统考版2024高考生物二轮专题复习整合训练4细胞呼吸和光合作用

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1.[2023·辽宁省大连市模拟]研究人员从菠菜中分离类囊体，将其与酶等16种物质一起用双层脂质分子包裹成油包水液滴，从而构建半人工光合作用反应体系。该反应体系在光照条件下可实现连续的CO2固定与还原，并不断产生有机物乙醇酸。下列分析错误的是( )
A．类囊体产生的ATP和NADPH参与CO2固定与还原
B．加入的16种物质中应包含ADP和NADP＋等物质
C．产生乙醇酸的场所相当于叶绿体基质
D．该反应体系实现了光能到化学能的转化
2．[2023·河北保定高三二模]烟酰胺磷酸核糖转移酶(NAMPT)是一种蛋白质类物质，在哺乳动物中，NAMPT是催化氧化型辅酶Ⅰ(NAD＋)主要生物合成途径中的一种关键酶，其催化产物NMN是合成NAD＋的原料。在细胞呼吸过程中，葡萄糖脱去的氢和NAD＋结合形成还原型辅酶Ⅰ(NADH)。研究发现人体衰老后组织细胞内NAD＋含量降低。下列叙述错误的是( )
A．人体细胞内NADH的生成场所有细胞质基质和线粒体
B．NAMPT的含量增加有助于延缓细胞衰老
C．NAMPT基因在人体的绝大多数细胞中都能表达
D．NADH在细胞进行无氧呼吸过程中会大量积累
3．[2023·诸暨市校级模拟]下列关于人体骨骼肌细胞细胞呼吸的叙述，错误的是( )
A．线粒体内膜上镶嵌着合成ATP的酶
B．缺氧时丙酮酸可在细胞质基质中产生CO2
C．需氧呼吸第二阶段丙酮酸逐步转变成CO2
D．糖酵解过程在有氧或无氧条件下都可进行
4．[2023·河北保定高三二模]Rubisc酶是绿色植物光合作用过程中的关键酶，当CO2浓度较高时，该酶催化CO2与C5反应，进行光合作用。当O2浓度较高时，该酶催化C5与O2反应，最后在线粒体内生成CO2，植物这种在光下吸收O2产生CO2的现象称为光呼吸。下列叙述错误的是( )
A．绿色植物进行光呼吸的场所有叶绿体基质和线粒体
B．植物光呼吸的进行导致光合作用产生的有机物减少
C．光合作用过程中，CO2和C5反应需要消耗[H]和ATP
D．植物黑暗中细胞呼吸产生CO2的场所为细胞质基质或线粒体基质
5．[2023·河北秦皇岛校考二模]下列利用光合作用与细胞呼吸原理实现农业增产的措施中，不合理的是( )
A．连续阴雨天气，果蔬大棚中白天适当升高温度，夜晚适当降低温度
B．中耕松土可以增加土壤中无机盐的含量及植物周围CO2浓度
C．“正其行，通其风”，可为植物提供更多的CO2，有利于提高光合作用效率
D．农作物生长发育过程中，及时去掉作物下部衰老变黄的叶片
6．[2023·武汉市高中毕业生调研考试]甘薯(又称“红薯”“苕”等)在明代嘉靖年间传入我国，至万历年间，劳动人民在生产实践中就总结出了贮藏甘薯的要领。《农政全书》指出“藏种之难，一惧湿，一惧冻”“欲避冰冻，莫如窖藏”。下列叙述正确的是( )
A．在潮湿环境中，病毒和细菌容易在甘薯细胞表面繁殖，进而侵染甘薯，造成伤害
B．甘薯细胞的结合水含量高，低温条件下细胞液容易结冰而使细胞产生机械性伤害
C．窖藏过程中，甘薯呼吸作用释放的能量大部分转化为热能，可影响窖室内的温度
D．窖藏过程中，窖室内保持严格的无氧环境，甘薯呼吸作用消耗的有机物的量最少
7．[2023·辽宁省大连市高考联合模拟考试]农业发展新模式，不仅充分利用林地资源，而且提高经济效益，增加农民收入，与之相匹配的被称为“林下经济”的林下套种模式就应运而生了。科研人员打算在一片苹果园中种植大豆，图甲为苹果植株光合作用过程图解，图乙为不同温度下测定的净光合速率，图丙为相同的条件下分别测定的P1、P2两个大豆品种的光补偿点和光饱和点(光饱和点：在一定的光强范围内，光合强度随光照强度的上升而增加，当光照强度上升到某一数值之后，光合强度不再继续提高时的光照强度。光补偿点：光合强度和呼吸强度达到相等时的光照强度)。据图回答下列问题：
(1)图甲中英文字母代表物质，①～④代表一定的生理过程。完成④过程需要的物质有__________________；当E适当增加时，细胞中B、C含量的变化是________、________。
(2)据图分析，适宜在苹果园中种植的大豆品种是________。原因是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(3)根据图乙________(填“能”或“不能”)得知植物实际光合速率的最适温度，原因是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
8．[2023·绵阳模拟]某农业科学工作者为了研究光照对小麦的影响，将长势相同的小麦分为甲、乙两组，甲组给予正常光照，乙组适当遮光，用氧传感器分别测定这一天中氧气释放速率的变化情况，结果如图所示。回答下列问题：
(1)光照主要影响光合作用的________阶段，该过程的场所在叶绿体的______上进行。
(2)甲组出现E点的原因是光照过强，温度过高，气孔部分关闭或缩小，CO2进入减少，光合速率下降。在农业生产中为防止E点的出现，可以采取的措施有__________________________(答出1点即可)。
(3)C点代表的生物学含义是________________________。截至D点对应时刻，甲乙两组小麦积累的有机物总量________(填“相等”“不一定相等”或“不等”)。
9．[2023·四川省德阳市高三二诊]自然界中的绿色植物根据光合作用暗反应过程中CO2的固定途径不同可以分为如下两类：
请回答：
(1)科学家研究得出以上CO2固定具体途径的科学方法最可能是________________，植物细胞中CO2的固定发生的场所是________________。
(2)在高温、光照强烈和干旱的条件下，植物叶片气孔开度减小的意义是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(3)光照强烈的正午，叶片气孔开度减小会导致叶肉细胞间的CO2浓度降低抑制光合作用，又称植物的“午休现象”。研究发现：小麦的午休现象很明显，而玉米却几乎没有午休现象。从玉米的CO2固定途径分析，可能的原因是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
重点选做题
10.[2023·吉林白山统考一模]某实验室将相同的水稻种子分别置于正常条件(CK)、单一高温条件(H)和干旱一高温交叉条件(DH，先干旱后高温)下萌发，测定其幼苗叶片的叶绿素含量，净光合速率和蒸腾速率，以此来研究干旱对水稻耐热性的影响，实验结果如下表所示。以下说法正确的是( )
A.实验过程中使用层析液提取和分离色素时应防止试剂挥发
B．单一高温和干旱—高温交叉条件处理均可显著降低叶绿素含量
C．三组对照可知，经干旱处理的水稻不能耐受高温环境
D．H组净光合速率显著降低的原因可能是叶绿素含量下降及气孔关闭
11．[2023·北京市海淀区高三期中练习]开发生物燃料替代化石燃料，可实现节能减排。如图为生物燃料生产装置示意图。据图分析合理的是( )
A．光照时，微藻产生ADP和NADP＋供给暗反应
B．图中①为CO2，外源添加可增加产物生成量
C．图中②为暗反应阶段产生的酒精等有机物质
D．该体系产油量的高低不受温度和pH等影响
12．[2023·湖南衡阳校考三模]光合作用暗反应过程中，CO2与RuBP在酶Rubisc的催化下生成3－磷酸甘油酸(PGA)。但是当O2浓度较高时，O2与CO2竞争性结合RuBP，O2与RuBP反应后生成二磷酸乙醇酸(PG)，最终释放CO2该过程称为光呼吸(其过程如下图所示)。正在进行光合作用的绿色植物叶片在光照停止后，CO2释放量突然增加，称为“二氧化碳的猝发”。下列说法正确的是( )
A.光呼吸现象的发生取决于CO2和O2浓度的比例
B．光照过强导致气孔关闭，若植物呼吸强度不变，则CO2的产生量减少
C．若突然停止光照，PG的生成量会减少
D．O2与RuBP反应的过程必须在光下进行
13．[2023·福州高中毕业班质量检测]下列关于农作物种植技术的分析，不正确的是( )
14．[2023·杭州市高三检测]下列关于酵母菌需氧呼吸和厌氧呼吸的叙述，正确的是( )
A．两者释放的能量少部分转化为热能，其余形成ATP
B．两者第一阶段产生的[H]均可参与第二阶段的反应
C．酵母菌的需氧呼吸可在细胞质基质和细胞膜上进行
D．酵母菌厌氧呼吸的产物可能会影响其正常的代谢
15.[2023·四川省内江市高三三诊]南疆是我国最大的优质商品棉生产基地，也是红枣最佳优质生产区之一。该地区为实现农业的可持续发展，大力推行枣棉间作模式。为了给枣棉间作复合系统科学管理提供理论依据和技术支撑，研究者在某幼龄酸枣园进行了相关实验，实验的部分数据如下表。回答下列问题：
(1)据表分析可知，幼龄酸枣园枣棉间作时的最优灌水量是________m3/667 m2，判断的依据是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(2)枣棉间作模式不同会造成棉花的平均产量不同，其主要原因是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(3)一个合理的枣棉间作复合群体，应该既能充分发挥棉花的生产力，又能发挥红枣的增产潜力。据此，结合表中数据可知，幼龄酸枣园应选择的枣棉间作模式是在红枣之间种植棉花____________行，其理由是
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
16．[2023·河北唐山校考二模]光合作用的暗反应过程被称为碳同化。高等植物碳同化有三条途径：卡尔文循环(C3途径)、C4途径和景天科(CAM)植物代谢途径。卡尔文循环就是高中生物学教材中介绍的光合作用暗反应，C4途径和CAM植物碳同化途径如图1所示。请据图回答下列问题：
(1)2022年我国夏季气温比往年的高，南方多地出现持续高温干旱天气，在C3、C4和CAM三种植物中，最不适应持续高温干旱的极端天气的植物是________。
(2)据图1可知，C4植物和CAM植物在捕获和固定大气中的CO2的方式上最明显的区别是______________________________________________________。C4植物可固定CO2的物质是________。观察图2，发现C4植物维管束鞘细胞没有完整的叶绿体，结合图1，推测其可能缺少________(填“基粒”或“基质”)。
(3)CAM植物叶肉细胞液泡的pH白天比夜晚要________(填“高”或“低”)。CAM植物夜晚能吸收CO2，却不能合成葡萄糖是因为__________________________________。从适应性角度分析，CAM植物夜间开启气孔，白天关闭气孔的原因是
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
整合训练(四)
1．解析：光反应产生的ATP和NADPH参与C3的还原，不参与CO2的固定，A错误；由题干可知构建的人工光合作用反应体系，在光照条件下可实现连续的CO2的固定与还原，故需要加入的物质应包含ADP和NADP＋等，B正确；乙醇酸是暗反应阶段产生的，暗反应的场所是叶绿体基质，故产生乙醇酸的场所相当于叶绿体基质，C正确；该反应体系光照条件下合成有机物实现了光能到化学能的能量转化，D正确。
答案：A
2．解析：人体细胞有氧呼吸时，第一阶段和第二阶段都有NADH的生成，分别发生在细胞质基质和线粒体内，A正确；衰老细胞内NAD＋水平含量降低，NAMPT的含量增加可以增加NAD＋的产量，有助于延缓细胞衰老，B正确；因NAMPT基因控制合成的NAMPT是催化氧化型辅酶Ⅰ合成的关键酶，而大多数细胞在呼吸过程中都有该酶的产生，故NAMPT基因在人体所有活细胞中都有分布，是相关基因表达的结果，但在某些特殊细胞(如哺乳动物成熟的红细胞)中不能表达，C正确；细胞进行无氧呼吸时，NADH和丙酮酸反应生成乳酸，不会大量积累，D错误。
答案：D
3．解析：线粒体内膜是有氧呼吸第三阶段的场所，其上镶嵌着合成ATP的酶，A正确；缺氧时丙酮酸可在细胞质基质中产生乳酸，不会产生二氧化碳，B错误；需氧呼吸第二阶段丙酮酸和水反应逐步转变成CO2和[H]，C正确；糖酵解过程(细胞呼吸的第一阶段)在有氧或无氧条件下都可进行，D正确。
答案：B
4．解析：绿色植物进行光呼吸的过程为C5与O2反应，最后在线粒体中生成CO2，因此场所为叶绿体基质和线粒体，A正确；植物光呼吸的过程会消耗C5生成CO2，因此会导致光合作用产生的有机物减少，B正确；光合作用过程中CO2与C5反应生成C3，不需[H]和ATP参与，而在C3的还原过程中需[H]和ATP参与，C错误；植物细胞黑暗中可以进行无氧呼吸或有氧呼吸，因此产生CO2的场所为细胞质基质或线粒体基质，D正确。
答案：C
5．解析：连续阴雨天气，大棚中植物增产的限制因素为光照强度，在光照强度较弱的条件下，升高温度，光合作用增强不明显而细胞呼吸明显增强，有机物消耗增多，不利于增产，应该白天适当补光或适当降低温度，A错误；中耕松土可以促进土壤中有机物被分解者分解为无机盐和CO2，增加土壤中无机盐离子的含量及植物周围CO2浓度，有利于光合作用的进行，B正确；“正其行，通其风”，有利于通风，增加植物间CO2浓度，有利于光合作用进行，C正确；农作物下部衰老变黄的叶片，光合作用制造的有机物少于细胞呼吸消耗的有机物，去掉这些老叶有利于有机物积累，D正确。
答案：A
6．解析：病毒为胞内寄生，不能在细胞表面繁殖，A错误；甘薯细胞的自由水含量高，在低温条件下细胞液易结冰，B错误；窖藏过程中，甘薯细胞呼吸作用释放能量，大部分以热能散失，从而影响窖室内温度，C正确；窖藏过程中，应选择低氧环境，使消耗的有机物的量最少，D错误。
答案：C
7．解析：(1)④过程是光合作用暗反应中C3的还原，需要ATP、NADPH和多种酶参与；B是NADPH，C是ATP，D是ADP和Pi，E是CO2，增加CO2浓度，则CO2的固定过程加快，C3含量上升，ATP和NADPH的消耗速率加快，但是光反应速率暂时不变，所以ATP和NADPH的生成速率不变，故ATP和NADPH含量都会减少。(2)适合在苹果园套种的品种，其光饱和点应较低，由图丙可知，P2的光饱和点比P1小，适于弱光下生长，因此P2适合在果园中套种。(3)根据图乙不能得到植物的实际光合速率的最适温度，因为实际光合速率是净光合速率与呼吸速率之和，呼吸速率大小未知，因此无法得知实际光合速率。
答案：(1)ATP、NADPH、多种酶 减少 减少
(2)P2 由图丙可知，P2的光饱和点比P1小，适于弱光下生长，因此P2适合在果园中套种
(3)不能 实际光合速率是净光合速率与呼吸速率之和，呼吸速率大小未知，因此无法得知实际光合速率
8．解析：(1)光照影响光合作用光反应阶段，场所在叶绿体类囊体薄膜上。(2)E出现的的原因是光照过强，温度过高，气孔部分关闭或缩小，CO2进入减少，光合速率下降，称为光合午休现象，为避免该现象的出现，可以中午适当遮阴以降低温度，或早晚适当浇水增加土壤中含水量，使植物不会因为缺水而关闭气孔。(3)C点光合作用速率等于呼吸作用速率，此时净光合速率为零、氧气的释放速率为零；D点甲、乙两植物净光合作用速率相等，但从图中可以看出，截止D点，二者积累的有机物总量是不等的。
答案：(1)光反应 类囊体薄膜
(2)中午适当遮阴
(3)光合速率等于呼吸速率(净光合速率为零、氧气的释放速率为零) 不等
9．解析：(1)科学家(卡尔文)用同位素标记法，给植物提供14CO2，研究得出以上CO2固定具体途径，植物细胞中CO2的固定发生的场所是叶绿体基质。
(2)在高温、光照强烈和干旱的条件下，植物叶片气孔开度减小，以降低蒸腾作用，减少植物体内水分的散失，避免植物萎蔫死亡。
(3)光照强烈的正午，叶片气孔开度减小会导致叶肉细胞间的CO2浓度降低抑制光合作用，又称植物的“午休现象”。玉米却几乎没有午休现象，据图分析可知，可能的原因是玉米会先通过B途径把二氧化碳储存起来形成C4，气孔关闭时，C4分解产生二氧化碳，用于光合作用，所以气孔关闭对玉米影响不大。
答案：(1)同位素标记法 叶绿体基质
(2)降低蒸腾作用，减少植物体内水分的散失
(3)玉米会先通过B途径把二氧化碳储存起来形成C4，气孔关闭时，C4分解产生二氧化碳，用于光合作用，所以气孔关闭对玉米影响不大
10．解析：色素易溶于有机溶剂，故实验过程中使用无水乙醇提取色素，A错误；与正常组相比，单一高温组显著降低叶绿素含量，干旱一高温交叉条件处理没有显著降低叶绿素含量，B错误；分析表格数据可知，用干旱一高温交叉条件处理时水稻的叶绿素含量及净光合速率下降幅度均较小，说明经干旱处理的水稻对高温环境有了一定的耐受性，C错误；H组高温处理条件下，净光合速率最低，且蒸腾速率和叶绿素含量均低于CK组和DH组，推测可能是叶绿素含量下降(影响了光反应)及气孔关闭(影响了暗反应)，D正确。
答案：D
11．解析：光照条件下微藻进行光合作用，光照时，微藻产生ATP和NADPH供给暗反应，A错误；图中①为CO2，外源添加CO2可促进海洋微藻的光合作用，进而增加产物生成量，B正确；光合作用暗反应阶段生成的主要是糖类等有机物，不产生酒精，C错误；温度和pH等因素通过影响酶的活性来影响光合作用速率，进而影响该体系产油量的高低，D错误。
答案：B
12．解析：光呼吸现象存在的根本原因在于Rubisc是具有催化羧化反应和加氧反应两种功能的酶，其催化方向取决于CO2和O2的浓度的比例，A正确；光照过强导致气孔关闭，O2与RuBP反应后释放CO2，若此时植物呼吸强度不变，则CO2的产生量增多，B错误；正在进行光合作用的绿色植物叶片在光照停止后，CO2释放量突然增加，留在细胞间隙的CO2浓度降低，O2结合RuBP的机率增加，故磷酸乙醇酸(PG)的生成量增加，C错误；D、O2与RuBP反应发生在光合作用暗反应过程中，在无光的条件下也能进行，D错误。
答案：A
13．解析：由于不同作物对各种营养元素需要量不同，合理轮作，避免重茬能均衡地利用土壤养分，A错误；施肥结合松土，能提高土壤的含氧量，促进根部细胞的有氧呼吸，为矿质元素的主动运输提供足够的能量，促进微生物或分解者的分解作用，可改善土壤结构，提高肥效，B正确；对土壤进行合理深耕，能提高土壤的含氧量，加厚耕层可提高土壤肥力，消除杂草，C正确；水稻生长中后期进行不定期烤田(烤田指排水和曝晒田块)增加土壤含氧量，促进根系发达，D正确。
答案：A
14．解析：酵母菌需氧呼吸释放的能量大部分转化为热能，小部分用于形成ATP，厌氧呼吸只在第一阶段释放少量能量，形成少量ATP，葡萄糖中大部分能量储存在酒精中；需氧呼吸第一阶段产生的[H]用于需氧呼吸第三阶段与氧气结合形成水，需氧呼吸第二阶段为丙酮酸和水产生CO2和[H]；酵母菌需氧呼吸第一阶段在细胞质基质中进行；第二、三阶段在线粒体中进行；酵母菌厌氧呼吸产生酒精和CO2，酒精过量积累可能会对酵母菌有一定的抑制作用，会影响其正常的代谢。
答案：D
15．解析：(1)表中结果显示，幼龄酸枣园枣棉间作灌水量为300m3/667m2的处理水平时，棉花单株平均产量无论在哪种种植模式下均达到最大，据此可确定幼龄酸枣园枣棉间作时的最优灌水量是300m3/667m2。
(2)表中显示，枣棉间作模式不同，棉花的平均产量也不同，可能是不同枣棉间作模式棉花群体获得的光照资源不同，从而影响了棉花的光反应过程，进而使棉花的光合作用强度不同，最终造成棉花的平均产量不同。
(3)一个合理的枣棉间作复合群体，应该既能充分发挥棉花的生产力，又能发挥红枣的增产潜力。结合表中数据可知，幼龄酸枣园应选择的枣棉间作模式是在红枣之间种植棉花4行时，棉花平均产量较高且枣树存活率较高。因此，该种植模式下，既能充分发挥棉花的生产力，又能发挥红枣的增产潜力。
答案：(1)300 在相同的枣棉间作模式下，该灌水量棉花平均产量最高
(2)不同枣棉间作模式棉花群体获得的光照资源不同，使棉花的光合作用强度不同，进而造成棉花的平均产量不同
(3)4 在此枣棉间作模式下，棉花平均产量较高且枣树存活率较高，既能充分发挥棉花的生产力，又能发挥红枣的增产潜力
16．解析：(1)由图可知，C4植物在较低的CO2浓度下也能高效进行光合作用，CAM植物白天气孔关闭，晚上气孔打开，持续高温干旱的极端天气下，白天气孔关闭，CO2吸收减少，则最不适应这种天气的植物是C3植物。(2)由图1可知，C4植物与CAM植物在捕获和固定大气中的CO2的方式上最明显的区别表现在C4植物捕获和固定CO2的反应在空间上分离(或在不同的细胞内捕获和固定CO2)，CAM植物捕获和固定CO2的反应在时间上分离(或在夜晚捕获CO2，白天固定CO2)，这些特性都是长期适应环境的结果。C4植物可固定CO2的物质有PEP和C5。维管束鞘细胞中没有完整的叶绿体，推测其可能缺少“基粒”结构，因为其中只进行的是卡尔文循环，该过程发生在叶绿体基质中。(3)CAM植物在夜晚要储存二氧化碳到液泡，故pH夜晚比白天要低。由于夜晚没有光照，不能进行光反应，无法为暗反应提供ATP和NADPH，因此CAM植物夜晚能吸收CO2，却不能合成葡萄糖。CAM植物大多分布于干旱地区，夜晚开启气孔吸收并储存二氧化碳以满足光合作用的需求，白天关闭气孔降低蒸腾作用减少水分的散失，因此景天科植物夜晚开启气孔，白天关闭气孔。
答案：(1)C3植物
(2)C4植物获取和固定CO2的反应在空间上分离，CAM植物获取和固定CO2的反应在时间上分离 PEP和C5 基粒
(3)高 夜晚没有光照，不能进行光反应，不能为暗反应提供ATP和NADPH CAM植物夜晚开启气孔吸收CO2以满足光合作用的需求，白天气孔关闭降低蒸腾作用，减少水分的散失，以适应高温干旱天气
处理
正常(CK)
高温(H)
干旱—高温交叉(DH)
净光合速率/(μml·m－2g·s－1)
5.37
1.78
4.95
蒸腾速率/(mml·m－2g·s－1)
1.42
0.48
1.66
叶绿素含量(mg·g－1)
2.0
0.5
1.8
选项
措施
目的
A
合理轮作，避免重茬(重茬指在一块田地上连续栽种同种作物)
可以充分利用光能，保持固定的营养结构
B
增加有机肥使用，减少化肥使用
改善土壤结构，提高肥效
C
对土壤进行合理深耕
加厚耕层，提高土壤肥力，消除杂草
D
水稻生长中后期进行不定期烤田(烤田指排水和曝晒田块)
增加土壤含氧量，促进根系发达
实验
处理
幼龄酸枣园枣棉间作灌水量(m3/667 m2)处理水平
250
300
350
400
枣棉间作模式
1
4
6
1
4
6
1
4
6
1
4
6
棉花平均产量(kg/hm2)
1 276
3 667
3 994
1 772
4 253
4 725
1 382
3 680
4 700
1 587
3 803
4 712
备注：1. 枣棉间作模式是指红枣之间种植棉花，其数字代表种植棉花的行数；2.实验测得间作模式为4时红枣成活率为70.83%，间作模式为6时红枣成活率为50.72%。