光合作用和呼吸作用专题复习.docx
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光合作用和呼吸作用专题复习.docx
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光合作用和呼吸作用专题复习
专题六:
光合作用
一、基础扫描
1、光合作用的概念:
植物通过,利用,把和转化成储存能量的有机物,并且释放出的过程。
判断:
绿色植物的体色一定是绿色的()
2、光合作用的场所:
----叶绿体(因为其中含有与光合作用有关的和)
(1)酶:
存在于囊状结构薄膜(类囊体)上的酶参与反应;
存在于叶绿体基质中的酶参与反应
(2)色素叶绿素a:
色
叶绿素:
占3/4,不稳定,
在叶和秋叶中易分解叶绿素b:
色
种类胡萝卜素:
色
类胡萝卜素:
占1/4,,稳定,
在老叶和秋叶中不易分解叶黄素:
色
作用:
、、光能
吸收:
叶绿素主要吸收光和光(a、b有何不同?
);类胡萝卜素主要吸收光
传递:
所有色素吸收的光能,都要传给少数处于特殊状态下的分子
转化:
特殊状态下的叶绿素a能将能转化成能
因此,大多数叶绿素a的作用是和光能,少数处于特殊状态下的叶绿素a的作用是和光能,叶绿素b、胡萝卜素、叶黄素的作用是和光能
解释以下现象:
叶绿素的绿色、叶绿体的绿色、植物的绿色、老叶和秋叶的黄色、
3、光合作用的总反应式:
4、光合作用的过程:
分为和两个阶段。
比较:
光反应
暗反应
条件
场所
物质变化
能量变化
影响因素
应用
联系
5、光合作用的重要意义
(1)(绿色植物是“绿色工厂”)光合作用是生物界最基本的物
(2)(绿色植物是“能量转换器”)质代谢和能量代谢
(3)维持大气中和的相对平衡
(4)促进生物进化:
光合作用促进了生物的产生(提供O2)和生物的成功登陆(O2形成了臭氧层,吸收了大部分紫外线,从而对陆生生物起保护作用)
实例:
蓝藻——最早出现的能进行光合作用的绿色植物
(特点有:
原核、分裂产生后代、能进行但没有叶绿体、能进行有氧呼吸但、有细胞壁但主要由组成、是植物有核糖体)
二、难点突破
1、光合作用的发现
科学家
实验过程
实验现象
实验结论
普里
斯特利
①绿色植物+点燃的蜡烛
碘
②绿色植物+小鼠
蜡烛不容易熄灭
小鼠不容易窒息死亡
植物能
萨
克
斯
碘
黑暗
曝光
碘
几小时
绿叶
遮光
深蓝色
无颜色变化
绿色叶片在光合作用中产生了,光合作用必需在条件下进行
恩
格
尔
曼
水绵
极细光束
黑暗
好氧菌无空气完全曝光
好氧菌只分布在叶绿体被光束照射部位
好氧菌分布在叶绿体所有受光部位
植物的光合作用产物之一是:
,它是由释放出来的,该实验证实光合作用的场所是。
鲁宾
和
卡门
H218O、CO2
向植物提供
H2O、C18O2
释放18O2
释放O2
光合作用释放的氧气全
部来自
恩格尔曼实验的巧妙之处:
①选材好:
水绵有叶绿体,且螺旋状分布在细胞中,便于和分析
②环境奇:
将临时装片放在的环境中,排除了环境中光线和O2的影响
③细光线、菌好氧:
能够准确地判断出水绵细胞中的部位
④光暗比:
水绵放在黑暗(局部照光)和曝光的条件下进行对照实验
2、光合作用
(1)色素吸收的光能,有二方面的作用,即用于和
(2)光反应和暗反应的联系:
光反应为暗反应提供和;暗反应为光反应提供、和
(3)C3化合物的二个去向是形成和
(4)在叶绿体中,ATP是在上生成,又在中被消耗的
(5)光合作用中能量的转换途径:
光能电能ATP中活跃的化学能有机物中稳定的化学能
光合作用中C原子的转移途径:
光合作用中H原子的转移途径:
H2O(CH2O)
3、影响光合作用的因素
(1)水(水在光合作用中的作用:
)
(2)光强:
①不同生物的光照需求不同:
②光强对光合作用的具体影响是:
(3)CO2:
①CO2对光合作用的具体影响是:
②增加CO2的具体措施:
(4)温度:
①影响原因;②光合午休的解释:
(5)矿质元素:
N在光合作用中的作用:
P在光合作用中的作用:
K在光合作用中的作用:
Mg在光合作用中的作用:
有关影响光合作用速率的几组曲线分析及应用
(1)光照强度
1图象(如右图)
②关键点含义
光照强度:
植物的光合作用强度在一定范围内是随着光照强度的增加,同化CO2的速度也相应增加,但当光照强度达到一定时,光合作用的强度不再随着光照强度的增加而增强。
植物在进行光合作用的同时也在进行呼吸作用:
当植物在某一光照强度条件下,进行光合作用所吸收的CO2与该温度条件下植物进行呼吸作用所释放的CO2量达到平衡时,这一光照强度就称为光补偿点,这时光合作用强度主要是受光反应产物的限制。
当光照强度增加到一定强度后,植物的光合作用强度不再增加或增加很少时,这一光照强度就称为植物光合作用的光饱和点,此时的光合作用强度是受暗反应系统中酶的活性和CO2浓度的限制。
如图所示:
光补偿点在不同的植物是不一样的,主要与该植物的呼吸作用强度有关,与温度也有关系。
一般阳生植物的光补偿点比阴生植物高。
光饱和点也是阳生植物高于阴生植物。
所以在栽培农作物时,阳生植物必须种植在阳光充足的条件下才能提高光合作用效率,增加产量;而阴生植物应当种植在阴湿的条件下,才有利于生长发育,光照强度大,蒸腾作用旺盛,植物体内因失水而不利于其生长发育,如人参、三七、胡椒等的栽培,就必须栽培于阴湿的条件下,才能获得较高的产量。
相应习题:
36
(2)光照面积
①图象(如右图)
②关键点含义
OA段表明随叶面积的不断增大。
光合作用实际量不断增大,A点为光合作用面积的饱和点,随叶面积的增大,光合作用不再增加,原因是有很多叶被遮挡在光补偿点以下。
OB段干物质量随光合作用增加而增加.而由于A点以后光合作用量不再增加,而叶片随叶面积的不断增加OC段呼吸量不断增加,所以干物质积累量不断降低,如BC段。
植物的叶面积指数不能超过C点,若超过C点,植物将人不敷出,无法生活下去。
③应用
适当间苗、修剪,合理施肥、浇水,避免徒长,封行过早,使中下层叶子所受的光照往往在光补偿点以下,白白消耗有机物,造成不必要的浪费。
相应习题:
17、39
(3)CO2浓度和矿质元素
①图象(如右图)
②关键点含义
CO2是光合作用的原料,矿质元素直接或间接的影响光合作用,在一定范围内,随CO2和矿质元素的增多,光合作用速度逐渐提高,但到A点,即CO2和矿质元素达到饱和,光合作用不再随CO2和矿质元素浓度的提高而增加。
但当CO2浓度升高到浓度很高时影响了植物的呼吸作用,而导致光合作用下降。
矿质元素浓度在很高时,也会影响光合作用速度。
如氮肥过多,会造成农作物徒长倒伏。
矿质元素过高还会造成细胞质壁分离,影响细胞的生命活动。
③应用
“正其行,通其风”,温室内充CO2,即为提高CO2浓度、增加产量。
合理施肥可促进叶片面积增大,提高酶的合成率,增加光合作用速率。
相应习题:
20、28、31、35
(4)温度
①图象(如右图)
②关键点含义
②温度:
植物所有的生活过程都受温度的影响,因为在一定的温度范围内,提高温度可以提高酶的活性,加快反应速度。
光合作用也不例外,在一定的温度范围内,在正常的光照强度下,提高温度会促进光合作用的进行。
但提高温度也会促进呼吸作用。
如图所示。
所以植物净光合作用的最适温度不一定就是植物体内酶的最适温度。
③应用
冬天,温室栽培可适当提高温度;夏天,温室栽培又可适当降低温度。
白天调到光合作用最适温度,以提高光合作用;晚上适当降低温室的温度,以降低呼吸作用,保证植物有机物的积累。
相应习题:
18(3)
(5)叶龄
①图象(如右图)
②关键点含义
OA段为幼叶,随幼叶的不断生长,叶面积不断增大,叶内叶绿体不断增多,叶绿素含量不断增加,光合作用速率不断增加。
AB段为壮叶,叶片的面积、叶绿体和叶绿素都处于稳定状态,光合速率也基本稳定。
BC段为老叶,随着叶龄的增加,叶片内叶绿素被破坏,光合速率也随之下降。
③应用
农作物、果树管理后期适当摘除老叶、残叶及茎叶蔬菜及时换新叶,都是根据其原理。
又可降低其呼吸作用消耗有机物。
(6)多种因素的影响
①图象(如右图)
②关键点含义
P点时.限制光合速率的因素应为横坐标所表示的因子,随其因子的不断加强,光合速率不断提高。
当到Q点时,横坐标所表示的因素,不再是影响光合速率的因子。
要想提高光合速率,可采取适当提高图示的其他因子。
③应用
温室栽培时,在一定光照强度下,白天适当提高温度,增加光合作用中酶(特别是光反应酶)的活性,提高光合速率,同时适当充加CO2,进一步提高光合速率。
当温度适宜时,可适当增加光照强度和CO2浓度,以提高光合速率。
总之,可根据具体情况。
通过增加光照强度、调节温度或增加CO2浓度来充分提高光合速率,以达到增产的目的。
归类总结
1、注重对影响光合作用速率因素的分析和应用
因素
对光合作用的影响
应用
单因子影响
光
光照强度
(1)一般情况下,光合作用与光照强度呈正相关,光照强度在光补偿点以上,植物才能正常生长。
(2)光照强度达到一定程度(光合作用的饱和点),光合作用速率不再增加。
(1)阴生植物的光补偿点和光饱和点较低,注重间作套种,合理采伐;
(2)适当间苗、修剪,合理施肥、浇水,避免徒长,封行过早;
(3)合理密植,增加光合作用面积;
(4)注重轮作,延长光合作用时间;
(5)注重处理营养生长。
波长
通常情况下,在红光下光合作用最快,蓝紫光次之,绿光最差,但白光最理想。
光照面积
(1)一般情况下,光合作用实际量与叶面积呈正相关;
(2)当达到面积饱和点后,因很多叶被挡在光补偿点以下,光合作用不再增加,但呼吸加强,因此干物质的积累量不断降低。
温度
温度低,酶促反应慢,光合速率低。
随温度升高、光合速率加快,温度过高时会影响酶的活性,光合速率降低。
温室栽培时,冬天适当升温,夏天适当降温;白天升至光合最适温度,晚上降低室温,减慢呼吸,积累有机物。
叶龄
(1)幼叶不断生长,叶面积不断增大,叶绿体(素)不断增加,光合速率不断加快;
(2)壮叶光合速率不断加快;
(3)枣叶内叶绿体被破坏,光合速率减慢。
农作物、果树管理后期适当摘除老叶、残叶,降低呼吸消耗有机物
CO2、水和矿质元素
C02和水是光合作用的原料,矿质元素直接或间接影响光合作用,在一定范围内CO2、H2O和矿质元素越多,光合作用速率越快,但当达到各自的饱和值时,就不再增加
多因子影响
综合调整各因子,设法使光合速率达到最大值
温室栽培时,把光、温、CO2、H2O、矿质元素调整到最适量的范围,让光合作用达到最佳效果。
细胞呼吸
基础扫描
一、细胞呼吸:
生物体内的有机物(糖类、脂肪、蛋白质,主要是葡萄糖)在细胞内经过一系列氧化分解,最终生成二氧化碳或其他产物,并且释放出的总过程,(又叫生物氧化、呼吸作用)
二、()呼吸:
是呼吸作用的主要形式,通常所说的呼吸作用就是指有氧呼吸
细胞呼吸
()呼吸
三、有氧呼吸
1、定义:
2、总反应式:
3、场所:
和(主要场所是)
四、无氧呼吸
1、定义:
一般是指细胞在条件下,通过酶的催化作用,把葡萄糖等有机物分解成不彻底的氧化产物,同时释放出能量的过程。
在微生物中也可称为。
2、总反应式:
酒精发酵:
乳酸发酵:
3、场所:
五、细胞呼吸的意义
1、供能:
ATP用于各种耗能的生命活动(细胞分裂、染色体的复制和移动、植株生长、主动运输、肌肉收缩、神经冲动及冲动的传导、新物质的合成、分泌、生物发光或生物放电热能,用于维持体温);不消耗ATP的过程有:
自由扩散、协助扩散、渗透作用、吸胀作用、蒸腾作用
2、供原料:
为新陈代谢提供原料,如细胞呼吸的中间产物丙酮酸等是合成氨基酸的原料
GPT
谷氨酸+丙酮酸α—酮戊二酸+丙氨酸,此反应过程称为作用
难点突破
一、呼吸作用的实质:
氧化分解有机物,释放能量,形成ATP
有氧呼吸:
有氧气参加的氧化还原反应
对比:
氧化还原反应
无氧呼吸:
无氧气参加的氧化还原反应
二、有氧呼吸三个阶段的比较
第一阶段
第二阶段
第三阶段
场所
反应物
生成物
生成ATP
数量
需氧与否
三、有氧呼吸、无氧呼吸的比较见课本
四、光合作用与呼吸作用的比较
项目
光合作用
呼吸作用
附录
区
别
反应
部位
都是双层膜细胞器、具有能量转化功能,有自己的DNA
所需
条件
所用的酶(系统)不同,在基质和膜上都有分布
物质
变化
光合作用:
同化作用
呼吸作用:
异化作用
两者共同作用完成能量在生物圈内的流动全过程
能量
变化
联系
光合作用位几乎所有的生物提供物质能量来源,呼吸作用是能量的利用
五、有关光合作用和呼吸作用的计算
1、光合作用和呼吸作用的原料和产物正好相反,但二者不是可逆过程
2、光合作用所需的CO2的二个来源:
①呼吸作用产生的②从周围空气中吸收的
(如是水生植物,则是从周围的水中吸收的)
光合作用释放的O2的二个去向:
①用于呼吸作用②呼吸作用用不完的,才释放到周围的空气中
光合作用制造(=生产、合成)的葡萄糖的二个去向:
①用于呼吸作用消耗
②呼吸作用消耗不完的,才用于积累
3、发生时间:
光合作用(有光照时),呼吸作用(有光和无光时间)
4、只要温度相等,有光照和无光照情况下,植物的呼吸作用强度相等
5、标准状况下,1mol气体的体积是22.4升(L);1升=1000毫升(ml)
6、摩尔数与质量的关系:
摩尔数=物质的质量(克)/相对分子质量(或摩尔质量)
7、要注意单位的换算
8、一定要记牢光合作用和呼吸作用的总反应式;注意不要算错相对分子质量,最好记住:
葡萄糖是180,CO2是44,O2是32
10、光合作用和呼吸作用的相对强弱(以绿色植物为例):
①没有光合作用时,植物仍有呼吸作用,植物体内葡萄糖的总量减少,环境中的CO2量增加,O2减少
②有光合作用但弱于呼吸作用时,植物体内葡萄糖的总量减少,环境中的CO2量增加,O2减少
③光合作用和呼吸作用的强度相等,植物体内葡萄糖的总量不变,环境中的CO2量不变,O2量不变
④光合作用强度大于呼吸作用,植物体内葡萄糖的总量增加,环境中的CO2量减少(减少部分即用来合成葡萄糖的增加部分),O2量增加(增加部分即是积累了多少葡萄糖时所释放的部分)
⑤不存在只进行光合作用而不进行呼吸作用的生物或细胞
光合作用产量
植物的光合作用产量(即植物积累有机物的总量)取决于光合作用和呼吸作用两方面,植物通过光合作用制造有机物,同时通过呼吸作用消耗有机物,因此光合作用产量=光合作用合成的有机物总量—呼吸作用分解的有机物总量。
凡是影响光合作用和呼吸作用的因素都会影响植物的光合作用产量,这些因素包括光(含光照强度、日照长度和光质)、温度、大气中CO2含量等等。
光合作用强度和呼吸作用强度
一般以光合速率和呼吸速率(即单位时间单位叶面积吸收和放出CO2的量或放出和吸收O2的量)来表示植物光合作用和呼吸作用的强度,并以此间接表示植物合成和分解有机物的量的多少。
在黑暗条件下植物不进行光合作用,只进行呼吸作用,因此此时测得的氧气吸收量(即空气中O2的减少量)或二氧化碳释放量(即空气中的CO2增加量)直接反映呼吸速率。
在光照条件下,植物同时进行光合作用和呼吸作用,此时测得的空气中氧气的增加量(或二氧化碳减少量)比植物实际光合作用所产生的O2量(或消耗的CO2量要)少,因为植物在光合作用的同时也在通过呼吸作用消耗氧气、放出二氧化碳。
因此此时测得的值并不能反映植物的实际光合速率,而反映出表观光合速率或称净光合速率。
1.光合作用实际产氧量=实测的氧气释放量+呼作用吸耗氧量
2.光合作用实际二氧化碳消耗量=实测的二氧化碳消耗量+呼吸作用二氧化碳释放量
3.光合作用葡萄糖净生产量=光合作用实际葡萄糖生产量﹣呼吸作用葡萄糖消耗量
相应习题:
18(3)、37、38(94)
影响呼吸作用的因素:
①温度:
温度能影响呼吸作用,主要是影响呼吸酶的活性。
一般而言,在一定的温度范围内,呼吸强度随着温度的升高而增强。
如图曲线所示。
根据温度对呼吸强度的影响原理,在生产实践上贮藏蔬菜和水果时应该降低温度,以减少呼吸消耗。
温度降低的幅度以不破坏植物组织为标准,否则细胞受损,对病原微生物的抵抗力大减,也易腐烂损坏。
②氧气:
氧气是植物正常呼吸的重要因子,氧气不足直接影响呼吸速度,也影响到呼吸的性质。
绿色植物在完全缺氧条件下就进行无氧呼吸,大多数陆生植物根尖细胞的无氧呼吸产物是酒精和CO2。
酒精对细胞有毒害作用,所以大多数陆生植物不能长期忍受无氧呼吸。
在低氧条件下通常无氧呼吸与有氧呼吸都能发生,氧气的存在对无氧呼吸起抑制作用。
有氧呼吸强度随氧浓度的增加而增强。
关于无氧呼吸和有氧呼吸与氧浓度之间的关系用图中曲线来表示。
微生物的无
氧呼吸称为发酵,氧气对发酵有抑制作用。
图中曲线也适用于对微生物的无氧呼吸和有氧呼吸的描述。
根据氧对呼吸作用影响的原理,在贮存蔬菜、水果时就降低氧的浓度,一般降到无氧呼吸的消失点,如降得太低,植物组织就进行无氧呼吸,无氧呼吸的产物(如酒精)往往对细胞有一定的毒害作用,而影响蔬菜、水果的贮藏保鲜。
2CO2:
增加CO2的浓度对呼吸作用有明显的抑制效应。
这可以从化学平衡的角度得到解释。
据此原理,在蔬菜和水果的保鲜中,增加CO2的浓度也具有良好的保鲜效果。
◆联系有关实际,在生产实践中根据需要常采取一定措施促进或抑制细胞呼吸。
例如:
①作物栽培中,采取中耕松土、防止土壤板结等措施,都是为了保证根的正常细胞呼吸。
②粮油种子的贮藏,必须降低含水量,使种子呈风干状态,使细胞呼吸速率降至最低,以减少有机物消耗。
如果种子含水量过高,呼吸较强,使贮藏的种子堆中温度上升,反过来又进一步促进种子的呼吸,使种子品质变坏。
③在果实和蔬菜的保鲜中,常通过控制细胞呼吸以降低它们的代谢强度,达到保鲜的目的。
例如,某些果实和蔬菜可放在低温下或降低空气中的氧含量及增加二氧化碳的浓度,减弱细胞呼吸,使整个器官代谢水平降低,延缓老化。
④在农业生产中,为了使有机物向着人们需要的器官积累,常把下部变黄的、已无光合能力、仍然消耗养分的枝针去掉,使光合作用的产物更多地转运到有经济价值的器官中去。
长期的无氧呼吸对陆生植物影响:
①无氧呼吸产生的酒精,使细胞的蛋白质变性,而对细胞有毒害作用。
②无氧呼吸过程释放的能量少,不能满足植物生命活动的需要。
提高提高农作物产量
一、改变农作物的遗传特性:
通过生物育种来改变农作物的遗传特性,从而获得优良的品种,达到使农作物增产的目的
育种的几种方法及比较
方式
原理
处理方法
优点
杂交育种
单倍体育种
多倍体育种
诱变育种
基因工程育种
植物体细胞杂交育种
二、控制影响农作物产量的生物因素
生物因素
生产上的应用
好处
农作物间关系
轮作、间作
轮作—延长光合作用时间、提高矿质元素的利用率
间作(套作)—提高光能的利用率、提高矿质元素的利用率
农作物与害虫
生物防治、生物工程防治
动物激素防治、
调整能量的流动方向、减少环境污染
三、控制影响农作物产量的非生物因素(提高光能利用率)
非生物因素
对光合作用的影响
在生产上的应用
光
① 延长光照时间
② 增加光照面积
③ 控制光照强度
④光质
轮作
合理密植
间作
温室大棚使用无色透明玻璃
温度
光合作用需要多种酶参与
适时播种、温室大棚中白天适当提高温度晚上适当降低温度
二氧化碳浓度
施用有机肥、合理密植、大棚中及时通风和用二氧化碳发生器来生产等措施。
必需矿质元素
矿质元素会直接或间接影响光合作用
合理施肥(增施有机肥和化肥)、中耕松土。
无土栽培时,要注意通气及时更新培养液和适当加水稀释。
水
水既是光合作用的原料,又是体内各种化学反应的介质
合理灌溉,大棚中还要注意空气湿度。
延长光合作用时间(轮作)
增加光合作用面积(合理密植:
间种、套种)
提高光能利用率光照强度、光质
CO2浓度
光合作用效率温度
水(合理灌溉)
矿质元素(合理施肥)
光合速率、光能利用率与光合作用效率的例析
光合速率:
光合作用的指标,是指植物在一定时间内将光能转化为化学能的多少。
通常以每小时每平方分米叶面积吸收CO2毫克数表示。
它由植物在单位时间内吸收光能的多少及它对光能的转化率决定。
光能利用率:
植物将一年中投射到该土地上的光能转化成化学能的效率。
指植物光合作用所累积的有机物所含能量,占照射在同一地面上的日光能量的比率。
它由该土地上植物的多少、进行光合作用时间的长短及植物吸收利用光能的能力决定。
提高的途径有延长光合时间、增加光合面积,提高光合作用效率。
光合作用效率:
是指植物将照射到植物上的光能转化为化学能的效率。
植物通过光合作用制造有机物中所含有的能量与光合作用中吸收的光能的比值,它由植物叶片吸收光能的能力、及将吸收了的光能转化为化学能的能力决定。
提高的途径有光照强弱的控制,温度的控制,CO2的供应,必需矿质元素的供应。
光能利用率和光合作用效率这“两率”的比例式中,主要是分母不同。
光能利用率比例式中分母是指照射在同一时期同一地面上太阳辐射能,而光合作用效率比例式中分母是同一时期同一土地面积农作物光合作用所接受的太阳能;两比例式中分子都是作物光合作用积累的有机物中所含能量。
光能利用率与复种指数、合理密植、作物生育期、植株株型、CO2浓度、光照强度、温度、矿质元素等都有密切关系;农作物的光合作用效率与光照强度、温度、CO2浓度、矿质元素等有密切关系。
提高光能利用率,主要是通过延长光合作用时间、增加光合作用面积和加强光合作用效率等途径。
阳光、温度、水分、矿质元素和二氧化碳等都可以影响单位绿叶面积的光合作用效率。
提高了光合作用效率也就提高了光能利用率,但提高了光能利用率不一定提高光合作用效率。
。
但二者均影响农作物产量,即提高光能利用率和提高光合作用效率均能提高单位面积上农作物产量。
间作是几种作物相间种植,即一行A一行B,通常将高和喜阳植物与矮的喜荫植物间种。
套种是在前一茬作物即将收割沿未收割之前将后一茬作物种入前茬的行间株间。
如在棉花尚未收完前种入豌豆,还可利用棉花秆作豌豆的支架。
轮作是几种作物轮流种植,如稻田在冬天种萝卜或绿肥;也可今年种水稻、明年种玉米,后年种棉花等许多种植物轮流种植。
三者通称为“复种”。
其中间作、套种:
增加光合面积;轮作:
延长光合时间。
三者都是为了提高光能利用率,而不是提高光合作
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