光合速率的测定方法例析

光合速率的测定方法例析

光合作用是高考的重点内容，如何提高光合作用总产量，是科研人员一直要解决的与人类社会和生活息息相关的生物学问题，而提高光合作用总产量的关键是提高光合作用速率，简称光合速率。

光合速率指单位时间、单位叶面积的CO

2的吸收量或者是O

2

的释放量；也可以用单

位时间、单位叶面积干物质积累数表示。通常以每小时每平方分米叶面积吸收二氧化碳毫克数表示（mg/ dm2·h），一般测定光合速率的方法都没有考虑叶子的呼吸作用，所以测定的结果实际是光合作用速率减去呼吸作用速率的差数，叫做表观光合速率或净光合速率。若能测出其呼吸速率,把它加到表观光合速率上去,则可测得真正光合速率，真正光合速率=表观光合速率+呼吸速率。

光合速率常见的测定方法有哪些呢？光合速率又是如何计算的呢？请看以下几种光合速率的测定方法。

1.“半叶法”---测光合作用有机物的生产量，即单位时间、单位叶面积干物质产生总量

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，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/(dm2·h)。

问题：若M=M

B -M

A

，则M表

示。

解析：本方法又叫半叶称重法，常用大田农作物的光合速率测定。

如图1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。

题中：M

B

表示6小时后叶片初始质量+光合作用有机物的总产量-呼吸作用有机物的消耗量，

M

A

表示6小时后初始质量-呼吸作用有机物的消耗量，

所以，M=M

B -M

A

，就是光合作用有机物的经过6小时干物质的积累数（B叶片被截取

部分在6小时内光合作用合成的有机物总量）。

这样，真正光合速率（单位：mg /dm2·h）就是M值除以时间再除以面积就可测得。

答案： B叶片被截取部分在6小时内光合作用合成的有机物总量

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1cm2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小时解析：起始干重为上午10时移走时的叶圆片干重x克，从上午10时到下午4时，叶片在这6小时内既进行光合作用，又进行呼吸作用，所以下午4时移走的叶圆片干重y 克减去上午10时移走时的叶圆片干重x克的差值，就等于该叶圆片净光合作用干物质量：（y一x）克。

若要求出呼吸作用干物质量，应将叶片遮光处理，先假设叶片遮光处理为M小时后干重为z克，下午4时移走的叶圆片干重y 克减去叶片遮光处理M小时后的干重z克差值，就是呼吸作用干物质量：（y一x）克。

已知：测得叶片的叶绿体光合作用速率=(3y一2z—x)／6 g·cm-2·h-1 ，据真正光合速率=表观光合速率+呼吸速率，得出：（3y一2z—x)／6 = （y一x）/ 6 + （y 一x）/ M ，计算出M = 3小时，A选项正确。

2 . 气体体积变化法---测光合作用O2产生(或CO2消耗)的体积

例2：某生物兴趣小组设计了图2 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NaHCO

3

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。

吸作用，植物进行有氧呼吸消耗O

2，而释放的CO

2

气体被装置烧杯中的NaOH溶液吸收，

导致装置内气体量减小，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量O

2量，也就是有氧呼吸产生的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

，致装置内气体量增加，红色液

滴向右移动，向右移动距离Y，就代表表观光合作用释放O

2

量，也就是表观光合作用吸

收的CO

2

量。

所以，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

气体被装置烧杯中NaOH溶液吸收，导致装置内气体

量减小，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NaHCO

3缓冲溶液可维持装置中的CO

2

浓度；将