光合作用速率的测定方法(完整资料).doc

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光合作用速率的测定方法

一、“半叶法”-测光合作用有机物的生产量。即单位时间、单位叶面积干物质的量

【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（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，或用呼吸抑制剂处理）阻止两部分的物质和能量转移。在适宜光照下照射6h 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M A —M B ，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 (dm 2·h)。

问题：若M=M B —M A ，则M 表示____ 。

【解析】如图l 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。

设初始质量为a ，呼吸作用消耗质量为b ，净光合质量为b ，则：M A =a —b ，M B =a+c ，所以：M=M B -M A =c+b ，即M 表示总光合作用质量。

这样，真正光合速率（单位：mg/dm 2．h ）就是M 值除以时间再除以叶面积。

【答案]B 叶片被截取部分在6h 内光合作用合成的有机物总

量

二、气体体积变化法—一测光合作用O

2产生（或CO

2

消耗）的

体积

【例2】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NaOH溶液适量；将玻璃钟罩遮光处理，放在适宜温度的环境中；th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：在该装置的小烧杯中放入NaHCO

3

缓冲溶液适量；将装置放在光照充足、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Y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：

项目红墨水滴原因分析

测定植物呼吸a．C．

测定植物净光b．d．

理，绿色植物只进行呼吸作用。植物进行有氧呼吸消耗O

2

，而

释放的CO

2

气体被装置中烧杯里的NaOH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X 就代表植物进行有氧呼吸消耗的O 2量，即有氧呼吸产生的CO 2量。

(2)测定植物的净光合作用强度：装置的烧杯中放入的NaHCO 3缓冲溶液可维持装置中的CO 2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O 2，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Y 就代表表观光合作用释放的O 2量，也就是表观光合作用吸收的CO 2量。

故，依据实验原理：真正光合速率=呼吸速率+表观光合速率，就可以计算出光合速率。

【答案】a ．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，植物进行有氧呼吸消耗O 2，而释放的CO 2气体被装置中烧杯里的NaOH 溶液吸收，导致装置内气体压强减小，红色液滴向左移动b ．向右移动d ．装置的烧杯中放入的NaHCO 3缓冲溶液可维持装置中的CO 2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O 2，致装置内气体量增加，红色液滴向右移动

三、黑白瓶法——测溶氧量的变化

【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6对黑白瓶中，从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1h 后以温克碘量法测定各组培养瓶中O 2的含量，记录数据如表所示：

是 。该瓶中所有生物细胞呼吸消耗的O 2量为 mg/L ·h 。

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

(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。

【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3 mg/L 的原因是：黑瓶不透光，植物不能进行光合作用产生O 2，其中的生物呼吸消耗O 2，该瓶中所有生物细胞呼吸消耗的O 2量为：原初溶解氧-lh 后含氧量，即10 - 3-7 (mg/L ·h)。

(2)当光照强度为c 时，表观光合速率的大小为：1h 后氧含量一原初溶解氧，即24 - 10=14 (mg/L ·h)。呼吸速率为10—3=7 (mg/L ·h)。真正光合速率为14+7=21 (mg/L ·h)。

(3)黑暗时，黑白瓶都是3 mg/L ·h 。说明水中生物呼吸速率为10—3=7 (mg/L ·h)。所以光照强度至少为a 时，净光合速率为10—3=7 (mg/L ·h)，才能维持该水层中生物正常生活耗氧量

所需。

【答案】(1)黑瓶中植物不能进行光合作用产生O

2

，生物呼吸

消耗O

2

7 (2) 21 (3)a

四、小叶片浮起数量法——定性比较光合作用强度的大小

【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：

光合作用速率的大小，还可以通过3个烧杯中上浮相同叶片数量所用时间的长短进行描述，但该实验方法只能比较大小，无法测出具体的量变。

【答案】①台灯与实验装置间的距离②A

五、红外线CO

2传感器——测量装置中CO

2

浓度的变化

由于CO

2对红外线有较强的吸收能力，CO

2

的多少与红外线

的降低量之间有一定的线性关系，因此CO

2

含量的变化即可灵敏