Question

( 7 分）在探究光照强度与光合作用总产物的相互关系时，某研究人员借用了德国植物学家萨克斯证明植物的光合作用产生淀粉的实验方案，做了如下实验：

[实验原理 ]

在一定范围内随光照强度的增加，光合速率增强，光合总产物增加。

[实验步骤]

（1）选 15 株长势相似的天竺葵分成 5 组，在每株相同位置选出 1 片叶片，在主脉的一侧用锡箔纸遮光处理。

（2）分别用100W、200W、300W、400W、500W的冷光源在距离植物 （填“相同”或“不同”）处照射 2 小时，其他条件均相同。

（3）2 小时后，用打孔器在每片叶片主脉两侧对称位置各取 5 片小圆形叶片烘干称重，取平均值。用 X 表示曝光一侧的质量， Y 表示遮光一侧的质量。计算得出光合总产物的相对值，结果如下表。

[结果与讨论]

（1）用X、Y表示2小时内小圆形叶片光合总产物的质量 。

（2）在如下的坐标系中画出小圆形叶片光合总产物的相对值随光照强度变化的曲线。

（3）当光照强度大于 400W 之后，光照强度继续增加，小圆形叶片的光合总产物不再增加。若要继续提高光合速率，可采用的措施是 。

（4）与100W的光照强度相比，光照强度为 300W 时叶片光合作用光反应产生的[H]、ATP量增加，并提供给暗反应，导致 （填“C3”或“C5 "）减少。

（5）在统计数据时发现，第二组中有 2 株数据偏差较大。经分析可能是植物自身的色素含量造成的，通过对叶绿体色素的提取及纸层析法分离后，以观察到滤纸条上色素带的 作为判断依据。

（6）常规测定植物光合速率的方法是：将植物叶片先后放置在无光及有光条件下处理后，然后再测量和统计植物的实际光合速率。与常规的实验方法相比，本实验对植物叶片的处理方法，可以避免 等干扰因素对实验结果的影响。

Answer 1

[实验步骤]（2）相同 [结果与讨论] （1）X-Y

（2）

（3）适当提高CO2浓度（适当提高温度、合理施肥等） （4）C3

（5）宽度或颜色深浅 （6）温度（O2浓度、水分等）

【解析】

试题分析：[实验步骤]（2）根据题意，本实验的目的是研究光照强度与光合作用总产物的相互关系，所以实验的自变量是光照强度，从步骤安排可知，实验所用的灯泡发光强度不同，已经含有光照强度这一个自变量不同，则不同组的其它量均属于无关变量，对照实验要求各组的无关变量要相同且适宜，所以各组的光源与植物间距离属于无关变量，各组的距离应相同。

[结果与讨论]（1）根据题意可知，X表示曝光一侧的质量， Y表示遮光一侧的质量，若实验前每侧叶片的质量为M，则2小时内叶片呼吸作用消耗的有机物量为M-Y，2小时内叶片净光合作用积累的有机物量为X-M,则2小时内叶片光合总产物的质量=呼吸作用消耗的有机物量+净光合作用积累的有机物量=（M-Y）+（X-M）= X-Y。

（2）根据表中记录的结果可知，若以光照强度为横坐标，以光合总产物的相对值为纵坐标，根据表中记录的结果可标出5种不同光照强度时的光合总产物的相对值，然后将这些点用线连接起来即可。

（3）当光照强度大于 400W 之后，光照强度继续增加，小圆形叶片的光合总产物不再增加，说明光照强度不是光合速率的限制因素，CO2浓度、温度、矿质元素等是光合速率的限制元素。因此若要继续提高光合速率，可采用适当提高CO2浓度或适当提高温度或合理施肥等措施。

（4）与 100W 的光照强度相比，光照强度为 300W 时叶片光合作用光反应产生的[H]、ATP量增加，并提供给暗反应用于还原C3，导致C3含量减少，C5含量增加。

（5）第二组中有2株数据偏差较大，若是植物自身的色素含量减少造成的，通过对叶绿体色素的提取及纸层析法分离后，则会观察到滤纸条上色素带的宽度变窄或颜色变浅。

（6）根据题意，与常规的实验方法相比，本实验对植物叶片的处理方法，可以避免温度或O2浓度或水分等干扰因素对实验结果的影响。

考点：本题考查光照强度与光合作用关系的相关实验，意在考查考生能理解所学知识的要点，能运用所学知识与观点，通过比较、分析与综合等方法对生物学实验进行解释、推理，做出合理判断或得出正确结论的能力。