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2024届人教版高中生物一轮复习细胞呼吸的原理和应用 学案 （不定项）
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这是一份2024届人教版高中生物一轮复习细胞呼吸的原理和应用 学案 （不定项），共15页。
第8讲 细胞呼吸的原理和应用
[课标要求] 1.说明生物通过细胞呼吸将储存在有机分子中的能量转化为生命活动可以利用的能量。,2.活动：探究酵母菌的呼吸方式。
考点一 探究酵母菌细胞呼吸的方式
1．实验原理
2．实验过程
(1)配制酵母菌培养液(酵母菌＋葡萄糖溶液)。
(2)设计对比实验
①甲组中空气先通过NaOH溶液的目的是除去空气中的CO2。
②乙组中B瓶先密封放置一段时间后，再连通盛有澄清石灰水的锥形瓶的目的是耗尽瓶中原有的氧气。
③CO2检测：观察两组装置中澄清石灰水的变化。
④酒精检测：取A、B瓶中滤液各2 mL分别注入两支干净的试管中，向两试管中分别滴加0.5 mL溶有0.1 g重铬酸钾的浓硫酸溶液(质量分数为95%～97%)，并轻轻振荡，观察试管中溶液的颜色变化。由于葡萄糖也能与酸性重铬酸钾反应发生颜色变化，应将酵母菌的培养时间适当延长以耗尽溶液中的葡萄糖。
3．实验现象
条件
澄清石灰水的变化/
出现变化的快慢
重铬酸钾—
浓硫酸溶液
甲组(有氧)
变混浊程度高/快
无变化
乙组(无氧)
变混浊程度低/慢
出现灰绿色
4.实验结论
(1)酵母菌在有氧和无氧条件下都能进行细胞呼吸。
(2)在有氧条件下产生CO2多而快，在无氧条件下进行细胞呼吸产生酒精和CO2。
【易错辨析】
(1)检测酵母菌培养过程中是否产生CO2，可判断其呼吸方式。(×)
(2)在酸性条件下，酒精会使重铬酸钾溶液由蓝变绿再变黄。(×)
(3)检测CO2的产生除澄清石灰水外，还可以用溴麝香草酚蓝溶液检测。(√)
(4)在探究酵母菌细胞呼吸方式的实验中可依据澄清石灰水的混浊程度判断细胞呼吸的方式。(√)
(5)在探究酵母菌细胞呼吸方式的实验中可直接向酵母菌培养液中添加酸性的重铬酸钾溶液检测酒精。(√)
(6)对比实验一般是两个或两个以上的实验组与对照组相对比。(×)
【长句应答】
1．(必修1P90问题探讨)利用酵母菌生产葡萄酒时，酒精含量不会一直增加，当达到12%～16%时，发酵就停止了，其原因最可能是酵母菌在无氧及其他条件合适的情况下，随着发酵产物(如酒精)增多，营养物质减少及酸碱度发生变化等，其繁殖速度逐渐下降，死亡率逐渐上升，酒精发酵最终会停止。
2．(必修1P90探究·实践)重铬酸钾可以检测有无酒精存在。这一原理在日常生活中可以有什么用处，请举一例。
提示：这一原理可以用来检测汽车司机是否喝了酒。具体做法是让司机呼出的气体直接接触到经硫酸处理过的重铬酸钾，如果呼出的气体中含有酒精，重铬酸钾会变成灰绿色。
1．细胞呼吸材料的选择和处理
(1)如果实验材料是绿色植物，整个装置应遮光处理，否则植物的光合作用会干扰呼吸速率的测定。
(2)如果实验材料是酵母菌，实验所用的葡萄糖溶液在使用前需煮沸，目的是灭菌，排除其他微生物的呼吸作用对实验结果造成的干扰。
2．实验注意事项
(1)实验装置
甲组探究酵母菌的有氧呼吸，乙组探究酵母菌的无氧呼吸。甲、乙两组为对比实验，设置的是有氧、无氧条件。
(2)无关变量控制
①有氧装置中空气先通过NaOH溶液的目的是消除空气中的CO2，以保证第三个锥形瓶中的澄清石灰水变混浊是由酵母菌有氧呼吸产生的CO2导致的。
②B瓶应封口放置一段时间，待酵母菌将B瓶中的氧气消耗完，再连通盛有澄清石灰水的锥形瓶，确保通入澄清石灰水中的CO2是由酵母菌无氧呼吸产生的。
考向 探究酵母菌细胞呼吸方式实验的原理、过程和结果分析
1．(2021·广东卷)秸秆的纤维素经酶水解后可作为生产生物燃料乙醇的原料。生物兴趣小组利用自制的纤维素水解液(含5%葡萄糖)培养酵母菌并探究其细胞呼吸(如图)。下列叙述正确的是( )
A．培养开始时向甲瓶中加入重铬酸钾以便检测乙醇生成
B．乙瓶的溶液由蓝色变成红色，表明酵母菌已产生了CO2
C．用甲基绿溶液染色后可观察到酵母菌中线粒体的分布
D．实验中增加甲瓶的酵母菌数量不能提高乙醇最大产量
解析：选D 检测乙醇的生成，应取甲瓶中的滤液2 mL注入到试管中，再向试管中加入0.5 mL溶有0.1 g重铬酸钾的浓硫酸溶液，使它们混合均匀，观察试管中溶液颜色的变化，A错误；CO2可以使溴麝香草酚蓝溶液由蓝变绿再变黄，因此乙瓶的溶液不会变成红色，B错误；健那绿染液是专一性染线粒体的活细胞染料，可使活细胞中的线粒体呈现蓝绿色，而细胞质接近无色，因此用健那绿染液染色后可观察到酵母菌中线粒体的分布，C错误；乙醇最大产量与甲瓶中葡萄糖的量有关，因甲瓶中葡萄糖的量是一定，因此实验中增加甲瓶的酵母菌数量不能提高乙醇最大产量，D正确。
2．(2018·天津卷)为探究酵母菌的呼吸方式，在连通CO2和O2传感器的100 mL锥形瓶中，加入40 mL活化酵母菌和60 mL葡萄糖培养液，密封后在最适温度下培养。培养液中O2和CO2相对含量变化见下图。下列有关分析错误的是( )
A．t1→t2，酵母菌的有氧呼吸速率不断下降
B．t3时，培养液中葡萄糖的消耗速率比t1时快
C．若降低10 ℃培养，O2相对含量达到稳定所需时间会缩短
D．实验后的培养液滤液加入适量酸性重铬酸钾溶液后变成灰绿色
解析：选C 在t1～t2时刻，单位时间内氧气的减少速率越来越慢，说明酵母菌的有氧呼吸速率不断下降，A正确；t3时刻，培养液中氧气的含量不再发生变化，说明酵母菌基本不再进行有氧呼吸，此时主要进行无氧呼吸，t1和t3产生CO2的速率相同，所以单位时间内产生相同量的CO2，所以单位时间内无氧呼吸消耗的葡萄糖是有氧呼吸的3倍，因此t3时，溶液中消耗葡萄糖的速率比t1时快，B正确；图示所给温度是最适温度，此时酶的活性最高，反应速率最快，因此若降低温度，氧气相对含量达到稳定时所需要的时间会变长，C错误；据图可知，酵母菌进行了无氧呼吸，无氧呼吸过程会产生酒精，酒精与酸性重铬酸钾溶液反应后变成灰绿色，D正确。
3．(2022·威海一模)下图是探究有活性的水稻种子呼吸作用的装置。下列叙述正确的是( )
A．将种子浸透的作用是增加种子细胞中自由水的含量，从而增强种子的代谢作用
B．实验开始时，红色小液滴位于0点，在其他条件适宜的情况下，一段时间后，红色小液滴将向左移动
C．小液滴停止移动后，种子的呼吸方式是有氧呼吸
D．为确保红色小液滴的移动仅由种子的生理活动引起，需另设放置煮熟种子的对照实验装置
解析：选C 将种子浸透的作用是增加种子细胞中自由水的含量，从而增强种子的代谢作用，提高其呼吸作用，A正确；实验开始时，红色小液滴位于0点，在其他条件适宜的情况下，一段时间后，由于种子呼吸会消耗氧气，故红色小液滴将向左移动，B正确；小液滴停止移动后，说明其不再消耗氧气，即进行无氧呼吸，C错误；为确保红色小液滴的移动仅由种子的生理活动引起，需另设放置煮熟种子的对照实验装置，观察小液滴是否移动，D正确。
考点二 细胞呼吸的方式和过程
1．有氧呼吸
(1)概念：指细胞在氧的参与下，通过多种酶的催化作用，把葡萄糖等有机物彻底氧化分解，产生二氧化碳和水，释放能量，生成大量ATP的过程。
(2)过程
(3)写出有氧呼吸总反应式(标出氧元素的来源与去向)
。
(4)放能：在细胞内，1 mol葡萄糖彻底氧化分解可以释放出2 870 kJ的能量，有977.28_kJ左右的能量转移到ATP中，其余能量则以热能形式散失。
2．无氧呼吸
(1)概念：无氧呼吸是指细胞在没有氧气参与的情况下，葡萄糖等有机物经过不完全分解，释放少量能量的过程。
(2)场所：全过程都是在细胞质基质中进行的。
(3)过程
(4)写出两种无氧呼吸的反应式
生成乳酸：C6H12O62C3H6O3(乳酸)＋少量能量。
生成酒精：C6H12O62C2H5OH(酒精)＋2CO2＋少量能量。
(5)放能：1 mol葡萄糖进行无氧呼吸将释放196.65 kJ(生成乳酸)或225.94 kJ(生成酒精)的能量，其中均有61.08_kJ左右的能量转移至ATP中，其余的能量以热能的形式散失。
【易错辨析】
(1)有氧呼吸第二、三阶段所需的酶都分布在线粒体内膜的嵴上。(×)
(2)细胞呼吸过程中产生的[H]是还原型辅酶Ⅰ的简化表示方法。(√)
(3)有氧呼吸时，生成物H2O中的氢只来自线粒体中丙酮酸的分解。(×)
(4)无氧呼吸只在第一阶段释放少量的能量，生成少量的ATP。(√)
(5)人体在剧烈运动时所需的能量由乳酸分解提供。(×)
(6)细胞呼吸是生物体代谢的枢纽，蛋白质、糖类和脂质的代谢都可以通过细胞呼吸过程联系起来。(√)
(7)无氧呼吸不需要O2的参与，该过程最终有[H]的积累。(×)
【长句应答】
1．线粒体是细胞进行有氧呼吸的主要场所，其在结构上与功能相适应的特点有线粒体具有内、外两层膜，内膜向内折叠形成嵴，扩大了内膜的表面积；线粒体内膜和基质中含有许多与有氧呼吸有关的酶。
2．无氧呼吸中葡萄糖中能量的去向是大部分储存在酒精或乳酸中，少部分释放出来；释放能量的去向是大部分以热能的形式散失，少部分生产ATP。
1．有氧呼吸和无氧呼吸的比较
项目
有氧呼吸
无氧呼吸
不同点
条件
需氧
无氧
场所
细胞质基质、线粒体基质、线粒体内膜
细胞质基质
分解程度
葡萄糖被彻底分解
葡萄糖分解不彻底
产物
CO2、H2O
乳酸或酒精和CO2
能量释放
大量
少量
相同点
反应条件
需酶和适宜温度
本质
氧化分解有机物，释放能量，生成ATP供生命活动所需
过程
第一阶段从葡萄糖到丙酮酸完全相同
意义
为生物体的各项生命活动提供能量
2.有氧呼吸和产生酒精的无氧呼吸各物质间的关系比(以葡萄糖为呼吸底物)
(1)有氧呼吸中葡萄糖∶O2∶CO2＝1∶6∶6。
(2)产生酒精的无氧呼吸中葡萄糖∶CO2∶酒精＝1∶2∶2。
(3)消耗等量的葡萄糖时，产生酒精的无氧呼吸与有氧呼吸产生的CO2摩尔数之比为1∶3。
(4)消耗等量的葡萄糖时，有氧呼吸消耗的O2摩尔数与有氧呼吸和产生酒精的无氧呼吸产生CO2摩尔数之和的比为3∶4。
考向一 细胞呼吸过程的综合分析
1．(2022·全国甲卷)线粒体是细胞进行有氧呼吸的主要场所。研究发现，经常运动的人肌细胞中线粒体数量通常比缺乏锻炼的人多。下列与线粒体有关的叙述，错误的是( )
A．有氧呼吸时细胞质基质和线粒体中都能产生ATP
B．线粒体内膜上的酶可以参与[H]和氧反应形成水的过程
C．线粒体中的丙酮酸分解成CO2和[H]的过程需要O2的直接参与
D．线粒体中的DNA能够通过转录和翻译控制某些蛋白质的合成
解析：选C 有氧呼吸的第一阶段场所是细胞质基质，第二、三阶段在线粒体，三个阶段均可产生ATP，故有氧呼吸时细胞质基质和线粒体都可产生ATP，A正确；线粒体内膜是有氧呼吸第三阶段的场所，该阶段氧气和[H]反应生成水，该过程需要酶的催化，B正确；丙酮酸分解为CO2和[H]是有氧呼吸第二阶段，场所是线粒体基质，该过程需要水的参与，不需要氧气的参与，C错误；线粒体是半自主性细胞器，其中含有少量DNA，可以通过转录和翻译控制蛋白质的合成，D正确。
2．(2023·重庆模拟)如图表示葡萄糖在细胞内氧化分解过程的示意图，①②③表示过程，X、Y表示物质。下列叙述错误的是( )
A．①过程发生在细胞质基质，X可为丙酮酸
B．②过程可能没有ATP产生
C．③过程不一定发生在线粒体内膜
D．Y可能是H2O或酒精或乳酸
解析：选D 若为有氧呼吸，则①为有氧呼吸第一阶段，②为有氧呼吸第二阶段，③为有氧呼吸第三阶段；X为丙酮酸(或丙酮酸和[H])，Y为H2O。若为无氧呼吸，则①为无氧呼吸第一阶段，②③为无氧呼吸第二阶段；X为丙酮酸(或丙酮酸和[H])，Y为酒精。①过程为有氧呼吸(或无氧呼吸)第一阶段，发生在细胞质基质；无氧呼吸第二阶段没有ATP产生，其场所是细胞质基质；因为产物中有二氧化碳，所以Y不可能是乳酸。
考向二 细胞呼吸类型的判断
3．(2020·全国Ⅰ卷)种子贮藏中需要控制呼吸作用以减少有机物的消耗。若作物种子呼吸作用所利用的物质是淀粉分解产生的葡萄糖，下列关于种子呼吸作用的叙述，错误的是( )
A．若产生的CO2与乙醇的分子数相等，则细胞只进行无氧呼吸
B．若细胞只进行有氧呼吸，则吸收O2的分子数与释放CO2的相等
C．若细胞只进行无氧呼吸且产物是乳酸，则无O2吸收也无CO2释放
D．若细胞同时进行有氧和无氧呼吸，则吸收O2的分子数比释放CO2的多
解析：选D 在反应物是葡萄糖的情况下，细胞进行有氧呼吸和产乙醇的无氧呼吸均可产生CO2，其中产乙醇的无氧呼吸产生的CO2与乙醇的分子数相等，有氧呼吸不产生乙醇，因而若产生的CO2与乙醇的分子数相等，说明细胞只进行无氧呼吸，A正确；在反应物是葡萄糖的情况下，若细胞只进行有氧呼吸，则吸收O2的分子数和释放CO2的分子数相等，B正确；在反应物是葡萄糖的情况下，若细胞无氧呼吸产物是乳酸，则不需要消耗O2也不产生CO2，C正确；在反应物是葡萄糖的情况下，有氧呼吸中，吸收O2的分子数和释放CO2的分子数相等，而无氧呼吸不消耗O2，但可能产生CO2，若细胞同时进行有氧呼吸和无氧呼吸，则吸收O2的分子数比释放CO2的分子数少或两者的数目相等，D错误。
4．如图表示某植物的非绿色器官在氧浓度为a、b、c、d时CO2释放量和O2吸收量的变化(假设细胞呼吸的底物是葡萄糖)。下列相关叙述错误的是( )
A．氧浓度为a时，有氧呼吸最弱
B．氧浓度为b时，有氧呼吸消耗葡萄糖的量是无氧呼吸的1/6
C．氧浓度为c时，产生CO2的场所有细胞质基质和线粒体
D．氧浓度为d时，只进行有氧呼吸
解析：选B 柱形图显示：氧浓度为b时，O2的吸收量与CO2的释放量不等，说明该器官既进行有氧呼吸又进行无氧呼吸，由图可知有氧呼吸消耗O2的相对值为3，则产生的CO2的相对值也为3，消耗葡萄糖的相对量为0.5，无氧呼吸产生的CO2的相对值为8－3＝5，消耗葡萄糖的相对量为2.5，所以在b条件下，有氧呼吸消耗葡萄糖的量是无氧呼吸的0.5÷2.5＝1/5，B错误。
[方法技巧]
细胞呼吸方式的判断(以真核生物以例)
考点三 细胞呼吸的影响因素及其应用
1．温度对细胞呼吸的影响
(1)原理：细胞呼吸是一系列酶促反应，温度通过影响酶的活性进而影响细胞呼吸速率。
(2)应用：储存水果、蔬菜时应选取零上低温(填“高温”“零上低温”或“零下低温”)。
2．氧气浓度对细胞呼吸的影响
(1)原理：O2是有氧呼吸所必需的，且O2对无氧呼吸过程有抑制作用。
(2)解读
①O2浓度低时，无氧呼吸占优势。
②随着O2浓度增大，无氧呼吸逐渐被抑制，有氧呼吸不断加强。
③当O2浓度达到一定值后，随着O2浓度增大，有氧呼吸不再加强(受呼吸酶数量等因素的影响)。
(3)应用
①选用透气的消毒纱布包扎伤口，抑制破伤风芽孢杆菌等厌氧细菌的无氧呼吸。
②作物栽培中及时松土，保证根的正常细胞呼吸。
③提倡慢跑，防止肌细胞无氧呼吸产生乳酸。
④稻田定期排水，抑制无氧呼吸产生酒精，防止酒精中毒，烂根死亡。
3．二氧化碳浓度对细胞呼吸的影响
(1)原理：CO2是细胞呼吸的最终产物，积累过多会抑制(填“促进”或“抑制”)细胞呼吸的进行。
(2)应用：在蔬菜和水果保鲜中，增加CO2浓度可抑制细胞呼吸，减少有机物的消耗。
4．水对细胞呼吸的影响
(1)原理
①间接影响：细胞内的许多生化反应需要水的参与，自由水含量升高，细胞呼吸加快。
②直接影响：水是有氧呼吸的反应物之一。
(2)应用
①抑制细胞呼吸：晒干的种子自由水含量降低，细胞呼吸减慢，有利于储藏。
②促进细胞呼吸：浸泡种子有利于种子的萌发。
【易错辨析】
(1)严格的无氧环境有利于水果保鲜是因为此条件下细胞呼吸分解有机物最少。(×)
(2)粮食种子适宜在零上低温、低氧和中等湿度的环境中储藏。(×)
(3)皮肤破损较深的患者，应及时到医院注射破伤风抗毒血清。(√)
(4)剧烈运动时，氧气供应不足，肌细胞主要进行无氧呼吸产生乳酸。(×)
(5)种子萌发过程中氧气不足时可同时进行有氧呼吸和无氧呼吸。(√)
(6)提倡有氧运动，原因之一是避免肌细胞因无氧呼吸产生大量乳酸。(√)
【长句应答】
1．密封地窖能长时间储存水果、地瓜、马铃薯等，其主要原因是什么？
提示：密封的地窖CO2浓度高，能够抑制细胞呼吸，减少有机物的消耗。
2．水果、蔬菜和种子储藏条件有何异同点？
提示：水果、蔬菜和种子都需要在低温、低氧、高CO2浓度条件下储藏，但水果、蔬菜需要在适宜水分条件下(一定湿度)下储藏且需要零上低温；种子需要在干燥条件下储藏。
3．包扎伤口时，选用透气的消毒纱布或“创可贴”等敷料的优点？
提示：为伤口创造了透气的环境，避免厌氧病菌的繁殖，从而有利于伤口的痊愈。
考向一 细胞呼吸的影响因素分析
1．(不定项)(2022·山东卷)在有氧呼吸第三阶段，线粒体基质中的还原型辅酶脱去氢并释放电子，电子经线粒体内膜最终传递给O2，电子传递过程中释放的能量驱动H＋从线粒体基质移至内外膜间隙中，随后H＋经ATP合酶返回线粒体基质并促使ATP合成，然后与接受了电子的O2结合生成水。为研究短时低温对该阶段的影响，将长势相同的黄瓜幼苗在不同条件下处理，分组情况及结果如图所示。已知DNP可使H＋进入线粒体基质时不经过ATP合酶。下列相关说法正确的是( )
A．4 ℃时线粒体内膜上的电子传递受阻
B．与25 ℃时相比，4 ℃时有氧呼吸产热多
C．与25 ℃时相比，4 ℃时有氧呼吸消耗葡萄糖的量多
D．DNP导致线粒体内外膜间隙中H＋浓度降低，生成的ATP减少
解析：选BCD 与25 ℃相比，4 ℃耗氧量增加，根据题意，电子经线粒体内膜最终传递给氧气，说明电子传递未受阻，A错误；与25 ℃相比，短时间低温4 ℃处理，ATP合成量较少，耗氧量较多，说明4 ℃时有氧呼吸释放的能量较多的用于产热，消耗的葡萄糖量多， B、C正确；DNP使H＋不经ATP合酶返回基质中，会使线粒体内外膜间隙中H＋浓度降低，导致ATP合成减少， D正确。
2．(2022·黄山一模)植物胁迫是指对植物生长不利的环境条件，如营养缺乏、水分不足、洪涝、高温或低温、病虫害等。洪涝易使植株根系供氧不足，造成低氧胁迫。此时植物生长缓慢且根系易变黑、腐烂。下列有关内容的叙述错误的是( )
A．洪涝造成植物根系供氧不足的原因是氧气微溶于水，无法到达根部
B．植物生长缓慢是由于细胞缺氧，无法向各项生命活动提供任何能量
C．无氧呼吸会使某些植物根细胞产生酒精，酒精积累导致根细胞死亡
D．根系腐烂是由于厌氧微生物的大量繁殖，分解死细胞所含的有机物
解析：选B 洪涝造成植物根系供氧不足的原因是氧气微溶于水，无法到达根部，因此根系缺氧进行无氧呼吸，A正确；植物生长缓慢是由于细胞缺氧，无法向各项生命活动提供足够能量，因为无氧呼吸产生的能量很少，而不是不产生能量，B错误；根部细胞无氧呼吸产生酒精，酒精积累导致根细胞死亡，C正确；由于厌氧微生物的大量繁殖，分解死细胞所含的有机物，厌氧微生物的活动会导致根系腐烂，D正确。
考向二 细胞呼吸原理在农业生产中的应用
3．(2021·湖南卷)下列有关细胞呼吸原理应用的叙述，错误的是( )
A．南方稻区早稻浸种后催芽过程中，常用40 ℃左右温水淋种并时常翻种，可以为种子的呼吸作用提供水分、适宜的温度和氧气
B．农作物种子入库贮藏时，在无氧和低温条件下呼吸速率降低，贮藏寿命显著延长
C．油料作物种子播种时宜浅播，原因是萌发时呼吸作用需要大量氧气
D．柑橘在塑料袋中密封保存，可以减少水分散失、降低呼吸速率，起到保鲜作用
解析：选B 南方稻区早稻浸种后催芽过程中，“常用40 ℃左右温水淋种”可以为种子的呼吸作用提供水分和适宜的温度，“时常翻种”可以为种子的呼吸作用提供氧气，A正确；种子无氧呼吸会产生酒精，因此，农作物种子入库储藏时，应在低氧和零上低温条件下保存，贮藏寿命会显著延长，B错误；油料作物种子中含有大量脂肪，脂肪中C、H含量高，O含量低，油料作物种子萌发时呼吸作用需要消耗大量氧气，因此，油料作物种子播种时宜浅播，C正确；柑橘在塑料袋中“密封保存”使水分散失减少，氧气浓度降低，从而降低了呼吸速率，低氧、一定湿度是新鲜水果保存的适宜条件，D正确。
4．(2022·沈阳三模)少耕法是指在常规耕作基础上尽量减少松土，收获时只收割麦穗等部位，将经过处理后的农作物秸秆和残茬保留在农田地表。提倡少耕法取代传统松土措施的原因不包括( )
A．残茬覆盖减轻水土流失及沙尘暴的发生
B．能够减少土壤微生物对CO2的排放量
C．增加土壤的透气性，促进根系的有氧呼吸
D．有利于土壤有机质的积累，提高土壤肥力
解析：选C 少耕法不松土或少松土，并将经过处理后的农作物秸秆和残茬保留在农田地表，从而有利于水土保持，能减少沙尘暴的发生；不松土或少松土，土壤微生物进行无氧呼吸，从而减少土壤微生物对CO2的排放量，有效缓解温室效应；少耕法不松土或少松土，不能增加土壤的透气性；少耕法将经过处理后的农作物秸秆和残茬保留在农田地表，减少了农田生态系统的物质输出，有利于土壤有机质的积累，使土壤肥力得以提高。
第8讲 细胞呼吸的原理和应用
[课标要求] 1.说明生物通过细胞呼吸将储存在有机分子中的能量转化为生命活动可以利用的能量。,2.活动：探究酵母菌的呼吸方式。
考点一 探究酵母菌细胞呼吸的方式
1．实验原理
2．实验过程
(1)配制酵母菌培养液(酵母菌＋葡萄糖溶液)。
(2)设计对比实验
①甲组中空气先通过NaOH溶液的目的是除去空气中的CO2。
②乙组中B瓶先密封放置一段时间后，再连通盛有澄清石灰水的锥形瓶的目的是耗尽瓶中原有的氧气。
③CO2检测：观察两组装置中澄清石灰水的变化。
④酒精检测：取A、B瓶中滤液各2 mL分别注入两支干净的试管中，向两试管中分别滴加0.5 mL溶有0.1 g重铬酸钾的浓硫酸溶液(质量分数为95%～97%)，并轻轻振荡，观察试管中溶液的颜色变化。由于葡萄糖也能与酸性重铬酸钾反应发生颜色变化，应将酵母菌的培养时间适当延长以耗尽溶液中的葡萄糖。
3．实验现象
条件
澄清石灰水的变化/
出现变化的快慢
重铬酸钾—
浓硫酸溶液
甲组(有氧)
变混浊程度高/快
无变化
乙组(无氧)
变混浊程度低/慢
出现灰绿色
4.实验结论
(1)酵母菌在有氧和无氧条件下都能进行细胞呼吸。
(2)在有氧条件下产生CO2多而快，在无氧条件下进行细胞呼吸产生酒精和CO2。
【易错辨析】
(1)检测酵母菌培养过程中是否产生CO2，可判断其呼吸方式。(×)
(2)在酸性条件下，酒精会使重铬酸钾溶液由蓝变绿再变黄。(×)
(3)检测CO2的产生除澄清石灰水外，还可以用溴麝香草酚蓝溶液检测。(√)
(4)在探究酵母菌细胞呼吸方式的实验中可依据澄清石灰水的混浊程度判断细胞呼吸的方式。(√)
(5)在探究酵母菌细胞呼吸方式的实验中可直接向酵母菌培养液中添加酸性的重铬酸钾溶液检测酒精。(√)
(6)对比实验一般是两个或两个以上的实验组与对照组相对比。(×)
【长句应答】
1．(必修1P90问题探讨)利用酵母菌生产葡萄酒时，酒精含量不会一直增加，当达到12%～16%时，发酵就停止了，其原因最可能是酵母菌在无氧及其他条件合适的情况下，随着发酵产物(如酒精)增多，营养物质减少及酸碱度发生变化等，其繁殖速度逐渐下降，死亡率逐渐上升，酒精发酵最终会停止。
2．(必修1P90探究·实践)重铬酸钾可以检测有无酒精存在。这一原理在日常生活中可以有什么用处，请举一例。
提示：这一原理可以用来检测汽车司机是否喝了酒。具体做法是让司机呼出的气体直接接触到经硫酸处理过的重铬酸钾，如果呼出的气体中含有酒精，重铬酸钾会变成灰绿色。
1．细胞呼吸材料的选择和处理
(1)如果实验材料是绿色植物，整个装置应遮光处理，否则植物的光合作用会干扰呼吸速率的测定。
(2)如果实验材料是酵母菌，实验所用的葡萄糖溶液在使用前需煮沸，目的是灭菌，排除其他微生物的呼吸作用对实验结果造成的干扰。
2．实验注意事项
(1)实验装置
甲组探究酵母菌的有氧呼吸，乙组探究酵母菌的无氧呼吸。甲、乙两组为对比实验，设置的是有氧、无氧条件。
(2)无关变量控制
①有氧装置中空气先通过NaOH溶液的目的是消除空气中的CO2，以保证第三个锥形瓶中的澄清石灰水变混浊是由酵母菌有氧呼吸产生的CO2导致的。
②B瓶应封口放置一段时间，待酵母菌将B瓶中的氧气消耗完，再连通盛有澄清石灰水的锥形瓶，确保通入澄清石灰水中的CO2是由酵母菌无氧呼吸产生的。
考向 探究酵母菌细胞呼吸方式实验的原理、过程和结果分析
1．(2021·广东卷)秸秆的纤维素经酶水解后可作为生产生物燃料乙醇的原料。生物兴趣小组利用自制的纤维素水解液(含5%葡萄糖)培养酵母菌并探究其细胞呼吸(如图)。下列叙述正确的是( )
A．培养开始时向甲瓶中加入重铬酸钾以便检测乙醇生成
B．乙瓶的溶液由蓝色变成红色，表明酵母菌已产生了CO2
C．用甲基绿溶液染色后可观察到酵母菌中线粒体的分布
D．实验中增加甲瓶的酵母菌数量不能提高乙醇最大产量
解析：选D 检测乙醇的生成，应取甲瓶中的滤液2 mL注入到试管中，再向试管中加入0.5 mL溶有0.1 g重铬酸钾的浓硫酸溶液，使它们混合均匀，观察试管中溶液颜色的变化，A错误；CO2可以使溴麝香草酚蓝溶液由蓝变绿再变黄，因此乙瓶的溶液不会变成红色，B错误；健那绿染液是专一性染线粒体的活细胞染料，可使活细胞中的线粒体呈现蓝绿色，而细胞质接近无色，因此用健那绿染液染色后可观察到酵母菌中线粒体的分布，C错误；乙醇最大产量与甲瓶中葡萄糖的量有关，因甲瓶中葡萄糖的量是一定，因此实验中增加甲瓶的酵母菌数量不能提高乙醇最大产量，D正确。
2．(2018·天津卷)为探究酵母菌的呼吸方式，在连通CO2和O2传感器的100 mL锥形瓶中，加入40 mL活化酵母菌和60 mL葡萄糖培养液，密封后在最适温度下培养。培养液中O2和CO2相对含量变化见下图。下列有关分析错误的是( )
A．t1→t2，酵母菌的有氧呼吸速率不断下降
B．t3时，培养液中葡萄糖的消耗速率比t1时快
C．若降低10 ℃培养，O2相对含量达到稳定所需时间会缩短
D．实验后的培养液滤液加入适量酸性重铬酸钾溶液后变成灰绿色
解析：选C 在t1～t2时刻，单位时间内氧气的减少速率越来越慢，说明酵母菌的有氧呼吸速率不断下降，A正确；t3时刻，培养液中氧气的含量不再发生变化，说明酵母菌基本不再进行有氧呼吸，此时主要进行无氧呼吸，t1和t3产生CO2的速率相同，所以单位时间内产生相同量的CO2，所以单位时间内无氧呼吸消耗的葡萄糖是有氧呼吸的3倍，因此t3时，溶液中消耗葡萄糖的速率比t1时快，B正确；图示所给温度是最适温度，此时酶的活性最高，反应速率最快，因此若降低温度，氧气相对含量达到稳定时所需要的时间会变长，C错误；据图可知，酵母菌进行了无氧呼吸，无氧呼吸过程会产生酒精，酒精与酸性重铬酸钾溶液反应后变成灰绿色，D正确。
3．(2022·威海一模)下图是探究有活性的水稻种子呼吸作用的装置。下列叙述正确的是( )
A．将种子浸透的作用是增加种子细胞中自由水的含量，从而增强种子的代谢作用
B．实验开始时，红色小液滴位于0点，在其他条件适宜的情况下，一段时间后，红色小液滴将向左移动
C．小液滴停止移动后，种子的呼吸方式是有氧呼吸
D．为确保红色小液滴的移动仅由种子的生理活动引起，需另设放置煮熟种子的对照实验装置
解析：选C 将种子浸透的作用是增加种子细胞中自由水的含量，从而增强种子的代谢作用，提高其呼吸作用，A正确；实验开始时，红色小液滴位于0点，在其他条件适宜的情况下，一段时间后，由于种子呼吸会消耗氧气，故红色小液滴将向左移动，B正确；小液滴停止移动后，说明其不再消耗氧气，即进行无氧呼吸，C错误；为确保红色小液滴的移动仅由种子的生理活动引起，需另设放置煮熟种子的对照实验装置，观察小液滴是否移动，D正确。
考点二 细胞呼吸的方式和过程
1．有氧呼吸
(1)概念：指细胞在氧的参与下，通过多种酶的催化作用，把葡萄糖等有机物彻底氧化分解，产生二氧化碳和水，释放能量，生成大量ATP的过程。
(2)过程
(3)写出有氧呼吸总反应式(标出氧元素的来源与去向)
。
(4)放能：在细胞内，1 mol葡萄糖彻底氧化分解可以释放出2 870 kJ的能量，有977.28_kJ左右的能量转移到ATP中，其余能量则以热能形式散失。
2．无氧呼吸
(1)概念：无氧呼吸是指细胞在没有氧气参与的情况下，葡萄糖等有机物经过不完全分解，释放少量能量的过程。
(2)场所：全过程都是在细胞质基质中进行的。
(3)过程
(4)写出两种无氧呼吸的反应式
生成乳酸：C6H12O62C3H6O3(乳酸)＋少量能量。
生成酒精：C6H12O62C2H5OH(酒精)＋2CO2＋少量能量。
(5)放能：1 mol葡萄糖进行无氧呼吸将释放196.65 kJ(生成乳酸)或225.94 kJ(生成酒精)的能量，其中均有61.08_kJ左右的能量转移至ATP中，其余的能量以热能的形式散失。
【易错辨析】
(1)有氧呼吸第二、三阶段所需的酶都分布在线粒体内膜的嵴上。(×)
(2)细胞呼吸过程中产生的[H]是还原型辅酶Ⅰ的简化表示方法。(√)
(3)有氧呼吸时，生成物H2O中的氢只来自线粒体中丙酮酸的分解。(×)
(4)无氧呼吸只在第一阶段释放少量的能量，生成少量的ATP。(√)
(5)人体在剧烈运动时所需的能量由乳酸分解提供。(×)
(6)细胞呼吸是生物体代谢的枢纽，蛋白质、糖类和脂质的代谢都可以通过细胞呼吸过程联系起来。(√)
(7)无氧呼吸不需要O2的参与，该过程最终有[H]的积累。(×)
【长句应答】
1．线粒体是细胞进行有氧呼吸的主要场所，其在结构上与功能相适应的特点有线粒体具有内、外两层膜，内膜向内折叠形成嵴，扩大了内膜的表面积；线粒体内膜和基质中含有许多与有氧呼吸有关的酶。
2．无氧呼吸中葡萄糖中能量的去向是大部分储存在酒精或乳酸中，少部分释放出来；释放能量的去向是大部分以热能的形式散失，少部分生产ATP。
1．有氧呼吸和无氧呼吸的比较
项目
有氧呼吸
无氧呼吸
不同点
条件
需氧
无氧
场所
细胞质基质、线粒体基质、线粒体内膜
细胞质基质
分解程度
葡萄糖被彻底分解
葡萄糖分解不彻底
产物
CO2、H2O
乳酸或酒精和CO2
能量释放
大量
少量
相同点
反应条件
需酶和适宜温度
本质
氧化分解有机物，释放能量，生成ATP供生命活动所需
过程
第一阶段从葡萄糖到丙酮酸完全相同
意义
为生物体的各项生命活动提供能量
2.有氧呼吸和产生酒精的无氧呼吸各物质间的关系比(以葡萄糖为呼吸底物)
(1)有氧呼吸中葡萄糖∶O2∶CO2＝1∶6∶6。
(2)产生酒精的无氧呼吸中葡萄糖∶CO2∶酒精＝1∶2∶2。
(3)消耗等量的葡萄糖时，产生酒精的无氧呼吸与有氧呼吸产生的CO2摩尔数之比为1∶3。
(4)消耗等量的葡萄糖时，有氧呼吸消耗的O2摩尔数与有氧呼吸和产生酒精的无氧呼吸产生CO2摩尔数之和的比为3∶4。
考向一 细胞呼吸过程的综合分析
1．(2022·全国甲卷)线粒体是细胞进行有氧呼吸的主要场所。研究发现，经常运动的人肌细胞中线粒体数量通常比缺乏锻炼的人多。下列与线粒体有关的叙述，错误的是( )
A．有氧呼吸时细胞质基质和线粒体中都能产生ATP
B．线粒体内膜上的酶可以参与[H]和氧反应形成水的过程
C．线粒体中的丙酮酸分解成CO2和[H]的过程需要O2的直接参与
D．线粒体中的DNA能够通过转录和翻译控制某些蛋白质的合成
解析：选C 有氧呼吸的第一阶段场所是细胞质基质，第二、三阶段在线粒体，三个阶段均可产生ATP，故有氧呼吸时细胞质基质和线粒体都可产生ATP，A正确；线粒体内膜是有氧呼吸第三阶段的场所，该阶段氧气和[H]反应生成水，该过程需要酶的催化，B正确；丙酮酸分解为CO2和[H]是有氧呼吸第二阶段，场所是线粒体基质，该过程需要水的参与，不需要氧气的参与，C错误；线粒体是半自主性细胞器，其中含有少量DNA，可以通过转录和翻译控制蛋白质的合成，D正确。
2．(2023·重庆模拟)如图表示葡萄糖在细胞内氧化分解过程的示意图，①②③表示过程，X、Y表示物质。下列叙述错误的是( )
A．①过程发生在细胞质基质，X可为丙酮酸
B．②过程可能没有ATP产生
C．③过程不一定发生在线粒体内膜
D．Y可能是H2O或酒精或乳酸
解析：选D 若为有氧呼吸，则①为有氧呼吸第一阶段，②为有氧呼吸第二阶段，③为有氧呼吸第三阶段；X为丙酮酸(或丙酮酸和[H])，Y为H2O。若为无氧呼吸，则①为无氧呼吸第一阶段，②③为无氧呼吸第二阶段；X为丙酮酸(或丙酮酸和[H])，Y为酒精。①过程为有氧呼吸(或无氧呼吸)第一阶段，发生在细胞质基质；无氧呼吸第二阶段没有ATP产生，其场所是细胞质基质；因为产物中有二氧化碳，所以Y不可能是乳酸。
考向二 细胞呼吸类型的判断
3．(2020·全国Ⅰ卷)种子贮藏中需要控制呼吸作用以减少有机物的消耗。若作物种子呼吸作用所利用的物质是淀粉分解产生的葡萄糖，下列关于种子呼吸作用的叙述，错误的是( )
A．若产生的CO2与乙醇的分子数相等，则细胞只进行无氧呼吸
B．若细胞只进行有氧呼吸，则吸收O2的分子数与释放CO2的相等
C．若细胞只进行无氧呼吸且产物是乳酸，则无O2吸收也无CO2释放
D．若细胞同时进行有氧和无氧呼吸，则吸收O2的分子数比释放CO2的多
解析：选D 在反应物是葡萄糖的情况下，细胞进行有氧呼吸和产乙醇的无氧呼吸均可产生CO2，其中产乙醇的无氧呼吸产生的CO2与乙醇的分子数相等，有氧呼吸不产生乙醇，因而若产生的CO2与乙醇的分子数相等，说明细胞只进行无氧呼吸，A正确；在反应物是葡萄糖的情况下，若细胞只进行有氧呼吸，则吸收O2的分子数和释放CO2的分子数相等，B正确；在反应物是葡萄糖的情况下，若细胞无氧呼吸产物是乳酸，则不需要消耗O2也不产生CO2，C正确；在反应物是葡萄糖的情况下，有氧呼吸中，吸收O2的分子数和释放CO2的分子数相等，而无氧呼吸不消耗O2，但可能产生CO2，若细胞同时进行有氧呼吸和无氧呼吸，则吸收O2的分子数比释放CO2的分子数少或两者的数目相等，D错误。
4．如图表示某植物的非绿色器官在氧浓度为a、b、c、d时CO2释放量和O2吸收量的变化(假设细胞呼吸的底物是葡萄糖)。下列相关叙述错误的是( )
A．氧浓度为a时，有氧呼吸最弱
B．氧浓度为b时，有氧呼吸消耗葡萄糖的量是无氧呼吸的1/6
C．氧浓度为c时，产生CO2的场所有细胞质基质和线粒体
D．氧浓度为d时，只进行有氧呼吸
解析：选B 柱形图显示：氧浓度为b时，O2的吸收量与CO2的释放量不等，说明该器官既进行有氧呼吸又进行无氧呼吸，由图可知有氧呼吸消耗O2的相对值为3，则产生的CO2的相对值也为3，消耗葡萄糖的相对量为0.5，无氧呼吸产生的CO2的相对值为8－3＝5，消耗葡萄糖的相对量为2.5，所以在b条件下，有氧呼吸消耗葡萄糖的量是无氧呼吸的0.5÷2.5＝1/5，B错误。
[方法技巧]
细胞呼吸方式的判断(以真核生物以例)
考点三 细胞呼吸的影响因素及其应用
1．温度对细胞呼吸的影响
(1)原理：细胞呼吸是一系列酶促反应，温度通过影响酶的活性进而影响细胞呼吸速率。
(2)应用：储存水果、蔬菜时应选取零上低温(填“高温”“零上低温”或“零下低温”)。
2．氧气浓度对细胞呼吸的影响
(1)原理：O2是有氧呼吸所必需的，且O2对无氧呼吸过程有抑制作用。
(2)解读
①O2浓度低时，无氧呼吸占优势。
②随着O2浓度增大，无氧呼吸逐渐被抑制，有氧呼吸不断加强。
③当O2浓度达到一定值后，随着O2浓度增大，有氧呼吸不再加强(受呼吸酶数量等因素的影响)。
(3)应用
①选用透气的消毒纱布包扎伤口，抑制破伤风芽孢杆菌等厌氧细菌的无氧呼吸。
②作物栽培中及时松土，保证根的正常细胞呼吸。
③提倡慢跑，防止肌细胞无氧呼吸产生乳酸。
④稻田定期排水，抑制无氧呼吸产生酒精，防止酒精中毒，烂根死亡。
3．二氧化碳浓度对细胞呼吸的影响
(1)原理：CO2是细胞呼吸的最终产物，积累过多会抑制(填“促进”或“抑制”)细胞呼吸的进行。
(2)应用：在蔬菜和水果保鲜中，增加CO2浓度可抑制细胞呼吸，减少有机物的消耗。
4．水对细胞呼吸的影响
(1)原理
①间接影响：细胞内的许多生化反应需要水的参与，自由水含量升高，细胞呼吸加快。
②直接影响：水是有氧呼吸的反应物之一。
(2)应用
①抑制细胞呼吸：晒干的种子自由水含量降低，细胞呼吸减慢，有利于储藏。
②促进细胞呼吸：浸泡种子有利于种子的萌发。
【易错辨析】
(1)严格的无氧环境有利于水果保鲜是因为此条件下细胞呼吸分解有机物最少。(×)
(2)粮食种子适宜在零上低温、低氧和中等湿度的环境中储藏。(×)
(3)皮肤破损较深的患者，应及时到医院注射破伤风抗毒血清。(√)
(4)剧烈运动时，氧气供应不足，肌细胞主要进行无氧呼吸产生乳酸。(×)
(5)种子萌发过程中氧气不足时可同时进行有氧呼吸和无氧呼吸。(√)
(6)提倡有氧运动，原因之一是避免肌细胞因无氧呼吸产生大量乳酸。(√)
【长句应答】
1．密封地窖能长时间储存水果、地瓜、马铃薯等，其主要原因是什么？
提示：密封的地窖CO2浓度高，能够抑制细胞呼吸，减少有机物的消耗。
2．水果、蔬菜和种子储藏条件有何异同点？
提示：水果、蔬菜和种子都需要在低温、低氧、高CO2浓度条件下储藏，但水果、蔬菜需要在适宜水分条件下(一定湿度)下储藏且需要零上低温；种子需要在干燥条件下储藏。
3．包扎伤口时，选用透气的消毒纱布或“创可贴”等敷料的优点？
提示：为伤口创造了透气的环境，避免厌氧病菌的繁殖，从而有利于伤口的痊愈。
考向一 细胞呼吸的影响因素分析
1．(不定项)(2022·山东卷)在有氧呼吸第三阶段，线粒体基质中的还原型辅酶脱去氢并释放电子，电子经线粒体内膜最终传递给O2，电子传递过程中释放的能量驱动H＋从线粒体基质移至内外膜间隙中，随后H＋经ATP合酶返回线粒体基质并促使ATP合成，然后与接受了电子的O2结合生成水。为研究短时低温对该阶段的影响，将长势相同的黄瓜幼苗在不同条件下处理，分组情况及结果如图所示。已知DNP可使H＋进入线粒体基质时不经过ATP合酶。下列相关说法正确的是( )
A．4 ℃时线粒体内膜上的电子传递受阻
B．与25 ℃时相比，4 ℃时有氧呼吸产热多
C．与25 ℃时相比，4 ℃时有氧呼吸消耗葡萄糖的量多
D．DNP导致线粒体内外膜间隙中H＋浓度降低，生成的ATP减少
解析：选BCD 与25 ℃相比，4 ℃耗氧量增加，根据题意，电子经线粒体内膜最终传递给氧气，说明电子传递未受阻，A错误；与25 ℃相比，短时间低温4 ℃处理，ATP合成量较少，耗氧量较多，说明4 ℃时有氧呼吸释放的能量较多的用于产热，消耗的葡萄糖量多， B、C正确；DNP使H＋不经ATP合酶返回基质中，会使线粒体内外膜间隙中H＋浓度降低，导致ATP合成减少， D正确。
2．(2022·黄山一模)植物胁迫是指对植物生长不利的环境条件，如营养缺乏、水分不足、洪涝、高温或低温、病虫害等。洪涝易使植株根系供氧不足，造成低氧胁迫。此时植物生长缓慢且根系易变黑、腐烂。下列有关内容的叙述错误的是( )
A．洪涝造成植物根系供氧不足的原因是氧气微溶于水，无法到达根部
B．植物生长缓慢是由于细胞缺氧，无法向各项生命活动提供任何能量
C．无氧呼吸会使某些植物根细胞产生酒精，酒精积累导致根细胞死亡
D．根系腐烂是由于厌氧微生物的大量繁殖，分解死细胞所含的有机物
解析：选B 洪涝造成植物根系供氧不足的原因是氧气微溶于水，无法到达根部，因此根系缺氧进行无氧呼吸，A正确；植物生长缓慢是由于细胞缺氧，无法向各项生命活动提供足够能量，因为无氧呼吸产生的能量很少，而不是不产生能量，B错误；根部细胞无氧呼吸产生酒精，酒精积累导致根细胞死亡，C正确；由于厌氧微生物的大量繁殖，分解死细胞所含的有机物，厌氧微生物的活动会导致根系腐烂，D正确。
考向二 细胞呼吸原理在农业生产中的应用
3．(2021·湖南卷)下列有关细胞呼吸原理应用的叙述，错误的是( )
A．南方稻区早稻浸种后催芽过程中，常用40 ℃左右温水淋种并时常翻种，可以为种子的呼吸作用提供水分、适宜的温度和氧气
B．农作物种子入库贮藏时，在无氧和低温条件下呼吸速率降低，贮藏寿命显著延长
C．油料作物种子播种时宜浅播，原因是萌发时呼吸作用需要大量氧气
D．柑橘在塑料袋中密封保存，可以减少水分散失、降低呼吸速率，起到保鲜作用
解析：选B 南方稻区早稻浸种后催芽过程中，“常用40 ℃左右温水淋种”可以为种子的呼吸作用提供水分和适宜的温度，“时常翻种”可以为种子的呼吸作用提供氧气，A正确；种子无氧呼吸会产生酒精，因此，农作物种子入库储藏时，应在低氧和零上低温条件下保存，贮藏寿命会显著延长，B错误；油料作物种子中含有大量脂肪，脂肪中C、H含量高，O含量低，油料作物种子萌发时呼吸作用需要消耗大量氧气，因此，油料作物种子播种时宜浅播，C正确；柑橘在塑料袋中“密封保存”使水分散失减少，氧气浓度降低，从而降低了呼吸速率，低氧、一定湿度是新鲜水果保存的适宜条件，D正确。
4．(2022·沈阳三模)少耕法是指在常规耕作基础上尽量减少松土，收获时只收割麦穗等部位，将经过处理后的农作物秸秆和残茬保留在农田地表。提倡少耕法取代传统松土措施的原因不包括( )
A．残茬覆盖减轻水土流失及沙尘暴的发生
B．能够减少土壤微生物对CO2的排放量
C．增加土壤的透气性，促进根系的有氧呼吸
D．有利于土壤有机质的积累，提高土壤肥力
解析：选C 少耕法不松土或少松土，并将经过处理后的农作物秸秆和残茬保留在农田地表，从而有利于水土保持，能减少沙尘暴的发生；不松土或少松土，土壤微生物进行无氧呼吸，从而减少土壤微生物对CO2的排放量，有效缓解温室效应；少耕法不松土或少松土，不能增加土壤的透气性；少耕法将经过处理后的农作物秸秆和残茬保留在农田地表，减少了农田生态系统的物质输出，有利于土壤有机质的积累，使土壤肥力得以提高。
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