Question

为探究大气CO₂浓度变化对水分利用效率的影响，研究人员对三种作物所处环境的CO₂浓度分别进行如下控制：自然CO₂浓度(375gμmol·mol^-1，简称[375])、倍增CO₂浓度(简称[750])、倍增后恢复到自然CO₂浓度(先在倍增CO₂浓度下生活60天，再转入自然CO₂浓度下生活，简称[750-375])，每种作物的三种处理均设置3个重复组，测得实验结果如图所示：

（1）当CO₂浓度升高为[750]时，植物细胞叶绿体内的C₅含量将_____________。

（2）由上图数据分析可知，在CO₂浓度倍增条件下，三种作物的水分利用效率均______，这主要是CO₂浓度倍增时_______增大与_______降低共同作用的结果。

（3）根据组[375]与[750-375]组数据可得出，净光合速率、蒸腾速率、水分利用效率之间关系最密切的是______和______。

（4）为进一步测定在[375]和[750]条件下干旱胁迫对大豆光合作用的影响，进行了相应探究实验，结果如下：

	干旱胁迫	水分充足
[375]	[750]	[375]	[750]
净光合速率（μmol•m^-2•s^-1）	22.5	23.95	27.05	31.65
呼吸速率（μmol•s^-1）	2.36	2.21	3.23	3.34
光饱和点相对值	900	900	850	1100
叶绿素相对含量	12.0	12.5	13.0	14.2

①净光合速率的观察指标为________。在水分充足、[750]时大豆的真正光合速率为_____μmol·m^-2·s^-1。

②在水分充足条件下，[750]能显著提高大豆的光饱和点，其原因可能是：一方面CO₂浓度增加，暗反应中_______需要的能量增多；另一方面叶肉细胞中_____的含量增加，大豆捕获光能的能力增强。

③分析上表数据可知，通过___________措施可降低干旱对光合作用的影响。

Answer

减少 增大（或升高） 净光合速率 蒸腾速率 净光合速率 水分利用效率 单位面积单位时间内CO2吸收量（或单位面积单位时间内O2释放量） 34．99 C3的还原 叶绿素 增加水分供应，提高CO2浓度

【解析】

影响光合作用的环境因素。
1、温度对光合作用的影响：在最适温度下酶的活性最强，光合作用强度最大，当温度低于最适温度，光合作用强度随温度的增加而加强，当温度高于最适温度，光合作用强度随温度的增加而减弱。
2、二氧化碳浓度对光合作用的影响：在一定范围内，光合作用强度随二氧化碳浓度的增加而增强。当二氧化碳浓度增加到一定的值，光合作用强度不再增强。
3、光照强度对光合作用的影响：在一定范围内，光合作用强度随光照强度的增加而增强。当光照强度增加到一定的值，光合作用强度不再增强。

据图分析：图1中，二氧化碳浓度倍增后，净光合速率均增加，[750-375]条件下，净光合速率均减小；图2中，[750]条件下，蒸腾速率均下降，[750-375]条件下，蒸腾速率基本不变；图3中，[750]条件下，水分利用效率均增加，[750-375]条件下，水分利用效率均下降。

（1）当CO2浓度升高为[750]时，由于CO2浓度上升，则消耗的C5增多，尽管C3还原过程还在经过一系列变化正常产生C5，但最终瞬间的变化是植物细胞叶绿体内的C5含量将减少。

（2）由图中数据分析可知，在CO2浓度倍增条件下，三种作物的水分利用效率均增大（或升高），根据另两个数据推测可知这主要是CO2浓度倍增时净光合速率增大导致对水的消耗增多，同时蒸腾速率降低显示散失的水减少，根据两个数据也能推测出水分利用率上升的合理性。

（3）根据组[375]与[750-375]组数据可看出，净光合速率与水分利用效率存在随二氧化碳浓度的变化同步变化的关系，故可推测净光合速率、蒸腾速率、水分利用效率之间关系最密切的是净光合速率和水分利用效率。

（4）①据表分析，净光合速率的观察指标为单位面积单位时间内二氧化碳吸收量．真正的光合速率=呼吸速率+净光合速率，在水分充足、[750]时大豆的真正光合速率为31.65+3.34=34.99μmol•m-2•s-1。

②据表分析，在水分充足条件下，[750]能显著提高大豆的光饱和点，可能的原因是CO2浓度增加，暗反应中三碳化合物的还原需要消耗的能量增多；同时叶肉细胞中叶绿素的含量增加，大豆捕获光能的能力增强

③综合分析上表数据可知，增加水分供应可以提供净光合速率。增加二氧化碳浓度也能提高净光合速率，故结合实际可通过增加水分供应，提高CO2浓度措施可降低干旱对光合作用的影响。