有關(guān)凈光合速率深層次含義的解析與研究

米云科

在黑暗條件下，植物只進(jìn)行呼吸作用。而當(dāng)植物接受到光照時(shí)，植物既進(jìn)行呼吸作用，又進(jìn)行光合作用，我們把植物總光合作用速率與呼吸作用速率的差稱為凈光合速率。在具體的考試題目中提到凈光合速率，與我們平常理解的這個(gè)凈光合速率卻不一定完全相同。下面我將各種不同情況進(jìn)行深層次的解析，希望對大家成績的提高有所幫助。

題目中遇到的凈光合速率通常表示兩大種情況：植物葉肉細(xì)胞的凈光合速率和植物體的凈光合速率。

一、葉肉細(xì)胞的凈光合作用速率

根據(jù)葉肉細(xì)胞接受光照的情況又分為兩種：持續(xù)光照和間歇光照。

（1）持續(xù)光照。此種情況，植物進(jìn)行光合作用的時(shí)間與呼吸作用的時(shí)間是相同的。凈光合速率=總光合速率—呼吸作用速率。這也就是平常我們所說的凈光合作用速率。

例1：以測定的CO2吸收量與釋放量為指標(biāo)，研究溫度對某綠色植物光合作用與細(xì)胞呼吸的影響，結(jié)果如下圖所示。下列分析正確的是（）

A.光照相同時(shí)間，35 ℃時(shí)光合作用制造的有機(jī)物的量與30 ℃時(shí)的相等

B.光照相同時(shí)間，在20 ℃條件下植物積累的有機(jī)物的量最多

C.溫度高于25 ℃時(shí)，光合作用制造的有機(jī)物的量開始減少

D.兩曲線的交點(diǎn)表示光合作用制造的有機(jī)物的量與細(xì)胞呼吸消耗的有機(jī)物的量相等

[分析] 此題沒有強(qiáng)調(diào)綠色植物與葉肉細(xì)胞的區(qū)別，我們按二者一樣分析就可以了。光照下CO2吸收速率代表的是凈光合速率和黑暗下CO2吸收速率代表的是呼吸速率。套入公式：總光合速率=呼吸速率+凈光合速率，還原出總光合速率的曲線（如圖所示），再來回答題中問題就非常容易了。

[答案] A

二、間歇光照

又分兩種處理情況：假設(shè)植物先光照處理1h、再其黑暗處理1h，或植物先黑暗處理1h，再光照處理1h。不論哪種情況，都可以用下面公式計(jì)算：總凈光合速率（2h）=凈光合速率（1h）—呼吸作用速率（1h）=總光合速率（1h）—呼吸作用速率（2h）。如果光照和黑暗處理的時(shí)間不一致，也可代入此公式求算。

例2：將同一菠菜葉片用打孔器打成葉圓片若干，分組進(jìn)行如下實(shí)驗(yàn)。已知葉片實(shí)驗(yàn)前，在不同溫度下分別暗處理1 h，測其質(zhì)量變化，立即再光照1 h（光照強(qiáng)度相同），再測其質(zhì)量變化，得到如下結(jié)果：

組別 甲 乙 丙 丁

溫度（℃） 27 28 29 30

暗處理后質(zhì)量變化（mg） -1 -2 -3 -1

光照后與暗處理前質(zhì)量變化（mg） +3 +3 +3 +1

參與光合作用的酶的最適溫度約為________，溫度為30 ℃時(shí)葉片總光合速率為________。

分析：解答本題的關(guān)鍵是明白表格給出兩個(gè)量的含義：暗處理后的質(zhì)量變化代表的是呼吸作用速率，光照后與暗處理前質(zhì)量的變化代表的是2h全過程的總凈光合作用，直接套用前面的公式計(jì)算就很簡單了。上圖可以轉(zhuǎn)換成：

即可推出答案。

[答案] 29 ℃ 3 mg/h

三、植物體的凈光合速率

植物體由能進(jìn)行光合作用的葉肉細(xì)胞部分和不能進(jìn)行光合作用、只進(jìn)行呼吸作用的非葉肉細(xì)胞部分組成。所以，總凈光合速率（植物體）=凈光合速率（葉肉）—呼吸作用速率（非葉肉細(xì)胞部分）=總光合速率（葉肉）—呼吸作用速率（植物體）。

[例3]如圖表示在溫度適宜的條件下測得的A、B兩種植物的光合作用強(qiáng)度與光照強(qiáng)度的關(guān)系。請據(jù)圖回答下列問題：

（1）圖中N（光補(bǔ)償點(diǎn)），A植物的葉肉細(xì)胞光合作用生成的氧氣_______（填“相等”“大于”或“小于”）其細(xì)胞呼吸利用的氧氣。

（2）當(dāng)光照強(qiáng)度為12k1x時(shí)，B植物光合作用固定的CO2量約為_____mg·m—2·h—1。

（3）假設(shè)一天光照8小時(shí)，如果要使A植物在一晝夜有機(jī)物的積累量大于0，則白天的平均光照強(qiáng)度應(yīng)大于________klx.

分析：（1）圖中N點(diǎn)為A植物的光補(bǔ)償點(diǎn)，此時(shí)，A植物葉肉細(xì)胞的總光合速率=A植物的總光合速率=A植物的總呼吸速率=A植物葉肉細(xì)胞的呼吸速率+A植物的非葉肉細(xì)胞的呼吸速率。所以，A植物的葉肉細(xì)胞光合作用生成的氧氣大于其細(xì)胞呼吸利用的氧氣。

（2）套用上面公式：總凈光合速率（B植物體）=總光合速率（B葉肉）—呼吸作用速率（B植物體），即可求出總光合速率（B葉肉）=6+2=8。

（3）該題是前面分析的幾種情況的綜合，假設(shè)凈光合速率為a（mg·m—2·h—1），需套入公式：總凈光合速率（24h）=凈光合速率（8h）—呼吸作用速率（16h），即：0=8a—16×4，故a=8，對應(yīng)9klx。

[答案]（1）大于（2）8? （3）9