Question

为探究大气CO₂浓度变化对水分利用效率的影响，研究人员对三种作物所处环境的CO₂ 浓度分别进行如下控制：自然CO₂浓度(375gμmol·mol-1，简称[375])、倍增CO₂浓度(简称[750])、倍增后恢复到自然CO₂ 浓度(先在倍增CO₂浓度下生活60天，再转入自然CO₂浓度下生活，简称[750-375])，每种作物的三种处理均设置3个重复组，测得净光合速率、蒸腾速率、水分利用效率分别如图1、2、3 所示：

（1）由上图数据分析可知，在CO₂浓度倍增条件下，三种作物的水分利用效率均___     ___，这主要是CO₂ 浓度倍增时___          ___增大与___         ____降低共同作用的结果。

（2）为进一步测定在[375]和[750]条件下干旱胁迫对大豆光合作用的影响，进行了相应探究实验，结果如下：

①水分充足、[750]时大豆的真正光合速率为__        ___。

②在水分充足条件下，[750]能显著提高大豆的光饱和点，其原因可能是：一方面CO₂ 浓度增加，暗反应中___      ___需要的能量增多；另一方面叶肉细胞中__       _的含量增加，大豆捕获光能的能力增强。

③在干旱条件下,叶片的          （结构）因减小蒸腾作用的需要部分关闭，使植物光合作用减弱。此时该结构的细胞内溶液浓度       （高于、等于或低于）细胞外溶液浓度。

④分析上表数据可知，通过生产中的____           _____措施可降低干旱对光合作用的影响。

Answer

（1）升高 净光合速率 蒸腾速率

（2）①34.99μmol·m-2·s-1 ②C3的还原 叶绿素 ③气孔 低于 ④增加水分供应，提高CO2 浓度（2 分）

【解析】（1）分析图示可知：与自然CO2 浓度相比，在CO2浓度倍增条件下，三种作物的水分利用效率均升高，这主要是CO2浓度倍增时净光合速率增大与蒸腾速率降低共同作用的结果。

（2）①净光合速率的观察指标为单位面积时间内CO2吸收量或单位面积时间内O2释放量。在水分充足、[750]时大豆的真正光合速率＝净光合速率＋呼吸速率＝31.65＋3.34＝34.99μmol·m-2·s-1。

②分析表中数据可知：在水分充足条件下，[750]能显著提高大豆的光饱和点，其原因可能是：一方面CO2 浓度增加，暗反应中C3的还原需要的能量增多，另一方面叶肉细胞中叶绿素的相对含量增加，大豆捕获光能的能力增强。

③在干旱条件下,因保卫细胞含水量减少，叶片的气孔部分关闭，蒸腾作用减弱，植物从外界吸收的CO2减少导致光合作用减弱。此时该结构的细胞内溶液浓度低于细胞外溶液浓度。

④分析上表数据可知，通过生产中的增加水分供应，提高CO2 浓度措施可降低干旱对光合作用的影响。

【考点定位】光合作用和呼吸作用。

【名师点睛】本题以“探究大气CO2浓度变化对水分利用效率的影响”的实验结果为依托，考查学生对光合作用和呼吸作用的理解和掌握情况，以及对实验现象和结果进行解释、分析和处理的能力。知道实验设计的原则、光合作用和呼吸作用的过程等是分析、解决本题的关键所在。解答此题应依据实验遵循的单一变量原则，结合题意、通过反映实验结果的柱形图和表格信息，找出实验变量（自变量、因变量、无关变量），在此基础上采取对比法，认真分析表格数据、直方图所蕴含的生物学信息，找出数据、现象、各变量之间的内在联系，并将其与“所学知识”有效地联系起来、作进一步的推理分析，并进行“图→文”，进行知识的整合和迁移。