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1、巫山中学生物课题组编辑 鄢洪强 整理1光合作用速率的测定方法光合作用速率的测定方法一、一、 “半叶法半叶法”-测光合作用有机物的生产量。即单位时间、单位叶面积干物质的量测光合作用有机物的生产量。即单位时间、单位叶面积干物质的量【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”对番茄叶片的光合作对番茄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（见图不做处理（见图1） ，并采用适当的方法（可先在叶柄基部用热水或热石蜡液烫伤，或用呼吸抑制剂处
2、理），并采用适当的方法（可先在叶柄基部用热水或热石蜡液烫伤，或用呼吸抑制剂处理）阻止两部分的物质和能量转移。在适宜光照下照射阻止两部分的物质和能量转移。在适宜光照下照射 6h 后，在后，在 A、B 的对应部位截取同等面的对应部位截取同等面积的叶片。烘干称重，分别记为积的叶片。烘干称重，分别记为 MAMB，获得相应数据，则可计算出该叶片的光合作用，获得相应数据，则可计算出该叶片的光合作用强度，其单位是强度，其单位是 mg (dm2h)。问题：若问题：若 M=MBMA，则，则 M 表示表示_ 。【解析解析】如图如图 l 所示，所示，A 部分遮光，这半片叶片虽不能进行光合作用，但仍可照常进行部分遮光
3、，这半片叶片虽不能进行光合作用，但仍可照常进行呼吸作用。另一半呼吸作用。另一半 B 部分叶片既能进行光合作用，又可以进行呼吸作用。部分叶片既能进行光合作用，又可以进行呼吸作用。设初始质量为设初始质量为 a，呼吸作用消耗质量为，呼吸作用消耗质量为 b，净光合质量为，净光合质量为 b，则：，则：MA=ab，MB=a+c，所以：，所以：M=MB -MA=c+b，即，即 M 表示总光合作用质量。表示总光合作用质量。这样，真正光合速率（单位：这样，真正光合速率（单位：mg/dm2h）就是）就是 M 值除以时间再除以叶面积。值除以时间再除以叶面积。【答案答案B 叶片被截取部分在叶片被截取部分在 6h 内光
4、合作用合成的有机物总量内光合作用合成的有机物总量二、气体体积变化法二、气体体积变化法一测光合作用一测光合作用 O2产生（或产生（或 CO2消耗）的体积消耗）的体积【例例 2】某生物兴趣小组设计了如图某生物兴趣小组设计了如图 2 所示的装置进行光合速率的测试实验（忽略温所示的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）度对气体膨胀的影响） 。(1)测定植物的呼吸作用强度：在该装置的小烧杯中放入适宜浓度的测定植物的呼吸作用强度：在该装置的小烧杯中放入适宜浓度的 NaOH 溶液适量；溶液适量；将玻璃钟罩遮光处理，放在适宜温度的环境中；将玻璃钟罩遮光处理，放在适宜温度的环境中；th 后记录红
5、墨水滴移动的方向和刻度，得后记录红墨水滴移动的方向和刻度，得X 值。值。巫山中学生物课题组编辑 鄢洪强 整理2(2)测定植物的净光合作用强度：在该装置的小烧杯中放入测定植物的净光合作用强度：在该装置的小烧杯中放入 NaHCO3缓冲溶液适量；将缓冲溶液适量；将装置放在光照充足、温度适宜的环境中；装置放在光照充足、温度适宜的环境中；1h 后记录红墨水滴移动的方向和刻度，得后记录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的方向并分析原因，并将结果填入表中：请你预测在植物生长期红墨水滴最可能移动的方向并分析原因，并将结果填入表中： 项目项目红墨水滴移动红墨水滴移动
6、方向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 【解析解析】(1)测定植物的呼吸作用强度时，将玻璃钟罩遮光处理，绿色植物只进行呼吸测定植物的呼吸作用强度时，将玻璃钟罩遮光处理，绿色植物只进行呼吸作用。植物进行有氧呼吸消耗作用。植物进行有氧呼吸消耗 O2，而释放的，而释放的 CO2气体被装置中烧杯里的气体被装置中烧杯里的 NaOH 溶液吸收，溶液吸收，导致装置内气体体积减小，压强减小。红色液滴向左移动，向左移动的距离导致装置内气体体积减小，压强减小。红色液滴向左移动，向左移动的距离 X 就代表植物就代表植
7、物进行有氧呼吸消耗的进行有氧呼吸消耗的 O2量，即有氧呼吸产生的量，即有氧呼吸产生的 CO2量。量。(2)测定植物的净光合作用强度：装置的烧杯中放入的测定植物的净光合作用强度：装置的烧杯中放入的 NaHCO3缓冲溶液可维持装置中缓冲溶液可维持装置中的的 CO2浓度；将装置放在光照充足、温度适宜的环境中。又处在植物的生长期，其光合作浓度；将装置放在光照充足、温度适宜的环境中。又处在植物的生长期，其光合作用强度超过呼吸作用强度，表现为表观光合作用释放用强度超过呼吸作用强度，表现为表观光合作用释放 O2，致使装置内气体量增加，红色液，致使装置内气体量增加，红色液滴向右移动，向右移动的距离滴向右移动，
8、向右移动的距离 Y 就代表表观光合作用释放的就代表表观光合作用释放的 O2量，也就是表观光合作用量，也就是表观光合作用吸收的吸收的 CO2量。量。故，依据实验原理：真正光合速率故，依据实验原理：真正光合速率=呼吸速率呼吸速率+表观光合速率，就可以计算出光合速表观光合速率，就可以计算出光合速率。率。【答案答案】a向左移动向左移动 c将玻璃钟罩遮光处理，绿色植物只进行呼吸作用，植物进行将玻璃钟罩遮光处理，绿色植物只进行呼吸作用，植物进行有氧呼吸消耗有氧呼吸消耗 O2，而释放的，而释放的 CO2气体被装置中烧杯里的气体被装置中烧杯里的 NaOH 溶液吸收，导致装置内气溶液吸收，导致装置内气体压强减小
9、，红色液滴向左移动体压强减小，红色液滴向左移动 b向右移动向右移动 d装置的烧杯中放入的装置的烧杯中放入的 NaHCO3缓冲溶液缓冲溶液可维持装置中的可维持装置中的 CO2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，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，光合作用强度超过呼吸作用强度，表现为表观光合作用释放光合作用强度超过呼吸作用强度，表现为表观光合作用释放 O2，致装置内气体量增加，红，致装置内气体量增加，红色液滴向右移动色液滴向右移动三、黑白瓶法三、黑白瓶法测溶氧量的变化测溶氧量的变化【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
10、小组从当地一湖泊的某一深度取得一桶水样，分装于 6 对黑白瓶中，从对黑白瓶中，从剩余的水样中测得原初溶解氧的含量为剩余的水样中测得原初溶解氧的含量为 10 mg/L，白瓶为透明玻璃瓶黑瓶为黑布罩住的，白瓶为透明玻璃瓶黑瓶为黑布罩住的玻璃瓶。将它们分别置于玻璃瓶。将它们分别置于 6 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 1h 后以温克碘量法测定后以温克碘量法测定各组培养瓶中各组培养瓶中 O2的含量，记录数据如表所示：的含量，记录数据如表所示：光照强度光照强度(klx)(klx)黑暗黑暗a ab bC Cd de e 白瓶溶氧量白瓶溶氧量(mg/L)(mg/L)3 3I
11、OIO1616242430303030黑瓶溶氧量黑瓶溶氧量(mg/L)(mg/L)3 33 33 33 33 33 3(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 3 mg/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/LLh。(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时，白瓶中植物光合作用产生的 O2量为量为 mg/Lh。巫山中学生物课题组编辑 鄢洪强 整理3(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生物正常生活（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。耗氧量所
12、需。【解析解析】黑白瓶法常用于水中生物光合速率的测定。白瓶是透光瓶，里面可进行光合作黑白瓶法常用于水中生物光合速率的测定。白瓶是透光瓶，里面可进行光合作用和呼吸作用；黑瓶是不透光瓶，只能进行呼吸作用。在相同条件下培养一定时间，黑瓶用和呼吸作用；黑瓶是不透光瓶，只能进行呼吸作用。在相同条件下培养一定时间，黑瓶中所测得的数据可以得知正常的呼吸耗氧量，白瓶中含氧量的变化可以确定表观光合作用中所测得的数据可以得知正常的呼吸耗氧量，白瓶中含氧量的变化可以确定表观光合作用量，然后就可以计算出总的光合作用量。量，然后就可以计算出总的光合作用量。(l)黑瓶中溶解氧的含量降低为黑瓶中溶解氧的含量降低为 3 mg
13、/L 的原因是：黑瓶不透光，植物不能进行光合作用的原因是：黑瓶不透光，植物不能进行光合作用产生产生 O2，其中的生物呼吸消耗，其中的生物呼吸消耗 O2，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：原初溶解氧量为：原初溶解氧-lh 后含氧量，即后含氧量，即 10 - 3-7 (mg/Lh)。(2)当光照强度为当光照强度为 c 时，表观光合速率的大小为：时，表观光合速率的大小为：1h 后氧含量一原初溶解氧，即后氧含量一原初溶解氧，即 24 - 10=14 (mg/Lh)。呼吸速率为。呼吸速率为 103=7 (mg/Lh)。真正光合速率为。真正光合速率为 14+7=21 (
14、mg/Lh)。(3)黑暗时，黑白瓶都是黑暗时，黑白瓶都是 3 mg/Lh。说明水中生物呼吸速率为。说明水中生物呼吸速率为 103=7 (mg/Lh)。所。所以光照强度至少为以光照强度至少为 a 时，净光合速率为时，净光合速率为 103=7 (mg/Lh)，才能维持该水层中生物正常，才能维持该水层中生物正常生活耗氧量所需。生活耗氧量所需。【答案答案】(1)黑瓶中植物不能进行光合作用产生黑瓶中植物不能进行光合作用产生 O2，生物呼吸消耗，生物呼吸消耗 O2 7 (2) 21 (3)a四、小叶片浮起数量法四、小叶片浮起数量法定性比较光合作用强度的大小定性比较光合作用强度的大小【例例 4探究光照强弱对光合作用强度的影响，操作过程如表所示：探究光照强弱对光合作用强度的影响，操作过程如表所示：步骤步骤操作方法操作方法说明说明打孔打孔取生长旺盛的菠菜叶片，用直径为取生长旺盛的菠菜叶片，用直径为 l l cmcm 的打的打孔器打出小圆形叶片孔器打出小圆形叶片 3030 片片注意避开大的叶脉注意避开大的叶脉抽气抽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
