第三章細胞代謝課時5影響光合作用的因素及其應用課標要求核心考點五年考情核心素養對接探究不同環境因素對光合作用的影響探究環境因素對光合作用強度的影響2022：海南T3；2020：浙江1月T27；2019：浙江4月T30（1）1.科學思維——建立模型：通過曲線分析影響光合作用的因素。2.科學探究——通過設計、分析與光合作用有關的實驗，培養考生的科學探究能力。3.社會責任——明確影響光合作用的因素并將其運用到生產實踐中，培養考生解決實際問題的能力影響光合作用的因素及其應用2023：遼寧T21（3）（4）、海南T16（2）（3）、北京T3、山東T21、湖北T11BCD、浙江6月T22、廣東T18、新課標T2⑤⑥、浙江1月T23（3）（4）（5）；2022：湖北T21、北京T2、江蘇T20（3）、河北T19、全國乙T2、全國甲T29、廣東T18、湖南T13、浙江6月T27、浙江1月T27；2021：湖南T7、全國乙T29、北京T3、海南T21、河北T19、廣東T15、遼寧T2、福建T17、重慶T24（1）、浙江6月T23和T27、浙江1月T27；2020：天津T13（1）（2）、全國ⅠT30、海南T21、浙江7月T25；2019：北京T31（1）、全國ⅠT29、海南T12C命題分析預測1.光合作用的影響因素是高考的常考點，常結合實驗以表格、曲線等形式進行考查，側重考查影響光合作用的內因和外因等，也常將影響光合作用與細胞呼吸的因素綜合在一起進行考查。2.預計2025年高考命題仍將借助圖、表格等考查影響光合作用的因素及其在生產中的應用，考查考生運用所學知識解決實際問題的能力，同時還要關注以生產實踐或最新科技進展為命題材料的試題，以落實社會責任這一核心素養考點1探究環境因素對光合作用強度的影響1.光合作用強度的概念及影響因素2.探究光照強度對光合作用強度的影響基礎自測1.“探究光照強度對光合作用強度的影響”的實驗中，需要定量分析有光和無光的條件下光合作用速率的不同。（×）提示探究光照強度對光合作用強度的影響，自變量是光照強度，即定量分析不同光照強度下光合作用速率的不同。2.“探究光照強度對光合作用強度的影響”的實驗中，增加光照強度或溫度，都能明顯縮短葉圓片上浮至液面所用的時間。（×）3.“探究光照強度對光合作用強度的影響”的實驗中，檢測指標是葉圓片浮起的總數。（×）提示檢測指標是相同時間內葉圓片浮起的總數，或者浮起相同數量的葉圓片所用的時間。4.“探究光照強度對光合作用強度的影響”的實驗中，為確保溶液中CO2含量充足，圓形小葉片可以放入質量分數為1％～2％的NaHCO3溶液中。（√）5.適宜光照下，可以用單位時間內植株釋放的氧氣的總量代表其實際光合作用強度。（×）深度思考1.用打孔器打圓形小葉片時為什么要避開葉脈？提示因為葉脈中沒有葉綠體，而且會延長圓形小葉片上浮的時間，影響實驗結果的準確性。2.葉片上浮的原因是什么？提示光合作用產生的O2大于有氧呼吸消耗的O2，葉片釋放O2，使葉肉細胞間隙充滿了氣體，浮力增大，葉片上浮。命題點探究環境因素對光合作用強度影響的實驗分析1.如圖表示測定金魚藻光合作用強度的密閉實驗裝置，多組裝置使用不同顏色濾光片進行實驗，氧氣傳感器可監測O2濃度的變化，下列敘述錯誤的是（B）A.該實驗的目的是探究不同單色光對光合作用強度的影響B.加入NaHCO3溶液是為了吸收呼吸作用釋放的CO2C.拆去濾光片，單位時間內氧氣傳感器測到的O2濃度高于單色光下的O2濃度D.若將此裝置放在黑暗處，可測定金魚藻的呼吸作用強度解析該實驗的自變量是不同單色光，因變量是釋放的O2的量（代表光合作用強度），故實驗目的是探究不同單色光對光合作用強度的影響，A正確；加入NaHCO3溶液是為了給金魚藻的光合作用提供CO2，B錯誤；濾光片會吸收其他波長的可見光，拆去濾光片，光照強度增大，單位時間內氧氣傳感器測到的O2濃度高于單色光下的O2濃度，C正確；若將此裝置放在黑暗處，通過比較單位時間內O2濃度的變化，可測定金魚藻的呼吸作用強度，D正確。2.[2022海南]某小組為了探究適宜溫度下CO2對光合作用的影響，將四組等量菠菜葉圓片排氣后，分別置于盛有等體積不同濃度NaHCO3溶液的燒杯中，從燒杯底部給予適宜光照，記錄葉圓片上浮所需時長，結果如圖。下列有關敘述正確的是（B）A.本實驗中，溫度、NaHCO3濃度和光照都屬于自變量B.葉圓片上浮所需時長主要取決于葉圓片光合作用釋放氧氣的速率C.四組實驗中，0.5％NaHCO3溶液中葉圓片光合速率最高D.若在4℃條件下進行本實驗，則各組葉圓片上浮所需時長均會縮短解析本實驗的目的是探究適宜溫度下CO2對光合作用的影響，自變量是NaHCO3濃度，溫度、光照等屬于無關變量，應保持相同且適宜，A錯誤；葉圓片通過光合作用釋放氧氣的速率越大，葉圓片上浮所需時間越短，B正確；四組實驗中，0.5％NaHCO3溶液中葉圓片上浮平均時長最長，表明該組實驗的葉圓片光合速率最低，C錯誤；若將溫度從適宜溫度降低到4℃，則與光合作用相關的酶的活性降低，導致光合速率降低，各組葉圓片上浮所需時長均會延長，D錯誤。考點2影響光合作用的因素及其應用1.內部因素（1）植物自身的遺傳特性（如植物品種不同）。以陰生植物、陽生植物為例，如圖所示：（2）植物葉片的葉齡、葉綠素含量及酶（3）葉面積指數又叫葉面積系數，是指單位土地面積上植物葉片總面積占土地面積的倍數，即葉面積指數＝葉片總面積/土地面積2.外部因素（1）單因素對光合作用的影響因素曲線分析及應用光照強度CO2濃度溫度水分或無機鹽光質（2）多因素對光合作用的影響圖像曲線分析①P點前，限制光合速率的因素應為[14]橫軸所表示的因素，隨該因素的不斷增大，光合速率不斷提高。②PQ間的主要影響因素有兩個，一是橫軸表示的因素（自變量1），二是多條曲線上標注的因素（自變量2）。③Q點及之后，橫軸所表示的因素不再是限制光合速率的因素，要想繼續提高光合速率，可適當改變自變量1以外的其他因素的強度應用①溫室栽培時，在一定光照強度下，白天適當提高溫度，增加光合作用相關酶的活性，提高光合速率；同時也可適當增加CO2濃度，進一步提高光合速率。②當溫度適宜時，可適當增加光照強度和CO2濃度，以提高光合速率基礎自測1.進行間作的兩種農作物的高度不能相同，較矮農作物的光補償點和光飽和點均低于較高農作物。（√）2.冬季的晴朗中午對大棚進行適當通風有利于提高棚內作物的產量。（√）3.適時灌溉有利于植物根系對水和無機鹽的吸收。（√）情境應用農業生產中，為提高作物產量，常常進行松土、施用有機肥，并適時進行澆水。（1）中耕松土主要是防止土壤板結而引起光合速率下降，其原因是土壤板結導致土壤缺氧，根細胞進行無氧呼吸產生酒精和少量的ATP，一方面會影響根細胞對無機鹽的吸收，另一方面還會影響根系的生長發育，從而影響光合作用的進行。（2）在農田中施用有機肥益處很多：有機肥中的有機物被土壤中的微生物分解成無機物，增加了土壤的肥力；有機肥被分解時釋放出CO2和熱量，增加了大棚內的CO2濃度，提高了溫度，有利于光合作用的進行。（3）科學研究表明，在不同光質下光合作用的產物也有差異，例如，植物在藍紫光照射下，其光合作用產物中蛋白質和脂肪的含量增加；在紅光照射下，其光合作用產物中糖類的含量會增加，因此在植物工廠中若種植大豆，則最好用藍紫光照射，若種植甘蔗，最好用紅光照射。（4）隨著全球氣候變暖，干旱災害時常發生，因此種植作物時需要及時澆水。干旱對光合作用的影響主要有：①缺水初期，氣孔開度降低，CO2供應不足。②嚴重缺水時：a.光反應產生的O2、ATP、NADPH減少；b.影響植物體內與光合作用有關的酶的活性；c.破壞葉綠體的結構，葉綠素含量減少，葉片變黃；d.影響植物體內光合產物的運輸，使光合產物在葉片中積累進而影響暗反應的進行。深度思考研究表明，鈣（CaCl2）與脫落酸（ABA）都能提高棉花的抗旱能力，并且混合使用效果更佳，請簡要寫出證明該觀點的實驗設計思路。提示在干旱條件下分別用清水、CaCl2、ABA及CaCl2＋ABA處理長勢一致的四組棉花，其他無關變量保持相同且適宜，進行重復實驗，測量并比較四種情況下棉花的凈光合速率大小。影響光合作用的因素多種多樣，關鍵是透過現象看本質，找出內因和外因命題點1光合作用影響因素的綜合分析1.[2022北京]光合作用強度受環境因素的影響。車前草的光合速率與葉片溫度、CO2濃度的關系如圖。據圖分析不能得出（D）A.低于最適溫度時，光合速率隨溫度升高而升高B.在一定的范圍內，CO2濃度升高可使光合作用最適溫度升高C.CO2濃度為200μL·L－1時，溫度對光合速率影響小D.10℃條件下，光合速率隨CO2濃度的升高會持續提高解析分析可知，本實驗的自變量是葉片溫度和CO2濃度，因變量是光合速率。低于最適溫度時，隨溫度升高，光合作用相關酶的活性增大，光合速率升高，A正確。由題圖可看出，當CO2濃度為200μL·L－1時，光合作用最適溫度約為25℃；當CO2濃度為370μL·L－1時，光合作用最適溫度約為30℃，B正確。據圖可知，CO2濃度為200μL·L－1時，光合速率隨溫度變化的幅度較小，C正確。10℃條件下，CO2濃度為370μL·L－1和1000μL·L－1時，光合速率相差很小，推測10℃條件下，若持續增加CO2濃度，達到CO2飽和點后，光合速率不會持續提高，D錯誤。2.[2023浙江6月，10分]植物工廠是一種新興的農業生產模式，可人工控制光照、溫度、CO2濃度等因素。不同光質配比對生菜幼苗體內的葉綠素含量和氮含量的影響如圖甲所示，不同光質配比對生菜幼苗干重的影響如圖乙所示。分組如下：CK組（白光）、A組（紅光∶藍光＝1∶2）、B組（紅光∶藍光＝3∶2）、C組（紅光∶藍光＝2∶1），每組輸出的功率相同。圖甲圖乙回答下列問題：（1）光為生菜的光合作用提供能量，又能調控生菜的形態建成。生菜吸收營養液中含氮的離子滿足其對氮元素需求，若營養液中的離子濃度過高，根細胞會因滲透作用失水造成生菜萎蔫。（2）由圖乙可知，A、B、C組的干重都比CK組高，原因是光合色素主要吸收紅光和藍紫光，與CK組相比，A、B、C組光的吸收更充分，光合作用速率更高，植物干重更高。由圖甲、圖乙可知，選用紅、藍光配比為紅光∶藍光＝3∶2，最有利于生菜產量的提高，原因是當光質配比為B組（紅光∶藍光＝3∶2）時，植物葉綠素含量和氮含量都比A組（紅光∶藍光＝1∶2）、C組（紅光∶藍光＝2∶1）高，有利于植物的光合作用，B組凈光合速率更大，積累的有機物更多。（3）進一步探究在不同溫度條件下，增施CO2對生菜光合速率的影響，結果如圖丙所示。由圖可知，在25℃時，提高CO2濃度對提高生菜光合速率的效果最佳，判斷依據是25℃時高CO2濃度下的光合速率與大氣CO2濃度下生菜的光合速率的差值最大。植物工廠利用秸稈發酵生產沼氣，冬天可燃燒沼氣以提高CO2濃度，還可以提高溫度，使光合速率進一步提高，從農業生態工程角度分析，優點還有有利于實現物質的循環利用，提高能量利用率，減少環境污染。圖丙解析（1）葉綠體中的光合色素能夠吸收、傳遞和轉化光能。光為生菜的光合作用提供了能量。若營養液中的離子濃度過高，則營養液的濃度大于根細胞的細胞液濃度，可導致根細胞發生滲透失水。（2）分析題圖可知，A、B、C組的干重都高于CK組，這是因為光合色素主要吸收紅光和藍紫光，因此與CK組相比，不同配比的紅光和藍光的組別光合速率高，積累的有機物多。B組（紅光：藍光＝3：2）的氮含量、葉綠素含量以及干重均最高，因此當紅光、藍光的配比為紅光：藍光＝3：2時，最有利于生菜產量的提高。（3）由題圖丙可知，溫度為25℃時，高CO2濃度下生菜的光合速率與大氣CO2濃度下生菜的光合速率的差值最大。因此在25℃時，提高CO2濃度對提高生菜光合速率的效果最佳。冬天燃燒沼氣可提高CO2濃度和溫度，從而使植物光合速率進一步提高。利用秸稈發酵生產沼氣，有利于實現物質的循環利用，提高能量的利用率，增加作物產量，減少環境污染。3.[2022廣東，14分]研究者將玉米幼苗置于三種條件下培養10天后（圖a），測定相關指標（圖b），探究遮陰比例對植物的影響。回答下列問題：（1）結果顯示，與A組相比，C組葉片葉綠素含量高，原因可能是遮陰條件減弱了葉綠素的降解，同時增加了葉綠素的合成。（2）比較圖b中B1與A組指標的差異，并結合B2相關數據，推測B組的玉米植株可能會積累更多的糖類等光合產物，因而生長更快。（3）某興趣小組基于上述B組條件下玉米生長更快的研究結果，作出該條件可能會提高作物產量的推測，由此設計了初步實驗方案進行探究：實驗材料：選擇前期光照等培養條件一致、生長狀態相似的某玉米品種幼苗90株。實驗方法：按圖a所示的條件，分A、B、C三組培養玉米幼苗，每組30株；其中以A組為對照，并保證除遮陰比例外其他環境條件一致。收獲后分別測量各組玉米的籽粒質量。結果統計：比較各組玉米的平均單株產量。分析討論：如果提高玉米產量的結論成立，下一步探究實驗的思路是探究能提高作物產量的最適遮陰比例。解析（1）分析圖b可知，與A組相比，C組葉片葉綠素含量高，原因可能是遮陰條件一方面減弱了葉綠素的降解，另一方面增加了葉綠素的合成。（2）由圖b可知，B組的凈光合速率大于A組和C組的，推測B組的玉米植株可能會積累更多的糖類等光合產物，因而生長更快。（3）結合題意可知，該實驗的目的是探究遮陰比例對植物的影響。因此，應選擇前期光照等培養條件一致、生長狀態相似的某玉米品種幼苗90株。按圖a所示的條件，分A、B、C三組培養玉米幼苗，每組30株；其中以A組作為對照，并保證除遮陰比例外其他環境條件一致。收獲后分別測量各組玉米的籽粒質量。然后比較各組玉米的平均單株產量。如果提高玉米產量的結論成立，下一步探究實驗的思路是探究能提高作物產量的最適遮陰比例。命題點2光合作用影響因素在農業生產中的應用分析4.[2022浙江1月，8分]不同光質及其組合會影響植物代謝過程。以某高等綠色植物為實驗材料，研究不同光質對植物光合作用的影響，實驗結果如圖1，其中氣孔導度大表示氣孔開放程度大。該高等植物葉片在持續紅光照射條件下，用不同單色光處理（30s/次），實驗結果如圖2，圖中“藍光＋綠光”表示先藍光后綠光處理，“藍光＋綠光＋藍光”表示先藍光再綠光后藍光處理。回答下列問題：（1）高等綠色植物葉綠體中含有多種光合色素，常用紙層析方法分離。光合色素吸收的光能轉化為ATP和NADPH中的化學能，可用于碳反應中3－磷酸甘油酸（C3）的還原。（2）據圖1分析，相對于紅光，藍光照射下胞間CO2濃度低，其原因是光合速率大，消耗的CO2多。氣孔主要由保衛細胞構成，保衛細胞吸收水分，氣孔開放，反之關閉。由圖2可知，綠光對藍光刺激引起的氣孔開放具有阻止作用，但這種作用可被藍光逆轉。由圖1、圖2可知藍光可刺激氣孔開放，其機理是藍光可使保衛細胞光合產物增多，也可以促進K＋、Cl－的吸收等，最終保衛細胞溶質濃度升高，細胞吸水，氣孔開放。（3）生產上選用不同顏色LED燈或濾光性薄膜獲得不同光質環境，已用于某些藥用植物的栽培。紅光和藍光以合理比例的光強度或光照時間、合理的光照次序照射，利于次生代謝產物的合成。解析（1）可用紙層析法分離光合色素。光反應產生的ATP和NADPH可用于碳反應中3－磷酸甘油酸（C3）的還原。（2）由圖1可知，藍光條件下植物的光合速率大于紅光條件下的，因此會消耗更多的CO2，導致胞間CO2濃度降低。由圖2可知，藍光＋綠光組氣孔導度明顯低于藍光組，表明綠光對藍光刺激引起的氣孔開放具有阻止作用；而藍光＋綠光＋藍光組氣孔導度比藍光＋綠光組的大，且比藍光組更大，說明藍光可逆轉綠光的阻止作用。（3）可采用不同顏色的LED燈或者利用濾光性薄膜來獲得不同的光質環境。1.[2021湖南]綠色植物的光合作用是在葉綠體內進行的一系列能量和物質轉化過程。下列敘述錯誤的是（A）A.弱光條件下植物沒有O2的釋放，說明未進行光合作用B.在暗反應階段，CO2不能直接被還原C.在禾谷類作物開花期剪掉部分花穗，葉片的光合速率會暫時下降D.合理密植和增施有機肥能提高農作物的光合作用強度解析綠色植物在光下可進行光合作用，弱光條件下植物沒有O2的釋放，此時光合作用強度可能小于或等于呼吸作用強度，A錯誤；在光合作用的暗反應階段，CO2首先和C5結合形成C3，然后C3在[H]和ATP的作用下被還原，B正確；植物開花期光合作用的產物優先供應生殖器官的生長，若剪掉部分花穗，光合產物輸出受阻，葉片的光合速率會暫時下降，C正確；合理密植可為農作物提供充足的光照和CO2，增施的有機肥被微生物分解后可為農作物提供CO2和無機鹽，二者均能提高農作物的光合作用強度，D正確。2.[2023海南節選，8分]海南是我國火龍果的主要種植區之一。由于火龍果是長日照植物，冬季日照時間不足導致其不能正常開花，在生產實踐中需要夜間補光，使火龍果提前開花，提早上市。某團隊研究了同一光照強度下，不同補光光源和補光時間對火龍果成花的影響，結果如圖。回答下列問題。（2）本次實驗結果表明，三種補光光源中最佳的是紅光＋藍光，該光源的最佳補光時間是6小時/天，判斷該光源是最佳補光光源的依據是在不同的補光時間內，紅光＋藍光補光光源組獲得的平均花朵數均最多，紅光＋藍光最有利于促進火龍果的成花。（3）現有可促進火龍果增產的三種不同光照強度的白色光源，設計實驗方案探究成花誘導完成后提高火龍果產量的最適光照強度（簡要寫出實驗思路）。將成花誘導完成后的火龍果植株（成花數目等生長狀況相同）隨機均分成A、B、C三組，分別置于三種不同光照強度的白色光源中照射相同時間至果實成熟（其他條件相同且適宜），觀察并記錄各組植株所結火龍果的產量，產量最高組對應的光照強度為最適光照強度。解析（2）（3）該實驗的目的是探究成花誘導完成后提高火龍果產量的最適光照強度，該實驗的自變量是光照強度，觀測指標為火龍果產量，由題中信息知，有三種可促進火龍果增產的光照強度，故可將實驗分為3組；在設計實驗時應遵循對照原則和單一變量原則等，無關變量應保持相同且適宜。實驗思路見答案。3.[2022全國甲，9分]根據光合作用中CO2的固定方式不同，可將植物分為C3植物和C4植物等類型。C4植物的CO2補償點比C3植物的低。CO2補償點通常是指環境CO2濃度降低導致光合速率與呼吸速率相等時的環境CO2濃度。回答下列問題。（1）不同植物（如C3植物和C4植物）光合作用光反應階段的產物是相同的，光反應階段的產物是O2、ATP和NADPH（或[H]）（答出3點即可）。（2）正常條件下，植物葉片的光合產物不會全部運輸到其他部位，原因是自身呼吸作用要消耗一部分（答出1點即可）。（3）干旱會導致氣孔開度減小，研究發現在同等程度干旱條件下，C4植物比C3植物生長得好。從兩種植物CO2補償點的角度分析，可能的原因是干旱條件下，植物胞間CO2濃度低，C4植物的CO2補償點比C3植物的低，C4植物能利用較低濃度的CO2進行光合作用（合理即可）。解析（1）光反應階段的化學反應是在類囊體薄膜上進行的，在光反應階段，葉綠體中光合色素吸收的光能一方面將水分解成氧氣和H＋，H＋與NADP＋結合形成NADPH（或[H]），另一方面在有關酶的催化作用下，提供能量促使ADP與Pi發生化學反應，形成ATP。（2）植物葉片細胞也要通過呼吸作用消耗一部分光合產物，故正常條件下，植物葉片的光合產物不會全部運輸到其他部位。（3）干旱導致氣孔開度減小，通過氣孔進入葉肉細胞的CO2減少，C4植物的CO2補償點比C3植物的低，說明C4植物能利用較低濃度的CO2進行光合作用，故在同等程度干旱條件下，C4植物比C3植物生長得好。4.[2021浙江6月改編，8分]不同光強度下，無機磷濃度對大豆葉片凈光合速率的影響如圖甲；16h光照、8h黑暗條件下，無機磷濃度對大豆葉片淀粉和蔗糖積累的影響如圖乙。回答下列問題：（1）葉片細胞中，無機磷主要貯存于液泡，還存在于細胞質基質、線粒體和葉綠體等結構。光合作用過程中，磷酸基團是光反應產物ATP和NADPH的組分，也是卡爾文循環產生并可運至葉綠體外的化合物三碳糖的組分。（2）圖甲的O～A段表明無機磷不是光合作用中光反應過程的主要限制因素。由圖乙可知，光照下，與高磷相比，低磷條件的蔗糖和淀粉含量分別是較低、較高；不論高磷、低磷，24h內淀粉含量的變化是光照下淀粉含量增加，黑暗下淀粉含量減少。（3）實驗可用光電比色法測定淀粉含量，其依據是淀粉遇碘顯藍色，其顏色深淺與淀粉含量在一定范圍內成正比。為確定葉片光合產物的去向，可采用14CO2的同位素示蹤法。解析（1）葉片細胞中，無機磷主要貯存于液泡中，還存在于線粒體、葉綠體、細胞質基質等結構中。光反應的產物有O2、ATP和NADPH，其中ATP和NADPH中含有磷酸基團。卡爾文循環產生的三碳糖也含有磷酸基團，其大部分會運到葉綠體外合成蔗糖。（2）光強度通過影響光反應過程來改變光合速率，由圖甲可知，O～A段低磷和高磷曲線變化一致，說明無機磷不是光合作用中光反應過程的主要限制因素。由圖乙可知，無論低磷、高磷，24h內，光照下淀粉含量增加，黑暗下淀粉含量減少。（3）光電比色法是通過比較或測量有色物質溶液顏色深度來確定待測組分含量的方法，這是利用有色物質對特定波長光的吸收特性來進行定量分析的一種方法，有色物質溶液的顏色深度和其中的物質含量成正比，根據光被有色溶液吸收的強度，即可測定溶液中物質的含量。淀粉遇碘顯藍色，其顏色深淺與淀粉含量在一定范圍內成正比，因此可采用光電比色法測定淀粉含量。可采用14CO2的同位素示蹤法來確定葉片光合產物的去向。一、選擇題1.[2023湖北]高溫是制約世界糧食安全的因素之一，高溫往往使植物葉片變黃、變褐。研究發現平均氣溫每升高1℃，水稻、小麥等作物減產約3％～8％。關于高溫下作物減產的原因，下列敘述錯誤的是（D）A.呼吸作用變強，消耗大量養分B.光合作用強度減弱，有機物合成減少C.蒸騰作用增強，植物易失水發生萎蔫D.葉綠素降解，光反應生成的NADH和ATP減少解析呼吸作用的最適溫度高于光合作用，氣溫升高，植物呼吸作用增強，消耗的有機物增多，造成農作物減產，A正確；溫度升高，可能導致光合作用相關酶的活性降低，光合作用強度減弱，有機物合成減少，B正確；溫度升高，蒸騰作用增強，植物易失水萎蔫，從而影響正常的生命活動，造成減產，C正確；據題干信息可知，高溫使葉片變黃、變褐，推測高溫導致葉綠素降解，光反應產生的NADPH和ATP減少，NADH在細胞呼吸過程中產生，D錯誤。2.[2024濰坊五縣聯考]某生物研究小組以菠菜圓葉片為材料探究光照強度和CO2濃度對光合作用強度的影響，圖甲表示探究光照強度對光合作用強度的影響；圖乙表示探究CO2濃度對光合作用強度的影響，其結果如圖丙。下列說法正確的是（B）A.為使圓葉片全部沉到水底，抽氣時應快速拉動注射器的活塞B.圖甲中可通過調節光源與燒杯的距離來控制自變量C.將圖乙裝置中的NaHCO3溶液換成等量的NaOH溶液，可用于測定圓葉片的呼吸速率D.圖丙中bc段曲線平緩，此段光合作用的限制因素主要是CO2的濃度解析為使圓葉片全部沉到水底，抽氣時應緩慢多次拉動注射器的活塞，使圓葉片內的氣體逸出，A錯誤；圖甲所示實驗的自變量為光照強度，可通過調節光源與燒杯的距離來控制自變量，B正確；NaOH溶液會吸收CO2，呼吸作用釋放出來的CO2被吸收，無法測定呼吸速率，C錯誤；圖丙中NaHCO3溶液濃度由b到c逐漸增大，但bc段曲線平緩，所以此段光合作用的主要限制因素不是CO2的濃度，D錯誤。3.[2024武漢部分學校調研]不同光質對某高等綠色植物光合作用的影響如圖1所示。用不同光質及次序組合的單色光處理該植物葉片，檢測氣孔開放程度，結果如圖2所示。下列敘述錯誤的是（C）A.與紅光照射時相比，藍光照射時植物的光合速率大，導致胞間CO2濃度較低B.藍光可刺激氣孔開放，其機理可能是藍光可使保衛細胞的細胞液濃度升高C.綠光對藍光刺激引起的氣孔開放具有促進作用，該作用可被藍光逆轉D.該實驗表明，不同光質及次序組合的單色光均會影響植物的光合作用效率解析與紅光照射時相比，藍光照射時植物的光合速率、氣孔導度均較大，但胞間二氧化碳濃度較低，推測藍光照射時植物光合速率較大，導致胞間二氧化碳濃度較低，A正確。藍光可刺激氣孔開放，其機理可能是藍光可使保衛細胞的細胞液濃度升高。保衛細胞的細胞液濃度升高，滲透壓升高，保衛細胞吸水，細胞體積變大，氣孔打開，B正確。藍光可刺激氣孔開放，藍光＋綠光組氣孔開放程度低于藍光組，且藍光組氣孔開放程度低于藍光＋綠光＋藍光組，說明綠光對藍光刺激引起的氣孔開放具有抑制作用，但是該作用可被藍光逆轉，C錯誤。由圖可知，不同光質及次序組合的單色光均會影響氣孔開放程度，進而會影響植物的光合作用效率，D正確。4.[2024江西大聯考，多選]光合作用效率是指綠色植物通過光合作用制造的有機物中所含有的能量與光合作用所吸收的光能的比值。下列作物種植方式可提高光合作用效率的是（ABC）A.適當增施氮、磷、鉀肥，促進農作物莖葉生長B.陰生植物應當種植在蔭蔽的地方C.對溫室里的農作物增施農家肥D.農業生態系統中的間種和套作解析適當增施氮、磷、鉀肥，能促進農作物莖葉生長，促進光合色素和相關酶的合成，提高光合作用效率，A正確；對于陰生植物而言，太強的光照不利于其生長發育，因此陰生植物應當種植在蔭蔽的地方，B正確；對于溫室里的農作物來說，通過增施農家肥，可以增加溫室中的CO2含量，同樣可以提高農作物的光合作用效率，C正確；農業生態系統中的間種和套作，可以提高光能利用率，但不能提高光合作用效率，D錯誤。5.[2023重慶名校一模]紅松（陽生）和人參（陰生）均為我國北方地區的植物。如圖為兩種植物在溫度、水分均適宜的條件下，光合速率與呼吸速率的比值（P/R）隨光照強度變化的曲線圖，下列敘述正確的是（D）A.光照強度為a時，每日光照12小時，一晝夜后人參干重不變，紅松干重減少B.光照強度在b之后，限制紅松P/R增大的主要外界因素是CO2濃度C.光照強度為c時，紅松和人參的凈光合速率相等D.若適當增加土壤中無機鹽鎂的含量，則人參的P/R為1時對應的光照強度a減小解析由題圖可知，光照強度為a時，對于人參而言，光合速率與呼吸速率的比值（P/R）為1，光照12小時沒有積累有機物，晚上進行呼吸作用消耗有機物，一晝夜后干重減少，A錯誤；光照強度在b、d之間時，限制紅松P/R增大的主要外界因素是光照強度，在d之后，限制其P/R增大的主要外界因素是CO2濃度，B錯誤；凈光合速率＝光合速率－呼吸速率，當光照強度為c時，二者的P/R相同，但呼吸速率不一定相同，故凈光合速率不一定相同，C錯誤；對于人參而言，光照強度為a時光合速率與呼吸速率的比值（P/R）為1，對應的光照強度為光補償點，若適當增加土壤中無機鹽鎂的含量，人參合成葉綠素增多，達到光補償點需要的光照強度變小，即a減小，D正確。6.[2024福州三校聯考]如圖為桑葉光合速率隨土壤水分減少的日變化曲線，圖中曲線Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ分別為停止降雨后第2、8、15天測得的數據。若光照強度的日變化趨勢相同，則據圖判斷，下列敘述錯誤的是（C）A.在水分充足時桑葉沒有出現“午休”現象B.曲線Ⅱ雙峰的形成與光照強度的變化有關C.導致曲線Ⅰ日變化的主要因素是土壤含水量D.適時進行灌溉可以緩解桑葉“午休”程度解析分析題圖中曲線Ⅰ可知，在水分充足時桑葉沒有出現“午休”現象，A正確；曲線Ⅱ雙峰的形成與光照強度的變化有關，B正確；曲線Ⅰ為停止降雨后第2天測得的結果，此時土壤水分是較為充足的，因此導致曲線Ⅰ日變化的主要因素是光照強度，C錯誤；在水分充足時桑葉沒有出現“午休”現象，故適時進行灌溉可以緩解桑葉“午休”程度，D正確。7.[2024湖北重點高中聯考]夏季大棚種植，人們經常在傍晚這樣做：①延長2小時人工光照；②熄燈后打開門和所有通風口半小時以上；③關上門和通風口。對于上述做法的生物學原理的分析錯誤的是（C）A.①能延長光合作用時間，可以提高有機物的制造量B.②起到降氧、降溫、降濕度的作用，能抑制細胞呼吸，減少有機物的消耗C.與①相比，②③可使葉肉細胞中線粒體的功能有所增強D.③可使棚內CO2濃度增加，從而抑制細胞呼吸，并對次日的光合作用有利解析①延長2小時人工光照，能延長光合作用時間，可以提高有機物的制造量，提高光合產量，A正確；熄燈后植物不再進行光合作用，只進行呼吸作用，②熄燈后打開門和所有通風口半小時以上，可以起到降氧、降溫、降濕度的作用，能抑制細胞呼吸，減少有機物的消耗，B正確；③關上門和通風口，棚內CO2濃度升高，會抑制細胞呼吸，且根據以上分析可知，與①相比，②③可使呼吸作用受抑制，葉肉細胞中線粒體的功能有所減弱，C錯誤；③關上門和通風口，棚內CO2濃度升高，會抑制細胞呼吸，并對次日的光合作用有利，D正確。二、非選擇題8.[2024廣東七校第一次聯考，12分]甜種油柑可生吃，也可制成飲品，潮汕地區是甜種油柑的主產區，某學習小組以某果園的同一品種、長勢相近的甜種油柑為研究對象，探究溫度對甜種油柑樹光合作用的影響，實驗設置不同的溫度，其他環境條件保持相同或相似，種植一段時間后，測定相關指標，結果如表所示。（注：Rubisco是一種催化CO2固定的酶。）組別溫度（℃）光合速率/（μmol·m－2·s－1）葉綠素含量/（mg·dm－2）Rubisco相對表達量Rubisco活性/（U·mL－1）①3015.14.20.83154②2012.84.10.65155③107.53.50.2363（1）根據以上信息分析，該實驗的自變量是溫度，從環境因素角度分析，影響該實驗的主要無關變量是光照強度、CO2濃度（寫出兩點即可）。（2）分析表中信息，Rubisco的最適溫度處于20～30℃范圍內。（3）對比分析組別①、②，組別②光合速率下降的主要原因可能是組別②Rubisco相對表達量下降，CO2固定量降低，導致暗反應速率下降，進而導致光合速率下降。對比分析組別①、②、③，組別③在三組實驗中光合速率最低，推測低溫抑制光合作用的機理可能是低溫抑制葉綠素的合成（或低溫促進葉綠素的降解），導致葉綠素的含量降低，低溫抑制Rubisco的表達和降低其活性，導致光反應速率和暗反應速率均下降，從而抑制光合作用。解析（1）據題表分析可知，該實驗的自變量是溫度，從環境因素角度分析，影響該實驗的主要無關變量是光照強度、CO2濃度等。（2）Rubisco活性在20℃和30℃時均較高，分別為155U·mL－1、154U·mL－1，二者數值幾乎相同，推測Rubisco的最適溫度處于20～30℃范圍內。（3）對比分析組別①、②，組別②的光合速率相對較低，主要原因可能為組別②Rubisco相對表達量下降，CO2固定量降低，導致暗反應速率下降，進而導致光合速率下降。對比分析組別①、②、③，組別③在三組實驗中光合速率、葉綠素含量、Rubisco相對表達量、Rubisco活性均最低，據此推測低溫抑制光合作用的機理可能是低溫抑制葉綠素的合成（或低溫促進葉綠素的降解），導致葉綠素的含量降低，低溫抑制Rubisco的表達和降低其活性，導致光反應速率和暗反應速率均下降，從而抑制光合作用。9.[2024惠州一調，12分]科研人員探究了不同遮陰處理對某植物A多項指標的影響，為林下種植植物A提供依據。相關結果見表，請回答下列問題。測定指標遮陰處理遮陰率85％遮陰率56％全光照葉綠素含量/（μg/cm2）34.5833.0128.43葉片厚度（mm）1.151.651.84單片葉面積（cm2）17.6714.668.58光飽和點/[μmol/（m2·s）]355586468最大凈光合速率/[μmol/（m2·s）]7.4610.739.12注：光飽和點是指光合速率不再隨光照強度增加而增強時的光照強度。（1）與全光照處理組相比，遮陰率85％處理組植物A的最大凈光合速率較低，主要原因是光照強度較弱（或光反應較弱），為暗反應提供的ATP和NADPH減少，進而導致在葉綠體基質中利用的CO2量減少。（2）據表中數據分析可知，遮陰處理后，植物A葉片厚度變小（變薄），葉綠素含量增加，單片葉面積增大，從而使植物A適應弱光環境。（3）植物A有一定的適應弱光的能力，但科研人員認為過低的光照強度不利于其生長，判斷依據是與遮陰率56％處理組相比，遮陰率85％處理組植物A的光飽和點和最大凈光合速率都下降。因此當我們在推廣林下種植植物A時應該采取的合理措施是合理密植喬木冠層植物，以達較適合植物A生長的遮陰率（或適量修整喬木冠層的密度，以達較適合植物A生長的遮陰率或及時調控喬木冠層的透光率）（合理即可）。解析（1）與全光照處理組相比，遮陰率85％處理組植物A的最大凈光合速率較低，主要原因為光照強度較弱，光反應較弱，為暗反應提供的ATP和NADPH減少，進而導致在葉綠體基質中利用的CO2量減少。（2）據表可知，遮陰處理后，植物A葉片厚度變小，葉綠素含量增加，單片葉面積增大，從而可適應弱光環境。（3）由表可知，與遮陰率56％處理組相比，遮陰率85％處理組植物A的光飽和點和最大凈光合速率都下降，說明過低的光照強度不利于植物A生長。一、選擇題10.在農業生產上常常施用一定量的無機肥來達到增產的目的。為了研究無機肥對植物生長發育的影響，科研小組將無機肥溶于土壤浸出液配制了不同濃度的鹽溶液，利用這些鹽溶液進行了相關實驗，結果見下表。下列說法正確的是（D）鹽濃度/（mmol·L－1）最大光合速率/（μmol·m－2·s－1）呼吸速率/（μmol·m－2·s－1）0（對照）31.651.44100（低鹽）36.591.37500（中鹽）31.751.59900（高鹽）14.452.63A.細胞中大多數無機鹽以化合物形式存在B.植物的呼吸速率可通過測定根細胞呼吸作用產生的CO2量得到C.與對照組相比，植物在低鹽條件下產生和消耗的有機物較多D.高鹽條件下植物細胞失水，氣孔關閉，導致最大光合速率下降解析細胞中大多數無機鹽以離子形式存在，A錯誤；測定植物的呼吸速率應該是測定整株植物所有細胞的呼吸速率，而不只是測定根細胞的呼吸速率，B錯誤；在低鹽條件下，植物的最大光合速率比對照組大，而呼吸速率比對照組小，即產生的有機物較多，消耗的有機物較少，C錯誤；高鹽條件下，植物的最大光合速率下降，可能是因為外界溶液濃度過高，植物細胞失水，從而使氣孔關閉，CO2吸收減少，D正確。11.[2024江西大聯考]全球氣候變化日益加劇，作物生長發育受到多重聯合脅迫，對作物產量形成不利影響。研究人員把在相同且適宜條件下生長了25天的玉米幼苗均分為4組進行實驗，如圖1，得到的各組苗期玉米光合作用差異結果如圖2。下列說法錯誤的是（A）A.據圖可知，單一干旱比單一冷害對玉米幼苗的影響更大B.一定程度的干旱對玉米幼苗造成的影響可逆，冷害可能對玉米幼苗造成部分不可逆損傷C.據圖2實驗結果分析可知，干旱能夠明顯緩解冷害脅迫對玉米幼苗光合作用造成的影響D.實驗設計中，在相同且適宜條件下培養25天的目的是排除玉米幼苗自身生理狀態的影響解析分析圖2可知，在脅迫期單一干旱對玉米幼苗的影響小于單一冷害，且在恢復期單一干旱組玉米幼苗的恢復程度遠大于單一冷害組，因此單一冷害比單一干旱對玉米幼苗的影響更大，A錯誤；從圖2可知，干旱脅迫條件解除，光合速率可以恢復，而冷害條件解除，光合速率恢復較少，B正確；在恢復期，單一冷害組的凈光合速率相比對照組處于較低水平，但干旱＋冷害組的凈光合速率明顯高于單一冷害組，因此，干旱能夠明顯緩解冷害脅迫對玉米幼苗光合作用造成的影響，C正確；實驗過程中無關變量要保持一致，在相同且適宜條件下培養25天是為了保證玉米幼苗的生理狀態一致，D正確。12.[2024青島七校聯考]為探究影響光合速率的因素，研究人員將同一品種生長狀況相同的玉米幼苗于25℃條件下置于不同的環境中培養，實驗結果如圖所示。下列有關敘述錯誤的是（A）A.此實驗共有兩個自變量：光照強度和施肥情況B.D點比B點CO2吸收速率高的原因是D點光照強度大C.在土壤含水量為40％～60％的條件下施肥效果明顯D.與G點相比，制約C點光合速率的因素主要是土壤含水量解析由曲線圖可知，本實驗有三個自變量，即光照強度、施肥情況、土壤含水量，A錯誤。由曲線圖可知，D點和B點對應的土壤含水量和施肥情況一致，但D點光照強度大于B點，故D點CO2吸收速率高，B正確。由曲線圖可知，土壤含水量為20％～40％時，相同光照強度下施肥與未施肥時的CO2吸收速率相同，而土壤含水量為40％～60％時，相同光照強度下施肥時CO2吸收速率明顯高于未施肥時，因此土壤含水量在40％～60％的條件下施肥效果明顯，C正確。由曲線圖可知，G點與C點對應的光照強度和施肥情況一致，G點土壤含水量大于C點，G點CO2吸收速率高，因此與G點相比，限制C點光合速率的主要因素是土壤含水量，D正確。13.[結合農業生產]灌漿期是農作物開花后有機物儲存在籽粒中的一個階段，當有機物含量不再增加時，灌漿期結束。研究發現溫度對小麥籽粒干重的影響與小麥灌漿期的長短有密切關系。某科研小組在溫室條件下進行了相關實驗，結果如圖（圖中15℃/10℃、21℃/16℃、30℃/25℃分別表示3組不同的晝夜溫度組合）所示。據圖分析，下列敘述錯誤的是（D）A.晝夜溫度組合為21℃/16℃時，小麥灌漿期約為40天B.若小麥在灌漿期遇到連續低溫（15℃/10℃）天氣，小麥灌漿期會延長C.若小麥在灌漿期遇到連續高溫（30℃/25℃）天氣，小麥籽粒干重會減少D.灌漿期遇到連續陰雨天，小麥籽粒干重減少，其主要原因是陰雨天溫度低解析據題圖可知，晝夜溫度組合為21℃/16℃的實驗中，第0～40天，小麥籽粒干重逐漸增加，40天以后，小麥籽粒干重保持穩定，由此可知此條件下小麥灌漿期約為40天，A正確。據題圖可知，晝夜溫度組合為15℃/10℃時，小麥灌漿期約為70天，結合A項分析可知，小麥在灌漿期遇到連續低溫（15℃/10℃）天氣，灌漿期會延長，B正確。據圖可知，晝夜溫度組合為30℃/25℃時，小麥籽粒干重最低，說明若小麥在灌漿期遇到連續高溫（30℃/25℃）天氣，小麥籽粒干重會減少，C正確。陰雨天小麥籽粒干重減少的主要原因是光照弱，光合作用強度降低，有機物積累量少，D錯誤。二、非選擇題14.[2024貴陽模擬，14分]植物的氣孔由葉表皮上兩個具有特定結構的保衛細胞構成。保衛細胞吸水體積膨大時氣孔打開，反之關閉。保衛細胞含有葉綠體，在光下可進行光合作用。科研人員為驗證氣孔開閉的原理進行了如下實驗。實驗1：已知某植物葉片表皮細胞的細胞液滲透壓與0.10mol/L的KNO3溶液的滲透壓相等。現撕取該植物葉片表皮，置于不同濃度的KNO3溶液中處理，一定時間后測量葉片氣孔內徑，得到如下結果（內徑越大，表明氣孔開放程度越大）。處理液濃度氣孔內徑（μm）時間0.10mol/L0.20mol/L2小時1.240.7913小時1.581.34實驗2：已知藍光可作為一種信號促進保衛細胞逆濃度梯度吸收K＋。用飽和紅光（只用紅光照射時，植物達到最大光合速率所需的紅光強度）照射某植物葉片時，氣孔開度可達最大開度的60％左右。回答下列問題：（1）植物在高溫、強光照條件下光合速率反而下降的現象，稱作“光合午休”。“光合午休”出現的原因是氣孔關閉，CO2供應減少，暗反應速率下降；除此之外，高溫還可以通過影響與光合作用有關的酶的活性使光合速率下降。（2）實驗1中，用0.20mol/L的KNO3溶液處理時，較短時間內即可觀察到氣孔關閉，產生該現象的原因是保衛細胞發生滲透失水。2小時后，氣孔內徑增大，原因是保衛細胞吸收K＋和NO3－（3）實驗2中，紅光可通過光合作用促進氣孔開放，其原因是紅光照射下，保衛細胞通過光合作用制