Question

3．在適宜的光照下，某科研小組以小麥為研究對(duì)象，以研究溫度、CO₂濃度及氮肥對(duì)植物代謝的影響．實(shí)驗(yàn)1是研究溫度對(duì)小麥光合作用與呼吸作用的影響，結(jié)果如圖1所示．實(shí)驗(yàn)2是在盆栽條件下，利用人工氣候室分別設(shè)置兩種CO₂濃度和兩種施氮量的實(shí)驗(yàn)處理，實(shí)驗(yàn)材料分為四組，每一組種植10盆．在小麥抽穗期選擇晴天，用光合作用測(cè)定儀于上午8：30-11：30連續(xù)7天進(jìn)行光合速率的測(cè)定，結(jié)果如圖2所示．請(qǐng)回答下列問(wèn)題．

（1）圖1所示的結(jié)果表明溫度對(duì)光合作用和呼吸作用都有重要影響，其中與呼吸作用有關(guān)的酶的適宜溫度更高．溫度主要影響光合作用的暗反應(yīng)階段，光反應(yīng)階段產(chǎn)生的[H]和ATP用于暗反應(yīng)中三碳化合物的還原過(guò)程．在10℃時(shí)，光合作用速率大于（大于、小于）呼吸作用速率，光合作用速率與呼吸作用速率相等時(shí)對(duì)應(yīng)的溫度是40℃，溫度在30℃時(shí)真光合作用速率最大．
（2）從圖2所示的實(shí)驗(yàn)的結(jié)果可知最有利于小麥光合作用的條件組合是高大氣CO₂和200mg．kg^-1施氮量．N元素是光合作用中許多重要物質(zhì)的組成成分，如果某同學(xué)要測(cè)定施氮后葉片葉綠素含量，可取葉片5克放入研缽加二氧化硅和碳酸鈣研磨，同時(shí)加入一定量的無(wú)水乙醇以提取色素，后再用紙層析法方法分離出葉綠素進(jìn)行測(cè)定．
（3）在實(shí)驗(yàn)2的研究過(guò)程中測(cè)定光合速率每天選定8：30-11：30這一時(shí)間段是為了控制光照強(qiáng)度、溫度等無(wú)關(guān)變量，題中可減少實(shí)驗(yàn)誤差的措施有每一處理種植10盆和連續(xù)7天進(jìn)行測(cè)定．
（4）要利用該裝置研究施加200mg•kg^-1氮素肥料對(duì)植物呼吸作用的影響，利用該裝置需要在黑暗條件下測(cè)定．

Answer 1

分析 影響光合作用的環(huán)境因素包括：光照強(qiáng)度、溫度、二氧化碳濃度、含水量以及礦質(zhì)元素的含量等．
實(shí)驗(yàn)中的變量包括：兩種CO₂濃度和2種施氮量．分析時(shí)利用單一變量進(jìn)行分析：在二氧化碳濃度相同時(shí)，200mgkg^-1施氮量的光合速率均高于施氮量為0的；在施氮量相同時(shí)，高大氣CO₂濃度均高于正常大氣CO₂濃度．

解答 解：（1）據(jù)圖1分析，光合作用的最適溫度大約是30℃，呼吸作用的最適溫度大約是40℃，呼吸作用的有關(guān)酶的最適溫度較高．溫度主要影響光合作用的暗反應(yīng)階段，原因是暗反應(yīng)需要多種酶的參與．光反應(yīng)階段產(chǎn)生的[H]和ATP用于暗反應(yīng)中三碳化合物的還原過(guò)程．圖中，在10℃時(shí)，凈光合作用速率大于0，說(shuō)明光合速率大于呼吸速率．
（2）從圖中不難看出，最有利于小麥光合作用的條件組合是高大氣CO₂和200mg•kg^-1施氮量，CO₂濃度主要影響光合作用的喑反應(yīng)過(guò)程中CO₂的固定．葉綠體中的色素難溶于水易溶于有機(jī)溶劑，提取時(shí)所用的試劑是丙酮或無(wú)水乙醇．分離色素需要使用紙層析法．
（3）影響光合作用的因素有很多，為了使該實(shí)驗(yàn)結(jié)果更加準(zhǔn)確，無(wú)關(guān)變量應(yīng)控制相同且遙宜，如光照強(qiáng)度和溫度；每一組種植10盆和連續(xù)7天進(jìn)行測(cè)定都是為了減少偶然因素帶來(lái)的實(shí)驗(yàn)誤差．
（4）黑喑條件下植物不進(jìn)行光合作用，只進(jìn)行細(xì)胞呼吸，因此在黑暗中測(cè)定呼吸作用較好．
故答案為：
（1）呼吸     暗反應(yīng)    三碳化合物的還原        大于    40    30
（2）高大氣CO₂和200mg．kg^-1施氮量         無(wú)水乙醇     紙層析法
（3）光照強(qiáng)度、溫度        每一處理種植10盆和連續(xù)7天進(jìn)行測(cè)定
（4）黑暗

點(diǎn)評(píng) 本題著重考查了影響光合作用的環(huán)境因素以及探究實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)等方面的知識(shí)，意在考查考生的析圖能力和實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)能力，難度適中．解題中，考生要能夠識(shí)記色素提取的原理；明確對(duì)照實(shí)驗(yàn)中應(yīng)遵循單一變量原則，無(wú)關(guān)變量要保持相同且適宜；測(cè)定呼吸速率時(shí)裝置在暗黑條件下可以排除光合作用的影響．