高中生物净光合速率
净光合速率=总光合速率-呼吸速率 净光合速率一般可以用氧气的净生成速率、二氧化碳的净消耗速率和有机积累量。真正的光合作用速率就是植物的光合作用的量,包括植物积累的和自身呼吸作用消耗的。
光合速率是光合作用强弱的一种表示法,又称光合强度。光合速率的大小可用单位时间、单位叶面积所吸收的CO2或释放的O2表示,亦可用单位时间、单位叶面积所积累的干物质量表示。计算方法:以单位时间、单位光合机构(干重、面积或叶绿素)固定的CO2或释放的O2或积累的干物质的数量(例如µmol CO2/m2·s)来表示。
光合速率(photosynthetic rate)是指光合作用的固定二氧化碳(或产生氧)的速度。二氧化碳的固定速测定率也称同化速率。在高等植物中多以每10平方厘米的叶面积在一小时内所固定的CO2毫克数(mg CO2/10cm2/hr)表示。而分离的叶绿体多以每毫克叶绿素一小时固定的μmol CO2(μmol CO2/mg叶绿素/hr)表示。在光合作用中实测呼吸速率是很困难的,因此在黑暗条件中来求O2的吸收(CO2的发生)速率,在光照条件下测定O2的产生(CO2吸收)速率,把后者的值补加到前者的值中,称为总光合速率。另一方面,在光照条件下O2的发生速率(CO2吸收)称为光合速率。在10^4尔格/平方厘米/秒以下的弱光条件下,光化学反应规则地控制光合作用速率,光合速率与光照强度间成直线关系。当光照强度进一步增加到光合速率不再增加时的光强度,称为饱合光强度。通常饱和光强度越高,净光合速率也越大。
测定方法
半叶法
此法测定大田光合作用速率较实用且较简单,无需特殊仪器设备,但精确度较差。在光照之前,选取对称叶片。切下一半称得其干重,另一半叶片留在植株上进行光合作用,经过一定时间,再切取另一半相当面积的叶片,称其干重。单位面积上单位时间内干重的增加,即代表光合作用速率,用干重mg/dm2 h 表示,这叫光合生产率或净同化率。沈允钢等在经典半叶法基础上加以改进,提出改良半叶法,基本做法同上。剪下对称的半片叶片,放在暗处并保持一定湿度,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。另一半留在植株上进行光合作用,为避免在处理过程中光合产物通过韧皮部向外输送,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,以阻止叶片光合产物外运。前后两次取样干重的差值(包括呼吸消耗在内)即为该植物叶片的光合生产率。也可在不对称的叶片上,用钻孔器在叶面的一半钻取一定面积的叶片圆片,两次取样,求其干重差值。
CO2吸收量测定
测定植物吸收co2的数量可用红外线co2分析仪或ph比色法,由于co2对红外线有较强的吸收能力,co2含量的变化即可灵敏地反映在检测仪上。红外线co2分析仪,国内已有生产,既可在室内用叶室进行活体测定,又可在田间利用大气采样器采取气样带回实验室借助该仪器检测分析。ph比色法是利用甲酚红作指示剂,其原理是nahco3溶液中的co2与密闭系统中空气的co2总是保持平衡状态,叶片在密闭条件下进行光合作用,不断吸收密闭系统空气中的co2,使得nahco2溶液中的co2减少,ph值发生改变,根据溶液中指示剂颜色的变化,即可推算出co2浓度的变化,从而求出该叶片的光合强度。ph比色法适合在野外自然条件下进行测定,缺点是精确度较低。
O2释放量测定
氧电极法是一种实验室常用的测氧技术。氧电极由嵌在绝缘棒上的铂和银所构成,以氯化钾为电解质,外覆聚乙烯薄膜,两极间加0.6~0.8v的极化电压,溶氧可透过薄膜在阴极上还原,同时在极间产生扩散电流。此电流与溶解氧浓度成正比,电极输出的记号,可在自动记录仪上记录下来。叶片在进行光合作用时如光合速率高,则放氧量多,溶解氧也多,叶片光合作用的放氧量,可以作为测定光合速率的指标。此法灵敏度高,操作简单,并可连续测定光合作用变化过程,也可用来测定呼吸作用。
如何制作实验
探究活动
测定蒸腾作用强度
【实验目的】学习用普通托盘天平快速测定蒸腾作用强度的方法
【实验原理】植物在一定时间内,单位叶面积或单位鲜重散失的水量,称为蒸腾强度,单位一般用克/小时·平方米或克/小时·100克鲜重来表示。
测定植物蒸腾作用强度的基本思路是:测定植物整体或部分在蒸腾过程中重量的损失,从而判断蒸腾作用强度的大小。
植物蒸腾失水,重量减轻,故可用托盘天平称量一定时间内植物的失水量,以表示蒸腾强度。这种方法的特点是能在自然条件下进行测定。因枝叶离开母体后,短时间内在生理上没有明显的变化,故所求得的蒸腾强度与实际情况近似。
【实验材料和用具】托盘天平、枝剪、植物体
【实验步骤】
将天平调零后,放置在距被测植物较近且平稳处。
在被测植株上选一枝条,重约20克左右。在枝的基部缠一线以便悬挂,然后剪下立即用托盘天平称重,并计算蒸腾强度。
蒸腾强度=(蒸腾水量(mg)/组织鲜重(g))х(60/测定时间(min))
测定不同时间(晨、午、晚),不同部位(上、中、下),不同环境,不同植物种类的蒸腾强度,并加以解释。
影响蒸腾作用的因素
1.影响蒸腾作用的内部因素
(1)气孔频度(stomatal frequency,为每平方毫米叶片上的气孔数),气孔频度大有利于蒸腾的进行。
(2)气孔大小气孔直径较大,内部阻力小,蒸腾快。
(3)气孔下腔气孔下腔容积大,叶内外蒸气压差,蒸腾快。
(4)气孔开度气孔开度大,蒸腾快;反之,则慢。
2.影响蒸腾作用的外部因素蒸腾速率取决于叶内外蒸气压差和扩散阻力的大小。所以凡是影响叶内外蒸气压差和扩散阻力的外部因素,都会影响蒸腾速率。
(1)光照光对蒸腾作用的影响首先是引起气孔的开放,减少气孔阻力,从而增强蒸腾作用。其次,光可以提高大气与叶子的温度,增加叶内外蒸气压差,加快蒸腾速率。
(2)温度温度对蒸腾速率的影响很大。当大气温度升高时,叶温比气温高出2~10℃,因而气孔下腔蒸气压的增加大于空气蒸气压的增加,使叶内外蒸气压差增大,蒸腾速率增大;当气温过高时,叶片过度失水,气孔关闭,蒸腾减弱。
(3)湿度在温度相同时,大气的相对湿度越大,其蒸气压就越大,叶内外蒸气压差就变小,气孔下腔的水蒸气不易扩散出去,蒸腾减弱;反之,大气的相对湿度较低,则蒸腾速率加快。
(4)风速风速较大,可将叶面气孔外水蒸气扩散层吹散,而代之以相对湿度较低的空气,既减少了扩散阻力,又增加了叶内外蒸气压差,可以加速蒸腾。强风可能会引起气孔关闭,内部阻力增大,蒸腾减弱。