Question

3．在适宜的光照下，某科研小组以小麦为研究对象，以研究温度、CO₂浓度及氮肥对植物代谢的影响．实验1是研究温度对小麦光合作用与呼吸作用的影响，结果如图1所示．实验2是在盆栽条件下，利用人工气候室分别设置两种CO₂浓度和两种施氮量的实验处理，实验材料分为四组，每一组种植10盆．在小麦抽穗期选择晴天，用光合作用测定仪于上午8：30-11：30连续7天进行光合速率的测定，结果如图2所示．请回答下列问题．

（1）图1所示的结果表明温度对光合作用和呼吸作用都有重要影响，其中与呼吸作用有关的酶的适宜温度更高．温度主要影响光合作用的暗反应阶段，光反应阶段产生的[H]和ATP用于暗反应中三碳化合物的还原过程．在10℃时，光合作用速率大于（大于、小于）呼吸作用速率，光合作用速率与呼吸作用速率相等时对应的温度是40℃，温度在30℃时真光合作用速率最大．
（2）从图2所示的实验的结果可知最有利于小麦光合作用的条件组合是高大气CO₂和200mg．kg^-1施氮量．N元素是光合作用中许多重要物质的组成成分，如果某同学要测定施氮后叶片叶绿素含量，可取叶片5克放入研钵加二氧化硅和碳酸钙研磨，同时加入一定量的无水乙醇以提取色素，后再用纸层析法方法分离出叶绿素进行测定．
（3）在实验2的研究过程中测定光合速率每天选定8：30-11：30这一时间段是为了控制光照强度、温度等无关变量，题中可减少实验误差的措施有每一处理种植10盆和连续7天进行测定．
（4）要利用该装置研究施加200mg•kg^-1氮素肥料对植物呼吸作用的影响，利用该装置需要在黑暗条件下测定．

Answer 1

分析 影响光合作用的环境因素包括：光照强度、温度、二氧化碳浓度、含水量以及矿质元素的含量等．
实验中的变量包括：两种CO₂浓度和2种施氮量．分析时利用单一变量进行分析：在二氧化碳浓度相同时，200mgkg^-1施氮量的光合速率均高于施氮量为0的；在施氮量相同时，高大气CO₂浓度均高于正常大气CO₂浓度．

解答 解：（1）据图1分析，光合作用的最适温度大约是30℃，呼吸作用的最适温度大约是40℃，呼吸作用的有关酶的最适温度较高．温度主要影响光合作用的暗反应阶段，原因是暗反应需要多种酶的参与．光反应阶段产生的[H]和ATP用于暗反应中三碳化合物的还原过程．图中，在10℃时，净光合作用速率大于0，说明光合速率大于呼吸速率．
（2）从图中不难看出，最有利于小麦光合作用的条件组合是高大气CO₂和200mg•kg^-1施氮量，CO₂浓度主要影响光合作用的喑反应过程中CO₂的固定．叶绿体中的色素难溶于水易溶于有机溶剂，提取时所用的试剂是丙酮或无水乙醇．分离色素需要使用纸层析法．
（3）影响光合作用的因素有很多，为了使该实验结果更加准确，无关变量应控制相同且遥宜，如光照强度和温度；每一组种植10盆和连续7天进行测定都是为了减少偶然因素带来的实验误差．
（4）黑喑条件下植物不进行光合作用，只进行细胞呼吸，因此在黑暗中测定呼吸作用较好．
故答案为：
（1）呼吸     暗反应    三碳化合物的还原        大于    40    30
（2）高大气CO₂和200mg．kg^-1施氮量         无水乙醇     纸层析法
（3）光照强度、温度        每一处理种植10盆和连续7天进行测定
（4）黑暗

点评 本题着重考查了影响光合作用的环境因素以及探究实验的设计等方面的知识，意在考查考生的析图能力和实验设计能力，难度适中．解题中，考生要能够识记色素提取的原理；明确对照实验中应遵循单一变量原则，无关变量要保持相同且适宜；测定呼吸速率时装置在暗黑条件下可以排除光合作用的影响．