Question

光合氮利用效率是指光合速率与单位叶面积含氮量之比，是氮素利用效率的指标之一。科研人员通过田间试验探究不同施氮水平对油菜苗期叶片光合速率及光合氮利用效率的影响，为提高油菜氮素利用效率提供理论依据。试验设3个施氮水平，分别为0、180、360kg/hm²，用N₀、N₁₈₀、N₃₆₀表示，其他条件相同且适宜结果如下表。

施氮水平	单位叶面积含氮量（g/m^2）	叶绿素含量（mmol/m^2）	净光合速率[CO2umol/（m^2·s）]	氮素的分配比例	光合氮利用效率[CO2umol/（g·s），N]
光合组分（%）	非光合组分（%）
N0	1．31	0．73	13．2	58	42	10．07
N180	3．34	1．15	20．8	41	59	6．22
N360	3．37	1．15	20．6	38	62	6．11

请回答：

（1）实验过程中提取绿叶中的色素常用的溶剂是__________；净光合速率可以通过测定__________来定量地表示。

（2）环境中的氮元素主要以__________形式被油菜吸收，进入叶肉细胞用于合成__________，进而促进光合作用。

（3）据表分析，施加氮素后叶肉细胞净光合速率升高、光合氮利用效率下降的可能原因是__________。

（4）大量的实验表明适宜条件下油菜苗期叶片最大净光合速率为20．8[CO₂umol/（m²·s）]，若欲通过实验进一步确定油菜达到最大净光合速率的最低施氮量，请写出实验思路__________。

Answer

无水乙醇[“95%乙醇加适量得无水碳酸钠”或丙酮] 单位时间单位面积叶片CO2的吸收量或者O2的释放量或有机物的增加量 离子（NO3-/NH4+） 叶绿体中色素、与光合相关的酶[叶绿体中色素、与光合相关的酶、NADPH、ATP] （在一定的范围内）提高施N量，促进了叶绿素的合成，有利于光合作用光反应进行光合作用的光反应需要叶绿素，N是叶绿素的组成元素），光合作用速率提升比呼吸速率明显（呼吸作用速率基本不变），叶肉细胞净光合速率升高；而又因为增加的N素转移到非光合成分中的比例增加，因此光合氮利用效率下降 在N0～N180之间设置一系列施氮水平梯度，分别测定叶片的单位面积含氮量和净光合速率，再计算出它们的光合氮利用效率

【解析】

光合作用分为两个阶段进行，在这两个阶段中，第一阶段是直接需要光的称为光反应，第二阶段不需要光直接参加，是二氧化碳转变为糖的反过程称为暗反应。光合作用在叶绿体中进行，光反应的场所位于类囊体膜，暗反应的场所在叶绿体基质。光反应的发生需要叶绿体类囊体膜上的色素、酶参与。光合作用和呼吸作用是植物两大重要的代谢反应，光合作用与呼吸作用的差值称为净光合作用。

（1）绿叶中的光合色素是脂溶性的，实验过程中提取绿叶中的色素常用的溶剂是无水乙醇[“95%乙醇加适量得无水碳酸钠”或丙酮]。净光合速率是总光合速率与呼吸速率的差值，可以通过测定单位时间单位面积叶片CO2的吸收量或者O2的释放量或有机物的增加量来定量地表示。

（2）环境中的氮元素主要以离子（NO3-/NH4+）形式被油菜吸收。N是叶绿素、酶的重要元素，进入叶肉细胞用于合成叶绿体中色素、与光合相关的酶[叶绿体中色素、与光合相关的酶、NADPH、ATP]，进而促进光合作用。

（3）据表分析，（在一定的范围内）提高施N量，促进了叶绿素的合成，有利于光合作用光反应进行光合作用的光反应需要叶绿素，N是叶绿素的组成元素），光合作用速率提升比呼吸速率明显（呼吸作用速率基本不变），叶肉细胞净光合速率升高；而又因为增加的N素转移到非光合成分中的比例增加，因此光合氮利用效率下降。

（4）据表可知，N0～N180含氮量上升，欲通过实验进一步确定油菜达到最大净光合速率（20.8[CO2umol/（m2·s）]）的最低施氮量，应在N0～N180之间设置一系列施氮水平梯度，分别测定叶片的单位面积含氮量和净光合速率，再计算出它们的光合氮利用效率。