2026《金版教程》高考复习方案生物经典不定项版-第二单元 微专题5 作物产量提升

必修1

分子与细胞第二单元

细胞代谢微专题5作物产量提升A．除测定CO2吸收量外，还可通过测定O2释放量表示光合作用强度B．A点条件下限制光合速率的主要环境因素是光照强度、是否施肥和土壤含水量C．根据实验数据，农业上可在土壤含水量为40%～60%条件下施肥以提高玉米产量D．从光合作用面积的角度考虑，还可采取合理密植以提高玉米的光能利用率[例1]为探究影响光合作用强度的因素，将同一品种玉米苗置于25℃条件下培养，实验结果如右图。下列说法错误的是(

)解析：除测定CO2吸收量外，还可通过测定O2释放量表示光合作用强度，A正确；通过A、C点对比可知，限制A点光合作用的因素有光照强度，通过A、B点对比可知，限制A点光合作用的因素有土壤含水量，在A点条件下，施肥与未施肥没有差别，B错误；结合实验数据，在土壤含水量为40%～60%条件下，施肥可提高CO2吸收量，提高玉米产量，C正确；合理密植可提高光合作用面积，从而提高玉米的光能利用率，D正确。[例2]油菜是重要的油料作物，但我国部分油菜种植区土壤钾含量偏低，使其产量下降。为探究缺钾胁迫对油菜光合作用的影响，科研人员进行了相关研究。(1)在组成油菜细胞的元素中，钾属于________(填“大量”或“微量”)元素。大量(2)科研人员选取缺钾的田块进行试验，设置施钾肥和不施钾肥两个处理，在越冬期检测油菜光合作用相关指标，结果如下表。注：气孔导度表示气孔开放的程度。①在油菜的光合作用中，叶绿素的作用是______________________。②研究者认为缺钾引起的气孔导度下降不是油菜净光合速率下降的主要原因，依据是____________________________________________。处理净光合速率(μmol·m－2·s－1)气孔导度(molH2O·m－2·s－1)胞间CO2浓度(μmolCO2·mol－1)叶绿素含量(mg·g－1)施钾肥23.30.352340.64不施钾肥16.80.202670.42吸收、传递、转化光能缺钾组油菜叶片胞间CO2浓度高于施钾肥组(3)Rubisco是一种双功能酶，既能催化暗反应中C5(RuBP)的羧化反应(C5与CO2结合形成C3分子)，也能催化光呼吸中RuBP的氧化反应(如图1)。钾含量对Rubisco活性的影响如图2所示。①光反应形成的______________驱动在叶绿体基质中进行的暗反应。②下列对光呼吸的叙述，正确的有________。A．吸收O2并释放CO2B．需要消耗ATP中的化学能C．耗损一部分有机碳D．速率不受温度和钾含量的影响ATP和NADPHABC一方面，缺钾使油菜叶绿素含量减少，抑制了光反应，减少了为暗反应提供的ATP和NADPH；另一方面，缺钾抑制了RuBP的羧化速率，并提高了RuBP的氧化与羧化速率的比值，抑制了暗反应；油菜光合作用被抑制，导致产量下降(4)请综合上述研究结果，推测缺钾导致油菜产量下降的原因_________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。解析：(2)②缺钾组油菜叶片胞间CO2浓度高于施钾肥组，由此推测缺钾引起的气孔导度下降不是油菜净光合速率下降的主要原因。(3)①色素吸收光能后先转变为化学能，储存在ATP和NADPH中，驱动在叶绿体基质中进行的暗反应。②由图1可知，光呼吸中O2和RuBP生成磷酸乙醇酸，此过程会氧化光合中间产物RuBP，导致部分有机碳损失，而且，此代谢过程消耗ATP中的化学能，A、B、C正确；温度会影响酶的活性，从图2可看出随着钾含量的增加，RuBP的羧化速率(暗反应)上升，且RuBP的氧化(光呼吸)与羧化速率的比值下降，因此光呼吸受温度和钾含量的影响，D错误。[例3]

(2020·全国卷Ⅰ)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，达到增加产量等目的。回答下列问题：(1)中耕是指作物生长期中，在植株之间去除杂草并进行松土的一项栽培措施，该栽培措施对作物的作用有___________________________________________________________________________(答出2点即可)。(2)农田施肥的同时，往往需要适当浇水，此时浇水的原因是___________________________________________________(答出1点即可)。减少杂草对水分、矿质元素和光的竞争；增加土壤氧气含量，促进根系的呼吸作用肥料中的矿质元素只有溶解在水中才能被作物根系吸收(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。从提高光能利用率的角度考虑，最适合进行间作的两种作物是________，选择这两种作物的理由是________________________________________________________________________________________________________________________________。作物ABCD株高/cm1706559165光饱和点/μmol·m－2·s－112001180560623A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解析：(1)中耕松土过程中去除了杂草，减少了杂草和农作物之间的竞争；疏松土壤可以增加土壤的含氧量，有利于根细胞的有氧呼吸，促进矿质元素的吸收，从而达到增产的目的。(2)农田施肥时，肥料中的矿质元素只有溶解在水中，以离子形式存在，才能被作物根系吸收。(3)分析表中数据可知，作物A、D的株高较高，B、C的株高较低，作物A、B的光饱和点较高，适宜在较强光照下生长，C、D的光饱和点较低，适宜在弱光下生长，综合上述特点，应选取作物A和C进行间作，作物A可利用上层光照进行光合作用，作物C能利用下层的弱光进行光合作用，从而提高光能利用率。作物ABCD株高/cm1706559165光饱和点/μmol·m－2·s－112001180560623[例4]植物工厂是一种新兴的农业生产模式，可人工控制光照、温度、CO2浓度等因素。不同光质配比对生菜幼苗体内的叶绿素含量和氮含量的影响如图甲所示，不同光质配比对生菜幼苗干重的影响如图乙所示。分组如下：CK组(白光)、A组(红光∶蓝光＝1∶2)、B组(红光∶蓝光＝3∶2)、C组(红光∶蓝光＝2∶1)，每组输出的功率相同。回答下列问题：(1)光为生菜的光合作用提供_____，又能调控生菜的形态建成。生菜吸收营养液中含氮的离子满足其对氮元素需求，若营养液中的离子浓度过高，根细胞会因______作用失水造成生菜萎蔫。能量渗透与CK组相比，A、B、C组使用的是红光和蓝紫光，光合色素主要吸收红光和蓝紫光，A、B、C组吸收的光更充分，光合作用速率更高，植物干重更高(2)由图乙可知，A、B、C组的干重都比CK组高，原因是____________________________________________________________________________________________________________________________________。由图甲、图乙可知，选用红、蓝光配比为________________，最有利于生菜产量的提高，原因是____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。红光∶蓝光＝3∶2当光质配比为B组(红光∶蓝光＝3∶2)时，植物叶绿素和氮含量都比A组(红光∶蓝光＝1∶2)、C组(红光∶蓝光＝2∶1)高，有利于植物的光合作用，即B组植物的光合作用速率大于A组(红光∶蓝光＝1∶2)、C组(红光∶蓝光＝2∶1)两组，净光合速率更大，积累的有机物更多(3)进一步探究在不同温度条件下，增施CO2对生菜光合速率的影响，结果如图丙所示。由图可知，在25℃时，提高CO2浓度对提高生菜光合速率的效果最佳，判断依据是__________________________________________。植物工厂利用秸秆发酵生产沼气，冬天可燃烧沼气以提高CO2浓度，还可以__________，使光合速率进一步提高，从农业生态工程角度分析，优点还有_____________________________________________。在25℃时提高CO2浓度光合速率增加幅度最高升高温度减少环境污染，实现能量多级利用和物质循环再生解析：(1)植物光合作用需要在光照下进行，光为生菜的光合作用提供能量，又能作为信号调控生菜的形态建成。生菜吸收营养液中含氮的离子满足其对氮元素的需求，若营养液中的离子浓度过高，造成外界溶液浓度高于细胞液浓度，根细胞会因渗透作用失水而发生质壁分离，造成生菜萎蔫。(2)分析图乙可知，与CK组相比，A、B、C组的干重都较高。结合题意可知，CK组使用的是白光照射，而A、B、C组使用的是红光和蓝光，光合色素主要吸收红光和蓝紫光。由图乙可知，当光质配比为B组(红光∶蓝光＝3∶2)时，生菜的干重最高；结合图甲可知，B组叶绿素含量和氮含量都比A组(红光∶蓝光＝1∶2)、C组(红光∶蓝光＝2∶1)高，有利于生菜充分吸收光能