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(新高考)2023年高考生物一轮复习讲义第3单元第7课时光合作用的影响因素及其应用(含解析)
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这是一份(新高考)2023年高考生物一轮复习讲义第3单元第7课时光合作用的影响因素及其应用(含解析)，共24页。试卷主要包含了实验原理，实验变量分析，实验流程，实验结果分析，注意事项，影响光合作用的内部因素等内容，欢迎下载使用。
考点一 探究光照强度对光合作用强度的影响
1．实验原理：叶片含有气体，上浮eq \(――→,\s\up7(抽气))叶片下沉eq \(――――→,\s\up7(光合作用),\s\d5(产生O2))充满细胞间隙，叶片上浮。
2．实验变量分析
(1)自变量的设置：光照强度是自变量，通过调整台灯与烧杯之间的距离来调节光照强度的大小。
(2)因变量是光合作用强度，可通过观测单位时间内被抽去空气的圆形小叶片上浮的数量或者是浮起相同数量的叶片所用的时间长短来衡量光合作用的强弱。
3．实验流程
4．实验结果分析
光照越强，烧杯内圆形小叶片浮起的数量越多，说明一定范围内，随着光照强度的不断增强，光合作用强度不断增强。
5．注意事项
(1)叶片上浮的原因是光合作用产生的O2大于有氧呼吸消耗的O2，释放氧气，使叶肉细胞间隙充满了气体，浮力增大，叶片上浮。
(2)打孔时要避开大的叶脉，因为其中没有叶绿体，而且会延长圆形小叶片上浮的时间，影响实验结果的准确性。
(3)为确保溶液中CO2含量充足，圆形小叶片可以放入NaHCO3溶液中。
考向 光合作用影响因素的实验探究
1．如图表示测定金鱼藻光合作用强度的密闭实验装置，氧气传感器可监测O2量的变化。已知光饱和点是指植物光合速率达到最大时的最小光照强度。下列叙述错误的是( )
A．NaHCO3溶液可以为金鱼藻光合作用提供CO2
B．单色光照射时，相同光照强度下一定时间内用红光比用绿光测到的O2量多
C．氧气传感器测到的O2量就是金鱼藻光合作用产生的O2量
D．拆去滤光片，改变光照强度，并将所得数据绘制成曲线可推知其光饱和点
答案 C
解析 氧气传感器测到的O2量就是金鱼藻净光合作用产生的O2量，即总光合作用产生的O2量与呼吸作用消耗的O2量的差值，C错误。
2．(2022·昆明高三期末)某实验小组为验证KHCO3对某植物幼苗光合作用的影响，进行了甲、乙两组不同处理的实验，甲组用差速离心法制备叶绿体悬液进行实验，乙组将等量植物幼苗叶片切割成1 mm2的叶小片进行实验，然后在适宜光照、20 ℃恒温条件下用氧电极测量这两组植物的O2释放速率，结果如图所示。下列相关叙述正确的是( )
A．本实验的自变量是KHCO3的浓度，无关变量为适宜光照、20 ℃恒温条件
B．KHCO3浓度为0.05 ml·L－1时，两组实验的O2释放速率存在差异的原因是光合速率不同
C．由该实验可推断，随着KHCO3浓度的增大，叶小片的O2释放速率会一直增大
D．加入清水组的叶小片中无O2释放，原因可能是光合作用产生的O2通过呼吸作用被消耗了
答案 D
解析 本实验的自变量是KHCO3的浓度以及对叶片的处理方式，A错误；KHCO3浓度为0.05 ml·
L－1时，两组实验的O2释放速率存在差异的原因可能是差速离心组测得的O2释放速率为总光合速率，而叶小片中测得的O2释放速率为净光合速率，二者的不同主要在于有无呼吸作用消耗O2，B错误。
考点二 光合作用的影响因素及其应用
1．光照强度
(1)原理：光照强度通过影响植物的光反应进而影响光合速率。光照强度增加，光反应速率加快，产生的NADPH和ATP增多，使暗反应中C3的还原加快，从而使光合作用产物增加。
(2)曲线解读
(3)应用：温室大棚中，适当增强光照强度，以提高光合速率，使作物增产。
2．CO2浓度
(1)原理：CO2影响暗反应阶段，制约C3的形成。
(2)曲线解读
①图1中A点表示CO2补偿点，即光合速率等于呼吸速率时的CO2浓度。
②图2中A′点表示进行光合作用所需CO2的最低浓度。
③B点和B′点对应的CO2浓度都表示CO2饱和点。
(3)应用：在农业生产上可以通过通风，增施农家肥等增大CO2浓度，提高光合速率。
3．温度
(1)原理：温度通过影响酶的活性影响光合作用，主要制约暗反应。
(2)应用：温室栽培植物时，白天调到光合作用最适温度，以提高光合速率；晚上适当降低室内温度，以降低细胞呼吸速率，保证植物有机物的积累。
4．水分和矿质元素
(1)原理
①水既是光合作用的原料，又是体内各种化学反应的介质，如植物缺水导致萎蔫，使光合速率下降。
②矿质元素通过影响与光合作用有关的化合物的合成，对光合作用产生直接或间接的影响。
(2)应用：施肥的同时，往往适当浇水，小麦的光合速率会更大，此时浇水的原因是肥料中的矿质元素只有溶解在水中，以离子形式存在，才能被作物根系吸收。同时可以保证小麦吸收充足的水分，保证叶肉细胞中CO2的供应。
(源于必修1 P106“拓展应用”)：下图是在夏季晴朗的白天，某种绿色植物叶片光合作用强度的曲线图。分析曲线图并回答问题：
①7～10时的光合作用强度不断增强的原因是光照强度逐渐增大。
②10～12时左右的光合作用强度明显减弱的原因是此时温度很高，导致气孔开度减小，CO2无法进入叶片组织，致使光合作用暗反应受到限制。
③14～17时的光合作用强度不断下降的原因是光照强度不断减弱。
④从图中可以看出，限制光合作用的因素有光照强度、温度。
⑤依据本题提供的信息，提出提高绿色植物光合作用强度的一些措施：可以利用温室大棚控制光照强度、温度的方式，如补光、遮阴、生炉子、喷淋降温等，提高绿色植物光合作用强度。
5．多因子变量对光合速率的影响
植物生活的环境是复杂多样的，环境中的各种因素对光合作用的影响是综合的。下面的曲线是科学家研究多种因素对光合作用影响得到的结果。请分析回答：
(1)这三种研究的自变量分别是什么？
提示 光照强度、温度；光照强度、温度；光照强度、CO2浓度。
(2)图3的研究中，对温度条件的设定有何要求？为什么？
提示 需要保持在最适温度，这样可能使实验结果更加明显。
(3)图1中P点光照强度下，要想提高光合速率，可以采取什么措施？图2中P点温度条件下，要想提高光合速率，可以采取什么措施？
提示 提高CO2浓度；提高CO2浓度。
(4)根据图1分析，在30 ℃条件下，光照强度达到Q点之后，光合作用速率不再增加，限制因素可能有哪些？
提示 光合色素的含量、空气中CO2浓度。
(5)图1结果不足以说明30 ℃是光合作用最适宜温度，为什么？如何改进实验才能获得正确的结果？
提示 实验提供的温度条件太少，需要在20～40 ℃之间增加温度梯度进行实验。
(6)Q点之后，曲线会明显下降的是哪一个图？原因是什么？
提示 图2；温度升高，酶的活性会下降，甚至失活。
6．影响光合作用的内部因素
(1)植物自身的遗传特性，如植物品种不同，以阴生植物、阳生植物为例
(2)植物叶片的叶龄、叶绿素含量及酶
(3)植物叶面积指数
考向一 光合作用影响因素的综合考查
3．下图甲表示某种植物叶肉细胞光合作用强度与光照强度的关系，图乙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．图甲中的纵坐标数值即为图乙中的m4
B．图甲中c点时，图乙中有m1＝n1＝m4＝n4
C．图甲中e点以后，图乙中n4不再增加，其主要原因是m1值太低
D．图甲中a、b、c、d、e任意一点，图乙中都有m1＝n1>0，m2＝n2>0
答案 B
解析 图甲中的纵坐标数值即为图乙中的m3，A错误；图甲中c点时，光合速率等于呼吸速率，因此线粒体产生的二氧化碳刚好能供叶绿体利用，叶绿体产生的氧气刚好供线粒体利用，因此图乙中有m1＝n1＝m4＝n4，B正确；图甲中e点以后，图乙中n4不再增加，其主要原因是m3值太低，或温度的限制，C错误；图甲中a、b、c、d、e任意一点，图乙中都有m1＝n1>0，但由于d、e点细胞呼吸强度小于光合作用强度，应为m3＝n3>0，c点细胞呼吸强度等于光合作用强度，m3＝n3＝0，c、d、e点时，m2＝n2＝0，D错误。
4．(2022·北京东城区高三模拟)下图是各种环境因素影响黑藻光合速率变化的示意图。下列相关叙述正确的是( )
A．若在t1前充CO2，则暗反应速率将显著提高
B．t1→t2，光反应速率显著提高而暗反应速率不变
C．t3→t4，叶绿体基质中NADPH的消耗速率提高
D．t4后短暂时间内，叶绿体中C3/C5比值下降
答案 C
解析 O～t1，光照较弱，光合速率较慢，限制因素为光照强度，若在t1前充CO2，则暗反应速率不会显著提高，A错误；t1→t2，光反应速率显著提高，产生的NADPH和ATP增加，导致暗反应速率也增加，B错误；t3→t4，CO2浓度增加，叶绿体基质中生成的C3增加，消耗NADPH的速率提高，C正确；t4后短暂时间内，由于缺少光照，ATP和NADPH减少，还原C3的速率减慢，但短时间内C3继续生成，故叶绿体中C3/C5比值将上升，D错误。
考向二 光(CO2)补偿点、饱和点的移动问题
5．下图为CO2吸收量与光照强度关系的坐标图，当光合作用相关因素改变后，a、b、c点的移动描述不正确的是( )
A．若植物体缺Mg2＋，则对应的b点将向左移
B．已知某植物光合作用和呼吸作用的最适温度分别是25 ℃和30 ℃，则温度由25 ℃上升到30 ℃时，对应的a点将下移，b点将右移
C．若原曲线代表阳生植物，则阴生植物对应的a点、b点、c点将分别向上移、左移、左移
D．若实验时将光照由白光改为蓝光(光照强度不变)，则b点将向左移
答案 A
解析 若植物体缺Mg2＋，叶绿素含量降低，光合速率下降，需要更强光照条件，才能使光合速率等于呼吸速率，故b点右移，A错误；温度由25 ℃上升到30 ℃时，呼吸速率上升，故a点下移；呼吸速率上升，光合速率下降，要让光合速率＝呼吸速率，需要更强光照，故b点右移，B正确；植物光合作用最有效的光是红光和蓝紫光，若实验时将光照由白光改为蓝光(光照强度不变)，光合速率上升，要让光合速率＝呼吸速率，需要较弱光照即可，故b点将向左移，D正确。
6．如图所示，在图甲装置A与装置B中敞口培养相同数量的小球藻，以研究光照强度对小球藻产生氧气的影响。装置A的曲线如图乙。据图分析，下列叙述错误的是( )
A．适当提高温度，P点将上移
B．P点处能产生ATP的细胞器只有线粒体
C．降低CO2浓度时，在图乙上的R点应右移
D．在图乙上绘制装置B的曲线，Q点应右移
答案 C
解析 适当提高温度，酶的活性升高，呼吸作用强度提高，P点上升，A正确；P点光照强度为0，不进行光合作用，只进行呼吸作用，故产生ATP的场所是细胞质基质和线粒体，细胞器只有线粒体，B正确；降低二氧化碳浓度，光饱和点会向左移动，氧气释放量减少，即R点应向左上移，C错误；装置B是缺镁培养液，则小球藻中叶绿素合成受阻，吸收光能减少，直接降低光合作用强度。Q点时光合作用强度等于呼吸作用强度，但是呼吸作用强度不变，则需要增加光照强度，提高光合作用强度，从而保证光合作用强度等于呼吸作用强度，故Q点应右移，D正确。
考向三 农业生产中的应用
7．(2022·天津高三期中)夏季大棚种植，人们经常在傍晚这样做：①延长2小时人工照光；②熄灯后要打开门和所有通风口半小时以上；③关上门和通风口。对于上述做法的生物学原理的分析，错误的是( )
A．①延长光合作用时间，可以提高有机物的制造量
B．②起到降氧、降温、降湿度的作用，从而抑制细胞呼吸减少有机物消耗
C．与①时的状态相比，②③时叶肉细胞中线粒体的功能有所增强
D．③可积累棚内CO2浓度来抑制细胞呼吸，并对下一天的光合作用有利
答案 C
解析 ②③的目的是抑制有氧呼吸，故与①时的状态相比，叶肉细胞中线粒体的功能有所减弱，C错误。
8．(2020·全国Ⅰ，30)农业生产中的一些栽培措施可以影响作物的生理活动，促进作物的生长发育，达到增加产量等目的。回答下列问题：
(1)中耕是指作物生长期中，在植株之间去除杂草并进行松土的一项栽培措施，该栽培措施对作物的作用有___________________________________________________________________
________________________________________________________________(答出2点即可)。
(2)农田施肥的同时，往往需要适当浇水，此时浇水的原因是____________________
________________(答出1点即可)。
(3)农业生产常采用间作(同一生长期内，在同一块农田上间隔种植两种作物)的方法提高农田的光能利用率。现有4种作物，在正常条件下生长能达到的株高和光饱和点(光合速率达到最大时所需的光照强度)见下表。从提高光能利用率的角度考虑，最适合进行间作的两种作物是_____________________________________________________________________________，
选择这两种作物的理由是______________________________________________________。
答案 (1)减少杂草对水分、矿质元素和光的竞争；增加土壤氧气含量，促进根系的细胞呼吸
(2)肥料中的矿质元素只有溶解在水中才能被作物根系吸收 (3)A和C 作物A光饱和点高且长得高，可利用上层光照进行光合作用；作物C光饱和点低且长得矮，与作物A间作后，能利用下层的弱光进行光合作用
重温高考 真题演练
1．(2021·北京，3)将某种植物置于高温环境(HT)下生长一定时间后，测定HT植株和生长在正常温度(CT)下的植株在不同温度下的光合速率，结果如图。由图不能得出的结论是( )
A．两组植株的CO2吸收速率最大值接近
B．35 ℃时两组植株的真正(总)光合速率相等
C．50 ℃时HT植株能积累有机物而CT植株不能
D．HT植株表现出对高温环境的适应性
答案 B
解析 CO2吸收速率代表净光合速率，而总光合速率＝净光合速率＋呼吸速率。35 ℃时两组植株的净光合速率相等，但呼吸速率未知，故35 ℃时两组植株的真正(总)光合速率无法比较，B错误。
2．(2021·广东，15)与野生型拟南芥WT相比，突变体t1和t2在正常光照条件下，叶绿体在叶肉细胞中的分布及位置不同(图1所示)，造成叶绿体相对受光面积的不同(图2所示)，进而引起光合速率差异，但叶绿素含量及其他性状基本一致。在不考虑叶绿体运动的前提下，下列叙述错误的是( )
A．t2比t1具有更高的光饱和点(光合速率不再随光强增加而增加时的光照强度)
B．t1比t2具有更低的光补偿点(光合吸收CO2与呼吸释放CO2等量时的光照强度)
C．三者光合速率的高低与叶绿素的含量无关
D．三者光合速率的差异随光照强度的增加而变大
答案 D
解析 由图1可知，t1较多的叶绿体分布在光照下，t2较少的叶绿体分布在光照下，由此可推断，t2比t1具有更高的光饱和点(光合速率不再随光强增加而增加时的光照强度)，t1比t2具有更低的光补偿点(光合吸收CO2与呼吸释放CO2等量时的光照强度)，A、B正确；三者的叶绿素含量及其他性状基本一致，由此推测，三者光合速率的高低与叶绿素的含量无关，C正确。
3．(2018·江苏，18)下图为某一植物在不同实验条件下测得的净光合速率，下列假设条件中能使图中结果成立的是( )
A．横坐标是CO2浓度，甲表示较高温度，乙表示较低温度
B．横坐标是温度，甲表示较高CO2浓度，乙表示较低CO2浓度
C．横坐标是光波长，甲表示较高温度，乙表示较低温度
D．横坐标是光强度，甲表示较高CO2浓度，乙表示较低CO2浓度
答案 D
解析 随着CO2浓度的增大，净光合速率先增大后趋于稳定，但由于净光合速率最大时对应着一个温度，即最适温度，低于或高于此温度，净光合速率都将下降，所以无法确定在CO2浓度足够大时，甲、乙温度的高低，A错误；植物进行光合作用存在最适温度，高于最适温度后，净光合速率减小，所以随着温度升高，净光合速率应先升高后降低，B错误；由于光合色素主要吸收红光和蓝紫光，在相应光波长时，植物的净光合速率存在峰值，不应呈现先升高后趋于稳定的状态，且光波长一定时，较高温度下的净光合速率不一定较高，C错误；随着光强度的增加，净光合速率先增大后趋于稳定，在光强度足够强时，较高的CO2浓度下净光合速率较大，D正确。
4．(2021·河北，19)为探究水和氮对光合作用的影响，研究者将一批长势相同的玉米植株随机均分成三组，在限制水肥的条件下做如下处理：(1)对照组；(2)施氮组，补充尿素(12 g·m－2)；(3)水＋氮组，补充尿素(12 g·m－2)同时补水。检测相关生理指标，结果见下表。
注：气孔导度反映气孔开放的程度。
回答下列问题：
(1)植物细胞中自由水的生理作用包括______________________等(写出两点即可)。补充水分可以促进玉米根系对氮的________，提高植株氮供应水平。
(2)参与光合作用的很多分子都含有氮。氮与________离子参与组成的环式结构使叶绿素能够吸收光能，用于驱动__________________两种物质的合成以及________的分解；RuBP羧化酶将CO2转变为羧基加到______分子上，反应形成的产物被还原为糖类。
(3)施氮同时补充水分增加了光合速率，这需要足量的CO2供应。据实验结果分析，叶肉细胞CO2供应量增加的原因是__________________________________________________
________________________________________________________________________。
答案 (1)细胞内良好的溶剂；能够参与生化反应；能为细胞提供液体环境；能运送营养物质和代谢废物 吸收 (2)镁 ATP和NADPH 水 C5(或RuBP) (3)气孔导度增加，CO2吸收量增多，同时RuBP羧化酶活性增大，使固定CO2的效率增大
解析 (1)根据表格分析，水＋氮组的气孔导度大大增加，增强了植物的蒸腾作用，有利于植物根系吸收并向上运输氮，所以补充水分可以促进玉米根系对氮的吸收，提高植株氮供应水平。(2)参与光合作用的很多分子都含有氮，叶绿素的元素组成有C、H、O、N、Mg等，其中氮与镁离子参与组成的环式结构使叶绿素能够吸收光能，用于光反应，光反应的场所是叶绿体的类囊体薄膜，完成的反应是水光解产生NADPH和氧气，同时将光能转变成化学能储存在ATP和NADPH中，其中ATP和NADPH两种物质含有氮元素；暗反应包括二氧化碳固定和三碳化合物还原两个过程，其中RuBP羧化酶将CO2转变为羧基加到C5(RuBP)分子上，反应形成的C3被还原为糖类。(3)分析表格数据可知，施氮同时补充水分使气孔导度增加，CO2吸收量增多，同时RuBP羧化酶活性增大，使固定CO2的效率增大，使植物有足量的CO2供应，从而增加了光合速率。
5．(2021·山东，21)光照条件下，叶肉细胞中O2与CO2竞争性结合C5，O2与C5结合后经一系列反应释放CO2的过程称为光呼吸。向水稻叶面喷施不同浓度的光呼吸抑制剂SBS溶液，相应的光合作用强度和光呼吸强度见下表。光合作用强度用固定的CO2量表示，SBS溶液处理对叶片呼吸作用的影响忽略不计。
(1)光呼吸中C5与O2结合的反应发生在叶绿体的___________中。正常进行光合作用的水稻，突然停止光照，叶片CO2释放量先增加后降低，CO2释放量增加的原因是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(2)与未喷施SBS溶液相比，喷施100 mg/L SBS溶液的水稻叶片吸收和放出CO2量相等时所需的光照强度______(填“高”或“低”)，据表分析，原因是________________
________________________________________________________________________。
(3)光呼吸会消耗光合作用过程中的有机物，农业生产中可通过适当抑制光呼吸以增加作物产量。为探究SBS溶液利于增产的最适喷施浓度，据表分析，应在____________mg/L之间再设置多个浓度梯度进一步进行实验。
答案 (1)基质 光照停止，产生的ATP、NADPH减少，暗反应消耗的C5减少，C5与O2结合增加，产生的CO2增多 (2)低 喷施100 mg/L SBS溶液后，光合作用固定的CO2增加，光呼吸释放的CO2减少，即叶片的CO2吸收量增加、释放量减少。此时，在更低的光照强度下，两者即可相等 (3)100～300
解析 (3)光呼吸会消耗有机物，但光呼吸会释放CO2，补充光合作用的原料，适当抑制光呼吸可以增加作物产量，由表可知，在 SBS溶液浓度为200 mg/L时光合作用强度与光呼吸强度差值最大，即光合产量最大，为了进一步探究最适喷施浓度，应在100～300 mg/L之间再设置多个浓度梯度进一步进行实验。
一、易错辨析
1．光照强度只影响光反应，不影响暗反应( × )
2．只要有光照，植物就能正常生长( × )
3．镁可以影响叶绿素的合成从而影响光反应( √ )
4．水分能影响气孔的开闭，间接影响CO2进入植物体内，从而影响光合作用( √ )
5．整株植物处于光补偿点时，叶肉细胞的光合作用强度和呼吸作用强度相等( × )
二、填空默写
1．参照光照强度对光合作用强度的影响曲线，完成特殊点(段)对应的气体交换情况。
2．农田施肥的同时，往往需要适当浇水，此时浇水的原因是施肥时，肥料中的矿质元素只有溶解在水中，以离子形式存在，才能被作物根系吸收(答出1点即可)。
3．请分析下图中限制P点和Q点光合速率的因素
下述图1、2、3中的曲线分析：P点时，限制光合速率的主要因素应为横坐标所表示的因子，随着该因子的不断加强，光合速率不断提高。当达到Q点时，横坐标所表示的因子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的其他因子的方法。
课时精练
一、选择题
1．(2022·天津河东区高三期中)将如图所示细胞置于密闭容器中培养。在不同光照强度下细胞内外的CO2和O2浓度在短时间内发生了相应变化。下列叙述错误的是( )
A．黑暗条件下，①增大、④减小
B．光强低于光补偿点时，①、③增大
C．光强等于光补偿点时，②、③保持不变
D．光强等于光饱和点时，②减小、④增大
答案 B
解析 黑暗条件下，细胞只有呼吸作用，呼吸作用消耗氧气产生的CO2扩散至细胞外，因此①增大、④减小，A正确；光强低于光补偿点时，即光合作用强度小于呼吸作用强度，此时①增大、③减小，B错误；光强等于光补偿点时，光合作用强度等于呼吸作用强度，②、③保持不变，C正确；光强等于光饱和点时，光合作用强度大于呼吸作用强度，②减小、④增大，D正确。
2．下图中纵坐标表示植物某种气体吸收量或释放量的变化(注：不考虑横坐标和纵坐标单位的具体表示形式，单位的表示方法相同)。下列说法正确的是( )
A．若f点以后进一步提高光照强度，光合作用强度会一直不变
B．若a代表O2吸收量，d点时，叶肉细胞既不吸收O2也不释放O2
C．c点时，叶肉细胞中能产生ATP的场所有细胞质基质、线粒体、叶绿体
D．若a代表CO2释放量，适当提高大气中的CO2浓度，e点可能向右下方移动
答案 D
解析 e点时已经达到光饱和点，其他条件不变，f点以后提高光照强度可能会伤害叶片中的叶绿体，光合作用强度可能会发生变化；若a代表O2吸收量，d点时，整个植株既不吸收O2也不释放O2，但对于叶肉细胞来说有氧气的净释放；c点时，叶肉细胞只能进行细胞呼吸，故产生ATP的场所有细胞质基质和线粒体。
3．(2022·江西临川一中高三期中)我国科研人员从番茄低温诱导表达数据库中发现了Y基因，低温处理使其转录量升高。Y基因编码的Y蛋白是植物特有的DNA结合蛋白，定位于叶绿体和细胞核。4 ℃低温处理后，Y基因过表达株系比野生型明显耐低温，而敲除Y基因的株系的低温耐受能力低于野生型。如图为野生型、Y基因过表达及敲除植株，4 ℃处理12小时后在一定光照强度下测定的净光合速率。下列相关分析不合理的是( )
A．Y基因过表达植株的CO2饱和点大于野生型
B．CO2浓度在100～200 μml·ml－1之间时，三组植株净光合速率随CO2浓度的增加而升高
C．CO2浓度等于250 μml·ml－1时，若突然增大光照强度，叶绿体内C5将减少
D．CO2浓度大于250 μml·ml－1时，限制野生型和Y基因敲除植株净光合速率增加的环境因素可能是光照强度
答案 C
解析 CO2浓度等于250 μml·ml－1时，野生型和Y基因敲除植株均已达到了最大净光合速率，此时的限制因素可能是光照强度，若突然增大光照强度，ATP和NADPH产生量增加，使C3的还原速率加快，生成的C5增加，短时间内CO2的固定速率不变，故叶绿体内C5将增加，C错误。
4．(2022·天津市高三调研)红松(阳生)和人参(阴生)均为我国北方地区的植物。如图为两种植物在温度、水分均适宜的条件下，光合速率与呼吸速率的比值(P/R)随光照强度变化的曲线图，下列叙述正确的是( )
A．光照强度为a时，每日光照12小时，一昼夜后人参干重不变，红松干重减少
B．光照强度在b点之后，限制红松P/R值增大的主要外界因素是CO2浓度
C．光照强度为c时，红松和人参的净光合速率相等
D．若适当增加土壤中无机盐镁的含量，一段时间后B植物的a点左移
答案 D
解析 光照强度为a时，对于人参(B)而言，光合作用速率与呼吸速率的比值(P/R)为1，白天12小时没有积累有机物，晚上进行呼吸作用消耗有机物，一昼夜干重减少，A错误；光照强度在b点之后，限制红松(A)P/R值增大的主要外界因素仍然是光照强度，在d点之后，限制其P/R值增大的主要外界因素才是CO2浓度，B错误；阴生植物的呼吸速率比阳生植物的呼吸速率更低，光照强度为c时，二者的P/R值相同，但呼吸速率不同，故净光合速率不同，C错误；对于人参(B)而言，a点光合作用速率与呼吸速率的比值(P/R)为1，对应的光照强度为光补偿点。若适当增加土壤中无机盐镁的含量，B植物合成叶绿素增多，达到光补偿点需要的光照强度变小，故一段时间后B植物的a点左移，D正确。
5．在农业生产上常常施用一定量的无机肥来达到增产的目的。为了研究无机肥对植物生长发育的影响，科研小组将无机肥溶于土壤浸出液配制了不同浓度的盐溶液，利用这些盐溶液进行了相关实验，结果见下表。下列说法正确的是( )
A.细胞中大多数无机盐以化合物形式存在
B．植物的呼吸速率是通过根细胞呼吸作用产生的CO2量来测定
C．与对照组相比，植物在低盐条件下产生和消耗的有机物更多
D．高盐条件下植物细胞失水，气孔关闭，导致最大光合速率下降
答案 D
解析 植物的呼吸速率应该是测定整株植物，即所有细胞的呼吸速率，而不是只是测定根细胞的呼吸速率，B错误；在低盐条件下，植物的最大光合速率比对照组大，而呼吸速率比对照组小，产生有机物更多，而消耗的有机物更少，C错误。
6．在适宜温度和大气CO2浓度条件下，测得某森林中四种主要乔木幼苗叶片的生理指标(见下表)，下列分析正确的是( )
(注：光补偿点：光合速率等于呼吸速率时的光强；光饱和点：达到最大光合速率所需的最小光强)
A．光照强度为1.1千勒克斯时，胡颓子的幼苗的净光合速率小于零
B．光照强度为10千勒克斯时，影响构树和刺槐幼苗光合速率的环境因素都有光照强度和CO2浓度
C．若将光照强度突然由2千勒克斯增加到3千勒克斯，香樟幼苗叶绿体中的C3会增加
D．光照强度大于13千勒克斯时，构树幼苗光合作用固定的CO2全部来自外界
答案 A
解析 光照强度为1.1千勒克斯时，胡颓子叶片的净光合作用为0，而非绿色部分不能进行光合作用，故幼苗的净光合作用小于0，A正确；光照强度为10千勒克斯时，构树幼苗光合速率未达到最大值，影响构树幼苗光合速率的环境因素主要是光照强度；而刺槐幼苗光合速率达到了最大值，此时影响刺槐幼苗光合速率的环境因素为CO2浓度，B错误；若将光照强度突然由2千勒克斯增加到3千勒克斯，香樟幼苗叶肉细胞中产生的NADPH和ATP会增多，C3的还原增多，由于CO2浓度不变，故短时间CO2的固定速率不变，所以C3会减少，C错误；光照强度大于13千勒克斯时，已经达到构树的最大光合速率，此时净光合速率大于0，所以构树幼苗光合作用固定的CO2部分来自外界，部分来自细胞呼吸产生，D错误。
7．BTB是一种酸碱指示剂，BTB的弱碱性溶液颜色可随其中CO2浓度的增高而由蓝变绿再变黄。某同学为研究某种水草的光合作用和呼吸作用，进行了如下实验：用少量的NaHCO3和BTB加水配制成蓝色溶液，并向溶液中通入一定量的CO2使溶液变成浅绿色，之后将等量的浅绿色溶液分别加入到7支试管中，其中6支加入生长状况一致的等量水草，另一支不加水草，密闭所有试管。各试管的实验处理和结果见下表。
注：“遮光*”是指用黑纸将试管包裹起来，并放在距日光灯100 cm的地方。
若不考虑其他生物因素对实验结果的影响，以下关于实验描述不合理的是( )
A．表中X代表的颜色应为黄色
B．若1号试管的溶液是蓝色，则说明2至7号试管的实验结果是不可靠的
C．5号试管中的溶液颜色在照光前后没有变化，说明在此条件下水草光合作用强度大于呼吸作用强度
D．本实验中，50 min后1号试管的溶液是浅绿色，说明2至7号试管的实验结果是由光合作用与呼吸作用引起的
答案 C
解析 2号试管遮光条件，植物只进行呼吸作用，产生二氧化碳，不消耗二氧化碳，其二氧化碳浓度高于3号试管，黄色应该比3号试管更深，故2号试管的颜色应为黄色，A正确；若1号试管的溶液是蓝色，则说明环境能导致试管内溶液CO2浓度下降，2至7号试管的实验结果是不可靠的，B正确；5号试管中的溶液颜色在照光前后没有变化，说明在此条件下水草光合作用强度等于呼吸作用强度，即呼吸作用产生的二氧化碳＝光合作用消耗的二氧化碳，C错误；据表分析可知，1号试管中无水草，50 min后1号试管的溶液是浅绿色，目的是排除环境影响试管内溶液CO2浓度变化的可能，又因为光合作用吸收二氧化碳、呼吸作用产生二氧化碳，因此两种都会影响溶液中的二氧化碳浓度，D正确。
8．在对弱光照条件下菊花叶片光合作用减弱的机理分析中发现，其他条件不变时，菊花叶片最大净光合速率随着光照减弱以及弱光照射时间的延长呈下降趋势，光补偿点逐渐升高，光饱和点逐渐降低。气孔对于光照强度减弱的响应较为灵敏，随着弱光照射时间的延长，气孔开度减小，从而使空气中CO2分子扩散进入叶肉细胞和溶解于液体中的概率减小。同时，菊花叶片内部通过气孔经蒸腾作用扩散于大气中的水分也相应减少。下列相关叙述不正确的是( )
A．弱光处理可通过同时抑制光反应和暗反应，显著降低菊花叶片的光合速率
B．光补偿点的升高，说明弱光条件下植物细胞呼吸可能加快或利用弱光能力下降
C．光饱和点的降低，说明弱光条件下植物细胞呼吸加快或利用弱光能力下降
D．气孔开度减小，可影响CO2分子的进入、水分的蒸腾和矿质营养的运输
答案 C
解析 弱光处理可通过抑制光反应，导致ATP和NADPH减少，从而使暗反应速率也下降，显著降低菊花叶片的光合速率，A正确；光饱和点的降低，说明弱光条件下植物细胞利用弱光能力下降，并不能说明植物细胞呼吸加快，C错误。
9．为探究影响光合速率的因素，将同一品种玉米苗置于25 ℃条件下培养，实验结果如图所示。下列有关叙述错误的是( )
A．此实验共有三个自变量：光照强度、施肥情况和土壤含水量
B．光照强度为800 lux是玉米在25 ℃条件下的光饱和点
C．在土壤含水量为40%～60%的条件下，施肥促进光合作用的效果明显
D．制约c点时光合作用强度的因素主要是土壤含水量
答案 B
解析 光照强度为800 lux时CO2吸收量均大于200 lux，但并没有测定其他光照强度的CO2吸收量，所以无法确定光饱和点，B错误。
10．将玉米的PEPC酶(果胶酯酶)基因与PPDK酶(丙酮酸磷酸双激酶)基因导入水稻，获得转双基因水稻。某温度下，光照强度对转双基因和原种水稻光合速率的影响如图1；在光照为
1 000 lux下，测得温度影响光合速率如图2。据图分析正确的是( )
A．本实验的自变量是光照强度和温度
B．温度25 ℃重复图1相关实验，A点会向右上方移动
C．转双基因水稻提高了CO2的固定能力，从而增强光合速率
D．转双基因水稻适合栽种在高温、低光照环境中
答案 C
解析 由题意可知，本实验的自变量是水稻种类(水稻是否导入玉米的PEPC酶基因与PPDK酶基因)、光照强度和温度，A错误；图1中光照为1 000 lux时，转基因水稻的净光合速率为25 μml·m－2·s－1，结合图2可知，图1是在30 ℃时做的实验，25 ℃时净光合速率变低，所以A点向左下方移动，B错误；分析图2可知，温度相同时，转双基因水稻光合速率强，更适合栽种在高温、强光照环境中，D错误。
11．为探究CO2浓度和氮肥对小麦产量的影响，某同学通过实验测得小麦单位叶面积的CO2吸收速率(mml/h)，结果如图所示。下列说法错误的是( )
A．该实验中的温度和光照强度应适宜并且保持一致
B．吸收的氮可用于合成NADPH和叶绿素等含氮物质
C．适当增大CO2浓度和施加氮肥都有利于小麦增产
D．叶绿体中CO2的固定量就是测得的叶片的CO2吸收量
答案 D
解析 分析图示可知，随着CO2浓度的增加，小麦单位叶面积的CO2吸收速率增加，光合速率增强。相同的CO2浓度下，施加氮肥的组比不施加氮肥的组CO2吸收速率快，光合速率强。本实验中的自变量是CO2浓度和是否施加氮肥，温度和光照强度为无关变量，各组应适宜并且保持一致，A正确；叶片的CO2吸收量代表净光合速率，叶绿体中CO2的固定量代表真正光合速率，真正光合速率＝净光合速率＋呼吸速率，故叶绿体中CO2的固定量不等于测得的叶片的CO2吸收量，D错误。
12．农业生产中的一些栽培措施可以影响作物的生理活动，促进作物的生长发育，达到增加产量等目的。下列说法不正确的是( )
A．中耕去除杂草并进行松土有利于减少杂草对水分、矿质元素和光的竞争并增加土壤氧气含量，促进根系的呼吸作用
B．农田施肥的同时，往往需要适当浇水，原因是肥料中的矿质元素只有溶解在水中才能被作物根系吸收
C．农业生产常采用强光植物和弱光植物高矮间作的方法提高农田的光能利用率
D．小麦灌浆期间若遇连绵阴雨，可用生长素类调节剂喷洒，以提高产量
答案 D
解析 小麦灌浆期间遇连绵阴雨，喷洒适宜浓度的生长素类调节剂不能避免种子作物的减产，D错误。
二、非选择题
13．在适宜的环境条件下，某科研小组探究CO2浓度对甲、乙两种植物幼苗光合作用强度的影响，实验结果如图所示。请回答：
(1)实验中的无关变量有____________________________________________________(写出两种即可)。为减小无关变量对实验结果造成的影响，这些无关变量应________________________________________________________________________。
(2)图中a点时，限制乙光合作用速率的环境因素主要是________________。b点时，________________在叶绿体中为C3转化成葡萄糖提供能量；叶肉细胞中葡萄糖等有机物氧化分解产生还原氢，该还原氢的作用是____________________________________________。
(3)实验发现，当环境中的CO2的浓度由100 μml/mL倍增到200 μml/mL时，甲植物幼苗固定CO2的量并未倍增，此时限制光合作用速率增加的因素可能是________________
_________________________________________________________________(答出两点即可)。
(4)在上述环境条件下，若将上述实验所用的甲、乙植物幼苗放入同一透明密闭装置中培养，并使装置内CO2浓度保持100 μml/mL，一段时间后，长势较好的是________(填“甲”或“乙”)的幼苗，判断依据是________________________________________________
________________________________________________________________________。
答案 (1)光照强度、光照时间、温度、幼苗的长势与数量等 保持相同且适宜 (2)CO2浓度 NADPH和ATP 与O2结合生成水并释放能量 (3)NADPH和ATP的供应速率；作用于光合作用的酶活性小，C3的合成与还原速率慢；葡萄糖(光合作用产物)在叶绿体中的积累等
(4)乙该CO2浓度下，乙植物幼苗对CO2的吸收量大于0，而甲的等于0
14．(2022·山东潍坊高三模拟)为探究CO2浓度及紫外线对植物光合作用的影响，研究人员分别用紫外线和浓度加倍后的CO2处理培养了15天的番茄幼苗，直至果实成熟。期间测定了番茄叶绿素含量、株高和光合速率等生理指标(其他条件均为适宜状态)，结果如下表。
(1)在晴朗的中午，幼苗均可以正常生长。此时，A组番茄叶肉细胞产生ATP的部位有______________________________；依据表中数据判断，与A组相比，B组番茄幼苗光合速率平均值低的原因最可能是________________________________________________
________________________________________________________________________。
(2)从实验设计的角度来看，表格中的数据有不严谨的地方，具体体现在初始状态下(15天时)三个组的叶绿素含量和株高数值不一致，你认为这样的误差____________(填“会”或“不会”)对实验结果和得出结论产生显著影响，原因是__________________________
________________________________________________________________________。
(3)由表可知，CO2浓度加倍可促进番茄幼苗生长。有研究者认为，这可能是因为CO2能促进植物生长素的合成。请补充实验，验证此假设(简要说明实验思路及结果)。
(4)根据表中的数据分析，为提高塑料大棚农作物产量可采取的措施有____________
________________________________________________________________________。
答案 (1)细胞质基质、线粒体和叶绿体 紫外线照射使植物叶绿素合成减少，光反应弱，光合速率低 (2)不会 一是初始数据误差很小，二是实验结果和结论的得出主要依据因变量的变化 (3)实验思路：在15天、30天、45天时，分别测定A、C组植株中生长素的含量，并作对比分析；检测结果：15天时，A、C两组生长素含量差别不大；30天、45天时C组植株生长素含量高于A组植株生长素含量
(4)适度提高棚内二氧化碳浓度；使用能阻挡紫外线的塑料薄膜
解析 在晴朗的中午，A组番茄叶肉细胞同时进行细胞呼吸和光合作用，所以产生ATP的部位有细胞质基质、线粒体和叶绿体；依据表中数据判断，与A组相比，B组番茄叶绿素含量更低，因此B组番茄幼苗光合速率平均值低的原因最可能是紫外线照射使植物叶绿素含量低，所以光反应弱，影响光反应进而影响暗反应，光合速率低。项目
生理过程
气体交换
生理状态模型
A点
只进行呼吸作用
吸收O2、释放CO2
AB段
呼吸作用大于光合作用
吸收O2、释放CO2
B点
呼吸作用等于光合作用
不与外界进行气体交换
B点
以后
呼吸作用小于光合作用
吸收CO2、释放O2
作物
A
B
C
D
株高/cm
170
65
59
165
光饱和点/μml·m－2·s－1
1 200
1 180
560
623
生理指标
对照组
施氮组
水＋氮组
自由水/结合水
6.2
6.8
7.8
气孔导度(mml·m－2·s－1)
85
65
196
叶绿素含量(mg·g－1)
9.8
11.8
12.6
RuBP羧化酶活性(μml·h－1·g－1)
316
640
716
光合速率(μml·m－2·s－1)
6.5
8.5
11.4
SBS浓度(mg/L)
0
100
200
300
400
500
600
光合作用强度(CO2μml·m－2·s－1)
18.9
20.9
20.7
18.7
17.6
16.5
15.7
光呼吸强度(CO2μml·m－2·s－1)
6.4
6.2
5.8
5.5
5.2
4.8
4.3
盐浓度(mml·L－1)
最大光合速率(μml CO2·m－2·s－1)
呼吸速率(μml CO2·m－2·s－1)
0(对照)
31.65
1.44
100(低盐)
36.59
1.37
500(中盐)
31.75
1.59
900(高盐)
14.45
2.63
物种指标
构树
刺槐
香樟
胡颓子
光补偿点(千勒克斯)
6
4
1.8
1.1
光饱和点(千勒克斯)
13
9
3.5
2.6
试管编号
1
2
3
4
5
6
7
水草
无
有
有
有
有
有
有
距日光灯的距离(cm)
20
遮光*
100
80
60
40
20
50 min后试管中溶液的颜色
浅绿色
X
浅黄色
黄绿色
浅绿色
浅蓝色
蓝色
分组及实验处理
A组(自然条件下)
B组(紫外线照射)
C组(CO2浓度加倍)
叶绿素含量(mg·g－1)
15天
1.20
1.21
1.19
30天
2.00
1.50
2.40
45天
2.00
1.50
2.45
株高(cm)
15天
21.10
21.20
21.00
30天
35.20
31.60
38.30
45天
54.30
48.30
61.20
光合速率平均值
(μml·m－2·s－1)
8.86
5.62
14.28
考点一 探究光照强度对光合作用强度的影响
1．实验原理：叶片含有气体，上浮eq \(――→,\s\up7(抽气))叶片下沉eq \(――――→,\s\up7(光合作用),\s\d5(产生O2))充满细胞间隙，叶片上浮。
2．实验变量分析
(1)自变量的设置：光照强度是自变量，通过调整台灯与烧杯之间的距离来调节光照强度的大小。
(2)因变量是光合作用强度，可通过观测单位时间内被抽去空气的圆形小叶片上浮的数量或者是浮起相同数量的叶片所用的时间长短来衡量光合作用的强弱。
3．实验流程
4．实验结果分析
光照越强，烧杯内圆形小叶片浮起的数量越多，说明一定范围内，随着光照强度的不断增强，光合作用强度不断增强。
5．注意事项
(1)叶片上浮的原因是光合作用产生的O2大于有氧呼吸消耗的O2，释放氧气，使叶肉细胞间隙充满了气体，浮力增大，叶片上浮。
(2)打孔时要避开大的叶脉，因为其中没有叶绿体，而且会延长圆形小叶片上浮的时间，影响实验结果的准确性。
(3)为确保溶液中CO2含量充足，圆形小叶片可以放入NaHCO3溶液中。
考向 光合作用影响因素的实验探究
1．如图表示测定金鱼藻光合作用强度的密闭实验装置，氧气传感器可监测O2量的变化。已知光饱和点是指植物光合速率达到最大时的最小光照强度。下列叙述错误的是( )
A．NaHCO3溶液可以为金鱼藻光合作用提供CO2
B．单色光照射时，相同光照强度下一定时间内用红光比用绿光测到的O2量多
C．氧气传感器测到的O2量就是金鱼藻光合作用产生的O2量
D．拆去滤光片，改变光照强度，并将所得数据绘制成曲线可推知其光饱和点
答案 C
解析 氧气传感器测到的O2量就是金鱼藻净光合作用产生的O2量，即总光合作用产生的O2量与呼吸作用消耗的O2量的差值，C错误。
2．(2022·昆明高三期末)某实验小组为验证KHCO3对某植物幼苗光合作用的影响，进行了甲、乙两组不同处理的实验，甲组用差速离心法制备叶绿体悬液进行实验，乙组将等量植物幼苗叶片切割成1 mm2的叶小片进行实验，然后在适宜光照、20 ℃恒温条件下用氧电极测量这两组植物的O2释放速率，结果如图所示。下列相关叙述正确的是( )
A．本实验的自变量是KHCO3的浓度，无关变量为适宜光照、20 ℃恒温条件
B．KHCO3浓度为0.05 ml·L－1时，两组实验的O2释放速率存在差异的原因是光合速率不同
C．由该实验可推断，随着KHCO3浓度的增大，叶小片的O2释放速率会一直增大
D．加入清水组的叶小片中无O2释放，原因可能是光合作用产生的O2通过呼吸作用被消耗了
答案 D
解析 本实验的自变量是KHCO3的浓度以及对叶片的处理方式，A错误；KHCO3浓度为0.05 ml·
L－1时，两组实验的O2释放速率存在差异的原因可能是差速离心组测得的O2释放速率为总光合速率，而叶小片中测得的O2释放速率为净光合速率，二者的不同主要在于有无呼吸作用消耗O2，B错误。
考点二 光合作用的影响因素及其应用
1．光照强度
(1)原理：光照强度通过影响植物的光反应进而影响光合速率。光照强度增加，光反应速率加快，产生的NADPH和ATP增多，使暗反应中C3的还原加快，从而使光合作用产物增加。
(2)曲线解读
(3)应用：温室大棚中，适当增强光照强度，以提高光合速率，使作物增产。
2．CO2浓度
(1)原理：CO2影响暗反应阶段，制约C3的形成。
(2)曲线解读
①图1中A点表示CO2补偿点，即光合速率等于呼吸速率时的CO2浓度。
②图2中A′点表示进行光合作用所需CO2的最低浓度。
③B点和B′点对应的CO2浓度都表示CO2饱和点。
(3)应用：在农业生产上可以通过通风，增施农家肥等增大CO2浓度，提高光合速率。
3．温度
(1)原理：温度通过影响酶的活性影响光合作用，主要制约暗反应。
(2)应用：温室栽培植物时，白天调到光合作用最适温度，以提高光合速率；晚上适当降低室内温度，以降低细胞呼吸速率，保证植物有机物的积累。
4．水分和矿质元素
(1)原理
①水既是光合作用的原料，又是体内各种化学反应的介质，如植物缺水导致萎蔫，使光合速率下降。
②矿质元素通过影响与光合作用有关的化合物的合成，对光合作用产生直接或间接的影响。
(2)应用：施肥的同时，往往适当浇水，小麦的光合速率会更大，此时浇水的原因是肥料中的矿质元素只有溶解在水中，以离子形式存在，才能被作物根系吸收。同时可以保证小麦吸收充足的水分，保证叶肉细胞中CO2的供应。
(源于必修1 P106“拓展应用”)：下图是在夏季晴朗的白天，某种绿色植物叶片光合作用强度的曲线图。分析曲线图并回答问题：
①7～10时的光合作用强度不断增强的原因是光照强度逐渐增大。
②10～12时左右的光合作用强度明显减弱的原因是此时温度很高，导致气孔开度减小，CO2无法进入叶片组织，致使光合作用暗反应受到限制。
③14～17时的光合作用强度不断下降的原因是光照强度不断减弱。
④从图中可以看出，限制光合作用的因素有光照强度、温度。
⑤依据本题提供的信息，提出提高绿色植物光合作用强度的一些措施：可以利用温室大棚控制光照强度、温度的方式，如补光、遮阴、生炉子、喷淋降温等，提高绿色植物光合作用强度。
5．多因子变量对光合速率的影响
植物生活的环境是复杂多样的，环境中的各种因素对光合作用的影响是综合的。下面的曲线是科学家研究多种因素对光合作用影响得到的结果。请分析回答：
(1)这三种研究的自变量分别是什么？
提示 光照强度、温度；光照强度、温度；光照强度、CO2浓度。
(2)图3的研究中，对温度条件的设定有何要求？为什么？
提示 需要保持在最适温度，这样可能使实验结果更加明显。
(3)图1中P点光照强度下，要想提高光合速率，可以采取什么措施？图2中P点温度条件下，要想提高光合速率，可以采取什么措施？
提示 提高CO2浓度；提高CO2浓度。
(4)根据图1分析，在30 ℃条件下，光照强度达到Q点之后，光合作用速率不再增加，限制因素可能有哪些？
提示 光合色素的含量、空气中CO2浓度。
(5)图1结果不足以说明30 ℃是光合作用最适宜温度，为什么？如何改进实验才能获得正确的结果？
提示 实验提供的温度条件太少，需要在20～40 ℃之间增加温度梯度进行实验。
(6)Q点之后，曲线会明显下降的是哪一个图？原因是什么？
提示 图2；温度升高，酶的活性会下降，甚至失活。
6．影响光合作用的内部因素
(1)植物自身的遗传特性，如植物品种不同，以阴生植物、阳生植物为例
(2)植物叶片的叶龄、叶绿素含量及酶
(3)植物叶面积指数
考向一 光合作用影响因素的综合考查
3．下图甲表示某种植物叶肉细胞光合作用强度与光照强度的关系，图乙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．图甲中的纵坐标数值即为图乙中的m4
B．图甲中c点时，图乙中有m1＝n1＝m4＝n4
C．图甲中e点以后，图乙中n4不再增加，其主要原因是m1值太低
D．图甲中a、b、c、d、e任意一点，图乙中都有m1＝n1>0，m2＝n2>0
答案 B
解析 图甲中的纵坐标数值即为图乙中的m3，A错误；图甲中c点时，光合速率等于呼吸速率，因此线粒体产生的二氧化碳刚好能供叶绿体利用，叶绿体产生的氧气刚好供线粒体利用，因此图乙中有m1＝n1＝m4＝n4，B正确；图甲中e点以后，图乙中n4不再增加，其主要原因是m3值太低，或温度的限制，C错误；图甲中a、b、c、d、e任意一点，图乙中都有m1＝n1>0，但由于d、e点细胞呼吸强度小于光合作用强度，应为m3＝n3>0，c点细胞呼吸强度等于光合作用强度，m3＝n3＝0，c、d、e点时，m2＝n2＝0，D错误。
4．(2022·北京东城区高三模拟)下图是各种环境因素影响黑藻光合速率变化的示意图。下列相关叙述正确的是( )
A．若在t1前充CO2，则暗反应速率将显著提高
B．t1→t2，光反应速率显著提高而暗反应速率不变
C．t3→t4，叶绿体基质中NADPH的消耗速率提高
D．t4后短暂时间内，叶绿体中C3/C5比值下降
答案 C
解析 O～t1，光照较弱，光合速率较慢，限制因素为光照强度，若在t1前充CO2，则暗反应速率不会显著提高，A错误；t1→t2，光反应速率显著提高，产生的NADPH和ATP增加，导致暗反应速率也增加，B错误；t3→t4，CO2浓度增加，叶绿体基质中生成的C3增加，消耗NADPH的速率提高，C正确；t4后短暂时间内，由于缺少光照，ATP和NADPH减少，还原C3的速率减慢，但短时间内C3继续生成，故叶绿体中C3/C5比值将上升，D错误。
考向二 光(CO2)补偿点、饱和点的移动问题
5．下图为CO2吸收量与光照强度关系的坐标图，当光合作用相关因素改变后，a、b、c点的移动描述不正确的是( )
A．若植物体缺Mg2＋，则对应的b点将向左移
B．已知某植物光合作用和呼吸作用的最适温度分别是25 ℃和30 ℃，则温度由25 ℃上升到30 ℃时，对应的a点将下移，b点将右移
C．若原曲线代表阳生植物，则阴生植物对应的a点、b点、c点将分别向上移、左移、左移
D．若实验时将光照由白光改为蓝光(光照强度不变)，则b点将向左移
答案 A
解析 若植物体缺Mg2＋，叶绿素含量降低，光合速率下降，需要更强光照条件，才能使光合速率等于呼吸速率，故b点右移，A错误；温度由25 ℃上升到30 ℃时，呼吸速率上升，故a点下移；呼吸速率上升，光合速率下降，要让光合速率＝呼吸速率，需要更强光照，故b点右移，B正确；植物光合作用最有效的光是红光和蓝紫光，若实验时将光照由白光改为蓝光(光照强度不变)，光合速率上升，要让光合速率＝呼吸速率，需要较弱光照即可，故b点将向左移，D正确。
6．如图所示，在图甲装置A与装置B中敞口培养相同数量的小球藻，以研究光照强度对小球藻产生氧气的影响。装置A的曲线如图乙。据图分析，下列叙述错误的是( )
A．适当提高温度，P点将上移
B．P点处能产生ATP的细胞器只有线粒体
C．降低CO2浓度时，在图乙上的R点应右移
D．在图乙上绘制装置B的曲线，Q点应右移
答案 C
解析 适当提高温度，酶的活性升高，呼吸作用强度提高，P点上升，A正确；P点光照强度为0，不进行光合作用，只进行呼吸作用，故产生ATP的场所是细胞质基质和线粒体，细胞器只有线粒体，B正确；降低二氧化碳浓度，光饱和点会向左移动，氧气释放量减少，即R点应向左上移，C错误；装置B是缺镁培养液，则小球藻中叶绿素合成受阻，吸收光能减少，直接降低光合作用强度。Q点时光合作用强度等于呼吸作用强度，但是呼吸作用强度不变，则需要增加光照强度，提高光合作用强度，从而保证光合作用强度等于呼吸作用强度，故Q点应右移，D正确。
考向三 农业生产中的应用
7．(2022·天津高三期中)夏季大棚种植，人们经常在傍晚这样做：①延长2小时人工照光；②熄灯后要打开门和所有通风口半小时以上；③关上门和通风口。对于上述做法的生物学原理的分析，错误的是( )
A．①延长光合作用时间，可以提高有机物的制造量
B．②起到降氧、降温、降湿度的作用，从而抑制细胞呼吸减少有机物消耗
C．与①时的状态相比，②③时叶肉细胞中线粒体的功能有所增强
D．③可积累棚内CO2浓度来抑制细胞呼吸，并对下一天的光合作用有利
答案 C
解析 ②③的目的是抑制有氧呼吸，故与①时的状态相比，叶肉细胞中线粒体的功能有所减弱，C错误。
8．(2020·全国Ⅰ，30)农业生产中的一些栽培措施可以影响作物的生理活动，促进作物的生长发育，达到增加产量等目的。回答下列问题：
(1)中耕是指作物生长期中，在植株之间去除杂草并进行松土的一项栽培措施，该栽培措施对作物的作用有___________________________________________________________________
________________________________________________________________(答出2点即可)。
(2)农田施肥的同时，往往需要适当浇水，此时浇水的原因是____________________
________________(答出1点即可)。
(3)农业生产常采用间作(同一生长期内，在同一块农田上间隔种植两种作物)的方法提高农田的光能利用率。现有4种作物，在正常条件下生长能达到的株高和光饱和点(光合速率达到最大时所需的光照强度)见下表。从提高光能利用率的角度考虑，最适合进行间作的两种作物是_____________________________________________________________________________，
选择这两种作物的理由是______________________________________________________。
答案 (1)减少杂草对水分、矿质元素和光的竞争；增加土壤氧气含量，促进根系的细胞呼吸
(2)肥料中的矿质元素只有溶解在水中才能被作物根系吸收 (3)A和C 作物A光饱和点高且长得高，可利用上层光照进行光合作用；作物C光饱和点低且长得矮，与作物A间作后，能利用下层的弱光进行光合作用
重温高考 真题演练
1．(2021·北京，3)将某种植物置于高温环境(HT)下生长一定时间后，测定HT植株和生长在正常温度(CT)下的植株在不同温度下的光合速率，结果如图。由图不能得出的结论是( )
A．两组植株的CO2吸收速率最大值接近
B．35 ℃时两组植株的真正(总)光合速率相等
C．50 ℃时HT植株能积累有机物而CT植株不能
D．HT植株表现出对高温环境的适应性
答案 B
解析 CO2吸收速率代表净光合速率，而总光合速率＝净光合速率＋呼吸速率。35 ℃时两组植株的净光合速率相等，但呼吸速率未知，故35 ℃时两组植株的真正(总)光合速率无法比较，B错误。
2．(2021·广东，15)与野生型拟南芥WT相比，突变体t1和t2在正常光照条件下，叶绿体在叶肉细胞中的分布及位置不同(图1所示)，造成叶绿体相对受光面积的不同(图2所示)，进而引起光合速率差异，但叶绿素含量及其他性状基本一致。在不考虑叶绿体运动的前提下，下列叙述错误的是( )
A．t2比t1具有更高的光饱和点(光合速率不再随光强增加而增加时的光照强度)
B．t1比t2具有更低的光补偿点(光合吸收CO2与呼吸释放CO2等量时的光照强度)
C．三者光合速率的高低与叶绿素的含量无关
D．三者光合速率的差异随光照强度的增加而变大
答案 D
解析 由图1可知，t1较多的叶绿体分布在光照下，t2较少的叶绿体分布在光照下，由此可推断，t2比t1具有更高的光饱和点(光合速率不再随光强增加而增加时的光照强度)，t1比t2具有更低的光补偿点(光合吸收CO2与呼吸释放CO2等量时的光照强度)，A、B正确；三者的叶绿素含量及其他性状基本一致，由此推测，三者光合速率的高低与叶绿素的含量无关，C正确。
3．(2018·江苏，18)下图为某一植物在不同实验条件下测得的净光合速率，下列假设条件中能使图中结果成立的是( )
A．横坐标是CO2浓度，甲表示较高温度，乙表示较低温度
B．横坐标是温度，甲表示较高CO2浓度，乙表示较低CO2浓度
C．横坐标是光波长，甲表示较高温度，乙表示较低温度
D．横坐标是光强度，甲表示较高CO2浓度，乙表示较低CO2浓度
答案 D
解析 随着CO2浓度的增大，净光合速率先增大后趋于稳定，但由于净光合速率最大时对应着一个温度，即最适温度，低于或高于此温度，净光合速率都将下降，所以无法确定在CO2浓度足够大时，甲、乙温度的高低，A错误；植物进行光合作用存在最适温度，高于最适温度后，净光合速率减小，所以随着温度升高，净光合速率应先升高后降低，B错误；由于光合色素主要吸收红光和蓝紫光，在相应光波长时，植物的净光合速率存在峰值，不应呈现先升高后趋于稳定的状态，且光波长一定时，较高温度下的净光合速率不一定较高，C错误；随着光强度的增加，净光合速率先增大后趋于稳定，在光强度足够强时，较高的CO2浓度下净光合速率较大，D正确。
4．(2021·河北，19)为探究水和氮对光合作用的影响，研究者将一批长势相同的玉米植株随机均分成三组，在限制水肥的条件下做如下处理：(1)对照组；(2)施氮组，补充尿素(12 g·m－2)；(3)水＋氮组，补充尿素(12 g·m－2)同时补水。检测相关生理指标，结果见下表。
注：气孔导度反映气孔开放的程度。
回答下列问题：
(1)植物细胞中自由水的生理作用包括______________________等(写出两点即可)。补充水分可以促进玉米根系对氮的________，提高植株氮供应水平。
(2)参与光合作用的很多分子都含有氮。氮与________离子参与组成的环式结构使叶绿素能够吸收光能，用于驱动__________________两种物质的合成以及________的分解；RuBP羧化酶将CO2转变为羧基加到______分子上，反应形成的产物被还原为糖类。
(3)施氮同时补充水分增加了光合速率，这需要足量的CO2供应。据实验结果分析，叶肉细胞CO2供应量增加的原因是__________________________________________________
________________________________________________________________________。
答案 (1)细胞内良好的溶剂；能够参与生化反应；能为细胞提供液体环境；能运送营养物质和代谢废物 吸收 (2)镁 ATP和NADPH 水 C5(或RuBP) (3)气孔导度增加，CO2吸收量增多，同时RuBP羧化酶活性增大，使固定CO2的效率增大
解析 (1)根据表格分析，水＋氮组的气孔导度大大增加，增强了植物的蒸腾作用，有利于植物根系吸收并向上运输氮，所以补充水分可以促进玉米根系对氮的吸收，提高植株氮供应水平。(2)参与光合作用的很多分子都含有氮，叶绿素的元素组成有C、H、O、N、Mg等，其中氮与镁离子参与组成的环式结构使叶绿素能够吸收光能，用于光反应，光反应的场所是叶绿体的类囊体薄膜，完成的反应是水光解产生NADPH和氧气，同时将光能转变成化学能储存在ATP和NADPH中，其中ATP和NADPH两种物质含有氮元素；暗反应包括二氧化碳固定和三碳化合物还原两个过程，其中RuBP羧化酶将CO2转变为羧基加到C5(RuBP)分子上，反应形成的C3被还原为糖类。(3)分析表格数据可知，施氮同时补充水分使气孔导度增加，CO2吸收量增多，同时RuBP羧化酶活性增大，使固定CO2的效率增大，使植物有足量的CO2供应，从而增加了光合速率。
5．(2021·山东，21)光照条件下，叶肉细胞中O2与CO2竞争性结合C5，O2与C5结合后经一系列反应释放CO2的过程称为光呼吸。向水稻叶面喷施不同浓度的光呼吸抑制剂SBS溶液，相应的光合作用强度和光呼吸强度见下表。光合作用强度用固定的CO2量表示，SBS溶液处理对叶片呼吸作用的影响忽略不计。
(1)光呼吸中C5与O2结合的反应发生在叶绿体的___________中。正常进行光合作用的水稻，突然停止光照，叶片CO2释放量先增加后降低，CO2释放量增加的原因是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(2)与未喷施SBS溶液相比，喷施100 mg/L SBS溶液的水稻叶片吸收和放出CO2量相等时所需的光照强度______(填“高”或“低”)，据表分析，原因是________________
________________________________________________________________________。
(3)光呼吸会消耗光合作用过程中的有机物，农业生产中可通过适当抑制光呼吸以增加作物产量。为探究SBS溶液利于增产的最适喷施浓度，据表分析，应在____________mg/L之间再设置多个浓度梯度进一步进行实验。
答案 (1)基质 光照停止，产生的ATP、NADPH减少，暗反应消耗的C5减少，C5与O2结合增加，产生的CO2增多 (2)低 喷施100 mg/L SBS溶液后，光合作用固定的CO2增加，光呼吸释放的CO2减少，即叶片的CO2吸收量增加、释放量减少。此时，在更低的光照强度下，两者即可相等 (3)100～300
解析 (3)光呼吸会消耗有机物，但光呼吸会释放CO2，补充光合作用的原料，适当抑制光呼吸可以增加作物产量，由表可知，在 SBS溶液浓度为200 mg/L时光合作用强度与光呼吸强度差值最大，即光合产量最大，为了进一步探究最适喷施浓度，应在100～300 mg/L之间再设置多个浓度梯度进一步进行实验。
一、易错辨析
1．光照强度只影响光反应，不影响暗反应( × )
2．只要有光照，植物就能正常生长( × )
3．镁可以影响叶绿素的合成从而影响光反应( √ )
4．水分能影响气孔的开闭，间接影响CO2进入植物体内，从而影响光合作用( √ )
5．整株植物处于光补偿点时，叶肉细胞的光合作用强度和呼吸作用强度相等( × )
二、填空默写
1．参照光照强度对光合作用强度的影响曲线，完成特殊点(段)对应的气体交换情况。
2．农田施肥的同时，往往需要适当浇水，此时浇水的原因是施肥时，肥料中的矿质元素只有溶解在水中，以离子形式存在，才能被作物根系吸收(答出1点即可)。
3．请分析下图中限制P点和Q点光合速率的因素
下述图1、2、3中的曲线分析：P点时，限制光合速率的主要因素应为横坐标所表示的因子，随着该因子的不断加强，光合速率不断提高。当达到Q点时，横坐标所表示的因子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的其他因子的方法。
课时精练
一、选择题
1．(2022·天津河东区高三期中)将如图所示细胞置于密闭容器中培养。在不同光照强度下细胞内外的CO2和O2浓度在短时间内发生了相应变化。下列叙述错误的是( )
A．黑暗条件下，①增大、④减小
B．光强低于光补偿点时，①、③增大
C．光强等于光补偿点时，②、③保持不变
D．光强等于光饱和点时，②减小、④增大
答案 B
解析 黑暗条件下，细胞只有呼吸作用，呼吸作用消耗氧气产生的CO2扩散至细胞外，因此①增大、④减小，A正确；光强低于光补偿点时，即光合作用强度小于呼吸作用强度，此时①增大、③减小，B错误；光强等于光补偿点时，光合作用强度等于呼吸作用强度，②、③保持不变，C正确；光强等于光饱和点时，光合作用强度大于呼吸作用强度，②减小、④增大，D正确。
2．下图中纵坐标表示植物某种气体吸收量或释放量的变化(注：不考虑横坐标和纵坐标单位的具体表示形式，单位的表示方法相同)。下列说法正确的是( )
A．若f点以后进一步提高光照强度，光合作用强度会一直不变
B．若a代表O2吸收量，d点时，叶肉细胞既不吸收O2也不释放O2
C．c点时，叶肉细胞中能产生ATP的场所有细胞质基质、线粒体、叶绿体
D．若a代表CO2释放量，适当提高大气中的CO2浓度，e点可能向右下方移动
答案 D
解析 e点时已经达到光饱和点，其他条件不变，f点以后提高光照强度可能会伤害叶片中的叶绿体，光合作用强度可能会发生变化；若a代表O2吸收量，d点时，整个植株既不吸收O2也不释放O2，但对于叶肉细胞来说有氧气的净释放；c点时，叶肉细胞只能进行细胞呼吸，故产生ATP的场所有细胞质基质和线粒体。
3．(2022·江西临川一中高三期中)我国科研人员从番茄低温诱导表达数据库中发现了Y基因，低温处理使其转录量升高。Y基因编码的Y蛋白是植物特有的DNA结合蛋白，定位于叶绿体和细胞核。4 ℃低温处理后，Y基因过表达株系比野生型明显耐低温，而敲除Y基因的株系的低温耐受能力低于野生型。如图为野生型、Y基因过表达及敲除植株，4 ℃处理12小时后在一定光照强度下测定的净光合速率。下列相关分析不合理的是( )
A．Y基因过表达植株的CO2饱和点大于野生型
B．CO2浓度在100～200 μml·ml－1之间时，三组植株净光合速率随CO2浓度的增加而升高
C．CO2浓度等于250 μml·ml－1时，若突然增大光照强度，叶绿体内C5将减少
D．CO2浓度大于250 μml·ml－1时，限制野生型和Y基因敲除植株净光合速率增加的环境因素可能是光照强度
答案 C
解析 CO2浓度等于250 μml·ml－1时，野生型和Y基因敲除植株均已达到了最大净光合速率，此时的限制因素可能是光照强度，若突然增大光照强度，ATP和NADPH产生量增加，使C3的还原速率加快，生成的C5增加，短时间内CO2的固定速率不变，故叶绿体内C5将增加，C错误。
4．(2022·天津市高三调研)红松(阳生)和人参(阴生)均为我国北方地区的植物。如图为两种植物在温度、水分均适宜的条件下，光合速率与呼吸速率的比值(P/R)随光照强度变化的曲线图，下列叙述正确的是( )
A．光照强度为a时，每日光照12小时，一昼夜后人参干重不变，红松干重减少
B．光照强度在b点之后，限制红松P/R值增大的主要外界因素是CO2浓度
C．光照强度为c时，红松和人参的净光合速率相等
D．若适当增加土壤中无机盐镁的含量，一段时间后B植物的a点左移
答案 D
解析 光照强度为a时，对于人参(B)而言，光合作用速率与呼吸速率的比值(P/R)为1，白天12小时没有积累有机物，晚上进行呼吸作用消耗有机物，一昼夜干重减少，A错误；光照强度在b点之后，限制红松(A)P/R值增大的主要外界因素仍然是光照强度，在d点之后，限制其P/R值增大的主要外界因素才是CO2浓度，B错误；阴生植物的呼吸速率比阳生植物的呼吸速率更低，光照强度为c时，二者的P/R值相同，但呼吸速率不同，故净光合速率不同，C错误；对于人参(B)而言，a点光合作用速率与呼吸速率的比值(P/R)为1，对应的光照强度为光补偿点。若适当增加土壤中无机盐镁的含量，B植物合成叶绿素增多，达到光补偿点需要的光照强度变小，故一段时间后B植物的a点左移，D正确。
5．在农业生产上常常施用一定量的无机肥来达到增产的目的。为了研究无机肥对植物生长发育的影响，科研小组将无机肥溶于土壤浸出液配制了不同浓度的盐溶液，利用这些盐溶液进行了相关实验，结果见下表。下列说法正确的是( )
A.细胞中大多数无机盐以化合物形式存在
B．植物的呼吸速率是通过根细胞呼吸作用产生的CO2量来测定
C．与对照组相比，植物在低盐条件下产生和消耗的有机物更多
D．高盐条件下植物细胞失水，气孔关闭，导致最大光合速率下降
答案 D
解析 植物的呼吸速率应该是测定整株植物，即所有细胞的呼吸速率，而不是只是测定根细胞的呼吸速率，B错误；在低盐条件下，植物的最大光合速率比对照组大，而呼吸速率比对照组小，产生有机物更多，而消耗的有机物更少，C错误。
6．在适宜温度和大气CO2浓度条件下，测得某森林中四种主要乔木幼苗叶片的生理指标(见下表)，下列分析正确的是( )
(注：光补偿点：光合速率等于呼吸速率时的光强；光饱和点：达到最大光合速率所需的最小光强)
A．光照强度为1.1千勒克斯时，胡颓子的幼苗的净光合速率小于零
B．光照强度为10千勒克斯时，影响构树和刺槐幼苗光合速率的环境因素都有光照强度和CO2浓度
C．若将光照强度突然由2千勒克斯增加到3千勒克斯，香樟幼苗叶绿体中的C3会增加
D．光照强度大于13千勒克斯时，构树幼苗光合作用固定的CO2全部来自外界
答案 A
解析 光照强度为1.1千勒克斯时，胡颓子叶片的净光合作用为0，而非绿色部分不能进行光合作用，故幼苗的净光合作用小于0，A正确；光照强度为10千勒克斯时，构树幼苗光合速率未达到最大值，影响构树幼苗光合速率的环境因素主要是光照强度；而刺槐幼苗光合速率达到了最大值，此时影响刺槐幼苗光合速率的环境因素为CO2浓度，B错误；若将光照强度突然由2千勒克斯增加到3千勒克斯，香樟幼苗叶肉细胞中产生的NADPH和ATP会增多，C3的还原增多，由于CO2浓度不变，故短时间CO2的固定速率不变，所以C3会减少，C错误；光照强度大于13千勒克斯时，已经达到构树的最大光合速率，此时净光合速率大于0，所以构树幼苗光合作用固定的CO2部分来自外界，部分来自细胞呼吸产生，D错误。
7．BTB是一种酸碱指示剂，BTB的弱碱性溶液颜色可随其中CO2浓度的增高而由蓝变绿再变黄。某同学为研究某种水草的光合作用和呼吸作用，进行了如下实验：用少量的NaHCO3和BTB加水配制成蓝色溶液，并向溶液中通入一定量的CO2使溶液变成浅绿色，之后将等量的浅绿色溶液分别加入到7支试管中，其中6支加入生长状况一致的等量水草，另一支不加水草，密闭所有试管。各试管的实验处理和结果见下表。
注：“遮光*”是指用黑纸将试管包裹起来，并放在距日光灯100 cm的地方。
若不考虑其他生物因素对实验结果的影响，以下关于实验描述不合理的是( )
A．表中X代表的颜色应为黄色
B．若1号试管的溶液是蓝色，则说明2至7号试管的实验结果是不可靠的
C．5号试管中的溶液颜色在照光前后没有变化，说明在此条件下水草光合作用强度大于呼吸作用强度
D．本实验中，50 min后1号试管的溶液是浅绿色，说明2至7号试管的实验结果是由光合作用与呼吸作用引起的
答案 C
解析 2号试管遮光条件，植物只进行呼吸作用，产生二氧化碳，不消耗二氧化碳，其二氧化碳浓度高于3号试管，黄色应该比3号试管更深，故2号试管的颜色应为黄色，A正确；若1号试管的溶液是蓝色，则说明环境能导致试管内溶液CO2浓度下降，2至7号试管的实验结果是不可靠的，B正确；5号试管中的溶液颜色在照光前后没有变化，说明在此条件下水草光合作用强度等于呼吸作用强度，即呼吸作用产生的二氧化碳＝光合作用消耗的二氧化碳，C错误；据表分析可知，1号试管中无水草，50 min后1号试管的溶液是浅绿色，目的是排除环境影响试管内溶液CO2浓度变化的可能，又因为光合作用吸收二氧化碳、呼吸作用产生二氧化碳，因此两种都会影响溶液中的二氧化碳浓度，D正确。
8．在对弱光照条件下菊花叶片光合作用减弱的机理分析中发现，其他条件不变时，菊花叶片最大净光合速率随着光照减弱以及弱光照射时间的延长呈下降趋势，光补偿点逐渐升高，光饱和点逐渐降低。气孔对于光照强度减弱的响应较为灵敏，随着弱光照射时间的延长，气孔开度减小，从而使空气中CO2分子扩散进入叶肉细胞和溶解于液体中的概率减小。同时，菊花叶片内部通过气孔经蒸腾作用扩散于大气中的水分也相应减少。下列相关叙述不正确的是( )
A．弱光处理可通过同时抑制光反应和暗反应，显著降低菊花叶片的光合速率
B．光补偿点的升高，说明弱光条件下植物细胞呼吸可能加快或利用弱光能力下降
C．光饱和点的降低，说明弱光条件下植物细胞呼吸加快或利用弱光能力下降
D．气孔开度减小，可影响CO2分子的进入、水分的蒸腾和矿质营养的运输
答案 C
解析 弱光处理可通过抑制光反应，导致ATP和NADPH减少，从而使暗反应速率也下降，显著降低菊花叶片的光合速率，A正确；光饱和点的降低，说明弱光条件下植物细胞利用弱光能力下降，并不能说明植物细胞呼吸加快，C错误。
9．为探究影响光合速率的因素，将同一品种玉米苗置于25 ℃条件下培养，实验结果如图所示。下列有关叙述错误的是( )
A．此实验共有三个自变量：光照强度、施肥情况和土壤含水量
B．光照强度为800 lux是玉米在25 ℃条件下的光饱和点
C．在土壤含水量为40%～60%的条件下，施肥促进光合作用的效果明显
D．制约c点时光合作用强度的因素主要是土壤含水量
答案 B
解析 光照强度为800 lux时CO2吸收量均大于200 lux，但并没有测定其他光照强度的CO2吸收量，所以无法确定光饱和点，B错误。
10．将玉米的PEPC酶(果胶酯酶)基因与PPDK酶(丙酮酸磷酸双激酶)基因导入水稻，获得转双基因水稻。某温度下，光照强度对转双基因和原种水稻光合速率的影响如图1；在光照为
1 000 lux下，测得温度影响光合速率如图2。据图分析正确的是( )
A．本实验的自变量是光照强度和温度
B．温度25 ℃重复图1相关实验，A点会向右上方移动
C．转双基因水稻提高了CO2的固定能力，从而增强光合速率
D．转双基因水稻适合栽种在高温、低光照环境中
答案 C
解析 由题意可知，本实验的自变量是水稻种类(水稻是否导入玉米的PEPC酶基因与PPDK酶基因)、光照强度和温度，A错误；图1中光照为1 000 lux时，转基因水稻的净光合速率为25 μml·m－2·s－1，结合图2可知，图1是在30 ℃时做的实验，25 ℃时净光合速率变低，所以A点向左下方移动，B错误；分析图2可知，温度相同时，转双基因水稻光合速率强，更适合栽种在高温、强光照环境中，D错误。
11．为探究CO2浓度和氮肥对小麦产量的影响，某同学通过实验测得小麦单位叶面积的CO2吸收速率(mml/h)，结果如图所示。下列说法错误的是( )
A．该实验中的温度和光照强度应适宜并且保持一致
B．吸收的氮可用于合成NADPH和叶绿素等含氮物质
C．适当增大CO2浓度和施加氮肥都有利于小麦增产
D．叶绿体中CO2的固定量就是测得的叶片的CO2吸收量
答案 D
解析 分析图示可知，随着CO2浓度的增加，小麦单位叶面积的CO2吸收速率增加，光合速率增强。相同的CO2浓度下，施加氮肥的组比不施加氮肥的组CO2吸收速率快，光合速率强。本实验中的自变量是CO2浓度和是否施加氮肥，温度和光照强度为无关变量，各组应适宜并且保持一致，A正确；叶片的CO2吸收量代表净光合速率，叶绿体中CO2的固定量代表真正光合速率，真正光合速率＝净光合速率＋呼吸速率，故叶绿体中CO2的固定量不等于测得的叶片的CO2吸收量，D错误。
12．农业生产中的一些栽培措施可以影响作物的生理活动，促进作物的生长发育，达到增加产量等目的。下列说法不正确的是( )
A．中耕去除杂草并进行松土有利于减少杂草对水分、矿质元素和光的竞争并增加土壤氧气含量，促进根系的呼吸作用
B．农田施肥的同时，往往需要适当浇水，原因是肥料中的矿质元素只有溶解在水中才能被作物根系吸收
C．农业生产常采用强光植物和弱光植物高矮间作的方法提高农田的光能利用率
D．小麦灌浆期间若遇连绵阴雨，可用生长素类调节剂喷洒，以提高产量
答案 D
解析 小麦灌浆期间遇连绵阴雨，喷洒适宜浓度的生长素类调节剂不能避免种子作物的减产，D错误。
二、非选择题
13．在适宜的环境条件下，某科研小组探究CO2浓度对甲、乙两种植物幼苗光合作用强度的影响，实验结果如图所示。请回答：
(1)实验中的无关变量有____________________________________________________(写出两种即可)。为减小无关变量对实验结果造成的影响，这些无关变量应________________________________________________________________________。
(2)图中a点时，限制乙光合作用速率的环境因素主要是________________。b点时，________________在叶绿体中为C3转化成葡萄糖提供能量；叶肉细胞中葡萄糖等有机物氧化分解产生还原氢，该还原氢的作用是____________________________________________。
(3)实验发现，当环境中的CO2的浓度由100 μml/mL倍增到200 μml/mL时，甲植物幼苗固定CO2的量并未倍增，此时限制光合作用速率增加的因素可能是________________
_________________________________________________________________(答出两点即可)。
(4)在上述环境条件下，若将上述实验所用的甲、乙植物幼苗放入同一透明密闭装置中培养，并使装置内CO2浓度保持100 μml/mL，一段时间后，长势较好的是________(填“甲”或“乙”)的幼苗，判断依据是________________________________________________
________________________________________________________________________。
答案 (1)光照强度、光照时间、温度、幼苗的长势与数量等 保持相同且适宜 (2)CO2浓度 NADPH和ATP 与O2结合生成水并释放能量 (3)NADPH和ATP的供应速率；作用于光合作用的酶活性小，C3的合成与还原速率慢；葡萄糖(光合作用产物)在叶绿体中的积累等
(4)乙该CO2浓度下，乙植物幼苗对CO2的吸收量大于0，而甲的等于0
14．(2022·山东潍坊高三模拟)为探究CO2浓度及紫外线对植物光合作用的影响，研究人员分别用紫外线和浓度加倍后的CO2处理培养了15天的番茄幼苗，直至果实成熟。期间测定了番茄叶绿素含量、株高和光合速率等生理指标(其他条件均为适宜状态)，结果如下表。
(1)在晴朗的中午，幼苗均可以正常生长。此时，A组番茄叶肉细胞产生ATP的部位有______________________________；依据表中数据判断，与A组相比，B组番茄幼苗光合速率平均值低的原因最可能是________________________________________________
________________________________________________________________________。
(2)从实验设计的角度来看，表格中的数据有不严谨的地方，具体体现在初始状态下(15天时)三个组的叶绿素含量和株高数值不一致，你认为这样的误差____________(填“会”或“不会”)对实验结果和得出结论产生显著影响，原因是__________________________
________________________________________________________________________。
(3)由表可知，CO2浓度加倍可促进番茄幼苗生长。有研究者认为，这可能是因为CO2能促进植物生长素的合成。请补充实验，验证此假设(简要说明实验思路及结果)。
(4)根据表中的数据分析，为提高塑料大棚农作物产量可采取的措施有____________
________________________________________________________________________。
答案 (1)细胞质基质、线粒体和叶绿体 紫外线照射使植物叶绿素合成减少，光反应弱，光合速率低 (2)不会 一是初始数据误差很小，二是实验结果和结论的得出主要依据因变量的变化 (3)实验思路：在15天、30天、45天时，分别测定A、C组植株中生长素的含量，并作对比分析；检测结果：15天时，A、C两组生长素含量差别不大；30天、45天时C组植株生长素含量高于A组植株生长素含量
(4)适度提高棚内二氧化碳浓度；使用能阻挡紫外线的塑料薄膜
解析 在晴朗的中午，A组番茄叶肉细胞同时进行细胞呼吸和光合作用，所以产生ATP的部位有细胞质基质、线粒体和叶绿体；依据表中数据判断，与A组相比，B组番茄叶绿素含量更低，因此B组番茄幼苗光合速率平均值低的原因最可能是紫外线照射使植物叶绿素含量低，所以光反应弱，影响光反应进而影响暗反应，光合速率低。项目
生理过程
气体交换
生理状态模型
A点
只进行呼吸作用
吸收O2、释放CO2
AB段
呼吸作用大于光合作用
吸收O2、释放CO2
B点
呼吸作用等于光合作用
不与外界进行气体交换
B点
以后
呼吸作用小于光合作用
吸收CO2、释放O2
作物
A
B
C
D
株高/cm
170
65
59
165
光饱和点/μml·m－2·s－1
1 200
1 180
560
623
生理指标
对照组
施氮组
水＋氮组
自由水/结合水
6.2
6.8
7.8
气孔导度(mml·m－2·s－1)
85
65
196
叶绿素含量(mg·g－1)
9.8
11.8
12.6
RuBP羧化酶活性(μml·h－1·g－1)
316
640
716
光合速率(μml·m－2·s－1)
6.5
8.5
11.4
SBS浓度(mg/L)
0
100
200
300
400
500
600
光合作用强度(CO2μml·m－2·s－1)
18.9
20.9
20.7
18.7
17.6
16.5
15.7
光呼吸强度(CO2μml·m－2·s－1)
6.4
6.2
5.8
5.5
5.2
4.8
4.3
盐浓度(mml·L－1)
最大光合速率(μml CO2·m－2·s－1)
呼吸速率(μml CO2·m－2·s－1)
0(对照)
31.65
1.44
100(低盐)
36.59
1.37
500(中盐)
31.75
1.59
900(高盐)
14.45
2.63
物种指标
构树
刺槐
香樟
胡颓子
光补偿点(千勒克斯)
6
4
1.8
1.1
光饱和点(千勒克斯)
13
9
3.5
2.6
试管编号
1
2
3
4
5
6
7
水草
无
有
有
有
有
有
有
距日光灯的距离(cm)
20
遮光*
100
80
60
40
20
50 min后试管中溶液的颜色
浅绿色
X
浅黄色
黄绿色
浅绿色
浅蓝色
蓝色
分组及实验处理
A组(自然条件下)
B组(紫外线照射)
C组(CO2浓度加倍)
叶绿素含量(mg·g－1)
15天
1.20
1.21
1.19
30天
2.00
1.50
2.40
45天
2.00
1.50
2.45
株高(cm)
15天
21.10
21.20
21.00
30天
35.20
31.60
38.30
45天
54.30
48.30
61.20
光合速率平均值
(μml·m－2·s－1)
8.86
5.62
14.28
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