2024年高考生物大一轮必修1复习讲义：：第10讲　光合作用的影响因素及其应用

这是一份2024年高考生物大一轮必修1复习讲义：：第10讲　光合作用的影响因素及其应用，共30页。试卷主要包含了实验原理，实验流程，实验结论，结合下图分析并回答问题等内容，欢迎下载使用。
第10讲　光合作用的影响因素及其应用
课标内容　实验：探究不同环境因素对光合作用的影响。
考点一　探究环境因素对光合作用强度的影响

1.实验原理
(1)利用抽气法排出叶片细胞间隙中的气体，使其沉入水中。
(2)通过LED台灯与烧杯之间的距离控制光照强度。
(3)光合作用的过程中产生O2的多少与光合作用强度密切相关，O2积累在细胞间隙从而使下沉的叶片上浮。因此可依据一定时间内小圆形叶片上浮的数量，来比较光合作用强度。
2.实验流程


提醒　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。

3.实验结论
在一定光照强度范围内，光合作用强度随光照强度的增强而增强。

考向　结合光合作用影响因素的实验，考查科学探究能力
1.(2023·山西太原一中调研)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.(2023·河南九师联盟)为完成“探究环境因素对光合作用强度的影响”实验，提供以下材料用具：菠菜叶、打孔器(直径1 cm)、注射器、40 W台灯、烧杯、4%NaHCO3溶液、蒸馏水、不同颜色的透明薄膜等。
(1)某同学选取其中一个因素进行探究，以下是实验结果：
时间
上浮的叶圆片数量/片
蒸馏水
0.5%
NaHCO3
1%
NaHCO3
1.5%
NaHCO3
2%
NaHCO3
2 min
0
7
11
10
4
4 min
0
15
16
13
7
①该实验的目的是____________________________________________________，
实验检测指标是_____________________________________________________。
②有哪些措施可以减少实验误差？______________________________________
____________________________________________________(至少写出两项)。
③有同学认为叶圆片之所以浮起，是因为呼吸作用消耗了有机物且产生了CO2导致叶片上浮的。根据实验结果判断该观点是否正确？并说明理由：_____________________________________________________________________
_____________________________________________________________________
____________________________________________________________________。
(2)利用以上材料，还可以探究的环境因素有_____________________________________________________________________
___________________________________________________________(答出2个)。
答案　(1)①探究CO2浓度(或NaHCO3浓度)对叶片光合速率的影响　相同时间内烧杯中叶圆片浮起的数量　②用打孔器打出的叶圆片数量足够多；每组实验重复几次，记录的数据取平均值　③该同学的认识是错误的；因为在蒸馏水的那组实验中，叶圆片一样进行了呼吸作用，却没有叶圆片浮起，叶圆片上浮的原因是光合作用强度大于呼吸作用强度，叶圆片内氧气增多　(2)光照强度、光的性质
考点二　影响光合作用的因素及应用

1.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，如图所示。

(2)植物叶片的叶龄、叶绿素含量及酶

(3)叶面积指数

2.外部因素
(1)单因子变量对光合作用影响的曲线分析
①光照强度

②CO2浓度

③温度

影响气孔的开闭
④水分或矿质元素　
超过一定浓度后，植物会因土壤溶液浓度过高而渗透失水，出现萎蔫

(2)多因子对光合速率的影响

提醒　①不同因素的作用具有互补效应。如当光照强度降低时，可通过增加CO2浓度补偿。
②不同条件下关键影响因素不同。如其他条件适宜，CO2达到饱和点，此时限制因素最可能是五碳化合物的含量。



【情境推理·探究】
1.[2020·山东卷，21(4)]干旱条件下，很多植物光合作用速率降低，主要原因是_____________________________________________________________________
___________________________________________________________________。
提示　叶片气孔开放程度降低，CO2的吸收量减少
2.西瓜、玉米和辣椒轮作和固定种植玉米相比，其优点是_____________________________________________________________________
____________________________________________________(答出两点即可)。
提示　充分利用土壤中的矿质资源、改善土壤、减少大面积病虫害发生
3.在温室大棚生产中，大棚内多施农家肥有利于提高作物的产量，原因是_____________________________________________________________________
___________________________________________________________________。
提示　农家肥中的有机物被微生物分解产生无机盐和CO2，CO2和无机盐被作物利用，提高大棚作物的产量
4.北方夏季中午时，光照强度很强，植物出现“午休”现象的原因是：_____________________________________________________________________
___________________________________________________________________。
提示　光照强度过强，温度升高，导致气孔关闭，细胞CO2供应不足，光合作用减弱
5.[2018·全国卷Ⅰ，30(2)]甲、乙两种植物净光合速率随光照强度的变化趋势如下图所示。甲、乙两种植物单独种植时，如果种植密度过大，那么净光合速率下降幅度较大的植物是________，判断的依据是_____________________________________________________________________
__________________________________________________________________。

提示　甲　根据曲线图可知，甲种植物的光饱和点较高，对光照的需求大。当甲、乙两种植物单独种植时，如果种植密度过大，植株接受的光照强度减弱，导致甲植物净光合速率下降幅度比乙大
6.[2017·全国卷Ⅰ，30(2)]若将某种植物密闭在无O2、但其他条件适宜的小室中，照光培养一段时间后，发现植物的有氧呼吸增加，原因是________________________________________________________________________________________________________________________________________。
提示　该植物在光下进行光合作用释放的O2使密闭小室中O2增加，而O2与有机物分解产生的[H]发生作用形成水是有氧呼吸的一个环节，所以当O2增多时，有氧呼吸会增加
7.[2017·全国卷Ⅰ，30(1)]已知甲种植物的CO2补偿点大于乙种植物的。将正常生长的甲、乙两种植物放置在同一密闭小室中，适宜条件下照光培养。培养后发现两种植物的光合速率都降低，原因是
_____________________________________________________________________
____________________________________________________________________。
提示　植物在光下光合作用吸收CO2的量大于呼吸作用释放CO2的量，使密闭小室中CO2浓度降低，光合速率也随之降低
8.结合下图分析并回答问题：

C点时两者光合作用速率________(填“相等”“不相等”或“不一定相等”)，理由：________________________________________________________________
____________________________________________________________________。
提示　不一定相等　两者的呼吸速率不一定相等
【重点难点·透析】
1.光(CO2)补偿点、饱和点的移动问题

(1)A点：代表呼吸速率，细胞呼吸增强，A点下移；反之，A点上移。
(2)B点与C点的变化(注：只有横坐标为自变量，其他条件不变)


B点(补偿点)
C点(饱和点)
适当增大CO2浓度(光照强度)
左移
右移
适当减小CO2浓度(光照强度)
右移
左移
土壤缺Mg2＋
右移
左移
提醒：　细胞呼吸速率增加，其他条件不变时，CO2(或光)补偿点应右移，反之左移。
(3)D点：代表最大光合速率，若增大光照强度或增大CO2浓度使光合速率增大时，D点向右上方移动；反之，移动方向相反。
2.影响光合作用强度的因素
(1)外因　包括光照强度、温度、CO2浓度等。

(2)内因　包括酶的活性和数量、色素的种类和数量、五碳化合物的含量等。

考向1　结合光合作用影响因素，考查科学思维
1.(2023·广东深圳调研)甲、乙两种植物在不同光照强度下的O2释放量(吸收量)如下图所示，下列有关叙述错误的是(　　)

A.与甲植物相比，乙植物更适合在林下生长
B.与B点相比，A点时叶绿体产生O2的速率较小
C.与B点相比，D点时叶绿体中C3的消耗量增加
D.C点时，甲、乙两植物的实际光合作用强度相同
答案　D
解析　据图可知，乙植物的光补偿点和光饱和点都低于甲植物，因此乙植物更适合在光照弱的林下生长，A正确；A点和B点分别是乙植物和甲植物的光补偿点，此时光合速率等于呼吸速率，由于乙的呼吸速率小于甲，所以乙植物在A点时的光合速率小于甲植物在B点时的光合速率，即A点时叶绿体产生O2的速率比B点小，B正确；与B点相比，D点的光照强度大，光反应产生的NADPH和ATP多，暗反应还原C3的速率快，C3的消耗量增加，C正确；C点时，甲、乙两植物的净光合速率相同，但由于呼吸速率不同，所以甲、乙两植物的实际光合速率不同，D错误。
2.(2023·山东淄博调研)如图甲表示水稻叶肉细胞在光照强度分别为0、4、8、12 klx时，单位时间释放的气体总量的变化，图乙表示用水稻叶片实验时光合速率与光照强度的关系。下列有关叙述正确的是(　　)

A.图甲中，光照强度为8 klx时，细胞的光合作用速率等于呼吸作用速率
B.图乙中，限制E、F、G点叶片光合速率的主要环境因素为光照强度
C.图乙中，如果增大CO2浓度，曲线和X轴的交点F点可能向右移动
D.图甲中，光照强度为12 klx时，单位时间内叶肉细胞固定了12个单位的CO2
答案　D
解析　图甲中，光照强度为8 klx时，氧气释放量大于0，说明净光合量大于0，细胞的光合作用速率大于呼吸作用速率，A错误；图乙中，限制E、F点叶片光合作用速率的主要环境因素为光照强度，G点达到光饱和点，光照强度不再是限制因素，B错误；图乙中，F点为光补偿点，增大CO2浓度，光合作用可能会增大，曲线与横轴交点将左移，C错误；图甲中，光照强度为12 klx时，单位时间内叶肉细胞吸收了8个单位的CO2，因光照强度为0时呼吸作用产生了4个单位的CO2，则光照强度为12 klx时，一共固定了8＋4＝12个单位的CO2，D正确。
考向2　围绕光合作用在农业生产中的应用，考查生命观念和科学思维
3.(2023·江苏南京调研)下列关于生物学原理在农业生产上的应用，叙述错误的是(　　)
A.“一次施肥不能太多”，避免土壤溶液浓度过高，引起烧苗现象
B.“低温、干燥、无氧储存种子”，更能降低细胞呼吸，减少有机物的消耗
C.“正其行，通其风”，能为植物提供更多的CO2以提高光合作用速率
D.“轮作”是利用了不同作物根系对矿质营养元素吸收的差异，从而避免土壤肥力下降
答案　B
解析　一次施肥太多，会导致土壤溶液浓度过高，导致细胞失水，即烧苗现象，A正确；储存种子需要在低温、干燥、低氧的环境中，B错误；“正其行，通其风”，保证空气流通，能为植物提供更多的CO2提高光合作用速率，C正确；“轮作”，即交替种植不同的作物，可以利用不同作物根系对矿质营养元素吸收的差异性，避免土壤肥力下降，D正确。
4.(2023·武汉市调研)河南、山东等地是我国小麦的主产区，小麦灌浆期是小麦籽粒形成的一个关键阶段，灌浆期幼穗开始有机物积累，谷粒内含物呈白色浆状，蜡熟期米粒已变硬，但谷壳仍呈绿色。下表为甲、乙两个小麦品种灌浆期和蜡熟期光合作用相关指标的比较。请回答下列问题：
生长期
光饱和点/(μmol·m－2·s－1)

最大净光合速率/
(μmolCO2·m－2·s－1)
甲
乙
甲
乙
灌浆期
1 853
1 976
21.67
27.26
蜡熟期
1 732
1 365
14.17
12.63
(1)若甲、乙两个小麦品种的灌浆期和蜡熟期的时间大致相同，从表中的数据推测，________品种能获得较高产量，理由是_____________________________________________________________________
___________________________________________________________________。
(2)黑暗中萌发的小麦种子，生长的芽呈浅黄色，再移至光照条件下，一段时间后，芽呈绿色，请解释原因：____________________________________________。
(3)《齐民要术》“种谷”一节中指出“谷田必须岁易”，意即谷子不宜连年种植，必须轮作，请解释“谷田必须岁易”的原因：_____________________________________________________________________
______________________________________________________(答出1点即可)。
(4)馒头制作时，将少量的酵母菌混入适量的面粉揉成光滑面团后装在洁净的充满空气的塑料袋中，扎紧袋口后放在适宜的环境中，一段时间后塑料袋内壁有水珠出现，面团变湿润松软，请解释其主要原因：____________________________________________________________________。
答案　(1)乙　在灌浆期，乙品种的最大净光合速率比甲大，积累有机物多
(2)光照诱导了叶绿体的形成(或叶绿素的合成)，导致芽由黄色变成绿色(答案合理即可)
(3)①连年种植会导致专一性侵害谷子的害虫和病菌大量繁殖；②连年种植时与谷子外形相似的伴生杂草大量繁殖，且不易被发现和清除，容易形成草荒；③连年种植会大量消耗土壤中的同一营养元素，造成土壤中谷子生长所必需的营养元素含量降低(答出1点，合理即可)
(4)塑料袋中充满空气，酵母菌在有氧气的条件下进行有氧呼吸，产生水和CO2，水会使面团变湿润，面团中的CO2使面团变松软，水分挥发会使塑料袋内壁有水珠出现(答案合理即可)
解析　(1)灌浆期幼穗开始进行有机物积累，根据表中的数据可知，乙品种在灌浆期的最大净光合速率大于甲品种，故乙品种可积累的有机物多，能获得较高产量。
(2)没有光照，叶绿素合成受阻，叶片呈黄色，然后移至光下，光照诱导了叶绿体的形成，导致芽由黄色变成绿色。
(3)①连年种植会导致专一性侵害谷子的害虫和病菌大量繁殖；②连年种植时与谷子外形相似的伴生杂草大量繁殖，且不易被发现和清除，容易形成草荒；③连年种植会大量消耗土壤中的同一营养元素，造成土壤中谷子生长所必需的营养元素含量降低。
(4)塑料袋中充满空气，酵母菌在有氧气的条件下进行的是有氧呼吸，有氧呼吸能产生水和CO2，细胞呼吸产热使水分挥发，所以塑料袋内壁有水珠出现，面团中的CO2气体使面团变松软。
重温真题　经典再现
1.(2021·辽宁卷，2)植物工厂是通过光调控和通风控温等措施进行精细管理的高效农业生产系统，常采用无土栽培技术。下列有关叙述错误的是(　　)
A.可根据植物生长特点调控光的波长和光照强度
B.应保持培养液与植物根部细胞的细胞液浓度相同
C.合理控制昼夜温差有利于提高作物产量
D.适时通风可提高生产系统内的CO2浓度
答案　B
解析　不同植物对光的波长和光照强度的需求不同，可根据植物生长特点调控光的波长和光照强度，A正确；为保证植物的根能够正常吸收水分，该系统应控制培养液的浓度小于植物根部细胞的细胞液浓度，B错误；适当提高白天的温度可以促进光合作用的进行，让植物合成更多的有机物，而夜晚适当降温则可以抑制其呼吸作用，使有机物分解减少，有利于提高作物产量，C正确；适时通风可提高生产系统内的CO2浓度，进而提高光合作用的速率，D正确。
2.(2022·海南卷，3)某小组为了探究适宜温度下CO2对光合作用的影响，将四组等量菠菜叶圆片排气后，分别置于盛有等体积不同浓度NaHCO3溶液的烧杯中，从烧杯底部给予适宜光照，记录叶圆片上浮所需时长，结果如图。下列有关叙述正确的是(　　)

A.本实验中，温度、NaHCO3浓度和光照都属于自变量
B.叶圆片上浮所需时长主要取决于叶圆片光合作用释放氧气的速率
C.四组实验中，0.5%NaHCO3溶液中叶圆片光合速率最高
D.若在4 ℃条件下进行本实验，则各组叶圆片上浮所需时长均会缩短
答案　B
解析　由实验目的可知，温度和光照均为无关变量，A错误；实验中所用的菠菜叶圆片已进行排气处理，叶圆片上浮主要是因为其进行光合作用释放了氧气，且光合作用释放氧气的速率越大，叶圆片上浮所需时间越短，B正确；四组实验中，0.5%的NaHCO3溶液中叶圆片上浮时间最长，说明其光合速率最小，C错误；实验是在适宜温度下进行的，若降低温度，光合速率减慢，叶圆片上浮所需时间延长，D错误。

3.(2021·广东卷，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a，示意图)，造成叶绿体相对受光面积的不同(图b)，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　由题图可知，突变体t1的叶绿体相对受光面积大于突变体t2的叶绿体相对受光面积，故突变体t1在较小的光照强度下就能达到光补偿点和光饱和点，A、B正确；野生型、突变体t1和突变体t2的叶绿素含量基本一致，故造成野生型、突变体t1和突变体t2光合速率的高低与叶绿素含量无关，C正确；由题图可知，三者的光合速率差异是由叶绿体在细胞中分布位置不同引起的，与光照强度无关，D错误。
4.(2022·北京卷，2)光合作用强度受环境因素的影响。车前草的光合速率与叶片温度、CO2浓度的关系如下图。据图分析不能得出(　　)

A.低于最适温度时，光合速率随温度升高而升高
B.在一定的范围内，CO2浓度升高可使光合作用最适温度升高
C.CO2浓度为200(μL·L－1)时，温度对光合速率影响小
D.10 ℃条件下，光合速率随CO2浓度的升高会持续提高
答案　D
解析　分析题图可知，当CO2浓度一定时，光合速率会随着温度的升高而增大，达到最适温度时，光合速率达到最高值，后随着温度的继续升高而减小，A正确；分析题图可知，当CO2浓度为200(μL·L－1)时，最适温度为25 ℃左右；当CO2浓度为370(μL·L－1)时，最适温度为30 ℃；当CO2浓度为1 000(μL·L－1)时，最适温度接近40 ℃，可以表明在一定范围内，CO2浓度的升高会使光合作用最适温度升高，B正确；当CO2浓度为200(μL·L－1)时，光合速率随温度的升高而改变程度不大，光合速率在温度的升高下，持续在数值为10处波动，而CO2浓度为其他数值时，光合速率随着温度的升高变化程度较大，曲线有较大的变化趋势，所以表明CO2浓度为200(μL·L－1)时，温度对光合速率影响小，C正确；分析题图可知，10 ℃条件下，CO2浓度为200～370(μL·L－1)时，光合速率有显著提高，而370(μL·L－1)至1 000(μL·L－1)时，光合速率无明显的提高趋势，而且370(μL·L－1)时与1 000 (μL·L－1)时，两者光合速率数值接近同一数值，所以不能表明10 ℃条件下，光合速率随CO2浓度的升高会持续提高，D错误。
5.(2022·湖北卷，21)不同条件下植物的光合速率和光饱和点(在一定范围内，随光照强度的增加，光合速率增大，达到最大光合速率时的光照强度称为光饱和点)不同，研究证实高浓度臭氧(O3)对植物的光合作用有影响。用某一高浓度O3连续处理甲、乙两种植物75天，在第55天、65天、75天分别测定植物净光合速率，结果如图1、图2和图3所示。

【注】　曲线1：甲对照组，曲线2：乙对照组，曲线3：甲实验组，曲线4：乙实验组。
回答下列问题：
(1)图1中，在高浓度O3处理期间，若适当增加环境中的CO2浓度，甲、乙植物的光饱和点会______(填“减小”“不变”或“增大”)。
(2)与图3相比，图2中甲的实验组与对照组的净光合速率差异较小，表明_____________________________________________________________________
____________________________________________________________________。
(3)从图3分析可得到两个结论：①O3处理75天后，甲、乙两种植物的____________________，表明长时间高浓度的O3对植物光合作用产生明显抑制；②长时间高浓度的O3对乙植物的影响大于甲植物，表明_____________________________________________________________________
__________________________________________________________________。
(4)实验发现，处理75天后甲、乙植物中的基因A表达量都下降，为确定A基因功能与植物对O3耐受力的关系，使乙植物中A基因过量表达，并用高浓度O3处理75天。若实验现象为____________________________________________
____________________________________________________________________，
则说明A基因的功能与乙植物对O3耐受力无关。
答案　(1)增大　(2)高浓度臭氧处理甲的时间越短，对甲植物光合作用的影响越小　(3)①实验组的净光合速率均明显小于对照组　②长时间高浓度臭氧对不同种类植物光合作用产生的抑制效果有差异　(4)A基因过量表达与表达量下降时，乙植物的净光合速率相同
解析　(1)限制光饱和点的环境因素有温度、CO2浓度，图1中，在高浓度O3处理期间，当光照强度增大到一定程度时，净光合速率不再增大，出现了光饱和现象，若适当增加环境中的CO2浓度，甲、乙植物的光饱和点会增大。(2)据图可见，用某一高浓度O3连续处理甲植物不同时间，与图3相比，图2中甲的实验组与对照组的净光合速率差异较小，表明高浓度臭氧处理甲的时间越短，对甲植物光合作用的影响越小。(3)据图3可见，O3处理75天后，曲线3净光合速率小于曲线1、曲线4净光合速率小于曲线2，即甲、乙两种植物的实验组的净光合速率均明显小于对照组，表明长时间高浓度的O3对植物光合作用产生明显抑制；曲线4净光合速率比曲线3下降更大，即长时间高浓度O3对乙植物的影响大于甲植物，表明长时间高浓度臭氧对不同种类植物光合作用产生的抑制效果有差异。(4)实验发现，处理75天后甲、乙植物中的基因A表达量都下降，为确定A基因功能与植物对O3耐受力的关系，自变量是A基因功能，因此可以使乙植物中A基因过量表达，并用高浓度O3处理75天，比较A基因过量表达与表达量下降时的净光合速率，若两种条件下乙植物的净光合速率相同，则说明A基因的功能与乙植物对O3耐受力无关。
限时强化练　
(时间：35分钟)
【对点强化】
考点一　探究环境因素对光合作用强度的影响
1.(2023·河北正定调研)如图表示测定金鱼藻光合作用强度的实验密闭装置，氧气传感器可监测O2浓度的变化，下列叙述错误的是(　　)

A.该实验的目的是探究不同单色光对光合作用强度的影响
B.加入NaHCO3溶液是为了吸收呼吸作用释放的CO2
C.拆去滤光片，单位时间内，氧气传感器测到的O2浓度高于单色光下O2浓度
D.若将此装置放在黑暗处，可测定金鱼藻的呼吸作用强度
答案　B
解析　该实验的自变量是不同单色光，因变量是释放的O2的量(代表光合作用强度)，故实验目的是探究不同单色光对光合作用强度的影响，A正确；加入NaHCO3溶液是为给金鱼藻的光合作用提供CO2，B错误；相同条件下，自然光下植物的光合作用强度比单色光下的强，因此拆去滤光片，单位时间内，氧气传感器测到的O2浓度高于单色光下O2浓度，C正确；若将此装置放在黑暗处，通过比较单位时间内O2浓度的变化，可测定金鱼藻的呼吸作用强度，D正确。
2.(2023·广东梅州期末)小明家想建一个绿色蔬菜大棚，他结合所学知识给出若干建议，其中包括在大棚内安装太阳能灯和增加供暖装置以确保昼夜温度均高于室外，下列有关小明的建议和对应原理的叙述正确的是(　　)
A.太阳能灯能在阴天时增加光照强度，增强光反应，为暗反应提供更多的ATP和NADPH
B.光反应在光下进行，暗反应在暗处进行，夜晚要关闭太阳能灯让植物进行暗反应
C.大棚内最好安装绿色的太阳能灯
D.延长光照时间能提高光合作用的速率
答案　A
解析　阴天时光照不足，可用太阳能灯增加光照强度，进而增强光反应，为暗反应提供更多的NADPH和ATP，A正确；光反应必须在光下进行，而暗反应有光、无光都能进行，夜晚为了更好的提高产量，需要打开太阳能灯(延长光照时间)让植物进行光合作用，因为暗反应需要光反应提供ATP和NADPH，B错误；绿叶中的色素主要吸收蓝紫光和红光，几乎不吸收绿光，不宜在大棚内安装绿色的太阳能灯，可安装蓝紫色或红色的太阳能灯，C错误；光合作用速率指的是单位时间内的光合作用强度，延长光照时间不能提高光合作用的速率，D错误。

考点二　影响光合作用的因素及应用
3.(2023·山东菏泽调研)下图一表示甲、乙两种植物净光合速率随光照强度的变化趋势。下图二表示将植物甲置于CO2浓度不同的环境条件下，其光合速率受光照强度影响的变化趋势。下列相关说法错误的是(　　)

A.甲、乙两种植物单独种植时，若种植密度过大，则净光合速率下降幅度较大的是植物乙
B.甲、乙两种植物光合作用过程中都可以通过水的光解为其细胞代谢提供O2和NADPH
C.若图二中光照强度由D点升高至E点，则短时间内ATP/ADP的值会增大
D.与图二中的E点相比，限制F点光合速率的主要因素是CO2浓度
答案　A
解析　甲、乙两种植物中，植物乙的光补偿点更低，更适合光线弱的环境，过度密植时植物甲受影响更大，A错误；光合作用中水的光解会释放O2，产生NADPH，B正确；当光照强度由D点升高至E点时，光反应增强，产生的ATP增多，短时间内ATP/ADP的值会增大，C正确。
4.(2023·武汉市调研)如下图所示，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(其他条件均为最适)对小球藻产生O2的影响，装置a的曲线如图乙所示。据图分析，下列叙述正确的是(　　)

A.P点时产生的ATP可用于暗反应
B.适当降低温度，P点将下移
C.在图乙上绘制装置b的曲线，Q点应右移
D.降低CO2浓度时，在图乙上绘制装置a的曲线，R点应右移
答案　C
解析　P点时细胞只进行呼吸作用产生ATP，该ATP不能用于光合作用暗反应过程；适当降低温度，呼吸酶的活性随之降低，P点将上移；由于缺镁，b试管中小球藻细胞内叶绿素含量较低，所以光合作用强度等于呼吸作用强度的Q点将右移；降低CO2浓度，R点将向左下方移动。
5.(2023·兰州一中质检)下列关于农业生产措施及其作用对应关系一致的是(　　)

措施
作用
A
在甘蔗生长后期除去下部部分老叶
降低呼吸作用，增加有机物积累
B
合理密植
提高光合速率，提高作物产量
C
温室及时通风
促进作物吸收利用O2
D
适时适度松土
促进作物根系对有机营养及无机盐离子的吸收
答案　A
解析　随着甘蔗茎的伸长，基部叶片自下而上逐渐枯黄，在甘蔗生长后期除去枯黄脚叶，可降低甘蔗植株的呼吸作用，减少有机物的消耗，有利于有机物的积累，A符合题意；合理密植，适当增大种植密度，有利于增大光合作用面积，但不能提高光合速率，B不符合题意；温室通风有利于作物吸收利用CO2，C不符合题意；植物根系细胞吸收无机盐的方式是主动运输，需要细胞代谢供能，适时适度松土能保持土壤的通气性，促进植物根部细胞进行有氧呼吸，从而促进植物根系吸收无机盐；高等植物属于自养型生物，不从外界吸收有机物质，D不符合题意。
6.(2023·湖北孝感中学)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。下列叙述正确的是(　　)

A.黑暗条件下，①④减小
B.光照强度低于光补偿点时，①③增大
C.光照强度等于光补偿点时，②③保持不变
D.光照强度等于光饱和点时，②④增大
答案　C
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错误；光照强度低于光补偿点时，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；光照强度等于光补偿点时，光合作用强度等于呼吸作用强度，②、③保持不变，C正确；光照强度等于光饱和点时，光合作用强度大于呼吸作用强度，②减小、④增大，D错误。
【综合提升】
7.(2022·河北衡水金卷)为研究补光对温室内番茄光合作用的影响，某课题小组在自然光照的基础上分别用三种不同波长的光进行了补光实验，补光的光强度均为150(μmol·m－2·s－1)，补光时间为上午7：00～10：00，温度适宜，并设置一对照组(CK组)，实验结果如图1所示。

图1

图2
(1)CK组所用光应为________；上午10：00，680 nm补光组的CO2吸收速率明显高于其他补光组，原因是
___________________________________________________________________。
(2)若580 nm补光组在9∶00突然停止补光，则短时间内叶肉细胞中C3的含量将________，NADPH在暗反应中的作用是
____________________________________________________________________。
(3)为了排除温度对实验结果的影响，在补光时应采用________光源。
(4)580 nm补光组较CK组尽管净光合速率下降，但番茄产量却上升了。据图2分析，可能的原因是_________________________________________________
________________________________________________________________。
答案　(1)自然光　680 nm波长的光更易被吸收，光反应产生的ATP和NADPH更多，还原的C3更多，CO2吸收速率更快　(2)减少　作为还原剂和提供能量　
(3)冷(LED) (4)580 nm补光组较CK组，净光合速率下降，积累的有机物减少，但分配到果实中的有机物所占比例上升，最终分配到番茄果实中的有机物的量增多，所以番茄产量增加
解析　(1)实验是在自然光照的基础上分别用三种不同波长的光进行补光的，则CK组应用自然光。分析图示，上午10∶00，680 nm补光组的CO2吸收速率最高，推测是该波长的光更易被吸收，光反应产生的NADPH和ATP更多，C3还原速率更快，CO2吸收速率更快。(2)用580 nm补光不利于番茄植株进行光合作用。580 nm补光组在9∶00突然停止补光，此时还有自然光，光反应阶段产生的NADPH和ATP增多，叶肉细胞内C3的还原速率加快，而短时间内CO2的固定速率不变，故短时间内叶肉细胞中C3的含量将减少。(4)分析图2，580 nm补光组番茄果实干重所占比例高于对照组，尽管与CK组相比，580 nm补光组净光合速率下降，但是最终分配到番茄果实中的有机物的量增多，因此番茄产量上升。
8.(2022·山东日照调研)回答下列与花生和玉米种子萌发、作物生长等相关的问题：
(1)某高二生物兴趣小组研究发现花生和玉米种子萌发过程中，两者的干重都会减少，但花生种子的干重在萌发的初期会略有增加。
①从有机物的元素组成分析，花生种子在萌发的初期，有机物中增加的化学元素主要是________(只填一种)。
②当长出叶片后，在某个时间点，整个植株的干重开始增加，则光合作用开始于____________(填“这个时间点之前”“这个时间点”或“这个时间点之后”)。
(2)一种农作物单独种植称为单作，不同种类农作物间行种植称为间作。某农科所要研究花生和玉米单作和间作对作物产量的影响，则应该设置________组实验。如图是某作物(花生或玉米)间作和单作时，在不同光照强度下测得的单株该作物吸收CO2的速率。假设间作与单作时各农作物间的株距相同。

①光照强度为a时，无论间作，还是单作，该作物的光合速率无明显差别，导致该现象的主要原因是___________________________________________________
____________________________________________________________________。
②该作物很可能是________，理由是______________________________________
____________________________________________________________________。
答案　(1)①O(或氧)　②这个时间点之前　(2)3　①此时光照强度弱，光反应限制光合速率，间作和单作的光合速率均较小　②玉米　玉米植株比花生植株高，间作情况下玉米与玉米的间距较大，不会彼此遮光，且有利于行间通风，局部二氧化碳浓度较高，所以间作时玉米对二氧化碳和光能的利用优于单作，光合速率高
解析　(1)①花生种子在萌发的初期，脂肪转变成糖类，增加的化学元素主要是O(氧)。②当光合速率大于呼吸速率时，有机物开始增加；光合作用开始于光合速率大于呼吸速率这个时间点之前。(2)应该设置玉米单作、花生单作、玉米和花生间作3组实验。①光照强度为a时，光照强度弱，光反应限制光合速率，间作和单作的光合速率均较小，无明显差别。②玉米植株比花生植株高，间作时玉米与玉米间距较大，不会彼此遮光，且有利于行间通风，局部二氧化碳浓度较高，所以间作时玉米对二氧化碳和光能的利用优于单作，光合速率高。
9.(2023·广东惠州调研)如图1是某植物叶肉细胞的叶绿体中发生的光合作用过程图解，图2为该植物在不同光照强度、CO2浓度以及温度下其光合作用强度变化的曲线图。

回答下列问题：
(1)图1中能够捕获光能的色素分布于________________上，b为________，为确定光合产物的去向，可采用________法，若将植物从阳光下移入黑暗环境中，短时间内h物质的含量会________(填“上升”“下降”或“不变”)。
(2)图2中，当光照强度为b时，与曲线Ⅱ相比，曲线Ⅲ中限制光合作用强度的环境因素主要是________；当光照强度为c时，造成曲线Ⅰ和Ⅱ光合作用强度差异的原因是________________________不同；当光照强度为________时，限制三条曲线的光合作用强度的因素均为光照强度。在光照强度为c时，仍不能确定曲线Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ哪种条件下光合产物积累量较多，原因是_____________________________________________________________________
__________________________________________________________________。
(3)将该植物种植于大田中，会出现“光合午休”的现象，这是由于中午光照强度、温度过高，叶片的部分________关闭，使光合作用的________阶段受限，从而使光合速率下降。为减少“光合午休”现象，可采取的措施有_____________________________________________________________________
______________________________________________________(答出一点即可)。
答案　(1)类囊体薄膜　O2　同位素标记　下降　(2)CO2浓度　温度　a　不同温度、不同CO2浓度下植物的呼吸作用强度未知　(3)气孔　暗反应　适当遮光；给植物补水；降低周围环境的温度(答出一点即可)
解析　(1)绿色植物捕获光能的色素主要分布在叶绿体的类囊体薄膜上，由图1可知，a为H2O，b为O2，i为CO2，j为C3，h为C5，g为光合产物糖类，为确定光合产物的去向，可采用同位素标记法。若将植物从阳光下移入黑暗环境中，光反应阶段受限，产生的ATP和NADPH减少，致使C3还原受限，生成的C5减少，而CO2的固定暂时不受影响，所以短时间内h物质的含量会下降。
(2)图2中，当光照强度为b时，曲线Ⅱ、Ⅲ的温度条件相同，CO2浓度不同，限制曲线Ⅲ光合作用强度的环境因素主要是CO2浓度。同理，当光照强度为c时，造成曲线Ⅰ和Ⅱ光合作用强度差异的原因是温度。当光照强度为a时，三条曲线重复，且在此之后的短时间内，光合作用强度均随光照强度的增加而增大，说明此时限制三条曲线光合作用强度的因素为光照强度。在光照强度为c时，仍不能确定Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ哪种条件下光合产物积累量较多，因为不同温度、不同CO2浓度下植物的呼吸作用强度并不知道。
(3)将该植物种植于大田中，会出现“光合午休”的现象，这是因为，中午时光照过强、温度过高，叶片蒸腾作用强，为避免叶片失水过多，叶片的部分气孔关闭，使通过气孔吸收的CO2减少，光合作用的暗反应阶段受限，导致光合速率下降。所以可采取适当遮光、给植物补水或降低周围环境的温度等措施，减少“光合午休”现象。
10.(2023·河南天一大联考)油桐是一种重要的经济树种，为研究根外追肥对油桐幼苗光合作用的影响，某实验小组测定了叶片喷施尿素后油桐光合作用的相关参数，结果如下表所示。回答下列问题：

组别
对照组
尿素组
净光合速率/(μmol·m－2·s－1)
9.9
12.22
气孔导度/(mol·m－2·s－1)
5.1
5.6
胞间CO2浓度/(μmol·mol－1)
243.5
285.1
叶绿素含量/(mg·g－1)
2.69
2.95
光补偿点/(μmol·m－2·s－1)
34.7
30.2
注：①气孔导度是指气孔张开的程度。
②光补偿点是指植物的光合速率等于呼吸速率时的光照强度。
(1)尿素能提供N元素，N元素被叶肉细胞吸收后，可在叶绿体中参与合成的生物大分子有__________________________________________________________
____________________________________________________________________。
(2)据表分析，喷施尿素后油桐的胞间CO2浓度增大的原因是___________________________________________________________________；
喷施尿素后，油桐对弱光的适应能力________(填“增强”或“减弱”)，试阐述推测的依据以及引起该变化的原因：___________________________________
__________________________________________________________________。
(3)叶面追肥时，要求喷洒的雾滴细小，且要喷洒到新叶上，试从物质吸收的角度分析其原因：______________________________________________________。
答案　(1)蛋白质、核酸(或RNA和DNA)
(2)喷施尿素后，气孔导度增大，吸收的CO2增多(答案合理即可)　增强　依据是喷施尿素后，油桐的光补偿点降低；原因是喷施尿素能促进叶绿素的合成，从而增强油桐对光能的吸收和利用，提高油桐对弱光的适应能力(答案合理即可)
(3)喷洒的雾滴细小更容易吸收；新叶细胞代谢速率高，物质吸收效率高，喷洒到新叶上，能促进尿素的吸收(答案合理即可)
解析　(1)N元素被叶肉细胞吸收后能在叶绿体中参与合成的生物大分子有蛋白质、DNA和RNA。
(2)根据表格数据可知，喷施尿素会导致气孔导度增大，促进CO2的吸收，使胞间CO2浓度增大，从而加快暗反应阶段的进行；喷施尿素后， 光补偿点降低即植物对弱光的适应能力增强，其原因是喷施尿素能促进叶绿素的合成，从而增强植物对光能的吸收和利用，提高植物对弱光的适应能力。
(3)叶面追肥时，要求喷洒的雾滴细小，这样更容易吸收，而新叶的物质吸收效率高，喷洒到新叶上，能促进尿素的吸收。
11.在晴朗无云的夏日，某生物兴趣小组测定了一种蔬菜叶片光合作用强度的日变化，结果如图。回答下列问题。

(1)据图分析，与10时相比，7时蔬菜的光合作用强度低，此时，主要的外界限制因素是________；从10时到12时，该蔬菜的光合作用强度________。
(2)为探究如何提高该蔬菜光合作用强度，小组成员将菜地分成A、B两块，10～14时在A菜地上方遮阳，B菜地不遮阳，其他条件相同。测得该时段A菜地蔬菜的光合作用强度比B菜地的高，主要原因是______________________________
___________________________________________________________________。
(3)小组成员又将相同条件的C菜地的上方和四周用遮阳网全部覆盖，测得棚内温度比B菜地高，一段时间后比较B、C两块菜地的蔬菜产量。与B菜地相比，C菜地蔬菜产量低，从光合作用和呼吸作用的原理分析，原因是_____________________________________________________________________
___________________________________________________________________。
答案　(1)光照强度　降低　(2)B地光照强度过高，导致蔬菜气孔关闭，二氧化碳吸收受阻，光合作用速率降低　(3)C的温度上升，光合作用有关酶活性下降，呼吸作用有关酶活性增加，C的净光合速率降低，产量下降，因此C的蔬菜产量低于B
解析　(1)光合作用在一定范围内随光照强度的增加而增加，与10时相比，7时光照强度弱，此时，影响光合作用的主要因素是光照强度。从图中分析可知，10时到12时光合作用强度在降低。(2)光合作用在一定范围内随光照强度的增加而增加，当光照强度持续增大且温度上升，会使植物叶片部分气孔关闭，导致植物从外界吸收二氧化碳受阻，植物暗反应受到限制，光合作用速率降低。(3)当温度升高后，与光合作用有关的酶会由于温度过高而活性降低，光合作用强度降低，呼吸作用有关酶的最适温度高于光合作用有关酶的最适温度，呼吸速率上升，最终导致净光合速率降低，蔬菜的有机物积累减少，产量降低。