探究植物光合作用的影响因素

刘涌楠

摘 要：通过实验探究光照强度、CO2浓度、温度及光质变化对植物光合作用的影响。通过实验结果分析出各因素对植物光合作用的影响规律。

关键词：环境因素 植物 光合作用 影响

光合作用是指在可见光的照射下，含有叶绿体的绿色植物、动物或者某些细菌经过光反应和碳反应，将二氧化碳和水转化为有机物，并且释放出氧气的过程。光的强度、空气中CO2的浓度、自然温度以及光的成分等都影响着植物的光合作用。光合作用的强度通常可以用一定时间内原料消耗或者产物生成的数量来表示，通常用氧气的释放量来表示光合作用的强度。本文通过检测氧气的含量来探究光照强度、CO2浓度、温度及光质变化对植物光合作用的影响。

一、实验装置的安装与检测

1.实验用具

平底烧瓶（500ml）、玻璃漏斗、三通阀、玻璃管、量筒（100ml）、分液漏斗、止水夹、乳胶管。[1]

2.仪器的安装

在橡皮塞上打两个孔，一个孔上插入排水管，另一个孔上插入三通阀并伸入到平底烧瓶的底部，三通阀的水平端连接排水管并伸入到量筒中，两个排水管及三通阀的上端均设置有止水夹。

3.检查仪器的气密性

装置安装好后检查其是否漏气。在平底烧瓶中装入一定量的水，将平底烧瓶上方的两个止水夹夹紧，将三通阀连接的排水管处的止水夹松开。用热毛巾包围平底烧瓶的外部，如果排气管处有气泡冒出，并且当仪器冷却时水从导管处上升一段且保持不落，则说明该装置气密性良好。如果装置漏气，可用毛笔蘸稀肥皂水在连接处一一测试，如果有气泡冒出则为漏气处，重新连接后再进行气密性测试。[2]

二、光照强度对植物光合作用的影响

1.实验材料和用具

如1所述装置、台灯（50～500w）、NaHCO3溶液（0.01g/ml）、沉水植物（黑藻）。

2.实验步骤

（1）制作6套如1.1所述的装置，分别在6套装置的平底烧瓶中加入等量的水，并依次标号。

（2） 称取等质量的沉水植物（黑藻）分别放置在6套装置中。

（3）将6套装置分别加入 100ml的NaHCO3溶液（0.01g/ml）和100ml的醋酸溶液（0.03g/ml），震荡均匀后分别用50w、100w、150w、250w、350w和500w的台灯分别照射，并观察气泡产生情况。

（4）光照30分钟后停止，测量量筒中排出的水的体积（即产生氧气的体积）。

（5）每组实验重复三次，记录数据并取平均值，绘制光照强度与氧气释放量的关系曲线图。[3]

3.实验结果及结论

绘制的光照强度与氧气释放量的关系曲线图如图1所示，氧气的排放量随光照程度的从弱到强呈现出先增大后减少的趋势，光照强度在50w～250w范围内，随着光照强度的增强光合作用产生的氧气逐渐增多，当光照强度增到350w和500w时，光合作用产生的氧气反而逐渐下降，由此可得出结论，适度的提高光照强度可以增强植物的光合作用，但光照过强时，反而会降低植物的光合作用。

三、CO2浓度对植物光合作用的影响

1.实验材料和用具

如1所述装置、台灯（100w）、NaHCO3溶液（0.01g/ml）、醋酸溶液（0.03g/ml）、沉水植物（黑藻）。

2.实验步骤

（1）制作6套如1.1所述的装置，分别在6套装置的平底烧瓶中加入等量的水，并依次标号。

（2）称取等质量的沉水植物（黑藻）分别放置在6套装置中。

（3）将6套装置分别加入0ml、10ml、20ml、30ml、50ml和100ml的NaHCO3溶液（0.01g/ml），震荡摇匀后，再分别加入0ml、10ml、20ml、30ml、50ml和100ml的醋酸溶液（0.03g/ml），震荡均匀后放在100w台灯下照射，并观察气泡产生情况。

（4）光照30分钟后停止，测量量筒中排出的水的体积（即产生氧气的体积）。

（5）每组实验重复三次，记录数据并取平均值，绘制CO2浓度与氧气释放量的关系曲线图。

3.实验结果及结论

绘制的CO2浓度与氧气释放量的关系曲线图如图2所示，氧气的排放量随NaHCO3溶液含量（即CO2浓度）的增加而逐渐增多，由此可以证明，CO2浓度的增加可以提高植物光合作用的强度。

四、温度对植物光合作用的影响

1.实验材料和用具

如1所述装置、台灯（100w）、NaHCO3溶液（0.01g/ml）、醋酸溶液（0.03g/ml）、水槽、冰水混合物、常温水、开水、温度计、沉水植物（黑藻）。

2.实验步骤

（1）制作6套如1.1所述的装置，用冰水混合物、常温水、开水调配成0℃、10℃、20℃、30℃、40℃、50℃的水，取等量的调配好的水，分别装在6套装置的平底烧瓶中，并依次标号。

（2）称取等质量的沉水植物（黑藻）分别放置在6套装置中。

（3）将6套装置分别加入 100ml的NaHCO3溶液（0.01g/ml）和100ml的醋酸溶液（0.03g/ml），震荡均匀后放在100w台灯下照射，并观察气泡产生情况。

（4）光照30分钟后停止，测量量筒中排出的水的体积（即产生氧气的体积）。

（5）每组实验重复三次，记录数据并取平均值，绘制温度与氧气释放量的关系曲线图。

3.实验结果及结论

绘制的温度与氧气释放量的关系曲线图如图3所示，氧气的排放量随温度的从高到低呈现出先增大后减少的趋势，温度在0℃～40℃范围内，氧气的排放量随温度的升高而逐渐升高，温度超过50℃时，光合作用产生的氧气排放量开始逐渐下降。由此可以证明，适当提高温度可以增强光合作用的强度，但温度过高时，光合作用反而会下降。[4]

五、光质变化对植物光合作用的影响

重铬酸钾溶液（0.01g/ml）可以吸收光谱中的蓝紫光，透过红光，而硫酸铜溶液可以吸收光谱中的红光，让蓝紫光透过。可以根据此原理，研究光质变化对植物光合作用的影响。

1.实验材料和用具

如11所述装置、台灯（100w）、重铬酸钾溶液（0.01g/ml）、硫酸铜溶液、水槽、沉水植物（黑藻）。

2.实验步骤

（1）将两个水槽分别标号，分别放入等量的重铬酸钾溶液（0.01g/ml）和硫酸铜溶液。

（2）制作2套如1.1所述的装置，在平底烧瓶中加入等量的水，然后分别放置在两个水槽中，称取等质量的沉水植物（黑藻）分别放置在2套装置中。

（3）将2套装置放在100w台灯下照射，并观察气泡产生情况。

（4）光照30分钟后停止，测量量筒中排出的水的体积（即产生氧气的体积）。

（5）每组实验重复三次，记录数据并取平均值，绘制不同光质与氧气释放量的关系曲线图。

3.实验结果及结论

绘制的光质变化与氧气释放量的关系曲线图如图4所示，在红光照射下的植物光合作用比蓝紫光照射下的植物光合作用更强。由此可以证明，波长较长的红光可以促进植物光合作用。

结语

本文通过实验探究了光照强度、CO2浓度、温度及光质变化对植物光合作用的影响。由实验结果可以得知，光照强度和温度的增加均使光合作用呈现出先增强后减弱的趋势，也就是说每种植物都有自己的最佳光照强度和最佳温度。而光合作用随CO2浓度的增加逐渐增强，说明CO2浓度越高越有利于植物的光合作用，并且红光更加促进光合作用。[5]

参考文献

[1]郭培国； 李荣华. 提高环境CO2浓度和环境温度对植物光合作用的影响[J].. 广州师院学报（自然科学版）. 1999.05（20）：51-54.

[2]吕敏. 环境因子对植物光合作用影响的研究[J].. 实验教学与仪器. 2006.3：30-31.

[3]郑春和. 浅谈高中生物学的探究性实验[J].. 生物学通报. 2003.38（9）：33.

[4]郑洪. 探究光和温度影响光合作用效率的实验设计[J]. 实验教学与仪器. 2002（03）：15-16.

[5]张万明. “环境因素对光合作用强度的影响”一节探究实验的改进[J]. 生物学通报. 2010（07）：51-53.