探究植物光合作用的影響因素

劉涌楠

摘 要：通過實驗探究光照強度、CO2濃度、溫度及光質(zhì)變化對植物光合作用的影響。通過實驗結(jié)果分析出各因素對植物光合作用的影響規(guī)律。

關(guān)鍵詞：環(huán)境因素 植物 光合作用 影響

光合作用是指在可見光的照射下，含有葉綠體的綠色植物、動物或者某些細菌經(jīng)過光反應(yīng)和碳反應(yīng)，將二氧化碳和水轉(zhuǎn)化為有機物，并且釋放出氧氣的過程。光的強度、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。光合作用的強度通?？梢杂靡欢〞r間內(nèi)原料消耗或者產(chǎn)物生成的數(shù)量來表示，通常用氧氣的釋放量來表示光合作用的強度。本文通過檢測氧氣的含量來探究光照強度、CO2濃度、溫度及光質(zhì)變化對植物光合作用的影響。

一、實驗裝置的安裝與檢測

1.實驗用具

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

在橡皮塞上打兩個孔，一個孔上插入排水管，另一個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止水夾夾緊，將三通閥連接的排水管處的止水夾松開。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)儀器冷卻時水從導(dǎo)管處上升一段且保持不落，則說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試，如果有氣泡冒出則為漏氣處，重新連接后再進行氣密性測試。[2]

二、光照強度對植物光合作用的影響

1.實驗材料和用具

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

2.實驗步驟

（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，并依次標號。

（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，測量量筒中排出的水的體積（即產(chǎn)生氧氣的體積）。

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

3.實驗結(jié)果及結(jié)論

繪制的光照強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呈現(xiàn)出先增大后減少的趨勢，光照強度在50w～250w范圍內(nèi)，隨著光照強度的增強光合作用產(chǎn)生的氧氣逐漸增多，當(dāng)光照強度增到350w和500w時，光合作用產(chǎn)生的氧氣反而逐漸下降，由此可得出結(jié)論，適度的提高光照強度可以增強植物的光合作用，但光照過強時，反而會降低植物的光合作用。

三、CO2濃度對植物光合作用的影響

1.實驗材料和用具

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

2.實驗步驟

（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，并依次標號。

（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臺燈下照射，并觀察氣泡產(chǎn)生情況。

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

（5）每組實驗重復(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。

3.實驗結(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度。

四、溫度對植物光合作用的影響

1.實驗材料和用具

如1所述裝置、臺燈（100w）、NaHCO3溶液（0.01g/ml）、醋酸溶液（0.03g/ml）、水槽、冰水混合物、常溫水、開水、溫度計、沉水植物（黑藻）。

2.實驗步驟

（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，并依次標號。

（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臺燈下照射，并觀察氣泡產(chǎn)生情況。

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

（5）每組實驗重復(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。

3.實驗結(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，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50℃時，光合作用產(chǎn)生的氧氣排放量開始逐漸下降。由此可以證明，適當(dāng)提高溫度可以增強光合作用的強度，但溫度過高時，光合作用反而會下降。[4]

五、光質(zhì)變化對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紫光，透過紅光，而硫酸銅溶液可以吸收光譜中的紅光，讓藍紫光透過?？梢愿鶕?jù)此原理，研究光質(zhì)變化對植物光合作用的影響。

1.實驗材料和用具

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

2.實驗步驟

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

（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臺燈下照射，并觀察氣泡產(chǎn)生情況。

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

（5）每組實驗重復(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.實驗結(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紫光照射下的植物光合作用更強。由此可以證明，波長較長的紅光可以促進植物光合作用。

結(jié)語

本文通過實驗探究了光照強度、CO2濃度、溫度及光質(zhì)變化對植物光合作用的影響。由實驗結(jié)果可以得知，光照強度和溫度的增加均使光合作用呈現(xiàn)出先增強后減弱的趨勢，也就是說每種植物都有自己的最佳光照強度和最佳溫度。而光合作用隨CO2濃度的增加逐漸增強，說明CO2濃度越高越有利于植物的光合作用，并且紅光更加促進光合作用。[5]

參考文獻

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

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

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

[4]鄭洪. 探究光和溫度影響光合作用效率的實驗設(shè)計[J]. 實驗教學(xué)與儀器. 2002（03）：15-16.

[5]張萬明. “環(huán)境因素對光合作用強度的影響”一節(jié)探究實驗的改進[J]. 生物學(xué)通報. 2010（07）：51-53.