Question

5．如图是探究绿色植物光合作用速率的实验装置示意图，装置中的碳酸氢钠溶液可维持瓶内的二氧化碳浓度．将该装置放在20℃环境中．实验开始时，针筒的读数是0.2mL，毛细管内的水滴在位置X．30分钟后，针筒的容量需要调至0.6mL的读数处，才能使水滴仍维持在位置X．据此回答下列问题：
（1）若以释放出的氧气量来代表光合作用速率，该植物的光合作用速率是0.8 mL/h．
（2）与植物的实际光合速率相比，用上述装置所测得的光合作用速率数值偏低（填“偏高”、“偏低”或“相同”），原因是植物同时在进行呼吸作用，消耗了部分氧气．
（3）假若在该植物的叶片上涂上一层凡士林，光合作用速率会大幅度下降，这一做法主要限制了光合作用的暗反应阶段．
（4）如果在原实验中只增加光照强度，则针筒的容量仍维持在0.6mL读数处．在另一相同实验装置中，若只将温度提升至30℃，针筒容量需要调至0.8mL读数处，才能使水滴维持在位置X（不考虑气体物理膨胀）．比较两个实验说明温度是限制光合作用的主要因素．

Answer 1

分析 本实验装置中的碳酸氢钠溶液可维持瓶内的二氧化碳浓度，因此实验装置测的气体变化量表示氧气量．此值为表观光合速率（即净光合速率）．
影响光合作用的环境因素有：光照强度、温度、二氧化碳浓度等，如题中的凡士林会阻塞气孔，导致二氧化碳吸收减少．

解答 解：（1）光照条件下，由于光合作用吸收的CO₂由缓冲液补充，同时释放出O₂导致密闭装置内气体压强增大，若使水滴X不移动，其针筒中单位时间内O₂气体容量的增加就代表表观光合速率的大小．由题可知，若以释放出的氧气量来代表表观光合速率，该植物的表观光合作用速率是（0.6-0.2）×2=0.8（mL/h）．
（2）与实际光合速率相比，由于细胞呼吸要消耗一部分氧气，故测得的光合速率偏低．
（3）假若将该植物的叶的下表皮涂上一层凡士林，凡士林阻塞部分气孔，使供应叶的二氧化碳减少，限制光合作用的暗反应，故光合作用的速率会大幅度下降．
（4）增加光照强度，针筒的容量仍维持在0.6mL读数处，说明光合作用强度没有增加，此时已经达到光合作用的饱和点，光照强度不再是限制因素；温度从20℃提升至30℃，针筒容量需要调至0.8mL读数，说明产生的气体增多，光合作用速率增大，即在光照充足的条件下，该装置中限制光合作用的主要因素是温度．
故答案为：
（1）0.8
（2）偏低    植物同时在进行呼吸作用，消耗了部分氧气
（3）暗反应    
（4）温度

点评 本实验设计比较巧妙，可以通过针筒上的读数测出一定时间内的氧气释放量，进而可计算出净光合速率．因此分析实验装置为本题的难点，着重考查了考生的审题能力、分析能力和理解能力，以及对相关实验进行修订的能力．