一,、基本知識概念

光合作用是植物、藻類和某些細菌利用光能將無機物（二氧化碳和水）轉(zhuǎn)化為有機物（葡萄糖）并釋放氧氣的過程,。進行光合作用的前提需要有光照,，影響因素主要是光照強度、二氧化碳濃度和溫度,。光合與呼吸緊密相關(guān),，呼吸作用每時每刻都在進行，一般沒有特殊說明的情況下,，強度會保持穩(wěn)定,。在晝夜變化曲線中，夜間溫度過低會影響呼吸作用的強度,。

2、基礎(chǔ)計算關(guān)系：

總光合速率 = 凈光合速率 + 呼吸速率

光合作用實際產(chǎn)O?量 = 實測O?釋放量 + 呼吸作用耗O?量

光合作用實際CO?消耗量 = 實測CO?消耗量 + 呼吸作用CO?釋放量

3,、 各速率常用文字表述：

    總光合：O?的制造速率,、有機物的生成速率、CO?固定速率

    呼吸速率：O?的消耗速率,、有機物的消耗速率,、CO?生成速率

 凈光合速率：O?的釋放速率、有機物的積累速率,、CO?吸收速率

二,、光合作用基礎(chǔ)曲線分析

1. 光合作用過程中，改變光照或CO?導致物質(zhì)的量變化曲線

   

• 曲線分析思維：光反應和暗反應存在相互依賴的關(guān)系

•  圖1：光強突降,，光反應受抑,，[H]、ATP產(chǎn)量銳減,。暗反應中,，C?因缺乏[H]、ATP還原受阻而累積,，C?再生放緩,，含量下降。同時，有機物[CH?O]生成減少,，光合作用效率降低,。
•  圖2：光強突增，光反應加速,，[H],、ATP產(chǎn)量激增。暗反應中,，C?因[H],、ATP充足還原加快而減少，C?再生加速,，含量上升,。同時，有機物（[CH?O]）生成增多,，光合作用整體效率提升,。
•  圖3：CO?突然減少，暗反應受限,，C?因缺乏CO?固定而積累,，含量上升,。C?生成減少,，導致其對[H]）、ATP的需求降低,，進而使得光反應產(chǎn)生的[H],、ATP過剩。由于C?還原減少,，有機物（如[CH?O]）生成量下降,。
• 圖4： CO?增加，暗反應加速,，C?大量用于固定CO?而減少,，C?增多，導致其對[H]）,、ATP的需求增加,，進而使光反應產(chǎn)生的[H]、ATP大量消耗并出現(xiàn)不足,。有機物（[CH?O]）生成增多,，光合作用效率提高。

2. 二氧化碳濃度與光合速率的關(guān)系曲線

   

• 曲線分析：A點前,，影響Ⅰ,、Ⅱ、Ⅲ曲線的主要因素是光照強度，A到B點,，影響Ⅰ,、Ⅱ、Ⅲ曲線的主要因素是CO?濃度,。B點后,，影響Ⅰ、Ⅱ曲線的主要因素是溫度,。

3. 溫度與光合速率的關(guān)系曲線

   

• 曲線分析：A點前影響光合作用速率的主要因素是光照強度,，A點后影響合作用速率的主要因素是溫度。

三,、光合作用綜合曲線分析

1,、密閉玻璃罩內(nèi)植物光合作用曲線：

曲線分析：

•  圖1橫坐標是時間，一般對應0點到24點,。a至b時間點無光照,，只有呼吸作用，光合作用為0,，a點CO?釋放量代表呼吸作用強度,；

• b開始到c點，出現(xiàn)光照,，光合作用開始并慢慢增強,，呼吸產(chǎn)生的CO?部分被光合吸收利用，對外釋放量慢慢減少,；光合小于呼吸作用,。

• 到c點時，光合作用等于呼吸作用,；

• c到d隨著白天光照強度,，光合作用增強，吸收外界CO?,。光合大于呼吸作用,。

•  d到e點，由于臨近中午,，溫度過高,，氣孔部分關(guān)閉（午休），氣體交換減少（CO?吸收減緩）,，光合作用強度下降,。光合大于呼吸作用。

• e到g,，溫度下降,，氣孔重新開放，光合作用強度重新回升，過f點后,，時間來到傍晚,，光照強度下降，光合作用強度下降,。光合大于呼吸作用,。

• 到g點，光照強度繼續(xù)下降,，光合作用等于呼吸作用,。

• g點到h點（不含h點），光照強度繼續(xù)下降,，光合作用小于呼吸作用

• h點后,， 光照停止，光合作用停止,，只剩下呼吸作用

• 一晝夜,，凈光合=Ⅱ-(Ⅰ+Ⅲ）,，總光合=Ⅱ+Ⅳ,，總呼吸=Ⅰ+Ⅲ+Ⅳ
• b點開始光合,，h點停止光合
• 有機物積累最大點為g點。
• 有機物最少點為b點,。

• A點到B點,，只有呼吸作用，植物向外釋放CO?,，玻璃罩內(nèi)CO?濃度升高,；
• B點到C點（不含C），B點時,，植物開始光合作用,，且逐漸增強。呼吸作用產(chǎn)生的CO?部分用于光合作用，室內(nèi)CO?濃度升高變緩,，但光合作用依舊小于呼吸作用,；
• C點，光合作用強度等于呼吸作用強度,，植物不再向外釋放CO?,；
• C到D點，光合作用繼續(xù)增強,，植物開始吸收CO?,，玻璃罩內(nèi)CO?濃度減少。光合作用大于呼吸作用,；
• D到F點,，臨近中午，植物出現(xiàn)午休現(xiàn)象,，植物因為氣孔部分關(guān)閉,，CO?吸收減緩。光合作用大于呼吸作用,；
• F點到G（不含G）午休解除,，植物繼續(xù)吸收CO?。隨著時間,，光照強度開始減弱,。但光合作用依舊大于呼吸作用；
• G點,，光照強度減弱到一定水平,，光合作用強度又等于呼吸作用強度；植物停止從外界吸收CO?,；
• G點到I點,，光照強度減弱甚至為0，光合作用強度繼續(xù)下降直到停止,，呼吸作用大于光合作用,，植物向外釋放CO?，室內(nèi)CO?濃度升高,。

• 該曲線圖展示了光合作用與呼吸作用在不同時間段內(nèi)的強度變化,。

• 呼吸作用的曲線變化影響因素是由于晝夜溫差變化。夜間溫度較低,，酶活性低,，抑制了呼吸作用。

• a和c點都表示光合作用強度等于呼吸作用強度,。12點區(qū)間出現(xiàn)的凹陷是由于中午植物的午休現(xiàn)象,。

• b點可以表示的是凈光合速率的最大值

5,、大棚內(nèi)CO?濃度一晝夜變化相關(guān)曲線

• 圖甲中，A到B點（不含B）,，呼吸大于光合,。CO?濃度增加；

B點,，呼吸等于光合,，CO?濃度停止增加；

B點到C點（不含C）,，呼吸小于光合,，CO?濃度減少；

C點,，呼吸等于光合,，CO?濃度停止減少,；

C到D點,，呼吸大于光合。

 注意：甲圖中,，有機物積累量最多的點是C點,。若A點和D點數(shù)值大小相等，則大棚植物停止生長,，不利于大棚生產(chǎn),。需要保持A點大于D點,。

•  圖乙中，B點前,，影響植物光合作用強度的主要因素是光照強度,，B點后光飽和。要實現(xiàn)b曲線變化,，可以適當提高溫度或CO?濃度,。

6、光照強度對光合作用的影響

• 光補償點（A點對應的光強）：是指植物在光合作用過程中,，光照強度達到一定水平時,，光合作用產(chǎn)生的O?量（或吸收的CO?量）等于呼吸作用消耗的O?量（或釋放的CO?量），此時凈光合速率為零的點,。

在這個點上,，植物的光合作用和呼吸作用達到平衡，不再有O?的凈產(chǎn)生或消耗（或二氧化碳的凈吸收或釋放）,。它是植物不進行光合作用就無法生存的最低光照水平,。

• 光飽和點（B點對應的光強）：是指在一定的光照強度范圍內(nèi)，植物的光合作用速率隨光照強度的增加而增加,，但當光照強度達到某一特定值后,，光合作用速率便不再繼續(xù)提高，此時的光照強度即為光飽和點,。

光飽和點反映了植物在特定條件下達到最大光合速率的能力,，超過這個點，增加光照強度對光合速率提升不再有顯著作用,。這時,，影響光合作用強度的主要因素不再是光照強度，而是溫度或CO?濃度,。

• 陰性作物和陽性作物光補償點和光飽和點的比較

7,、CO?濃度對光合作用的影響

• 甲圖曲線分析：是CO?濃度對光合速率影響的曲線圖,，CO?濃度通過影響暗反應來影響光合作用,。D點前，外界CO?濃度過低,，植物葉綠體內(nèi)的羧化酶無法獲得足夠的CO?進行羧化反應,，從而限制了光合作用的進行。DP段,，隨著CO?濃度升高,，光合速率逐漸增強。P點為CO?飽和點,，P點后,，影響光合速率的因素不再是CO?濃度，而是其他因素如溫度或光照強度,。
• 乙圖曲線分析：
• A點前,，CO?濃度低于補償點，呼吸作用大于光合作用,，植物向外釋放CO?,；
• A點時，CO?濃度等于補償點,，呼吸作用等于光合作用,；
• AB段，CO?濃度處于補償點和飽和點之間時,，光合作用大于呼吸作用,；
• B點后，CO?濃度達到飽和,，CO?濃度增加,，不會影響光合速率。

  

• 氣孔導度：即氣孔開放程度,，是衡量植物葉片氣孔張開程度的一個指標。它直接影響到植物葉片與外界環(huán)境的氣體交換,，特別是二氧化碳（CO?）的吸收和氧氣的釋放,。

• 蒸騰速率：是植物葉片水分散失的速率，它反映了植物體內(nèi)水分通過葉片氣孔向外界環(huán)境散失的速度,。氣孔導度的增加使得植物能夠更快地散失水分,，即蒸騰速率增加。

9、液滴移動法測定呼吸速率和光合速率

• NaOH是一種強堿,，具有吸收CO?的能力,。當NaOH溶液與二氧化碳接觸時，它們會發(fā)生化學反應,，生成碳酸鈉（Na?CO?）和水（H?O）

• CO?緩沖液,，是一種能夠維持體系中二氧化碳濃度和pH值穩(wěn)定的溶液。當反應系統(tǒng)內(nèi)CO?增多時,，CO?緩沖液會吸收多余的CO?,；反之，當系統(tǒng)內(nèi)CO?減少時,，CO?緩沖液會釋放CO?以補充,。

1. 實驗一：測定呼吸強度實驗設(shè)計。在黑暗條件下,，裝置甲乙中的植物無光合作用,，只有呼吸作用。裝置甲中,，呼吸作用吸收O?,，并釋放CO?，根據(jù)有氧呼吸反應式,，O?吸收量=CO?釋放量,，空間內(nèi)氣體總體積理應不會發(fā)生改變。但由于NaOH吸收CO?,，導致空間內(nèi)氣體體積變小,，有色液滴向左移動。移動的數(shù)值代表O?吸收量或呼吸強度。裝置乙做為對照組,，有色液滴理論上不移動,，若發(fā)生移動，便是存在其他因素導致的實驗誤差,。裝置甲在計算液滴移動距離時,，要考慮上裝置乙提供的誤差值,。如裝置甲液滴向左移動X,，裝置乙液滴向右移動Y，則植物的呼吸強度表示為：X+Y
2. 實驗二：測定光合強度實驗設(shè)計,，在光照條件下,，裝置乙丙中的植物既有光合作用，也有呼吸作用,。裝置乙中,，根據(jù)有氧呼吸反應式，O?吸收量=CO?釋放量,，根據(jù)光合反應式,，CO?吸收量=O?釋放量，因此,，理論上裝置乙液滴不動,，若發(fā)生移動，也是屬于誤差值,。