影响光合作用强度的因素曲线解读

陕西 陈永刚

影响光合作用强度的因素曲线解读

陕西 陈永刚

一、真题分析

2015年高考中多套试题涉及影响光合作用强度的因素曲线问题，如：

【例1】（2015·江苏卷·节选）为了研究2个新育品种P1、P2 幼苗的光合作用特性，研究人员分别测定了新育品种与原种（对照）叶片的净光合速率、蛋白质含量和叶绿素含量，结果如下图所示。

请回答下列问题：

（1）图甲的净光合速率是采用叶龄一致的叶片，在_____________________相同的实验条件下，测得的单位时间、单位叶面积____________的释放量。

（3）由图可知，P1的叶片光合作用能力最强，推断其主要原因有：一方面是其叶绿素含量较高，可以产生更多的______________；另一方面是其蛋白质含量较高，含有更多的________________________。

【解析】（1）图甲探究温度对净光合速率的影响，CO2浓度需保证相同且适宜。光合速率可用单位时间、单位叶面积O2释放量或CO2吸收量表示。

（3）P1叶绿素含量高，吸收较多的太阳能用于光反应，产生更多的［H］和ATP；叶片中蛋白质含量较高，含有更多的与光合作用有关的酶，使光合速率加快。

【答案】（1）光照强度、CO2浓度 O2（3）［H］和ATP参与光合作用的酶

【考点定位】光合作用的过程和光合作用速率的影响因素。

【名师点睛】本题以有关影响光合作用速率的实验结果（曲线图和柱形图）为载体，考查学生对光合作用的过程和影响因素的掌握以及实验分析、处理能力。有关光合作用曲线图或者柱形图分析问题，关键在于熟练掌握基本过程，抓准光合速率的实质，横纵轴含义以及图中起点、转折点、终点等点的含义。

二、应对策略

新课标将“提高学生的生物科学素养”作为高中生物教育的核心任务，在内容标准中，选择生物科学领域中和人们生活关系比较密切的内容，注重对各种课程资源的开发。所以，要注意在现实生活背景中学习生物学，在解决实际问题的过程中获取知识。

（一）知识整合

1.概念分析

植物的光合作用速率：光合作用速率是光合作用强度的指标，通常以每小时每平方米叶面积吸收二氧化碳毫克数表示。由于植物进行光合作用吸收二氧化碳的同时，还进行呼吸作用，释放二氧化碳，这些二氧化碳未出植物体又被光合作用利用，所以，在光照下测定的二氧化碳的吸收量只是光合作用从外界吸收的量，称为表观光合速率。真正光合速率是指植物在光下实际把二氧化碳转化成有机物的量，即在单位时间内，叶面积从外界吸收和自身呼吸释放二氧化碳的量之和。

2.影响因素

（1）光照强度与光合作用强度的关系曲线分析

A点光照强度为0，此时植物只进行细胞呼吸，释放的CO2量可表示此时细胞呼吸的强度。AB段：随光照强度增强，光合作用强度也逐渐增强，CO2释放量逐渐减少，这是因为细胞呼吸释放的CO2有一部分用于光合作用，此时细胞呼吸强度大于光合作用强度。B点：细胞呼吸释放的CO2全部用于光合作用，即光合作用强度等于细胞呼吸强度（光照强度只有大于B点所示光照强度时，植物才能正常生长），B点所示光照强度称为光补偿点。BC段：表明随着光照强度不断加强，光合作用强度不断加强，到C点以上就不再加强了，C点所示光照强度称为光饱和点。

应用：与阳生植物相比，阴生植物的B点前移，C点较低，如图中虚线所示，间作套种农作物的种类搭配，林带树种的配置，可合理利用光能；适当提高光照强度可增加大棚作物产量。

（2）CO2浓度对光合作用强度的影响

Ⅰ曲线分析：图1和图2都表示在一定范围内，光合作用速率随CO2浓度的增加而增大，但当CO2浓度增加到一定范围后，光合作用速率不再增加。

Ⅱ点含义：①图1中A点表示光合作用速率等于细胞呼吸速率时的CO2浓度，即CO2补偿点；②图2中的A′点表示进行光合作用所需CO2的最低浓度；③图1的B点和图2中的B′点都表示CO2饱和点。

应用：在农业生产上可以通过“正其行，通其风”，增施农家肥等增大CO2浓度，提高光能利用率。

（3）温度对光合作用速率的影响

Ⅰ曲线分析：温度主要是通过影响与光合作用有关酶的活性而影响光合作用速率。

Ⅱ应用：冬天，温室栽培可适当提高温度，也可适当降低温度。白天调到光合作用最适温度，以提高光合作用速率；晚上适当降低温室的温度，以降低细胞呼吸，保证植物有机物的积累。

（4）必需元素供应对光合速率的影响

Ⅰ曲线分析：在一定浓度范围内，增大必需元素的供应，可提高光合作用速率，但当超过一定浓度后，会因土壤溶液浓度过高而导致植物渗透失水而萎蔫。

Ⅱ应用：根据作物的需肥规律，适时、适量地增施肥料，可提高农作物产量。

（5）水分的供应对光合作用速率的影响

Ⅰ影响：水是光合作用的原料，缺水既可直接影响光合作用，又会导致叶片气孔关闭，限制CO2进入叶片，从而间接影响光合作用。

Ⅱ应用：根据作物的需水规律合理灌溉。

（6）叶龄对光合速率的影响

Ⅰ曲线分析：①随幼叶不断生长，叶面积不断增大，叶内叶绿体不断增多，叶绿素含量不断增加，光合速率不断增加（OA段）。②壮叶时，叶面积、叶绿体、叶绿素都处于稳定状态，光合速率基本稳定（AB段）。③老叶时，随叶龄增加，叶内叶绿素被破坏，光合速率下降（BC段）。

Ⅱ应用：摘除老叶、残叶。

（7）多因子对光合速率的影响

曲线分析：P点时，限制光合速率的因素应为横坐标所表示的因子，随其因子的不断加强，光合速率不断提高。当到Q点时，横坐标所表示的因素，不再是影响光合速率的制约性因子，要想提高光合速率，可适当提高图示中的其他因子。

（二）解题技巧

曲线分析类试题的解答“三部曲”

一“审” 审读题干文字、标题、图表、注释及设问，获取关键信息。

二“析” 对应设问，深化解读图示、曲线、表格信息；首先是识标（坐标轴或标题含义），其次是明点（对比各曲线或表格各项间的异同，明确关键点变化的原因），最后是析图、析线或析表（理清各曲线的变化趋势或表格各项间的内在联系）。

三“联” 联系教材基础知识，构建基础知识与问题的关联点，准确规范答题。

三、真题对接

【例2】（2015·山东卷·节选）油菜果实发育所需的有机物主要来源于果皮的光合作用。

（2）图甲表示在适宜条件下油菜果实净光合速率与呼吸速率的变化。分析可知，第24天的果实总光合速率____

（填“大于”或“小于”）第12天的果实总光合速率。第36天后果皮逐渐为黄，原因是叶绿素含量减少而_________（填色素名称）的含量基本不变。叶绿素含量减少使光反应变慢，导致光反应供给暗反应的_____和_____减少，光合速率降低。

（3）图乙表示油菜种子中储存有机物含量的变化。第36天，种子内含量最高的有机物可用________染液检测；据图分析，在种子发育过程中该有机物由__________转化而来。

【答案】（2）小于 类胡萝卜素（或叶黄素和胡萝卜素）［H］（或NADPH） ATP （注：两空可颠倒） （3）苏丹Ⅲ（或苏丹Ⅳ） 可溶性糖和淀粉

【考点定位】物质跨膜运输方式、光合作用和细胞呼吸

【名师点睛】本题主要是考查光合作用与呼吸作用的综合题，旨在考查学生对光合作用的过程的掌握情况和从题图中获取有效信息并解决实际问题的能力。其中分析难点在于甲柱形图中，必须抓住了“总光合速率=呼吸速率+净光合速率”，明确图中白色柱形代表的是净光合速率，黑色柱形代表的是呼吸速率，才能正确作答。分析乙中曲线四种有机物含量变化趋势，才能得出脂肪增多的来源是可溶性糖和淀粉减少所致。

四、对位训练

【例3】科学家研究CO2浓度、光照强度和温度对同一种植物光合作用强度的影响，得到实验结果如下图。请据图判断下列叙述不正确的是 （ ）

A. 光照强度为a时，造成曲线Ⅱ和Ⅲ光合作用强度差异的原因是CO2浓度不同

B. 光照强度为b时，造成曲线Ⅰ和Ⅱ光合作用强度差异的原因是温度不同

C. 光照强度为a～b时，曲线Ⅰ、Ⅱ光合作用强度随光照强度升高而升高

D. 光照强度为a～c时，曲线Ⅰ、Ⅲ光合作用强度随光照强度升高而升高

【解析】 光合作用强度与光照强度和CO2浓度有着密切的关系，在不同阶段，起决定作用的因素不一样。光照强度为a～c，曲线Ⅰ光合作用强度随光照强度升高而升高，曲线Ⅲ则由于CO2浓度的限制不升高。

【答案】D

【例4】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℃，如图曲线表示该植物30℃时光合作用强度与光照强度的关系。若将温度调节到25℃条件下（原光照强度和CO2浓度不变），从理论上讲，图中相应点的移动分别是 （ ）

A. a点上移，b点左移，m值增加

B. a点不移，b点左移，m值不变

C. a点上移，b点右移，m值下降

D. a点下移，b点不移，m值上升

【解析】 温度降低，呼吸消耗减少，光照较弱时光合强度即可等于呼吸强度，净光合量增加。

【答案】A

（作者单位：陕西省咸阳市永寿县中学）