Question

为研究氮元素对植物光合作用的影响，科研人员利用缺氮的完全培养液培养玉米幼苗，一段时间后，分别测定各组玉米幼苗的气孔导度（气孔对水蒸气、CO₂等气体的传导度）和净光合速率相对值，将结果绘成曲线如下。请据图分析回答：

（1）随着培养液中氮浓度的增加，气孔导度_____，净光合速率_________。玉米幼苗生长发育所需的最适氮浓度为______mmol/L。

（2）培养液中氮浓度为4 mmol/L时，叶绿体光反应阶段产生的O₂_______（填“部分”或“全部”）扩散到线粒体中被消耗掉，原因是_______________。

（3）当培养液中氮浓度由12 mmol/L增加到16mmol/L时，玉米幼苗叶肉细胞的胞间CO₂浓度变化趋势是______（填“降低”、“升高”或“不变”），合理的解释是______________。

（4）沙尘天气影响玉米生长。一方面沙尘导致光照减弱直接影响叶绿体中_____的产生，另一方面沙尘堵塞气孔影响暗反应阶段的_____，导致光合作用速率下降。

Answer

先增加后不变 先增加后降低 8 部分 光合作用产生O2速率大于呼吸作用消耗O2速率（或净光合速率大于0） 升高 气孔导度不变，但净光合速率下降，CO2消耗速率降低 ATP和[H] CO2固定

【解析】【试题分析】

本题考查光合作用过程中的物质变化、影响光合作用的因素等知识点。据图分析可知，随着培养液中氮浓度的增加，净光合速率逐渐增加，在8 mmol/L左右时最高，之后逐渐减少；气孔导度先增加后不变。光合作用的光反应阶段产生的[H]和ATP可用于暗反应中C3的还原。实际光合速率＝净光合速率＋呼吸速率。据此答题。

（1）据图可知，随着培养液中氮浓度的增加，气孔导度先增加后不变；净光合速率先增加后降低；氮浓度为8 mmol/L时，净光合速率最大，可推知玉米幼苗生长发育所需的最适氮浓度为8 mmol/L。

（2）据图可知，培养液中氮素浓度在4mmol/L的条件下，净光合速率大于零，光合作用产O2速率大于呼吸作用消耗O2速率，所以玉米幼苗叶肉细胞中，叶绿体在光反应阶段产生的O2，只有一部分能扩散到该细胞的线粒体中被消耗掉，其余的O2会释放到细胞外。

（3）当培养液中氮浓度由12 mmol/L增加到16mmol/L时，气孔导度不变，但净光合速率下降，CO2消耗速率降低，所以此时玉米幼苗叶肉细胞的胞间CO2浓度变化趋势是升高。

（4）一方面沙尘导致光照减弱直接影响叶绿体中ATP和[H] 的产生，另一方面沙尘堵塞气孔影响暗反应阶段的CO2固定，导致光合作用速率下降。