2023届高三生物一轮专题复习课件：光合作用的影响因素及应用

这是一份2023届高三生物一轮专题复习课件：光合作用的影响因素及应用，共60页。PPT课件主要包含了必备知识整体提升，强化模拟限时训练，真题演练等内容，欢迎下载使用。

考法十三 单一因素对光合速率影响的分析与探究考法十四 多因素对光合速率影响的分析考法十五 光合作用昼夜变化曲线的分析考法十六 (实验)探究不同环境因素对光合作
考法十三　单一因素对光合速率影响的分析与探究
13 [湖南2021·18节选]如图为叶绿体中某种生物膜的部分结构及光反应过程的简化示意图。
为研究叶绿体的完整性与光反应的关系，研究人员用物理、化学方法制备了4种结构完整性不同的叶绿体，在离体条件下进行实验，用Fecy或DCIP替代NADP＋为电子受体，以相对放氧量表示光反应速率，实验结果如表所示。
注：Fecy具有亲水性，DCIP具有亲脂性。据此分析：①叶绿体A和叶绿体B的实验结果表明，叶绿体双层膜对以________(填“Fecy”或“DCIP”)为电子受体的光反应有明显阻碍作用。得出该结论的推理过程是________________________________________________________________________________________________________________________________________________。
②该实验中，光反应速率最高的是叶绿体C，表明在无双层膜阻碍、类囊体又松散的条件下，更有利于________，从而提高光反应速率。③以DCIP为电子受体进行实验，发现叶绿体A、B、C和D的ATP产生效率的相对值分别为1、0.66、0.58和0.41。结合图示对实验结果进行解释：________________________________________________________________________________________________________________________________________________。
【答案】①Fecy　与叶绿体A相比，叶绿体B双层膜局部受损，以Fecy为电子受体的放氧量变化比以DCIP为电子受体的大　②电子传递　③ATP的产生需要膜上的ATP合酶的催化，同时依赖膜两侧的H＋浓度差，叶绿体结构受损越严重，越不利于ATP的合成【解析】①根据表格数据，比较双层膜局部受损(叶绿体B)与双层膜完整(叶绿体A)时的放氧量可知，以Fecy为电子受体比以DCIP为电子受体的差值更大，由此推测叶绿体双层膜对以Fecy为电子受体的光反应的阻碍作用更明显。②该实验中，光反应速率最高的是叶绿体C，表明在无双层膜阻碍、类囊体又松散的条件下，更有利于电子传递，从而提高光反应速率。③由图可知，ATP的产生需要膜上的载体运输H＋提供能量，且需要膜上ATP合酶的催化，叶绿体的膜受损越严重，导致ATP合成越少；DCIP为亲脂性电子受体，膜被破坏越严重，越不利于电子传递，光反应速率降低，ATP合成越少。
题型十三 单一因素对光合速率影响的分析与探究
25．下图表示在自然条件下，甲、乙两种植物的CO2吸收量随光照强度变化而变化的情况。下列有关说法错误的是(　　)
A．连续的阴雨天气，生长受影响更大的是植物甲B．光照强度为b～c时，限制甲、乙两种植物光合速率的环境因素不同C．d点时，甲、乙两种植物在单位时间内的CO2固定量相等D．若提高外界环境中的CO2浓度，则a、b两点都可能向左移动
【答案】C　【解析】由图可知，植物甲的光补偿点和光饱和点均高于植物乙，则推断甲为阳生植物，乙为阴生植物，故连续的阴雨天气，生长受影响更大的是植物甲，A正确；光照强度为b～c时，限制植物甲光合速率的主要环境因素是光照强度，此时植物乙的光合速率不受光照强度制约，可能受温度或二氧化碳浓度等的制约，B正确；CO2固定量＝CO2吸收量＋呼吸作用产生的CO2量，d点时，甲、乙两种植物在单位时间内的CO2吸收量相等，但二者呼吸产生的CO2量不一定相等，故二者单位时间内的CO2固定量不一定相等，C错误；在自然条件下，提高外界环境中的CO2浓度，甲、乙植物的光补偿点可能降低，a、b两点都可能向左移动，D正确。
26．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：
(1)据图判断，光照强度低于a时，影响甲组植物光合作用的限制因子是________________________________________________________________________。(2)b光照强度下，要使甲组的光合作用强度升高，可以考虑的措施是提高________________(填“CO2浓度”或“O2浓度”)。
(3)播种乙组植株产生的种子，得到的盆栽苗按照甲组的条件培养T时间后，再测定植株叶片随光照强度变化的光合作用强度，得到的曲线与甲组的相同。根据这一结果能够得到的初步结论是________________________________________________________________________________________________________________________________________________。
【答案】(1)光照强度　(2)CO2浓度　(3)乙组光合作用强度与甲组的不同是由环境因素低光照引起的，而非遗传物质的改变造成的【解析】(1)根据图中曲线，光照强度低于a时，甲组植物光合作用强度随着光照强度增强而升高，故影响其光合作用的限制因子为光照强度。(2)b光照强度下，随光照强度增加，光合作用强度不再升高，故影响光合作用的限制因子可能是CO2浓度、温度等，所以考虑的措施是提高CO2浓度。(3)播种乙组植株产生的种子，得到的盆栽苗按照甲组的条件培养，再测定得到的曲线与甲组相同，说明乙组光合作用强度与甲组的不同是由环境因素低光照引起的，而非遗传物质的改变造成的。
考法十四　多因素对光合速率影响的分析
各种环境因子并不是单独地对植物光合作用发挥作用，而是综合起作用。但各种因子的作用并不是同等重要的，其中起主要作用的因子为关键因子，因此在分析相关问题时，应抓住关键因子。多因素对光合速率影响的曲线如图所示：
对曲线的分析：①P点之前，限制光合速率的因素为横坐标表示的因子，随该因子的不断加强，光合速率不断提高；②Q点之后，横坐标所表示的因子不再是影响光合速率的因素，要想提高光合速率，可适当改善图示中的其他因子。
表面上看这类题目较复杂，实际上在解答这类题目时，仍然是遵循单一变量原则，每次只分析一个自变量的变化对实验结果的影响。
14 [河北2021·19，10分]为探究水和氮对光合作用的影响，研究者将一批长势相同的玉米植株随机均分成三组，在限制水肥的条件下做如下处理：(1)对照组；(2) 施氮组，补充尿素(12 g·m－2)；(3)水＋氮组，补充尿素(12 g·m－2) 同时补水。检测相关生理指标，结果见下表。
注：气孔导度反映气孔开放的程度。回答下列问题：(1)植物细胞中自由水的生理作用包括_____________________________等(写出两点即可)。补充水分可以促进玉米根系对氮的___________________________________，提高植株氮供应水平。(2)参与光合作用的很多分子都含有氮。氮与________离子参与组成的环式结构使叶绿素能够吸收光能，用于驱动________两种物质的合成以及________的分解； RuBP羧化酶将CO2转变为羧基加到________分子上，反应形成的产物被还原为糖类。(3)施氮同时补充水分增加了光合速率，这需要足量的CO2供应。据实验结果分析，叶肉细胞CO2供应量增加的原因是________________________________________________________________________。
【答案】(1)细胞内的良好溶剂；参与细胞内的许多生化反应(运输营养物质和代谢废物、为细胞提供液体环境)　吸收和运输(2)镁　NADPH(或[H])和ATP　水　C5　(3)RuBP羧化酶活性增强，植物气孔导度增加，从外界吸收的CO2增多
【解析】本题考查水和氮对光合作用的影响。(1)植物细胞中自由水的生理作用包括细胞内的良好溶剂、参与细胞内的许多生化反应、运输营养物质和代谢废物、为细胞提供液体环境等。补充水分可以促进玉米根系对氮的吸收和运输，提高植株氮供应水平。(2)叶绿素分子的组成元素为C、H、O、N、Mg，氮与镁离子参与组成的环式结构使叶绿素能够吸收光能，将水分解成O2和NADPH([H])，并在有关酶的催化作用下，促成ADP与Pi形成ATP；暗反应过程中，C5和CO2反应生成C3，C3被还原为糖类。(3)由题表信息知，与对照组相比，施氮组的RuBP羧化酶活性明显增强，但植物的气孔导度下降；而与施氮组相比，水＋氮组的RuBP羧化酶活性更高，并且植物的气孔导度明显增大，导致从外界吸收的CO2明显增多，叶肉细胞CO2供应量增加。
题型十四 多因素对光合速率影响的分析
27．[河北邯郸2021摸底]光合作用受多种因素的影响，如光照、CO2浓度、水分等。如图为不同光照强度和CO2浓度对某种植物光合作用强度的影响(其他条件相同且适宜)。相关叙述正确的是(　　)
A．若将该植物突然转入低温环境中，叶肉细胞中C3化合物的含量将增加B．图中a点时，该植物的光合作用强度较低，主要的限制因素是CO2浓度C．光照强度在0～300 lx范围内，两曲线的光合作用强度随光照强度的升高而升高D．与c点相比，b点时该植物制造的有机物较少，是因为光反应的产物较少
【答案】C　【解析】温度会影响酶的活性，将植物突然转入低温环境中，催化光反应和暗反应的相关酶活性均下降，故无法确定叶肉细胞中C3化合物的含量变化，A错误；图中a点时，该植物的光合作用强度较低，主要的限制因素是光照强度，B错误；由题图可知，光照强度在0～300 lx范围内，两曲线的光合作用强度随光照强度的升高而升高，C正确；与c点相比，b点时该植物制造的有机物较少，是因为CO2浓度低，暗反应生成的有机物少，D错误。
28．某实验小组为探究光照强度与气孔关闭对绿萝光合作用的影响，设计了如下实验：首先制作直径为1 cm的绿萝叶圆片60片，并利用注射器抽出叶圆片内的气体。取6只烧杯，每只加入150 mL质量浓度为1%的碳酸氢钠溶液，1号、3号、5号烧杯各放入10片在清水中浸泡相同时间的叶圆片，2号、4号、6号烧杯各放入10片在同一蔗糖溶液中浸泡相同时间的叶圆片，每2只烧杯一组，分别用适宜光源模拟强光、中强光、弱光3种光照条件，观察并记录不同时间上浮叶片数量，实验结果记录如表。下列叙述错误的是(　　)
A.打孔器打出叶圆片时要尽量避开大叶脉B．2号、3号烧杯的结果不能说明光照强度对光合速率的影响C．2号、4号、6号烧杯的结果可以反映绿萝叶片保卫细胞前20 min气孔是关闭的，30 min时气孔打开D．该实验设置的光照强度对光合作用的影响程度大于气孔变化对光合作用的影响
【答案】D　【解析】由于叶脉基本无色素，打孔器打出叶圆片时要尽量避开大叶脉，A正确。2号和3号烧杯中的叶圆片分别浸泡在不同种类溶液中，又接受不同的光照处理，两组的结果不能说明光照强度对光合速率的影响，B正确。2号、4号、6号烧杯的结果可以反映其中的绿萝叶片保卫细胞在前20 min由于之前浸泡在蔗糖溶液中导致失水，气孔关闭，无法吸收二氧化碳，上浮叶圆片数为0；30 min时，气孔打开，吸收二氧化碳，植物进行光合作用，O2产生量增多，叶圆片开始上浮，C正确。1号、3号和5号的实验结果或2号、4号和6号的实验结果之间的差距小于1号与2号、3号与4号、5号与6号的实验结果之间的差距，说明该实验设置的光照强度对光合作用的影响程度小于气孔变化对光合作用的影响，D错误。
考法十五　光合作用昼夜变化曲线的分析
1．一昼夜有机物积累量的变化分析(1)一昼夜有机物的积累量(用CO2量表示)的表示方法方法1：一昼夜有机物的积累量＝白天从外界吸收的CO2量－晚上呼吸释放的CO2量；方法2：一昼夜有机物的积累量＝白天固定的CO2量－24小时细胞呼吸释放的CO2量。
方法1中用的是净光合作用量，方法2中用的是总光合作用量。
(2)一昼夜有机物积累量变化的曲线分析
①MN段和PQ段：夜间植物只进行细胞呼吸；植物体内有机物的总量减少，环境中CO2量增加，O2量减少。②NP段：白天光合作用与呼吸作用同时进行。③NA段和EP段：清晨和傍晚光照较弱，光合作用强度小于细胞呼吸强度；植物体内有机物的总量减少，环境中CO2量增加，O2量减少。④A点和E点：光合作用强度等于细胞呼吸强度，CO2的吸收和释放达到动态平衡；植物体内有机物的总量不变，环境中CO2量和O2量不变。
⑤AE段：光合作用强度大于细胞呼吸强度；植物体内有机物的总量增加，环境中CO2量减少，O2量增加。⑥C点：叶片部分气孔关闭，出现“光合午休”现象。⑦E点：光合作用产物的积累量最大。一天内(24 h)，空气中O2浓度最高，CO2浓度最低。
2．一昼夜植物细胞中C3相对含量的变化分析
(1)图中AB段、IJ段C3含量较高，原因是夜间无光，ATP和NADPH缺乏，C3不能被还原。(2)BC段C3含量下降，原因是随光照强度的增强，产生的NADPH和ATP增多，C3被还原的量增多，C3减少；GI段C3含量上升，原因是GI段的光照强度减弱，产生的NADPH和ATP减少，C3被还原的量减少，C3增多。(3)CD段C3含量升高，原因可能是白天该地区天气暂时由晴转阴，光反应减弱。(4)G点时C3含量最低，原因是G点时部分气孔关闭，二氧化碳不足，生成C3的量减少，而C3的还原正常进行，所以C3含量低；相反C5的消耗减少，而C3的还原过程又产生C5，所以G点C5含量较高。
3．一昼夜密闭玻璃钟罩内CO2浓度与时间的关系曲线及分析
①AB段：无光照，植物只进行呼吸作用。②BC段：温度降低，植物呼吸作用减弱。③CD段：微弱光照，植物开始进行光合作用，但是光合作用强度＜呼吸作用强度。④D点：光合作用强度＝呼吸作用强度。⑤DH段：光照强度较强，光合作用强度＞呼吸作用强度。其中FG段表示“光合午休”现象。⑥H点：光合作用强度＝呼吸作用强度。⑦HI段：光照继续减弱，光合作用强度＜呼吸作用强度，直至光合作用完全停止。
15 [安徽合肥2020模拟]某兴趣小组取两株生理状态一致的番茄植株，一株保留果实，一株摘除果实，分别置于密闭透明的玻璃钟罩中，在自然条件下处理一昼夜，结果如图所示。据图分析下列说法正确的是(　　)
A．甲组番茄植株光合作用开始于7时，乙组开始于6时B．24 h内，甲、乙两组番茄植株光合速率等于呼吸速率只分别在17时、18时C．24 h后，甲组玻璃钟罩中CO2浓度低于乙组，说明乙组植株长势更好D．甲组番茄植株有果实，果实的存在可促进番茄植株的光合作用
【答案】D【解析】本题主要考查光合作用的影响因素及与呼吸作用的关系。两组植株所处环境相同，应同时进行光合作用。乙组在6时的光合速率等于呼吸速率，说明乙组在6时前已开始进行光合作用，同理甲组也在7时前已开始进行光合作用，A错误；24 h内，甲组番茄植株光合速率等于呼吸速率是在7时、17时，乙组是在6时、18时，B错误；24 h后，甲组玻璃钟罩中CO2浓度低于乙组，说明甲组积累的有机物更多，甲组植株长势更好，C错误；乙组玻璃钟罩中的番茄植株无果实，叶片光合作用产物不能及时输出，抑制光合作用吸收CO2，而甲组玻璃钟罩中的番茄植株有果实，光合产物能及时输出，光合作用较强，由此说明果实的存在可促进植株的光合作用，D正确。
题型十五 光合作用昼夜变化曲线的分析
29．[山东潍坊实验中学2022届开学考]将一植株放在密闭玻璃罩内，置于室外一昼夜，获得实验结果如图甲、乙所示。下列说法错误的是(　　)
A．图甲中的C点之前植物已经开始进行光合作用B．图甲中的F点对应图乙中的g点C．到达图乙中的d点时，玻璃罩内的CO2浓度最高D．经过这一昼夜之后，植物体内有机物含量会增加
30．[山东潍坊2020模拟]如图为某植物CO2消耗速率和CO2吸收速率随时间的变化曲线。下列说法错误的是(　　)
A．该植物在7：00前已开始进行光合作用B．在18：00时，该植物有机物的积累量达到最大C．与18：00相比，7：00时C3的还原速率较快D．曲线b在10：00～12：00下降的主要原因是气孔关闭导致暗反应减弱
31．为研究提高油桃产量的栽培措施和环境因素，科研人员检测并比较了6月晴朗天气时，露天种植、大棚种植和大棚一次性施加CO2种植油桃光合速率的日变化，结果如图。请回答下列问题：
(1)露天种植出现“光合午休”现象，曲线到达低谷时叶肉细胞叶绿体中C5相对含量的变化是________。若遇阴天，大棚内油桃光合速率第一次峰值将较晴天________(填“提前”或“推迟”)。(2)据图分析，大棚种植时人工施加CO2的最佳时间是________时，图中阴影部分面积表示________________________，提高大棚栽培油桃产量的措施有________________________________________________________________________。
(3)研究发现，在油桃果实膨大期，当土壤中水分亏缺时，根细胞迅速合成某种化学物质X。有人推测该物质运输到叶片，能影响气孔导度。他们做了如下实验：从同一植株上剪取大小和生理状态一致的3片叶，分别将叶柄下部浸在不同浓度的X培养液中；一段时间后，测得的有关数据如表所示。(注：气孔导度越大，气孔开启程度越大)
以上实验操作中有不完善的地方，请指出两处并加以修正。①________________________________________________________________________；②________________________________________________________________________。
【答案】B　【解析】图甲中的C点是玻璃罩内CO2浓度最高点，此时光合速率与细胞呼吸速率相等，说明C点之前植物已经开始进行光合作用，A正确；图甲中的F点是玻璃罩内CO2浓度最低点，此时光合速率与细胞呼吸速率相等，CO2吸收速率为0，对应图乙中的h点，B错误；图乙中d点表示光合速率与细胞呼吸速率相等，在此之前，光合速率小于细胞呼吸速率，CO2浓度还在缓慢增加，一直到d点时，CO2增加量为0，玻璃罩内的CO2浓度最高，之后开始减少，C正确；由图甲可知，G点CO2浓度低于A点，说明一昼夜后，密闭玻璃罩内CO2浓度减少，减少的CO2用于植物体内有机物的积累，D正确。
【答案】D　【解析】分析题干及题图可知，曲线b表示净光合速率，故该植物在7：00前就已开始进行光合作用，只是光合作用强度小于呼吸作用强度，A正确；18：00时是一天中第二个光补偿点，植物有机物的积累量达到最大，B正确；与18：00相比，7：00时CO2消耗速率高，故7：00时C3的还原速率较快，C正确；曲线a在10：00～12：00持续升高，说明暗反应并未减弱，曲线b在10：00～12：00下降的主要原因是气温升高，呼吸作用增强，所以从外界吸收的CO2减少，D错误。
【答案】(1)上升　推迟(2)8　人工施加CO2后油桃有机物的增加量　增加大棚内CO2含量和增强光照强度(3)①样本量太少，应“取叶片若干，均分为三组”　②缺乏空白对照，需增加一组，将叶片的叶柄下部浸在等量不含X的培养液中【解析】(1)露天种植出现“光合午休”现象的原因是温度过高，部分气孔关闭，CO2供应减少，此时，CO2的固定减慢，而C3的还原暂时不变，导致C5的含量上升。若遇阴天，光照不足，光合速率减慢，大棚内油桃光合速率出现第一次峰值将较晴天推迟。(2)由图中信息可知，8时之后，自然种植的大棚油桃的光合速率迅速下降，这是受到大棚中CO2浓度的限制，而人工一次性施加CO2的大棚内油桃光合速率仍在增加，因此人工施加CO2的最佳时间是8时。由于CO2被吸收用于合成有机物，图中阴影部分面积表示人工施加CO2后油桃有机物的增加量。影响光合作用的环境因素包括光照强度、CO2浓度、温度、土壤含水量和矿质元素的含量等。(3)实验设计要遵循对照原则、平行重复原则、等量原则、单一变量原则等；本实验每组只有1片叶，数量太少，可能会有误差，并且缺少空白对照。
考法十六　(实验)探究不同环境因素对光合作用的影响
1．实验原理利用真空渗水法排出叶片细胞间隙的气体，使其沉入水中。在光合作用的过程中植物吸收CO2并排出O2，产生O2的多少与光合作用的强度密切相关，O2在水中的溶解度很小，积累在细胞间隙，从而使下沉的叶片上浮，根据相同时间内上浮叶片数目的多少(或者叶片全部上浮所需时间的长短)来比较光合作用的强弱。2．实验内容(1)探究不同光照强度对光合作用的影响。(2)探究不同CO2浓度对光合作用的影响。(3)探究不同光质对光合作用的影响。
4．实验现象(1)距离光源近的烧杯中小圆形叶片浮起的数量多，距离光源远的烧杯中小圆形叶片浮起的数量少。(2)质量浓度为2%的NaHCO3溶液并吹气的烧杯中小圆形叶片浮起的数量多，质量浓度为2%的NaHCO3溶液的烧杯中小圆形叶片浮起的数量较少，蒸馏水烧杯内的小圆形叶片没有浮起。(3)红色和蓝色塑料袋包裹的烧杯内小圆形叶片浮起的数量比透明烧杯内的少，绿色烧杯内小圆形叶片没有浮起。
5．实验结论在一定范围内，增大光照强度、提高CO2浓度能够增强光合作用强度。不同光质对光合作用强度有不同的影响，植物对红光和蓝紫光的吸收效果较好，对绿光基本不吸收。因此农业生产中，可通过适当补充光照提高光照强度，通过“正其行、通其风”、增施农家肥等措施增大CO2浓度，使用无色透明薄膜等提高农作物的光合作用强度。
16 [浙江2021年1月·27，8分]现以某种多细胞绿藻为材料，研究环境因素对其叶绿素a含量和光合速率的影响。实验结果如下图，图中的绿藻质量为鲜重。
回答下列问题：(1)实验中可用95%乙醇溶液提取光合色素，经处理后，用光电比色法测定色素提取液的________，计算叶绿素a的含量。由甲图可知，与高光强组相比，低光强组叶绿素a的含量较________，以适应低光强环境。由乙图分析可知，在________条件下温度对光合速率的影响更显著。
(2)叶绿素a的含量直接影响光反应的速率。从能量角度分析，光反应是一种________反应。光反应的产物有________和O2。(3)图乙的绿藻放氧速率比光反应产生O2的速率________，理由是________________________________________________________________________。(4)绿藻在20 ℃、高光强条件下细胞呼吸的耗氧速率为30 μml·g－1·h－1，则在该条件下每克绿藻每小时光合作用消耗CO2生成__________________________________________________μml的3－磷酸甘油酸。
【答案】(1)光密度值　高　高光强(2)吸能　ATP、NADPH(3)小　绿藻放氧速率等于光反应产生氧气的速率减去细胞呼吸消耗氧气的速率
【解析】本题考查光合作用的过程及影响因素。(1)叶绿体中4种光合色素的含量和吸光能力存在差异，因此可以利用光电比色法测定色素提取液的光密度值来计算叶绿素a的含量。由甲图可知，与高光强组相比，低光强组叶绿素a的含量较高，以提高植株的光能利用效率，从而适应低光强环境。由乙图可知，在低光强条件下，不同温度下的绿藻放氧速率相差不大，而在高光强条件下，不同温度下的绿藻放氧速率相差较大，因此在高光强条件下，温度对光合速率的影响更显著。
(2)叶绿素a的含量直接影响光反应的速率。从能量角度分析，光反应需要消耗太阳能，即光反应是一种吸能反应；光反应过程包括水的光解(产生NADPH和O2)和ATP的合成，因此光反应的产物有ATP、NADPH和O2。(3)图乙的绿藻放氧速率表示表观光合速率，绿藻放氧速率等于光反应产生氧气的速率(真正光合速率)减去细胞呼吸消耗氧气的速率，因此图乙的绿藻放氧速率比光反应产生氧气的速率(真正光合速率)小。(4)由题干及乙图可知，在20 ℃、高光强条件下，绿藻细胞进行细胞呼吸的耗氧速率(呼吸速率)为30 μml·g－1·h－1，放氧速率(表观光合速率)为150 μml·g－1·h－1，光合作用产生氧气的速率(真正光合速率)为30＋150＝180 μml·g－1·h－1，因此每克绿藻每小时光合作用消耗CO2的量为180 μml。因为碳反应过程中，1分子CO2与1个RuBP结合形成2分子3－磷酸甘油酸，故每克绿藻每小时光合作用消耗CO2生成180×2＝360 μml的3－磷酸甘油酸。
题型十六 (实验)叶绿体中色素的提取和分离
32．玉米植株高大，叶窄长，需氮肥多；大豆植株矮，叶小而平展，需磷肥多；二者对CO2的响应存在差异(如图1)，生产上往往将二者间作种植(如图2)。为探究在大气CO2浓度(体积分数为0.03%)条件下，玉米—大豆间作对产量的影响，科研人员将玉米和大豆分别单独种植(单作)和两种作物隔行种植(间作)，测得玉米产量间作时比单作时有显著提高，而大豆产量间作时比单作时略有下降。回答下列问题：
(1)研究表明，玉米与大豆间作，玉米能从大豆的根际环境中获得部分氮，这种对氮元素竞争的结果，可刺激大豆根瘤菌的固氮作用。玉米菌根所形成的菌丝桥也有利于大豆对磷的吸收。作物吸收的氮能使与光合作用相关的含氮化合物如________________________(答出两个即可)增加，从而提高作物的光合速率。
(2)玉米和大豆株高存在差异，与玉米单作相比，间作可降低玉米对________的争夺。结合图1、图2分析(仅考虑地上部分)，大豆间作时产量略低于单作时的可能原因是________________、________________。(3)在田间作物的生产过程中，无论白天还是夜晚都应保持良好的通风条件，而间作能全面改善田间作物的通风条件。请从白天和晚上两个角度阐述通风条件的改善能提高作物产量的原因：________________________________________________________________________________________________________________________________________________。
【答案】(1)ATP、光合色素、酶、NADPH(答任意两个)(2)光照和氮肥　光照强度低　CO2浓度低(3)白天通风提高大气中CO2含量，促进光合作用，夜间通风提高空气中O2的含量，促进植物呼吸作用，从而提高作物根细胞从土壤中吸收矿质元素的速率【解析】(1)与光合作用有关的含氮物质有ATP、光合色素，酶、NADPH等。(2)由于玉米和大豆株高存在差异，所以间作可以降低玉米对光照的争夺，同时间作时大豆固氮可供玉米利用，所以间作还可以降低玉米对氮肥的争夺。间作时由于玉米的遮挡可能导致大豆获得的光照低；同时根据图1可知，在低浓度CO2条件下，大豆光合作用速率低，当CO2浓度较高时，大豆光合作用速率比玉米高。因此大豆间作时产量略低于单作时的可能原因是光照强度低和CO2浓度低。(3)通风可以促进空气流通，白天通风提高大气中CO2含量，促进光合作用，夜间通风提高空气中O2的含量，促进植物呼吸作用，从而提高作物根细胞从土壤中吸收矿质元素的速率。
光合作用的影响因素及应用
12．[湖南2022·13，4分](不定项选择)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CO2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
【答案】AD【解析】本题考查光合作用相关知识。夏季正午光照强度过大，气温过高，由于蒸腾作用强，失水过多，植物叶片的气孔会部分关闭，从而减少水分散失，导致CO2的吸收量减少，植物光合作用的强度会减弱，A正确；环境温度变化对光合酶和呼吸酶的活性均会产生一定影响，12时左右呼吸释放的CO2量可能会增多，但不会大于光合固定的CO2量，B错误；光合色素存在于叶绿体的类囊体薄膜上而非叶绿体内膜上，C错误；CO2的吸收量减少，暗反应速率随之降低，导致光反应产物因消耗减少而积累，产生反馈抑制，叶片转化光能的能力下降，D正确。
15．[广东2022·18，14分]研究者将玉米幼苗置于三种条件下培养10天后(图a)，测定相关指标(图b)，探究遮阴比例对植物的影响。
回答下列问题：(1)结果显示，与A组相比，C组叶片叶绿素含量________，原因可能是________________________________________________________________________。(2)比较图b中B1与A组指标的差异，并结合B2相关数据，推测B组的玉米植株可能会积累更多的________，因而生长更快。
(3)某兴趣小组基于上述B组条件下玉米生长更快的研究结果，作出该条件可能会提高作物产量的推测，由此设计了初步实验方案进行探究：实验材料：选择前期________一致、生长状态相似的某玉米品种幼苗90株。实验方法：按图a所示的条件，分A、B、C三组培养玉米幼苗，每组30株；其中以________为对照，并保证除________外其他环境条件一致。收获后分别测量各组玉米的籽粒重量。结果统计：比较各组玉米的平均单株产量。分析讨论：如果提高玉米产量的结论成立，下一步探究实验的思路是________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。
【答案】(1)高　遮阴促进了叶绿素的合成(或抑制了叶绿素的分解)(2)有机物(或糖类)(3)生长环境(或长势)　A组　 遮阴比例(或光照条件)在B组遮阴条件下设置不同组别探究CO2浓度或温度对玉米生长的影响(或探究一定程度的遮阴条件提高玉米产量的机制机理或在B组遮阴比例附近设置一系列不同的遮阴比例探究最适遮阴比例
【解析】本题考查影响植物光合作用的环境因素及相关探究实验设计。(1)据图b可知，A组叶绿素含量为4.2 mg·dm－2，C组叶绿素含量为4.7 mg·dm－2，所以C组叶片叶绿素含量比A组高。二者遮阴条件不同，遮阴可能促进了叶绿素的合成或抑制了叶绿素的分解，从而使C组叶片叶绿素含量高于A组。(2)A组净光合速率为11.8 μml CO2·m－2·s－1，B组平均净光合速率为2(20.5＋7.0)＝13.75 μml CO2·m－2·s－1，植物的净光合速率还可用有机物(或糖类)的积累量来表示，所以B组玉米植株可能会积累更多的有机物(或糖类)，因而生长更快。(3)实验设计遵循的主要原则包括单一变量原则、对照原则和重复原则等。本实验的自变量为不同遮阴条件，所以实验材料的差别、温度及CO2浓度等影响植物光合速率的因素均属于无关变量，实验应选择前期生长环境一致、生长状态相似的玉米幼苗为材料。A组不遮阴是本实验的对照组，且过程中需要保证植物光合速率仅受遮阴条件影响，其他环境条件保持一致。在确认一定遮阴比例能提高玉米产量后，还可以继续探究在此条件下不同CO2浓度或温度等条件对玉米产量的影响，也可以探究一定程度的遮阴条件提高玉米产量的机制机理，或在B组遮阴比例附近设置一系列不同的遮阴比例探究最适遮阴比例
16．[浙江2022年6月·27，8分]通过研究遮阴对花生光合作用的影响，为花生的合理间种提供依据。研究人员从开花至果实成熟，每天定时对花生植株进行遮阴处理。实验结果如表所示。
注：光补偿点指当光合速率等于呼吸速率时的光强度。光合曲线指光强度与光合速率关系的曲线。回答下列问题：
(1)从实验结果可知，花生可适应弱光环境，原因是在遮阴条件下，植株通过增加____________，提高吸收光的能力；结合光饱和点的变化趋势，说明植株在较低光强度下也能达到最大的________；结合光补偿点的变化趋势，说明植株通过降低________，使其在较低的光强度下就开始了有机物的积累。根据表中__________________________的指标可以判断，实验范围内，遮阴时间越长，植株利用弱光的效率越高。(2)植物的光合产物主要以________形式提供给各器官。根据相关指标的分析，表明较长遮阴处理下，植株优先将光合产物分配至________中。(3)与不遮阴相比，两种遮阴处理的光合产量均__________。根据实验结果推测，在花生与其他高秆作物进行间种时，高秆作物一天内对花生的遮阴时间为________(A.＜2 小时　B．2小时　C．4小时　D．＞4小时)，才能获得较高的花生产量。
【答案】(1)叶绿素含量　光合速率　呼吸速率　低于5 klx光合曲线的斜率(2)蔗糖　叶(3)降低　A
【解析】本题考查影响光合作用速率的因素等有关知识。(1)从实验结果可知，遮阴4小时组的叶绿素含量明显高于其他两组，叶绿素增多有利于植物吸收光能，制造更多的有机物，使花生适应弱光环境；随着遮阴时间加长，光饱和点逐渐减小，说明植株在较低光强度下也能达到最大的光合速率；光补偿点是光合速率等于呼吸速率时的光强度，随着遮阴时间加长，光补偿点变小，说明植株通过降低呼吸速率使其在较低的光强度下就开始了有机物的积累。由题意可知，光合曲线是光强度与光合速率关系的曲线，光合曲线的斜率越大，说明增加光照强度，光合速率的增加幅度越大。因此，根据表中低于5 klx光合曲线的斜率指标可以判断，实验范围内，遮阴时间越长，植株利用弱光的效率越高。(2)植物的光合产物三碳糖大部分转移到叶绿体外转变成蔗糖，以蔗糖形式提供给各器官利用。遮阴4小时组与遮阴2小时组比较，叶中的光合产量相同，但是前者果实中的光合产量下降，这表明较长时间的遮阴处理下，植株优先将光合产物分配至叶中。(3)由表格数据可知，与不遮阴相比，两种遮阴方式处理的光合产量均降低，根据实验结果推测，在花生与其他高秆作物进行间种时，高秆作物一天内对花生的遮阴时间<2小时，才能获得较高的花生产量。