
提示：AB之间。
3．如图3所示为较强光照射下，叶肉细胞中结构模式图以及细胞中O2释放量和CO2吸收量的情况。
探究实践中测得的光合作用强度是否为叶片的实际光合作用强度？试结合上述图解分析原因。
提示：否。探究实践中测得的光合作用强度是叶片光合作用强度与细胞呼吸强度的差值。
[深化归纳]
1．光合作用与细胞呼吸的过程图解
3．能量转化关系
5．下图为绿色植物体内某些代谢过程中物质变化的示意图，Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ分别表示不同的代谢过程。下列相关叙述正确的是( )
A．Ⅲ在第二阶段消耗水，第三阶段产生水
B．若Ⅰ、Ⅱ过程的速率大于Ⅲ过程，植物
体干重将减少
C．Ⅰ过程中产生的O2参与Ⅲ的第二阶段反应
D．物质X是从叶绿体的基质移向类囊体薄膜的
√
A [图中Ⅲ表示有氧呼吸，其第二阶段消耗水，第三阶段产生水，A正确；Ⅰ为光合作用的光反应，Ⅱ为光合作用的暗反应，Ⅲ为有氧呼吸的代谢过程，若Ⅰ、Ⅱ过程的速率大于Ⅲ过程，植物体干重将增加，B错误；Ⅰ表示光合作用光反应，产生的O2参与Ⅲ有氧呼吸的第三阶段，C错误；物质X是ATP，从叶绿体类囊体薄膜移向叶绿体的基质，D错误。]
6．图1表示某植物叶肉细胞中发生的某些生理过程，其中Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ表示物质，①～⑥表示气体的转移途径，图2表示该植物在不同光照强度下光合作用速率(用CO2吸收速率表示)的变化。请据图回答：
(1)图1中物质Ⅰ分子结构简式为________________，物质Ⅲ生成具体场所是_________________，葡萄糖初步分解的场所是_________________。
(2)该植物处于图2中B点状态时，该植物叶肉细胞光合作用葡萄糖的生成速率________(填“大于”“等于”或“小于”)呼吸作用葡萄糖的分解速率。如果该植物处于图2中A点状态时，图1中气体转移途径有_________(用序号表示)。
A—P～P～P
线粒体内膜
细胞质基质
大于
③⑤
(3)菜农们常采用夜间降低大棚温度的方法提高蔬菜的产量，试说明这样做的科学依据是_________________________________________
_______________________________________。
有些农民急功近利，将夜间温度降低到10 ℃以下，其结果是大棚蔬菜的产量反而下降很多，请你分析可能的原因：________________
___________________________________________________________
______________________。
夜间适当降温，降低了夜间呼吸作用强度，减少夜间有机物的消耗，有利于有机物的积累
降温程度过大，影响植物对矿质元素的吸收，影响某些酶、色素等有机物的合成，进而影响白天光合作用
[解析] (1)光合作用的光反应能为暗反应提供NADPH和ATP，ATP的分子结构简式为A—P～P～P。Ⅲ表示水，产生水的是有氧呼吸的第三阶段，场所是线粒体内膜，葡萄糖初步分解的场所是细胞质基质。(2)B点表示光补偿点，此时对于整个植株来说，植物的光合作用等于呼吸作用，但该植株还有一些细胞不能进行光合作用，因此叶肉细胞光合作用葡萄糖的生成速率大于呼吸作用葡萄糖的分解速率。如果该植物处于A点状态时，植株只能进行呼吸作用，故图1中气体转移途径有③⑤。(3)夜间适当降温，降低了夜间呼吸作用强度，减少夜间有机物的消耗，有利于有机物的积累，故夜间可以通过降低大棚温度的方法提高蔬菜的产量；将夜间温度降低到10 ℃以下，会影响植物对矿质元素的吸收，影响某些酶、色素等有机物的合成，进而影响白天光合作用。
1．光合作用强度：植物在单位时间内通过光合作用制造糖类的数量。
2．化能合成作用：利用体外环境中的某些无机物氧化时所释放的能量
来制造有机物。
3．光照强度直接影响光反应速率，光反应产物中NADPH与ATP的数量会影响暗反应速率。
4．温度通过影响光合作用过程，特别是暗反应中酶的催化效率，从而影响光合作用强度。
5．CO2是暗反应的原料，CO2的浓度直接影响暗反应速率。
6．水分是光合作用的原料之一，缺少时可使光合速率下降。
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√
1．(链接P97问题探讨)植物工厂在人工精密控制光照、温度、湿度、二氧化碳和营养液成分等条件下生产蔬菜和其他植物。下列有关植物工厂的叙述，错误的是( )
A．采用人工技术补充红光或蓝紫光
B．使用水雾喷洒或通风措施均可降低室温
C．采用自动化手段保持室内昼夜温度恒定
D．营养液的循环流动有利于矿质元素的吸收
C [植物工厂采用人工技术补充红光或蓝紫光可以提高光合速率，同时也能提高农作物品质，A正确；植物工厂需要保持适宜的温度，使用水雾喷洒或通风措施均可降低室温，B正确；保持昼夜恒温不利于作物产量的提高，应该白天温度适当高点，提高光合作用速率，晚上适当降低温度，减弱呼吸作用，有利于提高作物产量，C错误；营养液的循环流动有利于提高矿质元素的吸收，D正确。]
√
2．(链接P105探究·实践)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，进行如下图所示的实验，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
D [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。]
√
3．下图是以O为线索绘制的植物叶肉细胞中发生的物质转化关系。下列有关叙述正确的是( )
A．①过程需经过CO2固定和C3还原阶段
B．②过程与丙酮酸转化为CO2同时消耗[H]
C．③过程需要叶绿素，但不需要酶参与
D．④过程需要的[H]来自线粒体中的葡萄糖
A [①过程需经过CO2固定和C3还原阶段，A正确；②过程是在水的参与下，经过有氧呼吸第二阶段产生CO2的过程，反应物为丙酮酸和水，产物为CO2、[H]和少量能量，因此并不消耗[H]，B错误；③过程为水的光解，该过程需要叶绿素吸收光能，且需要酶催化，C错误；葡萄糖不能进入线粒体即线粒体中不存在葡萄糖，D错误。]
4．(链接P105探究·实践)夏季晴朗的一天，甲、乙两种农作物在相同条件下CO2吸收速率的变化如图所示，下列叙述正确的是( )
A．甲种农作物在a点开始进行光合作用
B．乙种农作物b点时有机物的积累量最多
C．农作物乙在bc段和de段CO2吸收速率下降的原因不同
D．c点提高环境中CO2浓度可以使乙种农作物光合作用增强
√
C [由图分析可知，a点时甲种农作物光合速率与呼吸速率相等，所以甲种农作物在a点之前就开始进行光合作用，A错误；乙农作物有机物积累量最多是18时，因为6～18时光合速率大于呼吸速率，一直积累有机物，B错误；bc段光合速率下降是由于中午气温较高导致蒸腾作用剧烈，植物防止水分过多蒸发将气孔关闭，导致CO2供应不足，暗反应减弱，de段光合速率下降的原因为光照强度减弱，即农作物乙在bc段和de段CO2吸收速率下降的原因不同，C正确；c点提高环境中CO2浓度，由于气孔关闭，也不能使乙光合作用增强，D错误。]
5．为提高甜椒产量，科研人员对温室栽培甜椒的光合作用特性进行了研究。请回答下列问题：
(1)温室内易形成弱光环境。弱光下，光反应阶段产生的ATP和________较少，影响暗反应阶段中________的还原，使糖类等有机物的合成减少。必要时，可根据光合作用的特性进行人工补光。
NADPH
C3
(2)科研人员选择6月晴朗的一天，测定甜椒植株上部、中部和下部叶片的光合速率，结果如图。
①据图可知，各部位叶片在______时光合速率均达到最大值，_____部叶片的光合速率最高。
②光合速率差异可能与不同部位叶片光合色素含量有关。为比较光合色素含量的差异，先称取________________________________，再分别加入等量的_________和少量的二氧化硅、碳酸钙等研磨、过滤，获得色素提取液，测定光合色素含量。
10
上
等量的上部、中部和下部叶片
无水乙醇
③在大田种植的条件下，甜椒有明显的“光合午休”现象，这是由于中午部分气孔关闭，进入叶片内的__________量减少，光合速率下降。由于人工调节了温室内的_______________等条件，温室种植的甜椒很少出现“光合午休”现象，从而实现增产。
CO2
温度和光照
[解析] (1)弱光下，光反应减弱，此阶段产生的ATP和NADPH较少，影响暗反应阶段C3的还原过程，使得糖类等有机物的合成减少。(2)①据图分析可知，10：00时，各部位的叶片的光合速率均达到最大值。10：00左右光照较强，上部叶片采光较好，光合速率最高。②比较不同部位叶片光合色素含量需要先称取等量的上部、中部和下部叶片，用无水乙醇作为溶剂进行提取。③大田种植的条件下，中午光照较强，温度较高，植物为避免水分过度散失，部分气孔关闭，导致进入叶片内的CO2量减少，光合速率下降。人工调节温室内的温度和光照等条件，可以减少“光合午休”现象，实现增产。课时分层作业(21) 光合作用原理的应用
(本套共9小题，共30分。第1～6小题，每小题2分；第7、8小题，每小题3分；第9小题12分。)
题组一 光合作用原理的应用
1．农谚是我国劳动人民从事农业生产过程中的智慧结晶和经验总结，其中蕴含着很多的生物学原理。下列关于农谚的解释错误的是( )
A．“缺镁后期株叶黄，老叶脉间变褐亡”——缺镁会影响叶绿素的合成
B．“锅底无柴难烧饭，田里无粪难增产”——农家肥主要给农作物提供生长所需的有机物
C．“春生夏长，秋收冬藏”——光照强度是影响作物在夏季生长的主要环境因素之一
D．“白天热来夜间冷，一棵豆儿打一捧”——昼夜温差会影响植株内有机物的积累
2．如图表示某种植物在最适温度和浓度为0.03%的CO2条件下，光合作用合成量随光照强度变化的曲线，若在B点时改变某种条件，结果发生了如曲线b的变化，则改变的环境因素是( )
A．适当提高温度 B．增大光照强度
C．适当增加CO2浓度 D．增加酶的数量
3．阳台菜园逐渐成为城市生活的一种时尚，可为居民提供新鲜蔬菜。下列有关说法正确的是 ( )
A．阳台内的蔬菜进行光合作用主要利用自然光
B．为提高产量，在晚上可适当提高阳台蔬菜所处环境的温度
C．增施农家肥可提高二氧化碳浓度，促进夜间暗反应的不断进行
D．蔬菜中的叶绿素对光的吸收效率与光的波长呈正相关
题组二 探究环境因素对光合作用强度的影响
4．将金鱼藻放在盛有质量分数为0.2%的碳酸氢钠溶液的试管中，将试管放在离白炽灯不同距离处，观察试管中每分钟产生的气泡数并记录数据，如下图所示。下列分析错误的是( )
A．光照强度为实验自变量，水温为无关变量
B．图中数据为每个条件下做重复实验取得的平均值
C．在一定范围内，试管和灯泡的距离与每分钟产生的气泡数呈负相关
D．将这个试管放在黑暗处，气体产生情况同试管与灯泡的距离为60 cm时一样
5．已知某植物光合作用和细胞呼吸的最适温度分别为25 ℃和30 ℃，如图表示 25 ℃时光合速率与光照强度的关系。若温度升到30 ℃(二氧化碳浓度不变)，理论上，图中相应点A、B、D的移动方向分别是( )
A．下移、右移、上移
B．上移、左移、下移
C．上移、左移、上移
D．下移、右移、下移
6．将某种植物置于高温环境(HT)下生长一定时间后，在适宜条件下测定HT植株和生长在正常温度(CT)下的植株在不同温度下的净光合速率(净光合速率＝总光合速率－呼吸速率)，结果如图。下列有关叙述正确的是( )
A．两组植株固定CO2的最大速率相同
B．50 ℃时CT植株不能进行光合作用
C．35 ℃时两组植株单位时间内积累的有机物相等
D．CT植株在高温环境中能够更好地生长
7．(不定项)图甲表示水稻的叶肉细胞在光照强度分别为a、b、c、d时，单位时间内CO2释放量和O2产生总量的变化。图乙表示蓝细菌光合速率与光照强度的关系，下列说法不正确的是( )
A．图甲中，光照强度为b时，光合速率等于细胞呼吸速率
B．图甲中，光照强度为d时，单位时间内细胞从周围吸收2个单位的CO2
C．图乙中，当光照强度为x时，细胞中产生ATP的场所有细胞质基质、线粒体和叶绿体
D．图乙中，限制e、f、g点光合作用速率的因素主要是光照强度
8．(不定项)为探究影响光合速率的因素，研究人员将某品种的玉米苗植株置于20 ℃条件下培养，其余培养条件及实验结果如图所示。下列叙述不正确的是( )
A．该实验的自变量是土壤含水量
B．制约B点CO2吸收速率的因素只有光照强度
C．D点与C点CO2吸收速率有差别的原因是施肥与否
D．土壤含水量在40%～60%的条件下施肥的效果较好
9．(12分)某科研小组，研究不同光照强度和不同光质对温室蔬菜光合作用的影响，结果如图1和图2。图1是在光合作用最适温度(25 ℃)下，测定的不同光照强度下蔬菜的氧气释放量，呼吸速率的最适温度为35 ℃。图2测定的是不同光质条件下测得的气孔导度、胞间CO2浓度和光合速率，其中气孔导度大表示气孔开放程度大。
(1)据图1分析，在光照强度为6 klx时的光合速率为__________mg·g-1·L-1·h-1，在此光照条件下，每天光照时间大于________h才能正常生长。
(2)若温室温度升高到35 ℃，则A点和B点的移动情况为___________________
__________________________________________________。
(3)据图2分析，蓝光照射下测得的胞间CO2浓度比红光照射下测得的结果低，其原因是_____________________________________________________________
_____________________________________________________________________
_____________________________________________________________________；
若用蓝光照射绿色植物转变为用红光照射，叶绿体中C5的浓度将__________(填“增大”“不变”或“减小”)。
(4)温室种植常在阴雨天采用人工光源提供光照，根据上图中的结果分析，对温室蔬菜种植提出合理的建议：____________________________________________
_____________________________________________________________________。
21世纪教育网(www.21cnjy.com)第3课时 光合作用原理的应用
活动：探究不同环境因素对光合作用的影响。
知识点1 探究光照强度对光合作用强度的影响
1．实验原理
(1)叶片细胞间隙含有空气，上浮叶片________O2充满细胞间隙，叶片________。
(2)根据单位时间____________________，探究________与光合作用强度的关系。
2．实验步骤
打出圆形小叶片(30片)：用________(直径为0.6 cm)在生长旺盛的绿叶上打出圆形小叶片
抽出叶片内气体：用注射器(内有清水、圆形小叶片)抽出叶片内气体(O2等)，操作如下图所示：
圆形小叶片沉到水底：将抽出内部气体的圆形小叶片放入________处盛有清水的烧杯中，圆形小叶片全部沉到水底
可利用小烧杯与光源的距离来调节光照强度
↑
强、中、弱三种光照处理：取3只小烧杯，分别倒入富含______的清水，各放入10片圆形小叶片，用强、中、弱三种光照分别照射
观察并记录同一时间段内各实验装置中圆形小叶片浮起的数量
3．实验现象
在弱光、中光、强光的照射下，圆形小叶片浮起的数量依次________。
4．实验结论
在一定范围内，随着光照强度不断增强，光合作用强度也不断________(圆形小叶片中产生的O2多，浮起的多)。
基于对探究光照强度对光合作用强度影响的实验的认识，判断下列表述是否正确。
1．此实验的因变量是单位时间内被抽去空气的圆形小叶片上浮的数量。 ( )
2．所选叶片必须生长旺盛、新鲜。 ( )
3．可以通过调节台灯与实验装置的距离来调节光照强度。 ( )
4．应在同一时间内观察并记录圆形小叶片上浮的数量。 ( )
实验材料的选择与处理等
1．利用打孔器对绿叶进行打孔时为什么要避开大的叶脉？
2．用打孔器处理好的叶片在排气、沉水实验前为什么需放置在暗处？
3．分析叶片上浮的原因。
实验操作的目的
1．注射器内吸入清水，用手指堵住注射器前端的小孔，缓缓拉动活塞，此操作的目的是什么？
2．台灯与烧杯中间放置盛水的玻璃柱，此实验操作有何目的？
[深化归纳]
1．探究光照强度对光合作用强度的影响的实验变量分析
(1)自变量及设置方法
①自变量：光照强度。
②设置方法：通过台灯距离实验材料的远近来设置。
(2)因变量及观测指标
①因变量：光合作用强度。
②观测指标：观测单位时间内被抽取空气的圆形小叶片上浮的数量。
2．探究影响光合作用强度的因素实验设计
1．用打孔器在某植物的叶片上打出多个圆片并用气泵抽出叶片内气体，然后将处理好的等量的叶圆片分别转至含有等浓度的溶液的多个培养皿中，然后给予一定的光照，在相同且适宜的条件下，测量不同温度下的叶圆片全部上浮至液面所用的平均时间，如图所示。下列说法错误的是( )
A．叶圆片上浮的原因是光合作用产生氧气充满细胞间隙
B．光照强度、NaHCO3溶液的浓度属于实验的无关变量
C．图乙中ab段，净光合速率随着水温的增加逐渐增大
D．温度只会对叶圆片光合作用的光反应阶段造成影响
2．某兴趣小组以绿叶和黄叶两种青菜叶片为实验材料，探究光照强度对光合作用的影响，结果如下表所示。下列推测不合理的是 ( )
光照强度 7 min内叶圆片上浮的数量
绿叶 黄叶
A 1 0
B 3 1
C 5 1
A．环境温度属于无关变量，对实验结果无明显影响
B．青菜叶叶圆片上浮的数量与叶绿素的含量有关
C．相同光照强度下，绿叶光合作用强度高于黄叶
D．该实验可证明光合作用的强度受内外因素的影响
知识点2 影响光合作用强度的环境因素及应用
1．光合作用强度
(1)概念：简单地说，就是指植物在___________________内通过光合作用________________。
(2)意义：直接关系____________，研究影响光合作用强度的环境因素很有现实意义。
(3)表示方法
单位时间内光合作用
2．影响光合作用强度的环境因素
(1)确定依据：根据光合作用的反应式可以知道，光合作用的原料——__________，动力——________，都是影响光合作用强度的因素。因此，只要影响到原料、能量的供应，都可能是影响光合作用强度的因素。
(2)举例分析：环境中CO2浓度，叶片气孔开闭情况，都会因影响____________而影响光合作用的进行。叶绿体是光合作用的场所，影响叶绿体的____________的因素，如无机营养、病虫害，也会影响光合作用强度。此外，光合作用需要众多的酶参与，因此影响________的因素(如温度)，也是影响因子。
(P105旁栏思考)植物在进行光合作用的同时，还会进行呼吸作用，观察到的O2产生量实际是O2的________。
在北方的冬暖大棚中施用有机肥为什么能提高大棚蔬菜的产量？
3．化能合成作用
(1)概念：利用体外环境中的某些________氧化时所释放的能量来制造________。
(2)实例：硝化细菌能利用________氧化释放的化学能将________________合成糖类，供自身利用。
基于对影响光合作用强度的环境因素及应用的认识，判断下列表述是否正确。
1．光合作用强度的影响因素有CO2浓度、温度和光照强度等外界因素。 ( )
2．温度对光合作用强度的影响主要是影响酶的活性。 ( )
3．真正光合速率常用单位面积、单位时间O2产生量，CO2固定量或有机物产生量表示。 ( )
4．绿色植物和硝化细菌都为自养生物，都可通过光合作用制造有机物。 ( )
环境因素对光合速率的影响
材料1 科学家研究CO2浓度、光照强度和温度对同一植物光合作用强度的影响，得到实验结果如图。
材料2 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。
材料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。
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
1．材料1中，光照强度为a时，造成曲线Ⅱ、Ⅲ光合作用强度差异的原因是什么？光照强度为b时，造成曲线Ⅰ和Ⅱ光合作用强度差异的原因是什么？试解释其作用原理。
2．材料2中，引起AB段光合作用不断增强的主要环境因素及作用机理分别是什么？
3．材料2中，BC段光合作用强度下降的主要原因是什么？
4．分析材料3表中数据，从提高光能利用率的角度考虑，最适合进行间作的是哪两种作物？说出选择这两种作物的理由。
[深化归纳]
1．光照强度对光合速率的影响
(1)原理：光照是光合作用的动力，为光合作用提供能量，主要影响光反应阶段ATP和NADPH的产生，进而影响暗反应阶段。
(2)曲线分析
(3)应用
①温室生产中，适当增强光照强度，以提高光合速率，使作物增产。
②阴生植物的光补偿点和光饱和点都较阳生植物低，如图中虚线所示，间作套种农作物，可合理利用光能。
2．CO2浓度对光合速率的影响
(1)原理：CO2为光合作用提供原料，主要通过影响暗反应阶段，制约C3的生成进而影响光合作用强度。
(2)曲线
关 键 点 A CO2的补偿点：光合速率等于呼吸速率时的CO2浓度
A′ 进行光合作用所需的最低CO2浓度
B和B′ CO2饱和点
走势分析 图1和图2 一定范围内，光合作用强度随CO2浓度的增大而增强，但当CO2达到一定的浓度时，光合作用强度不再增强
(3)应用：温室中适当增加CO2浓度，如投入干冰等，大田中“正其行，通其风”，多施有机肥来提高CO2浓度。
3．温度对光合速率的影响
(1)原理：通过影响酶活性进而影响光合作用。
(2)曲线
①AB段：随着温度升高，光合作用强度增强。
②B点：光合作用最适温度下的光合作用强度。
③BC段：随着温度升高，光合作用强度减弱。
④温度过高时，酶失活，光合作用完全停止。
(3)应用
①适时播种。
②温室栽培植物时，白天将温度调到光合作用的最适温度，以提高光合速率；晚上适当降低温度，以降低呼吸速率，保证植物有机物的积累。
4．水及无机营养对光合速率的影响
(1)原理
①水既是光合作用的原料，又是体内各种化学反应的介质，水还会影响气孔的开闭，从而影响CO2进入植物体。
②N、Mg、Fe等是叶绿素合成的必需元素，若这些元素缺乏，会影响叶绿素的合成，从而影响光合作用。
(2)应用
①合理施肥。
②预防干旱，合理灌溉。
5．多因子变量对光合速率的影响
(1)曲线分析
P点：限制光合速率的因素主要为横坐标所表示的因子，随着此因子的不断加强，光合速率不断提高。
Q点：横坐标所表示的因子不再是限制光合速率的因素，限制因素主要为各曲线所表示的因子。
(2)应用：温室栽培时，在一定光照强度下，白天适当提高温度，增加光合作用所需酶的活性，提高光合速率，也可同时适当增加CO2浓度，进一步提高光合速率；当温度适宜时，可适当增加光照强度和CO2浓度以提高光合速率。
影响光合作用的因素除了环境因素还有内因
(1)与植物自身的遗传特性有关。
(2)植物叶片的叶龄、叶面积指数、叶绿素含量及酶等也会影响光合作用。
3．下图分别表示两个自变量对光合速率的影响情况，除各图中所示因素外，其他因素均控制在最适范围内。下列分析正确的是( )
A．乙图中D点与C点相比，相同时间内叶肉细胞中C5的生成量较多
B．图中M、N、P点的主要限制因素分别是CO2浓度、温度、光照强度
C．丙图中，随着温度的继续升高，曲线走势将稳定不变
D．甲图中M至A点范围内，限制光合速率的因素为CO2浓度
4．为解决火龙果个头小、数量少的问题，探究不同光质补光对火龙果的影响，科学家选取长势相近的火龙果植株进行分组补光。实验处理及结果如下表。请回答下列问题：
处理 茎长/cm 茎围/cm 开花数
R 83.25±2.26a 18.51±1.19a 626.73±4.07a
W 81.63±4.14a 18.15±4.02a 556.44±4.31b
B 82.66±4.34a 18.27±3.57a 503.69±3.61c
CK 82.81±2.08a 18.34±2.36a 494.55±4.48c
注：R：红光；W：白光；B：蓝光；CK：对照。不同小写字母表示处理间差异显著(P<0.05)。
(1)光合色素主要吸收________________光谱。
(2)设置CK组的作用是_____________________________________________________________________。
补光组的火龙果茎长、茎围与CK组无明显差异，说明________________________________________。
为提高火龙果产量，最适宜的补光光质是_______________。
(3)为进一步探究上述三种光质的补光是否提高了火龙果可溶性蛋白的含量，请进一步完善实验。只要求写出实验思路。_________________________________
_____________________________________________________________________
___________________________________________________________________。
知识点3 光合作用和细胞呼吸的关系
分析光合作用和细胞呼吸的关系
1．给植物全部供给18O2，则不久后发现植物合成的淀粉中含有18O，结合光合作用和细胞呼吸的关系加以分析。
2．图1表示在一定的光照强度下，植物叶肉细胞中CO2、O2的来源和去路，找出图1在图2中的位置。
3．如图3所示为较强光照射下，叶肉细胞中结构模式图以及细胞中O2释放量和CO2吸收量的情况。
探究实践中测得的光合作用强度是否为叶片的实际光合作用强度？试结合上述图解分析原因。
[深化归纳]
1．光合作用与细胞呼吸的过程图解
2．物质转化关系
(1)C：CO2(CH2O)C3H4O3CO2
(2)O：H2OO2H2OCO2(CH2O)
(3)H：H2ONADPH(CH2O)
[H]H2O
3．能量转化关系
5．下图为绿色植物体内某些代谢过程中物质变化的示意图，Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ分别表示不同的代谢过程。下列相关叙述正确的是( )
A．Ⅲ在第二阶段消耗水，第三阶段产生水
B．若Ⅰ、Ⅱ过程的速率大于Ⅲ过程，植物体干重将减少
C．Ⅰ过程中产生的O2参与Ⅲ的第二阶段反应
D．物质X是从叶绿体的基质移向类囊体薄膜的
6．图1表示某植物叶肉细胞中发生的某些生理过程，其中Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ表示物质，①～⑥表示气体的转移途径，图2表示该植物在不同光照强度下光合作用速率(用CO2吸收速率表示)的变化。请据图回答：
(1)图1中物质Ⅰ分子结构简式为_______________，物质Ⅲ生成具体场所是_________________，葡萄糖初步分解的场所是_____________________________。
(2)该植物处于图2中B点状态时，该植物叶肉细胞光合作用葡萄糖的生成速率_____________________________________________________________________
(填“大于”“等于”或“小于”)呼吸作用葡萄糖的分解速率。如果该植物处于图2中A点状态时，图1中气体转移途径有________(用序号表示)。
(3)菜农们常采用夜间降低大棚温度的方法提高蔬菜的产量，试说明这样做的科学依据是_____________________________________________________________
_____________________________________________________________________
_____________________________________________________________________
_____________________________________________________________________。
有些农民急功近利，将夜间温度降低到10 ℃以下，其结果是大棚蔬菜的产量反而下降很多，请你分析可能的原因：______________________________________
_____________________________________________________________________
_____________________________________________________________________
_____________________________________________________________________。
1．光合作用强度：植物在单位时间内通过光合作用制造糖类的数量。
2．化能合成作用：利用体外环境中的某些无机物氧化时所释放的能量来制造有机物。
3．光照强度直接影响光反应速率，光反应产物中NADPH与ATP的数量会影响暗反应速率。
4．温度通过影响光合作用过程，特别是暗反应中酶的催化效率，从而影响光合作用强度。
5．CO2是暗反应的原料，CO2的浓度直接影响暗反应速率。
6．水分是光合作用的原料之一，缺少时可使光合速率下降。
1．(链接P97问题探讨)植物工厂在人工精密控制光照、温度、湿度、二氧化碳和营养液成分等条件下生产蔬菜和其他植物。下列有关植物工厂的叙述，错误的是( )
A．采用人工技术补充红光或蓝紫光
B．使用水雾喷洒或通风措施均可降低室温
C．采用自动化手段保持室内昼夜温度恒定
D．营养液的循环流动有利于矿质元素的吸收
2．(链接P105探究·实践)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，进行如下图所示的实验，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
3．下图是以O为线索绘制的植物叶肉细胞中发生的物质转化关系。下列有关叙述正确的是( )
A．①过程需经过CO2固定和C3还原阶段
B．②过程与丙酮酸转化为CO2同时消耗[H]
C．③过程需要叶绿素，但不需要酶参与
D．④过程需要的[H]来自线粒体中的葡萄糖
4．(链接P105探究·实践)夏季晴朗的一天，甲、乙两种农作物在相同条件下CO2吸收速率的变化如图所示，下列叙述正确的是( )
A．甲种农作物在a点开始进行光合作用
B．乙种农作物b点时有机物的积累量最多
C．农作物乙在bc段和de段CO2吸收速率下降的原因不同
D．c点提高环境中CO2浓度可以使乙种农作物光合作用增强
5．为提高甜椒产量，科研人员对温室栽培甜椒的光合作用特性进行了研究。请回答下列问题：
(1)温室内易形成弱光环境。弱光下，光反应阶段产生的ATP和________较少，影响暗反应阶段中________的还原，使糖类等有机物的合成减少。必要时，可根据光合作用的特性进行人工补光。
(2)科研人员选择6月晴朗的一天，测定甜椒植株上部、中部和下部叶片的光合速率，结果如图。
①据图可知，各部位叶片在__________时光合速率均达到最大值，____________部叶片的光合速率最高。
②光合速率差异可能与不同部位叶片光合色素含量有关。为比较光合色素含量的差异，先称取______________________，再分别加入等量的________和少量的二氧化硅、碳酸钙等研磨、过滤，获得色素提取液，测定光合色素含量。
③在大田种植的条件下，甜椒有明显的“光合午休”现象，这是由于中午部分气孔关闭，进入叶片内的____________________量减少，光合速率下降。由于人工调节了温室内的______________________________等条件，温室种植的甜椒很少出现“光合午休”现象，从而实现增产。
21世纪教育网(www.21cnjy.com)课时分层作业(21)
1 2 3 4 5 6 7 8
B C A D D C ACD ABC
9．(每空2分，共12分)(1)0.6 8 (2)A点右移，B点向左下方移动 (3)蓝光比红光时的气孔导度大，进入的CO2多，但蓝光比红光时的光合速率大，消耗的CO2更多，因此蓝光下的胞间CO2浓度低 减小 (4)适当补充一定强度的蓝光；在晴朗的夏季中午要适当遮光
1．B [镁是构成叶绿素的重要成分，缺镁会影响叶绿素的合成，A正确；“田里无粪难增产”，说明粪(有机肥)可增产，原因是有机肥被分解者分解后可为农作物提供无机盐和CO2，植物不能直接吸收有机物，B错误；光照强度影响光合作用速率，是影响作物在夏季生长的主要环境因素之一，C正确；昼夜温差会影响到光合作用和呼吸作用有关酶的活性，从而影响植株内有机物的积累，D正确。]
2．C [此时温度已经是最适温度，所以再提高温度会使酶的活性降低，从而使光合作用速率降低，A不符合题意；B点是光饱和点，此时光照不是限制光合作用的因素，B不符合题意；CO2的浓度为0.03%，相对较低，所以增加CO2浓度会提高光合作用的速率，增加光合作用合成量，C符合题意；酶的数量属于内因，D不符合题意。]
3．A [一般情况下，阳台内的蔬菜进行光合作用利用的光主要是自然光，A正确；为提高产量，在晚上可适当降低阳台蔬菜所处环境的温度，以降低呼吸速率，减少有机物的消耗，B错误；夜间没有光照，不能发生光反应来为暗反应提供NADPH和ATP，因此不能持续进行暗反应，C错误；叶绿素主要吸收蓝紫光和红光，而对绿光的吸收则很少，因此叶绿素对光的吸收效率与光的波长不呈正相关，D错误。]
4．D [本实验自变量为光照强度，根据单一变量原则，可知水温为无关变量，可在灯和试管中间放置盛水的玻璃柱，吸收灯光的热量，避免光照对烧杯内水温产生影响，A正确；为防止偶然因素对实验结果的干扰，每个条件下需做重复实验，图中数据为每个条件下做重复实验取得的平均值，B正确；由图可知，在一定范围内，试管与灯泡的距离越远，气泡产生速率越低，每分钟产生的气泡数越少，试管和灯泡的距离与每分钟产生的气泡数呈负相关，C正确；与灯泡的距离为60 cm时气泡产生速率不为0，将这个试管放在黑暗处，金鱼藻不进行光合作用，氧气(气泡)产生速率为0，两者不一样，D错误。]
5．D [由题干“光合作用和细胞呼吸的最适温度分别为25 ℃和30 ℃”可知，温度升到30 ℃，细胞呼吸强度升高，A点下移；光合速率减慢，所以D点时吸收的CO2量减小，D点下移；B点表示光合作用强度＝细胞呼吸强度，即光补偿点，温度升到30 ℃，细胞呼吸强度增强，光合作用强度降低，在除光照强度外其他条件不变的情况下要再达到光补偿点，需增加光照强度，即B点右移。]
6．C [CO2吸收速率代表净光合速率，由图可知，CT植株和HT植株的CO2吸收速率最大值基本一致，即CT植株和HT植株的净光合速率最大值基本一致，两组植株呼吸速率未知，所以两组植株固定CO2的最大速率不一定相同，A错误；50 ℃时CT植株净光合速率为0，但呼吸速率不为0，且总光合速率＝净光合速率＋呼吸速率，所以50 ℃时CT植株能进行光合作用，B错误；由图可知35℃时两组植株的净光合速率相等，所以35 ℃时两组植株单位时间内积累的有机物相等，C正确；由图可知，在较高的温度下HT植株的净光合速率仍大于零，能积累有机物进行生长发育，体现了HT植株对高温环境较适应，D错误。]
7．ACD [分析图甲可知，光照强度为b时，CO2释放量和O2产生总量相等，细胞呼吸释放的CO2首先供应叶绿体进行光合作用，剩余部分释放到外界，则此时细胞呼吸速率大于光合速率，A错误；光照强度为a时，CO2释放量即为细胞呼吸速率，光照强度为d时，光合速率大于呼吸速率O2产生总量为8个单位，需要消耗的CO2也为8个单位，呼吸产出的CO2量为6个单位，所以单位时间内需从外界吸收2个单位的CO2，B正确；图乙中所示生物为蓝细菌，蓝细菌不含线粒体和叶绿体，C错误；图乙中，g点已达光饱和点，限制g点光合作用速率的因素不是光照强度，可能是CO2浓度及温度等，D错误。]
8．ABC [结合题意及图示可知，本实验有光照强度、是否施肥、土壤含水量三个自变量，A错误；制约B点CO2吸收速率的因素有光照强度，此外可能还有土壤含水量，B错误；D点与C点CO2吸收速率有差别的原因是土壤含水量的不同，C错误；据图可知，同一光照强度下，土壤含水量在40%～60%的条件下施肥，CO2吸收速率最大，说明此时施肥效果较好，D正确。]
9．(1)据图1分析，在光照强度为6 klx时，呼吸速率为0.2 mg·g-1·L-1·h-1，净光合速率为0.4 mg·g-1·L-1·h-1，则总光合速率为0.2＋0.4＝0.6 mg·g-1·L-1·h-1，每天呼吸消耗能量为0.2×24＝4.8 mg·g-1·L-1，则光合积累量必须大于4.8 mg·g-1·L-1，植物才能生长，在光照强度为6 klx时，光照时间4.8÷0.6＝8 h才能正常生长。(2)呼吸速率的最适温度为35 ℃。图1是在光合作用最适温度(25 ℃)下的测量结果，若温室温度升高到35 ℃，则光合速率下降，呼吸速率上升，达到光饱和点的光照强度降低，则A点右移，B点向左下方移动。(3)据图2分析，蓝光比红光时的气孔导度大，进入的 CO2多，但蓝光比红光时的光合速率大，消耗的CO2更多，因此蓝光下的胞间CO2浓度低。由于只有叶绿素吸收红光，叶绿素和类胡萝卜素都吸收蓝紫光，所以若蓝光照射绿色植物转变为用红光照射，光反应下降，为暗反应提供的ATP和NADPH减少，C3的还原减少，叶绿体中C5的浓度将减小。(4)据图2可知，蓝光组的光合速率最大，所以在阴雨天可以适当补充蓝光，增加光合速率；晴朗的中午光照太强，会出现光合午休现象，则需要适当遮光。
