影响光合作用的因素及曲线分析

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【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。

③应用分析：温室中白天调到光合作用最适温度，以提高光合作用速率；晚上适当降低温室的温度，以降低细胞呼吸，保证植物有机物积累。

(5)必需矿质元素

①图像分析：在一定浓度范围内，增大必需矿质元素的供应，可提高光合作用速率，但当超过一定浓度后，会因土壤溶液浓度过高而导致植物光合作用速率下降。

②应用分析：在农业生产上，根据植物的需肥规律，适时、适量地增施肥料，可以提高作物的光能利用率。

2．多因子因素

(1)曲线分析：P点时，限制光合速率的因素应为横坐标所表示的因子，随其因子的不断加强，光合速率不断提高。当到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。

(2)应用：温室栽培时，在一定光照强度下，白天适当提高温度，增加光合作用酶的活性，提高光合速率，也可同时充入适量的CO2进一步提高光合速率，当温度适宜时，要适当提高光照强度和CO2浓度以提高光合速率。

易错警示 光合作用影响因素中的2个易忽略点

(1)易忽略温度改变对光合作用的影响。温度改变时，不管是光反应还是暗反应均会 受影响，但主要影响暗反应，因为参与暗反应的酶的种类和数量都比参与光反应的 多。

(2)易忽略CO2浓度对光合作用的影响。CO2浓度很低时，光合作用不能进行；当CO2浓度大于某值时，光合作用才能进行。对于植物来说，也存在CO2的补偿点和饱和点，CO2


浓度过大时，会抑制植物的呼吸作用，进而影响到光合作用。

【二】 外界环境变化对C3、C5的影响

请结合下图，分析当光照与CO2浓度发生如表变化时，表格中相关信息如何填充

[H]和

条件 C3 C5 模型分析

ATP

光照由强到弱，减少或

增加 减少

CO2供应不变 没有 光照由弱到强，

减少 增加 增加

CO2供应不变 光照不变，CO2

减少 增加 增加

由充足到不足 光照不变，CO2

增加 减少 减少

由不足到充足

【三】光照强度与光合作用强度关系曲线图中各点移动 1.光照强度与光合速率的关系曲线图各点涵义

光照强度与光合速率的关系曲线图如图1所示，a点光照强度为0，则此时植物只进行呼吸作用，该点表示该植物在该温度下的呼吸作用强度，而且整条曲线的呼吸作用强度不变，因此，在温度改变的情况下，a点的文职可能上移或下移，进一步影响b点和c点的位置。B点表示同一种子在同一时间内，光合作用吸收CO2与呼吸作用放出CO2量相等，该点称之为光补偿点，植物在光补偿点时，有机物形成和消耗相等，不能够积累于物质，而且夜间好要消耗于物质，因此，从全天来看，植物所需要的最低光照强度必须高于补偿点，才能使植物正常生长，一般情况，阳生植物的光补偿点高于阴生植物。

C点光照强度不再为光合作用强度的限制因素，即光合作用不再随着光照强度增大而增大，此点昌盛的原因是电子传递反应，酶活性等成为限制因子，CO2代谢与吸收光能不同步，因此，通常认为此时光合作用强度被CO2的浓度限制，植物的饱和光强与品种、叶片厚度、单位叶面积、叶绿素含量多少等有关，大体上，阳生植物叶片饱和和光强为360—450mol.m-2s-1或更高，阴生植物的饱和光强为90—180mol m-2s-1，上述饱和光强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利用与单株叶片不同，群体枝叶繁茂，当外部光照很强，达到单叶饱和光强以上时，而群体内部的光照强度仍在饱和强度以下，中、下层叶片就比较充分利用全体中的透射光和反射光，群体对光能利用更充分，饱和光强就会上升，因此，整个曲线图只能对单株叶片而言，不对整株。

2.曲线各点移动的分析 2.1温度

如图1所示，如升高温度，但温度对光合作用和呼吸作用而言，都还在最适温度以下，则有，升温，呼吸作用加强，且强度远大于光合作用，a点向下移动，b点向右移动，需要较强光照强度才能产生与呼吸作用消耗量相当的有机物，c点则向右上方移动，温度升高，光反应与暗反应的酶活性都升高，则可利用更强的光照。

另一种升温对图象各点移动的影响，则是光合作用与呼吸作用最适温度不同，而且升高温度，会使其中之一超过最适温度如下题：

例1．若已知某植物光合作用和呼吸作用的最适温度分别为25和30，如图曲线表示该植物在25时光合作用速率与光照强度的关系，若将温度提高到30的条件下（原光照强度和CO2浓度不变），理论上分析曲线C、D点位置如何变化？



解析：该类题型与前一类题型有一个明显不同之处，光合作用与呼吸作用最适温度不同，该题中温度由25升高到30，呼吸速率是增大，达到最适温度，而光合作用却是下降，超过最适温度，因而有，a点因呼吸作用加强而往下移，c点为光补偿点，往右移有两个方


面的原因，一方面是呼吸作用加强，需较强的黄找强度才能产生呼吸作用消耗量相当的有机物，另一方面的原因是光合速率下降，产上有机物速率也下降，也需较强的光照强度才能产生与原来相等的有机物量。d点则因温度超过最适温度，酶活性下降，而往下移。

答案：c点往右移 d点往下移（如图2中虚线所示） 2．2 CO2浓度

CO2浓度也是影响光合作用的重要因素之一，CO2浓度对光强与光合作用速率关系曲线图的影响，一般认为是在CO2浓度，不影响呼吸作用的前提下进行的，CO2浓度与光合作用速率的关系曲线图如图3所示，从该图可知，一定范围内提高CO2浓度，可以促使光合作用，因此，在一定范围内提高CO2浓度，光合作用速率与光照强度关系曲线图，图中各点位置应如下图4虚线所示：

a点：不移动。因为CO2A浓度的适当提升，不会抑止呼吸作用

b点：不移动。b点限制因子是光照强度，升高CO2浓度不影响该点

c点：右上方移动。C点光饱和点，其限制因子为CO2浓度或湿度，适当提高CO2浓度，可促进植物利用更高光强的生物活动

2．3阴生和阳生

阴生植物，顾名思义就是指生活需要较低光照强度的植物。阳生植物，则反之，原因不论是表示阴生植物还是阳生植物，改变后，其各点都会移动，其各点移动情况如图5所示：

总之，光照强度与光合作用速率的关系曲线图中各点如何移动，这一类的题其解答关键之处，在于理解各点的涵义并能分析各点产生的原因及其主要限制因素，然后，在此基础上进行分析各点的位置如何变动。

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