Question

某科研小组为研究大棚蔬菜种植的合理方案，做了以下探究实验：

（1）为探究植株种植密度，研究了叶面积系数（单位土地面积上的叶面积总和）与植物群体光合速率、呼吸速率及干物质积累速率之间的关系如图1所示：

由图1可知：当叶面积系数小于a时，随叶面积系数增加，群体光合速率和干物质积累速率均_______。当叶面积系数超过b时，群体干物质积累速率降低，其原因是_______。

（2）为探究高温对大棚蔬菜光合速率的影响，将甲、乙两种植物从25℃环境移入40℃环境中培养，测得相关数据如图2所示：

据图2分析，在40℃环境中，植物甲的光合速率降低主要是由于其光能捕获率大幅度下降，导致_______受到了限制；植物乙的光合速率下降的原因主要是_______。

（3）为探究CO₂浓度和不同颜色的塑料或玻璃作棚顶对大棚蔬菜生长的影响，科研小组的实验结果如图3所示：

比较图中a、b两点的数据，可知提高大棚蔬菜的产量应采取的措施之一是：_______，根据图3中数据可知提高大棚蔬菜的产量应选用_______（颜色）的塑料或玻璃做棚顶。

Answer

增加 群体光合速率不变，群体呼吸速率仍在增加 光反应 气孔导度下降，植物吸收的CO2量减少，导致暗反应受限 （适当）提高大棚中CO2浓度 白色（或无色）

【解析】

分析图1，植物群体光合速率即为总光合速率，干物质积累速率即为净光合速率，由图中曲线可知，当叶面积系数小于a时，随叶面积系数增加，群体光合速率、干物质积累速率和呼吸速率均上升；当叶面积系数在a、b之间时，群体光合速率略上升，干物质积累速率基本不变，呼吸速率上升；当叶面积系数大于b时，群体光合速率不变，呼吸速率上升，干物质积累速率下降。

分析图2，图中数据是将甲、乙两植物从25℃移入40℃环境中培养，测得的光合速率、气孔导度和光能捕获率占处理前的比例。分析数据可知，高温环境中甲植物的光能捕获率明显降低，乙植物的气孔导度明显降低。

分析图3，本实验的自变量为CO2浓度和不同波长的光照，因变量为净光合速率。由图中曲线可知，在三种颜色的光照下，随着CO2浓度的升高，净光合速率均增强；在相同的CO2浓度条件下，净光合速率的比较为：白光>红光>黄光。

（1）由图1曲线可知，当叶面积系数小于a时，随叶面积系数增加，群体光合速率和干物质积累速率均上升；当叶面积系数超过b时，由于群体光合速率不变，而呼吸速率仍在上升，导致净光合速率降低，群体干物质积累速率降低。

（2）光合作用过程中，捕获的光能直接用于光反应，植物甲由于光能捕获率大幅度下降，导致光反应受到了限制，从而光合速率降低；植物乙的气孔导度明显降低，影响CO2的吸收，导致暗反应受限，光合速率降低。

（3）分析图3中a、b两点可知，在红光条件下，由于b点的CO2浓度高于a点，导致b点的净光合速率更强，故（适当）提高大棚中CO2浓度，可提高大棚蔬菜的产量；分析曲线可知，在相同的CO2浓度条件下，净光合速率的比较为：白光>红光>黄光，故选用白色（或无色）的塑料或玻璃做棚顶，可提高大棚蔬菜的产量。