影响光合作用的因素突破 一、植物(叶片)种类与光合作用的关系 1、阳生植物与阴生植物对光能利用能力不同 例 1(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： 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 A B C D 株高/cm 170 65 59 165 光饱和点/ μmol·m－2·s－1 1 200 1 180 560 623 变式 1 (2018·全国卷Ⅰ)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。回答下列问题： (1)当光照强度大于 a 时，甲、乙两种植物中， 对光能的利用率较高的植物是__________。 (2)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________________________ ____________________ _________________________________________________。 (3)甲、乙两种植物中，更适合在林下种植的是________ 变式 2．西瓜、玉米和辣椒轮作和固定种植玉米相比，其优点有 ______________________ _ _(答出两点即可)。 2、 叶面积指数、叶龄不同对光能利用能力不同 例 1：如图表示该作物相对光合速率(即不同叶龄叶片的净光合速 率与 B 点对应光合速率的比值)与叶龄的关系，A 点表示幼叶呈折 叠状，B 点表示叶片充分展开； 图中 AB 段相对光合速率上升，从光反应角度分析，原因是______ ， ___________________________________ CD 段相对光合速率明显下降的原因是________________________ ____ 。 变式：同一植株的底部叶片呼吸作用强度比顶部叶片弱，其内部原因最可能是 总结：成熟的叶片光合作用能力最强，为提高产量应适当摘除老叶、残叶，减少呼吸消耗，提高产量） 例 2．[2018·全国Ⅲ T29(2)]植物的叶面积与产量关系密切。 叶面积系数(单位土地面积上的叶面积总和)与植物群体光合速 率、呼吸速率及干物质积累速率之间的关系如下图所示。 由图可知：当叶面积系数小于 a 时，随叶面积系数增加，群 体光合速率和干物质积累速率均_____。当叶面积系数超过 b 时，群体干物质积累速率降低，其原因是 。 总结：适当的叶面积指数（合理密植、适时间苗、适时修剪）有利于有机物的积累 二、环境因素： 1.CO2 浓度——影响暗反应 C3 化合物的生成(温度和水分均可影响气孔开放从而影响 CO2 吸收量) 例 1 CO2 作为植物光合作用的原料参与________阶段，随 CO2 浓度的增加，光合作用强度的变化情况是 ________________。在保证光照充足的前提下，为提高冬季大棚内栽培的该植物的净光合速率可以采取 的措施有____________________ 。 VS 温室作物可通过 措施增大 CO2 浓度。 例 2、（2018 全国Ⅰ卷，8 节选）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。 （1）某植物夏日晴天中午 12：00 时叶片的光合速率明显 下降，其原因是进入叶肉细胞的_________（填“O2”或“CO2”）不足 VS 写出在高温时导致光合作用减弱的两个可能原因　 1 ______________________ ； ②_______________________ _ 。 变式 1．[2019·全国Ⅰ T29（1）(2)]将生长在水分正常土壤中的某植物通过减少浇水进行干旱处理，该 植物根细胞中溶质浓度增大，叶片中的脱落酸(ABA)含量增高，叶片气孔开度减小。 (1)经干旱处理后，该植物根细胞的吸水能力________ 。 （2）与干旱处理前相比，干旱处理后该植物的光合速率会________，出现这种变化的主要原因是______ _______________________________。 变式 2.为研究适宜浓度的水杨酸（能使叶片的气孔张开程度变大）和不同光照强度对番茄光合作用速率 的影响，研究人员利用番茄植株为实验材料，在适宜条件下进行有关实验，结果如下： 当光照强度在 D 至 E 的范围内增大时，不施用水杨酸组的光合速率基本不变，但施用水杨酸组的光合速 率继续增大，原因是 。 总结答题关键语句： 部分气孔关闭，CO2 供应不足（CO2 进入细 胞减少/胞间 CO2 减少/CO2 吸收减少等） 2、水————主要通过影响气孔开放影响 CO2 吸收量从而影响光合速率（合理灌溉） 例、科研人员通过实验研究了不同土壤含水量对番茄幼苗叶片光合作用的影响，土壤含水量分别为正常 灌溉水量（a）。85%正常灌溉水量（b）。65%正常灌溉水量（c）。50%正常灌溉水量（d）。35% 正常灌溉水量（e），测得相关数据如下表。请回答下列问题： a b c d e 6.20 5.68 5.06 3.66 2.88 0.182 0.164 0.147 0.138 0.110 242 234 240 252 290 净光合速率（μmoL·m-2·s） 1 气孔导度（mmoL·m-2·s） 1 胞间 CO2(μL·L-1) 注：气孔导度越大，说明气孔开放程度越大，越有利于叶片与环境的气体交换。 (1)科研人员所做研究实验的自变量是________ _，其中_________组是实验的对照组。 (2) 随着土壤含水量的降低，番茄幼苗净光合速率发生的变化是______ ；有人认为这种变化是含水量 降低使叶肉细胞 CO2 供应不足导致的，据表中数据分析，这种观点是_________（填“正确”或“错误”）的， 理由是________ 3、温度：通过影响 例 1、 结合下图分析回答问题： _。 进而影响光合速率 (1)在 0～25 ℃范围内，光合速率明显比呼吸速率升高得快， 原因是 _____________________________________ _ 。 (2)当温度高于 30 ℃时，大豆植株光合速率随温度升高明显 下降的主要原因是 _____________________________________ _ _ (至少答出两点)。 应用（1）大田：受季节限制 （2）温室：白天适当 ，夜间 ，降低细胞呼吸，减少有机物消耗。（增大昼夜温差） 变式.下图是科研人员探究低温对甲、乙 两个品种玉米幼苗叶绿素含量和光合速率 影响的实验结果。回答下列问题： (1)绿叶中的色素分布在叶绿体的_______ __________________ ________ 上 ， 从 绿 叶 中提 取的 色素 可用 _________ 法进 行分 离。 (2)(填甲或乙)_____玉米品种更适合在我 国北方地区种植。在冬季，植物的光合速率会下降，导致冬季光合速率下降的主要环境因素是_________ ________________ (至少答两点)。 (3)实验结果显示，低温处理一段时间，两个品种玉米的叶绿素含量均下降，可能的原因是 ____________ ______________________________ _________________________________。叶绿素含量降低，光合速率也 会降低，原因是________________________________________________ _____________________________ ________________________________。 4、矿质元素 ——合理施肥 例 1 为研究低钾条件对某种农作物 2 个品种光合作用的影响，科研人员进行了实验，结果如下表所示。 回答下列问题： (1) 低 钾 处 理 后 ， 2 个 品 种 光 补 偿 点 均 增 大 ， 主 要 原 因 是 _____________________________ 。 (2)据表分析，为提高产量，在缺钾土壤中种植该种农作物时，可采取的相应措施是__________________ _ (写出两点即可)。 变式：植物的生长与氮素的吸收、同化、转移等过程密切相关。科研人员对烟草叶片光合作用中的氮素 利用进行了相关研究。 (1)参与光合作用的很多分子都含有氮，氮与____离子参与组成的叶绿素能够吸收光能用于驱动水的分解 和__________物质的合成；RUBP 羧化酶将 CO2 固定为_______ ，再进一步被还原为糖类。 (2)科研工作者对烤烟品种 K326 施加不同的供氮量处理， 实验结果如下： 氮浓度 比叶氮 叶绿素含量 叶绿体 CO2 浓度 净光合速率 (mmol/L) (g/m2) (mg/dm2) (μmol/mol) (μmol/m2/s) 低氮 0.2 0.5 1.6 75 9 中氮 2 0.95 2.8 125 15 高氮 20 1.1 3.0 80 14.9 组别 注：比叶氮表示单位叶面积的氮素的含量 ① 从表中数据可知，氮素对烤烟叶片净光合速率的影响是___________________ ② 研究人员推测出现该现象的原因可能是：施氮提高了_______ 但在高氮情况下，_________ _。 _的合成，进而影响光合速率； 成为影响光合速率持续升高的限制因素。 (3)植物光合系统中的氮素分配受供氮量等因素的影响，研究人员对叶片光合系统中氮素的含量及分配进 行了检测，结果如下： 注：叶片氮素可分为光合氮素和非光合氮素；前者包括捕光氮素和羧化氮素 检测结果显示：相对于中氮，高氮环境下，氮素从___________向________转化，且羧化氮素所占比例降 低，影响 RuBP 羧化酶活性，进而影响了光合作用的_________阶段。 (4)综合以上信息，从物质与能量的角度对烤烟种植提出合理建议并说明理由。 5.光照强度 例 1.Ⅰ.细辛是一种在森林下部生活的植物，滨藜是一种在沙漠中生活的植物。下图是光照强度对两种植物 光合作用强度影响的曲线