测量植物光合速率几种方法

1、测量植物光合速率几种方法从全国各地的高考试题来看，光合作用和呼吸作用是所有 省份高考的重点和难点，所占分数也多，尤其是光合作用与 呼吸作用综合类型的试题。现在就这一高考复习热点问题中 的光合速率的计算进行方法总结。首先，光合速率指单位时间、单位叶面积的c02吸收量 或者是02的释放量；也可以用单位时间、单位叶面积干物 质的积累量来表示。真正光合速率与表观光合速率、呼吸速 率之间的关系如图1所示。总光合作用：指植物在光照下制造的有机物的总量（吸 收的c02总量）。净光合作用：指在光照下制造的有机物总 量（或吸收的c02总量）中扣除掉在这一段时间中植物进行 呼吸作用所消耗的有机物（或释放的c02）

2、后，净增的有机 物的量。所以，真正光合速率（总光合速率）二表观光合速 率（净光合速率）+呼吸速率。方法一：物质量的积累"半叶法”一一测光合作用有机 物的生产量，即单位时间、单位叶面积干物质积累数。【例1】某研究小组用番茄进行光合作用实验，采用'半 叶法”对番茄叶片的光合作用强度进行测定。其原理是：将 对称叶片的一部分（a）遮光，另一部分（b）不做处理，并 采用适当的方法阻止两部分的物质和能量转移。在适宜光照 下照射a小时后，在a、b的对应部位截取同等面积的叶片, 烘干称重，分别记为ma、mb （图2）,获得相应数据，则可 计算出该叶片的光合作用强度，其单位是mg/ （dm2

3、h）。问题：a小时内上述b部位截取的叶片，光合作用合成 有机物的总量（m）为解析：设不同处理前截取部位的质量为x,呼吸消耗的 有机物的量二x-ma,净光合积累的量=mb-x,则光合作用合成 有机物的总量（m）二净光合量+呼吸量=mb-x+x-ma=mb-mao变式训练某同学欲测定植物叶片叶绿体的光合作用速 率，做了如图3所示实验。在叶柄基部作环剥处理（仅限制 叶片有机物的输入和输出），于不同时间分别在同一叶片上 陆续取下面积为1 cm2的叶圆片烘干后称其重量，测得叶片 的叶绿体真正光合作用速率二（3y-2z-x） /6 g cm-2 h-1 （不考虑取叶圆片后对叶生理活动的影响和温度微小变化

4、对叶生理活动的影响）。则m处的实验条件是（）a. 下午4时后将整个实验装置遮光3 hb. 下午4时后将整个实验装置遮光6 hc. 下午4时后在阳光下照射1 hd. 晚上8时后在无光下放置3 h答案：ao总结：光照下叶面质量的变化值为净光合量，真正光合 量（总光合量）二表观光合速率（净光合量）+呼吸量。方法二：气体体积变化法一一测02产生（或消耗）的 体积。【例2】某生物兴趣小组设计了图4装置进行光合速率的测试实验（忽略温度对气体膨胀的影响）。测定植物的呼吸作用强度：装置的烧杯中放入适宜浓度的naoh溶液；将玻璃钟罩遮光处理，放在适宜温度的 环境中；1 h后记录红墨水滴移动的方向和刻度，得x值。

5、测定植物的净光合作用强度：装置的烧杯中放入 nahc03缓冲溶液；将装置放在光照充足、温度适宜的环境中; 1 h后记录红墨水滴移动的方向和刻度，得y值。请你预测在植物生长期红墨水滴最可能移动方向并分析原因。解析：向左移动，玻璃钟罩遮光，植物只进行呼吸 作用，植物进行有氧呼吸消耗02,而释放的c02气体被装置 烧杯中naoh溶液吸收，导致装置内气体、压强减小，红色 液滴向左移动。向右移动，装置的烧杯中放入nahc03缓 冲溶液，可维持装置中的c02浓度；将装置放在光照充足、 温度适宜的环境中，在植物的生长期，光合作用强度超过呼 吸作用强度，表现为表观光合作用释放02,致装置内气体量 增加，红色液

6、滴向右移动。总结：x值代表呼吸作用量，y 代表净光合作用量，真正光合量（总光合量）=x+yo答案：见解析。变式训练图5是探究绿色植物光合作用速率的实验示 意图，装置中的碳酸氢钠溶液可维持瓶内的二氧化碳浓度， 该装置置于20 °c环境中。实验开始时，针筒的读数是0. 2 ml, 毛细管内的水滴在位置x。20 min后，针筒的容量需要调至 0.6ml的读数，才能使水滴仍维持在位置x处。据此回答下 列问题：(1) 若将图中的碳酸氢钠溶液换成等量清水，重复上 述实验，20 min后，要使水滴维持在位置x处，针筒的容量(需向左/需向右/不需要)调节。(2) 若以释放出的氧气量来代表净光合作用速

7、率，该 植物的净光合作用速率是ml/h。(3) 将图中的碳酸氢钠溶液换成等量浓氢氧化钠溶液, 在20°c、无光条件下，30min后，针筒的容量需要调至0.1 ml的读数，才能使水滴仍维持在x处。则在有光条件下该植 物的实际光合速率是ml/ho答案：不需要1.2 1.4方法三：测溶氧量的变化黑白瓶法。【例3】某研究小组从当地一湖泊的某一深度取得一桶 水样，分装于六对黑白瓶中，剩余的水样测得原初溶解氧的 含量为10 mg/l,白瓶为透明玻璃瓶，黑瓶为黑布罩住的玻 璃瓶。将它们分别置于六种不同的光照条件下，分别在起始 和24 h后以温克碘量法测定各组培养瓶中的氧含量，记录数据如表lo（1）

8、黑瓶中溶解氧的含量降低为3 mg/l的原因是； 该瓶中所有生物细胞呼吸消耗的02量为mg/l24h。（2）当光照强度为c时，白瓶中植物光合作用产生的 氧气量为mg/l 24ho（3）光照强度至少为（填字母）时，该水层产氧量 才能维持生物正常生活耗氧量所需。解析：黑瓶为黑布罩住的玻璃瓶，只有呼吸作用，所以 呼吸作用量二黑瓶中溶解氧的变化。白瓶既能光合作用又能 呼吸作用，所以净光合作用量二白瓶中溶解氧的变化。真正 光合量（总光合量）二白瓶中溶解氧的变化+黑瓶中溶解氧的 变化。答案：生物呼吸消耗氧气7 21 a方法四：测装置中c02浓度的变化红外线c02传感 器。【例4】原理：由于c02对红外线有较

9、强的吸收能力， c02的多少与红外线的降低量之间有一线性关系，因此c02 含量的变化即可灵敏地反映在检测仪上，常用红外线c02传 感器来测量c02浓度的变化。例将一株植物置于密闭的容器 中，用红外线测量仪，测量时间均为1 ho测定时的条件和 结果如表（数据均在标准状况下测得，单位：g）o黑暗中c02的增加量，15°c为22 g, 25°c为44 g；光 照下c02的减少量，15°c为11 g, 25°c为33 go(1) 在251条件下，这株植物在充分光照下lh总共 制造葡萄糖多少克？(2) 在151条件下，这株植物在充分光照下lh积累 的有机物都是葡萄糖，则积累葡萄糖多少克？解析：光照下c02的减少量表示净光合作用量，黑暗中 c02的增加量表示呼吸