第14讲　光合作用的影响因素及其应用 高中生物第一轮总复习

SHENGWUXUE光合作用的影响因素及其应用第14讲(1)探究光照强度、CO2浓度等对光合作用强度的影响。(2)关注光合作用与农业生产及生活的联系。课标内容1目

录探究环境因素对光合作用强度的影响23影响光合作用的因素及应用关键·真题必刷基础·精细梳理典例·精心深研考点一探究环境因素对光合作用强度的影响1.实验原理

在光照下，绿色植物通过光合作用产生______。O22.实验中变量分析自变量不同__________控制自变量调节__________________进行控制因变量______________检测因变量同一时间段内______________对无关变量进行控制____________________等保持一致光照强度光源与烧杯的距离光合作用强度叶片浮起数量叶片大小、溶液的量3.实验流程黑暗

浮起的数量4.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.该实验中叶片上浮的原因是什么？提示光合作用产生的O2大于有氧呼吸消耗的O2，使叶肉细胞间隙充满了气体，浮力增大，叶片上浮。2.在该实验中，若改用普通灯泡(钨丝)作为光源，应注意什么，怎样改进？提示若改用普通灯泡作为光源应注意灯泡发热造成的温度变化对实验的影响，应在灯泡和光源之间加一玻璃水柱进行隔温处理。3.该实验中，若NaHCO3溶液浓度过高会导致叶片上浮缓慢，原因是___________________________________________________________________。在高浓度的无机盐溶液中，植物细胞失水，代谢减弱考向

结合光合作用影响因素的实验，考查科学探究能力1.(2024·广东深圳联考)某实验小组利用菠菜幼叶和成熟叶的叶圆片，在适宜条件下探究NaHCO3溶液浓度对光合作用强度的影响，结果如图。下列说法正确的是(

)DA.叶圆片上浮情况只与光合作用强度有关，与呼吸作用强度无关B.②～⑤组幼叶圆片上浮的速度比成熟叶圆片上浮的速度快C.若适当加大光照强度，⑥⑦组的叶圆片也会上浮D.取叶圆片时应避开大的叶脉，以减少无关变量对实验的干扰解析叶圆片的沉浮取决于气体是否在细胞间隙积累，与净光合速率有关，因此叶圆片上浮情况与光合作用强度和呼吸作用强度都有关，A错误；据图可知，②～⑤组幼叶圆片上浮时间大于成熟叶圆片，说明②～⑤组幼叶圆片上浮的速度较慢，B错误；⑥⑦组叶圆片不上浮的原因可能是NaHCO3溶液浓度过高，导致细胞渗透失水过多而死亡，因此若适当加大光照强度，⑥⑦组的叶圆片不会上浮，C错误；叶脉上没有叶绿体，取叶圆片时应避开大的叶脉，以减少无关变量对实验的干扰，D正确。D2.(2024·成都七中诊断)某生物兴趣小组将一枝伊乐藻浸在加有适宜培养液的大试管中，以LED灯作为光源，移动LED灯调节其与大试管的距离，分别在10℃、20℃和30℃下进行实验，观察并记录单位时间内不同距离下枝条产生的气泡数目，结果如图所示。下列相关叙述错误的是(

)A.该实验研究的是光照强度和温度对光合速率的影响B.A点和C点的限制因素分别为温度和光照强度C.B点条件下伊乐藻能进行光合作用D.若在缺镁的培养液中进行此实验，则B点向右移动解析若培养液中缺镁，叶绿素合成受阻，光合速率减弱，而呼吸速率不变，需要增大光照强度来增大光合速率，使光合速率等于呼吸速率，即B点向左移动，D错误。基础·精细梳理典例·精心深研考点二影响光合作用的因素及应用1.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，如图所示。高于(2)植物叶片的叶龄、叶绿素含量及酶增大(3)叶面积指数下降2.外部因素(1)单因子变量对光合作用影响的曲线分析①光照强度ATP及NADPH②CO2浓度CO2的饱和点③温度酶的活性④水分影响气孔的开闭，间接影响CO2进入植物体内CO2⑤矿质元素叶绿素(2)多因子对光合速率的影响提高1.西瓜、玉米和辣椒轮作和固定种植玉米相比，其优点是___________________________________________________________________ (答出两点即可)。2.在温室大棚生产中，大棚内多施农家肥有利于提高作物的产量，原因是____________________________________________________________________________________________________________________________________。充分利用土壤中的矿质元素、改善土壤、减少大面积病虫害发生农家肥中的有机物被微生物分解产生无机盐和CO2，CO2和无机盐能被作物利用，提高大棚作物的产量3.[2018·全国卷Ⅰ，30(2)]甲、乙两种植物净光合速率随光照强度的变化趋势如图所示。甲、乙两种植物单独种植时，如果种植密度过大，那么净光合速率下降幅度较大的植物是________，判断的依据是________________________

__________________________________________________________________ _________________________________________________________________________________________。甲

根据曲线图可知，甲种植物的光饱和点较高，对光照的需求大。当甲、乙两种植物单独种植时，如果种植密度过大，植株接受的光照强度减弱，导致甲种植物净光合速率下降幅度比乙种植物大4.结合下图分析并回答问题： C点时两者光合作用速率____________________(填“相等”“不相等”或“不一定相等”),理由：___________________________________________。不一定相等两者的呼吸速率不一定相等考向1

结合光合作用影响因素，考查科学思维1.(2024·北京西城区期末)西洋参受干旱胁迫，生长会受影响。检测西洋参在重度干旱条件下与光合作用相关的指标，结果如图所示。下列叙述正确的是(

)BA.CO2吸收速率随着干旱时间的延长而上升B.干旱既影响光反应又影响暗反应C.胞间CO2浓度仅受气孔导度影响D.降低气孔导度不利于西洋参适应干旱环境解析据图可知，随着干旱时间的延长，CO2吸收速率先下降后上升然后再下降，A错误；干旱条件下土壤含水量降低，植物根系吸收的水分减少，光反应减慢，产生的O2和H＋减少，NADPH和ATP的合成减慢，进而导致C3的还原减慢；缺水还会导致植物叶片气孔导度下降，CO2的吸收量减少，影响暗反应中CO2的固定过程，B正确；胞间CO2浓度除了受气孔导度影响外，还受非气孔因素的影响，C错误；降低气孔导度可以在一定程度上减少水分的散失，有利于西洋参适应干旱环境，D错误。C2.(2024·福建泉州市模拟)

菜(俗称藤藤菜)可全水生也可陆生，陆生

菜叶单位面积叶绿素含量低于水生，科研小组在一定光照强度等条件下，测定不同温度对水生

菜的净光合速率和呼吸速率的影响，结果如图所示。下列叙述不合理的是(

)A.陆生

菜的光补偿点可能高于水生

菜B.若提高

菜生活环境中CO2浓度，陆生

菜的光饱和点不一定提高C.将水生

菜由温度18℃移至26℃下，其光补偿点将降低D.图中八个温度点，一昼夜中8h光照的条件下均能生长解析陆生

菜单位面积叶绿素含量低于水生，达到光补偿点可能需要较强光照，因此陆生

菜的光补偿点可能高于水生

菜，A正确；陆生

菜的叶绿素含量低，利用CO2的能力可能有限，若提高环境中CO2浓度，其光饱和点不一定提高，B正确；光补偿点是光合速率与呼吸速率相等时对应的光照强度，将水生

菜由温度18℃移至26℃下，其呼吸作用速率升高，故光补偿点较大，C错误；判断植物是否生长，需要计算一昼夜中是否存在有机物的积累，左图是光照条件下的净光合速率，用相应温度下净光合速率乘以8h，所得数据与24－8＝16h的呼吸消耗总量比较，若8h的净光合积累量大于16h的呼吸消耗的总量，则可正常生长，经计算可知，图中八个温度点一昼夜中8h光照的条件下均存在有机物的积累，故均能生长，D正确。B3.(2024·广东六校联考)如图表示植物光合作用速率随光照强度改变的曲线，请分析并选出错误的一项(

)A.若适当提高温度，光合速率的增加值小于呼吸速率的增加值，则补偿点B应相应地向右移动B.若增加二氧化碳浓度，B点左移，C点左移，D点向右上方移动C.D点时，ATP从类囊体薄膜向叶绿体基质移动D.若图为阳生植物，则换为阴生植物，B点向左移动，D点向左下方移动解析B点为光补偿点，此时光合作用与呼吸作用强度相等，若适当提高温度，光合速率的增加值小于呼吸速率的增加值，则补偿点B应相应地向右移动，A正确；若增加二氧化碳浓度，则光合作用强度增加，B点左移，C点右移，D点向右上方移动，B错误；D点时的光合作用强度最大，其光反应产生的ATP从类囊体薄膜移向叶绿体基质，参与暗反应过程中三碳化合物的还原，C正确。光(CO2)补偿点、饱和点的移动问题(1)A点：代表呼吸速率，细胞呼吸增强，A点下移；反之，A点上移。(2)B点与C点的变化(注：只有横坐标为自变量，其他条件不变)

B点(补偿点)C点(饱和点)适当增大CO2浓度(光照强度)左移右移适当减小CO2浓度(光照强度)右移左移土壤缺Mg2＋右移左移提醒细胞呼吸速率增加，其他条件不变时，CO2(或光)补偿点应右移，反之左移。(3)D点：代表最大光合速率，若增大光照强度或增大CO2浓度使光合速率增大时，D点向右上方移动；反之，移动方向相反。

C考向2围绕光合作用在农业生产中的应用，考查生命观念和社会责任4.(2024·广东佛山调研)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。请分析下列操作正确的是(

) A.矿质元素只有溶解在水中才能被作物根系吸收，体现了水的流动性 B.给农田施加尿素的主要目的是利于植物合成糖类、脂肪等化合物 C.向农田中施加农家肥，不仅可为植物的光合作用提供CO2，还可为植物的生长提供一定的无机盐 D.在酸化土壤中，无机盐多以离子形式存在，有利于农作物的生长和发育解析农田施肥的同时，往往需要适当浇水，此时浇水的主要原因是肥料中的矿质元素只有溶解在水中才能被作物根系吸收，体现了水的功能之一：水是良好的溶剂，A错误；给农田施加尿素的主要目的是利于植物合成蛋白质、核酸、ATP等含氮化合物，糖类的元素组成一般是C、H、O，脂肪的元素组成是C、H、O，不含N，B错误；向农田中施加农家肥，农家肥中的有机物可被土壤微生物分解成二氧化碳和无机盐，故其不仅可以为植物的光合作用提供CO2，还可以为植物的生长提供一定的无机盐，C正确；酸化土壤会影响植物根细胞的代谢活动，不利于农作物的生长和发育，D错误。D5.(2024·广东珠海模拟)细胞呼吸和光合作用的原理在农业生产中具有广泛的应用。下列有关叙述中，错误的是(

)A.中耕松土有利于根细胞的有氧呼吸，从而促进根细胞对无机盐的吸收B.农作物生长发育过程中，及时去掉衰老变黄的叶片有利于有机物的积累C.合理密植和增施有机肥均有利于提高农作物的光合作用强度D.温室种植农作物时，为促进光合作用，白天要适时通风，以保证O2供应解析中耕松土可以增加土壤中的空气含量，有助于植物根细胞的有氧呼吸，从而促进根细胞对无机盐的吸收，A正确；农作物生长发育过程中，及时去除衰老变黄的叶片(光合速率较低)，减少有机物的消耗，有利于有机物的积累，B正确；合理密植和增施有机肥均有利于提高农作物的光合作用强度，C正确；温室种植农作物时，为促进光合作用，白天要适时通风，以保证CO2供应，D错误。关键·真题必刷1.(2022·海南卷，3)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(

)BA.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，0.5%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解析由实验目的可知，温度和光照均为无关变量，A错误；实验中所用的菠菜叶圆片已进行排气处理，叶圆片上浮主要是因为其进行光合作用释放了氧气，且光合作用释放氧气的速率越大，叶圆片上浮所需时间越短，B正确；四组实验中，0.5%的NaHCO3溶液中叶圆片上浮所需时间最长，说明其光合速率最小，C错误；实验是在适宜温度下进行的，若降低温度，光合速率减慢，叶圆片上浮所需时间会延长，D错误。B2.(2023·天津卷，9)下图是某种植物光合作用及呼吸作用部分过程的图，关于此图说法错误的是(

)3.(2022·北京卷，2)光合作用强度受环境因素的影响。车前草的光合速率与叶片温度、CO2浓度的关系如图。据图分析不能得出(

)DA.低于最适温度时，光合速率随温度升高而升高B.在一定的范围内，CO2浓度升高可使光合作用最适温度升高C.CO2浓度为200(μL·L－1)时，温度对光合速率影响小D.10℃条件下，光合速率随CO2浓度的升高会持续提高解析分析题图可知，当CO2浓度一定时，光合速率会随着温度的升高而增大，达到最适温度时，光合速率达到最高值，后随着温度的继续升高而减小，A正确；分析题图可知，当CO2浓度为200(μL·L－1)时，最适温度为25℃左右；当CO2浓度为370(μL·L－1)时，最适温度约为30℃；当CO2浓度为1000(μL·L－1)时，据图不能得出其最适温度，但比CO2浓度为370(μL·L－1)时高，可以表明在一定范围内，CO2浓度的升高会使光合作用最适温度升高，B正确；当CO2浓度为200(μL·L－1)时，光合速率随温度的升高，改变程度不大，光合速率在温度的升高下，持续在数值为10处波动，而CO2浓度为其他数值时，光合速率随着温度的升高变化程度较大，曲线有较大的变化趋势，所以表明CO2浓度为200(μL·L－1)时，温度对光合速率影响小，C正确；分析题图可知，10℃条件下，CO2浓度为200～370(μL·L－1)时，光合速率有显著提高，而370(μL·L－1)至1000(μL·L－1)时，光合速率无明显的提高趋势，而且CO2浓度为370(μL·L－1)时与1000(μL·L－1)时，两者的光合速率数值接近同一数值，所以不能表明10℃条件下，光合速率随CO2浓度的升高会持续提高，D错误。4.(2022·湖南卷，13改编)在夏季晴朗无云的白天，10时左右某植物光合作用强度达到峰值，12时左右光合作用强度明显减弱。光合作用强度减弱的原因可能是(

)A.叶片蒸腾作用强，失水过多使气孔部分关闭，进入体内的O2量减少B.光合酶活性降低，呼吸酶不受影响，呼吸释放的CO2量大于光合固定的CO2量C.叶绿体内膜上的部分光合色素被光破坏，吸收和传递光能的效率降低D.光反应产物积累，产生反馈抑制，叶片转化光能的能力下降D解析夏季中午叶片蒸腾作用强，失水过多使气孔部分关闭，进入体内的CO2量减少，暗反应减慢，光合作用强度明显减弱；夏季中午气温过高，导致光合酶活性降低，呼吸酶活性增强(呼吸酶最适温度高于光合酶)，光合作用强度减弱，但此时光合作用强度仍然大于呼吸作用强度，即呼吸释放的CO2量小于光合固定的CO2量；光合色素位于叶绿体类囊体膜上；夏季中午叶片蒸腾作用强，失水过多使气孔部分关闭，进入体内的CO2量减少，暗反应减慢，导致光反应产物积累，产生反馈抑制，使叶片转化光能的能力下降，光合作用强度明显减弱。5.(2023·全国乙卷，29)植物的气孔由叶表皮上两个具有特定结构的保卫细胞构成。保卫细胞吸水体积膨大时气孔打开，反之关闭，保卫细胞含有叶绿体，在光下可进行光合作用。已知蓝光可作为一种信号促进保卫细胞逆浓度梯度吸收K＋。有研究发现，用饱和红光(只用红光照射时，植物达到最大光合速率所需的红光强度)照射某植物叶片时，气孔开度可达最大开度的60%左右。回答下列问题。 (1)气孔的开闭会影响植物叶片的蒸腾作用、_________________(答出2点即可)等生理过程。光合作用、呼吸作用(2)红光可通过光合作用促进气孔开放，其原因是___________________________________________________