新高考2023届高考生物一轮复习讲义第3单元第7课时光合作用的影响因素及其应用新人教版

第7课时光合作用的影响因素及其应用

【课标要求】探究光照强度、co2浓度等对光合作用强度的影响；关注光合作用与农业生产及

生活的联系。

考点一探究光照强度对光合作用强度的影响

■基础提炼通读实验内容

批Q光合作用

1.实验原理：叶片含有气体，上浮迪A叶片下沉产生0J充满细胞间隙,叶片上浮。

2.实验变量分析

(1)自变量的设置：光照强度是自变量,通过调整台灯与烧杯之间的距离来调节光照强度的大

小。

(2)因变量是光合作用强度,可通过观测单位时间内被抽去通气的圆形小叶片上浮的数量或者

是浮起相同数量的叶片所用的时间长短来衡量光合作用的强弱o

3.实验流程

4.实验结果分析

光照越强，烧杯内圆形小叶片浮起的数量越多，说明一定范围内，随着光照强度的不断增强,

光合作用强度不断增强。

5.注意事项

（1）叶片上浮的原因是光合作用产生的6大于有氧呼吸消耗的02,释放氧气，使叶肉细胞间

隙充满了气体，浮力增大，叶片上浮。

（2）打孔时要避开大的叶脉,因为其中没有叶绿体，而且会延长圆形小叶片上浮的时间，影响

实验结果的准确性。

（3）为确保溶液中CO?含量充足，圆形小叶片可以放入NaHCO：；溶液中。

强化关键能力

考向光合作用影响因素的实验探究

1.如图表示测定金鱼藻光合作用强度的密闭实验装置，氧气传感器可监测量的变化。已

知光饱和点是指植物光合速率达到最大时的最小光照强度。下列叙述错误的是（）

氧气传感器

:由〕盛气装置

、NaHC（%溶液

金鱼藻

A.NaHCOa溶液可以为金鱼藻光合作用提供CO?

B.单色光照射时，相同光照强度下一定时间内用红光比用绿光测到的量多

C.氧气传感器测到的量就是金鱼藻光合作用产生的量

I）.拆去滤光片，改变光照强度，并将所得数据绘制成曲线可推知其光饱和点

答案c

解析氧气传感器测到的02量就是金鱼藻净光合作用产生的0?量，即总光合作用产生的02

量与呼吸作用消耗的5量的差值，c错误。

2.（2022•昆明高三期末）某实验小组为验证KHCXL对某植物幼苗光合作用的影响，进行了甲、

乙两组不同处理的实验，甲组用差速离心法制备叶绿体悬液进行实验，乙组将等量植物幼苗

叶片切割成Imnf'的叶小片进行实验，然后在适宜光照、20℃恒温条件下用氧电极测量这两组

植物的6释放速率，结果如图所示。下列相关叙述正确的是（）

释放速率(jimoLgT-min-i)

25

20

15

10

5

°清水＜）（）10.05

KHCO：,浓度(moLL-i)

・用差速离心法制备叶绿体悬液

口切割成1mm?的叶小片

A.本实验的自变量是KHCO：,的浓度，无关变量为适宜光照、20℃恒温条件

B.KHCOs浓度为0.05mol•时，两组实验的02释放速率存在差异的原因是光合速率不同

C.由该实验可推断，随着KHCOs浓度的增大，叶小片的在释放速率会一直增大

D.加入清水组的叶小片中无0?释放，原因可能是光合作用产生的通过呼吸作用被消耗了

答案D

解析本实验的自变量是KHCO,的浓度以及对叶片的处理方式，A错误；KHCO；浓度为0.05mol•

时，两组实验的释放速率存在差异的原因可能是差速离心组测得的02释放速率为总光

合速率，而叶小片中测得的6释放速率为净光合速率，二者的不同主要在于有无呼吸作用消

耗B错误。

考点二光合作用的影响因素及其应用

■梳理归纳夯实必备知识

1.光照强度

aD

s光补

点

偿

.

I光饱和点

O

B

光照会度

、A

在黑暗中细胞呼蕨所释放

的co?的量

，

(1)原理：光照强度通过影响植物的比反应进而影响光合速率。光照强度增加，光反应速率加

快，产生的NADPH和ATP增多，使暗反应中C,的还原加快，从而使光合作用产物增加。

(3)应用：温室大棚中，适当增强光照强度,以提高光合速率，使作物增产。

2.CO?浓度

B'

，co2浓度

图2

(2)曲线解读

①图1中A点表示CO：,补偿点,即光合速率等于呼吸速率时的CO2浓度。

②图2中A'点表示进行光合作用所需CO2的最低浓度。

③B点和B，点对应的0)2浓度都表示③2饱和点。

(3)应用：在农业生产上可以通过通风，增施农家肥等增大CO?浓度，提高光合速率。

3.温度

(1)原理：温度通过影响酶的活性影响光合作用,主要制约暗反应。

(2)应用：温室栽培植物时，白天调到光合作用最适温度，以提高光合速率；晚上适当降低室

内温度，以降低细胞呼吸速率，保证植物有机物的积累。

4.水分和矿质元素

<

眼

<n

女

0水分或矿质元素

(1)原理

①水既是光合作用的原料，又是体内各种化学反应的介质，如植物缺水导致萎焉，使光合速

率下降。

②矿质元素通过影响与光合作用有关的化合物的合成，对光合作用产生直接或间接的影响。

(2)应用：施肥的同时，往往适当浇水，小麦的光合速率会更大，此时浇水的原因是肥料中的

矿质元素只有溶解在水中，以离子形式存在，才能被作物根系吸收。同时可以保证小麦吸收

充足的水分，保证叶肉细胞中C02的供应。

-教材隐性知识

(源于必修"侬“拓展应用”)：下图是在夏季晴朗的白天，某种绿色植物叶片光合作用

强度的曲线图。分析曲线图并回答问题：

①7〜10时的光合作用强度不断增强的原因是光照强度逐渐增大。

②10〜12时左右的光合作用强度明显减弱的原因是此时温度很高，导致气孔开度减小，CO?

无法进入叶片组织，致使光合作用暗反应受到限制。

③14〜17时的光合作用强度不断下降的原因是光照强度不断减弱。

④从图中可以看出，限制光合作用的因素有光照强度、温度。

⑤依据本题提供的信息，提出提高绿色植物光合作用强度的一些措施：可以利用温室大棚控

制光照强度、温度的方式，如补光、遮阴、生炉子、喷淋降温等，提高绿色植物光合作用强

度。

5.多因子变量对光合速率的影响

植物生活的环境是复杂多样的，环境中的各种因素对光合作用的影响是综合的。下面的曲线

是科学家研究多种因素对光合作用影响得到的结果。请分析回答：

高

光强

中

强

光

声

强

-30低光

20

10

°PQ光照强度°PQ温度

图1图2

『高CO?浓度

丁中co2浓度

7低COz浓度

o光照或度

图3

(1)这三种研究的自变量分别是什么？

提示光照强度、温度；光照强度、温度；光照强度、COz浓度。

(2)图3的研究中，对温度条件的设定有何要求？为什么？

提示需要保持在最适温度，这样可能使实验结果更加明显。

(3)图1中尸点光照强度下，要想提高光合速率，可以采取什么措施？图2中〃点温度条件下,

要想提高光合速率，可以采取什么措施？

提示提高CO2浓度；提高CO?浓度。

(4)根据图1分析，在30c条件下，光照强度达到0点之后，光合作用速率不再增加，限制

因素可能有哪些？

提示光合色素的含量、空气中CO?浓度.

(5)图1结果不足以说明30℃是光合作用最适宜温度，为什么？如何改进实验才能获得正确

的结果？

提示实验提供的温度条件太少，需要在20〜40℃之间增加温度梯度进行实验。

(6)。点之后，曲线会明显下降的是哪一个图？原因是什么？

提示图2；温度升高，酶的活性会下降，甚至失活。

6.影响光合作用的内部因素

(1)植物自身的遗传特性，如植物品种不同，以阴生植物、阳生植物为例

光合速率「阳生植物曲线「补偿点A.A

阴生植物芬矶•饱和点B«B

B解读

A'//

O

光照强度

座里间作套种

(2)植物叶片的叶龄、叶绿素含量及酶

OA段，随叶龄增大，叶

面积增大，色索含量增

多,酶的含量和活性增

，曲线分析大，光合速率加快

一A点之后，随叶龄增大,

光合速率

蟹色素、酶含量减少，的适

性减弱，光合速率减慢

O应用

A叶龄I适时摘除老叶

(3)植物叶面积指数

在一定范围内，随叶面积不

断增大，光合作用实际量不

断增加，超过一定范围后，

物质量总光合量光合作用强度不再增加

I应用

呼吸量

适当修苗，合理施肥、浇水，

干物质量

避免枝叶徒长，封行过早。

0叶面积指数

温室栽培植物时,可通过

合理密植来增加光合作用

面积

■考向突破强化关键能力

考向一光合作用影响因素的综合考查

3.下图甲表示某种植物叶肉细胞光合作用强度与光照强度的关系，图乙表示该植物叶肉细胞

的部分结构（图中M和N代表两种气体）。据图判断，下列说法正确的是（注：不考虑无氧呼

吸）（）

A.图甲中的纵坐标数值即为图乙中的m,

B.图甲中c点时，图乙中有mi=rh=m.i=m

C.图甲中e点以后，图乙中m不再增加，其主要原因是m值太低

D.图甲中a、b、c、d、e任意一点，图乙中都有小户我〉。

答案B

解析图甲中的纵坐标数值即为图乙中的oh,A错误；图甲中c点时，光合速率等于呼吸速

率，因此线粒体产生的二氧化碳刚好能供叶绿体利用，叶绿体产生的氧气刚好供线粒体利用，

因此图乙中有mi=m=mi=m,B正确；图甲中e点以后，图乙中m不再增加，其主要原因是

m3值太低，或温度的限制，C错误；图甲中a、b、c、d、e任意一点，图乙中都有nh=m>0,

但由于d、e点细胞呼吸强度小于光合作用强度，应为m3=m>0,c点细胞呼吸强度等于光合

作用强度，ni3=n3=0,c、d、e点时，m2—n2=0,D错误。

4.（2022•北京东城区高三模拟）下图是各种环境因素影响黑藻光合速率变化的示意图。下列

相关叙述正确的是（）

注：箭头所指为处理开始时间

A.若在心前充CO?,则暗反应速率将显著提高

B.光反应速率显著提高而暗反应速率不变

C.t3-*U,叶绿体基质中NADPU的消耗速率提高

D.。后短暂时间内，叶绿体中C/Cs比值下降

答案C

解析光照较弱，光合速率较慢，限制因素为光照强度，若在△前充COz,则暗反应

速率不会显著提高，A错误；力一七，光反应速率显著提高，产生的NADPH和ATP增加，导致

暗反应速率也增加，B错误；t;（-toCOz浓度增加，叶绿体基质中生成的以增加，消耗NADPH

的速率提高，C正确；白后短暂时间内，由于缺少光照，ATP和NADPH减少，还原C的速率

减慢，但短时间内C3继续生成，故叶绿体中C3/C5比值将上升，D错误。

考向二光（C0J补偿点、饱和点的移动问题

5.下图为CO?吸收量与光照强度关系的坐标图，当光合作用相关因素改变后，a、b、c点的

移动描述不正确的是（）

A.若植物体缺Mg?*,则对应的b点将向左移

B.已知某植物光合作用和呼吸作用的最适温度分别是25℃和30℃,则温度由25℃上升到30℃

时，对应的a点将下移，b点将右移

C.若原曲线代表阳生植物，则阴生植物对应的a点、b点、c点将分别向上移、左移、左移

D.若实验时将光照由白光改为蓝光（光照强度不变），则b点将向左移

答案A

解析若植物体缺Mg",叶绿素含量降低，光合速率下降，需要更强光照条件，才能使光合

速率等于呼吸速率，故b点右移，A错误；温度由25℃上升到30℃时，呼吸速率上升，故

a点下移；呼吸速率上升，光合速率下降，要让光合速率=呼吸速率，需要更强光照，故b

点右移，B正确；植物光合作用最有效的光是红光和蓝紫光，若实验时将光照由白光改为蓝

光（光照强度不变），光合速率上升，要让光合速率=呼吸速率，需要较弱光照即可，故b点

将向左移，D正确。

6.如图所示，在图甲装置A与装置B中敞口培养相同数量的小球藻，以研究光照强度对小球

藻产生氧气的影响.装置A的曲线如图乙。据图分析，下列叙述错误的是（）

一

一

受_

：l;vl

三

3l<:.:-l

影

缺

培

完

全

培

父

养

养

液

液

AB

甲

A.适当提高温度，P点将上移

B.P点处能产生ATP的细胞器只有线粒体

C.降低CO?浓度时，在图乙上的R点应右移

D.在图乙上绘制装置B的曲线，Q点应右移

答案C

解析适当提高温度，酶的活性升高，呼吸作用强度提高，P点上升，A正确；P点光照强度

为0,不进行光合作用，只进行呼吸作用，故产生ATP的场所是细胞质基质和线粒体，细胞

器只有线粒体，B正确；降低二氧化碳浓度，光饱和点会向左移动，氧气释放量减少，即R

点应向左上移，C错误；装置B是缺镁培养液，则小球藻中叶绿素合成受阻，吸收光能减少,

直接降低光合作用强度。Q点时光合作用强度等于呼吸作用强度，但是呼吸作用强度不变，

则需要增加光照强度，提高光合作用强度，从而保证光合作用强度等于呼吸作用强度，故Q

点应右移，D正确。

考向三农业生产中的应用

7.（2022•天津高三期中）夏季大棚种植，人们经常在傍晚这样做：①延长2小时人工照光;

②熄灯后要打开门和所有通风口半小时以上；③关上门和通风口。对于上述做法的生物学原

理的分析，错误的是（）

A.①延长光合作用时间，可以提高有机物的制造量

B.②起到降氧、降温、降湿度的作用，从而抑制细胞呼吸减少有机物消耗

C.与①时的状态相比，②③时叶肉细胞中线粒体的功能有所增强

D.③可积累棚内C02浓度来抑制细胞呼吸，并对下一天的光合作用有利

答案c

解析②③的目的是抑制有氧呼吸，故与①时的状态相比，叶肉细胞中线粒体的功能有所减

弱，C错误。

8.（2020•全国I,30）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：

（1）中耕是指作物生长期中，在植株之间去除杂草并进行松土的一项栽培措施，该栽培措施对

作物的作用有______________________________________________________________________

（答出2点即可）。

（2）农田施肥的同时，往往需要适当浇水，此时浇水的原因是

（答出1点即可）。

（3）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ABCI)

株高/cm1706559165

光饱和点/umol•m~2•s

12001180560

-i623

答案（1）减少杂草对水分、矿质元素和光的竞争；增加土壤氧气含量，促进根系的细胞呼吸

（2）肥料中的矿质元素只有溶解在水中才能被作物根系吸收（3）A和C作物A光饱和点高且

长得高，可利用上层光照进行光合作用；作物C光饱和点低且长得矮，与作物A间作后，能

利用下层的弱光进行光合作用

重温高考真题演练

1.（2021•北京，3）将某种植物置于高温环境（HT）下生长一定时间后，测定HT植株和生长在

正常温度（CT）下的植株在不同温度下的光合速率，结果如图。由图不能得出的结论是（）

—

檐S

・

第Z

ME—

?

3O

0E

0E

)

A.两组植株的CO?吸收速率最大值接近

B.35℃时两组植株的真正（总）光合速率相等

C.50℃时HT植株能积累有机物而CT植株不能

D.HT植株表现出对高温环境的适应性

答案B

解析CO?吸收速率代表净光合速率，而总光合速率=净光合速率+呼吸速率。35℃时两组

植株的净光合速率相等，但呼吸速率未知，故35c时两组植株的真正（总）光合速率无法比

较,B错误。

2.（2021•广东，15）与野生型拟南芥WT相比，突变体tl和t2在正常光照条件下，叶绿体

在叶肉细胞中的分布及位置不同（图1所示），造成叶绿体相对受光面积的不同（图2所示），

进而引起光合速率差异，但叶绿素含量及其他性状基本一致。在不考虑叶绿体运动的前提下,

下列叙述错误的是（）

A.a比t\具有更高的光饱和点（光合速率不再随光强增加而增加时的光照强度）

B.tl比也具有更低的光补偿点（光合吸收COz与呼吸释放CO2等量时的光照强度）

C.三者光合速率的高低与叶绿素的含量无关

D.三者光合速率的差异随光照强度的增加而变大

答案D

解析由图1可知，八较多的叶绿体分布在光照下，物较少的叶绿体分布在光照下，由此可

推断，也比八具有更高的光饱和点（光合速率不再随光强增加而增加时的光照强度），〃比

也具有更低的光补偿点（光合吸收Oh与呼吸释放CO2等量时的光照强度），A、B正确；三者

的叶绿素含量及其他性状基本一致，由此推测，三者光合速率的高低与叶绿素的含量无关，C

正确。

3.（2018•江苏，18）下图为某一植物在不同实验条件下测得的净光合速率，下列假设条件中

能使图中结果成立的是（）

冶(

济甲

前

克

乙

)

爵.

幽

如

共

更

-1.

温度

示较低

，乙表

高温度

表示较

，甲

?浓度

是CO

坐标

A.横

度

CO?浓

较低

表示

，乙

浓度

高CO2

示较

甲表

度，

是温

坐标

B.横

温度

示较低

，乙表

高温度

表示较

，甲

波长

是光

坐标

C.横

浓度

低COz

示较

乙表

度，

CO?浓

较高

表示

，甲

强度

是光

坐标

I）.横

D

答案

时对应

率最大

光合速

由于净

，但

稳定

趋于

大后

先增

速率

光合

，净

增大

度的

CO?浓

随着

解析

在C0

确定

无法

所以

降，

将下

率都