影響光合作用強度的因素曲線解讀

陜西 陳永剛

影響光合作用強度的因素曲線解讀

陜西 陳永剛

一、真題分析

2015年高考中多套試題涉及影響光合作用強度的因素曲線問題，如：

【例1】（2015·江蘇卷·節選）為了研究2個新育品種P1、P2 幼苗的光合作用特性，研究人員分別測定了新育品種與原種（對照）葉片的凈光合速率、蛋白質含量和葉綠素含量，結果如下圖所示。

請回答下列問題：

（1）圖甲的凈光合速率是采用葉齡一致的葉片，在_____________________相同的實驗條件下，測得的單位時間、單位葉面積____________的釋放量。

（3）由圖可知，P1的葉片光合作用能力最強，推斷其主要原因有：一方面是其葉綠素含量較高，可以產生更多的______________；另一方面是其蛋白質含量較高，含有更多的________________________。

【解析】（1）圖甲探究溫度對凈光合速率的影響，CO2濃度需保證相同且適宜。光合速率可用單位時間、單位葉面積O2釋放量或CO2吸收量表示。

（3）P1葉綠素含量高，吸收較多的太陽能用于光反應，產生更多的［H］和ATP；葉片中蛋白質含量較高，含有更多的與光合作用有關的酶，使光合速率加快。

【答案】（1）光照強度、CO2濃度 O2（3）［H］和ATP參與光合作用的酶

【考點定位】光合作用的過程和光合作用速率的影響因素。

【名師點睛】本題以有關影響光合作用速率的實驗結果（曲線圖和柱形圖）為載體，考查學生對光合作用的過程和影響因素的掌握以及實驗分析、處理能力。有關光合作用曲線圖或者柱形圖分析問題，關鍵在于熟練掌握基本過程，抓準光合速率的實質，橫縱軸含義以及圖中起點、轉折點、終點等點的含義。

二、應對策略

新課標將“提高學生的生物科學素養”作為高中生物教育的核心任務，在內容標準中，選擇生物科學領域中和人們生活關系比較密切的內容，注重對各種課程資源的開發。所以，要注意在現實生活背景中學習生物學，在解決實際問題的過程中獲取知識。

（一）知識整合

1.概念分析

植物的光合作用速率：光合作用速率是光合作用強度的指標，通常以每小時每平方米葉面積吸收二氧化碳毫克數表示。由于植物進行光合作用吸收二氧化碳的同時，還進行呼吸作用，釋放二氧化碳，這些二氧化碳未出植物體又被光合作用利用，所以，在光照下測定的二氧化碳的吸收量只是光合作用從外界吸收的量，稱為表觀光合速率。真正光合速率是指植物在光下實際把二氧化碳轉化成有機物的量，即在單位時間內，葉面積從外界吸收和自身呼吸釋放二氧化碳的量之和。

2.影響因素

（1）光照強度與光合作用強度的關系曲線分析

A點光照強度為0，此時植物只進行細胞呼吸，釋放的CO2量可表示此時細胞呼吸的強度。AB段：隨光照強度增強，光合作用強度也逐漸增強，CO2釋放量逐漸減少，這是因為細胞呼吸釋放的CO2有一部分用于光合作用，此時細胞呼吸強度大于光合作用強度。B點：細胞呼吸釋放的CO2全部用于光合作用，即光合作用強度等于細胞呼吸強度（光照強度只有大于B點所示光照強度時，植物才能正常生長），B點所示光照強度稱為光補償點。BC段：表明隨著光照強度不斷加強，光合作用強度不斷加強，到C點以上就不再加強了，C點所示光照強度稱為光飽和點。

應用：與陽生植物相比，陰生植物的B點前移，C點較低，如圖中虛線所示，間作套種農作物的種類搭配，林帶樹種的配置，可合理利用光能；適當提高光照強度可增加大棚作物產量。

（2）CO2濃度對光合作用強度的影響

Ⅰ曲線分析：圖1和圖2都表示在一定范圍內，光合作用速率隨CO2濃度的增加而增大，但當CO2濃度增加到一定范圍后，光合作用速率不再增加。

Ⅱ點含義：①圖1中A點表示光合作用速率等于細胞呼吸速率時的CO2濃度，即CO2補償點；②圖2中的A′點表示進行光合作用所需CO2的最低濃度；③圖1的B點和圖2中的B′點都表示CO2飽和點。

應用：在農業生產上可以通過“正其行，通其風”，增施農家肥等增大CO2濃度，提高光能利用率。

（3）溫度對光合作用速率的影響

Ⅰ曲線分析：溫度主要是通過影響與光合作用有關酶的活性而影響光合作用速率。

Ⅱ應用：冬天，溫室栽培可適當提高溫度，也可適當降低溫度。白天調到光合作用最適溫度，以提高光合作用速率；晚上適當降低溫室的溫度，以降低細胞呼吸，保證植物有機物的積累。

（4）必需元素供應對光合速率的影響

Ⅰ曲線分析：在一定濃度范圍內，增大必需元素的供應，可提高光合作用速率，但當超過一定濃度后，會因土壤溶液濃度過高而導致植物滲透失水而萎蔫。

Ⅱ應用：根據作物的需肥規律，適時、適量地增施肥料，可提高農作物產量。

（5）水分的供應對光合作用速率的影響

Ⅰ影響：水是光合作用的原料，缺水既可直接影響光合作用，又會導致葉片氣孔關閉，限制CO2進入葉片，從而間接影響光合作用。

Ⅱ應用：根據作物的需水規律合理灌溉。

（6）葉齡對光合速率的影響

Ⅰ曲線分析：①隨幼葉不斷生長，葉面積不斷增大，葉內葉綠體不斷增多，葉綠素含量不斷增加，光合速率不斷增加（OA段）。②壯葉時，葉面積、葉綠體、葉綠素都處于穩定狀態，光合速率基本穩定（AB段）。③老葉時，隨葉齡增加，葉內葉綠素被破壞，光合速率下降（BC段）。

Ⅱ應用：摘除老葉、殘葉。

（7）多因子對光合速率的影響

曲線分析：P點時，限制光合速率的因素應為橫坐標所表示的因子，隨其因子的不斷加強，光合速率不斷提高。當到Q點時，橫坐標所表示的因素，不再是影響光合速率的制約性因子，要想提高光合速率，可適當提高圖示中的其他因子。

（二）解題技巧

曲線分析類試題的解答“三部曲”

一“審” 審讀題干文字、標題、圖表、注釋及設問，獲取關鍵信息。

二“析” 對應設問，深化解讀圖示、曲線、表格信息；首先是識標（坐標軸或標題含義），其次是明點（對比各曲線或表格各項間的異同，明確關鍵點變化的原因），最后是析圖、析線或析表（理清各曲線的變化趨勢或表格各項間的內在聯系）。

三“聯” 聯系教材基礎知識，構建基礎知識與問題的關聯點，準確規范答題。

三、真題對接

【例2】（2015·山東卷·節選）油菜果實發育所需的有機物主要來源于果皮的光合作用。

（2）圖甲表示在適宜條件下油菜果實凈光合速率與呼吸速率的變化。分析可知，第24天的果實總光合速率____

（填“大于”或“小于”）第12天的果實總光合速率。第36天后果皮逐漸為黃，原因是葉綠素含量減少而_________（填色素名稱）的含量基本不變。葉綠素含量減少使光反應變慢，導致光反應供給暗反應的_____和_____減少，光合速率降低。

（3）圖乙表示油菜種子中儲存有機物含量的變化。第36天，種子內含量最高的有機物可用________染液檢測；據圖分析，在種子發育過程中該有機物由__________轉化而來。

【答案】（2）小于 類胡蘿卜素（或葉黃素和胡蘿卜素）［H］（或NADPH） ATP （注：兩空可顛倒） （3）蘇丹Ⅲ（或蘇丹Ⅳ） 可溶性糖和淀粉

【考點定位】物質跨膜運輸方式、光合作用和細胞呼吸

【名師點睛】本題主要是考查光合作用與呼吸作用的綜合題，旨在考查學生對光合作用的過程的掌握情況和從題圖中獲取有效信息并解決實際問題的能力。其中分析難點在于甲柱形圖中，必須抓住了“總光合速率=呼吸速率+凈光合速率”，明確圖中白色柱形代表的是凈光合速率，黑色柱形代表的是呼吸速率，才能正確作答。分析乙中曲線四種有機物含量變化趨勢，才能得出脂肪增多的來源是可溶性糖和淀粉減少所致。

四、對位訓練

【例3】科學家研究CO2濃度、光照強度和溫度對同一種植物光合作用強度的影響，得到實驗結果如下圖。請據圖判斷下列敘述不正確的是 （ ）

A. 光照強度為a時，造成曲線Ⅱ和Ⅲ光合作用強度差異的原因是CO2濃度不同

B. 光照強度為b時，造成曲線Ⅰ和Ⅱ光合作用強度差異的原因是溫度不同

C. 光照強度為a～b時，曲線Ⅰ、Ⅱ光合作用強度隨光照強度升高而升高

D. 光照強度為a～c時，曲線Ⅰ、Ⅲ光合作用強度隨光照強度升高而升高

【解析】 光合作用強度與光照強度和CO2濃度有著密切的關系，在不同階段，起決定作用的因素不一樣。光照強度為a～c，曲線Ⅰ光合作用強度隨光照強度升高而升高，曲線Ⅲ則由于CO2濃度的限制不升高。

【答案】D

【例4】已知某植物光合作用和呼吸作用的最適溫度分別是25℃和30℃，如圖曲線表示該植物30℃時光合作用強度與光照強度的關系。若將溫度調節到25℃條件下（原光照強度和CO2濃度不變），從理論上講，圖中相應點的移動分別是 （ ）

A. a點上移，b點左移，m值增加

B. a點不移，b點左移，m值不變

C. a點上移，b點右移，m值下降

D. a點下移，b點不移，m值上升

【解析】 溫度降低，呼吸消耗減少，光照較弱時光合強度即可等于呼吸強度，凈光合量增加。

【答案】A

（作者單位：陜西省咸陽市永壽縣中學）