光合速率測定方法

1、光合速率測定方法第1頁，共21頁，2022年，5月20日，3點43分，星期一概念 光合速率指單位時間、單位葉面積的CO2吸收量或者是O2的釋放量；也可以用單位時間、單位葉面積干物質(zhì)的積累量來表示。真正光合速率（總光合速率）=表觀光合速率（凈光合速率）+呼吸速率第2頁，共21頁，2022年，5月20日，3點43分，星期一一、干物質(zhì)量的積累“半葉法”-測光合作用有機物的生產(chǎn)量，即單位時間、單位葉面積干物質(zhì)積累數(shù) 例1某研究小組用番茄進行光合作用實驗，采用“半葉法”對番茄葉片的光合作用強度進行測定。其原理是：將對稱葉片的一部分(A)遮光，另一部分(B)不做處理，并采用適當?shù)姆椒ㄗ柚箖刹糠值奈镔|(zhì)和能量

2、轉(zhuǎn)移。在適宜光照下照射6小時后，在A、B的對應(yīng)部位截取同等面積的葉片，烘干稱重，分別記為MA、MB，獲得相應(yīng)數(shù)據(jù)，則可計算出該葉片的光合作用強度，其單位是mg/(dm2h)。問題：（1）可用什么方法阻止兩部分葉片的物質(zhì)和能量轉(zhuǎn)移？（2）6小時內(nèi)上述B部位截取的葉片光合作用合成有機物的總量（M）為_?？上仍谥醒氪笕~脈基部用熱水、或熱石蠟液燙傷或用呼吸抑制劑處理M=MB-MA P62第3頁，共21頁，2022年，5月20日，3點43分，星期一 解析： 本方法又叫半葉稱重法，常用大田農(nóng)作物的光合速率測定。 如圖1所示，A部分遮光，這半片葉片雖不能進行光合作用，但仍可照常進行呼吸作用。另一半B部分葉片

3、既能進行光合作用，又可以進行呼吸作用。 題中：MB表示6小時后葉片初始質(zhì)量+光合作用有機物的總產(chǎn)量-呼吸作用有機物的消耗量， MA表示6小時后初始質(zhì)量-呼吸作用有機物的消耗量， 所以，M=MB-MA，就是光合作用有機物的經(jīng)過6小時干物質(zhì)的積累數(shù)（B葉片被截取部分在6小時內(nèi)光合作用合成的有機物總量）。 這樣，真正光合速率（ 單位：mg /dm2h）就是M值除以時間再除以面積就可測得。 答案： B葉片被截取部分在6小時內(nèi)光合作用 合成的有機物總量 第4頁，共21頁，2022年，5月20日，3點43分，星期一變式訓(xùn)練1某同學欲測定植物葉片葉綠體的光合作用速率，做了如圖所示實驗。在葉柄基部作環(huán)剝處理(

4、僅限制葉片有機物的輸入和輸出)，于不同時間分別在同一葉片上陸續(xù)取下面積為1cm2的葉圓片烘干后稱其重量，測得葉片的葉綠體真正光合作用速率=(3y一2zx)6 gcm-2h-1(不考慮取葉圓片后對葉生理活動的影響和溫度微小變化對葉生理活動的影響)。則M處的實驗條件是( ) A下午4時后將整個實驗裝置遮光3小時 B下午4時后將整個實驗裝置遮光6小時 C下午4時后在陽光下照射1小時 D晚上8時后在無光下放置3小時 A第5頁，共21頁，2022年，5月20日，3點43分，星期一解析：起始干重為上午10時移走時的葉圓片干重x克，從上午10時到下午4時，葉片在這6小時內(nèi)既進行光合作用，又進行呼吸作用，所以

5、下午4時移走的葉圓片干重y克減去上午10時移走時的葉圓片干重x克的差值，就等于該葉圓片凈光合作用干物質(zhì)量：（y一x）克。 若要求出呼吸作用干物質(zhì)量，應(yīng)將葉片遮光處理，先假設(shè)葉片遮光處理為M小時后干重為z克，下午4時移走的葉圓片干重y克減去葉片遮光處理M小時后的干重z克差值，就是呼吸作用干物質(zhì)量：（y一x）克。 已知：測得葉片的葉綠體光合作用速率=(3y一2zx)6gcm-2h-1 ，據(jù)真正光合速率=表觀光合速率+呼吸速率，得出：（3y一2zx)6=（y一x）/6+（y一x）/M，計算出M=3小時，A選項正確。解析：起始干重為上午10時移走時的葉圓片干重x克，從上午10時到下午4時，葉片在這6小

6、時內(nèi)既進行光合作用，又進行呼吸作用，所以下午4時移走的葉圓片干重y克減去上午10時移走時的葉圓片干重x克的差值，就等于該葉圓片凈光合作用干物質(zhì)量：（y一x）克。 若要求出呼吸作用干物質(zhì)量，應(yīng)將葉片遮光處理，先假設(shè)葉片遮光處理為M小時后干重為z克，下午4時移走的葉圓片干重y克減去葉片遮光處理M小時后的干重z克差值，就是呼吸作用干物質(zhì)量：（y一x）克。 已知：測得葉片的葉綠體光合作用速率=(3y一2zx)6gcm-2h-1 ，據(jù)真正光合速率=表觀光合速率+呼吸速率，得出：（3y一2zx)6=（y一x）/6+（y一x）/M，計算出M=3小時，A選項正確。 解析： 起始干重為上午10時移走時的葉圓片干

7、重x克,從上午10時到下午4時，葉片在這6小時內(nèi)既進行光合作用，又進行呼吸作用,所以下午4時移走的葉圓片干重y 克減去上午10時移走時的葉圓片干重x克的差值，就等于該葉圓片凈光合作用干物質(zhì)量:（y一x）克.若要求出呼吸作用干物質(zhì)量,應(yīng)將葉片遮光處理,先假設(shè)葉片遮光處理為M小時后干重為z克,下午4時移走的葉圓片干重y克減去葉片遮光處理M小時后的干重z克差值，就是呼吸作用干物質(zhì)量：（y一x）克。已知：測得葉片的葉綠體光合作用速率=(3y一2zx)6 gcm-2h-1 ，據(jù)真正光合速率=表觀光合速率+呼吸速率，得出：（3y一2zx)6 =（y一x）/ 6 + （y一x）/ M ， 計算出M = 3小

8、時 ，A選項正確。第6頁，共21頁，2022年，5月20日，3點43分，星期一二、氣體體積變化法-測光合作用O2產(chǎn)生(或CO2消耗)的體積 例2 某生物興趣小組設(shè)計了圖3裝置進行光合速率的測試實驗（忽略溫度對氣體膨脹的影響）。測定植物的呼吸作用強度：裝置的燒杯中放入適宜濃度的NaOH溶液；將玻璃鐘罩遮光處理，放在適宜溫度的環(huán)境中；1小時后記錄紅墨水滴移動的方向和刻度，得X值。測定植物的凈光合作用強度：裝置的燒杯中放入NaHCO3緩沖溶液；將裝置放在光照充足、溫度適宜的環(huán)境中；1小時后記錄紅墨水滴移動的方向和刻度，得Y值。請你預(yù)測在植物生長期紅墨水滴最可能移動方向并分析原因：第7頁，共21頁，2

9、022年，5月20日，3點43分，星期一項目紅墨水滴移動方向原因分析測定植物呼吸作用速率ac測定植物凈光合作用強度bd向左移動 向右移動 c玻璃鐘罩遮光，植物只進行呼吸作用，植物進行有氧呼吸消耗O2，而釋放的CO2氣體被裝置燒杯中NaOH溶液吸收，導(dǎo)致裝置內(nèi)氣體、壓強減小，紅色液滴向左移動 d裝置的燒杯中放入NaHCO3緩沖溶液可維持裝置中的CO2濃度；將裝置放在光照充足、溫度適宜的環(huán)境中，在植物的生長期，光合作用強度超過呼吸作用強度，表現(xiàn)為表觀光合作用釋放O2，致裝置內(nèi)氣體量增加，紅色液滴向右移動 第8頁，共21頁，2022年，5月20日，3點43分，星期一解析： 測定植物的呼吸作用強度時，

10、將玻璃鐘罩遮光處理，綠色植物只進行呼吸作用，植物進行有氧呼吸消耗O2，而釋放的CO2氣體被裝置燒杯中的NaOH溶液吸收，導(dǎo)致裝置內(nèi)氣體量減小，壓強減小，紅色液滴向左移動，向左移動的距離X，就代表植物進行有氧呼吸消耗的量O2量，也就是有氧呼吸產(chǎn)生的CO2量。 測定植物的凈光合作用強度：裝置的燒杯中放入NaHCO3緩沖溶液可維持裝置中的CO2濃度；將裝置放在光照充足、溫度適宜的環(huán)境中，又處在植物的生長期，其光合作用強度超過呼吸作用強度，表現(xiàn)為表觀光合作用釋放O2，致裝置內(nèi)氣體量增加，紅色液滴向右移動，向右移動距離Y，就代表表觀光合作用釋放O2量，也就是表觀光合作用吸收的CO2量。 所以，依據(jù)實驗原

11、理：真正光合速率 = 呼吸速率 + 表觀光合速率，就可以計算出光合速率。第9頁，共21頁，2022年，5月20日，3點43分，星期一變式訓(xùn)練2圖4是探究綠色植物光合作用速率的實驗示意圖，裝置中的碳酸氫鈉溶液可維持瓶內(nèi)的二氧化碳濃度，該裝置置于20環(huán)境中。實驗開始時，針筒的讀數(shù)是0.2mL，毛細管內(nèi)的水滴在位置X。20min后，針筒的容量需要調(diào)至0.6mL的讀數(shù)，才能使水滴仍維持在位置X處。據(jù)此回答下列問題：（1）若將圖中的碳酸氫鈉溶液換成等量清水，重復(fù)上述實驗，20min后，要使水滴維持在位置X處，針筒的容量 （需向左/需向右/不需要）調(diào)節(jié)。（2）若以釋放出的氧氣量來代表凈光合作用速率，該植物

12、的凈光合作用速率是 mL/h。（3）若將圖中的碳酸氫鈉溶液換成等量濃氫氧化鈉溶液，在20、無光條件下，30min后，針筒的容量需要調(diào)至0.1mL的讀數(shù)，才能使水滴仍維持在X處。則在有光條件下該植物的實際光合速率是 mL/h。1.21.4第10頁，共21頁，2022年，5月20日，3點43分，星期一三、測溶氧量的變化-黑白瓶法例3某研究小組從當?shù)匾缓吹哪骋簧疃热〉靡煌八畼?，分裝于六對黑白瓶中，剩余的水樣測得原初溶解氧的含量為10mg/L，白瓶為透明玻璃瓶，黑瓶為黑布罩住的玻璃瓶。將它們分別置于六種不同的光照條件下，分別在起始和24小時后以溫克碘量法測定各組培養(yǎng)瓶中的氧含量，記錄數(shù)據(jù)如下： 表2

13、（1）黑瓶中溶解氧的含量降低為3mg/L的原因是；該瓶中所有生物細胞呼吸消耗的O2量為mg/L24h。（2）當光照強度為c時，白瓶中植物光合作用產(chǎn)生的氧氣量為mg/L24h。（3）光照強度至少為（填字母）時，該水層產(chǎn)氧量才能維持生物正常生活耗氧量所需。光照強度（klx）0（黑暗）abcde白瓶溶氧量(mg/L)31016243030黑瓶溶氧量(mg/L)333333生物呼吸消耗氧氣 7721aA10第11頁，共21頁，2022年，5月20日，3點43分，星期一 解析：（1）由光合作用的總反應(yīng)式6CO2+12H2O C6H12O6+6O2+6H2O，可知反應(yīng)前后氣體體積不變，所以不需要調(diào)節(jié)針筒容

14、量就可使水滴維持在X處。（2）光照條件下，由于光合作用吸收的CO2由緩沖液補充，緩沖液能維持CO2濃度，同時釋放出O2導(dǎo)致密閉裝置內(nèi)氣體壓強增大，若使水滴X不移動，其針筒中單位時間內(nèi)O2氣體容量的增加就代表表觀光合速率的大小。由題可知，若以釋放出的氧氣量來代表表觀光合速率，該植物的表觀光合作用速率是（） 3=1.2(mL/h)。（3）瓶中液體改放為NaOH溶液，則裝置內(nèi)CO2完全被吸收，植物體不能進行光合作用，只能進行呼吸作用，瓶中氣體的變化即呼吸消耗的O2的變化。則在有光條件下該植物的真正光合速率 = 表觀光合速率 + 呼吸速率，既1.2+0.12=1.4（mL/h）。 光能葉綠體第12頁，

15、共21頁，2022年，5月20日，3點43分，星期一變式訓(xùn)練3：以下實驗是對低等植物的水域生態(tài)系統(tǒng)進行的測定。步驟1：取兩個相同的透明玻璃瓶，分別編號為1號、2號。步驟2：用兩個瓶同時從水深3m處取水樣（都裝滿），立即測定2號瓶中的溶氧量，將1號瓶密封瓶口沉入原取水樣處。步驟3：24h后將1號瓶取出，測定瓶中的溶氧量。按以上步驟重復(fù)3次，結(jié)果1號瓶溶氧量平均值為6.5mg，2號瓶溶氧量平均值為5.3mg。（1）24h后，1號瓶中溶氧變化量是 ，這說明 。（2）經(jīng)過24h后，1號瓶增加的有機物量（假設(shè)全為葡萄糖）為 。（3）現(xiàn)欲使實驗過程同時還能測出1號瓶24h中實際合成的有機物總量，需補充3號

16、瓶進行實驗。簡述需補充的實驗內(nèi)容（請自行選擇實驗用具）： 。（4）設(shè)3號瓶溶氧量平均值為a，則1號瓶實際合成葡萄糖量為 。增加1.2mg水生植物光合作用強度大于呼吸作用1.125mg另取一個和1號、2號相同的瓶，設(shè)法使之不透光，設(shè)為3號瓶，其他處理和1號瓶相同，24h后測定溶氧量，重復(fù)3次，去平均值。15/16(6.5-a)第13頁，共21頁，2022年，5月20日，3點43分，星期一【解題思路與答案】實驗前測量2號瓶的溶氧量和實驗后測量1號瓶的溶氧量，其目的還是測量2號瓶實驗前后的溶氧量變化。為了使2號瓶實驗前后保持水量、水質(zhì)等的一致性，故設(shè)置1號瓶以進行開始溶氧量的測量。利用溶氧增加量可以

17、計算出有機物的積累量。由上述分析可知，實驗原理是利用水生低等植物光合作用氧氣的產(chǎn)生與所有水生生物呼吸作用氧氣的消耗關(guān)系計算該水層的生產(chǎn)能力，即生產(chǎn)者在一晝夜積累有機物的量。（1）實驗開始時，1號瓶溶氧量應(yīng)與2號瓶一樣為5.3mg，24h后變成6.5mg，溶氧量增加的原因是由一晝夜中該水層水生植物光合作用產(chǎn)氧量超過所有水生生物的呼吸作用耗氧量引起的；（2）根據(jù)溶氧增加量可直接計算葡萄糖積累量為1.125 mg；（3）另取一個和1號、2號相同的瓶，設(shè)法使之不透光，設(shè)為3號瓶，其他處理和 1號瓶相同，24h后測定溶氧量，重復(fù)3次，去平均值。（4）根據(jù)現(xiàn)有實驗條件，只能測知1號瓶溶氧增加量。要想知道1

18、號瓶24h產(chǎn)生氧氣的總量，根據(jù)氧氣產(chǎn)生總量溶氧增加量生物消耗量，必須再測知1號瓶中所有生物的耗氧量，所以需要另設(shè)一個同樣的黑色不透光的3號瓶，使該瓶生物只進行呼吸作用，處理方法同1號瓶。24h后測3號瓶溶氧量，設(shè)為a，則瓶中24h耗氧量為（5.3a）mg，所以1號瓶產(chǎn)生氧氣的總量為（6.55.3）mg（5.3a）mg，根據(jù)6O2C6H12O6列出方程： 180/y632/（6.55.3）（5.3a） y180(6.5a)/63215(6.5a)/16第14頁，共21頁，2022年，5月20日，3點43分，星期一四、定性比較光合作用強度的大小-小葉片浮起數(shù)量法例4探究光照強弱對光合作用強度的影響

19、，操作過程如下：步驟操作方法說明材料處理打孔取生長旺盛的菠菜葉片綠葉，用直徑為1cm的打孔器打出小圓形葉片30片。注意避開大的葉脈。抽氣將小圓形葉片置于注射器內(nèi)，并讓注射器吸入清水，待排出注射器內(nèi)殘留的空氣后，用手堵住注射器前端的小孔并緩緩拉動活塞，使小圓形葉片內(nèi)的氣體逸出。這一步驟可重復(fù)幾次。沉底將內(nèi)部氣體逸出的小圓形葉片，放入黑暗處盛有清水的燒杯中待用。葉片細胞間隙充滿水而全都沉到水底。分組取3只小燒杯，標記為A、B、C，分別倒入20mL富含CO2的清水。分別向3只小燒杯中各放入10片小圓形葉片。事先可用口通過玻璃管向清水內(nèi)吹氣。對照用3盞40 W臺燈分別向A、B、C 3個實驗裝置進行強、

20、中、弱三種光照。光照強弱（自變量）可通過調(diào)節(jié)來決定。觀察觀察并記錄葉片浮起的數(shù)量（因變量）。實驗預(yù)期：_燒杯中的小葉片浮起的數(shù)目最多。第15頁，共21頁，2022年，5月20日，3點43分，星期一 本實驗除通過觀察相同時間內(nèi)，葉片上浮數(shù)量的多少來反映光合作用速率的大??；還可以通過三個燒杯中上浮相同葉片數(shù)量所用時間的長短來描述。但該實驗方法只能定性比較，無法測出具體的量變。即該實驗方法只能比較大小，無法測出具體的量變。 小葉片浮起數(shù)量法的原理和不足答案： 臺燈與實驗裝置間的距離 A第16頁，共21頁，2022年，5月20日，3點43分，星期一五、測裝置中CO2濃度的變化-紅外線CO2傳感器原理：

21、由于CO2對紅外線有較強的吸收能力，CO2的多少與紅外線的降低量之間有一線性關(guān)系,因此CO2含量的變化即可靈敏地反映在檢測儀上，常用紅外線CO2傳感器來測量CO2濃度的變化。 第17頁，共21頁，2022年，5月20日，3點43分，星期一例5 為測定光合作用速率，將一植物幼苗放入大錐形瓶中，瓶中安放一個CO2傳感器來監(jiān)測不同條件下瓶中CO2濃度的變化，如下圖5所示。相同溫度下，在一段時間內(nèi)測得結(jié)果如圖6所示。請據(jù)圖回答：（1）在60120min時間段內(nèi)，葉肉細胞光合作用強度的變化趨勢為 。理由是 。（2）在60120min時間段，瓶內(nèi)CO2濃度下降的原因是 。此時間段該植物光合速率為ppmmin。逐漸降低 CO2濃度降低的趨勢逐漸降低 植物的光合作用強度大于呼吸作用強度 25 第18頁，共21頁，2022年，5月20日，3點43分，星期一解析： （ 1 ）在60120min時間段內(nèi)，葉肉細胞光合作用強度的變化趨勢為逐漸降低，理由是C02的濃度逐漸降低。（2）在60120min時間段，瓶內(nèi)CO2濃度下降的原 因是：植物的光合作用強度大于呼吸作用強度，CO2 不斷減少。用瓶中安放的CO2傳感器來監(jiān)測瓶中CO2 濃度60min內(nèi)的變化是1500500 = 1000 （ppm）,該 數(shù)值是60min內(nèi)凈光合作用消耗