光合作用速率的測定方法

1、 光合作用速率的測定方法 一、“半葉法”-測光合作用有機物的生產量。即單位時間、單位葉面積干物質的量 【例1】某研究小組用番茄進行光合作用實驗，采用“半葉法”對番茄葉片的光合作用強度進行測定。其原理是：將對稱葉片的一部分(A)遮光，另一部分(B)不做處理（見圖1），并采用適當的方法（可先在葉柄基部用熱水或熱石蠟液燙傷，或用呼吸抑制劑處理）阻止兩部分的物質和能量轉移。在適宜光照下照射6h后，在A、B的對應部位截取同等面積的葉片。烘干稱重，分別記為MAMB，獲得相應數據，則可計算出該葉片的光合作用強度，其單位是mg (dm2·h)。 問題：若M=MBMA，則M表示 _ 。 【解析】如圖l

2、所示，A部分遮光，這半片葉片雖不能進行光合作用，但仍可照常進行呼吸作用。另一半B部分葉片既能進行光合作用，又可以進行呼吸作用。 設初始質量為a，呼吸作用消耗質量為b，凈光合質量為b，則：MA=ab，MB=a+c，所以：M=MB -MA=c+b，即M表示總光合作用質量。 這樣，真正光合速率（單位：mg/dm2h）就是M值除以時間再除以葉面積。 【答案B葉片被截取部分在6h內光合作用合成的有機物總量 二、氣體體積變化法一測光合作用O2產生（或CO2消耗）的體積 【例2】某生物興趣小組設計了如圖2所示的裝置進行光合速率的測試實驗（忽略溫度對氣體膨脹的影響）。 (1)測定植物的呼吸作用強度：在該裝置的

3、小燒杯中放入適宜濃度的NaOH溶液適量；將玻璃鐘罩遮光處理，放在適宜溫度的環(huán)境中；th后記錄紅墨水滴移動的方向和刻度，得X值。 (2)測定植物的凈光合作用強度：在該裝置的小燒杯中放入NaHCO3緩沖溶液適量；將裝置放在光照充足、溫度適宜的環(huán)境中；1h后記錄紅墨水滴移動的方向和刻度，得Y值。 請你預測在植物生長期紅墨水滴最可能移動的方向并分析原因，并將結果填入表中： 項目 紅墨水滴移動 原因分析 測定植物呼吸作用測定植物凈光合作 a b C d 【解析】(1)測定植物的呼吸作用強度時，將玻璃鐘罩遮光處理，綠色植物只進行呼吸作用。植物進行有氧呼吸消耗O2，而釋放的CO2氣體被裝置中燒杯里的NaOH

4、溶液吸收，導致裝置內氣體體積減小，壓強減小。紅色液滴向左移動，向左移動的距離X就代表植物進行有氧呼吸消耗的O2量，即有氧呼吸產生的CO2量。 (2)測定植物的凈光合作用強度：裝置的燒杯中放入的NaHCO3緩沖溶液可維持裝置中的CO2濃度；將裝置放在光照充足、溫度適宜的環(huán)境中。又處在植物的生長期，其光合作用強度超過呼吸作用強度，表現為表觀光合作用釋放O2，致使裝置內氣體量增加，紅色液滴向右移動，向右移動的距離Y就代表表觀光合作用釋放的O2量，也就是表觀光合作用吸收的CO2量。 故，依據實驗原理：真正光合速率=呼吸速率+表觀光合速率，就可以計算出光合速率。 【答案】a向左移動c將玻璃鐘罩遮光處理，

5、綠色植物只進行呼吸作用，植物進行有氧呼吸消耗O2，而釋放的CO2氣體被裝置中燒杯里的NaOH溶液吸收，導致裝置內氣體壓強減小，紅色液滴向左移動b向右移動d裝置的燒杯中放入的NaHCO3緩沖溶液可維持裝置中的CO2濃度；將裝置放在光照充足、溫度適宜的環(huán)境中，在植物的生長期，光合作用強度超過呼吸作用強度，表現為表觀光合作用釋放O2，致裝置內氣體量增加，紅色液滴向右移動 三、黑白瓶法測溶氧量的變化 【例3】某研究小組從當地一湖泊的某一深度取得一桶水樣，分裝于6對黑白瓶中，從剩余的水樣中測得原初溶解氧的含量為10 mg/L，白瓶為透明玻璃瓶黑瓶為黑布罩住的玻璃瓶。將它們分別置于6種不同的光照條件下，分

6、別在起始和1h后以溫克碘量法測定各組培養(yǎng)瓶中O2的含量，記錄數據如表所示： 光照強度(klx) 黑暗 a b C d e 白瓶溶氧量(mg/L) 3 IO 16 24 30 30 黑瓶溶氧量(mg/L) 3 3 3 3 3 3 (1)黑瓶中溶解氧的含量降低為3 mg/L的原因是 。該瓶中所有生物細胞呼吸消耗的O2量為 mg/L·h。 (2)當光照強度為c時，白瓶中植物光合作用產生的O2量為 mg/L·h。 (3)光照強度至少為 （填字母）時，該水層產氧量才能維持生物正常生活 耗氧量所需。 【解析】黑白瓶法常用于水中生物光合速率的測定。白瓶是透光瓶，里面可進行光合作用和呼吸作

7、用；黑瓶是不透光瓶，只能進行呼吸作用。在相同條件下培養(yǎng)一定時間，黑瓶中所測得的數據可以得知正常的呼吸耗氧量，白瓶中含氧量的變化可以確定表觀光合作用量，然后就可以計算出總的光合作用量。 (l)黑瓶中溶解氧的含量降低為3 mg/L的原因是：黑瓶不透光，植物不能進行光合作用產生O2，其中的生物呼吸消耗O2，該瓶中所有生物細胞呼吸消耗的O2量為：原初溶解氧-lh后含氧量，即10 - 3-7 (mg/L·h)。 (2)當光照強度為c時，表觀光合速率的大小為：1h后氧含量一原初溶解氧，即24 - 10=14 (mg/L·h)。呼吸速率為103=7 (mg/L·h)。真正光合速

8、率為14+7=21 (mg/L·h)。 (3)黑暗時，黑白瓶都是3 mg/L·h。說明水中生物呼吸速率為103=7 (mg/L·h)。所以光照強度至少為a時，凈光合速率為103=7 (mg/L·h)，才能維持該水層中生物正常生活耗氧量所需。 【答案】(1)黑瓶中植物不能進行光合作用產生O2，生物呼吸消耗O2 7 (2) 21 (3)a 四、小葉片浮起數量法定性比較光合作用強度的大小 【例4探究光照強弱對光合作用強度的影響，操作過程如表所示： 步驟 操作方法 說明 材料 處理 打孔 取生長旺盛的菠菜葉片，用直徑為l cm的打孔器打出小圓形葉片30片 注意避

9、開大的葉脈 抽氣 將小圓形葉片置于注射器內，并讓注射器吸入清水，待排出注射器內殘留的空氣后，用手堵住注射器前端的小孔并緩緩拉動活塞，使小圓形葉片內的氣體逸出 這一步驟可重復多次 沉底 將內部氣體逸出的小圓形葉片放入黑暗處盛有清水的燒杯中待用。 葉片細胞間隙充滿水，小葉片全都沉入水底 分組 取3只小燒杯，標記為A、B、C，分別倒入20 mL富含C02的清水。分別向3只小燒杯中各放入10片小圓形葉片 之前可用口通過玻璃管向清水內吹氣 對照 用3盞40 W臺燈分別向A、B、C3個實驗裝置進行強、中、弱3種光照 光照強弱（自變量）可通過調節(jié) 來決定 觀察 觀察并記錄葉片浮起的數量（因變量） 實驗預期：

10、 燒杯中的小葉片浮起的數目最多 本實驗除通過觀察相同時間內葉片上浮數量的多少來反映光合作用速率的大小，還可以通過3個燒杯中上浮相同葉片數量所用時間的長短進行描述，但該實驗方法只能比較大小，無法測出具體的量變。 【答案】臺燈與實驗裝置間的距離 A 五、紅外線CO2傳感器測量裝置中CO2濃度的變化 由于CO2對紅外線有較強的吸收能力，CO2的多少與紅外線的降低量之間有一定的線性關系，因此CO2含量的變化即可靈敏地反映在檢測儀上，常用紅外線CO2傳感器來測量CO2濃度的變化。 【例5】為測定光合作用速率，將一植物幼苗放人大錐形瓶中，瓶中安放一個CO2傳感器來監(jiān)測不同條件下瓶中CO2濃度的變化，如圖3

11、所示。相同溫度下，在一段時間內測得結果繪制成曲線，如圖4所示。 請據圖回答： (1)在60-120 min時間段內，葉肉細胞光合作用強度的變化趨勢為 ，理由是_ 。 (2)在60-120 min時間段，瓶內CO2濃度下降的原因是_ _ 。此時間段該植物光合速率為 ppm/min。 【解析】(1)在60-120min時間段內，葉肉細胞光合作用強度的變化趨勢為逐漸降低，理由是CO2的濃度逐漸降低。 (2)在60-120 min時間段，瓶內CO2濃度下降的原因是：植物的光合作用強度大于呼吸作用強度，CO2不斷減少。用瓶中安放的CO2傳感器來監(jiān)測瓶中CO2濃度，60 min內的變化是1500 - 500-1000 (ppm)該數值是60 min內凈光合作用消耗的C