Question

科研人员选择冬季大棚中的番茄和草莓,在保持两种植物生长所需的温度、水分、肥料等相同且适宜的条件下,每天14:00~15:00 观察并测定其光合速率,结果如图。

（1）该实验的研究目的是__________________。 

（2）随空气质量指数的上升,空气中细颗粒物浓度增大,光照强度降低,为暗反应提供的________减少。 同时随着污染物浓度增加,温度降低,直接影响了细胞内_______________,导致光合作用速率下降。 

（3）科研人员进一步研究空气质量对番茄和草莓光合作用的影响,结果如下表。

空气质 量级别	番茄	草莓
棚温 (℃)	光合有效辐射(μE·m-2 ·s-1)	光合速率(μmol·m-2·s-1)	棚温(℃)	光合有效辐射 (μE·m-2·s-1)	光合速率(μmol·m-2·s-1)
二级良	25.6	987	20.4	27.3	994	20.11
三级轻 度污染	23.4	746	19.6	26.1	785	18.72
四级中 度污染	23.5	477	17.1	26.1	428	17.41
五级重 度污染	22.2	325	11.8	24.6	428	10.10

(注:光合有效辐射是指绿色植物进行光合作用过程中,能够被光合色素吸收并转化的太阳辐射能量)

①当空气质量由三级升为四级时,番茄光合速率下降13%,草莓的光合速率下降7%,出现这一结果的原因是__________________________________________________________ 。 

②当污染进一步加剧到五级时,导致草莓光合速率下降的主要因素是_______________。 

(4)综上所述,在空气质量处于四级中度污染以上时,番茄棚和草莓棚应分别采取______________________的措施来维持植物的光合速率。

Answer

探究空气质量指数对番茄和草莓光合作用的影响 ATP、[H] (与光合作用有关)酶的活性 光合有效辐射明显下降 棚温下降 增加光照强度和增加棚温

【解析】

1.影响光合作用的因素包括光照强度、二氧化碳浓度、温度、水、矿质元素等，光照强度通过影响光反应进而影响暗反应，最终影响整个光合作用的进行；二氧化碳浓度通过影响暗反应中二氧化碳的固定来影响光合作用的进行，温度通过影响酶活性而影响光合作用。

2.结合题意，分析题图：实验的自变量是空气质量指数，因变量是番茄和草莓的光合速率，所以该实验是探究空气质量指数对番茄和草莓光合作用的影响。

3.由表格信息可知，当空气质量由三级升为四级时，光合有效辐射显著降低，因此番茄、草莓光合速率均下降；由表格信息可知，当空气质量由四级升为五级时，草莓的棚温明显下降，导致草莓光合速率下降。

（1）根据前面的分析可知，该实验的目的是探究空气质量指数对番茄和草莓光合作用的影响。

（2）随空气质量指数上升，空气中细颗粒物浓度增大，透光度降低，光反应降低，产生的[H]和ATP数量减少，暗反应因缺少[H]和ATP而下降，因此光合作用过程减弱；温度降低会影响酶活性，由于光合作用过程离不开酶的催化，因此光合速率下降。

（3）①根据表中数据可知，当空气质量由三级升为四级时，棚温没有明显变化，但光合有效辐射明显下降，从而使暗反应进行所需的ATP和[H]生成减少，导致番茄光合速率下降13%，草莓的光合速率下降7%。

②当污染进一步加剧到五级时，棚温下降和光合有效辐射（光照强度）也下降，但主要是棚温下降导致草莓光合速率下降。

（4）由题意知，在空气质量处于四级中度污染以上时，影响番茄光合作用的因素是光照强度，影响草莓光合作用的主要因素是温度，因此在空气质量处于四级中度污染以上时，番茄棚和草莓棚应分别采取增加光照强度、增加棚温措施来维持植物的光合速率。