探究光照强度对植物光合作用速率的影响实验研究

一、实验准备

（一）实验材料选择

在探究光照强度对植物光合作用速率影响的实验中，实验材料的选取非常重要，根据七年级下册生物植物体内的物质和能量变化单元的相关知识，我们选择了常见的，易于培养的植物，比如天竺葵，天竺葵叶片大，便于进行各种实验操作，天竺葵的光合作用具有比较典型的特征，选择生长状况接近，健康无病虫害的天竺葵幼苗，这样能最大限度地减小个体差异对实验结果的影响，保证实验结果真实反映光照强度对光合作用速率的影响。

（二）实验仪器准备

做这个实验要准备很多仪器，首先要有不同光照强度的仪器，比如可以调节光强的植物生长灯，这是实验的重要仪器，能精确控制光照强度的梯度，还要有二氧化碳浓度测定仪，用来测定实验环境里的二氧化碳浓度，因为二氧化碳是光合作用的原料，它的浓度稳定与否会影响实验结果，还要有叶室，把植物叶片密封起来测量光合速率。

（三）光照强度梯度设置

对于合理的设置光照强度梯度，这是实验成功的关键一环，根据我们对植物光合作用已有大致了解与实验条件限制，因此我们设置了多个光照梯度。我们选择的最低强度梯度为最低光照条件下典型的值，如500 勒克斯等阴天时或者室内光线暗淡的时候，中间梯度为2000 勒克斯，这接近于自然光照条件之下一般光照强度，而最大强度梯度设置成 5000 勒克斯左右，以模拟光照强烈的户外环境，从而借助这样一组不同梯度，全方位探究植物于各强度光条件下变化着的光合作用速率情况。

二、实验过程

（一）植物培养与处理

我们给天竺葵幼苗提供合适的生长条件，把天竺葵幼苗种到同样大小的花盆里，花盆里装着营养丰富的土，土的肥力，湿度和透气性都差不多，把这些花盆放到温度和湿度差不多的地方，比如温度 25 度左右，湿度 60%-70% ，先让植物适应一段时间，在做处理的时候，除了光照强弱这个因素以外，浇水多少，浇几次，施肥用什么，施多少等等，都是一样的，这样做就可以保证实验结果是光照强弱变化带来的，不是因为别的原因。

（二）光合速率测量方法

测量光合速率，我们用科学准确的方法。我们使用二氧化碳浓度测定仪和叶室进行测量，把天竺葵的一片成熟的叶子放进叶室里，把叶室密封好，保证里面空气不会漏出去。然后记录下叶室最初二氧化碳的浓度，在特定的光照强度下照射一段时间之后，再测量叶室里面的二氧化碳浓度，按照二氧化碳浓度变化量，叶室体积，照射时间，利用特定的公式来计算光合速率。

（三）数据记录与整理

实验过程中，精确的数据记录和整理是必须的，每一个光照强度梯度的实验，我们都会记录很多组数据，包括每次测量的开始二氧化碳浓度、结束二氧化碳浓度、光照强度、温度、湿度以及对应时间等，将这些数据详细地记录在专门的实验表格里，保证数

据准确而全面，在实验结束后，把所有的数据进行整理，算出各个光照强度下的平均光合速率，然后绘制出图表，横轴代表光照强度，纵轴表示光合速率，便于直观地看出数据间的关系，给后面的实验结果分析给予清楚的数据支撑。

三、结果分析

（一）光照强度对光合速率的影响

从实验的数据和画出的图中，我们可以清楚的看出不同光照强度下光合速率的变化情况，在光照强度为500 勒克斯的时候，天竺葵的光合速率比较低，随着光照强度增加到 2000 勒克斯，光合速率明显上升，当光照强度再提高到 5000 勒克斯的时候，光合速率还在上升，不过上升的幅度有所下降，这显示在一定的范围内，光照强度的提升会推动植物的光合作用，使光合速率增大，可是当光照强度达到某个数值之后，光合速率增长的趋势慢慢变缓，大概被别的因素，比如说二氧化碳浓度或者植物自身的光合色素数量之类的所约束。

（二）光照强度与光合速率的关系模型研究

按照实验数据来塑造光照强度同光合速率之间的联系模型，我们发觉它们存在一种近乎曲线的关系，在低光照强度区间，光照强度同光合速率大概成正比，随着光照强度的增大，光合速率急速上升，当光照强度达到一定数值之后，这种关系曲线慢慢变得平坦起来，这符合植物光合作用的光饱和点理论，经过对数据实施拟合，就能得出一个可以体现光照强度同光合速率联系的数学表达式，这个表达式能够用来预估在不同光照强度下植物的光合速率，从而给进一步探究植物光合作用的机理及其在农业方面的应用给予理论支撑。

（三）结果的实践应用探讨

实验结果在生活中有许多的应用。农业生产方面了解不同光照强度对光合速率的影响有利于农民根据植物的不同合理安排种植作物时的密度,避免种的过密导致下层叶接收到的光照强度过小,光合速率降低,不利于产量的提高。因此应该根据不同作物所需的光照强度的不同合理规划种植的距离。温室种植方面,可以根据不同作物的光饱和点与光补偿点,通过改变不同的光照强度来达到提高光合效率的目的。比如使用补光灯来补充光照。

结束语:本实验清楚表现了光照强度对植物光合作用速率的影响规律，在一定光照强度范围内，光合速率明显增大，研究成果给农业光照经营赋予指导意义，日后可以深入探究不同植物种类和环境要素对这种联系的影响，增添应用范畴。

参考文献：

[1]袁梦,金则新,孙中帅,等.不同光照强度对长果秤锤树光合特性的影响[J].福建林业科技,2024,51(04):24-31.

[2]朱文杰,郑鸣洁,康瑜国.不同光照强度对三种藤本植物光合作用的影响[J].中国农学通报,2022,38(26):27-31.

本文系河源市中小学(幼儿园)教学研究课题《新课标驱动下山区初中理化生实验教学问题和对策研究》（课题编号hy24005）研究成果