第14课时光合作用的影响因素及其应用
课标要求
说明植物细胞的叶绿体从太阳光中捕获能量，这些能量在二氧化碳和水转变为糖与氧气的过程中，转换并储存为糖分子中的化学能。
考情分析
1.探究环境因素对光合作用强度的影响
2022·海南·T3
2.单、多因子变量对光合作用强度影响及应用
2024·北京·T42024·山东·T212024·湖北·T212024·安徽·T16
2024·重庆·T182023·湖北·T112023·江苏·T192023·福建·T17
2023·山东·T212023·全国乙·T292022·山东·T21
2022·广东·T182022·河北·T192022·北京·T22022·湖南·T13
考点一探究环境因素对光合作用强度的影响
1．光合作用强度
(1)概念：植物在单位时间内通过光合作用制造糖类的数量。
(2)表示方法：用一定时间内原料消耗或产物生成的数量来定量表示。
2．影响光合作用强度的因素
3．控制影响光合作用实验自变量的方法
4．探究光照强度对光合作用强度的影响
(1)实验原理：抽去圆形小叶片中的气体后，叶片在水中下沉，光照下叶片进行光合作用产生氧气，充满细胞间隙，叶片又会上浮。光合作用越强，单位时间内圆形小叶片上浮的数量越多。
(2)实验中变量分析
自变量
不同光照强度
控制自变量
调节光源与烧杯的距离进行控制
因变量
光合作用强度
检测因变量
同一时间段内叶片浮起的数量
对无关变量进行控制
叶片大小、溶液的量等保持一致
(3)实验流程：取材→排气→沉水→分组→光照→观察并记录。
(4)实验结果：在一定范围内，台灯与小烧杯的距离越近，单位时间内浮起的圆形小叶片也越多。
(5)实验结论：在一定范围内，随着光照强度不断增强，光合作用强度也增强(单位时间内圆形小叶片中产生的O2越多，浮起的圆形小叶片也越多)。
考向一探究环境因素对光合作用强度的影响
1．(2024·北京房山区联考)某生物研究小组以菠菜叶为实验材料，探究CO2浓度对光合作用强度的影响，实验装置及实验结果如图所示。下列说法正确的是()
A．该实验中小圆叶片上浮到液面的时长属于无关变量
B．图乙bc段平缓，可适当缩短台灯与烧杯的距离使曲线进一步下降
C．图乙c点之后曲线上升，说明随NaHCO3浓度增加光合作用增强
D．将图甲装置中的NaHCO3溶液换成NaOH溶液，可用于测定小圆叶片的细胞呼吸强度
答案B
解析该实验中小圆叶片上浮到液面的时长属于因变量，A错误；图乙bc段平缓，说明此时限制光合速率增大的因素可能是光照强度，可适当缩短台灯与烧杯的距离使曲线进一步下降，B正确；图乙c点之后曲线上升，小圆叶片上浮到液面所需要的时间更长，说明随NaHCO3浓度增加光合作用强度减弱，C错误；小圆叶片细胞呼吸消耗O2，产生CO2，CO2会被NaOH溶液吸收，叶片不能上浮，无法测得气体体积变化，D错误。
2．(2022·海南，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
解析本实验是探究适宜温度下CO2浓度对光合作用的影响，自变量为CO2浓度(NaHCO3溶液浓度)，温度和光照为无关变量，A错误；当光合作用产生的氧气大于细胞呼吸消耗的氧气时，叶圆片上浮，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，B正确；四组实验中，0.5%NaHCO3溶液中叶圆片上浮需要的时长最长，光合速率最低，C错误；低温会使酶活性降低，若在4℃条件下进行本实验，净光合速率可能降低，故各组叶圆片上浮所需时长可能均会延长，D错误。
考点二辨析单、多因子变量对光合作用强度影响的机理
1．内部因素
(1)与植物自身的遗传特性有关，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
注：影响叶绿素合成的因素还有光照、温度和矿质元素等。
(3)叶面积指数
2．外部环境因素
(1)单因子变量对光合速率的影响
①光照强度
②CO2浓度
③温度
④水分或矿质元素
(2)多因子变量对光合速率的影响
(1)植物工厂常采用无土栽培技术，生产时应保持培养液与植物根部细胞的细胞液浓度相同(2021·辽宁，2B)(×)
提示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。