5.3.3 光合作用与农业 学案（含答案）

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1、第第 21 课时课时 光合作用与农业光合作用与农业 目标导读 1.阅读教材 P9294图文，思考影响光合作用的环境因素以及光合作用原理的实 践应用。2.阅读教材 P94图文，了解在农业生产中提高光合作用效率的措施。 重难点击 1.影响光合速率的环境因素。2.如何提高光合作用的效率。 一、光照强度对光合速率的影响 光合速率受多种因素的影响，其中光照强度是最重要的影响因素之一。阅读教材 P9294 内容，结合 P92探究影响光合速率的环境因素的实验，分析回答问题。 1设计实验探究光照强度对光合速率的影响 (1)从蚕豆上选取健壮、叶龄相似的成长叶数片，钻取直径 1 cm 的小圆片数十片，抽去叶内 气

2、体，放入黑暗处备用。 (2)取小烧杯 6 个，倒入清水，用玻璃管向冷开水中吹气数分钟，使水中 CO2达到饱和，再 各放入圆叶片 10 片，将小烧杯分别放置在距 40 W 的台灯 20 cm、30 cm、40 cm、50 cm、 60 cm、70 cm 处。 (3)记录各烧杯中每个叶子圆片上浮所需时间，计算各烧杯中叶子圆片上浮所需用的平均时 间或在一定时间内上浮的叶子圆片数。 2通过改变台灯与试管的距离，从而改变光照强度。距离越大，光照强度越小。 3 本实验最可能的结果是随着距离的增大， 各烧杯中叶子圆片上浮所需用的平均时间越长， 得出的结论是光照强度影响光合速率。 在一定范围内， 光合速率随着

3、光照强度的增加而加快。 4光照强度改变时，光合作用相关化合物含量的变化 改变条件 三碳化 合物 五碳化 合物 NADPH 和 ATP 产生 O2 速率 (CH2O) 合成量 光照强弱，CO2供应不变 增加 减少 减少 减慢 减少 光照弱强，CO2供应不变 减少 增加 增加 加快 增加 5光照强度和光合速率之间的关系曲线 (1)说出各点代表的生物学意义 A 点：光照强度为零，只进行细胞呼吸。 B 点：光合速率等于呼吸速率，为光补偿点。 C 点：是光合速率达到最大值时所需要的最小光照强度，即光饱和点。 (2)说出各线段代表的生物学意义 OA 段：呼吸速率。 AB 段：随光照增强，光合作用增强，但仍

4、比呼吸作用弱。 BD 段：光合速率继续随光照强度的增强而增加，而且光合速率大于呼吸速率。 DE 段：光合速率达到最大值，不再随光照强度的增强而增加。 归纳提炼 1在一定范围内，随光照强度的增强，光合速率增强，光照强度达到一定值，光合作用达 到饱和，不再随光照强度的增强而增加。 2光质不同也会对光合速率有影响，白光为复合光，植物的光合能力最强，单色光中红光 的光合能力最强，蓝紫光次之，绿光最差。 活学活用 1甲图表示某植物叶肉细胞光合作用强度与光照强度的关系，乙图表示该植物叶肉细胞的 部分结构(图中 M 和 N 代表两种气体)。据图判断，下列说法正确的是(注：不考虑无氧呼 吸)( ) A甲图中的

5、纵坐标数值对应乙图中的 m4 B甲图中 c 点时，乙图中有 m1n1m4n4 C甲图中 e 点以后，乙图中 n4不再增加，其主要原因是 m1值太低 D甲图中 a、b、c、d、e 任意一点，乙图中都有 m1n10，m2n20 答案 B 解析 分析题图可知， 乙图中上面的细胞器是线粒体， 下面的细胞器是叶绿体。 M 代表 CO2， N 代表 O2。甲图中的纵坐标数值为净光合作用量，故当光照强度小于 c 点对应的光照强度 时，对应图乙中的 m2，当光照强度大于 c 点对应的光照强度时，对应图乙中的 m3，即从外 界吸收的 CO2量，A 项错误；甲图中 c 点既没有 CO2的释放也没有 CO2的吸收，

6、因此 m1 n1m4n4，B 项正确；甲图中 e 点以后，乙图中 n4不再增加，说明光合作用强度不再随光 照强度的增强而增加，其主要原因不是 m1值太低，而是受外界 CO2量的影响，也就是受 m3的影响，C 项错误；甲图中 a、b、c、d、e 任意一点，乙图中都有 m1n10，但由于 d、 e 点细胞呼吸强度小于光合作用强度， 应为 m3n30， c 点细胞呼吸强度等于光合作用强度， m3n30，c、d、e 点时都有 m2n20，D 项错误。 二、CO2浓度等其他因素对光合速率的影响 影响光合速率的因素可以分为内部因素和外界因素，内部因素包括色素的种类和含量、 酶的数量等，外界因素除了光照强度

7、外，还有二氧化碳浓度、温度、矿质元素等。阅读教材 P9495内容，分析下面曲线。 1二氧化碳浓度与光合速率的关系曲线 (1)图中 A 点表示植物的光合速率等于呼吸速率。 (2)AB 段，植物光合速率随 CO2浓度的增大而增加；B 点以后，再增加 CO2浓度，光合速率 也不再增加，甚至减弱。 (3)CO2浓度改变时，光合作用中相关化合物的含量变化 改变条件 三碳化 合物 五碳化 合物 NADPH 和 ATP 产生 O2 速率 (CH2O) 合成量 光照不变，减少 CO2供应 减少 增加 增加 减慢 减少 光照不变，增加 CO2供应 增加 减少 减少 加快 增加 2.温度与光合速率的关系曲线 (1

8、)温度主要是通过影响与光合作用有关的酶的活性而影响光合速率。在一定的温度范围内 (AB 段)，光合速率随着温度的升高而增强，但超过一定的温度(BC 段)，酶的活性会下降， 甚至会变性失活，从而使光合作用减弱直至停止。 (2)不同植物光合作用的最适温度不同，一般在 2530 之间。 3矿质元素对光合作用的影响 矿质元素 主要作用 N、Mg、Fe 合成叶绿素必需的矿质元素 K 参与糖类的转化和运输 P 参与糖类的转化和运输；参与 ATP 和 ADP 的相互转化和能量传递； 参与构成叶绿体和类囊体膜 小贴士 内部因素对光合速率也有着重要的影响，主要包括色素的种类和含量、酶的数量、 C5的含量等。如叶

9、龄对叶片光合能力的影响就是内部因素综合作用的结果。 归纳提炼 1多因素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素， 随其不断加强， 光合速率不断提高。 当达到 Q 点时，横坐标所表示的因素不再是影响光合速率的因素，要想提高光合速率，可 采取适当提高图示中其他因素的措施。 2光照强度和二氧化碳浓度骤变时，对光合作用中 C3、C5、NADPH、ATP 等物质浓度的 影响曲线图 条件 模型分析 光照由强到弱，CO2供应不变 光照由弱到强，CO2供应不变 光照不变，CO2由充足到不足 光照不变，CO2由不足到充足 活学活用 2科学家研究 CO2浓度、光照强度和温度对

10、同一种植物光合速率的影响，得到的实验结果 如图所示。请据图判断有关叙述不正确的是( ) A光照强度为 a 时，造成曲线和光合速率差异的原因是 CO2浓度不同 B光照强度为 b 时，造成曲线和光合速率差异的原因是温度不同 C光照强度为 ab 时，曲线、光合速率随光照强度升高而升高 D光照强度为 ac 时，曲线、光合速率随光照强度升高而升高 答案 D 解析 由题目中坐标曲线图信息可知，光照强度为 ac 时，曲线光合速率随光照强度升 高而升高，而曲线在光照强度为 b 之前，光合速率已达最大值，因此 D 错误。光照强度 为 a 时， 曲线和曲线的变量是 CO2浓度， 因此其差异是由 CO2浓度造成的。

11、 同理可知， 造成曲线和曲线差异的原因是温度。光照强度为 ab 时，限制曲线和曲线光合速 率的主要因素是光照强度，因此会随光照强度的上升光合速率上升。 三、如何提高光合作用的效率 在农业生产中，要有针对性地采取不同的方法来促进作物的高产、稳产。阅读教材 P94 95内容，回答下面问题。 1有关措施 (1)针对光照强度对光合作用的影响可以采取： 适当提高光照强度； 延长光合作用时间， 如轮作； 增加光合作用面积， 如间作、 套种、 合理密植；温室大棚使用无色透明材料。 (2)针对温度对光合作用的影响可以采取： 适时播种；温室栽培农作物时，晴天白天适当提高温度，晚上适当降温；阴天白天适当 降温，晚

12、上适当降温。 (3)针对 CO2浓度对光合作用的影响可以采取： 大田施用有机肥及采取“正其行、 通其风”等其他措施， 大棚施用有机肥及采取与养殖场如 猪圈、鸡舍相连等措施。 2实施方法 不同的环境因素不是单一地影响光合作用，而是相互作用的，所以在生产中，不能仅仅考虑 到某一个因素，必须考虑它们的综合影响。任何一个因素，如果低于最适量，都可能限制光 合作用的速率；此外，影响光合作用的环境因素时时刻刻都在发生着变化，所以在农业生产 上，要根据不同地区、不同气候、不同作物的具体情况，研究它们的变化规律，有针对性地 采取不同的方法来促进作物的高产、稳产。 归纳提炼 光合作用原理的应用 农业生产上许多增

13、加农作物产量的措施，是为了提高光合作用的强度(简单地说是指植物在 单位时间内通过光合作用制造糖类的数量)。例如，控制光照的强弱和温度的高低，适当增 加作物环境中二氧化碳的浓度等等。 活学活用 3将下列生产实例和利用的光合作用原理连起来 光合作用与农业 影响光合 速率的环 境因素 光照强度：主要影响光反应 CO2浓度：主要影响碳反应 温度：主要影响酶的活性 矿质元素 如何提高光合 作用的效率 延长光合作用时间 增加光合作用面积 1下面是一位同学根据实验结果绘制的一组曲线，你认为不正确的是( ) 答案 D 解析 温度会通过影响光合作用中酶的活性来影响光合作用， 高温使酶失活而导致光合作用 强度下降

14、，所以 D 选项应该是一条先升高后下降的曲线。 2 已知某植物光合作用和细胞呼吸的最适温度分别为 25 和 30 ， 如图表示 30 时光合 速率与光照强度的关系。若温度降到 25 (原光照强度和二氧化碳浓度不变)，理论上图中 相应点 a、b、d 的移动方向分别是( ) A下移、右移、上移 B下移、左移、下移 C上移、左移、上移 D上移、右移、上移 答案 C 解析 图中 a、 b、 d 三点分别表示细胞呼吸强度、 光补偿点和在光饱和点时的光合作用速率。 据题意可知， 由于植物光合作用和细胞呼吸的最适温度分别为 25 和 30 ， 当温度由 30 降到 25 时，细胞呼吸强度降低，a 点上移；光

15、合作用速率增大，d 点上移。b 点表示光合 作用速率细胞呼吸速率，在 25 时细胞呼吸速率降低，在除光照强度外其他条件不变的 情况下要使其仍然与细胞呼吸速率相等， 需降低光照强度以使光合作用速率减弱， 即 b 点左 移。 3 如图表示将某植物放在不同浓度的CO2条件下， 其光合速率受光照强度影响的变化曲线。 b 点与 a 点相比较，b 点时叶肉细胞中三碳化合物的含量，b 点与 c 点相比较，b 点时叶肉细 胞中三碳化合物的含量分别为( ) A高、高 B低、基本一致 C低、高 D高、基本一致 答案 C 解析 b 点与 a 点相比较，光照强度强，光反应强，NADPH、ATP 含量高，三碳化合物的

16、还原快，三碳化合物含量降低。b 点与 c 点相比较，CO2浓度高，CO2固定的速度快，三碳 化合物含量升高。 4在光照等适宜条件下，将培养在 CO2浓度为 1%环境中的某植物迅速转移到 CO2浓度为 0.003%的环境中， 其叶片碳反应中C3和C5的摩尔浓度的变化趋势如图。 请据图回答下列问题： (1)图中物质 A 是 (C3、C5)。 (2)在 CO2浓度为 1%的环境中，物质 B 的浓度比 A 的低，原因是 ； 将 CO2浓度从 1%迅速降低到 0.003%后，物质 B 浓度升高的原因是 。 (3)若使该植物继续处于 CO2浓度为 0.003%的环境中，碳反应中 C3和 C5化合物浓度达到

17、稳 定时，物质 A 的浓度将比 B 的 (低、高)。 (4)CO2浓度为 0.003%时，该植物光合速率最大时所需要的光照强度比 CO2浓度为 1%时的 (高、低)，其原因 。 答案 (1)C3 (2)碳反应速率在该环境中已达到稳定，即 C3和 C5的含量稳定。根据碳反应 的特点，此时 C3的分子数是 C5的 2 倍 当 CO2浓度突然降低时，C5化合物的合成速率不 变， 消耗速率却减慢， 导致 C5化合物积累 (3)高 (4)低 CO2浓度低时， 碳反应的强度低， 所需 ATP 和 NADPH 少 解析 (1)由图可以看出，当 CO2浓度由 1%降低到 0.003%时，在短时间内，碳反应中发生 的反应是 CO2C52C3，所以 CO2浓度降低时，C3含量降低，故物质 A 是 C3。(2)在 CO2 浓度为 1%时，由于 CO2C52C3，一个 C5生成两个 C3，所以 C3是 C5的两倍，故物质 B 浓度比 A 浓度低。当 CO2浓度从 1%降到 0.003%时，CO2浓度降低，但是 C5化合物的合成 速率不变，消耗速率却减慢，导致 C5的积累。(3)处于稳定状态下，C3是 C5的两倍，故持 续在 CO2浓度为 0.003%时，A 浓度比 B 浓度高。(4)CO2浓度低时，意味着碳反应强度低， 所需要的 ATP 和 NADPH 少。