植物的光合作用產(chǎn)量

1、植物的光合作用產(chǎn)量一、知識(shí)間的聯(lián)系1、植物的光合作用光合作用是植物在葉綠體中利用光能將二氧化碳和水合成有機(jī)物、釋放氧氣、將光能轉(zhuǎn)變?yōu)榛瘜W(xué)能并儲(chǔ)存在有機(jī)物中的過程。光合作用包括光反應(yīng)和暗反應(yīng)兩個(gè)階段。光反應(yīng)需要光，將水分解為氧氣和還原態(tài)的氫，將光能轉(zhuǎn)變?yōu)?ATP 中的化學(xué)能。暗 反應(yīng)有光無光均可進(jìn)行，二氧化碳經(jīng)五碳化合物的固定生成三碳合物，三碳化合物在光反應(yīng)提供的還原態(tài)氫和 ATP 的作用下合成葡萄糖并生成水。光合作用的實(shí)質(zhì)是將光能轉(zhuǎn)變?yōu)榛瘜W(xué)能、將無機(jī)物轉(zhuǎn)變?yōu)橛袡C(jī)物。光合作用是自然界最基本的物質(zhì)代謝和能量代謝。2、植物的呼吸作用呼吸作用的實(shí)質(zhì)是分解有機(jī)物、釋放能量。呼吸作用包括有氧呼吸和無氧呼吸

2、。有 氧呼吸主要在線粒體中進(jìn)行，無氧呼吸在基質(zhì)中進(jìn)行。有氧呼吸和無氧呼吸的第一階段是相同的，都是在基質(zhì)中將葡萄糖分解為丙酮酸，產(chǎn)生還原態(tài)的氫。在無氧的情況下，丙酮酸繼續(xù)在基質(zhì)中被分解為酒精和二氧化碳或乳酸。在 有氧的情況下，丙酮酸進(jìn)入線粒體被分解釋放出二氧化碳并產(chǎn)生還原態(tài)氫，還原態(tài)的氫和氧結(jié)合生成水。呼吸作用的意義是為各項(xiàng)生命活動(dòng)提供能量。3、光合作用與呼吸作用的關(guān)系及光合作用產(chǎn)量光合作用與呼吸作用在物質(zhì)代謝上有密切的關(guān)系，一方面光合作用的產(chǎn)物是呼吸作用的反應(yīng)物，另一方面呼吸作用的產(chǎn)物又可作為光合作用的原料。但它們并不是可逆的反應(yīng)，這是1因?yàn)樗鼈兪窃诓煌膱鏊M(jìn)行的；光合作用利用了光能，而呼吸

3、作用釋放的能量被用于各項(xiàng)生命活動(dòng)；光合作用必須在有光的條件下進(jìn)行，而呼吸作用時(shí)時(shí)刻刻都在進(jìn)行。二、重難點(diǎn)知識(shí)講解1、光合作用產(chǎn)量植物的光合作用產(chǎn)量（即植物積累有機(jī)物的總量）取決于光合作用和呼吸作用兩方面，植物通過光合作用制造有機(jī)物，同時(shí)通過呼吸作用消耗有機(jī)物，因此光合作用產(chǎn)量 =光合作用合成的有機(jī)物總量 呼吸作用分解的有機(jī)物總量。凡是影響光合作用和呼吸作用的因素都會(huì)影響植物的光合作用產(chǎn)量，這些因素包括光（含光照強(qiáng)度、日照長度和光質(zhì)）、溫度、大氣中 CO2含量等等。2、光合作用強(qiáng)度和呼吸作用強(qiáng)度一般以光合速率和呼吸速率（即單位時(shí)間單位葉面積吸收和放出 CO2的量或放出和吸收 O2的量）來表示植物

4、光合作用和呼吸作用的強(qiáng)度，并以此間接表示植物合成和分解有機(jī)物的量的多少。在黑暗條件下植物不進(jìn)行光合作用，只進(jìn)行呼吸作用，因此此時(shí)測得的氧氣吸收量（即空氣中 O2 的減少量）或二氧化碳釋放量（即空氣中的 CO2增加量）直接反映呼吸速率。在光照條件下，植物同時(shí)進(jìn)行光合作用和呼吸作用，此時(shí)測得的空氣中氧氣的增加量（或二氧化碳減少量）比植物實(shí)際光合作用所產(chǎn)生的 O2量（或消耗的 CO2量要）少，因?yàn)橹参镌诠夂献饔玫耐瑫r(shí)也在通過呼吸作用消耗氧氣、放出二氧化碳。因 此此時(shí)測得的值并不能反映植物的實(shí)際光合速率，而反2映出表觀光合速率或稱凈光合速率。凈光合速率=實(shí)際光合速率呼吸速率三、典型題例有關(guān)植物光合作用

5、產(chǎn)量的考題在近幾年的上海和廣東生物高考試卷中都占有相當(dāng)?shù)谋壤＿@部分內(nèi)容與農(nóng)業(yè)、林業(yè)生產(chǎn)實(shí)際聯(lián)系密切，既可以考查學(xué)生對于光合作用、呼吸作用及其相互關(guān)系等知識(shí)的掌握，又可以考查學(xué)生運(yùn)用所學(xué)知識(shí)理解或解決實(shí)際問題的綜合能力。這部分考題以選擇題、簡答題等多種形式出現(xiàn)，而且往往結(jié)合圖表，因此還可以考查學(xué)生識(shí)圖轉(zhuǎn)換、計(jì)算等能力。例 1：將農(nóng)田一晝夜的溫度變化，光照變化和植物吸收 CO2的變化數(shù)據(jù)繪成曲線圖。請回答：（1）植物在段內(nèi)制造有機(jī)物，在段內(nèi)積累有機(jī)物。（2）CO2的吸收曲線（即曲線）與時(shí)間直線圍成一塊正面積和一塊負(fù)面積。植物在一晝夜中對有機(jī)物的有效積累的多少，取決于這兩塊面積的。解析 光 是 進(jìn)

6、行 光合 作用 的必 要條 件， 曲線 顯 示 從時(shí) 間 b 至 f 段有光照，植物通過光合作用吸收 CO2而合成有機(jī)物，但由于要補(bǔ)償呼吸作用所消耗的有機(jī)物，植物在白天實(shí)際上只在時(shí)間 c 至 e 段才 積累 有機(jī) 物 。 從曲 線 可以 看 出， c 至 e 段植 物 光3合作用吸收的 CO2要多于呼吸作用放出的 CO2，即光合作用大于呼吸作用，這時(shí)植物才能積累有機(jī)物。從一晝夜的情況看，植物只在白天進(jìn)行光合作用，但時(shí)刻都在進(jìn)行呼吸作用。從曲線可以看出，正面積表示植物積累的有機(jī)物總量，而負(fù)面積表示植物消耗的有機(jī)物總量，因此植植物在一晝夜中對有機(jī)物的有效積累的多少，取決于這兩塊面積的代數(shù)和。例 2

7、：（1999 年高考廣東生物試題）將某種綠色植物的葉片放在特定的實(shí)驗(yàn)裝置中，研究在 10、20的溫度下，分別置于 5000 勒克斯、20000 勒克斯光照和黑暗條件下的光合作用和呼吸作用，結(jié)果如下圖所示。（1）該葉片的呼吸速率在 20下是 10下的倍。（2）該葉片在 10、5000 勒克斯的光照下，每小時(shí)光合作用所產(chǎn)生的氧氣量是毫克。（3）葉片在 20、20000勒克斯的光照下，如果光合作用合成的有機(jī)物都是葡萄糖，每小時(shí)產(chǎn)生的葡萄糖為毫克。4解析從左圖可以看出，20下葉片 1 小時(shí)吸收 O21.5mg ，10 下 葉片 1 小 時(shí)吸 收 O 2 0.5mg ，因 此該 葉片 的呼 吸速 率 在

8、20 下是 10 下的 1.5/0.5=3 倍 。光照條件下測得的氧氣釋放量 = 光合作用產(chǎn)生的氧氣量 黑暗條件下測得的氧氣吸收量。通過以上等式可以推算出植物的實(shí)際光合速率，即植物在單位時(shí)間內(nèi)光合作用所產(chǎn)生的氧氣量。從右圖可以看出，該葉片在 10、5000 勒克斯的光照 下 1 小時(shí) 釋放 O2 3.5mg ；從 左圖 可以 看出 ， 該葉 片在 黑暗 、 10 條 件下 1 小時(shí) 吸收 O 20.5mg ， 因此 該葉 片在 10 、 5000 勒 克斯 的光 照 下， 每小 時(shí)光 合 作用 產(chǎn)生 的氧 氣 量是 ： 3.5 mg +0.5 mg = 4mg 。同理可以推算出該葉片在 20、

9、20000 勒克斯的光照下，每 小時(shí) 光合 作用 所產(chǎn) 生 的氧 氣量 是： 6 mg +1.5 mg = 7.5mg 。根據(jù)光合作用的總反應(yīng)式 6CO 2+12H 2O=C 6H12O6+6O 2+6H 2O 推算出葉片每小時(shí)產(chǎn)生的葡萄糖總量是：（ 180*7.5 ）/（6*32 ） =7.03mg 。例 3：（1999 年高考上海生物試題）下圖是測定光合作用速度的儀器。在密閉小室內(nèi)放有一新鮮葉片和 CO2緩沖液，緩沖液用以調(diào)節(jié)小室內(nèi)二氧化碳的量，使其濃度保持在 0.03%。小室內(nèi)氣體體積的變化可以根據(jù)毛細(xì)血管內(nèi)水銀柱的移動(dòng)距離測得。在 不同強(qiáng)度光照條件下，測得小室內(nèi)氣體體積如下表所示（表中

10、氣體體積的單位是微升/平方厘米葉面積/分。“ +” 表示增加，“-”表示減少。光 強(qiáng)度單位為千勒克斯）。 請回答：光強(qiáng) 度05102030405氣體 體積-0 .25+0.5+1.2+1.7+1.7+1.7（1）光強(qiáng)度為 0時(shí)，小室內(nèi)減少的氣體是，減少的原因是。（2）光強(qiáng)度增加時(shí)，小室內(nèi)增加的氣體是，增加的原因是。（ 3）題目略。（ 4）請根據(jù)表中數(shù)據(jù)，在右邊方格內(nèi)繪制 O2 生成總量和光強(qiáng)度間關(guān)系曲線。解析此題是一道實(shí)驗(yàn)題。題目已經(jīng)說明小室內(nèi) CO2的含量保持一定值，因此小室內(nèi)氣體體積的變化就是O2 的變化。當(dāng)光強(qiáng)度為0時(shí)，葉片只進(jìn)行呼吸作用而消耗O2，因此小室內(nèi)氣體體積減少。當(dāng)光強(qiáng)度增加時(shí)

11、，葉片進(jìn)行光合作用而產(chǎn)生 O2，因此小室內(nèi)氣體體積增大 。表中所列光強(qiáng)度為 5-40 時(shí)氣體體積增加的數(shù)值并不是葉片實(shí)際光合作用所生成的 O2量。光合作用所生成的 O2量應(yīng)該等于這些數(shù)值加上呼吸作用所消耗的 O2量（即光強(qiáng)度為 0 時(shí)氣體的減少值 0.25），見下表。據(jù)表可畫出曲線圖。光強(qiáng) 度0510203040氣體體積-0 .25+0.5+1.2+1.7+1.7+1.72生成總量0O0 751 451 951 951 956例 4：（2000 年廣東高考生物試題）將生長狀況相同的同一 種樹的幼苗分成若干組，分別置于不同日溫和夜溫組合下生長（其他各種條件都相同）。一定時(shí)間后測定幼苗的高度，如下

12、表：（標(biāo)“”為該組未做實(shí)驗(yàn)）夜溫（）平 均 高 度 （ cm ）111723日溫（）3033.219.92330.724.915.81716.810.9請據(jù)表回答下列問題：（1）幼苗生長最快的溫度組合是：日溫，夜溫。幼苗生長最慢的溫度組合是：日溫，夜溫。（2）出現(xiàn)上述結(jié)果的原因是。解析例 5中影響光合產(chǎn)量的因素主要是光，而此題是討論溫度對于光合產(chǎn)量的影響。表中顯示，在日溫 30、夜溫17下生長的幼苗平均高度最高，也就是植物積累的有機(jī)物最多，光合產(chǎn)量最高；在日溫 17、夜溫 17下生長的幼苗平均高度最低，也就是植物積累的有機(jī)物最少，光合產(chǎn)量最低。白天溫度高，有利于幼苗進(jìn)行光合作用，合成有機(jī)物。幼

13、苗在夜間只進(jìn)行呼吸作用，溫度高時(shí)呼吸作用強(qiáng)烈，有機(jī)物消耗多，對生長不利?？梢姇円箿夭畲?，有利于積累有機(jī)物，幼苗生長快 。根據(jù)與例 4同樣的原理，人們常在夜晚適當(dāng)降低溫室溫度以提高農(nóng)作物產(chǎn)量。從例 2還可以看出，光合產(chǎn)量的高低往往取決于光和溫度的綜合作用。例如在我國的青海、寧夏等地區(qū)，農(nóng)作物的產(chǎn)量較高的原因就包括光和溫度兩方面，即長日照和較大的晝夜溫差。當(dāng)光和溫度都處于最適合植物生長的條件7下，這時(shí)制約農(nóng)作物生長的因素往往是大氣中的 CO2濃度的不足。在溫室生產(chǎn)中，人們可以通過物理或化學(xué)的方法調(diào)節(jié)大氣中 CO2的濃度，以提高農(nóng)作物的產(chǎn)量。四、專題訓(xùn)練1、某綠色植物置于密閉玻璃容器中，給予必要條件

14、，放在光照下，容器內(nèi) CO2 含量每小時(shí)減少 36mg；放在黑暗下，容器內(nèi) CO2 含量每小時(shí)增加 8mg。并測得在光下制造了葡萄糖 30mg。據(jù)此判斷，該植物在上述光照和黑暗條件下，其呼吸作用強(qiáng)度的變化如何？2、某種淡水綠藻置于一定容量的器皿中培養(yǎng)。 在不同的溫度條件下， 該綠藻的光合速率 （用每小時(shí)氧氣釋放量表示） 與光強(qiáng)度的關(guān)系以及呼吸速率（用每小時(shí)氧氣消耗量表示）如下圖所示。據(jù)此分析回答：（ 1） 該綠藻在 20的條件下，用15Klx 的光連續(xù)照射22.6h，合成的葡萄糖約為mg。其中，用于呼吸消耗的葡萄糖約為mg。（ 2） 將該綠藻置于 20下連續(xù)培養(yǎng) 24h，其中，連續(xù) 12h 給

15、予 5Klx 的光照，然后連續(xù) 12h 處于黑暗中。該綠藻在一天內(nèi)葡萄糖含量的變化為（增加或減少）mg。（ 3） 該綠藻在 20的條件下，用 15Klx 的光連續(xù)照射 22.6h，合成的葡萄糖約為 mg。其中，用于呼吸消耗的葡萄糖約為mg。8（ 4） 將該綠藻置于 20下連續(xù)培養(yǎng) 24h，其中，連續(xù) 12h 給予 5Klx 的光照，然后連續(xù) 12h 處于黑暗中。該綠藻在一天內(nèi)葡萄糖含量的變化為（增加或減少）mg。3、下圖為某成熟森林生態(tài)系統(tǒng)的植物葉面積指數(shù)與呼吸和光合作用關(guān)系示意圖（圖中葉面積指數(shù)是指單位地表面積上植物葉片的總面積數(shù)量。該數(shù)值越大，表示葉片交錯(cuò)覆蓋的程度越大）。干物質(zhì)量低于光合

16、作用生產(chǎn)量的原因是：當(dāng)葉面積指數(shù)達(dá)78后，干物質(zhì)量會(huì)下降，原因是 ：。為保持林木最大的生產(chǎn)量應(yīng)采取的措施是。4、大氣中二氧化碳濃度約為0.03%。大棚中種黃瓜，隨著二氧化碳濃度的升高黃瓜產(chǎn)量增加，因?yàn)?。?dāng)二氧化碳濃度大于 1%時(shí)，產(chǎn)量反而下降，這是因?yàn)椤?五、參考答案1、在黑暗下，CO2的增加量=呼吸作用放出的 CO2量。因 此在 黑暗 條件 下呼 吸 作用 強(qiáng)度 是 8mg CO 2 / 小時(shí) 。在光照下，CO2的減少量 = 光合作用消耗的 CO2量 - 呼吸作用放出的 CO2量。要先根據(jù)生成的葡萄糖量計(jì)算出光合作用 消耗 的 CO2 量 ： 30 × 6 × 44/18

17、0=44 （ mg/ 小時(shí) ）6CO2+12H 2O C6H12O6+6 H2O+6O 26× 44180?30呼 吸作 用放 出的 CO2 量 = 44 - 36 = 8 （ mg/ 小 時(shí)）。因 此 在 光照 條件 下呼 吸作 用強(qiáng) 度 也是 8mg CO 2 / 小 時(shí) 。因此在光照和黑暗條件下的呼吸作用強(qiáng)度不變。2、 (1) 首 先據(jù) 圖 得出 在 20 、 15klx光 照下 ，綠 藻每 小 時(shí)呼 吸作 用消 耗 O 20.5mg ， 光合 作用 放出 O 2 （ 8+0.5 ） =8.5mg。然后根據(jù)呼吸作用和光合作用的總反應(yīng)式可以計(jì)算出連續(xù) 照 射22.6小時(shí)呼吸作用消

18、耗的葡萄糖量：0.522.618010.6 （ mg ）， 光 合 作 用 生 成 的 葡 萄 糖 量 ：1928.522.6180180 （ mg ）。19210（2）植物在 24 小時(shí)內(nèi)時(shí)時(shí)進(jìn)行呼吸作用，因此消耗 O2：0.52412(mg) 。植物在 12 小時(shí)內(nèi)進(jìn)行光合作用，因此產(chǎn)生 O2：( 70.5)1290(mg) 。植物凈光合作用產(chǎn)生 O2： 90 1278(mg) 。在一天內(nèi)葡萄糖增加：78 18073.1( mg)1923、此題與林業(yè)生產(chǎn)實(shí)際聯(lián)系密切。這里的干物質(zhì)量即光合作用產(chǎn)量，它等于光合作用生產(chǎn)量減去呼吸量，因此干物質(zhì)量低于光合作用生產(chǎn)量。葉面積指數(shù)反映了葉片交錯(cuò)覆蓋的程度。葉面積指數(shù)過高，說明林木過于密集