Question

玉米植株高大，叶窄长，需氮肥多；大豆株矮，叶小而平展，需磷肥多。二者对CO₂的响应存在差异（如图1），生产上往往将二者间作种植（如图2）。为探究在大气CO₂浓度（体积分数为0．03%）条件下，玉米—大豆间作对产量的影响，科研人员将玉米和大豆分别单独种植（单作）或两种作物隔行种植（间作），测得：玉米产量间作时比单作时有显著提高，而大豆产量间作时比单作时略有下降。回答下列问题：

（1）研究表明，玉米与大豆间作，玉米能从大豆的根际环境中获得部分氮，这种对氮元素竞争的结果，可刺激大豆根瘤菌的固氮作用。玉米菌根所形成的菌丝桥也有利于大豆对磷的吸收。作物吸收的氮能使与光合作用相关的含氮化合物如_________（答出两个即可）增加，从而提高作物的光合速率。

（2）玉米和大豆株高存在差异，与玉米单作相比，间作可降低玉米对_________的争夺。结合图1、图2分析（仅考虑地上部分），大豆间作时产量略低于单作时的可能原因是_________、_________。

（3）在田间作物的生产过程中，无论白天还是夜晚都应保持良好的通风条件，而间作能全面改善田间作物的通风条件。请从白天和晚上两个角度阐述通风条件的改善能提高作物产量的原因___________________。

Answer

ATP、光合色素，酶、NADPH 光照和氮肥 光照强度低 CO2浓度低 白天通风提高大气中CO2含量，促进光合作用，夜间通风提高空气中O2的含量，促进植物呼吸作用，从而提高从土壤中吸收矿质元素的速率。

【解析】

从图中看出在低浓度CO2时，玉米净光合作用速率大于大豆，而当CO2浓度达到0.06%时大豆净光合作用速率大于玉米。

（1）与光合作用有关的含氮物质ATP、光合色素，酶、NADPH等。

（2）由于玉米和大豆株高存在差异，所以间作可以降低玉米对光照的争夺，同时玉米主要吸收氮肥，而大豆主要吸收磷肥，所以还可以降低玉米对氮肥的争夺；大豆间作时由于玉米的遮挡可能导致其获得的光照低；同时根据图1，在低浓度CO2条件下，大豆光合作用速率低，当CO2浓度达到0.06%时，大豆光合作用速率比玉米高；因此大豆间作时产量略低于单作时的可能原因是光照强度低和CO2浓度较低。

（3）通风可以促进空气流通，白天通风提高大气中CO2含量，促进光合作用，夜间通风提高空气中O2的含量，促进植物呼吸作用，从而提高从土壤中吸收矿质元素的速率。