江苏高三生物一轮复习：光合作用的影响因素和应用（导学案）

第17讲光合作用的影响因素和应用

【课标要求】I.说出影响光合作用速率的环境因素；2.实验：探究不同环境因素对光合作用的影响。

考点影响光合作用的环境因素及其应用

考点透析

知识1光合作用强度

1.光合作用强度表示方法

CtZ]―幽-A单位时间内光合作川制造鱼圭的数员

表示方法.一定时间内原料的消耗量（CO,消耗V）

I____IL一定时间内产物的生成量（。2产生后）

2.提高光能利用率的途径

延长光照时间,增加光照面积（光合作用有效面积）,提高光合作用速率（光合速率）。

知识2影响光合作用的环境因素及应用

1.光照强度

D

光补

偿点/

I/\光饱和点

。-Y-__________~►

（B:光照盘度

国"在黑暗中细胞呼破所释放

宏

落的量

0CO?

0

（1）原理：光照强度通过影响值物的光反应进而影响光合速率。光照强度增加,光反应速率加快,产生

的NADPH和ATP增多，使暗反应中C3的还原加快，从而使光合作用产物增加。

（2）曲线解读

项目生理过程气体交换生理状态模型

C：。2

A点只进行壁吸作用吸收。2、释放CO2卜

/C：）2

A〜

呼吸作用强度大于光合作用强度吸收02、释放C02

B段

\序

（

wn

B点呼吸作用强度笠王光合作用强度不与外界进行气体交换n

卜1）

B点

呼吸作用强度小于光合作用强度吸收CO2、释放

以后

0：

(3)应用：温室大棚中，适当增强光照强度,以提高光合速率，使作物增产。

2.CO?浓度

光合作用强度

co?浓度

图2

(I)原理：co?影响喳反应阶段，制约Q_的形成。

(2)曲线解读

①图1中A点表示CCh补偿点,即光合作用速率等于呼吸作用速率时的COz浓度。

②图2中A'点表示进行光合作用所需CO2的最低浓度°

③图1中B点和图2中B'点时应的CO?浓度都表示CO?饱利点。

(3)应用:在农业牛.产上可以通过通风、增施农家肥等措施增大C02浓度，提高光合作用速率。

3.温度

⑴原理:温度通过影响醛的适姓进而影响光合作用。

(2)应用:温室栽培植物时，白天调到光合作用最适温度，以提高光合速率.；晚上适当降低室内温度,

以降低细胞呼吸速率，保证植物有机物的积累。

4.水分和矿质元素

(I)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，如植物缺水导致萎藏，使光合速率下降。

②矿质元素通过影响与光合作用有关的化合物的合成，对光合作用产生直接或间接的影响。

(2)应用：合理施肥(过度易引起“烧苗””适当浇水(过度易引起“烂根”)。

深度指津

多因子对光合作用的影响及应用

,光合速率i光合速与三光强

强

上光光””■南82浓度

强

光■中co2浓度

图像k一P低CO2浓度

3

P舄强度0O

PG度70玉照强度

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

含义速率不断提高：当到Q点时，横坐标所表示的因子不再是影响光合速率的因子，要想

提高光合速率，可适当提高图示的其他因子

温室栽培时，在一定光照强度下，白天可适当提高温度，增加光合作用酶的活性，提

应用

高光合速率，也可同时适当补充co2,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C02浓度以提高光合速率

知识3影响光合作用的内部因素及应用

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:

一补偿点

曲线ALLA

分析

饱和点

应用

间作套种

2.植物叶片的叶龄、叶绿素含量及酶

。〜A段,随叶龄增大.叶

面积增大,色素含量增

多,酶的含量和活性增

曲线大，光合速率加快

A点之后，随叶龄增大，

色素、酣含量减少，醉活

性减弱，光合速率减慢

应用

I适时摘除老叶

思辨小练

1.判断下列说法的正误：

(1)CO2浓度影响暗反应速率，不影响光反应速率。(X)

提示：C02浓度影响暗反应速率，进而影响光反应速率。

(2)氮、磷、镁、铁等元素的块乏会影响光合作用。(J)

提示：氮、磷、镁、铁等元素是植物生长的必需元素，如果缺乏，会影响细胞内一些化合物的合成，

进而影响光合作用。

(3)遇到连续阴雨天气，温室或大棚补充光源时补充红光和蓝紫光比补充白光好。(X)

提示：白光包括红光和蓝紫光，在同等强度下，红光和蓝紫光才比白光好。

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。10-12时的光合作用强度

明显减弱的原因是什么？

提示：此时温度很高，导致气孔大量关闭，CO2无法进入叶片组织，致使光合作用暗反应受到限制。

3.在北方的冬暖大棚中施用有机肥有哪些好处？

提示：有机肥中的有机物被土壤中的微生物分解成各种矿质元素、增加了土壤的肥力，另外还释放出

热量和CO2,增加了大棚内的温度和CO2浓度，有利于光合作用的进行。

典题说法

考向1单因子对光合作用的影响

即1（2024•江苏开学考）兴趣小组通过实验探究光强对洋葱生长的影响，实验时设置5种光强的LED

红蓝光，对“紫玉”洋葱和“金冠”洋葱进行相同时间的处理，图I和图2分别为“紫玉”洋葱和“金冠”

洋葱地上部分的质量。卜.列相关叙述正确的是（C）

4(X)5(K)元强/(nmol,m2,s

图

1(K)2(X)3(M)4()()500光强/(umol,mJ

图2

A.该实验的变量是洋葱的品种

B.光强越大，“金冠”洋葱的产量一定越高

C.5种光强的红光与蓝光比例应保持一致

D.紫玉洋葱的最适光强为500Hmo卜m2-s1

【解析】根据题意，该实验的变量是洋葱的品种和光强，A错误；在一定范围内，光强越大，“金冠”

洋葱的地上部分产量越高，B错误；除了实验的自变量和因变量以外，其他条件（无关变量）应保持一致，5

种光强的红光与蓝光比例应保持一致，C正确；由图1可知，就地上部分而言，“紫玉”洋葱的最适光强

为300Rno卜mNs'左右，D错误。

K£（2023・湖北卷）高温是制约世界粮食安全的因素之一，高温往往使植物叶片变黄、变褐。研究发现,

平均气温每升高1°C,水稻、小麦等作物减产约3%〜8%。关于高温下作物减产的原因，下列叙述错误的

是①）

A.呼吸作用变强，消耗大量养分

B.光合作用强度减弱，有机物合成减少

C.蒸腾作用增强，植物易失水发生萎藻

D.叶绿素降解，光反应生成的NADH和ATP减少

【解析】高温使呼吸酶的活性增强，呼吸作用变强，消耗大量养分，A正确；高温使植物叶片变黄、

变褐，气孔导度变小，光合作用遇度减弱，有机物合成减少，B正确；高温下植物蒸腾作用增强，易失水

发生萎德现象，C正确；高温使作物叶绿素降解，光反应生成的NADPH和ATP减少，D错误。

考向2多因子对光合作用的影响

即2(2024•扬州期末)为探究光照强度对不同植物光合作用的影响，某研究小组利用A、B两种植物在

适宜温度下进行了相关研究，结果如下图所示。下列叙述正确的是(C)

B.光照强度为3000lx时，光照强度限制了B植物的放氧速率

C.两种植物相比，A植物更适合在强光环境中生长

D.光照强度为300lx时，A、B植物的总光合作用速率相同

【解析】该实验的自变量是光照强度和植物种类，A错误；因为是在适宜温度下，当光照强度为300()

lx时，主要的外界限制因素为环境中二氧化碳浓度，而不是光照强度，B错误；据图分析可知，A植物的

光泡和点更高，而B植物的光饱和点明显低于A植物的，B植物更适合在弱光环境下生长，A植物更适合

在强光环境中生长，C正确；据图分析可知，光照强度为300lx时，A、B植物的净光合速率相同，但二

者的呼吸速率不同，故二者的总光合速率不同，D错误。

考向3光合作用原理的应用

即3(2025•南通期初节选)黄连具有极高的药用价值，喜冷凉、湿润、荫蔽，忌高温、干旱。为探寻提

高黄连产量的技术措施，研究人员研究了光强对黄连光合特性的影响，结果如图建请回答卜列问题：

♦净光合速率一胞间CO?浓度一气孔导度

72r

SS.25K71

-5(g

VH

-4(

Cs3(Xun

E・s

_2(

•。ls

_昌1(X

C速

都<)

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翅H-

Em

§如。

>二

^钓K/1m

渔

¥。o

3

5

一

(1)光强大于500阳110卜0126」后，黄连叶片胞间二氧化碳浓度埴如，主要原因是光合作用降低，消耗

的二氧化碳减少，且气孔导度增加。

(2)黄连的光饱和点约为和Qkmo卜mNs「：当光强过强时，光反应产生的电子不能及时传遂给她迎

生成NADPH,从而传给02产生。2(自由基)，损伤光合结构导致光抑制。

(3)研究表明干早也会引起先抑制降低黄连产量，研究人员研究了干旱对qP(光化学淬灭，光系统II光

化学反应的能力）和qN（荧光淬灭，热耗散能力）的影响，结果如图2,CK（正常水分）、LD（轻度干旱）、MD（中

度干旱）、HD（重度干旱）。

1()1-CK-»-LD*MD-*-HD

光照强凰(jimol•m-2•s'1)

图2

①在同一光照强度下，随着干旱程度的增加，植株受到的光抑制程度埴人，其判断依据是随着干旱程

度的增加，光化学反应能力减弱，热耗散能力减弱。

②据图可知，重度干旱胁迫下非气孔因素（填“气孔因素”或“非气孔因素”）影响黄连叶片光合作用，

要判断另•因素是否也限制黄连叶片的光合作用，还需测量胞间CO2浓度（指标）。

③生产上常采用搭棚或林下栽培减轻黄连的光抑制，为增强黄连光合作用以提高产量，还可采取的措

施及其作用是合理施肥增加光合面积，合理灌溉及时补水，补充二氧化碳提高暗反应。

【解析】（1）光强大于500用］⑹-m-2.sr后，黄连叶片胞间二氧化碳浓度增加，主要原因是光合作用降

低，消耗的二氧化碳减少，且气孔导度增加，进入的CO?增多。（2）由图1可知，黄连的光饱和点约为500

当光强过强时，光反应产生的电子不能及时传递给NADP+生成NADPH,从而传给。2产生

OX自由基），损伤光合结构导致光抑制。（3）在同一光照强度下，随着干旱程度的增加，植株受到的光抑制

程度增大，其判断依据是随着干早程度的增加，光化学反应能力减弱，热耗散能力减弱。据图2可知，重

度干旱胁迫下非气孔因素影响黄连叶片光合作用，因为不论哪一组，光饱和点基本相同，图中曲线与气孔

因素无关,要判断气孔因素是否也限制黄连叶片的光合作用,坏需测量胞间CO2浓度,如果脆间CO2浓度

较低，说明气孔限制了CO2的进入，从而影响光合作用：如果胞间CCh浓度较高，则说明气孔因素不是主

要限制因索。为增强黄连光合作用以提高产量还可合理施肥增加光合面积，补充二氧化碳提高暗反应，合

理密植等。

实验8探究环境因素对光合作用的影响

实验归纳

i.探究光照强度对光合作用的影响

⑴原理

叶片含有空气,抽气|叶片|光合作用产生。2充满细胞间隙,

上浮一A下沉"叶片上浮

（2）实验装置分析及设计思路

民七......

装置

台灯沙水"底注直尺

自变量光照强度是自变量,可利用小烧杯与光源的幽来调节

无关叶片大小、溶液的量、温度、台灯的功率等无关变量都要保持适宜且一致。台灯为白炽灯，

变量装置中盛水的玻璃柱的作用是吸收灯光的热量.避免光照对烧杯内水温产生影响

因变最是光合作用强度，可通过观测单位时间内被抽去空气的小圆形叶片上浮的数最或者

因变量

浮起相同数量的叶片所用的她典施来衡量光合作用的强弱

(3)实验步骤

第一步：制备若干大小相同的圆形叶片:

第二步：将圆形叶片置于盛芍清水的注射器内，堵住注射器前端的小孔，拉动活塞，重复几次；

第三步：将处理后的等量圆形叶片分别置于祖园浓度的C02缓冲液中；

第四步：用不同功率的冷光源(该实验通过调节光源与小烧杯的距禽来调节)照射相同时间；

第五步：观察并记录上浮的叶圆片数。

(4)预期结果：台灯与实验装置的距离越远，相同时间内叶片浮起数量越少。

2.探究CCh浓度对光合作用的影响

(1)自变量：CO?浓度。

(2)因变显：光合作用强度。

(3)无关变量：光照强度、温度、矿质营养、圆形叶片的大小和数量等。

(4)实验步骤(略)。

实验延伸

1.部分试剂、装置说明

(l)CCh缓冲液：维持实验过程中CCh浓度相对稳定，常用于测定绿色植物的光合速率，也可用NaHCO3

溶液代替。

(2)冷光源可避免不同强度的光照导致环境温度发生变化。可采用LED灯；若用白炽灯，需要增加吸

热装置。

2.实验结果的测定

(I)气体的定性测量：叶圆片照光后，进行光合作用就会放出氧气，氧气在水中的溶解度很小，积累于

细咆间隙，叶片即由下沉转为上浮。根据上浮叶片的比例可判断。

(2)气体的定量测定：Ch的释放速率可用02传感器测量，CO?吸收速率可用CO?传感器测量。

实验素养

实验分析及迁移

(1)光照条件下，利用02传感器或C0,传感器测出的气体变化量属于净光合速率(体“净光合速率”或

“总光合速率”

(2)结合此探究影响光合作用强度因素的实验，推测思考：若要探究影响呼吸作用速率的因素，应将实

验装置进行遮光（黑暗）处理。

题组运用

1.（2024.镇江期末）兴趣小组用真空渗水法探究环境因素对某植物光合作用强度的影响，实验结果如下

表所示。下列叙述正确的是（C）

实验条件

组别30min内上浮叶圆片平均数/片。

温度光照强度NaHCCh浓度

组110℃40W白炽灯1%3

组210℃100W白炽灯