【精选】光合速率的测定方法

【精选】光合速率的测定方法 光合速率的测定方法 湖南邵东三中 杨连进 光合作用是高考的重点内容，如何提高光合作用总产量，是科研人员一直要解决的与人类社会和生活息息相关的生物学问题，而提高光合作用总产量的关键是提高光合作用速率(简称光合速率)。 光合速率指单位时间、单位叶面积的CO的吸收量或者是O的释放量;也可以用单位22 时间、单位叶面积干物质积累数表示。通常以每小时每平方分米叶面积吸收二氧化碳毫克 2数表示(mg/ dm?h)，一般测定光合速率的方法都没有考虑叶子的呼吸作用，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数，叫做表观光合速率或净光合速率。若能测出其呼吸速率,把它加到表观光合速率上去,则可测得真正光合速率，真正光合速率=表观光合速率+呼吸速率。 光合速率常见的测定方法有哪些呢,光合速率又是如何计算的呢,请看以下几种光合速率的测定方法。 1.―改良半叶法‖---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 植物进行光合作用形成有机物，而有机物的积累可使叶片单位面积的干物重增加，但是，叶片在光下积累光合产物的同时，还会通过输导组织将同化物运出，从而使测得的干重积累值偏低。为了消除这一偏差，必须将待测叶片的一半遮黑，测量相同时间内叶片被遮黑的一侧单位面积干重的减少值，作为同化物输出量(和呼吸消耗量)的估测值。这就是经典的―半叶法‖测定光合速率的基本原理。 测定时须选择对称性良好、厚薄均匀一致的两组叶片，一组叶片用于测量干重的初始值，另一组(半叶遮黑的)叶片用于测定干重的终了值，不但手续烦琐，而且误差较大。 ―改良半叶法‖采用烫伤、环割或化学试剂处理等方法来损伤叶柄韧皮部活细胞，以防止光合产物从叶中输出(这些处理几乎不影响木质部中水和无机盐向叶片的输送)，仅用一组叶片，且无须将一半叶片遮黑，既简化了手续，又提高了测定的准确性。 实验可在晴天上午7~8点钟开始。预先在田间选定有代表性的叶片(如叶片在植株上的部位、年龄、受光条件等应尽量一致)10张，挂牌编号。 [叶片基部处理] 根据材料的形态解剖特点可任选以下1种: (1) 对于叶柄木质化较好且韧皮部和木质部易分开的双子叶植物，可用刀片将叶柄的外皮环割0.5cm左右宽，切断韧皮部运输。 (2) 对于韧皮部和木质部难以分开的小麦、水稻等单子叶植物，可用刚在开水(水温90?以上)中浸过的用纱布包裹的试管夹，夹住叶鞘及其中的茎秆烫20秒左右，以伤害韧皮部。2个夹子可交替使用。如玉米等叶片中脉较粗壮，开水烫不彻底的，可用毛笔蘸烧至110~120?的石蜡烫其叶基部。 (3) 对叶柄较细且维管束散生，环剥法不易掌握或环割后叶柄容易折断的一些植物如棉花，可采用化学环割。即用毛笔蘸三氯乙酸(蛋白质沉淀剂)点涂叶柄，以杀伤筛管活细胞。 为了使经以上处理的叶片不致下垂，可用锡纸、橡皮管或塑料管包绕，使叶片保持原来的着生角度。 [剪取样品] 叶基部处理完毕后，即可剪取样品，记录时间，开始进行光合速率测定。一般按编号次序分别剪下对称叶片的一半(中脉不剪下)，并按编号顺序将叶片夹于湿润的纱布中，放入带盖的搪瓷盘内，保持黑暗，带回室内。带有中脉的另一半叶片则留在植 1 株上进行光合作用。过4~5h后(光照好，叶片大的样品，可缩短处理时间)，再依次剪下另外半叶。同样按编号包入湿润纱布中带回。两次剪叶的次序与所化时间应尽量保持一致，使各叶片经历相同的光照时数。 [称重比较] 将各同号叶片之两半对应部位叠在一起，用适当大小的和单面刀片(或打孔器)，在半叶的中部切(打)下同样大小的叶面积，将光暗处理的叶块分别放在两个称量皿(或铝盒)中(必要时放在20个称量皿中，每一样品放入一个称量皿)。先在105?下杀青10min,然后在80?下烘至恒重(约5h)，在分析天平上分别称重，将测定的数据填入表21-1中，并计算结果。 [计算] (1)按干物质计算 光合速率(mg?dm-2?h-1)=〔(光-暗)干重增量(mg)〕?〔叶片切块面积(dm-2)×光合时间(h)〕 (2)按CO2同化量计算 由于叶片内光合产物主要为蔗糖与淀粉等碳水化合物，而1mol的CO2可形成1mol的碳水化物，故将干物质重量乘系数1.47(44/30=1.47)，便得单位时间内单位叶面积的CO2同化量(mg?dm-2?h-1)。 上述是总光合速率的测定与计算，如果需要测定净光合速率，只需将前半叶取回后，立即切块，烘干即可，其他步骤和计算方法同上。 [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，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， 2分别记为M、M，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/(dm?h)。 AB 问题:若M=M-M，则M表示 。 BA 解析: 本方法又叫半叶称重法，常用于大田农作物的光合速率测定。 如图1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。 题中:M表示6小时后叶片初始质量+光合作用有机物的总产量-呼吸作用有机物的消耗量， B M表示6小时后初始质量-呼吸作用有机物的消耗量， A 所以，M=M-M，就是光合作用有机物的经过6小时干物质的积累数(B叶片被截取部分BA 在6小时内光合作用合成的有机物总量)。 2这样，真正光合速率( 单位:mg /dm?h)就是M值除以时间再除以面积就可测得。 [] 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 [变式训练1]某同学欲测定植物叶片叶绿体的光合作用速率，做了如图所示实验。在叶柄基部作环剥处理(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 2积为1cm的叶圆片烘干后称其重量，测得叶片的叶绿体光合作用速率=(3y一2z—x),6 2 -2-1g?cm?h(不考虑取叶圆片后对叶生理活动的影响和温度微小变化对叶生理活动的影响)。则M处的实验条件是( ) A(下午4时后将整个实验装置遮光3小时 B(下午4时后将整个实验装置遮光6小时 C(下午4时后在阳光下照射1小时 D(晚上8时后在无光下放置3小时 [解析] 起始干重为上午10时移走时的叶圆片干重x克，从上午10时到下午4时，叶片在这6小时内既进行光合作用，又进行呼吸作用，所以下午4时移走的叶圆片干重y 克减去上午10时移走时的叶圆片干重x克的差值，就等于该叶圆片净光合作用干物质量:(y一x)克。 若要求出呼吸作用干物质量，应将叶片遮光处理，先假设叶片遮光处理为M小时后干重为z克， 下午4时移走的叶圆片干重y 克减去叶片遮光处理M小时后的干重z克差值，就是呼吸作用干物质量:(y一x)克。 -2-1已知:测得叶片的叶绿体光合作用速率=(3y一2z—x),6 g?cm?h ， 据真正光合速率=表观光合速率+呼吸速率，得出:(3y一2z—x),6 = (y一x)/ 6 + (y一x)/ M ，计算出M = 3小时 ，A选项正确。 2 . 气体体积变化法——测量细胞呼吸和净光合作用速率 如下图所示(忽略温度对气体膨胀的影响): (1) 植物细胞呼吸速率 ? 装置:装置的烧杯中放入适宜浓度的NaOH溶液;将玻璃钟罩遮光处理，放在 适宜温度的环境中;一段时间后记录红墨水滴移动的方向和刻度，得X值 ? 红墨水滴移动方向:向左移动X，X可表示植物细胞呼吸速率 ? 原因分析:将玻璃钟罩遮光处理～绿色植物只进行细胞呼吸～植物进行有氧呼吸消耗O～而释放的CO气体被装置烧杯中的NaOH溶液吸收～导致装置内气体量22 减小～压强减小～红墨水滴向左移动 3 (2) 植物净光合作用强度 ? 装置:装置的烧杯中放入NaHCO3缓冲溶液;将装置放在光照充足、温度适宜的环境 中;一段时间后记录红墨水滴移动的方向和刻度，得Y值 ? 红墨水滴移动方向:向右移动Y，Y值可表示植物净光合作用强度 ? 原因分析:将玻璃钟罩遮光处理～绿色植物只进行细胞呼吸～植物进行有氧呼吸消耗O～而释放的CO气体被装置烧杯中的NaOH溶液吸收～导致装置内气体量减小～22 压强减小～红墨水滴向左移动 例2 [2013?黄冈模拟] 在CO2浓度为0.03%和适宜的恒定温度条件下，测定植物甲和植物乙在不同光照条件下的光合速率，结果如图1所示。 图1 图2 请回答下列问题: 请回答下列问题: (1)a点时，植物乙叶肉细胞中产生ATP的场所有______。若在c点时突然停止CO (1)a点时，植物乙叶肉细胞中产生ATP的场所有______。若在c点时突然停止CO22的供应，则短时间内植物甲的叶绿体中________(填“C‖或“C‖)的含量会增加，d点时限制的供应，则短时间内植物甲的叶绿体中________(填“C‖或“C‖)的含量会增加，d点时限制3355 植物乙的光合速率增大的主要环境因素是____________。 植物乙的光合速率增大的主要环境因素是____________。 22 (2)当光照强度为3 klx时，植物乙的总光合速率是____________mg/(100 cm叶?小 (2)当光照强度为3 klx时，植物乙的总光合速率是____________mg/(100 cm叶?小时)。 时)。 (3)如果用图2所示的装置来探究光照强度和光合作用速率的关系，且测量指标为装 (3)如果用图2所示的装置来探究光照强度和光合作用速率的关系，且测量指标为装置中O含量的变化，为排除环境等因素对实验的影响，则该装置需要进行适当修改，具体置中O含量的变化，为排除环境等因素对实验的影响，则该装置需要进行适当修改，具体22 修改措施是____________________。为使测得的O的变化量更精确，还应再设置对照，修改措施是____________________。为使测得的O的变化量更精确，还应再设置对照，22 方法为____________________________________。 设计方法为____________________________________。 [解析] [解析] (1)a点植物乙既进行光合作用又进行呼吸作用，产生ATP的场所是细胞质基质、线粒体、叶绿(1)a点植物乙既进行光合作用又进行呼吸作用，产生ATP的场所是细胞质基质、线粒体、叶绿体。c点停止CO供应，细胞内C转化成C的反应停止，而C还原生成C和糖类等有机物的体。c点停止CO供应，细胞内C转化成C的反应停止，而C还原生成C和糖类等有机物的2255333355反应依然在进行，故C含量减少，C增加。d点限制光合作用的主要环境因素是CO浓度(排反应依然在进行，故C含量减少，C增加。d点限制光合作用的主要环境因素是CO浓度(排335522除光照强度和温度，因为题干中描述实验时的温度为适宜的恒定温度条件)。 除光照强度和温度，因为题干中描述实验时的温度为适宜的恒定温度条件)。 22(2)光照强度为3 klx时，植物乙净光合速率为零，故总光合速率,呼吸速率,20 mg/(100 cm(2)光照强度为3 klx时，植物乙净光合速率为零，故总光合速率,呼吸速率,20 mg/(100 cm叶?小时)。 叶?小时)。 (3)用图2所示的装置来探究光照强度和光合作用速率的关系，且测量指标为装置中O含量的变(3)用图2所示的装置来探究光照强度和光合作用速率的关系，且测量指标为装置中O含量的变22 4 化，应该排除CO对装置内气压的影响，故将小烧杯中的蒸馏水换成CO缓冲液或碳酸氢钠溶化，应该排除CO对装置内气压的影响，故将小烧杯中的蒸馏水换成CO缓冲液或碳酸氢钠溶2222液，以保证装置内CO浓度的相对稳定。为使测得的O的变化量更精确，排除非生物因素对实液，以保证装置内CO浓度的相对稳定。为使测得的O的变化量更精确，排除非生物因素对实2222 验结果的干扰，还应再设置对照，对照组采用相同的装置，该装置的容器和小烧杯中应分别放验结果的干扰，还应再设置对照，对照组采用相同的装置，该装置的容器和小烧杯中应分别放入死的植物幼苗和CO缓冲液。 入死的植物幼苗和CO缓冲液。 22 [参考答案](1)细胞质基质、线粒体、叶绿体 C CO的浓度 [参考答案](1)细胞质基质、线粒体、叶绿体 C CO的浓度 5522 (2)20 (2)20 (3)将小烧杯中的蒸馏水换成CO缓冲液或碳酸氢钠溶液 该装置的容器和小烧杯中应(3)将小烧杯中的蒸馏水换成CO缓冲液或碳酸氢钠溶液 该装置的容器和小烧杯中应22 分别放入死的植物幼苗和CO缓冲液 分别放入死的植物幼苗和CO缓冲液 22 练习1:(1)影响绿色植物光合作用的因素是多方面的，其外界因素有光照强度、CO含量、(1)影响绿色植物光合作用的因素是多方面的，其外界因素有光照强度、CO含量、22温度等，其内部因素有酶的活性、色素数量、五碳化合物含量等，请据图甲分析回答问题: 温度等，其内部因素有酶的活性、色素数量、五碳化合物含量等，请据图甲分析回答问题: ?如果x代表光照强度，光照强度影响光合作用强度，主要是影响____________阶 ?如果x代表光照强度，光照强度影响光合作用强度，主要是影响____________阶段，当光合作用强度达到最大值时，此时限制因素最可能是内部因素中的__________。 段，当光合作用强度达到最大值时，此时限制因素最可能是内部因素中的__________。 ?如果x代表温度，温度主要通过影响______________来影响光合作用强度。 ?如果x代表温度，温度主要通过影响______________来影响光合作用强度。 ?如果x代表CO的含量，CO的含量影响光合作用强度，主要是影响________的 ?如果x代表CO的含量，CO的含量影响光合作用强度，主要是影响________的2222 产生。 产生。 甲 乙 (2)图乙为探究CO对绿色植物光合作用影响的测量装置，将M叶片密封在一个玻璃器皿中，其(2)图乙为探究CO对绿色植物光合作用影响的测量装置，将M叶片密封在一个玻璃器皿中，其22 中放置一个小烧杯。实验如下(温度和其他条件不变): 中放置一个小烧杯。实验如下(温度和其他条件不变): 步骤一:在一定光照强度下，A液体为NaHCO溶液，30 min后观察红色液滴的移动。 步骤一:在一定光照强度下，A液体为NaHCO溶液，30 min后观察红色液滴的移动。 33 步骤二:在相同光照强度下，将A液体换为NaOH溶液，调节红色液滴回到原点，30 步骤二:在相同光照强度下，将A液体换为NaOH溶液，调节红色液滴回到原点，30 min后观察红色液滴的移动。 min后观察红色液滴的移动。 步骤三:在相同光照强度下，将A液体换为蒸馏水，调节红色液滴回到原点，30 min 步骤三:在相同光照强度下，将A液体换为蒸馏水，调节红色液滴回到原点，30 min后观察红色液滴的移动。 后观察红色液滴的移动。 步骤四:用N叶片重复步骤一、二、三。 步骤四:用N叶片重复步骤一、二、三。 ?在步骤一中红色液滴应向________移动，步骤二中红色液滴应向________移动。 ?在步骤一中红色液滴应向________移动，步骤二中红色液滴应向________移动。 ?步骤一和步骤二互为________，可观测的因变量是__________________________。 ?步骤一和步骤二互为________，可观测的因变量是__________________________。 ?步骤四的目的是___________________________。 ?步骤四的目的是___________________________。 5 [解析] (1)光照强度影响光反应阶段，当光合作用强度达到最大值时，此时限制因素最可能是内[解析] (1)光照强度影响光反应阶段，当光合作用强度达到最大值时，此时限制因素最可能是内部因素中的色素数量。温度主要通过影响酶的活性影响光合作用的进行。CO的含量影响CO部因素中的色素数量。温度主要通过影响酶的活性影响光合作用的进行。CO的含量影响CO2222的固定，影响C的合成。(2)在光照条件下，NaHCO溶液提供CO，维持CO浓度相对稳定，的固定，影响C的合成。(2)在光照条件下，NaHCO溶液提供CO，维持CO浓度相对稳定，33332222光合作用释放氧气使压强增大，导致液滴右移;NaOH吸收CO，使植物无法进行光合作用，光合作用释放氧气使压强增大，导致液滴右移;NaOH吸收CO，使植物无法进行光合作用，22 而细胞呼吸消耗氧气使气体压强减小，液滴左移，步骤一和步骤二相互对照，步骤四的目的是而细胞呼吸消耗氧气使气体压强减小，液滴左移，步骤一和步骤二相互对照，步骤四的目的是避免因偶然因素产生的误差，使实验结果更真实可靠。 避免因偶然因素产生的误差，使实验结果更真实可靠。 [参考答案] [参考答案] (1)?光反应 色素的数量 ?酶的活性 ?三碳化合物(或C或糖类) (1)?光反应 色素的数量 ?酶的活性 ?三碳化合物(或C或糖类) 33 (2)?右 左 ?对照(对比) 红色液滴的移动情况 ?避免因偶然因素产生的误差 (2)?右 左 ?对照(对比) 红色液滴的移动情况 ?避免因偶然因素产生的误差 [练习2 ] 图4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。实验开始时，针筒的读数是0.2mL，毛细管内的水滴在位置X。20min后，针筒的容量需要调至0.6mL的读数，才能使水滴仍维持在位置X处。据此回答下列问题: (1)若将图中的碳酸氢钠溶液换成等量清水，重复上述实验，20min后，要使水滴维持在位置X处，针筒的容量 (需向左/需向右/不需要)调节。 (2)若以释放出的氧气量来代表净光合作用速率，该植物的净光合作用速率是 mL/h。 (3)若将图中的碳酸氢钠溶液换成等量浓氢氧化钠溶液，在20?、无光条件下，30min后，针筒的容量需要调至0.1mL的读数，才能使水滴仍维持在X处。则在有光条件下该植物的实际光合速率是 mL/h。 解析:(1)由光合作用的总反应式6CO+12HO CHO+6O+6HO，可知反应前后气22612622 体体积不变，所以不需要调节针筒容量就可使水滴维持在X处。 (2)光照条件下，由于光合作用吸收的CO由缓冲液补充，缓冲液能维持CO浓度，同22时释放出O导致密闭装置内气体压强增大，若使水滴X不移动，其针筒中单位时间内O22气体容量的增加就代表表观光合速率的大小。由题可知，若以释放出的氧气量来代表表观光合速率，该植物的表观光合作用速率是(0.6-0.2)×3=1.2(mL/h)。 (3)瓶中液体改放为NaOH溶液，则装置内CO完全被吸收，植物体不能进行光合作用，2 只能进行呼吸作用，瓶中气体的变化即呼吸消耗的O的变化。则在有光条件下该植物的真2 正光合速率 = 表观光合速率 + 呼吸速率，既1.2+0.1×2=1.4(mL/h)。 答案:(1)不需要 (2)1.2(mL/h) (3)1.4(mL/h) 6 3. 黑白瓶法---测溶氧量的变化 [测定原理]将几只注满水样的白瓶和黑瓶悬挂在采水深度处，曝光24小时，黑瓶中的浮游植物由于得不到光照只能进行呼吸作用，因此黑瓶中的溶解氧就会减少。而白瓶完全曝露在光下，瓶中的浮游植物可进行光合作用，因此白瓶中的溶解氧一般会增加。所以，通过黑白瓶间溶解氧的变化，就可估算出水体的生产力。 [主题内容和适用范围] 本标准规定了在水体中不同深度悬挂可曝光和不可曝光溶氧装置，经过24h曝光，以测定的溶解氧计算出单位时间、单位水柱日生产力的评价水体富营养化水平的方法。 本标准适用于湖泊、水库、池塘等静水水体以及水流缓和的河流水域中初级生产力的测定。 [实验步骤]采水与挂瓶 (1)采水与挂瓶深度确定:采集水样之前先用照度计或透明度盘测定水体透光深度，采水与挂瓶深度确定在表面照度100,,1,之间，可按照表面照度的100,、50,、25,、10,、1,选择采水与挂瓶的深度和分层。浅水湖泊(水深? 3m)可按0.0m、0.5m、1m、2m、3m 的深度分层。 (2)采水:根据确定的采水分层和深度，采集不同深度的水样。每天采水至少同时用虹吸管(或采水器下部出水管)注满三个试验瓶，即一个白瓶、一个黑瓶、一个初始瓶。每个试验瓶注满后先溢出三倍体积的水，以保证所有试验瓶中的溶解氧与采样器中的溶解氧完全一致。灌瓶完毕，将瓶盖盖好，立即对其中一个试验瓶(初始瓶)进行氧的固定，测定其溶解氧，该瓶溶解氧为―初始溶解氧‖。 (3)挂瓶与嚗光:将灌满水的白瓶和黑瓶悬挂在原采水处，曝光培养24h。挂瓶深度和分层应与采水深度和分层完全相同。各水层所挂的黑、白瓶以及测定初始溶解氧的玻璃瓶应统一编号，做好记录。 [计算方法] 2(1)各水层日生产力[mg(o)/m•d]]计算方法: 2 总生产力=白瓶溶解氧-黑瓶溶解氧 净生产力=白瓶溶解氧-初始瓶溶解氧 呼吸作用量=初始瓶溶解氧-黑瓶溶解氧 2(2 )每平方米水柱日生产力[g(O)/m•d]计算方法: 2 可用算术平均值累计法计算。 [例3] 某研究小组从当地一湖泊的某一深度取得一桶水样，分装于六对黑白瓶中，剩余的水样测得原初溶解氧的含量为10mg/L，白瓶为透明玻璃瓶，黑瓶为黑布罩住的玻璃瓶。将它们分别置于六种不同的光照条件下，分别在起始和24小时后以温克碘量法测定各组培养瓶中的氧含量，记录数据如下: 表2 光照强度(klx) 0(黑暗) a b c d e 白瓶溶氧量(mg/L) 3 10 16 24 30 30 黑瓶溶氧量(mg/L) 3 3 3 3 3 3 (1)黑瓶中溶解氧的含量降低为3mg/L的原因是 ;该瓶中所有生物细胞呼吸消耗的O量为 mg/L?24h。 2 (2)当光照强度为c时，白瓶中植物光合作用产生的氧气量为 mg/L?24h。 (3)光照强度至少为 (填字母)时，该水层产氧量才能维持生物正常生活耗氧量所需。 7 [解析] 黑白瓶法常用于水中生物光合速率的测定。白瓶就是透光瓶，里面可进行光合作用和呼吸作用。黑瓶就是不透光瓶，只能进行呼吸作用。在相同条件下培养一定时间，黑瓶中所测得的数据可以得知正常的呼吸耗氧量，白瓶中含氧量的变化可以确定表观光合作用量，然后就可以计算出总光合作用量。 (1)黑瓶中溶解氧的含量降低为3mg/L的原因是:黑瓶没有光照，植物不能进行光合作用产生氧，其中的生物呼吸消耗氧气，该瓶中所有生物细胞呼吸消耗的O量为:原初溶解氧2-24小时后氧含量，即10-3=7 (mg/L?24h)。 (2)当光照强度为c时，表观光合速率的大小为:24小时后氧含量-原初溶解氧，即24-10=14(mg/L?24h)。呼吸速率为10-3=7(mg/L?24h)。真正光合速率为14+7=21(mg/L?24h). (3)黑暗时，黑白瓶都是3 mg/L?24h，说明水体生物呼吸速率为10-3=7(mg/L?24h)，所以光照强度至少为a时，净光合速率为10-3=7(mg/L?24h)，才能维持水中生物正常生活耗氧量所需。 [参考答案](1)黑瓶中植物不能进行光合作用产生氧，生物呼吸消耗氧气 7 (2)21 (3) a [练习]采用黑白瓶法(黑瓶瓶外包黑胶布和铝箔，以模拟黑暗条件;白瓶为透光瓶。)测定池塘群落各深度24小时内的平均氧浓度变化，结果如下表: 水深(米) 瓶中氧浓度变化(克/立方米)白瓶 瓶中氧浓度变化(克/立方米)黑瓶 1 +7 -2 2 +5 -2 3 +2 -2 4 0 -2 5 -2 -2 水底 -3 -3 则该池塘一昼夜产生氧气的量是( ) A( 8 g/m3 B(14 g/m3 C(22 g/m3 D( 32 g/m3 [答案]C 4: 小叶片浮起数量法---定性比较光合作用强度的大小 例4: 探究光照强弱对光合作用强度的影响，操作过程如下: 表3 步骤 操 作 方 法 说 明 取生长旺盛的菠菜叶片绿叶，用直径为1cm的打孔打孔 注意避开大的叶脉。 器打出小圆形叶片30片。 材 将小圆形叶片置于注射器内，并让注射器吸入清水， 料 待排出注射器内残留的空气后，用手堵住注射器前端抽气 这一步骤可重复几次。 的小孔并缓缓拉动活塞，使小圆形叶片内的气体逸处 出。 理 将内部气体逸出的小圆形叶片，放入黑暗处盛有清水叶片细胞间隙充满水而沉底 的烧杯中待用。 全都沉到水底。 取3只小烧杯，标记为A、B、C，分别倒入20mL事先可用口通过玻璃管分组 富含CO的清水。分别向3只小烧杯中各放入102向清水内吹气。 片小圆形叶片。 8 光照强弱(自变量)可通用3盏40 W台灯分别向A、B、C 3个实验装置对照 过调节 来决进行强、中、弱三种光照。 定。 实验预期:____烧杯中观察 观察并记录叶片浮起的数量(因变量)。 的小叶片浮起的数目最 多。 本实验除通过观察相同时间内，叶片上浮数量的多少来反映光合作用速率的大小;还可以通过三个烧杯中上浮相同叶片数量所用时间的长短来描述。但该实验方法只能比较大小，无法测出具体的量变。 答案: 台灯与实验装置间的距离 A 5. 红外线CO传感器---测装置中CO2浓度的变化 2 由于CO对红外线有较强的吸收能力，CO2的多少与红外线的降低量之间有一线性关系,2 因此CO含量的变化即可灵敏地反映在仪上，常用红外线CO2传感器来测量CO2浓2 度的变化。 例5:为测定光合作用速率，将一植物幼苗放入大锥形瓶中，瓶中安放一个CO传感器来2监测不同条件下瓶中CO浓度的变化，如下图5所示。相同温度下，在一段时间内测得结2 果如图6所示。请据图回答: (1)在60,120min时间段内，叶肉细胞光合作用强度的变化趋势为 。理由是 。 (2)在60,120min时间段，瓶内CO浓度下降的原因是 。此时间段该植物2 光合速率为 ppm,min。 解析:(1)在60,120min时间段内，叶肉细胞光合作用强度的变化趋势为逐渐降低，理由是C0的浓度逐渐降低。 2 (2)在60,120min时间段，瓶内CO浓度下降的原因是:植物的光合作用强度大于呼吸2 作用强度，CO不断减少。用瓶中安放的CO传感器来监测瓶中CO浓度60min内的变化222 是1500–500 = 1000 (ppm),该数值是60min内净光合作用消耗的CO量。 2在0,60min时间段，瓶内CO浓度上升的原因是:植物在黑暗条件下只进行呼吸作用，2 60min内植物呼吸释放CO量是 1500-1000=500(ppm)。 2 所以，此时间段该植物光合速率为(1000+500)/60=25(ppm,min)。 答案:(1)逐渐降低 C0的浓度逐渐降低 (2)植物的光合作用强度大于呼吸作用强度 258. 2 9 变式训练3: 将一株绿色植物置于密闭锥形瓶中，如图-3所示。在连续60分钟监测的过程中，植物一段时间以固定的光照强度持续照光，其余时间则处于完全黑暗中，其他外界条件相同且适宜，测得瓶内CO浓度变化结果如图-4所示。据此分析可知( D ) 2 A(最初10min内，瓶内CO浓度逐渐下降，说明植物的光合作用逐渐增强 2 B(第20,30min内，瓶内植物光合作用逐渐减弱，呼吸作用逐渐增强 C(第40,60min内，瓶内植物的光合作用速率与呼吸作用速率大致相等 D(瓶内植物在照光时段内实际的光合作用速率平均为90ppmCO/min 2 10 《测量学》模拟 一、单项选择题(每小题1 分，共20 分) 得分 评卷人 复查人 在下列每小题的四个备选答案中选出一个正确的答 案，并将其字母标号填入题干的括号内。 1(经纬仪测量水平角时，正倒镜瞄准同一方向所读的水平方向值理论上应相差(A )。 A 180? B 0? C 90? D 270? 2. 1:5000地形图的比例尺精度是( D )。 A 5 m B 0.1 mm C 5 cm D 50 cm 3. 以下不属于基本测量工作范畴的一项是( C)。 A 高差测量 B 距离测量 C 导线测量 D 角度测量 4. 已知某直线的坐标方位角为220?，则其象限角为(D )。 A 220? B 40? C 南西50? D 南西40? 5. 由一条线段的边长、方位角和一点坐标计算另一点坐标的计算称为(A )。 A 坐标正算 B 坐标反算 C 导线计算 D 水准计算 6. 闭合导线在X轴上的坐标增量闭合差( A )。 A为一不等于0的常数 B 与导线形状有关 C总为0 D 由路线中两点确定 7. 在地形图中，表示测量控制点的符号属于(D )。 A 比例符号 B 半依比例符号 C 地貌符号 D 非比例符号 8. 在未知点上设站对三个已知点进行测角交会的方法称为(A )。 A 后方交会 B 前方交会 C 侧方交会 D 无法确定 9. 两井定向中不需要进行的一项工作是(C )。 A 投点 B 地面连接 C 测量井筒中钢丝长度 D 井下连接 10. 绝对高程是地面点到( C )的铅垂距离。 A 坐标原点 B任意水准面 C 大地水准面 D 赤道面 11(下列关于等高线的叙述是错误的是:(A ) A( 高程相等的点在同一等高线上 B( 等高线必定是闭合曲线，即使本幅图没闭合，则在相邻的图幅闭合 C( 等高线不能分叉、相交或合并 测量学试卷 第 11 页(共 7 页) D( 等高线经过山脊与山脊线正交 12(下面关于非比例符号中定位点位置的叙述错误的是(B ) A(几何图形符号，定位点在符号图形中心 B(符号图形中有一个点，则该点即为定位点 C(宽底符号，符号定位点在符号底部中心 D(底部为直角形符号，其符号定位点位于最右边顶点处 13(下面关于控制网的叙述错误的是(D ) A( 国家控制网从高级到低级布设 B( 国家控制网按精度可分为A、B、C、D、E五等 C( 国家控制网分为平面控制网和高程控制网 D( 直接为测图目的建立的控制网，称为图根控制网 14(下图为某地形图的一部分，各等高线高程如图所视，A点位于线段MN上，点A到点 M和点N的图上水平距离为MA=3mm，NA=2mm，则A点高程为(A ) A( 36.4m M B( 36.6m A C( 37.4m 37 N D( 37.6m 35 36 ,15(如图所示支导线，AB边的坐标方位角为，转折角如图，则CD边,,12530'30''AB A D 的坐标方位角,为( B ) CD100?100? 30 30 130?C B 30 ,,,,7530'30''1530'30''4530'30''2529'30''A( B( C( D( 16(三角高程测量要求对向观测垂直角，计算往返高差，主要目的是(D ) A( 有效地抵偿或消除球差和气差的影响 B( 有效地抵偿或消除仪器高和觇标高测量误差的影响 C( 有效地抵偿或消除垂直角读数误差的影响 D(有效地抵偿或消除读盘分划误差的影响 17(下面测量读数的做法正确的是( C ) A( 用经纬仪测水平角，用横丝照准目标读数 测量学试卷 第 12 页(共 7 页) B( 用水准仪测高差，用竖丝切准水准尺读数 C( 水准测量时，每次读数前都要使水准管气泡居中 D( 经纬仪测竖直角时，尽量照准目标的底部 18(水准测量时对一端水准尺进行测量的正确操作步骤是( D )。 A 对中----整平-----瞄准----读数 A 整平----瞄准----读数----精平 C 粗平----精平----瞄准----读数 D粗平----瞄准----精平----读数 19(矿井平面联系测量的主要任务是( D ) A 实现井上下平面坐标系统的统一 B 实现井上下高程的统一 C 作为井下基本平面控制 D 提高井下导线测量的精度 20( 井口水准基点一般位于( A )。 A 地面工业广场井筒附近 B 井下井筒附近 C 地面任意位置的水准点 D 井下任意位置的水准点 得分 评卷人 复查人 二、填空题(每空2分，共20分) 21水准测量中，为了进行测站检核，在一个测站要测量两个高差值进行比较，通常采用的测量检核方法是双面尺法和 。 22直线定向常用的标准方向有真子午线方向、_____磁北方向____________和坐标纵线方向。 23地形图符号一般分为比例符号、_半依比例符号_________________和不依比例符号。 24 井下巷道掘进过程中，为了保证巷道的方向和坡度，通常要进行中线和____________的标定工作。 25 测量误差按其对测量结果的影响性质，可分为系统误差和_偶然误差______________。 26 地物注记的形式有文字注记、 ______ 和符号注记三种。 27 象限角的取值范围是: 0-90 。 28 经纬仪安置通常包括整平和 对中 。 29 为了便于计算和分析，对大地水准面采用一个规则的数学曲面进行表示，这个数学曲面称为 参考托球面 。 测量学试卷 第 13 页(共 7 页) 。 30 光电测距仪按照测量时间的方式可以分为相位式测距仪和 差分 三、名词解释(每小题5分，共20分) 得分 评卷人 复查人 31(竖盘指标差 竖盘分划误差 32(水准测量 利用水准仪测定两点间的高差 33(系统误差 由客观原因造成的具有统计规律性的误差 34(视准轴 仪器望远镜物镜和目镜中心的连线 四、简答题(每小题5分，共20分) 得分 评卷人 复查人 35(简述测回法测量水平角时一个测站上的工作步骤和角度计算方法。 对中，整平，定向，测角。观测角度值减去定向角度值 测量学试卷 第 14 页(共 7 页) 36(什么叫比例尺精度,它在实际测量工作中有何意义, 图上0.1毫米在实地的距离。可以影响地物取舍 37(简述用极坐标法在实地测设图纸上某点平面位置的要素计算和测设过程。 38(高斯投影具有哪些基本规律。 测量学试卷 第 15 页(共 7 页) 得分 评卷人 复查人 五、计算题(每小题10分，共20分) 39(在1:2000图幅坐标方格网上，量测出ab = 2.0cm, ac = 1.6cm, ad = 3.9cm, ae = 及其坐标方位角α。 5.2cm。试计算AB长度DABAB 1800 A d b B a 1600 c e 1200 1400 40(从图上量得点M的坐标X=14.22m, Y=86.71m;点A的坐标为X=42.34m, MMAY=85.00m。试计算M、A两点的水平距离和坐标方位角。 A 测量学试卷 第 16 页(共 7 页) 测量学 标准答案与评分说明 一、 一、 单项选择题(每题1分) 1 A; 2 D; 3 C; 4 D; 5 A; 6 C; 7 D; 8 A; 9 C; 10 C; 11 A;12 D;13 B;14 A; 15 B;16 A;17 C;18 D; 19 A;20 A 二、 二、 填空题 (每空2分，共20分) 21 变更仪器高法 22 磁北方向 23 半依比例符号(或线状符号) 24(腰线 25(偶然误差 26(数字注记 27 大于等于0度且小于等于90度(或[0?, 90?]) 28 对中 29 旋转椭球体面 30 脉冲式测距仪 三、 三、 名词解释(每题5分，共20分) 31竖盘指标差:在垂直角测量中，当竖盘指标水准管气泡居中时，指标并不恰好指向其正 确位置90度或270度，而是与正确位置相差一个小角度x, x即为竖盘指标差。 32 水准测量:利用一条水平视线并借助于水准尺，测量地面两点间的高差，进而由已知点 的高程推算出未知点的高程的测量工作。 33 系统误差:在相同的观测条件下，对某量进行了n次观测，如果误差出现的大小和符号 均相同或按一定的规律变化，这种误差称为系统误差。 34视准轴:望远镜物镜光心与十字丝中心(或交叉点)的连线。 四、 四、 简答题(每题5分，共20分) 35 (1)在测站点O上安置经纬仪，对中，整平 (1分) (2)盘左瞄准A点，读数L，顺时针旋转照准部到B点，读数L，计算上半测回AB角度O=L-L; 1BA (2分) (3)旋转望远镜和照准部，变为盘右方向，瞄准B点读数R，逆时针旋转到A点，B读数R，计算下半测回角度O=R-R; A2BA (3分) (4)比较O和O的差，若超过限差则不符合要求，需要重新测量，若小于限差，则12 取平均值为最终测量结果 O = (O+O)/2 12 (5分) 36 图上0.1mm对应的实地距离叫做比例尺精度。 (3分) 测量学试卷 第 17 页(共 7 页) 其作用主要在于:一是根据地形图比例尺确定实地量测精度;二是根据地形图上需要表示地物地貌的详细程度，确定所选用地形图的比例尺。 (5分) 37 要素计算:从图纸上量算待测设点的坐标，然后结合已有控制点计算该点与控制点连线之间的方位角，进而确定与已知方向之间所夹的水平角，计算待测设点到设站控制点之间的水平距离。 (3分) 测设过程:在设站控制点安置经纬仪，后视另一控制点，置度盘为0度，根据待定方向与该方向夹角确定方向线，根据距离确定点的位置。 (5分) 38 高斯投影的基本规律是: 中央子午线的投影为一直线，且投影之后的长度无变形;其余子午线的投(1) (1) 影均为凹向中央子午线的曲线，且以中央子午线为对称轴，离对称轴越远，其长度变形也就越大; (2) (2) 赤道的投影为直线，其余纬线的投影为凸向赤道的曲线，并以赤道为对称轴; (3) (3) 经纬线投影后仍保持相互正交的关系，即投影后无角度变形; (4) (4) 中央子午线和赤道的投影相互垂直。 评分说明:答对一条得2分，答对三条即可得满分。 五、 五、 计算题(每题10分，共20分) 39 bd = ad – ab = 1.9cm， 因此?X = -38m; ce = ae – ac = 3.6cm, 因此?Y = -72m; (3分) (或由图根据比例尺和距离计算A、B两点的坐标) 因此距离为:81.413m (6分) AB的方位角为:242?10′33″ (10分) (方位角计算应说明具体过程，过程对结果错扣2分) 40 ?X = X – X = 28.12m, ?Y = Y – Y = -1.71m (2分) AMAM221/2 距离d = (?X + ?Y)= 28.17m (5分) 方位角为:356 ?31′12″ (应说明计算过程与主要公式) (10分) 可通过不同方法计算，如先计算象限角，再计算方位角。 说明:在距离与方位角计算中，算法公式对但结果错各1分 测量学试卷 第 18 页(共 7 页)