关于光合作用和呼吸作用实验分析-2023年高考生物考试（全国通用）（解析版）

易错点09关于光合作用和呼吸作用实验分析

易错分析

实验能力是生物科学研究的必备能力之一。实验题是生物高考题的

特色之一，常常以非选择题形式考查实验设计■、分析、评价能力。这类试题情境涉及科研新

成果，与农业生产实际联系紧密，试题背景陌生，命题角度新颖，具有较强的综合性。不擅

长从大量信息中快速准确筛选出有效信息、实验设计原理和原则的应用不当、实验分析能力

薄弱是失分的主要原因。在复习备考中，应加强练习寻找规律，同时关注易错点，避开细微

易错陷阱，从而提高解答这类题的能力。

易错陷阱1：实验现象的原因分析。未掌握叶绿素形成的影响因素，对光照影响光反应和

CO2浓度影响暗反应的分析逻辑混乱等造成答不对或答不全。

易错陷阱2：变量的分析。存在多个自变量、因变量时常常漏答，找不准关键无关变量等造

成得不到满分。

易错陷阱3：实验思路与实验步骤。混淆实验思路与实验步骤的区别。

易错陷阱4：验证性实验与探究性实验。分辨不清验证性实验与探究性实验的区别或做题时

忽略了二者的区别而错答。

易错陷阱5：光合作用实验中CCh缓冲液(NaHCO3)和NaoH的作用。不理解NaHCO3作

为CO2缓冲液的原理造成误判。

错题纠正

例题1、(2022广东T18)研究者将玉米幼苗置于三种条件下培养10

天后(下图a),测定相关指标(下图b),探究遮阴比例对植物的影响。回答下列问题:

(1)结果显示,与A组相比,C组叶片叶绿素含量_____,原因可能是。

(2)比较图b中Bl与A组指标的差异，并结合B2相关数据，推测B组的玉米植株

可能会积累更多的，因而生长更快。

（3）某兴趣小组基于上述B组条件下玉米生长更快的研究结果，作出该条件可能会提高

作物产量的推测，由此设计了初步实验方案进行探究：

实验材料：选择前期一致、生长状态相似的某玉米品种幼苗90株。

实验方法：按图a所示的条件，分A、B、C三组培养玉米幼苗，每组30株；其中以

为对照，并保证除外其他环境条件一致。收获后分别

测量各组玉米的籽粒重量。

结果统计：比较各组玉米的平均单株产量。

分析讨论:如果提高玉米产量的结论成立,下一步探究实验的思路是。

【解析】分析题图a可知，A组未遮阴，B组植株一半遮阴（50%遮阴），C株全遮阴（IO0%

遮阴）。

（1）分析题图b结果可知,培养10天后,A组叶绿素含量为4,2,C组叶绿素含量为4.7,

原因可能是遮阴条件下植物合成较多的叶绿素，以尽可能多地吸收光能。

（2）比较图b中Bl叶绿素含量为5.3,B2组的叶绿素含量为3.9,Bl净光合速率为

20.5,B2组的净光合速率为7.0；可推测B组的玉米植株总叶绿素含量为（5.3+3.9）/2=4.6,

净光合速率为（20.5+7.0）/2=13.75,而A组叶绿素含量为4.2,A组净光合速率为11.8,

两项数据B组均高于A组，推测B组可能会积累更多的糖类等有机物，因而生长更快。

（3）分析题意可知，该实验目的是探究B组条件下是否提高作物产量。该实验自变量为

玉米遮光程度，因变量为作物产量，可用籽粒重量表示，关键无关变量是某玉米品种幼苗前

期光照条件、生长状态。实验设计应遵循对照原则、单一变量原则、等量原则等，无关变量

应保持相同且适宜，故实验设计如下：实验材料•：选择前期光照条件一致、生长状态相似的

某玉米品种幼苗90株。实验方法：按图a所示条件，分为A、B、C三组培养玉米幼苗，

每组30株；其中以A组为对照，并保证除遮光条件外其他环境条件一致，收获后分别测

量各组玉米的籽粒重量。结果统计：比较各组玉米的平均单株产量。分析讨论：如果B组

遮光条件下能提高作物产量，则下一步需要探究能提高作物产量的具体的最适遮光比例是多

少。

【答案】

（1）高遮阴条件下植物合成较多的叶绿素

（2）糖类等有机物

（3）光照条件A组遮光程度

探究能提高作物产量的具体的最适遮光比例是多少

例题2、（2022浙江∙T27）通过研究遮阴对花生光合作用的影响，为花生的合理间种提供

依据。研究人员从开花至果实成熟,每天定时对花生植株进行遮阴处理。实验结果如表所示.

指标_____________________________________________________________________________________________

光饱和光补偿低于5klχ光合曲线的斜叶绿素含量单株光合产单株叶光合单株果实光合

点（klx）点（Ix）⅛(mgC02.dm*2,hr*1.kl×'1)（mg∙dm'）量（g干重）产量9千重）产量（g干重）

8.25-

不遮阴405501.222.0918.923.25

8.21-

遮阴2小时355151.232.6618.84335

613-

遮阴4小时305001.463.0316.643.05

注：光补偿点指当光合速率等于呼吸速率时的光强度。光合曲线指光强度与光合速率关系的

曲线。

回答下列问题：

（1）从实验结果可知，花生可适应弱光环境，原因是在遮阴条件下，植株通过增加

,提高吸收光的能力；结合光饱和点的变化趋势，说明植株在较低光强度下也

能达到最大的;结合光补偿点的变化趋势，说明植株通过降低

使其在较低的光强度下就开始了有机物的积累。根据表中的

指标可以判断，实验范围内，遮阴时间越长，植株利用弱光的效率越高。

（2）植物的光合产物主要以形式提供给各器官。根据相关指标的分析，表明较长遮

阴处理下，植株优先将光合产物分配至_____中。

（3）与不遮阴相比，两种遮阴处理的光合产量均。根据实验结果推测，在花生与

其他高秆作物进行间种时，高秆作物一天内对花生的遮阴时间为（A.<2小时；B.2

小时；C.4小时；D.>4小时），才能获得较高的花生产量。

【解析】

（1）从表中数据可以看出，遮阴一段时间后，花生植株的叶绿素含量在升高，提高了对光

的吸收能力。光饱和点在下降，说明植株为适应低光照强度条件，可在弱光条件下达到饱和

点。光补偿点也在降低，说明植物的光合作用卜降的同时呼吸速率也在下降，以保证植物在

较低的光强下就能达到净光合大于O的积累效果。低于5klx光合曲线的斜率体现弱光条

件下与光合速率的提高幅度变化，在实验范围内随遮阴时间增长，光合速率提高幅度加快,

故说明植物对弱光的利用效率变高。

（2）植物的光合产物主要是以有机物（蔗糖）形式储存并提供给各个器官。结合表中数据

看出，较长时间遮阴处理下，整株植物的光合产量下降，但叶片的光合产量没有明显下降，

从比例上看反而有所上升，说明植株优先将光合产物分配给了叶。

（3）与对照组相比，遮阴处理4小时的单株果实光合产量下降程度大于遮阴处理2小时的

单株果实光合产量下降程度。若将花生与其他高秆作物间种，则应尽量减少其他作物对花生

的遮阴时间，遮阴处理时间小于2小时才能获得较高花生产量。

【答案】

（1）叶绿素含量光合速率呼吸速率低于5klx光合曲线的斜率

（2）蔗糖叶

(3)下降A

知识总结

1.几种实验现象的原因分析

(1)幼苗叶片呈黄色的原因：影响叶绿素形成的外界因素有光照、温度、必需的矿质元素

镁和氮等。叶绿素的合成需要光照,黑暗中生长的植物幼苗叶片因不能合成叶绿素而呈黄色;

温度影响叶绿素合成相关的酶的活性，从而影响叶绿素的合成使幼苗叶片呈黄色：叶绿素中

含有镁(Mg)和氮(N)等元素，缺乏时植物不能合成叶绿素而使幼苗叶片呈黄色。

(2)植物出现“光合午休现象”的解释：夏季晴朗的白天10〜14时左右，此时温度很高，

导致气孔开度减小，Co2无法进入叶片组织，致使光合作用暗反应受到限制，光合作用强度

明显减弱。

(3)光照强度增加提高光合作用强度的原因：

光照强度增加，光反应速率加快，产生的［田和ATP增多，使暗反应中G还原过程加快，

从而使光合作用产物增加。例如：光照强度增加，叶绿素含量增加，吸收的光能增多，光反

应速率加快，使暗反应中C3还原过程加快，从而使光合作用产物增加。

(4)增加COz浓度提高光合作用强度的原因

CO?浓度影响暗反应阶段，制约的形成。例如：提高植物叶片的气孔导度(或''正其

行通其风”“合理密植”保证良好通风)，可以提高COz浓度，促进CO?的吸收，增强了暗反

应速率，进而提高植物的净光合速率；增施农家肥，农家肥中微生物分解作用产生的COz供

给植物吸收利用，促进暗反应，进而提高光合作用强度。

(5)植物体干物质积累速率(净光合速率)下降的原因：若植物体光合速率不变(或下降)，

植物体呼吸速率在增加,而植物体干物质积累速率即净光合速率=光合速率-呼吸速率，则植

物体干物质积累速率(净光合速率)下降。

2.多因子变量对光合速率的影响的分析

例1下图1、图2、图3研究的自变量分别是光照强度、温度；光照强度、温度；光照强

度、CO?浓度。

⅜■

⅛

Ot「高COZ浓度

-3

Dt<πΜ十中CO2浓度

2(ʌ)t

1('d彳低CO,浓度

O⅛

0pQ光照强度6光照“度

图1图3

例2下表中研究的自变量是遮阴时间，因变量是光饱和点、光补偿点、低于5klx光合曲

线的斜率、叶绿素含量、单株光合产量、单株叶光合产量、单株果实光合产量。

指标

光饱和光补偿低于5klx光合曲线的斜叶绿素含量单株光合产单株叶光合单株果实光合

t1l

点（Wx）点（Ix）Φ(mgCO2.dm∙.hr∙.M×∙)（mg∙dm'）量（g干重）产∙（g干重）产量（g干重）

不遮阴405501.222.0918.923.258.25-

8.21-

遮阴2小时35515L232.6618.843.05

遮阴4小时305001.463.0316.643.05613

3.实验思路与实验步骤。

思路是“想法”，是较为粗线条的思考过程，其要求“言简意赅”。一般须体现“对照

思想”，显示自变量和因变量，对无关变量表述时，应注意体现“相同且适宜”。步骤是

“做法”，是更为“细节化”的操作流程，其要求“精确细致”。必须体现“自变量”如何

设置，“因变量”如何获得，“无关变量”如何保证相同且适宜。

4.验证性实验与探究性实验。

（1）实验目的：寻找题干信息，一般写有“验证（证明）……”，即为验证性实验，一般

书写为“探究（研究）……”“通过实验确认……”，即为探究性实验。

（2）实验结果与结论的关系：在验证性实验中，因为要验证的事实是正确的，实验结果只有

一种，实验结论即是实验要验证的事实。在探究实验中，因为实验结果是未知的，可能出现

的实验结果有多种，因此对应的实验结论也有多种，不同的结果对应不同的结论。

5.NaoH和NaHeo3溶液的作用

NaOH溶液的作用是吸收CO?,清除密闭容器内的Co2。NaHCO3溶液的作用是维持密闭容

器内CO?量的稳定，其机理是：在密闭的容器中NaHCO3与CO?可以相互转换，BPNa2CO3+H2O

+C02→2NaHC032NaHC03→Na2CO3+H2O+CO2,

举一%/

1.（2022全国乙卷∙T2）某同学将一株生长正常的小麦置于密闭容器中，在适宜且恒定

的温度和光照条件下培养，发现容器内CO2含量初期逐渐降低，之后保持相对稳定。关于

这一实验现象，下列解释合理的是

A.初期光合速率逐渐升高，之后光合速率等于呼吸速率

B.初期光合速率和呼吸速率均降低，之后呼吸速率保持稳定

C.初期呼吸速率大于光合速率，之后呼吸速率等于光合速率

D.初期光合速率大于呼吸速率，之后光合速率等于呼吸速率

1.【答案】D

【解析】

在适宜且恒定的温度和光照条件下培养，小麦同时进行光合作用和呼吸作用，而且初期

光合作用消耗CC）2的量大于呼吸作用产生C02的量，所以密闭容器内Co2含量逐渐降低，

之后光合作用速率减慢，呼吸作用速率加快，直至相等时光合作用消耗CC）2的量等于呼吸作

用产生Cd的量，密闭容器内CC）2含量保持相对稳定，ABC项错误，D项正确.

2.（2022福建厦门市3月质检∙T17）甘薯以收获块根为主，其产量大、适应性强，是我国

脱贫攻坚产业推广的一种农作物。干旱胁迫是限制甘薯产量提高的主要因素，研究表明喷施

外源植物激素可增强甘薯的抗旱性。科研人员以甘薯为材料，探究喷施NAA和6-BΛ（细胞

分裂素类物质）对甘薯抗旱性的影响，实验结果如下表所示。

净光合速率气孔导度胞间C0?浓度

处理

(nιmol∙πι∙s1)(nιπιo1∙m∙s1)(Umol∙πιolɪ)

CK21.67499.20288.67

LD14.18296.84182.67

LD÷NAA17.99369.63228.11

LD+6-BA18.43384.75237.44

注：CK表示对照组，LD表示轻度干旱

回答下列问题：

（1）干旱胁迫下甘薯细胞内的渗透调节物质脯氨酸含量明显升高，其生物学意义是

（2）实验中对CK组的处理是。

（3）干旱胁迫会导致甘薯产量下降，喷施外源激素能缓解这一现象，据表分析其可能

的机理是。根据实验结果可知，喷施对于缓解干旱对甘薯胁迫的效果

更佳。

（4）研究表明，在轻度干旱条件下喷施6-BA不仅可提高甘薯的净光合速率，还可促进

光合产物由源（叶片）向库（块根）转移。请设计实验方案加以验证，简要写出实验思路和

预期结果。

2.【答案】

（1）脯氨酸含量升高，可提高细胞内渗透压，增强甘薯在干旱条件下的吸水能力

（2）正常供水

（3）干旱条件下，喷施外源激素可以提高甘薯叶片的气孔导度，促进CO?的吸收，进而提

高甘薯的净光合速率；6-BA

（4）实验思路：取轻度干旱条件下长势相同的甘薯植株，均分为A、B两组，A组喷施适宜

浓度的6-BA,B组喷施等量的清水，一段时间后测定并比较两组植株的净光合速率及块根

和叶片的干重

预期结果：A组植株的净光合速率及块根和叶片的干重的值均大于B组

【解析】

（1）干旱胁迫下甘薯细胞内的渗透调节物质脯氨酸含量明显升高，使得细胞内渗透压比外

界更高，有利于细胞吸水，适应干旱环境条件，所以，其生物学意义是膈氨酸含量升高，可

提高细胞内渗透压，增强甘薯在干旱条件下的吸水能力。

（2）实验中CK组属于空白对照，LD组为轻度干旱，供水少，所以实验中对CK组的处理

是正常供水。

（3）据表分析：干旱胁迫会导致甘薯产量下降，但NAA（生长素类似物）和6BA（细胞分裂

素类物质都可以缓解干旱胁迫，与LD组（轻度干早组）相比，喷施外源激素组的甘薯的净光

合速率、气孔导度和胞间C02浓度都更高，所以喷施外源激素能缓解这一现象，推测其可

能的机理是干旱条件下，喷施外源激素可以提高甘薯叶片的气孔导度，促进C02的吸收，

进而提高甘薯的净光合速率。根据实验结果可知，与LD组（轻度干旱组）和LD+NAA组相

比，喷施6-BA组的净光合速率、气孔导度和胞间CO2浓度都更高，因此喷施6-BA对干缓

解干旱对甘薯胁迫的效果更佳。

（4）验证实验的结论是已知正确的，即块根处的干重会增加，是由于叶片中光合产物（有机

物）转移到根的缘故；叶片中光合产物（有机物）转移出去使光合速率增强，其叶片的干重也会

增加。从题干信息可知：该实验的自变量为是否喷施6-BA（实验组施适宜浓度的6-BA,对

照组喷施等量清水），因变量和观察指标为植株的净光合速率及块根和叶片的干重。故实验

思路为:取轻度干旱条件下长势相同的甘薯若干株，均分为A、B两组，A组喷施适宜浓度

的6-BA.B组喷施等量清水，一段时间后测定并比较两组植株的净光合速率及块根和叶片的

干重。预期结果:A组的净光合速率及块根和叶片的值均大于B组。

3.（2021山东卷∙T21）光照条件下，叶肉细胞中Oz与COz竞争性结合C5,0?与Cs结合后

经一系列反应释放C0?的过程称为光呼吸。向水稻叶面喷施不同浓度的光呼吸抑制剂SoBS

溶液，相应的光合作用强度和光呼吸强度见下表。光合作用强度用固定的COz量表示，SoBS

溶液处理对叶片呼吸作用的影响忽略不计。

SOBS浓度(mg∕L)0100200300400500600

光合作用强度(C18.920.920.718.717.616.515.7

2

O2Mniol∙m∙s^')

光呼吸强度（CO2μ6.46.25.85.55.24.84.3

mol∙m^∙s^'）

（1）光呼吸中G与02结合的反应发生在叶绿体的中。正常进行光合作用的水稻，

突然停止光照，叶片C02释放量先增加后降低，COz释放量增加的原因是

（2）与未喷施SOBS溶液相比,喷施100mg∕LSoBS溶液的水稻叶片吸收和放出C02量相

等时所需的光照强度（填:“高"或''低”），据表分析，原因是。

(3)光呼吸会消耗光合作用过程中的有机物，农业生产中可通过适当抑制光呼吸以增加作物

产量。为探究SoBS溶液利于增产的最适喷施浓度，据表分析，应在________mg/L之间再

设置多个浓度梯度进一步进行实验。

3.【答案】

(1)基质

光照停止，产生的光反应产物NAI)PH和ATP减少，暗反应消耗的五碳化合物减少，五碳

化合物和氧结合增加，产生的二氧化碳增多。

⑵低喷施SoBS溶液后，光合作用固定的CCh增加，光呼吸释放的CCh减少，即叶片

的CCh吸收量增加，释放量减少，此时，在更低的光照强度下，两者即可相等

(3)100-30omgL

【解析】依据题意分析，光呼吸会抑制暗反应，光呼吸会产生CCh。向水稻叶面喷施不同浓

度的光呼吸抑制剂SoBS溶液后，由表格数据可知，光合作用的强度随着SoBS浓度的增

加出现先增加后下降的现象，光呼吸会随着SOBS浓度的增加出现下降的现象。

(1)C5位于叶绿体基质中，则02与C5结合发生的场所在叶绿体基质中。突然停止光照，

则光反应产生的ATP、NADPH减少，暗反应消耗的Cs减少，CS与。2结合增加，产生的

Co2增多。

(2)叶片吸收和放出C02量相等时所需的光照强度即为光饱和点，与对照相比，喷施

IoOmg/LSoBS溶液后，光合作用固定的CO?增加，光呼吸释放的CCh减少，即叶片的CCh

吸收量增加，释放量减少，此时，在更低的光照强度下，两者即可相等。

(3)光呼吸会消耗有机物，但光呼吸会释放CO2,补充光合作用的原料，适当抑制光呼吸

可以增加作物产量，由表可知，在SOBS溶液浓度为200mg∕LSOBS时光合作用强度与光呼

吸强度差值最大，即光合产量最大，为了进一步探究最适喷施浓度，应在IOO〜300mg∕L之

间再设置多个浓度梯度进一步进行实验。

易错题通关

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02量的变化。B

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

ANaHCCh溶液可以为金鱼藻光合作用提供CO2

B.单色光照射时，相同光照强度下一定时间内用红光比用r=r'

绿光测到的02量多∕][/W

C.氧气传感器测到的02量就是金鱼藻光合作用产生的02..:三T；：、;

量”一蠲~会；

D.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

1.【答案】C

【解析】

A、NaHa）3溶液分解可产生二氧化碳，为光合作用提供二氧化碳，A项正确；

B、叶绿体中含量最多的色素是叶绿素，主要吸收红光和蓝紫光，吸收绿光较少，因此单色

光照射时，相同光照强度下•定时间内用红光比用绿光测到的02量多，B项正确：

C、氧气传感器测到的S量就是金鱼藻净光合作用产生的G量，即总光合作用产生的G量与

呼吸作用消耗的量的差值，C项错误；

D、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光合速率达到最大时的最

小光照强度即光饱和点，D项正确。

2.甜瓜是一种喜光作物，在温室栽培中易遭受弱光的危害。为研究弱光胁迫下生长素（IAA

和赤霉素（GA）对甜瓜幼苗生长及光合特性的影响，科研人员做了相关实验，实验分组及结果

如下（遮光率为自然光照的55%）o下列分析正确的是

绿素含粒

Zr气孔导度净光合速率

分组处理

2,(μ∏M>lCO∙m'2∙β1)

(mg.g")(mmolH2O∙m'∙s^)2

Tl自然光照,喷施清水41.38123.0010.50

T2遮光,喷施清水37.7880.752.33

T3遮光,喷施IAA40.5070.753.25

T4遮光,喷施GA35.36106.007.00

A.本实验的自变量是光照强弱、激素种类和气孔导度

B.该实验表明，喷施IAA和GA能提高弱光胁迫下甜瓜的产量

C.该实验表明，弱光胁迫下IAA和GA对于提高甜瓜的净光合速率存在协同作用

D.该实验表明，弱光胁迫下IAA和GA均可通过提高叶绿素含量来提高净光合效率

2.【答案】B

【解析】

A、本实验的自变量是光照强弱、激素种类，因变量是叶绿素含量、气孔导度、净光合速率，

A项错误；

B、该实验表明，喷施IAA和GA能提高弱光胁迫下甜瓜的净光合速率，从而提高产量，B项

正确；

C、该实验没有弱光胁迫下IAA和GA共同作用的数据，无法判断IAA和GA对于提高甜瓜的

净光合速率存在协同作用，C项错误；

D、该实验表明，弱光胁迫下IAA可通过提高叶绿素含量来提高净光合效率，而GA通过提高

气孔导度来提高净光合速率，I）项错误。

3.（2021•浙江6月选考）渗透压降低对菠菜叶绿体光合作用的影响如图所示，图甲是不

同山梨醇浓度对叶绿体完整率和放氧率的影响，图乙是两种浓度的山梨醇对完整叶绿体ATP

含量和放氧量的影响。COz以HCO3形式提供，山梨醇为渗透压调节剂，0.33mol,I」时叶绿

体处于等渗状态。据图分析，下列叙述错误的是（）

l∞l∞

€8ogo

/6o6o邕

4o

4o端

呻2o2o

俅

曩P

旌TTg

5*M

古

0‹04⅞

L

0

山梨麻浓度∙υl）

甲乙

A.与等渗相比，低渗对完整叶绿体ATP合成影响不大，光合速率大小相似

B.渗透压不同、叶绿体完整率相似的条件下，放氧率差异较大

C低渗条件下，即使叶绿体不破裂，卡尔文循环效率也下降

D.破碎叶绿体占全部叶绿体比例越大，放氧率越低

3.【答案】ʌ

【解析】根据图示，由图甲可知,在一定范围内（0.15moL∙L1-0.33mol∙L1山梨醇浓

度），渗透压从低到高变化过程中，菠菜叶绿体的完整率和放氧率都逐渐变大，增幅不同；

由图乙可知，两种浓度的山梨醇对完整叶绿体ATP含量影响比较相似，而对放氧量的影响

差别较大。

A,根据分析，由图甲可知，与等渗相比，低渗对•完整叶绿体ATP合成影响不大，但放氧率

较低，放氧率可以代表光合速率，故说明低渗条件下光合速率较低，A项错误；

B、根据分析，由图乙可知，渗透压不同、叶绿体完整率相似的条件下，放氧率差异较大，B

项正确；

C、由图甲可知，低渗条件下，即使叶绿体完整率没有明显降低的范围内，叶绿体放氧率仍

明显降低，即光反应速率下降，影响了暗反应，即卡尔文循环效率下降，C项正确；

D、由图甲可以看出，低渗条件下叶绿体完整率越低，放氧率也越低，D项正确。

4.（2021北京卷∙T3）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

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«~如修

£ECTHTMH

U.————^⅛fc

・-

C.50℃时HT植株能积累有机物而CT植株不能-

“C

0E

3g

D.HT植株表现出对高温环境的适应性^

4.【答案】BIO2030405»

叶片溟度（七）

【解析】

A、由图可知,CT植株和HT植株的Co2吸收速率最大值基本一致,都接近于3nmol∙cnτ2∙s-',

A项正确；

B、CO2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。由图可知35℃时

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

无法比较，B项错误；

C、由图可知，50。C时HT植株的净光合速率大于零，说明能积累有机物，而CT植株的净

光合速率等丁零，说明不能枳累有机物，C项正确；

D、由图可知，在较高的温度下HT植株的净光合速率仍大于零，能积累有机物进行生长发

育，体现了HT植株对高温环境较适应，D项正确。

5.(2022福建省部分地市4月联考∙T17)紫花苜蓿是一种多年生的优良牧草,广泛种植在

我国西北旱区牧场，在畜牧业发展和生态保护中发挥着重要作用。研究表明秋季土壤含水量

与苜蓿越冬后存活率密切相关。为探究越冬前灌溉策略对苜蓿抗寒性的影响，科研人员用不

同含水量的土壤培养苜蓿28天后,恢复正常灌溉14天，再用低温处理28天(模拟越冬)。分

别在第29天、第43天和第71天测定相关数据，结果如下。I

净光合速率叶绿素含量气孔导度可溶性糖越冬

2,・2-1\

(μ,ιnol•m^∙s^)(mg,g/)(mmol,m∙s)(mg∙g-∣)存活率(%)

第29天第43天第29天第43天第29天第43天第71天第71天

正常灌溉20.24.815.714.80.150.2438536.67

中度干旱11.57.616.216.80.120.3642166.67

重度干旱7.23.712.112.70.080.3037225.67

注：正常灌溉、中度干旱、重度干旱处理下的土壤含水量分别为80%-90%、5()%-60%,20%-30%

(1)第29天的数据表明随土壤含水量下降苜蓿净光合速率随之下降，其主要原因是。

(2)据表分析，处理方式能提高苜蓿的越冬成活率，原因可能是①:②。

(3)依据实验结果，在苜蓿越冬前，牧场应采取的灌溉策略是o

5.【答案】

(1)上壤含水量下降气孔导度下降，导致苜蓿吸收的CO2减少，暗反应速率降低，导致净

光合速率下降

(2)中度干旱

①中度干旱处理提高了苜蓿叶绿素的含量，增强了光反应速率，增大了净光合速率，从而促

进苜蓿生长，增强抵抗力；

②中度干旱处理使细胞中可溶性糖的含量增多，渗透压升高，抗寒性增强

(3)在越冬前适度灌溉，使土壤含水量维持在50%~60%

(或“灌溉后使土壤含水量达到50%~60%,培养28天后，恢复正常灌溉14天”)

【解析】

(D第29天的数据表明随土壤含水量下降，气孔导度下降，叶绿素含量先升后降，说明影响

苜蓿净光合速率下降的主要是气孔因素，气孔导度下降，导致苜蓿吸收的CO2减少，暗反

应速率降低，导致净光合速率下降。

(2)据表可知，中度干旱处理苜蓿的越冬成活率最高。据表可知：与正常灌溉相比，中度干

旱处理叶绿素的含量增加、可溶性糖的含量增多，所以中度干旱处理苜蓿的越冬成活率较高

的原因之一是提高了苜蓿叶绿素的含量，增强了光反应速率，增大了净光合速率，从而促进

苜蓿生长，增强抵抗力；原因之二是中度干旱处理使细胞中可溶性糖的含量增多，渗透压升

高，抗寒性增强。

(3)本实验结果是在实验室中得到的,其温度和水分等条件可控,而牧场是处于自然环境中，

土壤含水量受到天然降雨的影响，而同年份越冬前的降雨量是不同的，这与实验室环境是不

一样的。采取的灌溉策略应该是通过灌溉尽量调节牧场的土壤含水量维持在50%〜60%之间。

6.(2021河北省∙T19)为探究水和氮对光合作用的影响，研究者将一批长势相同的玉米植

株随机均分成三组，在限制水肥的条件下做如下处理：(1)对照组；(2)施氮组，补充尿素

(12g∙m∙2)(3)水+氮组，补充尿素(12g∙m∙2)同时补水。检测相关生理指标，结果见

下表。

生理指标对照组施氮组水+氮组

自由水/结合水6.26.87.8

气孔导度(mmol∙m_2s^1)8565196

叶绿素含量(mg∙g∙i)9.811.812.6

RuBP竣化酶活性(μmol∙h1g1)316640716

光合速率(μmol∙m⅛1)6.58.511.4

注：气孔导度反映气孔开放的程度

回答下列问题：

(1)植物细胞中自由水的生理作用包括等(写出两点即可)。补充水

分可以促进玉米根系对氮的，提高植株氮供应水平。

(2)参与光合作用的很多分子都含有氮。氮与离子参与组成的环式结构使叶绿

素能够吸收光能，用于驱动两种物质的合成以及的分解；RUBP竣化

酶将Co2转变为竣基加到分子上，反应形成的产物被还原为糖类。

(3)施氮同时补充水分增加了光合速率，这需要足量的CO2供应。据实验结果分析，叶肉

细胞Co2供应量增加的原因是。

6.【答案】

（1）细胞内良好的溶剂，能够参与生化反应，能为细胞提供液体环境，还能运送营养物质和

代谢废物主动吸收

⑵镁ATP和NADPH（或［H］）水Cs（或RUBP）

（3）气孔导度增加，COz吸收量增多，同时RUBP竣化酶活性增大，使固定CO-的效率增大

【解析】

（1）细胞内的水以自由水与结合水的形式存在，结合水是细胞结构的重要组成成分，自由

水是细胞内良好的溶剂，能够参与生化反应，能为细胞提供液体环境，还能运送营养物质和

代谢废物；根据表格分析，水+氮组的气孔导度大大增加，增强了植物的蒸腾作用，有利于

植物根系吸收并向上运输氮，所以补充水分可以促进玉米根系的对氮的主动吸收，提高植株

氮供应水平。

（2）参与光合作用的很多分子都含有氮，叶绿素的元素组成有C、H、0、N、Mg,其中氮

与镁离子参与组成的环式结构使叶绿素能够吸收光能，用于光反应，光反应的场所是叶绿体

的类囊体膜，完成的反应是水光解产生NADPH（［H］）和氧气，同时将光能转变成化学能储

存在ATP和NADPH（［H］）中，其中ATP和NADPH（［H］）两种物质含有氮元素；暗反应包括

二氧化碳固定和三碳化合物还原两个过程,其中RUBP竣化酶将CO2转变为竣基加到C5（RuBP）

分子上，反应形成的C3被还原为糖类。

（3）分析表格数据可知，施氮同时补充水分使气孔导度增加，CCh吸收量增多，同时RUBP

段化醐活性增大,使固定CO2的效率增大,使植物有足量的C02供应，从而增加了光合速率。

7.（2021福建卷∙T17）大气中浓度持续升高的CCh会导致海水酸化，影响海洋藻类生长进

而影响海洋生态。龙须菜是我国重要的一种海洋大型经济藻类，生长速度快，一年可多次种

植和收获。科研人员设置不同大气CCh浓度（大气CCh浓度LC和高CCh浓度HC）和磷浓

度（低磷浓度LP和高磷浓度HP）的实验组合进行相关实验，结果如下图所示。

⅛i

里LC+HP

妾⅛

谓

箕LC+LP

如

港HC+HP

呆

法HC+LP

W之

d

l

<

LC+LPLC+HPHC+LPHC+HP光照强度

不同COz和磷浓度组合

图1图2

回答下列问题：

（1）本实验的目的是探究在一定光照强度下，0

（2）ATP水解酶主要功能是.ATP水解醵活性可通过测定表

不0

(3)由图1、2可知，在较强的光照强度下，HC+HP处理比LC+HP处理的龙须菜净光合速

率低，推测原因是在酸化环境中，龙须菜维持细胞酸碱度的稳态需要吸收更多的矿质元素，

因而细胞增强，导致有机物消耗增加。

(4)由图2可知，大气CCh条件下，高磷浓度能龙须菜的净光合速率。磷等

矿质元素的大量排放导致了某海域海水富营养化，有人提出可以在该海域种植龙须菜。结合

以上研究结果，从经济效益和环境保护的角度分析种植龙须菜的理由是«

7.【答案】

(I)不同Co2浓度和磷浓度对龙须菜ATP水解酶活性和净光合速率的影响

(2)催化ATP水解单位时间磷酸的生成量或单位时间ADP的生成量或单位时间ATP

的消耗量

(3)呼吸作用

(4)提高龙须菜在高磷条件下能快速生长，收获经济效益的同时，能降低海水中的磷

等矿质元素的浓度，保护海洋生态

【解析】

(1)结合分析图1、2可知，本实验自变量是CCh浓度、磷浓度、光照强度，因变量为海

洋藻类龙须菜的ATP水解酶活性和净光合速率,因此本实验目的是探究在一定光照强度下，

不同CCh浓度和磷浓度对龙须菜ATP水解酶活性和净光合速率的影响。

(2)酶具有专一性，ATP水解酶的主要功能是催化ATP水解；酶活性可通过产物的生成量

或底物的消耗量进行测定，由于ATP的水解产物是ADP和Pi,故ATP水解酶活性可通过

测定单位时间磷酸的生成量或单位时间ADP的生成量或单位时间ATP的消耗量。

(3)净光合速率=总光合速率-呼吸速率，由图1、2可知，在较强的光照强度下，HC+HP

处理比LC+HP处理的龙须菜净光合速率低，推测原因是在酸化环境中，龙须菜维持细胞酸

碱度的稳态需要吸收更多的矿质元素，矿质元素的吸收需要能量，因而细胞呼吸增强，导致

有机物消耗增加。

(4)由图2可知，大气CO2条件(LC组)下，HP组(高磷浓度)的净光合速率＞LP组

(低磷浓度)，故推测高磷浓度能提高龙须菜的净光合速率；结合以上研究结果，从经济效

益和环境保护的角度分析种植龙须菜的理由是龙须菜在高磷条件下能快速生长,收获经济效

益的同时，能降低海水中的磷等矿质元素的浓度，保护海洋生态。

8.(2022届广东三模∙T17)大气CO2浓度升高是全球气候面临的一个重要问题。研究中常

喷施不同浓度KHCO3溶液来模拟不同浓度CCh对植物的影响，机理如图10所示。某团队

就KHCO3对不同叶龄水稻叶片的光合速率影响进行了研究，结果如图11所示。回答下列问

题：

(I)图IO中叶肉细胞转运HCo3一的方式是ORUbiSCo具有竣化酶活性，能

催化CCh和C5反应，其主要存在于(填“叶绿体内膜”、“类囊体薄膜”或“叶绿体

基质”)。

(2)图Il结果表明，不同浓度的KHCO3喷施处理对不同叶龄的水稻叶片的影响是：

①对不同叶龄水稻叶片光合作用促进作用最佳的KHCO3浓度均为l5mol∕L;②；

③。结合图IO和图Il分析，KHCO3对水稻叶片光合作用影响的机理

是。

(3)研究表明高浓度C02条件下，植物光合作用能力下降可能与高CO2浓度胁迫引起

叶绿素含量下降有关。请在上述实验的基础上以3叶期水稻叶片为材料，对这一结论进行探

究。请简要写出实验思路：。

8.【答案】

(I)主动运输叶绿体基质

(2)②在0〜l5mol∕L时，KHCO3浓度越高对幼苗光合作用的促进作用增强，在

l5~25mol∕L时，随着浓度的增加，促进作用减弱

③KHeO3对3叶期水稻光合作用的促进效果最明显

KHCO3产生C02，促进CO2固定，进而促进暗反应，提高光合速率

(3)分别取等量的、用15和25mol∕LKHCo3处理的3叶期叶片若干，提取并分离叶绿素,

比较两组叶绿素的含量

【解析】

(I)由图IO可知，HCch-跨膜运输过程消耗ATP,故运输方式为主动运输。Rubisco具

有陵化酶活性，能催化CCh和C5反应，该过程属于暗反应过程，发生场所是叶绿体基质,

故催化该过程的Rubisco酶存在于叶绿体基质。

(2)对图Il三条曲线的分析，不同浓度KHCo3喷施处理与不喷施处理结果分析、不同叶

龄曲线变化趋势和变化幅度分析，可得到结论包括：对不同叶龄水稻叶片光合作用促进作用

最佳的KHCo3浓度均为l5mol∕L;在0~l5mol∕L时，KHCo3浓度越高对幼苗光合作用的

促进作用增强，在l5~25mol∕L时，随着浓度的增加，促进作用减弱；三条曲线中3叶期

水稻不同浓度KHCO3喷施处理与不喷施处理的差值最大，即光合作用的促进效果最明显。

据图10可知，KHCo3分解为CCh,82固定后参与卡尔文循环，而图H证明不同浓度

KHCo3喷施处理均可促进水稻的光合速率，故KHCO3作用机理是产生CO2,促进CO2固定，

进而促进暗反应，提高光合速率。

（3）从上述实验结果图11分析，KHCO3浓度在15〜25mol∕L时一，随着浓度的增加，光合

速率减弱，因此探究植物光合作用能力下降是否与高CO2浓度胁迫引起叶绿素含量下降有

关，可选取15和25mol∕LKHCO3喷施处理的3叶期水稻组进行进一步的探究实验，通过

称量等质量两组实验的水稻叶片若干，并对两组叶片进行色素提取和分离实验，测定两组叶

片的叶绿素含量,通过比较分析叶绿素含量来确定光合能力下降与叶绿素含量下降是否有关。

9.（2022湖南省三湘名校教育联盟3月大联考∙T18）为研究土壤中矿物质离子营养条件对

植物生长和细胞代谢的影响，某研究小组用不同浓度Mg?+营养液处理红地球葡萄幼苗，90

天后观察叶片叶绿体结构，测定了幼苗叶绿素含量（如表所示）及净光合速率（如图所示）

Mg2+浓度叶绿素a叶绿素b叶绿素(a+b)

(mmol-L1)(mg∙g∕)(mg∙g1)(mggɪ)

O9.52.211.7

111.52.814.3

315.44.019.4

514.43.517.9

13]

G

SM铲浓度

F,4

U-----OmmolL

I

......Immol,L4

OI

E----3mmol,L4

iT

)----