Question

3．为探究人类活动导致环境中氮含量增加对植物生长的影响．生物兴趣小组以某植物幼苗为对象在野外进行模拟实验，结果如表．回答下列问题：

组别	实验处理	最大净光合速率 μmolCO2•m-2•S-1	呼吸速率 μmolCO2•m-2•S-1	全株干重 g
1	自然土壤	4.25	0.78	8.76
2	自然土壤+低氮	5.42	0.81	14.21
3	自然土壤+中氮	6.36	0.85	23.52
4	自然土壤+高氮	6.09	1.04	20.19

注：全株干重在若干天后测得
（1）该植物根细胞能从自然土壤溶液中吸收氮，这个过程需要消耗细胞中细胞质基质、线粒体（填细胞结构）产生的ATP，理由是该离子跨膜进入根部细胞的方式为主动运输，需要消耗能量．
（2）适当增施氮肥可导致光合速率上升的原因是直接影响植物体内叶绿素和光合作用有关酶的合成．
（3）第4组比第3组全株干重减少，从细胞代谢角度分析，原因是高氮处理下，白天净光合速率下降，有机物积累量更少，晚上呼吸速率升高，消耗有机物更多，所以全株干重减少．

Answer 1

分析 结合题意，分析该实验的结果可知，该实验的目的研究土壤中含氮量对光合作用和呼吸作用的影响．其中实验的自变量是土壤的含氮量，测定的因变量有三个：最大净光合速率、呼吸速率和植株干重．从表中数据分析，适当增施氮肥可导致光合速率和呼吸速率上升，这是因为氮元素是直接影响植物体内有关光合作用和呼吸作用中的叶绿素、酶等物质合成的必需元素．但超过一定含量范围之后，植株的最大净光合速率和干重反而减少，只有呼吸速率在继续增加．这说明高氮处理，白天净光合速率下降，有机物积累量更少，而晚上呼吸速率升高，消耗有机物更多，所以全株干重减少．

解答 解：（1）植物根细胞能从自然土壤溶液中吸收氮是主动运输，需要消耗细胞呼吸作用产生的ATP，而植物细胞呼吸作用的场所是细胞质基质和线粒体．
（2）结合前面的分析可知，适当增施氮肥可导致光合速率上升的原因最直接的云因是氮元素是合成光合作用有关酶和叶绿素的必需元素．
（3）结合前面的分析可知：超过一定含量范围之后，植株的最大净光合速率和干重反而减少，只有呼吸速率在继续增加．这说明高氮处理，白天净光合速率下降，有机物积累量更少，而晚上呼吸速率升高，消耗有机物更多，所以全株干重减少．
故答案为：（1）细胞质基质、线粒体    该离子跨膜进入根部细胞的方式为主动运输，需要消耗能量
（2）叶绿素和光合作用有关酶
（3）高氮处理下，白天净光合速率下降，有机物积累量更少，晚上呼吸速率升高，消耗有机物更多，所以全株干重减少

点评 本题关键在于抓住实验自变量，分析所测定的几个因变量之间的关系，即植株干重增加量=植株白天净光合速率×实验时间-晚上呼吸速率×实验时间．