15届高三 光合速率的测定方法例析

光合速率的测定

1.“半叶法”---测光合作用有机物的生产量，即单位时间、单位叶面积干物质产生总量。常用大田农作物的光合速率测定。

例1. 某研究小组用番茄进行光合作用实验，采用“半叶法”对番茄叶片的光合作用强度进行测定。其原理是：将对称叶片的一部分(A)遮光，另一部分(B)不做处理，并采用适当的方法阻止两部分的物质和能量转移。在适宜光照下照射6小时后，在A 、B 的对应部位截取同等面积的叶片，烘干称重，分别记为M A 、M B ，获得相应数据，则可计算出该叶片的光合作用强度，其单位是mg/(dm2·h) 。

问题：若M=MB -M A ，则M 表示

答案： B 叶片被截取部分在6小时内光合作用合成的有机物总量。真正光合速率（ 单位：mg /dm2·h ）就是M 值除以时间再除以面积就可测得。

变式训练1.

某同学欲测定植物叶片叶绿体的光合作用速率，做了如图所示实验。在叶柄基部作环剥处理(仅限制叶片有机物的输入和输出) ，于不同时间分别在同一叶片上陆续取下面积为1cm 2的叶圆片烘干后称其重量，测得叶片的叶绿体光合作用速率=(3y一2z —x) ／6 g·cm -2·h -1(不考虑取叶圆片后对叶生理活动的影响和温度微小变化对叶生理活动的影响) 。则M 处的实验条件是( )

A ．下午4时后将整个实验装置遮光3小时 B ．下午4时后将整个实验装置遮光6小时

C ．下午4时后在阳光下照射1小时 D ．晚上8时后在无光下放置3小时

答案： A

2 . 气体体积变化法---测光合作用O 2产生(或CO 2消耗) 的体积

例2：某生物兴趣小组设计了下图装置进行光合速率的测试实验（忽略温度对气体膨胀的影响）。

（1

）测定植物的呼吸作用强度：装置的烧杯中放入适宜浓度的

溶液；将玻璃钟罩 处理，放在适宜温度的环境中；1小时后记录红墨水滴移动的方向和刻度，得X 值。

（2）测定植物的净光合作用强度：装置的烧杯中放入 溶液；将装置放在 的环境中；1小时后记录红墨水滴移动的方向和刻度，得Y 值。

（3）请你预测在植物生长期红墨水滴最可能移动方向并分析原因：

（1）NaOH 遮光 （2）NaHCO 3缓冲 光照充足、温度适宜

（3） a ．向左移动 c ．将玻璃钟罩遮光处理，绿色植物只进行呼吸作用，植物进行有氧呼吸消耗O 2，而释放的CO 2气体被装置烧杯中NaOH 溶液吸收，导致装置内气体量减小，压强减小，红色液滴向左移动 b ．向右移动 d ．装置的烧杯中放入NaHCO 3缓冲溶液可维持装置中的CO 2浓度；将装置放在光照充足、温度适宜的环境中，在植物的生长期，光合作用强度超过呼吸作用强度，表现为表观光合作用释放O 2，致装置内气体量增加，红色液滴向右移动。

变式训练2

下图是探究绿色植物光合作用速率的实验示意图，装置中的NaHCO 3溶液可维持瓶内的CO 2浓度，该装置置于20℃环境中。实验开始时，针筒的读数是0.2mL ，毛细管内的水滴在位置X 。20min 后，针筒的容量需要调至0.6mL 的读数，才能使水滴仍维持在位置X 处。据此回答下列问题：

（1）若将图中的NaHCO 3溶液换成等量清水，重复上述实验，20min 后，要使水滴维持在位置X 处，针筒的容量 （需向左/需向右/不需要）调节。

（2）若以释放出的O 2量来代表净光合作用速率，该植物的净光合作用速率是 mL/h。

（3）若将图中的NaHCO 3溶液换成等量浓度NaOH 溶液，在20℃、无光条件下，30min 后，针筒的容量需要调至0.1mL 的读数，才能使水滴仍维持在X 处。则在有光条件下该植物的实际光合速率是 mL/h。

答案：（1）不需要 （2）1.2(mL/h) （3）1.4（mL/h）

3. 黑白瓶法---测溶氧量的变化

例3： 某研究小组从当地一湖泊的某一深度取得一桶水样，分装于六对黑白瓶中，剩余的水样测得初始溶解氧的含量为10mg/L，白瓶为透明玻璃瓶，黑瓶为黑布罩住的玻璃瓶。将它们分别置于六种不同的光照条件下，分别在起始和24小时后测定各组培养瓶中的氧含量，记录数据如下：

（1）黑瓶中溶解氧的含量降低为3mg/L的原因是 ；该瓶中所有生物细胞呼吸消耗

的O 2量为 mg/L·24h 。

（2）当光照强度为c 时，白瓶中植物光合作用产生的氧气量为 mg/L·24h 。

（3）光照强度至少为 （填字母）时，该水层产氧量才能维持生物正常生活耗氧量所需。 答案：（1）黑瓶中植物不能进行光合作用产生氧，生物呼吸消耗氧气 7 （2）21

（3）a

4. 小叶片浮起数量法---定性比较光合作用强度的大小

还可以通过三个烧杯中上浮相同叶片数量所用时间的长短来描述。但该实验方法只能定性分析大小关系，无法定量测出具体的数值。

答案： 台灯与实验装置间的距离 A

5. 红外线CO2传感器---测装置中CO 2浓度的变化

例5：为测定光合作用速率，将一植物幼苗放入大锥形瓶中，瓶中安放一个CO 2传感器来监测不同条件下瓶中CO 2浓度的变化，如下图所示。相同温度下，在一段时间内测得结果如图所示。请据图回答：

在60～120min 时间段，瓶内CO

2

浓度下降的原因是 。此时间段该植物实际光合速率为 ppm ／min 。

答案：植物的光合作用强度大于呼吸作用强度 25

变式训练3： 将一株绿色植物置于密闭锥形瓶中，如图所示。在连续60分钟监测的过程中，植物一段时间以固定的光照强度持续照光，其余时间则处于完全黑暗中，其他外界条件相同且适宜，测得瓶内CO 2浓度变化结果如图所示。据此分析可知（ ）

A ．最初10min 内，瓶内CO 2浓度逐渐下降，说明植物的光合作用逐渐增强

B ．第20～30min 内，瓶内植物光合作用逐渐减弱，呼吸作用逐渐增强

C ．第40～60min 内，瓶内植物的光合作用速率与呼吸作用速率大致相等

D ．瓶内植物在照光时段内实际的光合作用速率平均为90ppmCO 2/min

答案： D