4.5.1 知識和技能要求
●能敘述外界條件對光合作用的影響，構成作物產量的因素，提高光能利用率的方法。
●能熟練地使用卷尺、米尺等測定工具準確測定農業栽培植物的葉麵積係數。
4.5.2 情境（情景）設計
（1）問題的提出
1）說明光照強度是怎樣影響光合作用的，生產中應采取什麼措施進行協調。
2）敘述CO2濃度對光合作用的影響，溫室和大田中提高CO2濃度的方法。
3）說出構成作物產量的因素。
4）闡述光能利用率，分析作物光能利用率不高的原因，指出整改措施。
（2）實驗器材的準備 折尺、粗天平、剪子、方格板、打孔器、舊報紙。田間栽培植物（玉米）。
4.5.3 支撐知識
（1）光合速率及表示單位
植物的光合作用和其它生命活動一樣，也經常受著外界條件和內部因素的影響而不斷地發生變化。要了解內、外因素對光合作用影響的程度，就得找一個指標來作為衡量。光合作用的指標是光合速率。光合速率通常是以每小時、每平方分米葉麵積所同化的CO2質量（mg）來表示，即（CO2mg·dm–2·h–1）。一般測定光合速率的方法都沒有把葉子的呼吸作用考慮在內，所以測定的結果實際是光合作用減去呼吸作用的差數，稱為淨光合速率。如果要測真正的光合速率，應該把淨光合速率加上這段時間內的呼吸速率。
真正的光合速率＝淨光合速率＋呼吸速率
（2）影響光合作用的內部因素
人們可以調整的，在植物體上可以宏觀體現的內部因素有葉綠素的含量、葉片的發育和結構、光合產物的積累與輸出和不同生育期。由於不同植物的內因各有差別，因此，在相同的外界條件下進行比較，不同植物的光合速率差異很大。如玉米為60mg·dm–2·h–1，甘蔗為49mg·dm–2·h–1，稻、麥等為20mg·dm–2·h–1左右。同一作物不同品種之間，光合速率也有差異，例如玉米雜交種的光合速率，顯著高於親本，因此，我們應注意選育光合能力較強的品種。
（3）影響光合作用的外界條件
1）光照強度 光照強度的單位為勒克斯（lux簡稱lx），可用照度計來測量，一般夏季晴天中午，地麵的光照強度約為100klx，陰天時光照隻有10～20klx。
①光飽和點 植物在很低的光照強度下就可進行光合作用，但光合速率很低，隨著光照的增強，光合速率也增強，達到一定光強時，光合速率便達到最大值。以後，即使繼續增加光強，光合速率也不再增加，這種現象稱為光飽和現象。開始達到光飽和現象時的光照強度，稱為光飽和點。各種植物的光飽和點不同。
②光補償點 當光照強度較高時，植物的光合速率要比呼吸速率高若幹倍。當光照強度下降時，光合速率和呼吸速率均隨著下降，但光合速率下降得較快。當光照降低到一定數值時，光合吸收的CO2就與呼吸放出的CO2相等，也就是淨光合速率等於0，這時的光照強度稱為光補償點。在光補償點時，植物葉內的有機物不但沒有積累，相反由於其它器官的呼吸消耗，則對整株植物來說，消耗大於積累，這對植物生長發育非常不利。一般喜光植物的光補償點為500～1000lx，耐陰植物為100lx。補償點的高低對栽培植物很重要。如溫室冬季光照強度很低，尤其是陰天，在這種情況下，為使植物生長良好，就應避免溫度過高，以降低光補償點。大田作物生長後期，下層葉片的光照強度常處於補償點以下，在生產中常采取整枝，去老葉等措施，來改善光照，減少消耗，增加光合產物的積累。
2）CO2 CO2是光合作用的主要原料。環境中CO2濃度的高低明顯影響光合速率。大氣中CO2含量約為0.033％（即330μL/L）。
①CO2補償點 植物光合作用吸收CO2和呼吸作用放出CO2相等時，環境中的CO2濃度，為CO2補償點。
②CO2飽和點 當空氣中CO2濃度超過CO2補償點以後，隨著CO2濃度的增高，光合速率也不斷增強。當CO2濃度增加到一定限度，植物的光合速率便不再增強，這時環境中的CO2濃度，為CO2飽和點。
植物在光合作用時吸收CO2量是很大的，一般作物每天每平方米葉麵積吸收20～30g CO2，每天每667m2要吸收40～60kg CO2。所以增加空氣CO2含量會提高作物產量。
3）溫度 溫度對光合碳同化酶係活力的影響很大，當溫度增高時，葉綠體內基質中的酶促反應速度會增強，但同時酶的變性或破壞速度也加快，所以光合碳同化與溫度的關係也和任何酶促反應一樣，有最高、最低和最適溫度。
晝夜溫差對光合淨同化率有很大的影響。日光充足的白天溫度高，利於光合作用進行；夜間溫度相對降低，則降低了呼吸消耗。可見，在植物生長允許的溫度範圍內，晝夜溫差大，利於光合積累。
4）水分 葉片接近水分飽和時，才能進行正常的光合作用。而當葉片缺水達20％左右時，光合作用受到明顯抑製。雖然水是光合作用的原料，但光合作用所利用的水比起植物所吸收的水來，隻占極小的比例，不到1％，所以水分作為光合作用的原料是不會缺乏的。當土壤幹旱和大氣濕度較低時，就直接影響葉片組織的含水量。
5）礦質元素 礦質元素直接或間接影響光合作用。氮、鎂、鐵、錳等是葉綠素生物合成所必需的礦質元素，鉀、磷等參與碳水化合物代謝，缺乏時便影響糖類的轉化和運輸，這樣也間接影響了光合作用；同時，磷也參與光合作用中間產物的轉化和能量傳遞，所以對光合作用影響很大。在一定範圍內，營養元素越多，光合速率就越大。
以上是分別敘述各個因素對光合作用的影響。實際上各個因素對光合作用的影響是相互聯係、相互影響的。例如，CO2供應不足時，植物就不能充分利用日光能。
在上述諸因素中，如果某一因素處在最低量下，它就成為當時的限製因素，限製著其它因素發揮作用。當改善這個因素時，就會使光合速率顯著提高。例如，在低光強度下，光照不足是限製因素，這時即使增加CO2量，光合速率也不會增加。
因此，在分析各種因素對光合作用的影響時，必須考慮多種因素的相互關係和綜合影響，並從中找出限製因素，采取有效措施加以解決，以提高植物產量。（4）生物產量的構成因素
作物一生中由光合作用所合成的有機物質的數量，決定於光合麵積、光合速率和光合時間這三個因素。植物的光合產物減去呼吸消耗和脫落（統稱為有機物消耗），剩下的幹重（包括根、莖、葉、果實、種子等器官）稱為生物產量。
生物產量＝光合麵積×光合速率×光合時間–有機物消耗
在生物產量中，直接作為收獲物的，經濟價值較高的這部分的產量，如稻麥的籽粒、甘薯的塊根、果樹的果實、林木的木材等，稱為經濟產量。經濟產量占生物產量的比值，稱為經濟係數。它們的關係如下：經濟產量＝經濟係數×生物產量［或經濟產量＝經濟係數×（光合麵積×光合速率×光合時間–有機物消耗）］
可見，構成作物經濟產量的因素有五個：光合麵積、光合速率、光合時間、有機物消耗和經濟係數。通常把這五個因素合稱為光合性能。一切農業措施，歸根到底，主要是通過協調和改善這五個因素而起作用。
（5）植物對光能的利用
植物對光能的利用情況是以光能利用率體現的。光能利用率是指照射到地麵上的日光能，被光合作用轉變為化學能而貯藏於有機物質中的百分數。栽培植物光能利用率不高的原因有漏光的損失、光飽和現象的限製、環境條件的影響等。據估計，呼吸消耗一般占光合作用15％～20％，在不良條件下可達30％～50％或更多。