2024届高考生物一轮复习第三单元细胞的能量供应和作用热点专题4光合作用、呼吸作用与农业生产课件

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[热点归纳]　　近年高考对细胞代谢的考查往往将光合作用和细胞呼吸综合起来，常结合具体的实例、模型或坐标曲线，或结合农业生产中的作物增产进行考查。作物生长速度取决于净光合速率，即实际光合速率与呼吸速率之差。影响光合作用的因素有光照、温度、CO2浓度、水和无机盐等，影响呼吸速率的因素有温度、O2浓度、水等。无论采取什么措施，只要能提高光合速率或降低呼吸速率，就可以达到增产的目的，具体措施总结如下： (1)常规措施：①蔬菜大棚采用无色透明的薄膜；②补光；③夜晚适当降低温度；④中耕松土。
(2)套作。在同一块田地上，在前一季作物生长后期，将后一季作物播种或栽植在前季作物的株、行间或畦间的种植方式。套作这种耕作方式可以有效地解决季节矛盾，提高复种指数，延长光照时间，提高光能利用率，从而提高产量。(3)间作。两种或多种作物，在同一块田地上，隔株、隔行或隔畦同时栽培。如豆科植物与禾本科植物(玉米与大豆)间作，这是因为大豆能通过根部的根瘤菌固定空气中的氮素，然后通过土壤环境供给玉米利用，使玉米生长旺盛，与此同时大豆的蛋白质含量也比单独种植时高。两者间作还有利于玉米充分利用阳光，不同的农作物对光照的要求不同，玉米对阳光的要求更强，大豆则相对较弱。间作有利于通风透光，充分合理地利用土地和光能，有效地预防害虫，相互促进生长，从而提高产量。
(4)轮作。在一定年限内，同一块田地按预定的顺序，轮换种植不同的作物。合理的轮作，能够改变原有的食物链，防治病虫害；合理利用土壤中的矿质元素，恢复和提高土壤肥力，有效防止土壤肥力的衰竭；还可以防止或减少杂草滋生等，最终达到提高作物产量和品质的目的。
【典例】(2020年全国Ⅰ卷)农业生产中的一些栽培措施可以影响作物的生理活动，促进作物的生长发育，达到增加产量等目的。回答下列问题：(1)中耕是指作物生长期中，在植株之间去除杂草并进行松土的一项栽培措施，该栽培措施对作物的作用有______________________________________________________________________________(答出2点即可)。 (2)农田施肥的同时，往往需要适当浇水，此时浇水的原因是_________________________________________________(答出1点即可)。 
减少杂草对水分、矿质元素和光的竞争；增加土壤氧气含量，促进根系的呼吸作用　
肥料中的矿质元素只有溶解在水中才能被作物根系吸收　
(3)农业生产常采用间作(同一生长期内，在同一块农田上间隔种植两种作物)的方法提高农田的光能利用率。现有4种作物，在正常条件下生长能达到的株高和光饱和点(光合速率达到最大时所需的光照强度)见下表。从提高光能利用率的角度考虑，最适合进行间作的两种作物是_________，选择这两种作物的理由是____________________________________________________________________________________________________________________________________________。 
作物A光饱和点高且长得高，可以利用上层光照进行光合作用；作物C光饱和点低且长得矮，与作物A间作后，能利用下层的弱光进行光合作用
【解析】(1)中耕松土过程中去除了杂草，减少了杂草和农作物之间的竞争；疏松土壤可以增加土壤的含氧量，有利于根细胞的有氧呼吸，促进矿质元素的吸收，从而达到增产的目的。(2)农田施肥时，肥料中的矿质元素只有溶解在水中，以离子形式存在，才能被作物根系吸收。(3)分析表中数据可知，作物A、D的株高较高，B、C的株高较低，作物A、B的光饱和点较高，适宜在较强光照下生长，C、D的光饱和点较低，适宜在弱光下生长，综合上述特点，应选取作物A和C进行间作，作物A可利用上层光照进行光合作用，作物C能利用下层的弱光进行光合作用，从而提高光能利用率。
解题指导(1)中耕松土是指对土壤进行浅层翻倒、疏松表层土壤。中耕松土的作用有：疏松表土、增加土壤通气性、提高地温，促进好氧微生物的活动和养分有效化、去除杂草、促使根系伸展、调节土壤水分状况。(2)矿质元素只有溶解在水中，以离子形式存在，才能被植物的根系选择吸收。
[高考试练]1.(2022年广东深圳模拟)粮草间作是农业产业结构调整，改变单一种植结构，提高单位产量的有效途径。苜蓿是重要的经济牧草，玉米是重要的经济作物。苜蓿的根有极强的吸水能力，玉米植株的高度高于苜蓿植株的。某实验小组探究了玉米和苜蓿在单作和间作模式下光合作用的情况，以及间作距离对苜蓿叶绿素含量的影响，结果如图所示。回答下列问题：
(1)与单作相比，间作时玉米和苜蓿的光合速率均有所下降。结合题干信息，可能的原因是_________________________________________________________________。 (2)间作时，要保持适当的行间距和通风，其作用是______________________________________________。 (3)苜蓿叶肉细胞中的叶绿素分布在______________________________上。根据实验结果分析，间作距离较小时，苜蓿叶绿素的含量明显较高，其生理意义是______________________________________________。 
苜蓿吸水多导致玉米缺水；玉米植株高于苜蓿植株，对苜蓿有遮光作用
避免遮光；有利于CO2的供给，促进光合作用
叶绿体的类囊体薄膜(类囊体薄膜)　
提高苜蓿对光能的吸收能力，以适应弱光环境
(4)从作物根系在土壤中分布的角度分析，“一深一浅”的两种作物更适合间作，其原因可能是________________________________________________。 
能充分利用不同深度土壤中的营养物质；能有效缓解竞争
【解析】(1)根据题意可知，苜蓿具有很强的吸水能力，因此和玉米间作可能会导致玉米缺水，从而使玉米光合速率下降；玉米植株的高度高于苜蓿的，对苜蓿具有遮光作用，会降低苜蓿的光合速率。(2)间作时，保持适当的行间距和通风，既能避免植株叶片之间相互遮光，也有利于CO2的供给，从而促进光合作用。(3)苜蓿叶肉细胞中的叶绿素分布在叶绿体的类囊体薄膜上。根据实验结果分析可知，间作距离较小时，苜蓿叶绿素的含量明显较高，其意义在于较高含量的叶绿素能提高苜蓿对光能的吸收能力，以增强其对弱光环境的适应性，增大光合速率。(4)根系“一深一浅”的作物间作，有利于充分利用不同深度土壤中的营养物质并缓解不同植物根系之间的竞争，提高经济效益。
2.(2022年广东惠州模拟)发展新农业模式，不仅充分利用林地资源，还提高经济效益，增加农民收入，与之相匹配的被称为“林下经济”的林下套种模式就出世了。科研人员打算在一片苹果园中种植大豆，图1为苹果植株光合作用过程图解，图2为不同温度下测定的净光合速率，图3为相同的条件下分别测定的P1、P2两个大豆品种的光补偿点和光饱和点。(光饱和点：在一定的光强范围内，光合强度随光照强度的上升而增加，当光照强度上升到某一数值之后，光合强度不再继续提高时的光照强度。光补偿点：光合强度和呼吸强度达到相等时的光照强度。)据图回答下列问题：
(1)图1中英文字母代表物质，①~④代表一定的生理过程。完成④过程需要的物质有_______________________；当E适当增加时，细胞中B、C含量的变化是____________、__________。 (2)据图分析，适宜在苹果园中种植的大豆品种是__________。原因是_________________________________________________________________________。 (3)根据图2__________(填“能”或“不能”)得知植物实际光合速率的最适温度，原因是__________________________________________________________________________________________。 
ATP、NADPH、多种酶　
由图2可知，P2的光饱和点比P1小，适于弱光下生长，因此P2适合在果园中套种
实际光合速率是净光合速率与呼吸速率之和，呼吸作用速率大小不知，因此实际光合速率无法得知
【解析】(1)④过程是C3的还原，需要的物质有ATP、NADPH、多种酶，物质B是NADPH、C是ATP，E是CO2，当CO2适当增加时，CO2的固定加快，C3含量增加，C3的还原加快，NADPH、ATP消耗增加，但是NADPH、ATP的合成速度不变，因此细胞中NADPH、ATP的含量都减少，即细胞中B(NADPH)、C(ATP)含量都减少。(2)由图2可知，P2的光饱和点比P1小，适于在弱光下生长，因此P2适合在果园中套种。(3)根据图2不能得知植物实际光合速率的最适温度，原因是实际光合速率是净光合速率与呼吸速率之和，呼吸作用速率大小不知，因此实际光合速率无法得知。
3.(2021年广东适应性考试)光补偿点指同一叶片在同一时间内，光合过程中吸收的CO2和呼吸过程中放出的CO2等量时的光照强度；光合速率随光照强度增加，当达到某一光照强度时，光合速率不再增加，该光照强度称为光饱和点。下表为甲、乙两个水稻品种在灌浆期、蜡熟期的光合作用相关数据。
注：灌浆期幼穗开始有机物积累，谷粒内含物呈白色浆状；蜡熟期米粒已变硬，但谷壳仍呈绿色。回答下列问题：(1)从表中的数据推测，________品种能获得较高产量，理由是_________________________________________________________。 (2)据表分析水稻叶片在衰老过程中光合作用的变化趋势是________。 
在灌浆期，乙品种的最大净光合速率比甲大，可积累的有机物多　
(3)根据该实验的结果推测，从灌浆期到蜡熟期水稻最大净光合速率的变化可能与叶片的叶绿素含量变化有关。请设计实验验证该推测(简要写出实验设计思路、预测实验结果并给出结论)。_____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
取等量的同种水稻在灌浆期和蜡熟期的叶片，分别测定其叶绿素含量。处于灌浆期的水稻叶片的叶绿素含量高，说明从灌浆期到蜡熟期水稻最大净光合速率下降是由叶片中叶绿素含量下降造成的。