影响光合作用的外界因素

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⎩⎪⎨⎪⎧ 单位时间内光合作用产生的有机物的量单位时间内光合作用吸收CO 2的量单位时间内光合作用放出O 2的量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(O 2)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20mL 富含CO 2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。

第3课时影响光合作用的环境因素1.光照强度和CO2浓度是影响光合速率的两个重要外界因素。

2．光照强度直接影响光合作用的光反应产生[H]和ATP，间接影响暗反应。

3．CO2浓度直接影响光合作用的暗反应，间接影响光反应。

4．温度影响酶的活性，低温时酶的活性降低，导致光合速率降低；高温导致气孔关闭，使得CO2的供应减少，光合速率降低。

5．水和营养元素会直接或间接地影响光合速率。

一、影响光合作用的环境因素1．光照强度对光合作用的影响(1)光照强度比较弱时，光合速率很低。

(2)光照增强，光合速率相应地变大。

(3)当光照强度超过某一定值时，再增大光照强度，光合速率不再增加。

2．CO2浓度对光合作用的影响(1)CO2是光合作用的原料之一。

(2)在一定范围内，植物光合速率随着CO2浓度的上升而增加。

(3)当CO2浓度达到某一定值后，再增加CO2浓度，光合速率不再增加。

3．温度对光合作用的影响(1)温度影响酶的活性。

(2)低温下植物光合速率变低的原因主要是酶活性降低。

(3)高温下光合速率变低的原因主要是高温使植物失水过多，影响气孔的开闭，减少了CO2进入细胞的量。

4．水和营养元素对光合作用的影响(1)水是光合作用的原料，能直接影响植物光合速率。

(2)营养元素能间接影响植物光合速率。

二、光合作用原理的应用采用套种方法，可增加光照面积；采用轮作的方法，可以延长光照时间。

1．判断下列说法的正误(1)低温下植物光合速率变低的原因主要是酶活性降低(√)(2)温度较高时光合速率变低的原因主要是酶变性失活(×)(3)提供适宜浓度的营养元素，能防治植物缺乏症的发生，进而增强光合速率(√)(4)在我国农业生产实践中，常采用套种方法来提高农作物光合速率(×)2．下列因素能够直接影响光反应过程的是( )A．光照强度 B．CO2浓度C．温度解析：选A 光照强度直接影响光反应，CO2直接影响暗反应，温度通过改变酶的活性来影响光合作用。

光强、光质、温度、二氧化碳浓度对光合作用的影响【实验目的】学习光强、光质、温度、二氧化碳浓度等外界条件对光合作用的影响【实验原理】因为影响光合作用的内部及外部因素不断变化，因此植物光合作用强度经常改变着。

影响光合作用的外界因素主要有光强、光质、温度、二氧化碳浓度。

影响光合作用的内部因素主要有叶片叶绿素的含量、叶片含水量、叶片的发育阶段等等。

一般而言，光强增加，光合作用强度增强。

但由于植物的生活习性不同，在光强增加相同的情况下，光合作用强度的增强程度并不相同，并且当光强增加到一定限度时，光合作用不再增加了。

因光合色素对不同性质的光的吸收值是不同的，因此不同颜色的光也会影响光合作用的强度，红光、蓝紫光光合作用强度大，其它光质光合强度下降，绿光的光合强度几乎为零。

因温度直接影响光合作用过程中光反应与暗反应酶的催化活性，因此也会影响光合作用的强度。

一般而言，温度在0℃～35℃之间时，每增加10℃光合强度增加一倍；但超过40℃～50℃后，光合强度下降。

因二氧化碳是光合作用的底物之一，因此它的含量直接影响光合强度，在一定的浓度范围内，增加二氧化碳浓度，光合作用强度加强。

【实验材料和用具】黑藻或金鱼藻、碳酸氢钠、高瓦数聚光灯、温度计、大烧杯等。

【实验步骤】1、光强度对光合作用的影响取几条黑藻或金鱼藻，将其剪成几段，放在装有自来水的大烧杯中（杯中已放入少量的碳酸氢钠以产生二氧化碳），使烧杯中水高于植物体2厘米～3厘米。

把此装置放在聚光灯下，很快有气泡从切口中冒出。

把此装置放在距光源分别为100cm、300cm、500cm的地方（用冰块控制各烧杯中的水温，用温度计监测水温）。

每个距离都每隔一定的时间计数排出的气泡数。

2、光质对光合作用的影响取几条黑藻或金鱼藻，将其剪成几段，放在装有自来水的大烧杯中（杯中已放入少量的碳酸氢钠以产生二氧化碳），使烧杯中水高于植物体2厘米～3厘米。

把此装置放在聚光灯下，很快有气泡从切口中冒出。

光合作用的影响因素影响光合作用的因素可分为内部因素和外部因素。

一、内部因素主要是叶片和光合产物输出（源库流关系）。

叶片的结构和叶片的叶龄。

叶片的结构如叶片厚度、栅栏组织与海绵组织的比例、叶绿体和类囊体的数目等都对光合速率有影响。

它们受遗传因素和环境因素的共同作用。

植物叶片栅栏组织细胞长，排列紧密，叶绿体密度大，叶绿素含量高，光合活性也高，而海绵组织中情况则相反。

阳生植物叶栅栏组织要比阴生植物叶发达，因而阳生叶有较高光合速率。

此外，C4植物因为叶片具有花环结构等特性，光合作用速率通常大于C3植物。

光合作用随叶龄增长出现“低-高-低”的规律。

嫩叶叶片组织发育不健全，叶绿体小，片层结构不发达，光和色素含量低，捕光能力弱，光合酶含量与活性低，因此表观光合速率低。

随着幼叶的成长，光合速率不断提高。

当叶片伸展至叶面积最大和厚度最大时，光合作用速率达最大值。

以后随着叶片衰老，叶绿体含量与Rubisco酶活性下降，以及叶绿体内部结构的解体，光合速率下降。

源库流关系影响光合速率。

光合作用场所的光合产物是“源”，如果源库流受到影响，光合产物就会积累，当积累达一定水平之后，会影响光合速率，其主要原因有：○1反馈抑制。

例如，蔗糖的积累会反馈抑制合成蔗糖的磷酸蔗糖合成酶（SPS）活性，使F-6-P的积累又反馈抑制果糖-1,6-二磷酸酯酶活性，是细胞质以及叶绿体中磷酸丙糖含量增加，从而影响CO2固定。

○2淀粉粒的影响。

叶肉细胞中蔗糖的积累会促进叶绿体基质中的淀粉合成和淀粉粒的形成，过多的淀粉粒一方面会压迫和损伤叶绿体，另一方面，由于淀粉粒对光有遮挡，从而阻碍光合膜对光的吸收。

二、外部因素有光照、CO2、温度、水分和矿质营养等。

光照光强-光合曲线，也称光响应曲线。

在暗中无光合作用，CO2（图中OA段为呼吸速率）。

随CO2扩散和固定速率的影响。

有很大差别。

光补偿点高的植物一般光饱和点也高，草本植物的光补偿点与光饱和点通常要高于木本植物；阳生植物的光补偿点与光饱和点要高于阴生植物。

影响光合作用的因素及曲线分析Company number：【WTUT-WT88Y-W8BBGB-BWYTT-19998】【一】影响光合作用的环境因素及其在生产上的应用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光反应阶段，制约ATP和[H]的产生，进而制约暗反应阶段。

②图像分析：A点时只进行细胞呼吸；AB段随着光照强度的增强，光合作用强度也增强，但是仍然小于细胞呼吸强度；B点时代谢特点为光合作用强度等于细胞呼吸强度；BC段随着光照强度的增强，光合作用强度也不断增强；C点对应的光照强度为光饱和点，限制C点的环境因素可能有温度或二氧化碳浓度等。

③应用分析：欲使植物正常生长，则必须使光照强度大于B点对应的光照强度；适当提高光照强度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，原因是有很多叶被遮挡，光照不足。

OB段表明干物质量随光合作用增加而增加，而由于A点以后光合作用强度不再增加，但叶片随叶面积的不断增加，呼吸量(OC段)不断增加，所以干物质积累量不断降低(BC段)。

②应用分析：适当间苗、修剪，合理施肥、浇水，避免徒长。

封行过早，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暗反应阶段，制约C3生成。

②图像分析：图1中A点表示光合作用速率等于细胞呼吸速率时的CO2浓度，即CO2补偿点，而图2中的A′点表示进行光合作用所需CO2的最低浓度；两图中的B和B′点都表示CO2饱和点，两图都表示在一定范围内，光合作用速率随CO2浓度增加而增大。

③应用分析：大气中的CO2浓度处于OA′段时，植物无法进行光合作用；在农业生产中可通过“正其行，通其风”和增施农家肥等措施增加CO2浓度，提高光合作用速率。

影响光合作用的因素一、外部因素对光合作用的影响1、光a、光强度：在一定范围内，光合作用速率随光照强度的增强而加快，但光强增加到一定强度，光合作用速率不再加快。

A.B.C点的意义：b、光质：复色光（白光）下，光合速率最快；单色光中，红光下光合速率最快，蓝紫光次之，绿光最差。

故温室大棚常用无色透明薄膜。

2、温度温度通过影响酶活性来影响光合速率。

在一定范围内随温度升高，光合速率增大；温度过高会使酶活性下降，从而使光合速率减小。

生产中的应用：适时播种；温室栽培农作物时，白天适当升温，晚上适当降温。

3、CO2浓度植物光合速率在一定范围内随CO2浓度增大而加快，但CO2达一定浓度时，光合速率不再增加。

生产中，常施用有机肥及其他措施提高大田或温室CO2浓度。

二氧化碳4、矿质元素矿质元素会直接或间接影响光合作用。

N、Mg、Fe、Mn等是合成叶绿素的必需元素；K、P等参与碳水化合物代谢；P参与叶绿体膜的构成及光合作用中间产物的转变和能量传递，故生产中应合理施肥。

5、水水既是光合作用的原料，又是体内各种化学反应的介质。

另外，水还影响气孔的开闭，间接影响CO2进入植物体，所以水对光合作用影响很大，生产上，应合理灌溉，预防干旱。

光合作用CO2的浓度的吸收的二、 内部因素对光合作用的影响叶龄（色素、酶、C5的含量）解释：三、多因素对光合作用的影响讨论：（1）P 点限制光合速率的变量是什么？为什么？（2）Q 点限制光合速率的变量是光照强度，对吗？（3）光照强度、温度、CO2浓度等环境因素都对光合作用强度产生影响，生产实践中应如何操作，从而达到增产的目的？例题1：如下图：科学家研究CO2 浓度、光照强度和温度对同一植物光合作用强度的影响，得到实验结果如右图。

请据图判断下列叙述不正确的是A ．光照强度为a 时，造成曲线II 和III 光合作用强度差异的原因是CO2 浓度不同B ．光照强度为 b 时，造成曲线 I 和 II 光合作用强度差异的原因是温度的不同C ．光照强度为a ～b ，曲线 I 、II 光合作用强度随光照强度升高而升高D ．光照强度为a ～c ，曲线 I 、III 光合作用强度随光照强度升高而升高光 合作 用叶龄巩固练习1．有甲、乙、丙、丁4盆长势均匀的植物置于阳光下，甲红光照射；乙绿色光照射；丙添加红色滤光片A；丁添加绿色滤光片B（如图），经过一段时间，各盆中长势最旺的和长势最差的依次是下列哪一组（）A．甲、乙B．乙、丙C．甲、丁D．丙、丁2．光照强度和CO2浓度是影响光合作用的两个主要外界因素，下列图像是北方夏季一天中棉花叶片光合作用强度的变化曲线，请指出正确的图解是( )3．右图为探究CO2是否为植物光合作用原料的实验装置示意图。

【一】影响光合作用的环境因素及其在生产上的应用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光反应阶段，制约ATP和[H]的产生，进而制约暗反应阶段。

②图像分析：A点时只进行细胞呼吸；AB段随着光照强度的增强，光合作用强度也增强，但是仍然小于细胞呼吸强度；B点时代谢特点为光合作用强度等于细胞呼吸强度；BC 段随着光照强度的增强，光合作用强度也不断增强；C点对应的光照强度为光饱和点，限制C点的环境因素可能有温度或二氧化碳浓度等。

③应用分析：欲使植物正常生长，则必须使光照强度大于B点对应的光照强度；适当提高光照强度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，原因是有很多叶被遮挡，光照不足。

OB段表明干物质量随光合作用增加而增加，而由于A点以后光合作用强度不再增加，但叶片随叶面积的不断增加，呼吸量(OC段)不断增加，所以干物质积累量不断降低(BC段)。

②应用分析：适当间苗、修剪，合理施肥、浇水，避免徒长。

封行过早，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暗反应阶段，制约C3生成。

②图像分析：图1中A点表示光合作用速率等于细胞呼吸速率时的CO2浓度，即CO2补偿点，而图2中的A′点表示进行光合作用所需CO2的最低浓度；两图中的B和B′点都表示CO2饱和点，两图都表示在一定范围内，光合作用速率随CO2浓度增加而增大。

③应用分析：大气中的CO2浓度处于OA′段时，植物无法进行光合作用；在农业生产中可通过“正其行，通其风”和增施农家肥等措施增加CO2浓度，提高光合作用速率。

(4)温度①原理分析：是通过影响酶活性进而影响光合作用。

②图像分析：低温导致酶的活性降低，引起植物的光合作用速率降低，在一定范围内随着温度的升高酶活性升高进而引起光合速率也增强；温度过高会引起酶活性降低，植物光合速率降低。

影响光合作用的因素分析及应用：1、内部因素（1）植物种类不同光合作用速率不同。

（2）同一叶片的不同生长发育时期光合作用速率不同。

2、单因子外界因素对光合作用速率的影响（1）光照强度：①曲线分析：曲线1：表示在一定的光照强度范围内．．．．．．．．．．，光合作用的速率随着光照强度的增加而加快，超过一定的强度，光合作用速率不再加快。

（图中S点表示实行光合作用所需要的最低光照强度，Q点对应的光照强度称为光饱和点。

）曲线2：●A点光照强度为零，只实行细胞呼吸，A点即表示植物呼吸速率。

●AB段表示随光照强度增强，光合作用逐渐增强，CO2的释放量逐渐减少，有一部分用于光合作用；B点表示细胞呼吸释放的CO2全部用于光合作用，即光合作用强度等于细胞呼吸强度，称B为光补偿点。

●BC段表示随光照强度持续增强，光合作用强度持续增强，到C点以上不再增强了。

C点对应的光照强度为光饱和点。

（C点对应的CO2吸收值表示表观光合速率）②应用：阴生植物的光补偿点和光饱和点比较低，如虚线所示，在林生产上间作、套种、林带树种的配置，合理采伐都要考虑阳生植物要给予较强的光照，阴生植物不需要太强的光。

（2）CO2浓度：①曲线分析：曲线1：表示在一定的．．范围内．．．，光合作用的速率随着CO2浓度的增加而加快，超过一定的．．．浓度浓度，光合作用速率不再加快。

（图中S点表示实行光合作用所需要的最低CO2浓度，Q点对应的CO2浓度称为CO2饱和点。

）曲线2：●A点表示CO2补偿点，即光合作用速率等于呼吸作用速率时的CO2浓度。

AB表示随CO2浓度增加，光合作用持续增强，到B点以上不再增强了。

B点对应的光照强度为CO2饱和点。

（B点对应的CO2吸收值表示表观光合速率）②应用：在农业生产上能够通过“正其行，通其风”，增施农家肥等措施适当提升CO2浓度，提升光合作用速率。

（3）温度：①曲线分析：温度是通过影响与光合作用相关酶的活性而影响光合作用的速率的。