光合作用速率的测定课件

光合速率的测定方法例析

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（可先在叶柄基部用热水、或热石蜡液烫伤或用呼吸抑制剂处理）阻止两部分的物质和能量转移。在适宜光照下照射6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，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·h)。问题：若M=MB-MA，则M表示

1.“半叶法”---测光合作用有机物的生产量，即单位时间、单位叶面积干物质产生总量B叶片被截取部分在6小时内光合作用合成的有机物总量解析：本方法又叫半叶称重法，常用大田农作物的光合速率测定。如图1所示，A部分遮光，这半片叶片虽不能进行光合作用，但仍可照常进行呼吸作用。另一半B部分叶片既能进行光合作用，又可以进行呼吸作用。题中：MB表示6小时后叶片初始质量+光合作用有机物的总产量-呼吸作用有机物的消耗量，MA表示6小时后叶片初始质量-呼吸作用有机物的消耗量，所以，M=MB-MA，就是光合作用有机物的经过6小时干物质的积累数（B叶片被截取部分在6小时内光合作用合成的有机物总量）。这样，真正光合速率（单位：mg/dm2·h）就是M值除以时间再除以面积就可测得。解析：起始干重为上午10时移走时的叶圆片干重x克，从上午10时到下午4时，叶片在这6小时内既进行光合作用，又进行呼吸作用，所以下午4时移走的叶圆片干重y克减去上午10时移走时的叶圆片干重x克的差值，就等于该叶圆片净光合作用干物质量：（y一x）克。若要求出呼吸作用干物质量，应将叶片遮光处理，先假设叶片遮光处理为M小时后干重为z克，下午4时移走的叶圆片干重y克减去叶片遮光处理M小时后的干重z克差值，就是呼吸作用干物质量：（y一x）克。已知：测得叶片的叶绿体光合作用速率=(3y一2z—x)／6g·cm-2·h-1

，

据真正光合速率=表观光合速率+呼吸速率，得出：（3y一2z—x)／6=（y一x）/6+（y一x）/M，计算出M=3小时，A选项正确。2

.气体体积变化法--测光合作用O2产生(或CO2消耗)的体积

例2：某生物兴趣小组设计了图3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）。

①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小时后记录红墨水滴移动的方向和刻度，得X值。②测定植物的净光合作用强度：装置的烧杯中放入NaHCO3缓冲溶液；将装置放在光照充足、温度适宜的环境中；1小时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

a．向左移动

c．将玻璃钟罩遮光处理，绿色植物只进行呼吸作用，植物进行有氧呼吸消耗O2，而释放的CO2气体被装置烧杯中NaOH溶液吸收，导致装置内气体量减小，压强减小，红色液滴向左移动项目红墨水滴移动方向原因分析测定植物呼吸作用速率a．

c．

测定植物净光合作用强度b．

d．

d．装置的烧杯中放入NaHCO3缓冲溶液可维持装置中的CO2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O2，致装置内气体量增加，红色液滴向右移动b．向右移动

变式训练2.

图4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℃环境中。实验开始时，针筒的读数是0.2mL，毛细管内的水滴在位置X。20min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：

解析：（1）由光合作用的总反应式6CO2+12H2O

C6H12O6+6O2+6H2O，可知反应前后气体体积不变，所以不需要调节针筒容量就可使水滴维持在X处。（2）光照条件下，由于光合作用吸收的CO2由缓冲液补充，缓冲液能维持CO2浓度，同时释放出O2导致密闭装置内气体压强增大，若使水滴X不移动，其针筒中单位时间内O2气体容量的增加就代表表观光合速率的大小。由题可知，若以释放出的氧气量来代表表观光合速率，该植物的表观光合作用速率是（0.6-0.2）×3=1.2(mL/h)。（3）瓶中液体改放为NaOH溶液，则装置内CO2完全被吸收，植物体不能进行光合作用，只能进行呼吸作用，瓶中气体的变化即呼吸消耗的O2的变化。则在有光条件下该植物的真正光合速率=表观光合速率+呼吸速率，既1.2+0.1×2=1.4（mL/h）。答案：（1）不需要

（2）1.2(mL/h)

（3）1.4（mL/h）（1）黑瓶中溶解氧的含量降低为3mg/L的原因是

；该瓶中所有生物细胞呼吸消耗的O2量为

mg/L·24h。（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·24h。（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。光照强度（klx）0（黑暗）abcde白瓶溶氧量(mg/L)31016243030黑瓶溶氧量(mg/L)333333黑瓶中植物不能进行光合作用产生氧，生物呼吸消耗氧气

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a（1）黑瓶中溶解氧的含量降低为3mg/L的原因是：黑瓶没有光照，植物不能进行光合作用产生氧，其中的生物呼吸消耗氧气，该瓶中所有生物细胞呼吸消耗的O2量为：原初溶解氧-24小时后氧含量，即10-3=7（mg/L·24h）。（2）当光照强度为c时，表观光合速率的大小为：24小时后氧含量-原初溶解氧，即24-10=14（mg/L·24h）。呼吸速率为10-3=7（mg/L·24h）。真正光合速率为14+7=21（mg/L·24h）.（3）黑暗时，黑白瓶都是3mg/L·24h，说明水体生物呼吸速率为10-3=7（mg/L·24h），所以光照强度至少为a时，净光合速率为10-3=7（mg/L·24h），才能维持水中生物正常生活耗氧量所需。（1）黑瓶中植物不能进行光合作用产生氧，生物呼吸消耗氧气

7（2）21

（3）a4：小叶片浮起数量法---定性比较光合作用强度的大小

例4：

探究光照强弱对光合作用强度的影响，操作过程如下：

表3步骤操作方法说明材料处理打孔取生长旺盛的菠菜叶片绿叶，用直径为1cm的打孔器打出小圆形叶片30片。注意避开大的叶脉。抽气将小圆形叶片置于注射器内，并让注射器吸入清水，待排出注射器内残留的空气后，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。这一步骤可重复几次。沉底将内部气体逸出的小圆形叶片，放入黑暗处盛有清水的烧杯中待用。叶片细胞间隙充满水而全都沉到水底。分组取3只小烧杯，标记为A、B、C，分别倒入20mL富含CO2的清水。分别向3只小烧杯中各放入10片小圆形叶片。先用口通过玻璃管向清水内吹气。对照用3盏40W台灯分别向A、B、C3个实验装置进行强、中、弱三种光照。光照强弱（自变量）可通过调节

来决定。观察观察并记录叶片浮起的数量（因变量）。实验预期：____烧杯中的小叶片浮起的数目最多。注意:本实验除通过观察相同时间内，叶片上浮数量的多少来反映光合作用速率的大小；还可以通过三个烧杯中上浮相同叶片数量所用时间的长短来描述。但该实验方法只能比较大小，无法测出具体的量变台灯与实验装置间的距离A5.

红外线CO2传感器---测装置中CO2浓度的变化

例5：为测定光合作用速率，将一植物幼苗放入大锥形瓶中，瓶中安放一个CO2传感器来监测不同条件下瓶中CO2浓度的变化，如下图5所示。相同温度下，在一段时间内测得结果如图6所示。请据图回答：（1）在60～120min时间段内，叶肉细胞光合作用强度的变化趋势为

。理由是

。（2）在60～120min时间段，瓶内CO2浓度下降的原因是

。此时间段该植物光合速率为

ppm／min。逐渐降低C02的浓度逐渐降低植物的光合作用强度大于呼吸作用强度25变式训练3：将一株绿色植物置于密闭锥形瓶中，如图-3所示。在连续60分钟监测的过程中，植物一段时间以固定的光照强度持续照光，其余时间则处于完全黑暗中，其他外界条件相同且适宜，