探究植物光合作用的影響因素

劉涌楠

（南陽(yáng)油田園丁區(qū) 河南南陽(yáng) 473132）

探究植物光合作用的影響因素

劉涌楠

（南陽(yáng)油田園丁區(qū) 河南南陽(yáng) 473132）

通過(guò)實(shí)驗(yàn)探究光照強(qiáng)度、CO2濃度、溫度及光質(zhì)變化對(duì)植物光合作用的影響。通過(guò)實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析出各因素對(duì)植物光合作用的影響規(guī)律。

環(huán)境因素 植物 光合作用 影響

光合作用是指在可見(jiàn)光的照射下，含有葉綠體的綠色植物、動(dòng)物或者某些細(xì)菌經(jīng)過(guò)光反應(yīng)和碳反應(yīng)，將二氧化碳和水轉(zhuǎn)化為有機(jī)物，并且釋放出氧氣的過(guò)程。光的強(qiáng)度、空氣中CO2的濃度、自然溫度以及光的成分等都影響著植物的光合作用。光合作用的強(qiáng)度通?？梢杂靡欢〞r(shí)間內(nèi)原料消耗或者產(chǎn)物生成的數(shù)量來(lái)表示，通常用氧氣的釋放量來(lái)表示光合作用的強(qiáng)度。本文通過(guò)檢測(cè)氧氣的含量來(lái)探究光照強(qiáng)度、CO2濃度、溫度及光質(zhì)變化對(duì)植物光合作用的影響。

一、實(shí)驗(yàn)裝置的安裝與檢測(cè)

1.實(shí)驗(yàn)用具

平底燒瓶（500ml）、玻璃漏斗、三通閥、玻璃管、量筒（100ml）、分液漏斗、止水夾、乳膠管。［1］

2.儀器的安裝

在橡皮塞上打兩個(gè)孔，一個(gè)孔上插入排水管，另一個(gè)孔上插入三通閥并伸入到平底燒瓶的底部，三通閥的水平端連接排水管并伸入到量筒中，兩個(gè)排水管及三通閥的上端均設(shè)置有止水夾。

3.檢查儀器的氣密性

裝置安裝好后檢查其是否漏氣。在平底燒瓶中裝入一定量的水，將平底燒瓶上方的兩個(gè)止水夾夾緊，將三通閥連接的排水管處的止水夾松開(kāi)。用熱毛巾包圍平底燒瓶的外部，如果排氣管處有氣泡冒出，并且當(dāng)儀器冷卻時(shí)水從導(dǎo)管處上升一段且保持不落，則說(shuō)明該裝置氣密性良好。如果裝置漏氣，可用毛筆蘸稀肥皂水在連接處一一測(cè)試，如果有氣泡冒出則為漏氣處，重新連接后再進(jìn)行氣密性測(cè)試。［2］

二、光照強(qiáng)度對(duì)植物光合作用的影響

1.實(shí)驗(yàn)材料和用具

如1所述裝置、臺(tái)燈（50～500w）、NaHCO3溶液（0.01g/ml）、沉水植物（黑藻）。

2.實(shí)驗(yàn)步驟

（1）制作6套如1.1所述的裝置，分別在6套裝置的平底燒瓶中加入等量的水，并依次標(biāo)號(hào)。

（2） 稱取等質(zhì)量的沉水植物（黑藻）分別放置在6套裝置中。

（3）將6套裝置分別加入 100ml的NaHCO3溶液（0.01g/ml）和100ml的醋酸溶液（0.03g/ml），震蕩均勻后分別用50w、100w、150w、250w、350w和500w的臺(tái)燈分別照射，并觀察氣泡產(chǎn)生情況。

（4）光照30分鐘后停止，測(cè)量量筒中排出的水的體積（即產(chǎn)生氧氣的體積）。

（5）每組實(shí)驗(yàn)重復(fù)三次，記錄數(shù)據(jù)并取平均值，繪制光照強(qiáng)度與氧氣釋放量的關(guān)系曲線圖。［3］

3.實(shí)驗(yàn)結(jié)果及結(jié)論

繪制的光照強(qiáng)度與氧氣釋放量的關(guān)系曲線圖如圖1所示，氧氣的排放量隨光照程度的從弱到強(qiáng)呈現(xiàn)出先增大后減少的趨勢(shì)，光照強(qiáng)度在50w～250w范圍內(nèi)，隨著光照強(qiáng)度的增強(qiáng)光合作用產(chǎn)生的氧氣逐漸增多，當(dāng)光照強(qiáng)度增到350w和500w時(shí)，光合作用產(chǎn)生的氧氣反而逐漸下降，由此可得出結(jié)論，適度的提高光照強(qiáng)度可以增強(qiáng)植物的光合作用，但光照過(guò)強(qiáng)時(shí)，反而會(huì)降低植物的光合作用。

圖1

三、CO2濃度對(duì)植物光合作用的影響

1.實(shí)驗(yàn)材料和用具

如1所述裝置、臺(tái)燈（100w）、NaHCO3溶液（0.01g/ml）、醋酸溶液（0.03g/ml）、沉水植物（黑藻）。

2.實(shí)驗(yàn)步驟

（1）制作6套如1.1所述的裝置，分別在6套裝置的平底燒瓶中加入等量的水，并依次標(biāo)號(hào)。

（2）稱取等質(zhì)量的沉水植物（黑藻）分別放置在6套裝置中。

（3）將6套裝置分別加入0ml、10ml、20ml、30ml、50ml和100ml的NaHCO3溶液（0.01g/ml），震蕩搖勻后，再分別加入0ml、10ml、20ml、30ml、50ml和100ml的醋酸溶液（0.03g/ml），震蕩均勻后放在100w臺(tái)燈下照射，并觀察氣泡產(chǎn)生情況。

（4）光照30分鐘后停止，測(cè)量量筒中排出的水的體積（即產(chǎn)生氧氣的體積）。

（5）每組實(shí)驗(yàn)重復(fù)三次，記錄數(shù)據(jù)并取平均值，繪制CO2濃度與氧氣釋放量的關(guān)系曲線圖。

圖2

3.實(shí)驗(yàn)結(jié)果及結(jié)論

繪制的CO2濃度與氧氣釋放量的關(guān)系曲線圖如圖2所示，氧氣的排放量隨NaHCO3溶液含量（即CO2濃度）的增加而逐漸增多，由此可以證明，CO2濃度的增加可以提高植物光合作用的強(qiáng)度。

四、溫度對(duì)植物光合作用的影響

1.實(shí)驗(yàn)材料和用具

如1所述裝置、臺(tái)燈（100w）、NaHCO3溶液（0.01g/ml）、醋酸溶液（0.03g/ml）、水槽、冰水混合物、常溫水、開(kāi)水、溫度計(jì)、沉水植物（黑藻）。

2.實(shí)驗(yàn)步驟

（1）制作6套如1.1所述的裝置，用冰水混合物、常溫水、開(kāi)水調(diào)配成0℃、10℃、20℃、30℃、40℃、50℃的水，取等量的調(diào)配好的水，分別裝在6套裝置的平底燒瓶中，并依次標(biāo)號(hào)。

（2）稱取等質(zhì)量的沉水植物（黑藻）分別放置在6套裝置中。

（3）將6套裝置分別加入 100ml的NaHCO3溶液（0.01g/ml）和100ml的醋酸溶液（0.03g/ml），震蕩均勻后放在100w臺(tái)燈下照射，并觀察氣泡產(chǎn)生情況。

（4）光照30分鐘后停止，測(cè)量量筒中排出的水的體積（即產(chǎn)生氧氣的體積）。

（5）每組實(shí)驗(yàn)重復(fù)三次，記錄數(shù)據(jù)并取平均值，繪制溫度與氧氣釋放量的關(guān)系曲線圖。

圖3

3.實(shí)驗(yàn)結(jié)果及結(jié)論

繪制的溫度與氧氣釋放量的關(guān)系曲線圖如圖3所示，氧氣的排放量隨溫度的從高到低呈現(xiàn)出先增大后減少的趨勢(shì)，溫度在0℃～40℃范圍內(nèi)，氧氣的排放量隨溫度的升高而逐漸升高，溫度超過(guò)50℃時(shí)，光合作用產(chǎn)生的氧氣排放量開(kāi)始逐漸下降。由此可以證明，適當(dāng)提高溫度可以增強(qiáng)光合作用的強(qiáng)度，但溫度過(guò)高時(shí)，光合作用反而會(huì)下降。［4］

五、光質(zhì)變化對(duì)植物光合作用的影響

重鉻酸鉀溶液（0.01g/ml）可以吸收光譜中的藍(lán)紫光，透過(guò)紅光，而硫酸銅溶液可以吸收光譜中的紅光，讓藍(lán)紫光透過(guò)。可以根據(jù)此原理，研究光質(zhì)變化對(duì)植物光合作用的影響。

1.實(shí)驗(yàn)材料和用具

如11所述裝置、臺(tái)燈（100w）、重鉻酸鉀溶液（0.01g/ml）、硫酸銅溶液、水槽、沉水植物（黑藻）。

2.實(shí)驗(yàn)步驟

（1）將兩個(gè)水槽分別標(biāo)號(hào)，分別放入等量的重鉻酸鉀溶液（0.01g/ml）和硫酸銅溶液。

圖4

（2）制作2套如1.1所述的裝置，在平底燒瓶中加入等量的水，然后分別放置在兩個(gè)水槽中，稱取等質(zhì)量的沉水植物（黑藻）分別放置在2套裝置中。

（3）將2套裝置放在100w臺(tái)燈下照射，并觀察氣泡產(chǎn)生情況。

（4）光照30分鐘后停止，測(cè)量量筒中排出的水的體積（即產(chǎn)生氧氣的體積）。

（5）每組實(shí)驗(yàn)重復(fù)三次，記錄數(shù)據(jù)并取平均值，繪制不同光質(zhì)與氧氣釋放量的關(guān)系曲線圖。

3.實(shí)驗(yàn)結(jié)果及結(jié)論

繪制的光質(zhì)變化與氧氣釋放量的關(guān)系曲線圖如圖4所示，在紅光照射下的植物光合作用比藍(lán)紫光照射下的植物光合作用更強(qiáng)。由此可以證明，波長(zhǎng)較長(zhǎng)的紅光可以促進(jìn)植物光合作用。

結(jié)語(yǔ)

本文通過(guò)實(shí)驗(yàn)探究了光照強(qiáng)度、CO2濃度、溫度及光質(zhì)變化對(duì)植物光合作用的影響。由實(shí)驗(yàn)結(jié)果可以得知，光照強(qiáng)度和溫度的增加均使光合作用呈現(xiàn)出先增強(qiáng)后減弱的趨勢(shì)，也就是說(shuō)每種植物都有自己的最佳光照強(qiáng)度和最佳溫度。而光合作用隨CO2濃度的增加逐漸增強(qiáng)，說(shuō)明CO2濃度越高越有利于植物的光合作用，并且紅光更加促進(jìn)光合作用。［5］

［1］郭培國(guó)； 李榮華. 提高環(huán)境CO2濃度和環(huán)境溫度對(duì)植物光合作用的影響［J］.. 廣州師院學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版）. 1999.05（20）:51-54.

［2］呂敏. 環(huán)境因子對(duì)植物光合作用影響的研究［J］.. 實(shí)驗(yàn)教學(xué)與儀器. 2006.3:30-31.

［3］鄭春和. 淺談高中生物學(xué)的探究性實(shí)驗(yàn)［J］.. 生物學(xué)通報(bào). 2003.38（9）:33.

［4］鄭洪. 探究光和溫度影響光合作用效率的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)［J］. 實(shí)驗(yàn)教學(xué)與儀器. 2002（03）:15-16.

［5］張萬(wàn)明. “環(huán)境因素對(duì)光合作用強(qiáng)度的影響”一節(jié)探究實(shí)驗(yàn)的改進(jìn)［J］. 生物學(xué)通報(bào). 2010（07）:51-53.