(三)测定光合速率的常用方法及实验设计
浅谈测定光合速率的常用方法
浅谈测定光合速率的常用方法
测定光合速率是研究光合作用的重要手段，可以帮助我们了解植物对光合效率的影响以及调控机制。
下面将介绍几种常用的测定光合速率的方法。
一、氧气电极法
氧气电极法是测定光合速率最常用的方法之一。
它通过测量在光照条件下，光合产氧过程中所释放的氧气来得出光合速率。
实验步骤如下：首先将一个含有光合作用物质（如菠菜叶片）的盛有一定体积的溶液放置在氧气电极下，然后在光照条件下记录一定时间内溶液中氧气浓度的变化，通过计算得到单位时间内溶液所释放的氧气量，从而得到光合速率。
二、溴酸法
溴酸法是另一种测定光合速率的常用方法。
它是通过观察溴水的颜色变化来反映光合速率的大小。
实验步骤如下：首先将一片植物叶片放置在盛有溴水的容器中，然后将容器置于光照条件下。
溴水中的溴酸逐渐被光合作用所消耗，当溴水颜色由橙黄色转变为无色时，可以得出光合速率的大小。
三、CO2吸收法
CO2吸收法是利用光合作用过程中植物对CO2吸收的特性来测定光合速率的一种方法。
实验步骤如下：在一个密闭的容器中放置一片叶片，然后将该容器连接到一个CO2含量确定的溶液上。
在光照条件下，叶片会光合作用吸收CO2，导致溶液中CO2浓度下降。
通过测量单位时间内CO2浓度下降的大小，来得到光合速率。
四、光合色素吸收法
实验步骤如下：将一片植物叶片置于一个溶液中。
然后，使用特定波长的光源照射叶片，测量透过叶片的光强度。
根据光的强度减弱程度，可以得出光合速率的大小。
光合作用速率的测定方法
光合作用速率的测定方法一、“半叶法”-测光合作用有机物的生产量。
即单位时间、单位叶面积干物质的量【例1】某研究小组用番茄进行光合作用实验，采用“半叶法”对番茄叶片的光合作用强度进行测定。
其原理是：将对称叶片的一部分(A)遮光，另一部分(B)不做处理（见图1），并采用适当的方法（可先在叶柄基部用热水或热石蜡液烫伤，或用呼吸抑制剂处理）阻止两部分的物质和能量转移。
在适宜光照下照射6h后，在A、B的对应部位截取同等面积的叶片。
烘干称重，分别记为M A—M B，获得相应数据，则可计算出该叶片的光合作用强度，其单位是mg (dm2·h)。
问题：若M=M B—M A，则M表示____ 。
【解析】如图l所示，A部分遮光，这半片叶片虽不能进行光合作用，但仍可照常进行呼吸作用。
另一半B部分叶片既能进行光合作用，又可以进行呼吸作用。
设初始质量为a，呼吸作用消耗质量为b，净光合质量为b，则：M A=a—b，M B=a+c，所以：M=M B -M A=c+b，即M表示总光合作用质量。
这样，真正光合速率（单位：mg/dm2．h）就是M值除以时间再除以叶面积。
【答案]B叶片被截取部分在6h内光合作用合成的有机物总量二、气体体积变化法—一测光合作用O2产生（或CO2消耗）的体积【例2】某生物兴趣小组设计了如图2所示的装置进行光合速率的测试实验（忽略温度对气体膨胀的影响）。
(1)测定植物的呼吸作用强度：在该装置的小烧杯中放入适宜浓度的NaOH溶液适量；将玻璃钟罩遮光处理，放在适宜温度的环境中；th后记录红墨水滴移动的方向和刻度，得X值。
(2)测定植物的净光合作用强度：在该装置的小烧杯中放入NaHCO3缓冲溶液适量；将装置放在光照充足、温度适宜的环境中；1h后记录红墨水滴移动的方向和刻度，得Y值。
请你预测在植物生长期红墨水滴最可能移动的方向并分析原因，并将结果填入表中：项目红墨水滴移动原因分析测定植物呼吸作用 a． C．测定植物净光合作 b． d．【解析】(1)测定植物的呼吸作用强度时，将玻璃钟罩遮光处理，绿色植物只进行呼吸作用。
2022届新教材高考生物一轮复习知识能力提升3光合速率呼吸速率的关系及测定方法含解析
光合速率、呼吸速率的关系及测定方法一、光合速率、呼吸速率的关系1.光合速率与呼吸速率的常用表示方法在黑暗时，植物体只能进行呼吸作用，所以在黑暗条件下测得的数据就是呼吸速率；而在光照条件下，植物体可以同时进行光合作用和呼吸作用，因此，在光下直接测得的数据是净光合速率；总光合速率无法直接测得，只能间接求得：总光合速率＝净光合速率＋呼吸速率。
如表列出了部分常见的与总光合速率和净光合速率有关的关键词。
总光合速率O2产生速率CO2固定（或消耗）速率有机物产生（或制造、生成）速率净光合速率O2释放速率CO2吸收速率有机物积累速率呼吸速率黑暗中O2吸收速率黑暗中CO2释放速率有机物消耗速率2.光合作用和细胞呼吸曲线解读（1）A点：只进行呼吸作用，不进行光合作用，净光合量小于0，如图甲所示。
（2）AB段：真正光合速率小于呼吸速率，净光合量小于0，如图乙所示。
（3）B点：真正光合速率等于呼吸速率，净光合量等于0，如图丙所示。
（4）B点以后：真正光合速率大于呼吸速率，净光合量大于0，如图丁所示。
3.确认净光合速率与植物生长的关系在相对密闭的环境中一昼夜CO2含量的变化曲线图分析（O2变化与CO2相反）：①如果N点低于M点，说明经过一昼夜，植物体内的有机物总量增加（即植物生长）；②如果N点高于M点，说明经过一昼夜，植物体内的有机物总量减少；③如果N点等于M点，说明经过一昼夜，植物体内的有机物总量不变；④CO2含量最高点为C点（C′点），CO2含量最低点为E点（E′点）。
注：①图中光合速率与呼吸速率相等的点有C（C′）、E（E′）点。
②图中曲线与横轴围成的面积S2－（S1＋S3）的代数和即为净光合量。
若该值＞0，则植物生长；若该值≤0，则植物不生长。
【典例1】（2020·晋冀鲁豫名校高三联考）为探究长期高温和增施CO2（采用智能型二氧化碳发生器）对黄瓜叶片净光合速率的影响，某小组进行了相关实验。
实验设置了四个组：常温（20～25 ℃）、高温（35～40 ℃）、常温（20～25 ℃）＋CO2（1 000～1 500 mol·L－1），部分实验结果如图所示，回答下列问－1）、高温（35～40 ℃）＋CO2（100～1 500 mol·L题：（1）在上述基础上，欲利用所学知识测量高温下黄瓜总光合速率，方法为_______________________________________________________________________________________________________。
浅谈测定光合速率的常用方法
浅谈测定光合速率的常用方法光合作用是植物生长和生存的关键过程之一。
测定光合速率是研究光合作用过程的重要方法之一。
目前常用的方法包括放射性同位素法、溶解氧法、色谱法、压力计法和气体分析法等。
放射性同位素法是测定光合速率的传统方法。
该方法利用放射性碳14CO₂标记叶片，将标记的叶片暴露于光线下，利用同位素计数方法测定标记的CO₂的取代速率，从而得出光合速率。
这种方法简单易行且精确度高，但需要使用放射性同位素，存在较高的安全风险和技术要求，且需要消耗大量的精细化学品。
溶解氧法是另一种测定光合速率的方法，主要用于测定水生植物。
该方法利用光合作用使溶解在水中的氧气含量发生变化，从而得出光合速率。
该方法简单易行，不需要昂贵的仪器和试剂，但只适用于水生植物。
色谱法是通过色谱分离技术测定CO₂和O₂的含量变化来计算光合速率的方法。
该方法具有高精度、高灵敏度和高分辨率的特点，可以同时测定多种气体和化合物，适用于多种类型的植物。
但该方法需要高精度的色谱仪和耗费大量的时间和劳动。
压力计法是基于气体扩散原理测定光合速率的方法。
在封闭系统中，利用CO₂的扩散速度和压力变化，计算光合速率。
该方法操作简单，适用于大量样品的测量，并且不需要明确的时间限制。
但该方法需要初始压力的精确测定和恒温环境的维持。
气体分析法是常用的测定光合速率的方法之一，基于光合速率导致氧气含量下降和二氧化碳含量上升的原理。
该方法精确度高、数据处理简单，并且对环境条件的变化具有快速响应性。
但该方法需要无水三氧化铁或无水碱性氧化剂等昂贵的试剂，同时需要精准的气体分析仪器以及稳定的实验室条件。
总之，不同的测量方法适用于不同类型的植物和实验条件，需要根据实际需求选择适当的方法进行测定。
随着科技的不断进步和发展，新的测量方法也不断涌现。
可以预计，在未来使用更便捷、更先进的方法来测定光合速率，将推动光合作用的深入研究和应用。
光合作用有关验证实验的设计
光合作用有关验证实验的设计
光合作用是植物生长发育的关键过程，为了验证光合作用的存在和影响因素，可以进行以下实验设计：
1. 光合作用速率的测量：选取同一种植物，将其分别放置在有光和无光的环境中，测量一定时间内二氧化碳浓度的变化，计算出光合速率的差异。
2. 光合色素的测定：将同一种植物在阳光、荧光灯和LED灯的光照下生长，收集植物组织，提取叶绿素和类胡萝卜素等光合色素，通过色谱等方法分析光合色素的种类和含量。
3. 光合作用对于氧气的影响：将同一种植物放置在水中，分别在有光和无光的情况下观察氧气的产生量变化，用气体分析仪测量氧气的含量。
4. 光合作用和温度的关系：将同一种植物放置在不同的温度环境下，测量光合速率的变化，分析光合作用速率和温度的关系。
5. 光合作用对于不同光强度的响应：改变光强度，观察光合作用速率的变化，通过实验数据分析光合作用和光强度的关系。
以上实验设计可通过器材和方法的变化进行个性化的开发，以验证光合作用在不同条件下的过程和影响因素。
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光合速率的测定方法归纳总结
光合速率的测定方法归纳总结光合速率的测定方法归纳总结考点分析：光合作用在历年的高考中频繁出现，但一般不是单一知识点的考查，往往结合光合作用和呼吸作用的过程综合考查，考题既有选择题也有非选择题，但多数考题都依托坐标图、装置图进行考查。
相关策略：（1）明确测定指标：光合作用和呼吸作用的强度一般用气体含量的变化来测定，但此时测得的气体含量变化不是真实的光合作用和呼吸作用，而是一种表观的光合作用和呼吸作用。
（2）绘制坐标曲线：复习中可通过坐标曲线分析光合速率和呼吸速率的相等点，呼吸速率的最高值及光合速率的最高值。
（3）联系生产实际：复习中要重视对光合作用过程和影响因素的分析和理解，并学会结合农业生产解释提高作物产量的原理和途径。
这里主要归纳光合速率的测定方法。
一般测定光合速率的方法都不能排除叶子的呼吸作用，所以测定的结果实际是光合作用速率减去呼吸作用速率的差值，叫做表观光合速率或净光合速率。
若能测出其呼吸速率,把它加到净光合速率上去,则可测得真正光合速率。
真正光合速率=净光合速率+呼吸速率。
光合速率常见的测定方法归纳如下：1.“半叶法”---测光合作用有机物的生产量，即单位时间、单位叶面积干物质产生总量【典例1】某学校某研究小组用番茄进行光合作用实验，采用“半叶法”对番茄叶片的光合速率进行测定。
其原理是：将对称叶片的一部分(A)遮光，另一部分(B)不做处理，并采用适当的方法（可先在叶柄基部用热水、或热石蜡液烫伤或用呼吸抑制剂处理）阻止两部分的物质和能量转移。
在适宜光照下照射6小时后，在A、B的对应部位截取同等面积的叶片，烘干称重，分别记为MA、MB，获得相应数据，则可计算出该叶片的光合作用强度，其单位是mg/(dm2·h)。
（1）MA表示6小时后叶片初始质量-呼吸作用有机物的消耗量，MB表示6小时后：（）+（）-呼吸作用有机物的消耗量。
（2）若M=MB-MA，则M表示（3）真正光合速率（单位：mg /dm2·h）就是答案：叶片初始质量+光合作用有机物的总产量B叶片被截取部分在6小时内光合作用合成的有机物总量M值除以时间再除以面积2. 气体体积变化法---测光合作用O2产生(或CO2消耗)的体积【典例2】下图是探究绿色植物光合作用速率的实验示意图，装置中的碳酸氢钠溶液可维持瓶内的二氧化碳浓度，该装置置于20℃环境中。
浅谈测定光合速率的常用方法
浅谈测定光合速率的常用方法
光合作用是指植物通过光能、水和二氧化碳等物质产生有机物质的生物化学过程。
在野外研究中，测定植物的光合速率是十分重要的。
本文将阐述常用的测定光合速率的方法。
方法一：测定氧气释放量法
在此方法中，将水生植物置于水中，通过陶瓷坩埚、流量计和氧气电极等装置测定植物消耗二氧化碳和产生氧气的量，来计算出光合速率。
该方法的优点是操作简单，准确性较高。
方法二：紫外吸收法
该方法可以测定光合作用中色素分子的吸收强度，从而计算出光合速率。
该方法需要将植物组织或细胞置于紫外线光源下，并通过紫外-可见光谱仪来测定样品在不同波长下的吸收强度，从而计算出光合速率。
这种方法操作简单，但需要一定的专业知识。
方法三：同位素追踪法
该方法通过给植物提供包含放射性同位素碳（如14C）的二氧化碳，并追踪碳的转移路径来测定光合速率。
在此方法中，利用液闪计数器等装置，测定植物在光照下吸收并转化二氧化碳的速率，从而计算出光合速率。
该方法测定的光合速率准确性较高，但需要特殊的技术支持。
以上三种方法都可以用于测定光合速率，但各自具有不同的优缺点。
实际应用中，可以根据不同的研究要求和条件选择适合的测定方法。
植物的光合速率实验
植物的光合速率实验在我们日常生活中，我们经常可以看到各种各样的植物。
植物是地球上最重要的生物之一，它们通过光合作用，将阳光转化为能量，为我们和其他生物提供了氧气和食物。
那么，我们如何来研究和了解植物的光合速率呢？这就需要进行光合速率实验。
光合速率是指植物在光照条件下单位时间内进行光合作用所释放氧气的量。
为了测量光合速率，我们可以利用一个简单而经典的实验——水蕨实验。
水蕨实验是一种常见的植物生理学实验，通过测量水蕨在光照条件下产生的氧气量来推测植物的光合速率。
首先，我们需要准备一些实验器材：一个装有水蕨的试管、一个水槽和一台气体电流仪。
首先，将装有水蕨的试管放入水槽中，确保水的温度和湿度适宜。
然后，用夹子将试管全部浸入水中，使得试管内外的气体达到平衡。
接下来，将试管放置在光照强度适中的位置，并将气体电流仪的测量头与试管连接。
在实验过程中，实验器材的选择和控制非常关键，对于获得准确的结果起着至关重要的作用。
首先，在选择水蕨进行实验时，我们应该选择健康、生长良好的植物。
其次，控制实验的光照强度和时间，保持稳定的光线条件，以保证实验结果的可靠性。
另外，在测量氧气的时候，确保气体电流仪的灵敏度适宜，并记录测量的时间和结果。
通过进行水蕨实验，我们可以观察到以下现象。
在光照条件下，水蕨进行光合作用，释放氧气。
气体电流仪会检测到氧气的产生，通过测量气体电流仪的示数，我们可以得知光合速率。
由于光合速率与光照强度呈正相关关系，当我们改变实验的光照条件时，可以观察到光合速率的变化。
除了水蕨实验，我们还可以利用其他方法来研究植物的光合速率。
例如，在植物生长箱中，我们可以调整光照条件、温度和光合有效辐射等参数，通过测量二氧化碳的吸收和氧气的释放量，来推测光合速率。
同时，我们还可以利用光合速率方程等数学模型来分析和计算植物的光合速率，提高实验结果的准确性和可靠性。
总而言之，植物的光合速率实验是研究植物光合作用的重要手段之一。
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测定光合速率的常用方法及实验设计
一．测定光合速率的常用方法
1.利用液滴移动装置测定植物光合速率与呼吸速率
①将植物(甲装置)置于黑暗中一定时间，记录红色液滴移动的距离，计算呼吸速率。
②将同一植物(乙装置)置于光下一定时间，记录红色液滴移动的距离，计算净光合速率。
③根据呼吸速率和净光合速率可计算得到真正光合速率。
指标相对量的变化。
下列说法不正确的是( )
A．图甲装置在较强光照下有色液滴向右移动，再放到黑暗环境中有色液滴向左移动
B．若将图甲中的CO2缓冲液换成质量分数为1%的NaOH溶液，其他条件不变，则植物幼苗叶绿体产生NADPH 的速率将不变
C．一定光照条件下，如果再适当升高温度，真光合速率会发生图乙中从b到a的变化，同时呼吸速率会发生从a到b的变化
D．若图乙表示甲图植物光合速率由a到b的变化，则可能是适当提高了CO2缓冲液的浓度
2.叶圆片称重法
测定单位时间、单位面积叶片中淀粉的生成量，如图所示以有机物的变化量测定光合速率(S为叶圆片面积)。
净光合速率＝(z－y)/2S；
呼吸速率＝(x－y)/2S；
总光合速率＝净光合速率＋呼吸速率＝(x＋z－2y)/2S。
例2.某同学欲测定植物叶片叶绿体的光合速率，做如图所示实验：在叶柄基部做环剥处理(仅限制叶片有机物的输入和输出)，于不同时间分别在同一叶片上陆续取下面积为1 cm2的叶圆片烘干后称其重量，M处的实验条件是下午4时后将整个实验装置遮光3小时，则测得叶片叶绿体的光合速率是(单位：g·cm－2·h －1，不考虑取叶圆片后对叶片生理活动的影响和温度微小变化对叶片生理活动的影响)( )
A．(3y－2z－x)/6 B．(3y－2z－x)/3
C．(2y－x－z)/6 D．(2y－x－z)/3
3.叶圆片上浮法
用打孔器在某植物的叶片上打出多个叶圆片，再用气泵抽出气体直至叶片沉入水底，给予一定的光照，测量叶圆片上浮至液面所用的平均时间，可以用来作为指标判断净光合速率的大小。
例3.如下图为研究光合作用的实验装置。
用打孔器在某植物的叶片上打出多个叶圆片，再用气泵抽出气体直至叶片沉入水底，然后将等量的叶圆片转至含有不同浓度的NaHCO3溶液中，给予一定的光照，测量每个培养皿中叶圆片上浮至液面所用的平均时间，以研究光合作用速率与NaHCO3溶液浓度的关系。
有关分
析正确的是()
A．在ab段，随着NaHCO3溶液浓度的增加，光合作用速率逐渐减小
B．在bc段，单独增加适宜的光照或温度或NaHCO3溶液浓度，都可以缩短叶圆片上浮的时间
C．在c点以后，因NaHCO3溶液浓度过高，使叶肉细胞失水而导致代谢水平下降
D．因配制的NaHCO3溶液中不含氧气，所以整个实验过程中叶片不能进行呼吸作用
4.黑白瓶法
“黑白瓶”问题是一类通过净光合作用强度和有氧呼吸强度推算总光合作用强度的试题，其中“黑瓶”不透光，测定的是有氧呼吸量；“白瓶”给予光照，测定的是净光合作用量，可分为有初始值与没有初始值两种情况，规律如下：
规律1：有初始值的情况下，黑瓶中氧气的减少量(或二氧化碳的增加量)为有氧呼吸量；白瓶中氧气的增加量(或二氧化碳的减少量)为净光合作用量；二者之和为总光合作用量。
规律2：没有初始值的情况下，白瓶中测得的现有量与黑瓶中测得的现有量之差即总光合作用量。
例4.某同学研究甲湖泊中X深度生物光合作用和有氧呼吸。
具体操作如下：取三个相同的透明玻璃瓶a、b、c，将a先包以黑胶布，再包以铅箔。
用a、b、c三瓶从待测水体深度取水，测定c瓶中水内氧容量。
将a瓶、b瓶密封再沉入待测水体深度，经24小时取出，测两瓶氧含量，结果如图所示。
则24小时待测深度水体中生物光合作用和有氧呼吸的情况是( )
呼吸消耗的O2：w-v
光合作用释放的O2：k-w
光合作用产生O2：k-v
A．24小时待测深度水体中生物有氧呼吸消耗的氧气量是v mol/瓶
B．24小时待测深度水体中生物光合作用产生的氧气量是k mol/瓶
C．24小时待测深度水体中生物有氧呼吸消耗的氧气量是(k－v)mol/瓶
D．24小时待测深度水体中生物光合作用产生的氧气量是(k－v)mol/瓶
5.“梯度法”探究影响光合作用的因素
用一系列不同光照强度、温度或CO2浓度的装置，可探究光照强度、温度或CO2浓度对光合作用强度的影响。
例5.在测定金鱼藻光合作用中，密闭容器内有一定浓度的碳酸氢钠溶液，保持温度恒定且适宜，通过改变光源与容器的距离用以改变光照强度(光合强度用金鱼藻放出的气泡数来表示)。
表格为不同距离下的9个相同装置5分钟内产生的气泡数。
请回答下列问题：
(1)cm 处产生气泡的数量，可在实验前采取________________的措施。
光源距离为45 cm和50 cm时气泡数为0是因为_________________________________。
(2)光照较长时间后，发现距离较近的组別产生气泡的速率明显减慢，产生这一现象的原因是_____________________，直接影响了光合作用的________，导致____________积累，抑制光反应，使得
________的产生量减少。
(3)如图是金鱼藻在15 cm距离下，气泡产生速率与碳酸氢钠溶液浓度的关系，浓度超过25 mg·L－1时气泡数反而下降，分析其原因可能是浓度过高，导致金鱼藻细胞______________，影响了金鱼藻的生理活动。
6.半叶法
将植物对称叶片的一部分(A)遮光或取下置于暗处，另一部分(B)则留在光下进行光合作用(即不做处理)，并采用适当的方法阻止两部分的物质和能量转移。
一定时间后，在这两部分叶片的对应部位截取同等面积的叶片，分别烘干称重，记为M A、M B，开始时二者相应的有机物含量应视为相等，照光后的叶片重量大于暗处的叶片重量，超过部分即为光合作用产物的量，再通过计算可得出光合速率。
例6.某研究小组采用“半叶法”对番茄叶的光合速率进行测定。
将对称叶片的一部分(A)遮光，另一部分(B)不做处理，并采用适当的方法阻止两部分的物质和能量转移。
在适宜光照下照射6小时后，在A、B的对应部位截取同等面积的叶片，烘干称重，分别记为M A、M B，获得相应数据，则可计算出该叶片的光合速率，其单位是mg/(dm2·h)。
请分析回答下列问题：
(1)M A表示6小时后叶片初始质量－呼吸作用有机物的消耗量；M B表示6小时后(________)＋(__________)－呼吸作用有机物的消耗量。
(2)若M＝M B－M A，则M表示______________________。
(3)总光合速率的计算方法是_________________________。
(4)本方法也可用于测定叶片的呼吸速率，写出实验设计思路。
二．光合作用与细胞呼吸实验的设计技巧
1.实验设计中必须注意的三点
①变量的控制手段，如光照强度的强弱可用不同功率的灯泡(或相同功率的灯泡，但与植物的距离不同)进行控制，不同温度可用不同恒温装置控制，CO2浓度的大小可用不同浓度的CO2缓冲液调节。
②对照原则的应用，不能仅用一套装置通过逐渐改变其条件进行实验，而应该用一系列装置进行相互对照。
③无论哪种装置，在光下测得的数值均为“净光合作用强度”值。
2.解答光合作用与细胞呼吸的实验探究题时必须关注的信息是加“NaOH”还是加“NaHCO3”；给予“光照”处理还是“黑暗”处理；是否有“在温度、光照最适宜条件下”等信息。
【答案】
例1.B 例2.A 例3.C 例4.D
例5 (1)适当增加碳酸氢钠溶液浓度光合作用产生的氧气量小于或等于呼吸作用消耗的氧气量(2)容器中二氧化碳(或碳酸氢钠)逐渐减少暗反应[H]和ATP 氧气(3)渗透失水(或“质壁分离”)
例6 (1)叶片初始质量光合作用有机物的总产量(2)B叶片被截取部分在6小时内光合作用合成的有机物总量(3)M值除以时间再除以面积，即M/(截取面积×时间) (4)将从测定叶片的相对应部分切割的等面积叶片分开，一部分立即烘干称重，另一部分在暗中保存几小时后再烘干称重，根据二者干重差即可计算出叶片的呼吸速率。