提高光合作用效率与农作物产量[下学期]

课件32张PPT。提高光合作用效率与农作物产量北京玉渊潭中学 王海臣一、对光合作用产量的理解
光合作用产量一般以单位时间单位叶面积吸收CO2的量或放出O2的量来表示。
在黑暗条件下植物不进行光合作用，只进行呼吸作用，因此此时测得的氧气吸收量(即空气中O2的减少量)或二氧化碳释放量(即空气中的CO2的增加量)可直接反映植物的呼吸作用消耗量。
在光照条件下，植物在光合作用的同时也在通过呼吸作用消耗氧气、放出二氧化碳，此时测得的空气中氧气的增加量(或CO2减少量)比植物实际光合作用所产生的O2量(或消耗的CO2量)要少。因此此时测得的值并不能反映植物的实际光合作用产量，而反映出的是表观光合作用产量或称净光合作用产量。因此有：净光合作用产量＝实际光合作用产量—呼吸作用消耗量
二、影响光合作用产量的外界条件影响色素吸收光能的因素
　(1) 光照强度　　 　
　(2) 光　　质　　红橙光＞蓝紫光＞绿光
影响叶绿素合成的因素　(1) 光照强度　　缺光黄化
　(2) 温　　度　　秋天黄叶，早春的嫩叶
　(3) 矿质元素　　N、Mg——成分
影响酶催化作用的因素
　(1) 温　　度： 影响酶的活性 　
(2) 矿质元素： N ——成分
　　　 Fe、Mn、Zn、Cu——全酶的辅助因子
影响CO2固定的因素
CO2的浓度和气孔开闭情况提高农作物产量的措施延长光合作用时间：
增加光合作用面积：增加光能利用率提高光合作用效率控制光照强弱
控制光质
控制CO2供应
控制必需矿质元素供应　适时适量施肥提高复种指数
温室中人工光照合理密植
间作套种通风透光
在温室中施有机肥，
使用CO2发生器阴生植物
阳生植物1.光照强度的影响a 当植物在某一光照强度条件下，进行光合作用所吸收的CO2与该温度条件下植物进行呼吸作用所释放的CO2量达到平衡时，这一光照强度被称为光补偿点，这时光合作用强度主要受光反应产物的限制。
由于光合作用是一个光生物化学反应，所以光合速度随着光照强度的增加而加快。但达到一定程度之后，光合速度不再随着光照强度的增加而增加或增加很少，这一光照强度被称为植物光合作用的光饱和点，此时的光合作用强度是受暗反应系统中酶的活性和CO2浓度的限制。
光补偿点在不同的植物是不一样的，主要与该植物的呼吸作用强度有关，与温度也有关系。一般阳生植物的光补偿点比阴生植物高。
光饱和点也是阳生植物高于阴生植物。 2001苏浙理综
右图表示野外松树（阳生植物）光合作用强度与光照强度的关系。其中的纵坐标表示松树整体表现出的吸收二氧化碳和释放二氧化碳量的状况。①当光照强度为b时，光合作用强度
　　　　　　　　　　　　　 　。
②光照强度为a时，光合作用吸收二氧化碳的量等于呼吸作用放出的二氧化碳的量。如果白天光照强度较长时期为a，植物能不能正常生长？为什么？
③如将该曲线改绘为人参（阴生植物）光合作用强度与光照强度关系的曲线，b点的位置应如何移动，为什么？
　　最高，光照强度再增强，光合作用强度不再增加。左移，与松树相比，人参光合作用强度达到最高点时，所需要的光照强度比松树低。光质的控制
红橙光光合效率最高,蓝紫光次之,绿光最差。为提高大棚蔬菜的产量，应采取的正确措施是
（　　）
安装红色透光薄膜
安装蓝紫色透光薄膜
安装绿色透光薄膜
安装无色透光薄膜D不同的藻类植物在海水中的分布有分层现象。如绿藻一般生长在海水的浅层，而红藻类可以生活在20-30米较深的海水中。已知红藻中有藻红蛋白和类胡萝卜素等光合色素，绿藻中含有叶绿素等光合色素。图1是太阳光的光谱示意图；图2中A是藻红蛋白的吸收光谱示意图。请利用物理学和生物学知识解释绿藻和红藻在海水中出现这种分布的原因？光子能量E=hυ,光速c =λυ，,则υ=c/λ，从而E=（h c）/λ，即波长越短，光子的能量越高。由此可知，水层对光波中的红、橙部分吸收显著多于对蓝、绿部分的吸收，即深水层的光线中含较多的短波光。所以含叶绿素，吸收红光较多的绿藻分布于海水的浅层；含藻红蛋白和类胡萝卜素，吸收由蓝紫光和绿色光较多的红藻分布于海水深的地方。（这是植物在演化过程中，对于深水中光谱成分发生变化的一种生理适应。）C4C32.CO2浓度对光合作用效率的影响在低浓度的CO2环境中，下列哪一组植物的生长状况要良好一些（　　　　）
A.小麦、水稻　　　B.小麦、大豆　　
C.玉米、高梁　　　D.玉米、马铃薯abC 一般来说，在一定的范围内，植物光合作用的强度随CO2浓度的增加而增加，但达到一定浓度后，光合作用强度就不再增加或增加很少了，这时的CO2浓度称为CO2的饱和点。如果CO2浓度继续升高，光合作用不但不会增加，反而要下降，这是因为光反应的产物是有限的（即受到光反应的限制）或CO2浓度过高抑制了植物的呼吸作用进而抑制了植物对矿质离子的吸收、利用和有关物质的合成等代谢过程，从而引起植物CO2中毒导致植物的光合作用产量降低。 右图为光合作用速率与温度、CO2浓度的关系图，根据图中资料来判断，下列叙述哪项是由图中资料可获得的结论（　　　）(A)温度越高，光合作用速率愈快，故光合作用速率与温度
成正比。
(B) CO2浓度愈高，光合作用速率愈快，故光合作用速率与
浓度成正比。 　　 (C) CO2浓度在0.4%以下时，光合作用速率随CO2浓度的
增加而升高。 　　(D)温度40℃，CO2浓度为0.6%时，光合作用速率约50。 　　C3、温度 在一定的温度范围内，在正常的光照强度下，提高温度会促进光合作用的进行，但提高温度也会促进呼吸作用，所以提高植物净光合作用产量的最适温度不是植物体内酶的最适温度，而是光合作用与呼吸作用差值的最大值。 (1)是叶绿体的组成成分。
　　　N、Mg：叶绿素
　　　N： 酶
N、P：ATP、NADPH
(2)参与酶活性的调节:Mg、Mn、Cl和Ca

(3)参与光合作用暗反应与产物转运。如　K4.必需矿质元素光合作用效率的影响5、水分 水分是光合作用原料之一，缺乏时可造成植物的叶肉细胞缺水，导致气孔关闭，外界的CO2不能进入叶内，使暗反应原料不足，从而导致光合速度下降。 光合速率的日变化C4C3光合作用强度 (?molm-2s-1)时间课前热身下图为在夏季晴朗的白天某植物叶片光合作用强度的变化曲线图，请分析回答。 课前热身(1)曲线AB段表明限制光合作用速率的因素是（光照强度）。
(2)C点光合作用强度减弱的原因是（中午温度高，气孔关孔，植物吸收的CO2减少）。
(3)DE段光合作用强度下降的原因是光反应为暗反应提供的（ATP、NADPH）的生
成量大量减少。
(4)从图中可以推断，限制光合作用的环境因素有（光照强度、CO2浓度）等。 能力、思维、方法【例1】 下列措施不能提高阳生植物光合作用效率的是( )
A?合理密植
B?保证适量的必需矿质元素
C?延长光合作用时间
D?强的光照
C能力、思维、方法【解析】 光合作用效率是指绿色植物通过光合作用制造的有机物中所含有的能量，与光合作用中吸收的光能的比值，通过光照强弱的控制、二氧化碳的供应、必需元素的供应等可以提高光合作用的效率。而延长光合作用的时间、增加光合作用的面积可以提高光能的利用率，有助于提高光合作用产量。对于阳生植物来说，A、B、C、D四个选项都可以增加光合作用产物的积累，但延长光合作用的时间，不能提高光合作用的效率。 延伸、拓展 合理密植既有利于充分利用光能，又能确保农田中的农作物通风透光，使空气不断流过叶面
，有助于提供较多的二氧化碳，从而提高光合作用的效率。如果种植过于稀疏，虽然光合作用的效率高，但对光能的利用率太低，不利于提高产量，反之，如果种植过密，农作物得不到充足的二氧化碳供应，光合作用效率低，虽然光能的利用率高，但植物的呼吸作用增加、种内竞争加剧、病虫害增多等因素，也不利于提高产量。
延伸、拓展【例2】 根瘤菌的固氮能力最强是在( )
A?大豆开花之前 B?大豆种子萌发时
C?大豆结果时 D?大豆衰老时
A【解析】 根瘤菌与大豆之间是互利共生关系。豆科植物通过光合作用制造的有机物，一部分供给根瘤菌，根瘤菌通过生物固氮制造的氨，则供应豆科植物。因为根瘤菌必需要从豆科植物获得有机营养，所以豆科植物营养生长最旺盛的时候，就是根瘤菌固氮能力最强的时候。大豆从种子萌发到开花之前，都是进行营养生长，在开花之前，营养生长达到最高程度，为根瘤菌提供的有机营养最多，此时根瘤菌的固氮能力最强。植物开花后，就从营养生长转向生殖生长，营养生长逐步减弱。 【例3】 下图表示在不同的温度下，某一植物光合作用强度与光照强度的关系： (1)光强度为?N?时，没有
CO2的净释放和净吸收，说明。
(2)光强度较低时，限制光合
作用速率的因素是的速度。
(3)光强度为?Q?时，光合作
用的速率取决于环境因素中的。
(4)如果温度为20℃，影响光
合作用速率的环境因素有、等
方面。
(5)图中A?1曲线表示30℃小麦光合作用速率与光照强度的关系，如果要表示30℃时胡椒的光合作用速率与光照强度的关系，P点的移动方向是向。 【答案】 (1)光合作用强度等于呼吸作用强度 (2)光反应 (3)温度 (4)光照强度 二氧化碳浓度 (5)左 【解析】 上图表示了在不同温度下，光合作用强度与光照强度之间的关系。以二氧化碳的释放量与吸收量来表示光合作用强度，如果光合作用强度等于呼吸作用强度，此时既没有二氧化碳的净释放，也没有二氧化碳的净吸收。
温度主要影响酶的活性，从而影响光合作用的强度；光照强度主要影响光反应的强度，光反应产生的ATP与NADPH直接影响着暗反应的进程，当光反应产生的ATP与NADPH不足时，光反应的速度限制着光合作用的强度，当光反应产生的ATP与NADPH过量时，暗反应的速度限制着光合作用强度，而暗反应的速度此时受酶的活性、二氧化碳浓度等因素的影响。
阴生植物不需要太强的光照，光照强度太高，不利于提高光合作用效率。它们在光照强度较低时，光反应产生的ATP与NADPH便足够暗反应使用。 【例4】 在下列哪种条件下栽培番茄，对增产有利( )
A?日温15°C、夜温26°C
B?昼夜恒温26°C
C?日温26°C、夜温15°C
D?昼夜恒温15°C
C【解析】 此题考核光合作用和呼吸作用的关系及其在作物生产实践中的应用。
作物生长发育有赖于光合作用积累干物质。呼吸作用分解有机物，释放能量，供生命活动之需。两者相互联系、矛盾统一，两者的强度必须配合适当。如光合作用弱，呼吸作用强，则有机物生产少，消耗多，就会影响作物生长而引起减产。一般植物的光合作用最适温度为25～30°C，日温26°C是适合栽培番茄的。 夜间不进行光合作用，只有呼吸作用；温度高了，有机物消耗多，所以，要减少有机物的消耗，夜间温度应当比白天温度低为好，选项C“日温26°C、夜温15°C”对增产有利，是正确的。日温15°C对光合作用不利，夜温26°C太高，有机物消耗多，所以选项A是错误的。为了保证体内有更多的干物质积累，减少消耗，必须保持昼夜温差，昼夜恒温对干物质积累不利，所以选项B和D都是错误的。 【例5】 叶绿素不溶于( )
A?水 B?石油醚
C?丙酮 D?苯
A【解析】 本题考核叶绿素的理化性质的知识。课文中细胞部分和光合作用部分均没有提到叶绿素能溶解于哪些溶剂中。但是在“叶绿体中色素的提取和分离”实验的方法步骤中指出，用丙酮提取包括叶绿素在内的光合色素，这就说明了叶绿素能溶于有机溶剂丙酮而不溶于水；进行色素分离所用的层析液由石油醚、丙酮和苯配成，四种光合色素随着层析液在滤纸上扩散，由于扩散速度不同而可达到使四种色素分离的目的。只有溶于该溶剂中的物质才能随着溶剂的扩散而扩散。这说明叶绿素可溶解于石油醚、丙酮和苯中。 根据上述分析，可以得出结论，叶绿素溶解于石油醚、丙酮和苯，而不溶于水。
本题实际上是考核实验内容。如果做过这个实验，而且能理解其原理，就不难找出正确答案；