Question

某兴趣小组以天竺葵为实验材料开展了其叶片光合作用和呼吸作用的日变化关系研究。实验结果如图所示。回答问题：

      

（1）图中曲线1表示            ；曲线2表示_________。

（2）从图示看，该植物光合作用在13时表现为“午休”现象，此时叶片细胞中的叶绿体内C3和还原氢的含量变化分别是        、       。

（3）如果将观察对象改为植物释放O₂的速率，假定该植物只进行有氧呼吸，则释放的O₂最快时的速率为            。

（4）在25℃的条件下，该兴趣小组将天竺葵置于不同光照强度及是否施肥的条件下培养，实验结果如图所示（该植物光合作用、呼吸作用的最适温度分别是（25℃、30℃）。请据图回答以下问题：

①C点条件下限制该植物CO₂吸收量的主要因素是        。

②与D点相比，B点条件下限制CO₂吸收量的因素是           。

③土壤含水量在       的条件下施肥效果明显。

Answer

（1）光合作用固定CO2速率 呼吸作用产生CO2速率 （2）减少 增加

（3）15μmol·m-2·s-1 （4）①水分或土壤含水量 ②光照强度 ③40%-60%

【解析】（1）影响光合作用的主要环境因素是光照强度和CO2浓度，影响细胞呼吸的主要环境因素是温度，分析图中曲线可知，白天环境主要变化的是光照强度和温度，光合作用在13时表现为“午休”现象，因此图中曲线1表示光合作用固定CO2速率；曲线2表示呼吸作用产生CO2速率。

（2）从图示看，该植物光合作用在13时表现为“午休”现象，其原因是环境温度过高，蒸腾作用旺盛，导致气孔关闭，二氧化碳供应不足，因此光合速率下降；此时叶片细胞中的叶绿体内由于二氧化碳供应不足，C3的生成量减少，故C3的含量减少；由于C3的含量减少，还原C3消耗的[H]和ATP减少，故还原氢的含量增加。

（3）植物释放O2的速率为净光合速率，净光合速率=实际光合速率-呼吸速率，如果将观察对象改为植物释放O2的速率，假定该植物只进行有氧呼吸，则释放的O2最快的为上午9：00，此时净光合速率为20-5=15μmol·m-2·s-1。

（4）在25℃的条件下，将天竺葵置于不同光照强度及是否施肥的条件下培养，分析实验结果可知：

①C点条件下施肥与未施肥两种条件下CO2吸收量相同，说明此时限制该植物CO2吸收量的主要因素是横坐标因素，即水分或土壤含水量。

②D点与B点的土壤含水量及施肥条件相同，但光照强度不同，D点的光照强度大于B点，而D点CO2吸收量也明显高于B点，所以与D点相比，B点条件下限制CO2吸收量的因素是光照强度。

③曲线表明土壤含水量在40%-60%的条件下光照强度相同时，施肥条件下CO2吸收量高于与未施肥条件下，因此土壤含水量在40%-60%的条件下施肥效果明显。

【考点定位】

【名师点睛】1．植物“午休”时光合速率下降，其原因是环境温度过高，蒸腾作用旺盛，导致气孔关闭，二氧化碳供应不足，因此光合速率下降。2．环境条件改变时，叶绿体中某种物质含量的变化应同时考虑该物质的生成量和消耗量，如二氧化碳供应不足，光照强度不变，则C3的生成量减少，消耗量基本不变，故C3的含量减少；由于C3的含量减少，还原C3消耗的[H]和ATP减少，而[H]和ATP的生成量基本不变，故还原氢和ATP的含量增加。3．植物释放O2的速率为净光合速率，净光合速率=实际光合速率-呼吸速率，如果将观察对象改为植物释放O2的速率，假定该植物只进行有氧呼吸，则释放的O2最快的为上午9：00，此时实际光合速率-呼吸速率差值最大，即净光合速率最高。