光质对植物光合效率的影响
一、实验目的：
研究不同光质对陆生植物光合效率的影响。
二、实验原理：
光合作用效率，是指植物通过光合作用制造的有机物中所含有的能量与光合作用中吸收的光能的比值。在优良条件下测定光合作用效率的结果和对光合作用机理的分析表明，植物在光合作用中每同化一个C0
2
分子或碳水化合物需要8～10个光量子。按此量子需要量推算，植物利用太阳总辐射的效率可达10％左右。但实际上，以农作物为例，植物的光能利用率远低于此数。一般作物生物生长良好的田块，一季中光能利用率只有1～2％。
光合作用的效率与多个因素有关。其中包括光照强度、光质（光谱在某一个频段的集中）状况、空气中的二氧化碳含量、温度、通风状况、植物本身的生理状况和营养状况等。提高光合作用效率的手段包括对上述因素的改善和提高。其中，光照度是影响光合作用的必要条件，光照度是影响光合作用效率的重要因素。创设不同的光照强度，在密闭容器内，通过实时测量氧气和二氧化碳的浓度来推断出光合作用的效率。（光合作用与距光源距离的平方成反比）。
反应式为：CO
2+H
2
O* 光能+叶绿体（CH
2
O）+H
2
O+O
2
光由各种波长的单色光构成。叶绿体对光的吸收是有选择性的，主要吸收红橙光和蓝紫光。利用单色光发生器或滤色片使光线集中在某一个或几个波长，从而创设不同光质，进而测量密闭容器内氧气和二氧化碳的浓度变化，可推断光质对光合作用的影响。
三、实验器材及试剂：
朗威?DISLab6.5、数据采集器、二氧化碳传感器、氧气传感器、绿色植物（天竺葵）、钟罩、烤灯、带导管的双孔橡皮塞、各色透光纸（红色、黄色、蓝色、绿色）。
四、实验过程和数据分析：
1、安装实验装置，将天竺葵与氧气传感器、
二氧化碳传感器一并置于钟罩
内，将传感器连线在钟罩上端口内导出，盖上
橡皮塞。在钟罩外包裹一层红色的透光纸。
2、连接计算机、数据采集器及传感器，打开计
算机，进入V6.5 实验软件系统。点击“通用软
件”，系统自动识别所接入的传感器，并显示
氧气、二氧化碳浓度值。
3、打开“组合图线”，添加“时间-氧气”、
“时间-二氧化碳”图线，显示绿色植物呼吸作
用过程中钟罩内氧气、二氧化碳浓度的变化。
打开光源后进行实验。
4、锁定实验图线，改变钟罩外透光纸的颜色，重复步骤3，观察并分析不同温度下的氧气和二氧化碳浓度变化率。
二氧化碳浓度对陆生植物光合效率的影响
一、实验目的：
探究二氧化碳浓度对光合效率的影响。
二、实验原理：
同上。
三、实验器材及试剂：
朗威?DISLab6.5 数据采集器、二氧化碳传感器、氧气传感器、绿色植物（天竺葵）、钟罩、烤灯、带导管的双孔橡皮塞。
四、实验过程和数据分析：
1、参照上图安装实验装置，将天竺葵与氧气传感器、二氧化碳传感器一并置于钟罩内，将传感器连线在钟罩上端口内导出，盖上橡皮塞。
2、连接计算机、数据采集器及传感器，打开计算机，进入V6.5 实验软件系统。点击“通用软件”，系统自动识别所接入的传感器，并显示氧气、二氧化碳浓度值。
3、打开“组合图线”，分别添加“时间-氧气”图线，表示绿色植物呼吸作用过程中钟罩内氧气、二氧化碳浓度的变化。打开光源后进行实验。
4、锁定实验图线后改变钟罩内二氧化碳浓度（比如向钟罩内吹几口气），重复步骤3，观察并分析不同二氧化碳浓度下的“时间-氧气”图线变化率（图14-1）。
第２3课时光合作用的影响因素和原理的应用 ［目标导读］ 1.通过探究光照强弱对光合作用强度的影响实验，学会研究光合作用影响因素的方法。2.联系日常生活实际，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。３.阅读教材，了解化能合成作用。 ［重难点击]影响光合作用的环境因素以及光合作用原理的实践应用。 一探究光照强弱对光合作用强度的影响 多种环境因素对光合作用有着重要的影响,其中光照的影响最为重要。 １.光合作用强度的表示方法 错误! 2．探究光照强弱对光合作用强度的影响 （1)实验原理：抽去小圆形叶片中的气体后，叶片在水中下沉，光照下叶片进行光合作用产生氧气，充满细胞间隙，叶片又会上浮。光合作用越强,单位时间内小圆形叶片上浮的数量越多。 （2)实验流程 打出小圆形叶片(30片）:用打孔器在生长旺盛的绿叶上打出（直径＝1ｃm) ↓ 抽出叶片内气体：用注射器(内有清水、小圆形叶片)抽出叶片内气体(O2)等 ↓ 小圆形叶片沉水底:将抽出内部气体的小圆形叶片放入黑暗处盛有清水 ↓的烧杯中，小圆形叶片全部沉到水底 强、中、弱三种光照处理：取３只小烧杯,分别倒入20 mL富含CO2的清水,各放入 10片小圆形叶片,用强、中、弱三种光照分别照射 ↓ 观察并记录同一时间段内各实验装置中小圆形叶片浮起的数量 (3)实验现象与结果分析：光照越强，烧杯内小圆形叶片浮起的数量越多，说明在一定范围内,随着光照强度的不断增强，光合作用强度不断增强。 3.结合细胞呼吸，人们用下面的曲线来表示光照强度和光合作用强度之间的关系,请分析: (1)说出各点代表的生物学意义
①Ａ点：光照强度为零,只进行细胞呼吸。 ②B点：光合作用强度等于呼吸作用强度,为光补偿点。 ③C点：是光合作用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 ①ＯA段：呼吸作用强度。 ②AＢ段:随光照增强,光合作用增强,但仍比呼吸作用弱。 ③BＤ段：光合作用强度继续随光照强度的增强而增加，而且光合作用强度大于呼吸作用。 ④DE段:光合作用强度达到饱和，不再随光照强度的增强而增加。 归纳提炼 1.除了光照强度对光合作用有一定影响外，光谱成分也对光合作用强度有影响。红光和蓝紫光有利于光合作用,绿光不适合光合作用。太阳光中各种色光均衡,对植物最有利。 2．光合作用速率或称光合作用强度，是指一定量的植物（如一定的叶面积)在单位时间内进行光合作用生成有机物的量（通常用释放多少Ｏ2或消耗多少CO2来表示）。包括表观光合作用速率和真正光合作用速率,它们和光照强度的关系如下图： 活学活用 1.通过实验测得一片叶子在不同光照强度下ＣＯ2吸收和释放的情况如图1所示。图2所示细胞发生的情况与图1曲线中AB段(不包括Ａ、B两点)相符的一项是（) 问题导析(1)图１中A点细胞只进行细胞呼吸，与图２中的B图相对应。 (2)AＢ段呼吸作用强度大于光合作用强度,线粒体产生的二氧化碳除了供给叶绿体利用外,还有部分释放到细胞外,对应图2中的A图。
有关光合作用的曲线图的分析 1.光照强度对光合作用强度的影响 （1）、纵坐标代表实际光合作用强度还是净光合作用强度？ 光合总产量和光合净产量常用的判定方法： ①如果CO2 吸收量出现负值，则纵坐标为光合净产量； ②（光下）CO2 吸收量、O2释放量和葡萄糖积累量都表示光合净产量； ③光合作用CO2 吸收量、光合作用O2释放量和葡萄糖制造量都表示光合总产量。 因此本图纵坐标代表的是净光合作用强度。 （2）、几个点、几个线段的生物学含义： A点：A点时光照强度为0，光合作用强度为0，植物只进行呼吸作用，不进行光合作用。净光合强度为负值由此点获得的信息是：呼吸速率为OA的绝对值。 B点：实际光合作用强度等于呼吸作用强度（光合作用与呼吸作用处于动态衡），净光合作用强度净为0。表现为既不释 放CO2也不吸收CO2 C N点：为光合作用强度达到最大值（CM）时所对应的最低的光照强度。（先描述纵轴后横轴） AC段：在一定的光照强度范围内，随着光照强度的增加，光合作用强度逐渐增加 AB段：此时光照较弱，实际光合作用强度小于呼吸作用强度。净光合强度仍为负值。此时呼吸作用产生的CO2除了用于光合作用外还有剩余。表现为释放CO2。 BC段：实际光合作用强度大于呼吸作用强度，呼吸产生的CO2不够光合作用所用，表现为吸收CO2。 CD段：当光照强度超过一定值时，净光合作用强度已达到最大值，光合作用强度不随光照强度的增加而增加。 （3）、AC段、CD段限制光合作用强度的主要因素 在纵坐标没有达到最大值之前，主要受横坐标的限制，当达到最大值之后，限制因素主要是其它因素了 AC段：限制AC段光合作用强度的因素主要是光照强度。 CD段：限制CD段光合作用强度的因素主要是外因有：CO2浓度、温度等。内因有：酶、叶绿体色素、C5 （4）、什么光照强度，植物能正常生长？ 净光合作用强度> 0，植物才能正常生长。 BC段（不包括b点）和CD段光合作用强度大于呼吸作用强度，所以白天光照强度大于B点，植物能正常生长。 在一昼夜中，白天的光照强度需要满足白天的光合净产量 > 晚上的呼吸消耗量，植物才能正常生长。
影响光合作用速率的因素曲线归类
光照强度与光质对光合强度的影响度的增强，最终都能达到光 的饱和点。 色塑料薄膜。温 度温度 温度 温度对光合作用强度的影响 它主要通过影响暗反应中酶 的催化效率来影响光合作用 的速率。在一定温度范围内， 随着温度的升高，光合速率 随着增加，超过一定的温度， 光合速率不但不增大，反而 降低。因温度太高，酶的活 性降低。此外温度过高，蒸 腾作用过强，导致气孔关闭， CO2供应减少，从而间接影响 光合速率。 ○1适时播种。 ○2增加昼夜温差， 白天调到光合作 用最适温度，以提 高光合作用；晚上 适当降低温度，以 降低呼吸作用，保 证植物有机物积 累。 强光（或高CO2） 中强光（或中CO2） 弱光（或低CO2） P Q 温度 温度与不同光强或不同CO2浓度对光合强度 的影响 P点之前，限制光合速率的因 素是温度，随温度的升高， 其光合速率不断提高。Q点时 是酶的最适温度，要提高光 合速率，只有提高光强或CO2 浓度。Q点后酶的活性随温度 降低而降低，其光合速率也 随之降低。 当温度达到酶的 最适温度时，可提 高光照强度或提 高CO2浓度来提 高光合速率。 温度与光合作用和呼吸作用的关系 温度：植物所有的生活过 程都受温度的影响，因为在 一定的温度范围内，提高温 度可以提高酶的活性，加快 反应速度。光合作用也不例 外，在一定的温度范围内， 在正常的光照强度下，提高 温度会促进光合作用的进 行。但提高温度也会促进呼 吸作用。如左图所示。 所以植物净光合作用的最适 温度不一定就是植物体内酶 的最适温度。 措施：白天适当提 高温度，晚上适当 降低温度。 CO2 浓 度外界CO2浓度 外界CO2浓度对叶片光合强度的影响从图中看出：外界CO2浓度很 低时，绿色植物叶不能利用 外界的CO2制造有机物，只有 当植物达到CO2补偿点后才 利用外界的CO2合成有机物。 随着CO2含量的继续提高，光 合作用逐渐增强；当CO2提高 施用有机肥料；温 室栽培植物时，可 以适当提高CO2 浓度。大田生产要 “正其行，通其 风”从而提高产 量。 光 合 作 用 强 度光 合 作 用 强 度 叶 片 光 合 作 用 强度
影响光合作用效率的因素及在生产上的应用 、教学内谷及考纲要求 增加光照面积和增强光合作用效率等途径提高光能利用率。 2. 增加光照面积的措施包括：套种、合理密植等。 3. 提高光合作用的措施包括：利用大棚适当延长光照时间、提高二氧化碳浓度、提高温度等。 4. 影响光合作用的环境因素主要包括：光照强度、光质、光照时间、二氧化碳浓度、温度等。 三、重、难点知识归类、整理 1. 影响光合作用的环境因素： （1）光： 在一定范围内，光照强度逐渐增强光合作用中光反应强度 也随着加强；但光照增强到一定程度时， 光合作用强度就不再 增加。 作用最快，蓝紫光次之，绿光最慢。 沪在黑睹中呼吸脂就出的 g 扭 在生产上的应用：延长光合作用时间： 通过轮种，延长全|| 年内单位土地面积上绿色植物进行光合作用的时间， 是合理利 用光能的一项重要措施。增加光合作用面积：合理密植是增加光合作用面积的一项重要措施。 植物在进行光合作用的同时也在进行呼吸作用： 、 光补偿点：当植物在某一光照强度条件下，进行光合作用所吸收的 CQ 与该温度条件下植物进行呼吸作 用所释放的CQ 量达到平衡时的光照强度，这时光合作用强度主要是受 光反应产物 的限制。 光饱和点：当光照强度增加到一定强度后，植物的光合作用强度不再增加或增加很少时的光照强度， 此时的光合作用强度是受暗反应系统中 酶的活性 和CO 浓度的限制。 一般阳生植物的光补偿点和光饱和点比阴生植物高。 总光合作用：指植物在光照下制造的有机物的总量 （吸收的CO 总量）。 净光合作用：指在光照下制造的有机物总量 （或吸收的CO 总量）中扣除掉在这一段时间中植物进行呼 吸作用所消耗的有机物（或释放的CO ）后，净增的有机物的量。 （2）CO: CO 是植物进行光合作用的原料，只有当环境中的 CO 达到一定 浓度时，植物才能进行光合作用。大气中二氧化碳的含量是 0.03%， 如果浓度提高到0.1%，产量可提高一倍左右。浓度提高到一定程度 后，产量不再提高。如果二氧化碳浓度降低到 0.005%,光合作用就 不能正常进行。 植物能够进行光合作用的最低 CO 浓度称为CO 的补偿点，即在 此CO 浓度条件下，植物通过光合作用吸收的 CQ 与植物呼吸作用释放的 CO 相等。 一般来说，在一定的范围内，植物光合作用的强度随 CO 浓度的增加而增加， 但达到一定浓度后，光 知识内容 要求 影响光合作用速率的 探究环境因素对光合作用的影响 C 环境因素 生产上提咼光合作用效率的方法 二、重要 语句： 1.农业生 通 过延长 的结论性 产中主要 光照时间、 Jt IIT ■ --- J 另外光的波长也影响光合作用的速率, 光强 通常在红光下光合
影响光合作用的因素教学设计 一、教材分析 教材上关于光合作用这一部分内容只介绍了光合色素、光合作用的原理和应用、光合作用的过程和化能合成作用，而影响光合作用的因素以及这些因素是怎样影响光合作用的，并没有过多提及。但是，在实际应用中，这些与农业生产息息相关，在历年高考中也占据了十分重要的地位，所以，这一部分的内容是不可忽略的。 二、学情分析 这节课的授课对象是高一年级的学生，是在学习了光合作用的相关知识后的一个拓展内容。虽然他们刚刚进入高中，但是已经具备了一定的逻辑思考能力。而且经过前几节课的铺垫，对光合作用相关知识也已经有了一定的理论知识基础。 三、教学目标 1、掌握光合作用过程中，外界条件的变化对光合作用的进行有着怎样 的影响。 2、通过对影响因素的分析，培养学生良好的思维品质，初步学会科学 研究的一般方法，锻炼科学探究能力。 3、能够将所学知识与实际生活相联系，更好的应用于生产生活实践， 使学生认识到生物科学的价值，从而提高对生物的兴趣。 四、教学方法设计 板书和多媒体相结合，利用板书进行上节课有关光合作用过程的回顾，并引出本节课的内容。因为课程所需要的图像比较多，所以本节课以多媒体教学为主，板书为辅。 五、教学设计 通过上节课的学习，同学们已经了解了光合作用的大致过程，那么咱们首先来回顾一下这个过程（利用板书进行一个简单的复习） 根据光合作用的过程，我们可以看到二氧化碳和光照都会影响光合作用的进行，那么它们的变化会使光合作用有怎样的改变呢？我们今天一起来探讨一下。 在探讨光合作用的变化之前，咱们先来看几个概念（PPT给出）：呼吸速率、净光合速率、总（真正）光合速率，并用二氧化碳的释放、二氧化碳的吸收、氧气的释放、氧气的吸收、有机物的积累来表示上述三个概念。 了解以上几个概念，那么开始进行今天的主要内容： 1、光照强度与光合作用的关系 （1）
光照强度对光合作用影响的有关曲线分析 安徽省肥西三中韩德义 影响光合作用强度的环境因素有很多，如光照强度、二氧化碳浓度、温度、光的成分、水分、矿质元素等，本文就光合作用强度随光照强度的变化而变化的几个坐标图，进行简单地分析。 一、光照强度影响光合作用强度的曲线 由于绿色植物每时每刻都要进行细胞呼吸，所以在光下测定植物光合强度时，实际测得的数值应为光合作用与细胞呼吸的代数和（称为“表观光合作用强度”）。如下图： （一）光合作用量 在光照条件下，植物的光合作用与细胞呼吸同时进行时，存在着如下的关系： 1．光合作用实际产氧量（叶绿体产氧量）=实测植物氧气释放量+细胞呼吸耗氧量。 2．光合作用实际CO 2消耗量（叶绿体消耗CO 2 量）=实测植物CO 2 消耗量+细胞呼吸CO 2 释 放量。 3．光合作用葡萄糖净产量（葡萄糖积累量）=光合作用实际葡萄糖生产量（叶绿体产生或合成葡萄糖量）－细胞呼吸葡萄糖消耗量。 通常情况下，以下几种说法应分别代表不同的光合量。 ⑴表示净光合量（表观光合量） ①植物（叶片）“吸收”CO 2量或实验容器内CO 2 的减少量 ②植物（叶片）“释放”O 2量或实验容器内O 2 的增加量 ③植物（叶片）“积累”葡萄糖量或植物重量（有机物）增加量 ⑵表示总光合量（实际光合量） ①叶绿体“吸收”CO 2 量 ②叶绿体“释放”O 2 量 ③植物或叶绿体“产生”葡萄糖量 （二）图形分析： A点：表示植物处于黑暗处，植物不能进行光合作用只有细胞呼吸，此时，叶绿体不吸 收CO 2，植物释放的CO 2 =线粒体释放的CO 2 ，植物外观上表现为从外界吸收O 2 向外界释放CO 2 ， 如下图甲。 AB段：弱光下，植物的细胞呼吸作用＞光合作用，即线粒体所释放的CO 2 ，除一部分被 叶绿体捕获用于光合作用外，还有一些CO 2 将释放到外界，此时植物的外观表现为从外界吸收 O 2向外界释放CO 2 ，如图下乙。 B点：此为光补偿点，表示植物制造的有机物量恰好能够补偿呼吸消耗，即光合作用强 度=细胞呼吸强度，此时植物在外观上表现为既不吸收CO 2也不释放CO 2 ，既不吸收O 2 也不释
xx 整理——的例析 光合速率、光能利用率与光合作用效率的例析光合速率： 光合作用的指标，是指植物在一定时间内将光能转化为化学能的多少。通常以每小时每平方分米叶面积吸收C02毫克数表示。它由植物在单位时间内吸收光能的多少及它对光能的转化率决定。 光能利用率： 植物将一年中投射到该土地上的光能转化成化学能的效率。指植物光合作用所累积的有机物所含能量，占照射在同一地面上的日光能量的比率。它由该土地上植物的多少、进行光合作用时间的长短及植物吸收利用光能的能力决定。提高的途径有延长光合时间、增加光合面积，提高光合作用效率。 光合作用效率： 是指植物将照射到植物上的光能转化为化学能的效率。植物通过光合作用制造有机物中所含有的能量与光合作用中吸收的光能的比值，它由植物叶片吸收光能的能力、及将吸收了的光能转化为化学能的能力决定。提高的途径有光照强弱的控制，温度的控制，CO2的供应，必需矿质元素的供应。 光能利用率和光合作用效率这“两率”的比例式中，主要是分母不同。光能利用率比例式中分母是指照射在同一时期同一地面上太阳辐射能，而光合作用效率比例式中分母是同一时期同一土地面积农作物光合作用所接受的太阳能；两比例式中分子都是作物光合作用积累的有机物中所含能量。 光能利用率与复种指数、合理密植、作物生育期、植株株型、CO2浓度、 光照强度、温度、矿质元素等都有密切关系；农作物的光合作用效率与光照强度、温度、CO2浓度、矿质元素等有密切关系。 提高光能利用率，主要是通过延长光合作用时间、增加光合作用面积和加强光合作用效率等途径。阳光、温度、水分、矿质元素和二氧化碳等都可以影响单位绿叶面积的光合作用效率。
弱光环境对植物光合特性的影响综述 陈慧欢 弱光环境对植物光合特性的影响综述 (1) 摘要 (2) 关键词 (2) 叶绿体与叶绿素含量 (2) 光合速率 (3) 光补偿点和光饱和点 (4) CO2的需求特性 (4) 蒸腾比率 (5) 光合产物的合成、运转与分配 (6)
摘要：弱光环境是自然界普遍存在的一种现象，大部分植物在弱光环境中都会出现生长不良的现象。弱光环境虽不限制植物的基本生存，但对植物的光合特性造成较大影响，进而影响植物的生理代谢及形态建成等。本文综述了弱光环境对植物光合特性几个重要指标影响的情况。 关键词：弱光光合特性 在影响植物生长发育过程中的诸多因子中，植物光合作用特性的影响是最重要的因子之一。植物的光合作用机理，实际上是光照使植物产生的光化学反应，是光照的物理效应和植物的生物化学转换的有机统一的过程[1-2]。近年来，新型的栽培方式如间作、套作等以及设施农业迅速发展，间套作中较矮小的植物受到较高大植物的遮挡、设施覆盖物及骨架结构对设施内的植物造成遮光，使得植物经常处于遮光所造成的弱光环境中生长，有时遮光率可高达90%以上，严重制约植物的生长和发育。由于不同的植物在生长过程中对光照强度的需求不同，关于弱光的概念，植物生理学上还没有严格的定义，对于不同植物所需的光照环境本身就存在差异，有人认为弱光逆境指环境光强持久或短时间显著低于植物光饱和点，但不低于限制其生存的最低光照强度时的光环境[1]。 对于大部分植物而言在弱光环境中都会产生生长不良的现象，大量的研究报道称，在弱光环境中，植物会出现叶片变大变薄，夜色变淡，根系生长受到抑制，总生物量严重下降，开花期则会造成大量落花落果，生殖能力下降，果实品质降低及成熟延迟。弱光环境之所以会造成植物生长缓慢、生物量积累少，主要原因就是由于在弱光环境中植物的光合作用受到不同程度的抑制，进而产生一系列的生态适应性反应，这些适应性的反应包括形态、结构、生理生化过程和基因表达等各方面，是植物对弱光环境信号进行感受、转到和适应调节的结果，一定程度上是植物耐阴性产生的机理和耐阴性体现（Fernando）。研究弱光环境对植物光合特性的影响，对间套作栽培模式及设施农业的发展具有理论指导意义，本文拟对弱光环境中植物光合特性的几个重要指标的相关研究结果作一综述。 叶绿体与叶绿素含量 叶绿体是高等绿色植物细胞内特有的进行光合作用的主要结构，是进行能量转换的细胞器。影响叶绿体形成的环境因子有光照、水分、温度、氧气及矿质营养等，其中光照是影响叶绿体形成的主要因子，有许多研究结果表明，叶绿体的发育受到光环境的严密调控，不同光照条件下的叶绿体的结构是不同的，长期在高光强和弱光以及红光条件下可分别发育形成阳生型叶绿体（sun chloroplast）和阴生型叶绿体（shade chloroplast）[1-3]。与阳生型叶绿体相比，在弱光环境中形成的阴生型叶绿体基粒、每个基粒类囊体及类囊体总面积都较多或较大，捕光天线大，碳还原酶活性低，这类叶绿体适应于低光照和高CO2环境[3]。有报道表明，耐弱光生态型黄瓜在弱光（20～90μE·m-2·s-1）处理后叶片叶绿体内基粒数增多，基粒的类囊体排列紧密，从而有利于弱光环境下光能的有效利用[4]；沈文云等研究发现不耐弱光的黄瓜品种（津研3号）在弱光处理后叶片组织细胞叶绿体排列紊乱，方向不规则，海绵组织叶绿体及基粒发育不正常，基粒片层膨胀解体，叶绿体外被膜受到破坏[5]。弱光环境对叶绿体超微结构有显著的影响，研究郁金香时发现遮光率超过50%时，不耐遮阴的夜皇后部分叶绿体呈不规则椭圆形，而耐阴的牛津则叶绿体超微结构变化较小[6]。 叶绿体的类囊体中含有两类色素：叶绿素和类胡萝卜素，通常叶绿素与类胡萝卜素的比
光合作用──提高农作物的光合作用效率 文件编码（008-TTIG-UTITD-GKBTT-PUUTI-WYTUI-8256）
第一节光合作用──提高农作物的光合作用效率 教学目标 1．知识方面 光合作用效率的概念以及提高光合作用效率的主要措施和原理（知道）。 2．态度观念方面 （1）通过本节课的教学，使学生能够将所学的知识和农业生产实践结合起来，从而对学生进行STS（科学、技术、社会）的教育。 （2）通过介绍我国古代农业发展史中的成就，对学生进行爱国主义教育。 3．能力方面 培养学生对问题的分析能力和综合能力。 重点、难点分析 本节课的教学内容并不难，关键是要将必修教材和选修教材联系起来，使学生在整体上建立起知识的联系。提高农作物的光合作用效率要从光合作用的条件和原料两方面考虑，要使学生将所学知识和生产实践联系起来。培养学生的STS思想是本节课的重点和难点。 教学模式 设疑激趣——师生互动——建构知识。 教学手段 制作多媒体课件辅助教学。 课时安排一课时 设计思路
以问题引导学生，以历史文献吸引学生，以生产实践带动学生，进而培养学生的思维和能力。 教学过程 一、引言 民以食为天。然而人类赖以生存的第一个要素——粮食却面临着日益短缺的严重局面，如何提高农作物的光合作用效率是我们面临的一个严峻的课题。光合作用效率是指绿色植物通过光合作用制造的有机物中所含有的能量与光合作用中吸收的光能的比值。 二、新课 【教师活动】引导学生复习光合作用的概念、过程，得出光合作用总反应式： CO 2+H 2 O（CH 2 O）+O 2 从化学反应式的角度分析光合作用总反应式，若要提高光合作用有机物的生成量，我们可采取哪些积极有效的措施 【学生讨论】得出结论：从光合作用的条件看： 1．增加光照，可以：（1）延长光照时间，提高复种指数；（2）增加光照面积，进行合理密植；（3）控制光照强弱。 2．增加矿质元素的供应，提高叶肉细胞的叶绿素含量。 3．控制温度，大棚作物白天可适当降低温度，夜晚适当提高温度。 从光合作用的原料看： 1.增加作物周围二氧化碳浓度。 2.合理灌溉，增加植物体内的水分来增加光合作用的原料。
姓名：@@@ 学号：######### 学院：生命科学学院 专业：应用生物教育 班级：11级A班 综述名称：弱光逆境对植物光合特性的影响云南师范大学教务处编印
弱光逆境对植物光合特性的影响 ￥ （云南师范大学生命科学学院应用生物教育***班） 摘要：弱光环境属于逆境的一种，虽然不是植物基本生存的限制因素，但弱光对植株光合作用、光合产物的运输和分配、营养元素的吸收、内源激素水平和抗氧化酶系活性等植物的生理代谢及形态建成有影响。弱光影响植物的光合特性，是目前影响设施生产的重要不利环境因素之一。研究弱光逆境适应性的调控及改善措施，付诸于生产实践。 关键词：弱光、光合特性、生长发育、调控。 Low Light Stress on Plant Photosynthesis Characteristics ************ (College of Life Sciences, Yunnan Normal University, Applied Biosystems## education classes) Abstract: In the face of adversity is a low light environment, though not the limiting factor in plant basic survival, but light on plant photosynthesis, transport and distribution of photosynthetic products, nutrient absorption, endogenous hormone levels and activity of antioxidant enzymes and other plant physiological metabolism and morphogenesis affected. Low light affect plant photosynthetic characteristics, is an important production facility currently affecting adverse environmental factors. The regulation of light stress adaptation and improvement measures put into production practices. Keywords: low light, photosynthesis, growth and development, the regulation.
影响光合作用的因素： 光合作用是在植物有机体的内部和外部的综合条件的适当配合下进行的。因此内外条件的改变也就一定会影响到光合作用的进程或光合作用强度的改变。影响光合作用强度的因素主要有光照强度、CO2浓度、温度和矿质营养。 ①光照强度：植物的光合作用强度在一定范围内是随着光照强度的增加，同化CO2的速度也相应增加，但当光照强度达到一定时，光合作用的强度不再随着光照强度的增加而增强。植物在进行光合作用的同时也在进行呼吸作用，当植物在某一光照强度条件下，进行光合作用所吸收的CO2与该温度条件下植物进行呼吸作用所释放的CO2量达到平衡时，这一光照强度就称为光补偿点，这时光合作用强度主要是受光反应产物的限制。当光照强度增加到一定强度后，植物的光合作用强度不再增加或增加很少时，这一光照强度就称为植物光合作用的光饱和点，此时的光合作用强度是受暗反应系统中酶的活性和CO2浓度的限制如图。 光补偿点在不同的植物是不一样的，主要与该植物的呼吸作用强度有关，与温度也有关系。一般阳生植物的光补偿点比阴生植物高。光饱和点也是阳生植物高于阴生植物。所以在栽培农作物时，阳生植物必须种植在阳光充足的条件下才能提高光合作用效率，增加产量；而阴生植物应当种植在阴湿的条件下，才有利于生长发育，光照强度大，蒸腾作用旺盛，植物体内因失水而不利于其生长发育，如人参、三七、胡椒等的栽培，就必须栽培于阴湿的条件下，才能获得较高的产量。 植物在进行光合作用的同时也在进行着呼吸作用，总光合作用是指植物在光照下制造的有机物的总量（吸收的CO2总量）。净光合作用是指在光照下制造的有机物总量（或吸收的CO2总量）中扣除掉在这一段时间中植物进行呼吸作用所消耗的有机物（或释放的CO2）后，净增的有机物的量。 ②温度：植物所有的生活过程都受温度的影响，因为在一定的温度范围内，提高温度可以提高酶的活性，加快反应速度。光合作用也不例外，在一定的温度范围内，在正常的光照强度下，提高温度会促进光合作用的进行。但提高温度也会促进呼吸作用。如图所示。所以植物净光合作用的最适温度不一定就是植物体内酶的最适温度。 ③CO2浓度：CO2是植物进行光合作用的原料，只有当环境中的CO2达到一定浓度时，植物才能进行光合作用。植物能够进行光合作用的最低CO2浓度称为CO2补偿点，即在此CO2浓度条件下，植物通过光合作用吸收的CO2与植物呼吸作用释放的CO2相等。环境中的CO2低于这一浓度，植物的光合作用就会低于呼吸作用，消耗大于积累，长期如此植物就会死亡。一般来说，在一定的范围内，植物光合作用的强度随CO2浓度的增加而增加，但达到一定浓度后，光合作用强度就不再增加或增加很少，这时的CO2浓度称为CO2的饱和点。如CO2浓度继续升高，光合作用不但不会增加，反而要下降，甚至引起植物CO2中毒而影响植物正常的生长发育。如图所示。 ④必需矿质元素的供应：绿色植物进行光合作用时，需要多种必需的矿质元素。如氮是催化光合作用过程各种酶以及NADP+和ATP的重要组成成分，磷也是NADP+和ATP的重要组成成分。科学家发现，用磷脂酶将离休叶绿体膜结构上的磷脂水解掉后，在原料和条件都具备的情况下，这些叶绿体的光合作用过程明显受到阻碍，可见磷在维持叶绿体膜的结构和功能上起着重要的作用。又如绿色植物通过光合作用合成糖类，以及将糖类运输到块根、块茎和种子等器官中，都需要钾。再如镁是叶绿体的重要组成成分，没有镁就不能合成叶绿素。等等。 5、有氧呼吸和无氧呼吸的比较 有氧呼吸和无氧呼吸的公共途径是呼吸作用第一阶段（糖酵解），是在细胞质基质中进行。在没有氧气的条件下，糖酵解过程的产物丙酮酸被[H]还原成酒精和CO2或乳酸等，在不同的生物体由于酶的不同，其还原的产物也不同。在有氧气的条件下，丙酮酸进入线粒体继续被氧化分解。如图。由于无氧呼吸哪有机物是不彻底的，释放的能量很少，转移到A TP中的能量就更少，还有大量的能量贮藏在不彻底的氧化产物中，如酒精乳酸等。有氧呼吸在有氧气存在的条件下能把糖类等有机物彻底氧化分解成CO2和H2O，把有机物中的能量全部释放出来，约有44％的能量转移到ATP中。所以有氧呼吸为生命活动提供的能量比无氧呼吸多得多，在进化过程中绝大部分生物选择了有氧呼吸方式，但为了适应不利的环境条件还保留了无氧呼吸方式。 6、影响呼吸作用的因素： ①温度：温度能影响呼吸作用，主要是影响呼吸酶的活性。一般而言，在一定的温度范围内，呼吸强
真正光合速率、净光合速率和呼吸速率的关系专题 内蒙古师大附中生物教研室 (1)净光合作用速率与真正光合作用速率的关系 ①绿色组织在黑暗条件下或非绿色组织测得的数值为呼吸速率(A点)。 ②绿色组织在有光条件下光合作用与细胞呼吸同时进行，测得的数据为净光合速率。 ③真正光合速率＝净光合速率＋呼吸速率。 (2)光合速率与呼吸速率的常用表示方法 ①当净光合速率>0时，植物因积累有机物而生长。 ②当净光合速率＝0时，植物不能生长。 ③当净光合速率<0时，植物不能生长，长时间处于此种状态，植物将死亡。 利用图解与曲线的结合分析植物 光合作用与呼吸作用的关系
1．A 点????? 只呼吸不光合植物释放CO 2吸收O 2 2．AB 段????? 呼吸>光合植物释放CO 2吸收O 2 3．B 点????? 光合＝呼吸植物表观上不与外界发生气体交换 4．B 点后????? 光合>呼吸植物吸收CO 2释放O 2 题组四 影响净光合作用的因素及相关计算 5．(2015·高考海南卷)植物甲与植物乙的净光合速率随叶片温度(叶温)变化的趋势如图所示。下列叙述错误的是( ) A ．植物甲和乙光合作用所需要的能量都来自于太阳能 B ．叶温在36～50 ℃时，植物甲的净光合速率比植物乙的高 C ．叶温为25 ℃时，植物甲的光合与呼吸作用强度的差值不同于植物乙的 D ．叶温为35 ℃时，甲、乙两种植物的光合与呼吸作用强度的差值均为0 6．将某种绿色植物的叶片放在特定的实验装置中，研究其在10℃、20℃的温度条件下，分别处于5 klx 、10 klx 光照条件和黑暗条件下的光合作用和细胞呼吸，结果如图。据图判断下列推测正确的是( )
提高农作物的光合作用效率 教学目标 1.知识方面 光合作用效率的概念以及提高光合作用效率的主要措施和原理（知道）。 2.态度观念方面 （1）通过本节课的教学，使学生能够将所学的知识和农业生产实践结合起来，从而对学生进行STS（科学、技术、社会） 的教育。 （2）通过介绍我国古代农业发展史中的成就，对学生进行爱国主义教育。 3.能力方面 培养学生对问题的分析能力和综合能力。 重点、难点分析 本节课的教学内容并不难，关键是要将必修教材和选修教材联系起来，使学生在整体上建立起知识的联系。提高农作物的光合作用效率要从光合作用的条件和原材料两方面考虑，要使学生将所学知识和生产实践联系起来。培养学生的STS思想是本节课的重点和难点。教学模式 设疑激趣——师生互动——建构知识。 教学手段 制作多媒体课件辅助教学。
课时安排 一课时。 设计思路 以问题引导学生，以历史文献吸引学生，以生产实践带动学生，进而培养学生的思维能力。 教学过程 一． 引言 民以食为天。然而人类赖以生存的第一个要素—粮食却面临着日益短缺的严重局面，如何提高农作物的光合作用效率是我们面临的一个严峻课题。光合作用效率是指绿色植物通过光合作用制造的有机物中所含有的能量与光合作用中吸收的光能的比值。 二． 新课 [教师活动]引导学生复习光合作用的概念、过程、得出光合作用总反应式：CO 2+H 2O (CH 2O)+O 2 从化学反应的角度分析光合作用总反应时,若要提高光合作用有机物的生成量,我们可以采取哪些积极有效的措施? [学生讨论]得出结论: 从光合作用的条件来看:1增加光照,可 (1) 延长光照时间,提高复种指数 (2) 增加光照面积,进行合理密植. (3) 控制光照强弱。 2．增加矿产元素的供应，提高叶肉细胞的叶绿素含量。 光 叶绿体
影响光合作用的因素练习题 一、内部因素对光合作用速率的影响及应用 1．同一植物的不同生长发育阶段 曲线分析：在外界条件相同的情况下，光合作用速率由弱到强依次是___________、_________、__________ 应用：根据植物在不同生长发育阶段__________速率不同，适时、适量地提供水肥及其他环境条件，以使植物茁壮成长。 2．同一叶片的不同生长发育时期 曲线分析：随幼叶发育为壮叶，叶面积增大，叶绿体不断增多，叶绿素含量不断增加，光合速率______；老叶内叶绿素被破坏，光合速率随之______。 应用：农作物、果树管理后期适当摘除老叶、残叶及茎叶蔬菜及时换新叶，都是根据其原理，可降低其___________消耗的有机物。 二、外界因素对光合作用速率的影响及应用 1．单因子因素 (1)光照强度 ①原理分析：光照强度影响光合速率的原理是通过影响____________阶段，制约________________________的产生，进而制约__________阶段。 ②图像分析：A点时只进行_________；AB段随着光照强度的增强，________强度也增强，但是仍然小于____________强度；B点时代谢特点为__________________；BC段随着光照强度的增强，光合作用强度仍不断增强；
C点对应的光照强度为____________，限制C点的环境因素可能有_________________等。 ③完成填空后，在下面的四幅图中标出A点、AB段、B点和B点之后的氧气和二氧化碳转移方向。 ④应用分析：欲使植物正常生长，则必须使光照强度大于____点对应的光照强度；适当提高_________可增加大棚作物产量。 (2)光照面积 ①图像分析：OA段表明随叶面积的不断增大，光合作用实际量不断增大，A点 为光合作用面积的饱和点。随叶面积的增大，光合作用强度不再增加，原因是_____________________ ②OB段表明干物质量随光合作用增加而增加，而由于A点以后 不再增加，但叶片随叶面积的不断增加，(OC段)不断增加，所以干物质积累量不断(BC段)。 ②应用分析：适当间苗、修剪，合理施肥、浇水，避免徒长。封顶过早，使中下层叶子所受的光照往往在光补偿点以下，白白消耗有机物，造成不必要的浪费。 (3)CO2浓度 ①原理分析：CO2浓度影响光合作用的原理是通过影响阶段，制约生
辐射光对植物光合作用的影响 摘要：太阳辐射是地球上生物有机体的主要能源源泉，植物的光合作用使得所有的有机体与太阳辐射之间发生了最本质的联系。太阳辐射以光和效应、热效应和形态效应对植物生长发育的各方面产生影响，决定了植物产量形成及地理分布。一般来说，植物干物质有90%~95%是来自光合作用。作为种植业基础的光合作用与农业生产有着非常密切的联系，如何提高作物产量是光合作用研究的重要方面。因此，如何充分利用照射到地球表面的太阳辐射能，制造更多的光合产物，是农业生产中的一个根本性问题。 关键词:太阳辐射光合作用光效应热效应形态效应太阳辐射光谱随波长的分布，它分为紫外线区、可见光区、红外线区。紫外线区的波长小于0．4微米，可见光区的波长介于0．4-0．76微米之间，红外线区的波长大0．76微米。不同波段的辐射光对植物生命活动起着不同的作用，它们在为植物提供热量、参与光化学反应及光形态的发生等方面，各起着重要的作用。 一、不同光谱成分对作物的影响 （1）波长大于1.0微米的辐射，被植物吸收转化为热量，影响植物体温和蒸腾作用，可促进干物质的积累，但不参加光合作用。 （2）波长在1.0-0.27微米的辐射，只对植物伸长起作用，其中0.78-0.80微米的近红外光，对光周期及种子形成有重要作用，并控制开花与果实的颜色。 （3）波长在0.72-0.61微米的红光和橙光，可被植物体叶绿素强烈吸收，光合作用最强。并表现为强光合作用。 （4）波长在0.61-0.51微米的绿光，表现为低光合作用和弱成形作用。 （5）波长在0.51-0.40微米的蓝紫光，可被叶绿素和叶黄素较强烈地吸收，表现为强的光合作用与成形作用。 （6）波长在0.40-0.32微米的紫外光，主要起成形和着色的作用。 (7)波长在0.32-0.28微米的紫外光，对大多数植物有害。
影响光合作用效率的因素及在生产上的应用 一、教学内容及考纲要求 二、重要 的结论性语句： 1.农业生 产中主要通过延长光照时间、增加光照面积和增强光合作用效率等途径提高光能利用率。 2.增加光照面积的措施包括：套种、合理密植等。 3.提高光合作用的措施包括：利用大棚适当延长光照时间、提高二氧化碳浓度、提高温度等。 4.1.一般2（2）CO 2： CO 2是植物进行光合作用的原料，只有当环境中的CO 2达到一定 浓度时，植物才能进行光合作用。大气中二氧化碳的含量是0.03%， 如果浓度提高到0.1%，产量可提高一倍左右。浓度提高到一定程度 后，产量不再提高。如果二氧化碳浓度降低到0.005%，光合作用就 不能正常进行。 植物能够进行光合作用的最低CO 2浓度称为CO 2的补偿点，即在 此CO 2浓度条件下，植物通过光合作用吸收的CO 2与植物呼吸作用释放的CO 2相等。 一般来说，在一定的范围内，植物光合作用的强度随CO 2浓度的增加而增加，但达到一定浓度后，光
合作用强度就不再增加或增加很少，这时的CO2浓度称为CO2的饱和点。 在生产上的应用：温室栽培植物时，施用有机肥，可适当提高室内二氧化碳的浓度。 （3）温度： 温度可以通过影响暗反应的酶促反应来影响光合作用；在一定范围内随温度的提高，光合作用加强；温度过高时也会影响酶的活性，使光合作用强度减弱。 在生产上的应用：适时播种；温室栽培植物时，可以适当提高室内温度。 （4）水分： 水既是光合作用的原料，又是体内各种化学反应的介质。水分还能影响气孔的开闭，间接影响CO2进入植物体内（如夏季的“午休”现象）。 在生产上的应用：预防干旱；适时适量灌溉。 。 2. 四. [例 甲图乙图 ）甲图曲线中C点和正点（外界环境中CO2浓度变化为零）处，植株处于何种生理活动状态？ ）根据甲图推测该植物接受光照的时间是曲线中的段，其中光合作用强度最高的是 植株积累有机物最多的是点。 （3）乙图中FG段CO2吸收量逐渐减少是因为，以致光反应产生的和逐渐减少，从而影响了暗反应强度，使化合物数量减少，影响了CO2固定。 （4）乙图曲线中间E处光合作用强度暂时降低，可能是因为 解析：本例主要考查影响光合作用因素：CO2浓度、光强，以及光合速率、呼吸速率和表观速率的关系（表观速率=光合速率－呼吸速率）。首先，要认真看清坐标的含义，然后进行曲线分析；其次，要把光合作用和呼吸作用联系起来考虑，并用两个生理过程进行的条件和时间进行分析。注意光合作用强度决定的制造有机物量与有机物总积累量之间的联系和区别；第三，乙图的E点CO2吸收率降低的机理，不仅要从外界因子的整天变化情况及此时的限制因素考虑，还要联系植株的其他生理活动进行思考。 答案： （1）呼吸作用释放CO2的量等于光合作用吸收CO2的量时
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弱光逆境对植物光合特性的影响 ￥￥￥￥￥ （师大学生命科学学院应用生物教育***班） 摘要：弱光环境属于逆境的一种，虽然不是植物基本生存的限制因素，但弱光对植株光合作用、光合产物的运输和分配、营养元素的吸收、源激素水平和抗氧化酶系活性等植物的生理代及形态建成有影响。弱光影响植物的光合特性，是目前影响设施生产的重要不利环境因素之一。研究弱光逆境适应性的调控及改善措施，付诸于生产实践。 关键词：弱光、光合特性、生长发育、调控。 Low Light Stress on Plant Photosynthesis Characteristics ************ (College of Life Sciences, Yunnan Normal University, Applied Biosystems## education classes) Abstract: In the face of adversity is a low light environment, though not the limiting factor in plant basic survival, but light on plant photosynthesis, transport and distribution of photosynthetic products, nutrient absorption, endogenous hormone levels and activity of antioxidant enzymes and other plant physiological metabolism and morphogenesis affected. Low light affect plant photosynthetic characteristics, is an important production facility currently affecting adverse environmental factors. The regulation of light stress adaptation and improvement measures put into production practices. Keywords: low light, photosynthesis, growth and development, the regulation. 引言：对于植物本身来说，已有阴生植物和阳生之物之分，而绝大多数植物属于阳生植物。大部分植物在弱光环境中都会产生生长不良的现象，植物在弱光环境中，会出现叶片变大变薄，夜色变淡，根系生长受到抑制，总生物量严重下降，开花期则会造成大量落花落果，生殖能力下降，果实品质降低及成熟延迟等现象。随着我国农业生产的不断发展，新型的生产方式如间作、套作等栽培模式的出现，在很大程度上改善了农业生产，但也出现了一些问题。再加上冬春季节经常出现雨、雪、连阴天等不良气候条件，造成植物的弱光环境，严重影响植物的生长和发育，使园业及农业生产的产量和品质严重下降。解除弱光限制，就得培育耐弱光植物，必须对其形态、弱光信号传递及转导、生理生化、酶活性的调控、基因表达等进行有针对性的研究。 植物的光合特性生态作用是由光照强度、日照长度、光谱成分的作用、CO2的需求特性、温度和相对湿度等共同构成的，它们各有其空间和时间的变化关系。