1、第 11 讲 影响光合作用的因素影 响 光 合 作 用 速 率 的 环 境 因 素 （ ）影响光合作用的因素1光照强度(1)原理：光照强度通过影响植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H 和 ATP 增多，使暗反应中还原过程加快，从而使光合作用产物增加。(2)曲线分析A 点：光照强度为 0，此时只进行 细胞呼吸。AB 段：随光照强度增强，光合作用强度也逐渐增强，CO 2 释放量逐渐减少。B 点：为光补偿点，细胞呼吸释放的 CO2 全部用于光合作用，即光合作用强度等于细胞呼吸强度。BC 段：表明随着光照强度不断增强，光合作用强度不断增强，到 C 点后不再增强了。C 点
2、：为光饱和点，限制 C 点以后光合作用强度不再增加的内部因素是色素含量、 酶的数量和最大活性，外部因素是 CO2 浓度等除光照强度之外的环境因素。(3)应用：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； 阴生植物的光补偿点和光饱和点都较阳生植物低，间作套种农作物，可合理利用光能。2CO 2 浓度(1)原理：CO 2 影响 暗反应阶段，制约 C3 的形成。(2)曲线分析图 1 中 A 点表示 CO2 补偿点，即光合速率等于呼吸速率时的 CO2 浓度，图 2 中 A点表示进行光合作用所需 CO2 的最低浓度。B 点和 B点都表示 CO2 饱和点。(3)应用：在农业生产上可以通过“正其
3、行，通其风” ，增施农家肥等增大 CO2 浓度，提高光合速率。3温度(1)原理：温度通过影响酶的活性影响光合作用。(2)曲线分析AB 段 在 B 点之前，随着温度升高，光合速率增大B 点 酶的最适温度，光合速率最大BC 段随着温度升高，酶的活性下降，光合速率减小，50 左右光合速率几乎为零(3)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；晚上适当降低温室内温度，以降低细胞呼吸速率，保证植物有机物的积累。4水分(1)原理：水既是光合作用的原料，又是体内各种化学反应的介质，如植物缺水导致萎蔫，使光合速率下降。另外，水分还能影响气孔的开闭，间接影响 CO2 进入植物体内。(2)曲
4、线分析图 1 表明在农业生产中，可根据作物的需水规律，合理灌溉。图 2 曲线中间 E 处光合作用强度暂时降低，是因为温度高，蒸腾作用过强，气孔关闭，影响了 CO2 的供应。5光照强度、CO 2 浓度和温度对光合作用的综合作用(1)常见曲线(2)曲线分析P 点：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，光合速率不断提高。Q 点：横坐标所表示的因子不再是影响光合速率的因素，影响因素主要为坐标图中所标示出的其他因子。(3)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
5、加光照强度和 CO2 浓度以提高光合速率。考向 1 影响光合作用的因素1(考查光照强度的影响)(2017高考天津卷)某突变型水稻叶片的叶绿素含量约为野生型的一半，但固定 CO2 酶的活性显著高于野生型。如图显示两者在不同光照强度下的 CO2 吸收速率。叙述错误的是( )A光照强度低于 P 时，突变型的光反应强度低于野生型B光照强度高于 P 时，突变型的暗反应强度高于野生型C光照强度低于 P 时，限制突变型光合速率的主要环境因素是光照强度D光照强度高于 P 时，限制突变型光合速率的主要环境因素是 CO2 浓度解析：选 D。光照强度低于 P时，突变型的光合作用强度(光反应和暗反应强度) 低于野生型
6、，A 项正确；光照强度高于 P时 ，突变型的光合作用强度( 光反 应和暗反应强度)高于野生型，B 项正确；光照强度低于 P时 ，限制突变型和野生型光合速率的主要环境因素为横坐标所表示的因素，即光照强度，C 项 正确；光照强度高于 P时，突变型光合速率随光照强度的增大而增加，因此限制其光合速率的主要环境因素仍然为横坐标所表示的因素，即光照强度，D项错误。2(考查 CO2 浓度的影响)(2017西安八校联考) 如图所示，在最适温度和光照强度下，测得甲、乙两种植物的光合速率随环境中 CO2 浓度的变化情况，下列说法错误的是( )A植物乙比植物甲对 CO2 浓度变化更敏感B当 CO2 吸收量为 c 时
7、，植物甲与植物乙合成有机物的量相等Cd 点甲植物细胞内的 C3 含量比 b 点高D适当降低光照强度，b 点将向右移动解析：选 B。环境中 CO2浓度升高到一定程度后，植物乙 CO2 的吸收量降低幅度大，植物甲 CO2 的吸收量保持不变，因此植物乙对 CO2浓度变化更敏感；当 CO2 吸收量为 c 时，植物甲与植物乙的净光合速率相等，由于植物甲比植物乙的呼吸速率大，根据实际光合速率净光合速率呼吸速率，因此植物甲合成有机物的量比植物乙多；CO 2浓度由 b 点增加到 d 点时，甲植物细胞内 C3 的合成量增加而消耗量不 变，因此细胞内 C3 的含量增加；图中曲线是在最适的光照强度条件下测得的，因此
8、光照强度减弱，CO 2 的吸收量降低，b 点时光合作用强度与呼吸作用强度相等，降低光照强度后，在较高浓度的 CO2 条件下才能使 CO2 吸收量与 CO2释放量相等，因此 b 点将右移。3(考查水分的影响)如图为研究水分与光照强度对铁皮石斛可溶性糖含量的影响结果。下列叙述不正确的是( )A本实验的自变量为光照强度和土壤含水量B光照强度通过影响光合作用来影响可溶性糖的含量C可溶性糖含量随土壤含水量的降低而升高D葡萄糖、果糖和麦芽糖在斐林试剂的作用下均可产生砖红色沉淀解析：选 C。由图可知，本实验的自变量为土壤含水量和光照强度，A 正确；光照强度为影响光合作用的因素，可溶性糖为光合作用的产物，因此
9、光照强度可通过影响光合作用来影响可溶性糖的含量，B 正确；由 图可知，在三个光照强度下，随着土壤含水量的降低，可溶性糖含量均升高，但图中仅有土壤含水量为 100%、70%、40%时的实验结果，当土壤含水量小于 40%时，可溶性糖的含量未知 ，因此不能得出可溶性糖含量随土壤含水量的降低而升高，C 错误；葡萄糖、果糖和麦芽糖均为还原糖，在斐林试剂的作用下均可产生砖红色沉淀，D正确。4(考查多因素的影响)( 高考新课标全国卷 )某植物净光合速率的变化趋势如图所示。据图回答下列问题：(1)当 CO2 浓度为 a 时，高光强下该植物的净光合速率为_。CO 2 浓度在 ab 之间时，曲线_表示了净光合速率
10、随 CO2 浓度的增高而增高。(2)CO2 浓度大于 c 时，曲线 B 和 C 所表示的净光合速率不再增加，限制其增加的环境因素是_。(3)当环境中 CO2 浓度小于 a 时，在图示的 3 种光强下，该植物呼吸作用产生的 CO2 量_(填“大于” “等于” 或“小于”) 光合作用吸收的 CO2 量。(4)据图可推测，在温室中，若要采取提高 CO2 浓度的措施来提高该种植物的产量，还应该同时考虑_这一因素的影响，并采取相应措施。解析：(1)根据曲线图可知，当 CO2浓度为 a 时，高光强下( 曲线 A)该植物的净光合速率为0；分析坐标图中曲线的走势可以看出，当 CO2浓度在 ab 之间时，曲线
11、A、B 和 C 的净光合速率都随着 CO2浓度的增高而增高。 (2)由题图可知，影响净光合速率的因素为 CO2浓度和光强。当 CO2浓度大于 c 时，由于受光强的限制，光反应产生的H 和 ATP 不足，暗反应受到限制，曲线 B 和 C 的净光合速率不再增加。(3)当环境中的 CO2浓度小于 a 时，在图示的 3 种光强下，植物的净光合速率小于 0，说明该植物此时呼吸作用产生的 CO2 量大于光合作用吸收的 CO2 的量。(4)据图可推测，光强和 CO2浓度都会影响植物的净光合速率，因此若要采取提高 CO2浓度的措施来提高该种植物的产量，还应同时考虑光强这一因素的影响。答案：(1)0 A 、B
12、和 C (2)光强 (3)大于 (4) 光强外界因素对光合作用影响的实质影响因素 产生的影响 影响过程光照强度影响水的光解产生H ，影响 ATP 的形成主要是光反应阶段CO2浓度 影响 C3 的合成温度 影响光合作用酶的活性主要是暗反应阶段考向 2 光补偿点和光饱和点的移动5(2017正定中学月考)如图所示，在图甲装置 A 与装置 B 中敞口培养相同数量的小球藻，以研究光照强度(其他条件均为最适 )对小球藻产生氧气的影响。装置 A 的曲线如图乙。据图分析，下列叙述正确的是( )AP 点处产生的 ATP 可用于暗反应B适当降低温度，P 点将下移C在图乙上绘制装置 B 的曲线，Q 点应右移D降低
13、CO2 浓度时，在图乙上绘制装置 A 的曲线，R 点应右移解析：选 C。P 点时细胞只进 行呼吸作用产生 ATP，该 ATP 不能用于光合作用暗反应过程；适当降低温度，呼吸酶的活性随之降低，P 点将上移；由于缺镁，B 试管中小球藻细胞内叶绿素含量较低，所以光合作用强度等于呼吸作用强度的 Q 点将右移；降低 CO2浓度，R 点将向左下方移动。光补偿点与光饱和点的移动规律规律 光 合 作 用 强 度 增 强 ：光 补 偿 点 左 移 ， 光 饱 和 点 右 移光 合 作 用 强 度 减 弱 ：光 补 偿 点 右 移 ， 光 饱 和 点 左 移与 阳 生 植 物 相 比 ， 阴 生 植 物 光 补
14、偿 点 和 光 饱 和 点 都相 应 左 移 )考向 3 联系实际考查光合速率影响因素及增产措施6(2018潍坊模拟)在春末晴朗的白天，某蔬菜基地测定了某大棚蔬菜在不同条件下的净光合作用强度(实际光合作用强度与细胞呼吸强度之差 )，结果见下图 (假设塑料大棚外环境条件相同，植株大小一致、生长正常，栽培管理条件相同)。请回答下列问题：(1)在曲线 a 中，C 点与 B 点相比，植株叶绿体内速率减慢的过程是_(填“光反应”或“暗反应”)，C 3 与 C5 中相对含量较高的是 _；AE 点时，植物积累的有机物最多的时候是_。(2)曲线 c 的峰值低于曲线 a，其主要影响因素是_，人工改善该条件的方法
15、是_；曲线 c 高于曲线 b，原因是补充光照能使叶绿体产生更多的_用于 C3 还原。(3)若棚内土壤中缺氮，植株光合作用会受到明显影响，原因是氮元素是光合作用中_等重要化合物的组成成分。(4)69 时和 1618 时，曲线 b 高于曲线 a 的主要原因是此时段棚内_较高。解析：(1)在曲线 a 中，C 点由于温度过高，部分气孔关闭，CO 2 供应不足，因此 C 点与 B点相比，植株叶绿体内速率减慢的过程是暗反应，C 点 C3 含量较低，C 5 含量较高；由于 E点之前都在进行光合作用，且光合速率大于呼吸速率，所以 E 点植物积累的有机物最多。(2)曲线 c 白天盖膜，并且补充光照，说明曲线 c
16、 中光照强度和 a 是差不多的，其峰值低于曲线 a，主要影响因素是密闭环境中 CO2 的消耗导致棚内 CO2 不足，人工改善的措施有施农家肥，使用 CO2发生器，燃烧煤炭、天然气 ，使用干冰等；曲 线 c 高于曲线 b，原因是补充光照能使叶绿体产生更多的 ATP、NADPH(H)用于 C3还原。(3)棚内土壤中缺氮，植株光合作用会受到明显影响，原因是氮元素是光合作用中叶绿素、 酶 、ATP、NADPH 等重要化合物的组成成分。(4)69 时和 1618 时，外界光照强度较弱，曲线 b 高于曲线 a 的主要原因是此时段棚内温度较高。答案：(1)暗反应 C 5 E(2)空气中 CO2 含量 施农家
17、肥，使用 CO2 发生器，燃烧煤炭、天然气，使用干冰等 (答一项即可) ATP、NADPH(H)(3)叶绿素、酶、ATP 、NADPH(答一项即可)(4)温度探究光照强度对光合作用强度的影响1实验原理(1)在光照下，绿色植物通过光合作用产生 O2。(2)若叶片中的气体逸出，细胞间隙充满了水，浮力减小，叶片就会沉到水底；若光合作用产生的 O2 充斥在叶片的细胞间隙中，浮力增大，叶片会从水底浮起。(3)光照强度不同，则光反应产生 O2 的速率不同，叶片上浮的时间也不同。2实验步骤及操作实验步骤 主要操作(1)制备小圆形叶片将绿色菠菜叶片用直径为 1 cm 的打孔器打出小圆形叶片 30 片(2)排出
18、细胞间隙中的气体将小圆形叶片和适量清水置于注射器中，用手堵住注射器前端的小孔并缓缓拉动活塞，使小圆形叶片内的气体逸出，重复几次(3)分装小圆形叶片将小圆形叶片各 10 片，分别放入暗处盛有 20 mL富含 CO2 的清水的 3 个小烧杯中。这时的叶片因为细胞间隙充满了水，所以全部沉到水底(4)控制自变量( 光照强度)把三个烧杯分别放在距离台灯位置 10 cm、20 cm、30 cm(对应编号为 1、 2、3) 的三个位置上，打开台灯(1)选择的叶片厚薄、颜色、鲜嫩程度要尽可能一致。(2)打孔时要避开大的叶脉，因为叶脉中没有叶绿体，而且会延长小圆形叶片上浮的 时间，影响实验结果的准确性。(3)烧
19、杯放置时前一个烧杯不能给后一个烧杯造成光照阻挡 。1取生长旺盛的绿叶，利用打孔器打出一批直径为 1 cm 的叶圆片，将叶圆片细胞间隙中的气体排出后，平均分装到盛有等量的不同浓度 NaHCO3 溶液的培养皿底部，置于光温恒定且适宜的条件下，如图甲。测得各组培养皿中叶圆片上浮至液面所用的时间如图乙。下列分析不正确的是( )Aab 段随着 NaHCO3 溶液浓度的增加，类囊体薄膜上水的分解速率逐渐增大Bc d 段随着 NaHCO3 溶液浓度的增加，叶绿体基质中 C3 的生成速率逐渐减弱Cc d 段随着 NaHCO3 溶液浓度的增加，单个叶圆片有机物的积累速率逐渐减小Dad 段如果增加光照强度或温度，
20、都能明显缩短叶圆片上浮至液面所用的时间解析：选 D。ab 段随着 NaHCO3 溶液浓度的增加，叶圆片上浮至液面所用的时间不断缩短，说明氧气生成速率不断提高，因此类囊体薄膜上水的分解速率逐渐增大，A 正确；cd 段随着 NaHCO3 溶液浓度的增加，叶圆片上浮至液面所用的时间不断延长，说明氧气生成速率在降低，即光合速率减弱，因此叶绿体基质中 C3 的生成速率逐渐减弱，单个叶圆片有机物的积累速率也在逐渐减小，B、 C 正确；题中装置置于光温恒定且适宜的条件下，如果增加光照强度或温度，都会使光合速率降低，导致叶圆片上浮至液面的时间延长，D 错误。2(2018武汉模拟)如图表示测定金鱼藻光合作用强度
21、的实验密闭装置，氧气传感器可监测O2 浓度的变化，下列叙述错误的是 ( )A该实验探究不同单色光对光合作用强度的影响B加入 NaHCO3 溶液是为了吸收细胞呼吸释放的 CO2C拆去滤光片，单位时间内氧气传感器测到的 O2 浓度高于单色光下 O2 浓度D若将此装置放在黑暗处，可测定金鱼藻的细胞呼吸强度解析：选 B。分析图示装置可知，自变量是不同的单色光，因变量为盛气装置中 O2 的多少，因而该实验可探究不同单色光对光合作用强度的影响，A 项正确；加入 NaHCO3 溶液是为了给金鱼藻进行光合作用提供原料 CO2，B 项错误；拆去滤光片，给予自然光照，光合作用较任一单色光照的光合作用都强，因而单位
22、时间内氧气传感器测到的 O2浓度高于单色光下 O2浓度，C 项正确；若将此装置放在黑暗 处，金鱼藻只进行细胞呼吸，不进行光合作用，因而可通过测定盛气装置中 O2 的减少量 ，测定金鱼藻的细胞呼吸强度，D 项正确。清一清易错点 1 误认为温室生产中昼夜温差越大，作物产量越高点拨 白天适当提高温度或增加 CO2浓度，可有利于提高光合 产量，夜晚不进行光合作用，适当降低温度可降低呼吸速率从而减少有机物消耗，故适当提高昼夜温差可提高作物有机物积累量，从而提高作物产量。然而 ，昼夜温差并非越大越好 ，因为夜晚温度过低时，呼吸酶活性过小，当呼吸作用被过度抑制时，必将减弱矿质离子的吸收等代谢过程，从而制约次
23、日的光合作用，这对作物生长显然不利。易错点 2 混淆不同图形中的光补偿点点拨 四幅图中所有的 A 点及图乙中的 B 点均表示光补偿点，因此在识别时一定要认真分析。易错点 3 误认为光照下密闭容器中 CO2 浓度不变时，叶肉植物的光合速率呼吸速率点拨 一株放在密闭容器中的植物，当给以光照，此容器内二氧化碳 浓度不变时，不要认为此时叶肉细胞二氧化碳的吸收量等于释放量，事实上是整个植株二氧化碳的吸收量与释放量相等。因为植株还有非绿色 组织，该部分只能进行呼吸 作用产生二氧化碳，而对于叶肉细胞来说，二氧化碳的吸收量大于释放量，即“叶肉细胞”的光合速率抵消“所有细胞”呼吸速率时密闭容器中 CO2 不变(
24、既不增加也不减少) 。判一判(1)光合作用中温度主要影响暗反应阶段( )(2)光合作用、呼吸作用都受到温度的影响，其中与呼吸作用有关的酶的适宜温度更高( )(3)农田种植作物一年两茬，可延长光合作用时间( )(4)栽种矮秆、叶直而小的作物，能增加种植密度，有利于增大光合作用面积( )(5)温室条件下，通过增施农家肥可以提高作物对有机物的吸收( )(6)细胞中不能合成 ATP 的部位是叶绿体中进行光反应的膜结构( )(7)H2O 在光下分解为H和 O2 的过程发生在叶绿体基质中( )(8)夏季晴天光照最强时，小麦光合速率最高(2015海南，7B)( )(9)番茄幼苗在缺镁的培养液中培养一段时间后
25、，与对照组相比，其叶片光合作用强度下降，原因是光反应强度升高，暗反应强度降低( )(10)在其他条件适宜情况下，植物正常进行光合作用时突然停止光照，并在黑暗中立即开始连续取样分析，在短时间内叶绿体中 C3 和 C5 含量都迅速增加 ( )(11)为了探究二氧化碳浓度对光合作用的影响，可以用不同浓度的碳酸氢钠溶液进行实验( )答案：(1) (2) (3) (4) (5) (6) (7) (8) (9) (10) (11)学生用书 P61(2016高考全国卷)为了探究生长条件对植物光合作用的影响，某研究小组将某品种植物的盆栽苗分成甲、乙两组，置于人工气候室中，甲组模拟自然光照，乙组提供低光照，其他培养条件相同。培养较长一段时间(T)后，测定两组植株叶片随光照强度变化的光合作用强度(即单位时间、单位叶面积吸收 CO2 的量) ，光合作用强度随光照强度的变化趋势如图所示。回答下列问题：
