2023版高考生物二轮总复习热点专题5光合作用呼吸作用与农业生产课件

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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)。
(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______________________。
【答案】(1)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　(2)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)A和C　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。
1．(2020年海南卷)在晴朗无云的夏日，某生物兴趣小组测定了一种蔬菜叶片光合作用强度的日变化，结果如图。回答下列问题。
(1)据图分析，与10时相比，7时蔬菜的光合作用强度低，此时，主要的外界限制因素是__________；从10时到12时，该蔬菜的光合作用强度____________________。(2)为探究如何提高该蔬菜光合作用强度，小组成员将菜地分成A、B两块，10～14时在A菜地上方遮阳，B菜地不遮阳，其他条件相同。测得该时段A菜地蔬菜的光合作用强度比B菜地的高，主要原因是__________________________。
(3)小组成员又将相同条件的C菜地的上方和四周用遮阳网全部覆盖，测得棚内温度比B菜地高，一段时间后比较B、C两块菜地的蔬菜产量。与B菜地相比，C菜地蔬菜产量低，从光合作用和呼吸作用的原理分析，原因是__________________。【答案】(1)光照强度　降低　(2)B菜地光照强度过高，导致蔬菜气孔关闭，二氧化碳吸收受阻，光合作用速率降低　(3)C菜地的温度上升，光合作用有关酶活性下降，呼吸作用有关酶活性增加，C菜地的净光合作用降低，产量下降，因此C菜地的蔬菜产量低于B菜地
2．(2021年广东佛山顺德区质检)某研究所为研究不同“果树—农作物”复合种植模式对果树光合作用的影响，选择了苹果(株高约 400 cm)＋玉米(株高约 200 cm)和苹果(株高约 400 cm)＋绿豆(株高约 45 cm)两种种植模式，种植时，行间距和株距等均相同，每隔2小时测定苹果树的净光合速率，结果如下图所示。回答下列相关问题：
(1)植物叶肉细胞中能捕获光能的物质存在的具体场所是__________，叶肉细胞吸收的CO2直接参与的反应过程是______________。上图中检测净光合速率的各时间点，叶肉细胞光合作用利用的 CO2的来源有______________。
(2)分析上图，两种种植模式下，苹果树在夏季12:00时，净光合速率低的原因是__________________________。在 14:00 之前，“苹果＋玉米”模式下苹果树的净光合速率相对较低，原因可能是__________________________。(3)从研究结果可得出，苹果树不适合与__________(填“高秆”或“矮秆”)农作物复合种植。
【答案】(1)类囊体薄膜　CO2的固定　线粒体产生、外界环境吸收　(2)12:00左右温度高，植物部分气孔关闭，CO2进入叶肉细胞的量减少　玉米植株较高，与苹果树争夺空气中的CO2，导致苹果树冠周围空气中的 CO2浓度下降，影响苹果树光合作用的暗反应，因而光合作用速率降低　(3)高秆
【解析】(1)植物叶肉细胞中能捕获光能的物质为吸收光能的色素，其存在的具体场所是类囊体薄膜。叶肉细胞吸收的CO2直接参与光合作用暗反应过程中的CO2 的固定。叶肉细胞光合作用利用的 CO2的来源有植物呼吸作用通过线粒体产生，以及从外界环境吸收。(2)由于夏季12:00左右温度高，植物部分气孔关闭，使CO2进入叶肉细胞的量减少，导致净光合速率低。
“苹果＋玉米”模式下，玉米植株较高，与苹果树争夺空气中的CO2，导致苹果树冠周围空气中的 CO2 浓度下降，影响苹果树光合作用的暗反应，因而光合作用速率降低。(3)由于高秆农作物会导致苹果树冠周围空气中的 CO2 浓度下降，从而影响苹果树的光合作用，故苹果树不适合与高秆农作物复合种植。
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_______ _____________。(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)。
【答案】(1)乙　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　(2)下降　(3)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于叶片中叶绿素含量下降造成的。
【解析】(1)从表中的数据推测，灌浆期幼穗开始有机物积累，而乙品种在灌浆期的最大净光合速率大于甲植物，故乙品种可积累的有机物多，能获得较高产量。(2)据表分析可知，植物由灌浆期到蜡熟期，甲、乙品种的光补偿点增大，光饱和点降低，最大净光合速率均在下降，即水稻叶片在衰老过程中光合作用下降。