测定光合作用速率的方法

测定光合作用速率的方法

真正(总，实际)光合速率＝表观（净）光合速率+呼吸速率

（一）“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

物质积累数

例1 某研究小组用番茄进行光合作用实验，采用“半叶法”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(A)遮光，另一部分(B)

不做处理，并采用了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6小时后，在A 、B 的对应部位截取同等面积的叶片，烘干称重，分别记为MA 、MB ，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mg/(dm2·h)。

问题：若M=MB-MA ，则M 表示

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输出)，于不同时间分别在同一叶片上陆续取下面积为1cm 2的叶圆片烘干后称其重

量，测得叶片的叶绿体光合作用速率=(3y 一2z —x)／6 g ·cm -2·h -1(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)。则M 处的实验条件是( )

A ．下午4时后将整个实验装置遮光3小时

B ．下午4时后将整个实验装置遮光6小时

C ．下午4时后在阳光下照射1小时

D ．晚上8时后在无光下放置3小时

（二）气体体积变化法---测光合作用O2产生的体积

例2 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（忽略

温度对气体膨胀的影响）。

①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；1小时后记录红墨

水滴移动的方向和刻度，得X 值。

②测定植物的净光合作用强度：装置的烧杯中放入NaHCO3缓冲溶液；

将装置放在光照充足、温度适宜的环境中；1小时后记录红墨水滴移动

的方向和刻度，得Y 值。

变式训练2 . 图4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

CO2的固定量 O2的产生量

葡萄糖的产生

（制造）量

呼吸释放CO2量 呼吸消耗O2量 呼吸消耗葡萄糖量 CO2的吸收量

O2的释放量 葡萄糖的积累量

化碳浓度，该` 装置置于20℃环境中。实验开始时，针筒的读数是0.2mL，毛细管内的水滴在位置X。20min 后，针筒的容量需要调至0.6mL的读数，才能使水滴仍维持在位置X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清水，重复上述实验，20min后，要使水滴维持在位置X处，针筒的容量（需向左/需向右/不需要）调节。

（2）若以释放出的氧气量来代表净光合作用速率，该植

物的净光合作用速率是 mL/h。

（3）若将图中的碳酸氢钠溶液换成等量浓氢氧化钠溶

液，在20℃、无光条件下，30min后，针筒的容量需要

调至0.1mL的读数，才能使水滴仍维持在X处。则在有

光条件下该植物的实际光合速率

是 mL/h。

（三）、测溶氧量的变化---黑白瓶法

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，

的原因是；该瓶中所有生物细胞呼吸消耗的O2量为 mg/L·24h。

（2）当光照强度为c时，白瓶中植物光合作用产生的氧气量为 mg/L·24h。

（3）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耗氧量所需。

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。

步骤1：取两个相同的透明玻璃瓶，分别编号为1号、2号。

步骤2：用两个瓶同时从水深3m处取水样（都装满），立即测定2号瓶中的溶氧量，将1号瓶密封瓶口沉入原取水样处。

步骤3：24h后将1号瓶取出，测定瓶中的溶氧量。按以上步骤重复3次，结果1号瓶溶氧量平均值为6.5mg，2号瓶溶氧量平均值为5.3mg。

（1）24h后，1号瓶中溶氧变化量是，这说明

。

（2）经过24h后，1号瓶增加的有机物量（假设全为葡萄糖）为

。

（3）现欲使实验过程同时还能测出1号瓶24h中实际合成的有机物总量，需补充3号瓶进行实验。简述需补充的实验内容（请自行选择实验用具）：

（4）设3号瓶溶氧量平均值为a，则1号瓶实际合成葡萄糖量为。

（四）、测装置中CO2浓度的变化---红外线CO2传感器

原理：由于CO2对红外线有较强的吸收能力，CO2的多少与红外线的降低量之间有线性关系,因此CO2含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CO2浓度的变化。

例4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CO2传感器来监测不同条件下瓶中CO2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6所示。请据图回答：

（1）在60～120min时间段内，叶肉细胞光合作用强度的变化趋势为。理由是。

（2）在60～120min时间段，瓶内CO2浓度下降的原因是。此时间段该植物总光合速率为 ppm／min。

变式训练4：将一株绿色植物置于密闭锥形瓶中，如图-3所示。在连续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CO2浓度变化结果如图-4所示。据此分析可知（）

A．最初10min内，瓶内CO2浓度逐渐下降，说明植物的光合作用逐渐增强

B．第20～30min内，瓶内植物光合作用逐渐减弱，呼吸作用逐渐增强

C．第40～60min内，瓶内植物的光合作用速率与呼吸作用速率大致相等

D．瓶内植物在照光时段内实际的光合作用速率平均约为90ppmCO2/min

（五）、比较光合作用强度的大小---小叶片浮起数量法

例5 探究光照强弱对光合作用强度的影响，操作过程如下：

小叶片浮起数量法的原理和不足

植物进行光合作用,吸收CO2,释放O2,由于O2在水中溶解度小,而在叶肉细胞间隙积累,使叶片上浮。

本实验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；还可以通过三个烧杯中