1、光合速率测定方法总结光合速率测定方法总结光合作用光合作用净光合速率净光合速率指单位时间、单位叶面积的指单位时间、单位叶面积的CO2吸收量或者是吸收量或者是O2的释的释放量；也可以用单位时间、单位叶面积有机物的积累量来表示。放量；也可以用单位时间、单位叶面积有机物的积累量来表示。实际（真正）光合速率实际（真正）光合速率指单位时间、单位叶面积的指单位时间、单位叶面积的CO2固定量或者是固定量或者是O2的产生量；也可以用单位时间、单位叶面积有机物的制造量来表示。的产生量；也可以用单位时间、单位叶面积有机物的制造量来表示。呼吸速率呼吸速率指黑暗环境中植物单位时间、单位叶面积的指黑暗环境中植物单位时间、
2、单位叶面积的CO2释放量或者释放量或者是是O2的消耗量；也可以用单位时间、单位叶面积有机物的消耗量来表示。的消耗量；也可以用单位时间、单位叶面积有机物的消耗量来表示。真正光合速率（实际光合速率）真正光合速率（实际光合速率）=净光合速率净光合速率+呼吸速率呼吸速率概念概念一、干物质量的积累一、干物质量的积累“半叶法半叶法”-测光合作用有机测光合作用有机物的生产量，即单位时间、单位叶面积干物质积累数物的生产量，即单位时间、单位叶面积干物质积累数 例例1某研究小组用番茄进行光合作用实验，采用某研究小组用番茄进行光合作用实验，采用“半叶法半叶法”对番茄对番茄叶片的光合作用强度进行测定。其原理是：将对称
3、叶片的一部分叶片的光合作用强度进行测定。其原理是：将对称叶片的一部分(A)遮光，另一部分遮光，另一部分(B)不做处理，并采用适当的方法阻止两部分的物不做处理，并采用适当的方法阻止两部分的物质和能量转移。在适宜光照下照射质和能量转移。在适宜光照下照射a小时后，在小时后，在A、B的对应部位截的对应部位截取同等面积的叶片，烘干称重，分别记为取同等面积的叶片，烘干称重，分别记为MA、MB，获得相应数据，获得相应数据，则可计算出该叶片的光合作用强度，其单位是则可计算出该叶片的光合作用强度，其单位是mg/(dm2h)。问题：问题：（1）可用什么方法阻止两部分叶片）可用什么方法阻止两部分叶片的物质和能量转移
4、？的物质和能量转移？（2）a小时内上述小时内上述B部位截取的叶片部位截取的叶片光合作用合成有机物的总量（光合作用合成有机物的总量（M）为）为_。可先在中央大叶脉基部用热水、或热可先在中央大叶脉基部用热水、或热石蜡液烫伤或用呼吸抑制剂处理石蜡液烫伤或用呼吸抑制剂处理M=MB-MAP62变式训练变式训练1某同学欲测定植物叶片叶绿体的光合作用速率，做了如某同学欲测定植物叶片叶绿体的光合作用速率，做了如图所示实验。在叶柄基部作环剥处理图所示实验。在叶柄基部作环剥处理(仅限制叶片有机物的输入和仅限制叶片有机物的输入和输出输出)，于不同时间分别在同一叶片上陆续取下面积为，于不同时间分别在同一叶片上陆续取下
5、面积为1cm2的叶圆的叶圆片烘干后称其重量，测得叶片的叶绿体真正光合作用速率片烘干后称其重量，测得叶片的叶绿体真正光合作用速率=(3y一一2zx)6gcm-2h-1(不考虑取叶圆片后对叶生理活动的影响和温不考虑取叶圆片后对叶生理活动的影响和温度微小变化对叶生理活动的影响度微小变化对叶生理活动的影响)。则。则M处的实验条件是处的实验条件是()A下午下午4时后将整个实验装置遮光时后将整个实验装置遮光3小时小时B下午下午4时后将整个实验装置遮光时后将整个实验装置遮光6小时小时C下午下午4时后在阳光下照射时后在阳光下照射1小时小时D晚上晚上8时后在无光下放置时后在无光下放置3小时小时A二、气体体积变化
6、法二、气体体积变化法-测光合作用测光合作用O2产生产生(或或CO2消耗消耗)的体积的体积 例例2某生物兴趣小组设计了图某生物兴趣小组设计了图3装置进行光合速率的测试实验装置进行光合速率的测试实验（忽略温度对气体膨胀的影响）。（忽略温度对气体膨胀的影响）。测定植物的呼吸作用强度：装置的烧杯中放入适宜浓度的测定植物的呼吸作用强度：装置的烧杯中放入适宜浓度的NaOH溶液；将玻璃钟罩遮光处理，放在适宜温度的环境中；溶液；将玻璃钟罩遮光处理，放在适宜温度的环境中；1小时后记录红墨水滴移动的方向和刻度，得小时后记录红墨水滴移动的方向和刻度，得X值。值。测定植物的净光合作用强度：装置的烧杯中放入测定植物的净
7、光合作用强度：装置的烧杯中放入NaHCO3缓冲缓冲溶液；将装置放在光照充足、温度适宜的环境中；溶液；将装置放在光照充足、温度适宜的环境中；1小时后记录小时后记录红墨水滴移动的方向和刻度，得红墨水滴移动的方向和刻度，得Y值。值。请你预测在植物生长期红墨水滴最可能移动方向并分析原因：请你预测在植物生长期红墨水滴最可能移动方向并分析原因：项目项目红墨水滴移动方向红墨水滴移动方向原因分析原因分析测定植物呼吸作用测定植物呼吸作用速率速率a a c c 测定植物净光合作测定植物净光合作用强度用强度b b d d 向左移动向左移动向右移动向右移动c玻璃钟罩遮光，植物只进行呼吸作用，植物进行有氧呼吸消耗玻璃钟
8、罩遮光，植物只进行呼吸作用，植物进行有氧呼吸消耗O2，而释放的，而释放的CO2气气体被装置烧杯中体被装置烧杯中NaOH溶液吸收，导致装置内气体、压强减小，红色液滴向左移动溶液吸收，导致装置内气体、压强减小，红色液滴向左移动d装置的烧杯中放入装置的烧杯中放入NaHCO3缓冲溶液可维持装置中的缓冲溶液可维持装置中的CO2浓度；将装置放在光照浓度；将装置放在光照充足、温度适宜的环境中，在植物的生长期，光合作用强度大于呼吸作用强度，释充足、温度适宜的环境中，在植物的生长期，光合作用强度大于呼吸作用强度，释放放O2，致装置内气体量增加，红色液滴向右移动，致装置内气体量增加，红色液滴向右移动变式训练变式训
9、练2图图4是探究绿色植物光合作用速率的实验示意图，装是探究绿色植物光合作用速率的实验示意图，装置中的碳酸氢钠溶液可维持瓶内的二氧化碳浓度，该装置置于置中的碳酸氢钠溶液可维持瓶内的二氧化碳浓度，该装置置于20环境中。实验开始时，针筒的读数是环境中。实验开始时，针筒的读数是0.2mL，毛细管内的水，毛细管内的水滴在位置滴在位置X。20min后，针筒的容量需要调至后，针筒的容量需要调至0.6mL的读数，才的读数，才能使水滴仍维持在位置能使水滴仍维持在位置X处。据此回答下列问题：处。据此回答下列问题：（1）若将图中的碳酸氢钠溶液换成等量）若将图中的碳酸氢钠溶液换成等量清水，重复上述实验，清水，重复上述
10、实验，20min后，要使水后，要使水滴维持在位置滴维持在位置X处，针筒的容量处，针筒的容量（需向左（需向左/需向右需向右/不需要）调节。不需要）调节。（2）若以释放出的氧气量来代表）若以释放出的氧气量来代表净光合作用速率，该植物的净光合净光合作用速率，该植物的净光合作用速率是作用速率是mL/h。（3）若将图中的碳酸氢钠溶液换成等量）若将图中的碳酸氢钠溶液换成等量浓氢氧化钠溶液，在浓氢氧化钠溶液，在20、无光条件下，、无光条件下，30min后，针筒的容量需要调至后，针筒的容量需要调至0.1mL的读数，才能使水滴仍维的读数，才能使水滴仍维持在持在X处。则在有光条件下该植物的实际光合速率是处。则在有
11、光条件下该植物的实际光合速率是mL/h。1.21.4三、测溶氧量的变化三、测溶氧量的变化-黑白瓶法黑白瓶法例例3某研究小组从当地一湖泊的某一深度取得一桶水样，分装于某研究小组从当地一湖泊的某一深度取得一桶水样，分装于六对黑白瓶中，剩余的水样测得原初溶解氧的含量为六对黑白瓶中，剩余的水样测得原初溶解氧的含量为10mg/L，白，白瓶为透明玻璃瓶，黑瓶为黑布罩住的玻璃瓶。将它们分别置于六瓶为透明玻璃瓶，黑瓶为黑布罩住的玻璃瓶。将它们分别置于六种不同的光照条件下，分别在起始和种不同的光照条件下，分别在起始和24小时后以温克碘量法测定小时后以温克碘量法测定各组培养瓶中的氧含量，记录数据如下：各组培养瓶中
12、的氧含量，记录数据如下：表表2（1）黑瓶中溶解氧的含量降低为）黑瓶中溶解氧的含量降低为3mg/L的原因是的原因是；该瓶中所有生物细胞呼吸消耗的该瓶中所有生物细胞呼吸消耗的O2量为量为mg/L24h。（2）当光照强度为）当光照强度为c时，白瓶中植物光合作用产生的氧气量时，白瓶中植物光合作用产生的氧气量为为mg/L24h。（3）光照强度至少为）光照强度至少为（填字母）时，该水层产氧量才能维持（填字母）时，该水层产氧量才能维持生物正常生活耗氧量所需。生物正常生活耗氧量所需。光照强度（光照强度（klx）0 0（黑暗）（黑暗）a ab bc cd de e白瓶溶氧量白瓶溶氧量(mg/L)3 310101
13、616242430303030黑瓶溶氧量黑瓶溶氧量(mg/L)3 33 33 33 33 33 3生物呼吸消耗氧气生物呼吸消耗氧气7721aA10变式训练变式训练3：以下实验是对低等植物的水域生态系统进行的测定。以下实验是对低等植物的水域生态系统进行的测定。步骤步骤1：取两个相同的透明玻璃瓶，分别编号为：取两个相同的透明玻璃瓶，分别编号为1号、号、2号。号。步骤步骤2：用两个瓶同时从水深：用两个瓶同时从水深3m处取水样（都装满），立即测定处取水样（都装满），立即测定2号瓶中的溶氧量，将号瓶中的溶氧量，将1号瓶密封瓶口沉入原取水样处。号瓶密封瓶口沉入原取水样处。步骤步骤3：24h后将后将1号瓶取
14、出，测定瓶中的溶氧量。按以上步骤重号瓶取出，测定瓶中的溶氧量。按以上步骤重复复3次，结果次，结果1号瓶溶氧量平均值为号瓶溶氧量平均值为6.5mg，2号瓶溶氧量平均号瓶溶氧量平均值为值为5.3mg。（1）24h后，后，1号瓶中溶氧变化量是号瓶中溶氧变化量是，这说明，这说明。（2）经过）经过24h后，后，1号瓶增加的有机物量（假设全为葡萄糖）号瓶增加的有机物量（假设全为葡萄糖）为为。（3）现欲使实验过程同时还能测出）现欲使实验过程同时还能测出1号瓶号瓶24h中实际合成的有机中实际合成的有机物总量，需补充物总量，需补充3号瓶进行实验。简述需补充的实验内容（请号瓶进行实验。简述需补充的实验内容（请自行
15、选择实验用具）：自行选择实验用具）：。（4）设）设3号瓶溶氧量平均值为号瓶溶氧量平均值为a，则，则1号瓶实际合成葡萄糖量号瓶实际合成葡萄糖量为为。增加增加1.2mg水生植物光合作用强度大于呼吸作用水生植物光合作用强度大于呼吸作用1.13mg另取一个和另取一个和1号、号、2号相同的瓶，设法使之不透光，设为号相同的瓶，设法使之不透光，设为3号瓶，其他处理号瓶，其他处理和和1号瓶相同，号瓶相同，24h后测定溶氧量，重复后测定溶氧量，重复3次，取平均值。次，取平均值。15/16(6.5-a)四、定性比较光合作用强度的大小四、定性比较光合作用强度的大小-小叶片浮起数量法小叶片浮起数量法例例4探究光照强弱
16、对光合作用强度的影响，操作过程如下：探究光照强弱对光合作用强度的影响，操作过程如下：步骤步骤操作方法操作方法说明说明材材料料处处理理打打孔孔取生长旺盛的菠菜叶片绿叶，用直径为取生长旺盛的菠菜叶片绿叶，用直径为1cm的打孔器打出小圆形叶片的打孔器打出小圆形叶片30片。片。注意避开大的叶脉。注意避开大的叶脉。抽抽气气将小圆形叶片置于注射器内，并让注射器吸将小圆形叶片置于注射器内，并让注射器吸入清水，待排出注射器内残留的空气后，用入清水，待排出注射器内残留的空气后，用手堵住注射器前端的小孔并缓缓拉动活塞，手堵住注射器前端的小孔并缓缓拉动活塞，使小圆形叶片内的气体逸出。使小圆形叶片内的气体逸出。这一步
17、骤可重复几次。这一步骤可重复几次。沉沉底底将内部气体逸出的小圆形叶片，放入黑暗处将内部气体逸出的小圆形叶片，放入黑暗处盛有清水的烧杯中待用。盛有清水的烧杯中待用。叶片细胞间隙充满水而全叶片细胞间隙充满水而全都沉到水底。都沉到水底。分组分组取取3只小烧杯，标记为只小烧杯，标记为A、B、C，分别倒入，分别倒入20mL富含富含CO2的清水。分别向的清水。分别向3只小烧杯中只小烧杯中各放入各放入10片小圆形叶片。片小圆形叶片。事先可用口通过玻璃管向事先可用口通过玻璃管向清水内吹气。清水内吹气。对照对照用用3盏盏40 W台灯分别向台灯分别向A、B、C 3个实验装个实验装置进行强、中、弱三种光照。置进行强
18、、中、弱三种光照。光照强弱（自变量）可通光照强弱（自变量）可通过调节过调节来决来决定。定。观察观察观察并记录叶片浮起的数量（因变量）。观察并记录叶片浮起的数量（因变量）。实验预期：实验预期：_烧杯中的小烧杯中的小叶片叶片浮起的数目最多。浮起的数目最多。本实验除通过观察相同时间内，叶片上浮数量的本实验除通过观察相同时间内，叶片上浮数量的多少来反映光合作用速率的大小；还可以通过三个多少来反映光合作用速率的大小；还可以通过三个烧杯中上浮相同叶片数量所用时间的长短来描述。烧杯中上浮相同叶片数量所用时间的长短来描述。但该实验方法只能定性比较，无法测出具体的量变。但该实验方法只能定性比较，无法测出具体的量
19、变。小叶片浮起数量法的原理和不足小叶片浮起数量法的原理和不足五、测装置中五、测装置中CO2浓度的变化浓度的变化-红外线红外线CO2传感器传感器原理：原理：由于由于CO2对红外线有较强的吸收能力，对红外线有较强的吸收能力，CO2的的多少与红外线的降低量之间有一线性关系多少与红外线的降低量之间有一线性关系,因此因此CO2含含量的变化即可灵敏地反映在检测仪上，常用红外线量的变化即可灵敏地反映在检测仪上，常用红外线CO2传感器来测量传感器来测量CO2浓度的变化。浓度的变化。例例5为测定光合作用速率，将一植物幼苗放入大锥形瓶中，瓶中安为测定光合作用速率，将一植物幼苗放入大锥形瓶中，瓶中安放一个放一个CO
20、2传感器来监测不同条件下瓶中传感器来监测不同条件下瓶中CO2浓度的变化，如下图浓度的变化，如下图5所示。相同温度下，在一段时间内测得结果如图所示。相同温度下，在一段时间内测得结果如图6所示。请据图回所示。请据图回答：答：（1）在）在60120min时间段内，叶肉细胞光合作用强度的变化趋势时间段内，叶肉细胞光合作用强度的变化趋势为为。理由是。理由是。（2）在）在60120min时间段，瓶内时间段，瓶内CO2浓度下降的原因浓度下降的原因是是。此时间段该植物光合速率为。此时间段该植物光合速率为ppmmin。逐渐降低逐渐降低CO2浓度降低的趋势逐渐降低浓度降低的趋势逐渐降低植物的光合作用强度大于呼吸作
21、用强度植物的光合作用强度大于呼吸作用强度25变式训练变式训练3将一株绿色植物置于密闭锥形瓶中，如下图所示。在将一株绿色植物置于密闭锥形瓶中，如下图所示。在连续连续60分钟监测的过程中，植物一段时间以固定的光照强度持续分钟监测的过程中，植物一段时间以固定的光照强度持续照光，其余时间则处于完全黑暗中，其他外界条件相同且适宜，照光，其余时间则处于完全黑暗中，其他外界条件相同且适宜，测得瓶内测得瓶内CO2浓度变化结果如图浓度变化结果如图-4所示。据此分析可知（所示。据此分析可知（）A最初最初10min内，瓶内内，瓶内CO2浓度逐渐下降，说明植物的光合浓度逐渐下降，说明植物的光合作用逐渐增强作用逐渐增强B第第2030min内，瓶内植物光合作用逐渐减弱，呼吸作用内，瓶内植物光合作用逐渐减弱，呼吸作用逐渐增强逐渐增强C第第4060min内，瓶内植物的光合作用速率与呼吸作用速内，瓶内植物的光合作用速率与呼吸作用速率大致相等率大致相等D瓶内植物在照光时段内实际的光合作用速率平均为瓶内植物在照光时段内实际的光合作用速率平均为90ppmCO2/minDP61
