植物光合作用的过程与影响因素

植物光合作用的机制和效率

植物光合作用是指植物利用光能将二氧化碳和水转化成尽可能高能量的化学能的过程。光合作用的机制和效率一直是植物生长和发展领域的研究热点，也是生命科学的基础研究之一。

一、光合作用的机制

光合作用可简化为以下两步：光能被捕获，光合物质被合成。在光能被捕获的过程中，叶绿素a是最重要的光合色素，负责捕获太阳能，并将其转化为电子激发能。接下来，这些激发的电子通过光化学反应，将能量逐步传递给最外层的物质，在整个反应过程中产生了ATP和NADPH两种光合作用物质。在下一步的光合作用物质合成中，植物将这些物质用于将水和二氧化碳转化为有机物质。这些过程都发生在叶绿体的膜上，其内部结构非常复杂且高度有序。

二、光合作用的效率

光合作用的效率通常通过光能转化为可用化学能的速度来衡量，也称为光合作用的净初级生产力。这取决于光合速率、阳光水平、光合色素含量和叶面积等因素的综合影响。光合作用的效率可分为两种类型：光子效率和量子效率。

光子效率：指在光照条件下，每个单位的反应中所需的光子数量。该效率通常用光照强度灰度与光量子效应相除得到，光强范围内，光子效率不随光照强度变化，它是只有在低光环境下才有用的参数。因此，它在模拟植物在特定环境中的光合生产力时是有一定价值的。

量子效率：指每个光子的产生转移到光合作用反应中所需的量子数量。不同照明方式和光照强度下的光合作用反应效率差异较大，但在最佳光照条件下，光合作用的最大量子效率约为0.93。

三、提高光合作用的效率

植物光合作用效率的高低意味着其在吸收太阳能方面的效率和作势源产生的能量总量。可通过以下方法来提高光合作用的效率：

1. 更好地设计光合物。针对植物的生长环境和功能需求，可对光合物质进行优化设计，以提高其反应效率和产量。

2. 利用所在地区的日光。日照能量是光合作用的原动力，研究和应用当地日光最大时间和强度的情况，以适应植物和农作物的需求，提高光合作用的效率。

影响光合作用的因素

一、外界条件对光合速率的影响

光合作用的指标是光合速率(photosynthetic rate)。光合速率通常以每小时每平方分米叶面积吸收二氧化碳毫克数表

示，一般测定光合速率的方法都没有把叶子的呼吸作用考虑在内，所以测定的结果实际是光合作用减去呼吸作用的差数，

叫做表观光合速率(apparent photosynthetic rate)或净光合速率(net photosynthetic rate)。如果我们同时测定其呼吸速率，

把它加到表观光合速率上去，则得到真正光合速率(true photosynthetic rate)。

真正光合速率=表观光合速率+呼吸速率

(一)光照

光合作用是一个光生物化学反应，所以光合速率随着光照强度的增加而加快。在一定范围内几乎是呈正相关。但超

过一定范围之后，光合速率的增加转慢；当达到某一光照强度时，光合速率就不再增加，这种现象称为光饱和现象(light

saturation)。各种作物的光饱和点(light saturation point)不同，与叶片厚薄、单位叶面积叶绿素含量多少有关。水稻和棉花

的光饱和点在40～50klx，小麦、菜豆、烟草、向日葵和玉米的光饱和点较低，约30klx。上述光饱和点的数值是指单叶而

言，对群体则不适用。因为大田作物群体对光能的利用，与单株叶片不同。群体叶枝繁茂，当外部光照很强，达到单叶光

饱和点以上时，而群体内部的光照强度仍在光饱和点以下，中、下层叶片就比较充分地利用群体中的透射光和反射光。群

体对光能的利用更充分，光饱和点就会上升。例如，水稻在抽穗期前后到乳熟期，在自然日照条件下，其光照强度与光合

作用的关系基本是直线关系，即光照越强，群体的光合作用越大，也就是说，其群体光饱和点可上升到60～80klx，甚至

更高。

根据对光照强度需要的不同，可把植物分为阳生植物(sun plant)和阴生植物(shadeplant)两类。阳生植物要求充分直

龙源期刊网

光合作用过程及影响因素

作者：邱云

来源：《新教育时代·教师版》2017年第29期

摘 要：纵观近几年高考试题，其中光合作用的过程和影响因素都是考查的重点。在复习时如果单纯的讲授知识点，学生会觉得索然无味。因此在复习这两方面知识时，让学生自主学习，主动参与，并配相应的综合题，可以让学生更容易理解记忆光合作用过程及影响因素。

关键词：光合作用 影响因素 自主学习 高三

一、学情分析

本次教学对象为高三学生，学生已有光合作用的基础知识，另外，光合作用与农业生产生活实际联系比较紧密，学生具有较浓厚的兴趣。通过学练结合的方式更能加深学生对这部分知识的理解

记忆。[1]

二、学习目标

1.知识目标：

（1）掌握光合作用的过程，C3、C5 的含量变化。

（2）掌握光合作用影响因素相关曲线

2.能力目标：培养学生实验探究的科学思维能力和运用理论知识解决实际问题的能力。[2]

3.情感目标：

（1）让学生通过实验探究，培养科学态度及创新、合作等科学精神。

（2）渗透生态学观点、生命科学价值观等教育。

三、教学重点、难点

1.教学重点：

（1）光合作用的过程

（2）光合作用影响因素 龙源期刊网

2.教学难点：光合作用影响因素相关曲线分析。

四、教学准备

多媒体课件、学生学案

五、教学计划：1课时

六、教学设计思路（如图）

七、教学过程（如表）

参考文献

[1]不同水分管理模式对水稻生长及光合特性的影响[J]. 王卫，谢小立，谢永宏. 长江流域资源与环境. 2010（07）

光合作用的实验过程及结论

一、实验原理：

1. 光合作用：光合作用是叶绿素在光的作用下将二氧化碳和水转化为有机物质和氧气的生理过程。具体反应方程式如下：

6CO2 + 6H2O + 光能 → C6H12O6 + 6O2

2. 影响因素：光照强度、二氧化碳浓度、温度等因素会影响光合作用的速率。在不同的光照条件下，植物的光合速率会有所不同。

3. 实验装置：实验将采用光合作用速率测定仪来测定植物在不同光照条件下的光合速率。

二、实验材料和方法：

1. 实验材料：实验将选取相同年龄和相似生长状态的植物进行实验，以减少其他因素对实验结果的影响。

2. 实验方法：

（1）根据实验要求制备不同光照条件下的实验组及对照组。

（2）将实验组和对照组各放置在一个密闭的光合作用速率测定仪中，测定一定时间后的氧气释放量和二氧化碳吸收量，计算出光合速率。

（3）通过统计和对比实验组和对照组的数据，得出植物在不同光照条件下的光合速率。

三、实验步骤：

1. 实验准备：

（1）选取相同年龄和相似生长状态的植物作为实验材料。

（2）根据实验要求制备不同光照条件下的实验组及对照组。

2. 实验操作：

（1）将实验组和对照组各放置在一个密闭的光合作用速率测定仪中，保证光照条件相同，并进行预吸气处理。

（2）测定一定时间后的氧气释放量和二氧化碳吸收量，计算出光合速率。

3. 数据处理：

（1）通过统计和对比实验组和对照组的数据，得出植物在不同光照条件下的光合速率。 四、实验结果和分析：

实验结果显示，随着光照强度的增加，植物的光合速率呈现出逐渐增加的趋势。在光照强度较低的条件下，植物的光合速率较低；而在光照强度较高的条件下，植物的光合速率较高。这表明光照强度是影响光合速率的重要因素之一。

五、实验结论：

通过本次实验，我们得出了以下结论：

1. 光照强度是影响植物光合速率的重要因素之一。

2. 光合速率随着光照强度的增加而逐渐增加。