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3.5.1光合作用吸收二氧化碳释放氧气学习目标学习目标学习目标1.分析资料、尝试实验说明二氧化碳是光合作用的原料,光合作用还能产生氧气。2.阐明光合作用的概念和实质,写出光合作用的反应式。3.举例说出光合作用原理在农业生产上的应用。002吃透教材温馨提示:请先预习通读课本(一)基础知识梳理识必备1.绿色植物通过光合作用制造有机物时,从外界吸收了二氧化碳并释放出氧气。2.普利斯特利根据实验得出了结论:植物能够更新由于蜡烛燃烧或动物呼吸而变得污浊了的空气。3.光合作用光合作用的概念:绿色植物通过叶绿体,利用光照,把二氧化碳和水转化成储存能量的有机物(如淀粉),并且释放出氧气的过程。
光合作用的主要部位:茎和叶的绿色部分。
光合作用的条件:有光的条件下。
光合作用的主要场所:细胞的叶绿体。
光合作用的原料:二氧化碳(来源:来自空气,通过叶片的气孔进入);水(来源:来自土壤,通过根尖的成熟区吸收,由根、茎、叶中的导管运输到细胞)。
光合作用的产物:淀粉(去路:通过根、茎、叶中的筛管运输到植物体的其他部位);氧气(去路:通过叶片的气孔散失到空气中)。光合作用的表达式:二氧化碳+水→有机物(储存着能量)+氧气。光合作用的实质:制造有机物,储存能量。影响光合作用的因素:光照强度、二氧化碳浓度、温度。光合作用原理在农业生产上的应用(1)充分利用光照①合理密植②进行套种(2)增加二氧化碳浓度①增施有机肥②增施气肥(二)课前聚焦抓重点光合作用的原料和产物是什么?【答案】原料:二氧化碳和水;产物:有机物和氧气光合作用的实质是什么?【答案】制造有机物,储存能量光合作用的原理在农业生产上有怎样的应用?【答案】合理密植、间作套种提高光照利用率。003知识精讲知识点01光合作用利用二氧化碳作为原料海尔蒙特实验实验过程:海尔蒙特把一棵2.5kg的柳树苗种在木桶里,每天用水浇灌。五年后质量增加了70kg,而土壤只减少了不到100g。(2)结论:海尔蒙特认为水是合成柳树体内有机物的原料。(3)忽略因素:科学研究证实,绿色植物通过光合作用制造有机物时,从外界吸收了二氧化碳并释放氧气。海尔蒙特忽略了空气的作用。2.普利斯特利的实验实验过程及现象①把一支点燃的蜡烛放到密闭的玻璃罩里,蜡烛不久就熄灭了。②把一只小白鼠放到密闭的玻璃罩里,小白鼠很快也死去了。①把一盆植物和一支点燃的蜡烛一同放到一个密闭的玻璃罩里。他发现蜡烛没有熄灭。②又把一盆植物和一只小白鼠一同放到一个密闭的玻璃罩里。他发现小白鼠也能够正常地活着。图示原因缺氧植物吸收二氧化碳,释放氧气结论植物能够更新由于蜡烛燃烧或动物呼吸而变得污浊了的空气3.其他科学家的实验继普利斯特利以后,又有许多科学家做了很多有关光合作用的实验,一些科学实验证明,蜡烛燃烧或动物呼吸都会排出二氧化碳,消耗氧气,而植物的光合作用能够释放氧气,消耗二氧化碳。除水以外,二氧化碳也是绿色植物光合作用的原料。4.探究:二氧化碳是光合作用必需的原料(1)提出问题:二氧化碳是光合作用必需的原料吗?
(2)作出假设:二氧化碳是光合作用必需的原料。(3)制订并实施计划:①将两盆盆栽的天竺葵放到黑暗处处理一昼夜。②将两盆盆栽的天竺葵分别用玻璃罩罩起来,在一个罩子中放入氢氧化钠溶液,另一个罩子中放入等量的清水,都放在阳光处。该步的目的是:做对照实验。③几小时以后,分别摘下两盆盆栽的天竺葵的叶子。④把叶片分别放入盛有酒精的两个小烧杯中,隔水加热,使叶片含有的叶绿素溶解在酒精中,叶片变成黄白色。⑤用清水漂洗叶片,再把两片叶片分别放到培养皿里,向叶片滴加碘液。⑥稍停片刻,用清水冲掉碘液。(4)实验现象:玻璃罩中放置氢氧化钠溶液的天竺葵的叶子不变蓝,玻璃罩中放置清水的天竺葵的叶子变蓝。
(5)实验结论:二氧化碳是光合作用必需的原料。
【易错提醒】本实验的变量是二氧化碳,而不是小烧杯内的液体类型。①该实验也可设置甲、乙、丙三组,在甲组的水槽内放氢氧化钠溶液,在乙组的水槽内放碳酸氢钠溶液(可释放二氧化碳),在丙组的水槽内放清水,然后分别观察和记录三组装置中植株的生长状况。为了确保单一变量——二氧化碳(有或无),在选取装置、植株大小、生长状态以及溶液用量等方面,尽量保持一致。②实验预期:乙组植株生长最好,丙组其次,甲组植株生长最差。知识点02光合作用还能产生氧气1.实验:光合作用产生氧气(1)实验过程:将装有金鱼藻的实验装置放在阳光下,观察是否放出气泡。等气体充满试管容积的1/2左右时,取出试管,迅速将快要熄灭的卫生香伸进试管口内,观察卫生香的燃烧情况。(2)实验现象:①金鱼藻有气泡产生;②带火星的卫生香复燃。
(3)得出结论:光合作用产生了氧气。
光合作用的特点1.光合作用(1)光合作用的概念:绿色植物通过叶绿体,利用光照,把二氧化碳和水转化成储存能量的有机物(如淀粉),并且释放出氧气的过程。
(2)光合作用的主要部位:茎和叶的绿色部分。
(3)光合作用的条件:有光的条件下。
(4)光合作用的主要场所:细胞的叶绿体。
(5)光合作用的原料:二氧化碳(来源:来自空气,通过叶片的气孔进入);水(来源:来自土壤,通过根尖的成熟区吸收,由根、茎、叶中的导管运输到细胞)。
(6)光合作用的产物:淀粉(去路:通过根、茎、叶中的筛管运输到植物体的其他部位);氧气(去路:通过叶片的气孔散失到空气中)。(7)光合作用的表达式:二氧化碳+水→有机物(储存着能量)+氧气。(8)光合作用的实质:制造有机物,储存能量。影响光合作用的因素:光照强度、二氧化碳浓度、温度。3.光合作用的意义(1)光合作用制造的有机物可以用来构建植物细胞。
(2)绿色植物通过光合作用制造的有机物,不仅满足了自身生长、发育、繁殖的需要,而且为生物圈中的其他生物提供了基本的食物。因此,绿色植物是生态系统中的生产者。
(3)绿色植物通过光合作用不断消耗大气中的二氧化碳,产生氧气,维持了生物圈中二氧化碳和氧气的相对平衡,简称碳-氧平衡。
知识点03光合作用原理在农业生产上的应用1.充分利用光照(1)合理密植合理密植是指种植农作物时,单位面积土地上的植株不能过密,也不能过稀,这样既充分利用了单位面积上的光照而避免浪费,又不至于让叶片相互遮挡,影响光合作用。(2)立体种植(间作套种)立体种植就是把两种或两种以上的作物,在空间和时间上进行优化组合,以达到增产、增收、延长供应的目的。立体种植主要优点也是充分利用光照,提高光合作用的效率。2.增加二氧化碳的浓度(1)原理:二氧化碳是植物进行光合作用的原料,空气中二氧化碳的浓度大约是0.03%。适当提高植物周围空气中二氧化碳的浓度,农作物的光合作用就会显著增强,产量有较大幅度的提高。(2)举例:在温室中,增加二氧化碳浓度的方法有很多。例如,增施有机肥料(农家肥)、利用微生物分解有机物放出二氧化碳、喷施储存在钢瓶中的二氧化碳、用化学方法产生二氧化碳等。3.其他方面植物光合作用受诸多因素的影响,最大限度地满足农作物进行光合作用时对水、无机盐、温度等的需求,农业生产才能获得丰收。【易错提醒】①合理密植的目的是充分利用单位土地面积上的光能,提高光合作用效率,从而提高蔬菜的产量。光是进行光合作用的必要条件,光照时间越长,植物进行光合作用合成的有机物就越多,从而增加产量。②二氧化碳是光合作用的原料,原料越多,合成的有机物就越多,所以适度增加温室大棚中的二氧化碳的含量能提高产量。004题型考法考法01光合作用的探究实验植物进行光合作用对照实验的实验变量光:一个叶片进行部分遮光处理,见光部分为对照组,遮光部分为实验组。二氧化碳:在两个密闭装置内,一个装置内放清水(对照组),另一个装置内放氢氧化钠(实验组)。水:将一片叶子的主叶脉切断,阻止水分的运输,有水供给的部分为对照组,无水供给的部分为实验组。叶绿体:选取绿色植物的白班叶,叶片白斑部分无叶绿体,为实验组,叶片绿色部分有叶绿体,为对照组。【题型示例1】花叶薄荷的叶片上有白绿相间的花纹(如图)。用花叶薄荷作为实验材料进行光合作用的实验时,以下说法正确的是 ()A.为便于染色,应提前将植物放在黑暗处一昼夜B.在阳光下照射几个小时后,进行脱色处理C.为使叶片脱色,可将其剪下浸于沸水中加热D.使用碘液染色后,图中②处所示部位不变蓝【答案】B【解析】暗处理的目的是耗尽叶片中原有的淀粉,防止实验前光合作用产物对实验结果的干扰,而不是为了便于染色,A错误;阳光下照射几小时后,可以积累一定的光合作用产物,如淀粉等,然后进行脱色处理,以减轻绿色对染色结果的干扰,B正确;叶绿素可溶于酒精,不溶于水,C错误;图中②处细胞内含有叶绿体,可以进行光合作用并制造淀粉等有机物,故②处所示部位遇碘液变蓝,D错误。考法02影响光合作用因素分析1.光照强度:在一定范围内,光照强度增加,光合作用强度随之加强;但光照强度增加到一定程度后,光合作用强度不再增加。在夏季中午,由于部分气孔关闭,影响二氧化碳的进入,光合作用强度反而减弱,因此中午光照强度最强的时候,并不是光合作用强度最大的时候。(2)二氧化碳浓度:二氧化碳是光合作用的原料,其浓度影响光合作用的强度。二氧化碳浓度越高,光合作用越强;二氧化碳浓度越低,光合作越弱。
例如,温室种植蔬菜可适当提高大棚内二氧化碳的浓度以提高产量。(3)温度:在一定范围内,随温度升高,光合作用升高,但温度过高时光合作用反而下降,植物甚至死亡;温度越低,光合作用越弱。不同植物有不同的光合作用最适温度。
【题型示例2】兴趣小组同学为探究光照强度对光合作用的影响,将沉水植物箦藻放到实验装置(图1)中,用光照强度为6瓦、12瓦和24瓦的冷光灯等距离照射实验装置,观察有色液滴在玻璃管中的移动情况,实验结果如图2。以下说法不正确的是 ()图1注:瓶中溶液可保证容器内二氧化碳浓度恒定图2A.应提前将箦藻放在黑暗处一昼夜,以消耗原有的有机物B.箦藻光合作用产生氧气,导致玻璃管中有色液滴向右移动C.此实验中,在24瓦台灯照射下,玻璃管中有色液滴移动速率最快D.本实验说明在一定范围内,光照强度越强,光合作用越强【答案】A【解析】该实验通过观察有色液滴移动速率,即氧气的释放速率来探究光照强度对光合作用的影响,并不是通过淀粉的生成速率来探究光照强度对光合作用的影响,因此叶片中原有的有机物对实验结果无影响,A错误;由于瓶中二氧化碳浓度保持恒定,而箦藻可通过光合作用产生氧气,因此有色液滴会向右移动,B正确;由图2可知,此实验中,在24瓦台灯照射下,玻璃管中有色液滴移动速率最快,C正确;由图2实验结果可说明,在一定范围内,光照强度越强,光合作用越强,D正确。考法03光合作用原理在农业生产上的应用1、增大光照强度,延长光照时间。合理密植,间作套种。2、提高二氧化碳浓度。增施气肥或有机肥,农家肥。正其行,通其风:利于补充光合作用的原料二氧化碳。3、满足农作物对水、温度、无机盐的要求。【题型示例3】在封闭的温室内栽种农作物,下列不能提高作物产量的措施是(
)A.降低室内二氧化碳浓度 B.保持合理的昼夜温差C.增加光照强度 D.适当延长光照时间【答案】A【解析】A.二氧化碳是光合作用的原料,降低温室内二氧化碳浓度,光合作用强度减弱,因此不能提高作物产量,A符合题意。B.白天温度高,光合作用强,制造的有机物多;夜间降低温度可以使呼吸作用减弱,减少有机物的消耗,从而增加有机物的积累。因此保持合理的昼夜温差,能提高作物产量,B不符合题意。C.光合作用需要光,适当增加光照强度,光合作用制造的有机物增多,因此能提高作物产量,C不符合题意。D.光合作用需要光,适当延长光照时间,光合作用制造的有机物增多,因此能提高作物产量,D不符合题意。005深层记忆1.光合作用实质上是绿色植物通过叶绿体,利用光能,把二氧化碳和水转化成储存能量的有机物(如淀粉),并且释放出氧气的过程。2.光合作用反应式;二氧化碳+水→有机物+氧气3.在农业生产上,合理密植、间作套种、适度增加二氧化碳浓度等,都可以增强植物的光合作用,提高产量。00601强化训练一、选择题1.为探究二氧化碳是否为光合作用的必需原料,某同学进行了相关实验,实验装置如下所示,下列说法错误的是()A.将两装置同时放在黑暗处24小时,然后一起移到阳光下B.甲组为对照组,乙为实验组C.氢氧化钠的目的是除去环境中的二氧化碳D.实验结论是:二氧化碳是光合作用的必需原料【答案】B【分析】对照实验是在研究一种条件对研究对象的影响时,所进行的除了这种条件不同外,其他条件都相同的实验,这个不同的条件,就是唯一变量。一般的对实验变量进行处理的,就是实验组,没有对实验变量进行处理的就是对照组。为确保实验组、对照组实验结果的合理性,对影响实验的其他相关因素应设置均处于相同且理想状态,这样做的目的是控制单一变量,便于排除其它因素对实验结果的影响和干扰。【详解】A.将两装置同时放在黑暗处24小时,使叶片中的淀粉转运和消耗掉,以排除原有的淀粉对实验的干扰,保证实验结果所检测到的淀粉是实验过程中形成的然后一起移到阳光下,故A正确。B.一般的对实验变量进行处理的,就是实验组,没有对实验变量进行处理的就是对照组。因此,甲组为实验组,乙为对照组,故B错误。C.氢氧化钠溶液属于碱性溶液,而二氧化碳可以溶于水并和水反应生成碳酸,属于酸性溶液,因此氢氧化钠溶液和二氧化碳能发生中和反应,进而除去二氧化碳,故C正确。D.光合作用需要二氧化碳,甲装置中的植物因缺少光合作用的原料二氧化碳不能够进行光合作用,制作淀粉;乙装置中的植物有光合作用的原料二氧化碳,能够进行光合作用,制作淀粉。因此,实验结论是:二氧化碳是光合作用的必需原料,故D正确。故选B。2.马铃薯进行光合作用的结构与运输光合作用产物的结构分别是(
)A.根、导管 B.叶、导管 C.根、筛管 D.叶、筛管【答案】D【分析】植物体内主要有两条运输管道--导管和筛管。筛管位于韧皮部,运输有机物,方向从上往下;导管位于木质部,运输水和无机盐,方向从下向上。【详解】叶含叶绿体,是进行光合作用的场所;导管位于木质部,能运输水和无机盐,根吸收的水分和无机盐通过导管输送到叶;筛管位于韧皮部,能运输有机物,叶制造的有机物通过筛管向下运输到根的,D正确。故选D。3.花叶冬青的叶片边缘呈白色,叶片部分横切如图,下列相关叙述错误的是(
)A.①处细胞排列紧密,是保护组织B.②和③都能制造和储存营养物质C.④是气体进出和水分散失的门户D.该叶片可以探究光合作用的场所【答案】B【分析】叶片由表皮、叶肉和叶脉组成。图中①表皮、②③栅栏组织、④气孔。【详解】A.①表皮,细胞排列紧密,具有保护作用,属于保护组织,A正确。B.花叶冬青的叶片边缘呈白色,②处不含叶绿体,不能进行光合作用;③处含有叶绿体,能进行光合作用制造和储存营养物质,B错误。C.④气孔可以张开或关闭,是植物蒸腾失水的“门户”,也是气体交换的“窗口”,C正确。D.②处为叶片白色的边缘,不含叶绿体,③处含有叶绿体。通过②、③部位的比较,可以探究光合作用的场所,D正确。故选B。4.下列说法不正确的是()A.植物在白天进行的生理活动有图甲中的A、B、CB.图乙中代表光合作用的曲线是Ⅰ,它与图甲中的C生理活动相对应C.图甲中在无光条件下,植物吸收的气体主要是氧气D.移栽植物要去掉部分枝叶,目的是为了促进图甲中的B生理活动【答案】D【分析】(1)植物体呼吸作用吸收氧气,放出二氧化碳;光合作用是吸收二氧化碳放出氧气;蒸腾作用是水分以水蒸气的形式从植物体内散发到体外的过程;因而图甲中A表示呼吸作用,B表示蒸腾作用,C表示光合作用。(2)光合作用必须在光下才能进行,图乙中曲线I只有在白天有光进行,因此Ⅰ曲线表示光合作用;曲线Ⅱ在一天中变化不大,因此Ⅱ曲线表示呼吸作用。【详解】A.图甲A表示呼吸作用,B表示蒸腾作用,C表示光合作用。植物在白天有光植物可以进行C光合作用、A呼吸作用和B蒸腾作用,在夜晚因为无光故光合作用不能正常进行,只能进行A呼吸作用和B蒸腾作用,A正确。B.光合作用的原料是二氧化碳和水,产物是有机物和氧,场所是叶绿体,条件是有光,把光能转化成化学能储存在有机物里面。光合作用必须在光下才能进行,图乙中曲线Ⅰ只有白天有光进行,因此Ⅰ曲线表示光合作用,与图甲C中的生理活动相对应,B正确。C.图甲中植物在黑暗环境中吸收的气体主要是氧气,在黑暗的环境中植物只进行呼吸作用,不进行光合作用,因此吸收氧气,释放二氧化碳,C正确。D.移栽植物的根系或多或少的会有一定的破坏,吸水的能力会降低,因此在移栽植物时,往往要剪掉大量的枝叶,以降低蒸腾作用,减少水分的散失,避免移栽植物出现萎蔫现象,提高移栽植物的成活率。因此移栽植物要去掉部分枝叶,主要是为了降低图甲中的B蒸腾作用,D错误。故选D。5.香果树是我国特有的濒危珍稀植物,自然条件下成苗率低。为促进香果树繁育,科研人员研究不同遮阴程度对幼苗光合速率的影响,结果如图。下列相关叙述错误的是A.四组幼苗应置于相同环境温度下 B.光合速率受光照强度的影响C.轻度遮阴时幼苗释放的氧气多 D.重度遮阴条件最适宜培育幼苗【答案】D【分析】绿色植物通过叶绿体利用光能,把二氧化碳和水转化成储存能量的有机物(如淀粉),并且释放出氧气的过程,叫做光合作用。光合作用受光照强度的影响,一般来说,光照强度越强,光合作用速率越强。对照实验是在研究一种条件对研究对象的影响时,所进行的除了这种条件不同外,其他条件都相同的实验,这个不同的条件,就是唯一变量。一般的对实验变量进行处理的,就是实验组,没有对实验变量进行处理的就是对照组。该实验为了研究不同遮阴程度对幼苗光合速率的影响,设置了四组个组。从实验结果可知在轻度遮阴时幼苗光合作用强度最强。【详解】A.该对照实验中只能有一个变量(遮阴程度),其它条件应相同。这样便于排除其他条件干扰实验。因此四组幼苗应置于相同环境温度下,A正确。B.遮阴程度影响了光照强度,从实验结果可知幼苗的光合速率受光照强度的影响,B正确。C.从实验结果可知,轻度遮阴时幼苗光合速率最强,释放的氧气最多,C正确。D.重度遮阴条件下,幼苗的光合速率最低,产生的有机物过少,不利于幼苗的生长,D错误。故选D。6.马铃薯中淀粉含量可以达到79%,合成这些淀粉的原料主要是()A.水和无机盐 B.二氧化碳和水C.无机盐和氧气 D.有机物和氧气【答案】B【分析】绿色植物通过叶绿体,利用光能,把二氧化碳和水转化成储存能量的有机物,并且释放出氧气的过程,叫做光合作用。【详解】结合分析,光合作用的表达式为:。其中,水由植物的根从土壤中吸收而来,二氧化碳是通过叶片的气孔进入,即光合作用的原料是二氧化碳和水,产物是有机物和氧气,条件是光,场所是叶绿体。所以马铃薯光合作用制造有机物所需的原料主要是水和二氧化碳,B符合题意。故选B。7.下图是绿色植物叶肉细胞的生理活动示意图,下列叙述中错误的是(
)A.a表示的是二氧化碳,b表示的是有机物B.①表示的是叶绿体,②表示的是线粒体C.1过程只在白天进行,2过程只在晚上进行D.2过程中释放的能量最终来自光能【答案】C【分析】(1)绿色植物通过叶绿体,利用光能,把二氧化碳和水转化成储存能量的有机物,并且释放出氧气的过程,叫做光合作用。(2)细胞内的有机物在氧的参与下被分解成二氧化碳和水,同时释放出能量的过程,叫做呼吸作用。【详解】A.光合作用的原料是二氧化碳和水,产物是有机物和氧气,可见a表示的是二氧化碳,b表示的是有机物,A正确。B.进行光合作用的场所是叶绿体,呼吸作用的场所是线粒体,可见①表示的叶绿体,②表示的是线粒体,B正确。C.进行光合作用的条件是光,呼吸作用的条件是有光无光都可以。1过程只在白天进行,2过程呼吸作用白天、晚上都能进行,C错误。D.地球上几乎所有的生态系统所需要的能量都来自太阳,太阳能是维持生态系统正常运转的动力。2呼吸作用所获得的能量来自植物光合作用制造的有机物,最终来自光能,D正确。故选C。8.垂柳和旱柳是北京地区常见的绿化树种。为选育优良的柳树品种,园林工作者进行了如下研究。下列叙述错误的是(
)A.随光照强度增加,两种幼苗的光合速率均增强B.相同光照强度下,旱柳的光合速率更高C.随光照强度增加,旱柳释放的氧气比垂柳少D.光合作用主要在叶肉细胞的叶绿体中进行【答案】B【分析】绿色植物通过叶绿体利用光能,把二氧化碳和水转化成储存能量的有机物(如淀粉),并且释放出氧气的过程,叫做光合作用。【详解】据图可知,在一定范围内,随光照强度的增强,两种柳树幼苗的光合速率均逐渐增加。在相同光照强度下,旱柳的光合速率低于垂柳的光合速率,释放的氧气比垂柳少,垂柳的光合速率更高,利于合成更多的有机物,因此生长更快,更适合作为造林和绿化树种。叶绿体是光合作用的场所,把光能转化为化学能贮存在有机物中,是绿色植物细胞特有的一种能量转换器,B符合题意。故选B。9.某同学利用如图所示装置研究黑藻的光合作用。以下有关该实验的叙述错误的是(
)A.本实验可以探究黑藻的光合作用是否能够产生氧气B.乙装置的作用是排除黑藻和光照对实验结果的影响C.甲装置中收集到的气体可以使带火星的小木条复燃D.光照强度改变会影响甲装置内单位时间气泡产生量【答案】B【分析】绿色植物通过叶绿体利用光能,把二氧化碳和水转化成储存能量的有机物(如淀粉),并且释放出氧气的过程,叫做光合作用。可见光合作用的原料是二氧化碳和水;场所是叶绿体;条件是光;产物是:有机物和氧。【详解】A.甲乙两组实验的变量是金鱼藻,故本实验可以探究黑藻的光合作用是否能够产生氧气,A正确。B.对照实验是在研究一种条件对研究对象的影响时,所进行的除了这种条件不同外,其他条件都相同的实验,这个不同的条件,就是唯一变量。一般的对实验变量进行处理的,就是实验组,没有对实验变量进行处理的就是对照组。故乙装置的作用是对照,B错误。C.甲装置中收集到的气体是黑藻在光下进行光合作用制造的氧气。而氧气能助燃,能使带火星的小木条复燃,C正确。D.在一定范围内,光照强度越强,光合作用越强。故光照强度改变会影响甲装置内单位时间气泡产生量,D正确。故选B。【点睛】正确识记并理解光合作用的过程和对照实验的设计方法是解题的关键。10.某同学在选修课上利用图示装置进行了光合作用影响因素的探究实验,实验处理及结果如下表。下列叙述正确的是(
)组别实验处理绿叶中的淀粉含量相对值有无光照实验使用的溶液①无2mol/L氢氧化钠溶液0②有0.5%碳酸氢钠溶液0③有1%碳酸氢钠溶液0.14④有1.5%碳酸氢钠溶液0.18⑤有2%碳酸氢钠溶液0.19⑥有2mol/L氢氧化钠溶液0.24注:氢氧化钠溶液能吸收二氧化碳、碳酸氢钠溶液能提供二氧化碳A.绿萝枝条不需要置于黑暗条件下处理一昼夜B.①、②组结果说明二氧化碳是光合作用的原料C.该实验表明适当增加二氧化碳可促进光合作用D.②〜⑥组的变量是实验使用的溶液类型不同【答案】C【分析】科学探究的一般过程:提出问题、作出假设、制订计划、实施计划、得出结论、表达和交流。【详解】A.由实验可知,绿萝枝条需要置于黑暗条件下处理一昼夜,因这样才能将原有的淀粉运走耗尽,以排除对实验结果的干扰,A错误。B.①、②组变量有两个,一个是光照,一个是实验使用的溶液类型和浓度不同,不能形成对照实验,B错误。C.分析实验数据可知,碳酸氢钠溶液浓度越高,光合作用制造的淀粉越多,该实验表明适当增加二氧化碳可促进光合作用,C正确。D.②〜⑤组和⑥组实验使用的溶液不同,并且②〜⑤组碳酸氢钠溶液浓度逐渐增加,不能形成对照实验,D错误。故选C。11.下图是用牵牛花探究光合作用的实验装置(该装置先经过暗处理,再放到光照条件下),下列叙述正确的是(
)A.a叶用铝箔遮光是为了耗尽叶片中的淀粉 B.b叶和d叶形成对照,变量是二氧化碳C.c叶脱色后用碘液染色,整片叶都变蓝 D.该实验可得出结论:绿叶能制造氧气【答案】B【分析】对照实验是在研究一种条件对研究对象的影响时,所进行的除了这种条件不同外,其他条件都相同的实验,这个不同的条件,就是唯一变量。一般的对实验变量进行处理的,就是实验组,没有对实验变量进行处理的就是对照组。【详解】A.a叶用铝箔遮光是为了在叶片上,形成有光照和无光照的对照实验,A错误。B.b装置中是能够吸收二氧化碳的氢氧化钠溶液,d装置中是清水,清水不能吸收二氧化碳。因此,b叶和d叶形成对照,变量是二氧化碳,B正确。C.白斑部分的植物细胞内不含有叶绿体,不能进行光合作用制造淀粉,因此c叶(有白斑)脱色后滴加碘液,白斑部分不变蓝,绿色部分能够变蓝,C错误。D.a叶片中的遮光部分和未遮光部分对照,可以证明光是光合作用的条件;b叶(无二氧化碳)和d叶(有二氧化碳),可以证明二氧化碳是光合作用的原料;c叶的绿色部分具有叶绿体,白斑部分无叶绿体,可以证明叶绿体是植物进行光合作用的场所,D错误。故选B。12.某兴趣小组的同学对光合作用展开了如图所示的探究实验。下列叙述不正确的是()A.实验前需要将实验材料放置在黑暗处一昼夜B.实验中所选用的塑料袋应该是透明的C.甲装置中的叶片脱色后,用碘液染色会变为蓝色D.该实验可说明二氧化碳是光合作用的原料【答案】C【解析】光合作用的原料是水和二氧化碳,条件是光能,产物是有机物和氧气,光合作用的场所是叶绿体。【详解】A.实验前,应将甲、乙装置中的天竺葵在黑暗处放置一昼夜,目的是让天竺葵消耗掉叶片中原有的淀粉,以免影响实验结果的可靠性,A正确。B.实验中所选用的塑料袋应该是透明的,便于透光,B正确。C.甲装置由于吸收剂能吸收掉二氧化碳,而使得植物不能正常进行光合作用,不能制造有机物淀粉,因此用碘液染色不会变蓝色,C错误。D.该探究实验的实验目的是探究二氧化碳是否是光合作用的原料,D正确。故选C。【点睛】在科学探究实验中,控制变量和设置对照实验是设计实验方案必须处理好的两个关键问题,本实验对变量的控制科学合理,实验方案设计恰当。13.国槐是北京市市树,古老的国槐更是宝贵的自然资源。研究者在6月的一天内,检测了树龄为20年、120年和800年的国槐的光合速率,以评估古槐的生长状况,结果如下图。下列叙述错误的是(
)A.可通过二氧化碳吸收速率反映国槐光合速率B.11:00前,随着光照强度增加,光合速率升高C.13:00前后光合速率降低,可能与气孔关闭有关D.800年的国槐合成有机物能力最强,生长最旺盛【答案】D【分析】(1)蒸腾作用是水分从活的植物体表面以水蒸气状态散失到大气中的过程。叶是蒸腾作用的主要器官。在夏日中午12~14时,由于阳光过强,蒸腾作用过强,植物为了保持水分使气孔关闭,就会影响二氧化碳的进入,从而抑制光合作用的进行,造成光合作用的速率下降。(2)光合作用是绿色植物通过叶绿体,利用光能,把二氧化碳和水转化成储存能量的有机物(如淀粉),并且释放出氧气的过程。其实质是制造有机物,储存能量。(3)细胞利用氧,将有机物分解成二氧化碳和水,并且将储存在有机物中的能量释放出来,供给生命活动需要,这个过程叫做呼吸作用。【详解】A.光合作用过程中,叶绿体中固定还原的二氧化碳有两个途径:一是从外界环境中吸收的,二是线粒体提供的,这两条途径加在一起就是总光合,而其中从外界环境中吸收的就是净光合速率,所以可以用二氧化碳的吸收速率表示国槐的光合速率,A正确。B.观图可知,11:00前,随着光照强度增加,光合速率逐渐增大,当光照强度增大到一定程度,光合速率基本不再增大,B正确。C.观图可知,在中午13:00时,由于气温逐渐升高,蒸腾作用逐渐增强,植物的部分气孔关闭,影响二氧化碳的吸收,使光合速率下降,C正确。D.分析图中曲线可知,800年的国槐合成有机物能力最弱,生长最不旺盛;20年的国槐合成有机物能力最强,生长最旺盛,D错误。故选D。【点睛】能够正确分析光合速率的曲线图,提高图表的分析能力是解答此类题目的关键。14.某兴趣小组同学利用黑藻探究绿色植物的光合作用,设计了下图实验装置,下列分析合理的是(
)A.瓶中的水不参与黑藻的光合作用B.收集装置产生的气体可使余烬木条复燃C.若将黑藻更换为水绵,无法完成光合作用的实验D.将台灯放置在更远的位置,单位时间内产生的气泡数量增加【答案】B【分析】绿色植物通过叶绿体,利用光能,把二氧化碳和水转变成贮存能量的有机物,并且释放出氧气的过程,称为光合作用。【详解】光合作用需要水,A错误。收集装置产生的气体为光合作用产物氧气,其可使余烬木条复燃,B正确。水绵含有叶绿体,能进行光合作用,C错误。将台灯放置在更远的位置,光合作用效率降低,因此单位时间内产生的气泡数量减少,D错误。【点睛】掌握光合作用。15.为了探究秋葵在我国北方种植的适宜条件研究者测定了不同栽培条件下的植物生长指标。下列不宜用作评价光合速率的指标是(
)A.秋葵中营养物质的含量B.叶肉细胞叶绿体的数量C.气孔的开放程度D.单位土地的施肥量【答案】D【分析】光合速率又称“光合强度”,是光合作用强弱的一种表示法。光合速率的大小可用单位时间、单位叶面积所吸收的二氧化碳或释放的氧气表示,亦可用单位时间、单位叶面积所积累的干物质量表示。【详解】A.光合作用的实质是合成有机物,储存能量,因此可以用营养物质的含量来衡量光合速率,A不符合题意。B.光合作用的场所是叶绿体。叶肉细胞内叶绿体数量越多,单位时间内越有利于光合作用的进行,B不符合题意。C.光合作用的原料之一二氧化碳主要是由叶片的气孔进入叶片细胞,因此,气孔的开放程度越大,进入叶片的二氧化碳越多,越有利于光合作用的进行,C不符合题意。D.给植物施肥,主要是为植物的生长提供无机盐,故单位土地的施肥量,无法衡量光合作用的速率,D符合题意。故选D。16.北方日光温室中常利用LED灯补光来弥补自然光照不足。研究人员对LED灯补光及红、蓝光比例对番茄产量的影响进行实验,结果如图。下列相关叙述错误的是()A.番茄植株可以在光下合成有机物B.对照组番茄植株不进行LED灯补光C.LED灯补光均能提高番茄产量D.红、蓝光比例为9:1增产效果最好【答案】D【分析】对照实验:在探究某种条件对研究对象的影响时,对研究对象进行的除了该条件不同以外,其他条件都相同的实验。根据变量设置一组对照实验,使实验结果具有说服力。一般来说,对实验变量进行处理的,就是实验组。没有处理的就是对照组。【详解】A.番茄植株可以在光下通过光合作用合成有机物,A正确。B.由该柱形图可以看出对照组的果实鲜重是最少的,因此是没有补任何光线,B正确。C.补光实验进行一段时间后,研究人员选株取样收集成熟果实,测定果实鲜重,据图可知,a、b、c三组果实鲜重大于对照组,因此LED灯补光均能提高番茄产量,C正确。D.据图可知,a、b、c三组果实鲜重大于对照组;b组的果实鲜重最大,因此b组的补光效果最好,红光与蓝光比例为7:1,D错误。故选D。17.菜农需要通过特定措施来提高大棚蔬菜的产量,下列措施没有涉及光合作用原理的是()A.增加光照强度 B.降低夜间温度C.提高二氧化碳浓度 D.延长光照时间【答案】B【分析】影响植物光合作用的因素有:光照、二氧化碳的浓度等,其中二氧化碳的浓度越高光合作用就越强,制造的有机物就越多。【详解】ACD.光是光合作用必不可少的条件。一定范围内,光照强度越强,光合作用就越强,所以适当增加光照强度,延长光照时间,植物光合作用就强;二氧化碳是植物进行光合作用的主要原料,在一定范围内,二氧化碳的浓度越高光合作用就越强,ACD不符合题意。B.呼吸作用的实质是分解有机物,释放能量,适当降低夜间温度,减弱呼吸作用,有利于植物生长,没有涉及光合作用原理,B符合题意。故选B。18.下列生产生活中的具体措施与其目的对应错误的是()A.课间休息多看远处——避免眼部肌肉疲劳B.进食过程不说笑——避免影响营养吸收C.绿色出行——减少二氧化碳排放D.合理密植——充分利用光等环境条件【答案】B【分析】人的咽喉是食物和空气的共同通道。人类的活动可以改善生态环境,也可以破坏生态环境。人类的生活和生产活动应从维护生物圈可持续发展的角度出发,按照生态系统发展的规律办事,否则生态平衡就破坏。【详解】A.长时间近距离注视电脑显示屏、近距离看书,就会导致晶状体过度变凸,因此课间休息多看远处可以避免眼部肌肉疲劳,预防近视,A正确。B.倘若吃饭时谈笑风生就会使会厌软骨来不及向后倾斜,不能及时将喉门盖住,导致食物“呛”入气管的事故发生,B错误。C.绿色低碳出行会减少减少二氧化碳的排放,C正确。D.合理密植可充分利用光照,提高作物产量,D正确。故选B。19.景宁木兰为濒危物种,科研人员对其幼苗在不同光照强度下光合作用的季节变化及适应机制进行了研究。下列叙述错误的是(
)A.景宁木兰进行光合作用的场所是叶绿体B.实验中幼苗种植的土壤和水分条件应适宜C.秋季种植景宁木兰时最适光照强度为40%D.夏季遮荫程度越高越适合景宁木兰的生长【答案】D【分析】光合作用是指绿色植物通过叶绿体,利用光能,把二氧化碳和水转化成储存着能量的机物,并释放出氧的过程。影响光合作用的环境要素主要有光照强度、温度和二氧化碳浓度。【详解】A.光合作用的场所是叶绿体,A正确。B.对照实验中要遵循单一变量原则,因此实验中幼苗种植的土壤和水分条件应相同且适宜,避免偶然因素的影响,B正确。C.分析柱状图可知,秋季种植景宁木兰时光照强度为40%时光合作用速率最高,C正确。D.由图可知,夏季种植景宁木兰时光照强度为100%时光合作用速率最高,因此夏季遮荫程度越低越适合景宁木兰的生长,D错误。故选D。20.大兴瓜农利用温室大棚种植西瓜,既增产又丰收,而且西瓜甘甜多汁。在种植过程中采取的措施主要利用呼吸作用原理的是(
)A.延长光照时间 B.增加二氧化碳浓度C.合理密植 D.夜间适当通风降温【答案】D【分析】影响植物光合作用的因素有光照强度、二氧化碳浓度等,影响植物呼吸作用的因素有氧气和二氧化碳的浓度、温度等,据此答题。【详解】A.延长光照时间,能提高光合作用的效率,和呼吸作用无关,A不符合题意。B.增加二氧化碳浓度,能提高光合作用的效率,和呼吸作用无关,B不符合题意。C.合理密植是充分利用光合作用原理的表现,和呼吸作用无关,C不符合题意。D.夜间适当通风降温,夜间植物进行呼吸作用,降低温度能抑制呼吸作用,减少有机物从消耗,提高西瓜的产量,D符合题意。故选D。21.在封闭的温室内栽种农作物,下列不能提高作物产量的措施是(
)A.降低室内二氧化碳浓度 B.保持合理的昼夜温差C.增加光照强度 D.适当延长光照时间【答案】A【解析】光合作用是绿色植物通过叶绿体,利用光能,把二氧化碳和水转化成贮存着能量的有机物(主要是淀粉),并且释放出氧气的过程。影响植物光合作用的因素有光照强度、二氧化碳浓度、温度等,据此解答。【详解】A.二氧化碳是光合作用的原料,降低温室内二氧化碳浓度,光合作用强度减弱,因此不能提高作物产量,A符合题意。B.白天温度高,光合作用强,制造的有机物多;夜间降低温度可以使呼吸作用减弱,减少有机物的消耗,从而增加有机物的积累。因此保持合理的昼夜温差,能提高作物产量,B不符合题意。C.光合作用需要光,适当增加光照强度,光合作用制造的有机物增多,因此能提高作物产量,C不符合题意。D.光合作用需要光,适当延长光照时间,光合作用制造的有机物增多,因此能提高作物产量,D不符合题意。故选A。【点睛】解答此类题目的关键是理解掌握光合作用的原理的应用。二、非选择题21.番茄酸甜可口、营养丰富深受消费者青睐。在番茄种植和培育过程中,菜农常采取一些栽培措施,促进番茄的生长发育,以达到增产增收的目的。作物番茄ABC株高/cm6862182175光饱和点μmol·m-2·s-170012801260650
(1)在大棚种植番茄的过程中,通过增施有机肥,利用微生物分解有机物产生的方法,增强植株的光合作用。(2)某研究小组以富硒番茄为材料所做相关实验的结果如图1所示,随着种植密度的的增加,单株光合作用强度,出现这一现象的原因是。(3)据如图分析,N点与M点相比,限制单株番茄光合作用强度最主要的环境因素是。(4)间作套种是指在同一块农田上于同一生长期内间隔种植不同作物,充分利用光能、空间资源,以提高农作物的产量。现有某品种番茄及3种作物,在正常条件下能达到的株高和光饱和点(光合作用达到最大时所需的光照强度)如表所示。请从提高光照的利用率角度分析,最适合与该品种番茄间作套种的作物是,理由是。【答案】(1)二氧化碳/无机物、无机盐(2)逐渐降低种植密度过大叶片接受不到充足的光照。(3)光照(4)B作物B光饱和点高且长得高,可利用上层光照进行光合作用;番茄光饱和点低且长得矮,与作物B间作后,能利用下层弱光进行光合作用(意思对给分)【分析】合理密植,有利于农作物充分利用光能,提高光合作用效率。种植过密,植物叶片相互遮盖,只有上部叶片进行光合作用,种植过稀,部分光能得不到利用,光能利用率低。只有合理密植才是最经济的做法。【详解】(1)在生产过程中,为了提高植物光合作用的强度,获得蔬菜的丰收,有些菜农在大棚里增施二氧化碳。呼吸作用是生物的生活细胞吸收空气中的氧将体内的有机物分解成二氧化碳和水,并释放出能量。白天温度高光合作用强,夜间温度低呼吸作用低消耗的有机物少,这样积累的有机物就多。(2)合理密植,有利于农作物充分利用光能,提高光合作用效率。种植过密,植物叶片相互遮盖,只有上部叶片进行光合作用,种植过稀,部分光能得不到利用,光能利用率低。从坐标图可以看出,随着种植密度的的增加,单株光合作用强度逐渐降低,出现这一现象的原因是种植密度过大叶片接受不到充足的光照。(3)光是进行光合作用必要条件,合理密植既充分利用了单位面积上的光照而避免造成浪费,又不至于让叶片相互遮挡,影响光合作用的进行。因此,据如图分析,N点与M点相比,限制单株番茄光合作用强度最主要的环境因素是种植密度过大叶片接受不到充足的光照。(4)根据表格信息可知该番茄品种与作物B之间株高差值最大,且作物B光饱和点高,该番茄光饱和点低,在同一生长期内,同一农田上间隔种植两种作物,高矮植物搭配,更有利于提高光能的利用率,故应选择B作物进行间作套种。22.为深入了解玉米大豆间作模式对提高作物品质及生态环境的影响,某科研团队进行了如下研究。单作模式间作模式淀粉71.2%73.1%蛋白质9.7%10.5%脂肪4.1%4.5%赖氨酸0.23%0.27%图1玉米大豆间作模式图2(1)玉米和大豆的种子外都有果皮包被,属于植物。玉米大豆间作应避免玉米对大豆过分遮蔽,使玉米和大豆都能充分进行作用,达到增产增收的目的。(2)将玉米单作与间作模式各取120粒玉米籽粒,测定这些籽粒中淀粉、蛋白质、脂肪和赖氨酸的含量,取值进行对比。结果如图2所示。据图2可知,间作玉米中淀粉、蛋白质、脂肪和赖氨酸的含量均单作玉米中淀粉、蛋白质、脂肪和赖氨酸的含量。结果表明玉米大豆间作模式(填“利于”或“不利于”)提升玉米品质。(3)科研人员继续进行实验。将大豆单作与间作模式各取120粒大豆种子,测定这些种子中蛋白质、可溶性糖、粗脂肪和淀粉的含量。结果显示两种模式下大豆中以上物质的含量变化不大,优劣相抵。结果如图3所示。由此可以得出的实验结论是。(4)锈病是玉米叶部的主要病害,这种病原菌对大豆不侵染。而大豆灰斑病的病原菌对玉米不致病,两者间作,可有效减轻或阻断这些病原菌的传播。由此可以看出两种作物间作可在增加产量的同时减少用量,更好地保护生态环境。【答案】(1)被子光合(2)平均高于利于(3)玉米大豆间作对提升大豆的品质效果不明显(4)农药【分析】绿色植物通过叶绿体利用光能,把二氧化碳和水转化成储存能量的有机物(如淀粉),并且释放出氧气的过程,叫做光合作用。可见光合作用的原料是二氧化碳和水;场所是叶绿体;条件是光;产物是:有机物和氧。【详解】(1)种子植物根据种子外面是有无果皮包被分为:被子植物和裸子植物,像玉米和大豆的种子外都有果皮包被,属于被子植物。玉米、大豆间作应避免玉米对大豆过分遮蔽,使玉米和大豆都能充分利用光能进行光合作用,达到增产增收的目的。(2)将玉米单作与间作模式各取120粒玉米籽粒,测定这些籽粒中淀粉、蛋白质、脂肪和赖氨酸的含量,取平均值进行对比,以减小误差。据表可知,间作玉米中淀粉、蛋白质、脂肪和赖氨酸的含量均高于单作玉米中淀粉、蛋白质、脂肪和赖氨酸的含量。结果表明玉米大豆间作模式利于提升玉米品质。(3)科研人员继续进行实验。将大豆单作与间作模式各取120粒大豆种子,测定这些种子中蛋白质、可溶性糖、粗脂肪和淀粉的含量。结果显示两种模式下大豆中以上物质的含量变化不大,优劣相抵。结果如图3所示。由此可以得出的实验结论是玉米大豆间作对提升大豆的品质效果不明显。(4)锈病是玉米叶部的主要病害,这种病原菌对大豆不侵染。而大豆灰斑病的病原菌对玉米不致病,两者间作,可有效减轻或阻断这些病原菌的传播。由此可以看出两种作物间作可在增加产量的同时减少农药用量,更加的环保。23.在甜椒的农业生产中,通常采取沟灌的方式进行灌溉,但该方式耗水量大。为寻求更好的灌溉方式,科研人员进行了如下研究。(1)选取相同面积的三块样地,将生长状况一致的等量甜椒幼苗种植至各样地中,每个样地幼苗数量不宜过少,目的是。(2)按图1所示分别对三块样地进行灌溉,使各样地土壤含水量基本保持一致。幼苗生长中还要保证各样地的等条件相同且适宜。(3)分别测定三块样地甜椒生产的相关指标,结果如图2和表所示。灌溉方式灌水总量(m3/hm2)甜椒产量(kg/hm2)沟灌2813.627522.7滴灌2407.233548.7渗灌2276.336561.7①甜椒根系吸收的水分通过组织运输到叶片,可作为原料参与光合作用。②图2中,通过测定来反映光合速率。据表可知,甜椒产量最高的灌溉方式是渗灌,推测原因是:由于渗灌的给水位置在土壤深层,能根系向下生长,进而促进叶的生长,光合作用合成的最多,因此产量最高。③为了验证上述推测,可以进一步测定三种灌溉方式下甜椒的等指标,并进行比较。(4)综合以上信息分析,渗灌可作为甜椒生产上既能增产又能的灌溉方式。【答案】避免偶然因素的影响,减小误差光照输导二氧化碳吸收速率促进有机物叶片面积节水【分析】(1)对照实验:在探究某种条件对研究对象的影响时,对研究对象进行的除了该条件不同以外,其他条件都相同的实验。根据变量设置一组对照实验,使实验结果具有说服力。一般来说,对实验变量进行处理的,就是实验组。没有处理是的就是对照组。(2)绿色植物的光合作用是在叶绿体里利用光能把二氧化碳和水合成有机物,释放氧气,同时把光能转变成化学能储存在合成的有机物中的过程。【详解】(1)选取相同面积的三块样地,将生长状况一致的等量甜椒幼苗种植至各样地中,每个样地幼苗数量不宜过少,目的是避免偶然因素的影响,减小误差。(2)按图1所示分别对三块样地进行灌溉,使各样地土壤含水量基本保持一致。幼苗生长中还要保证各样地的光照、温度等条件相同且适宜。(3)①根吸收水分和无机盐的主要部位是成熟区,根内部一部分细胞分化形成导管,能输导水分和无机盐。甜椒根系吸收的水分通过输导组织运输到叶片,可作为原料参与光合作用。②图2中,通过测定二氧化碳吸收速率来反映光合速率。据表可知,甜椒产量最高的灌溉方式是渗灌,推测原因是:由于渗灌的给水位置在土壤深层,根生长具有向地性和向水性,能促进根系向下生长,进而促进叶的生长,光合作用合成的有机物最多,因此产量最高。③为了验证上述推测,可以进一步测定三种灌溉方式下甜椒的叶片面积、主茎周长等指标,并进行比较。(4)综合以上信息分析,渗灌可作为甜椒生产上既能增产又能节水的灌溉方式。【点睛】解此题要求掌握光合作用相关知识和对照试验设置的基本要求,同时要求掌握一定的读图能力。24.大豆是我国重要的粮油、饲料兼用作物。如图所示,大豆和玉米套种能够充分利用土地,减少田间病虫害,增加总产量。但是玉米会对大豆生长发育?造成遮蔽,影响大豆对光的采集和利用。为研究不同遮蔽对苗期大豆光合作用的影响,科研人员进行了如下实验:①实验在人工气候室内进行,白天温度25℃,晚上20℃,每天光照12小时。②选取大小相似的大豆幼苗若干,设置不同程度遮蔽处理,在上午10:00到12:00测定光合速率,实验处理及结果如下表:组别遮蔽程度光照强度光合速率(μmol.m-2,s-1)(μmolCO2.m-2,s-1)第一组遮光20%32014.12第二组遮光40%24012.29第三组遮光75%10010.49(1)遮蔽程度可以反应对大豆光合作用的影响。分析数据可知,随着遮蔽程度增加,大豆光合速率
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