“棉粮争地”是自古以来农业生产上难以解决的矛盾，中国古代用于种植粮食的土地和种植棉桑的土地比例长期保持在100：20到100：30之间。江西省棉花研究所崔爱花等科学家对在棉田中间作其它粮食作物进行了研究，以期提高棉田生产水平，缓解“棉粮争地”矛盾，下图展示了其部分研究成果。回答下列问题：

1. “棉粮争地”是自古以来农业生产上难以解决的矛盾，中国古代用于种植粮食的土地和种植棉桑的土地比例长期保持在100：20到100：30之间。江西省棉花研究所崔爱花等科学家对在棉田中间作其它粮食作物进行了研究，以期提高棉田生产水平，缓解“棉粮争地”矛盾，下图展示了其部分研究成果。回答下列问题：

(1) 本实验中叶片净光合速率是以来表示的，在单作状态下，玉米的最大净光合速率（大于/小于）甘薯，同一时刻的胞间CO₂浓度（大于/小于）甘薯。查阅相关文献表明，玉米的呼吸速率略小于甘薯。综合以上信息可以推测玉米固定CO₂的酶催化效率（高于/低于）甘薯。

(2) 有人认为，间作会改变田间微环境，从而改变光合作用中CO₂的供应速率，进而导致棉花间作玉米的净光合速率在9：00~12：00间明显大于单作玉米。你觉得这种说法对吗?说出你的判断依据。

(3) 净光合速率在中午降低的现象叫做“午休”，直接导致甘薯午休的因素最可能是（光照强度/CO₂浓度）。12：00-13：00，甘薯的胞间CO₂浓度上升，据图分析其原因是。

【考点】

光合作用和呼吸作用的区别与联系;

【答案】

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实验探究题普通

1. 为提高温室草莓的产量，科学家以“红颜”（草莓品种名）为实验材料，对影响其生长发育的相关因素进行了研究，相关结果如下图所示。请分析并回答下列问题：

(1) 据图1和图2可知，与11∶00相比12∶00草莓叶片净光合速率明显降低是（填“气孔”或“非气孔”）限制因素所致，依据是；在16∶00~18∶00胞间 CO₂浓度明显升高，主要原因是，对胞间 CO₂的消耗减少。

(2) 图3和图4均是在最适温度下测得的草莓净光合速率变化曲线。若图4实验的CO₂浓度为400μmol/mol，则对应图3 实验的光照强度范围是。

(3) 实验过程中，科研人员发现用黑色地膜覆盖草莓根部，能有效提高草莓产量，原因是黑色地膜除具无色地膜能保温、保水、保肥功能外，还可以。

实验探究题普通

2. 不同植物的光合作用机制不完全相同，大豆是C₃植物，而玉米是一类具有高光合作用效率的C₄植物，下图表示玉米的光合作用和光呼吸过程，由叶肉细胞和维管束鞘细胞共同完成。Rubisco酶是一个双功能酶，CO₂浓度高时，倾向于催化C₅和CO₂反应；O₂浓度高时，倾向于催化C₅和O₂反应生成CO₂（称为光呼吸）。回答下列问题：

(1) 玉米维管束鞘细胞中CO₂固定的具体部位是。C₃还原需要光反应提供。

(2) 低CO₂浓度环境中，C₄植物比C₃植物存活时间更长，据图分析原因是。

(3) 某同学利用大豆叶片进行有关实验，实验中多次打孔获得叶圆片，并对叶圆片进行干燥称重，结果如下表（假设整个实验过程中叶圆片的细胞呼吸速率不变）。则叶圆片光照1h的实际光合作用强度表达式是（用表中相关字母表示）。

	实验前	黑暗1h后	再光照1h后
叶圆片干燥称重（g/cm²）	X	y	z

(4) 欲追踪光合作用过程中物质转移过程，可采用法进行研究。小麦、大豆等C₃植物的光呼吸会耗损光合作用新形成有机物的25%，而玉米等C₄植物光呼吸消耗只占光合作用新形成有机物的2%~5%。请从Rubisco酶的角度提出一条利用现代生物技术提高C₃植物产量的研究思路：。

实验探究题普通

3. 城市小区绿化植物容易受到建筑物遮荫的困扰。风箱果是珍贵的灌木绿化树种，为研究光照对其生活的影响，研究人员以1年生风箱果幼苗为研究对象，选取长势一致的幼苗60株，设置3种遮荫处理：CK（全光）、轻度遮荫L1（60%全光）和重度遮荫L2（20%全光）进行实验。下表为遮荫对风箱果幼苗光响应参数的影响，其中AQY反映了叶片利用弱光的能力，其值越大表明植物利用弱光能力越强。

遮荫对风箱果幼苗光合一光响应参数的影响

参数	光照处理
参数	CK	L1	L2
表观量子效率AQY (μmol . m^-2.s^~1)	0.066	0.046	0.037
最大净光合速率Pm(μmol. m^-2.s^-1	22.6	13.2	11.0
呼吸速率R(μmol .m^-2.s^-1)	1.3	0.8	0.3
光补偿点LCP (μmol .m^-2.s^-1)	25.9	19.0	8.6
光饱和点LSP (μmol .m^-2.s^-1)	1066. 8	676.8	640.4

(1) 本实验的自变量是，每实验组的苗木应为株。

(2) 表中数据显示风箱果幼苗对遮荫产生了一定的适应性，请推测遮荫条件下细胞呼吸速率降低的意义。遮荫显著降低了风箱果的AQY，原因是。

(3) CK组与L2组相比，风箱果幼苗最大光合速率的差值为μmol·m^-2·s^-1。在光照强度大于1066.8μmol·m^-2·s^-1时，影响光合速率的外界因素主要是。

(4) 请结合实验结果，对生产实践中风箱果幼苗的栽植提出合理建议。

实验探究题困难