级高级作物营养研究生复习题

高级作物营养学复习题一、解释概念1、共质体：是由细胞的原生质(不包括液泡)组成的，穿过细胞壁的胞间连丝把细胞和细胞连成一个整体。这些相互联系起来的原生质整体称为共质体。2、养分胁迫：因土壤养分不足而明显抑制植物生长的现象。3、短距离运输：也称横向运输，是指介质中的养分沿根表皮、皮层、内皮层到达中柱(导管)的迁移过程。由于其迁移距离短，故称为短距离运输。4、生理酸性肥料：某些化学肥料施到土壤中后离解成阳离子和阴离子，由于作物吸收其中的阳离子多于阴离子，使残留在土壤中的酸根离子较多，从而使土壤(或土壤溶液)的酸度提高，这种通过作物吸收养分后使土壤酸度提高的肥料就叫生理酸性肥料5、有益元素：虽不是所有植物所必需的，但为某些植物正常生长发育所必需，或对某些植物生长有促进作用的元素。6、长距离运输：也称纵向运输，是指养分沿木质部导管向上，或沿轫皮部筛管向上或向下移动的过程。由于养分迁移距离较长，故称为长距离运输。7、以磷增氮：是指通过对豆科作物，特别是豆科绿肥施用磷肥，促进作物根瘤的形成和根瘤菌固定空气中的氮素，以增加作物的氮素营养和土壤含氮量。8、氮素反硝化作用：也称脱氮作用。反硝化细菌在缺氧条件下，还原硝酸盐，释放出分子态氮或一氧化二氮的过程9、专一性根分泌物：是受某一营养胁迫诱导在植物体内合成的代谢物质，并通过主动分泌作用进入根际。它的合成和分泌只受该营养胁迫因子的专一诱导和控制，改善这一营养状况就会抑制或阻止这种化合物的合成与分泌。而当植物缺乏这一营养时，植物体可通过自身的调节能力，合成专一性物质并从根排到根际土壤中，然后通过活化该种养分和显著提高其吸收效率达到克服或缓解该营养胁迫的调节目的。10、土壤阳离子交换量： 是指土壤胶体所能吸附各种阳离子的总量，其数值以每千克土壤中含有各种阳离子的物质的量来表示，即mol/kg。11、质外体：是由细胞壁和细胞间隙组成的连续体。它与外部介质相连，是水分和养分可以自由出入的地方，养分迁移速率较快。12、根压：根产生的水压。具有把导管内的水压上去的作用。13、根际：由植物根系与土壤微生物之间相互作用所形成的独特圈带。它以植物的根系为中心聚集了大量的细菌、真菌等微生物和蚯蚓、线虫等土壤动物，形成了一个特殊的生物群落。二、当代植物营养科学有哪些研究方向，并简要说明其内涵和进展。当代植物营养学科主要研究方向如下：1. 植物营养生理学：(1) 营养生理学：即养分元素的生理功能与养分的再循环、再利用，养分的吸收，养分在体内的长距离和短距离运输，养分的分配等； (2) 产量生理学：即研究主要农作物产量的形成，养分的分配和调节过程，源库关系及其在产量形成过程中的作用；研究利用各种内外源激素或调节剂对产量形成过程的调控和机理； (3) 逆境生理学：即研究植物在旱、涝、盐碱、高温、寒冷、病虫害、通气不良、营养缺乏或失调等逆境条件下的生理变化及适应机理，通过营养调节挖掘植物抗逆性的遗传潜力。 2. 植物根际营养 主要研究根土界面微域中养分、水分以及其他物质的转化规律和生物效应；植物土壤微生物及环境因素之间物质循环、能量转化的机理及调控措施。 3. 植物营养遗传学 主要研究不同植物种类及品种的矿质营养效率基因型差异的生理与分子机理及遗传规律，以便筛选和培育出高营养效率植物新品种。 4. 植物营养生态学 主要研究不同生态类型中各种营养元素在土壤圈、水圈、大气圈、生物圈中的迁移、转化和循环规律；各种养分退化生态环境重建过程中的营养机理，污染土壤和环境的生物修复机理等重金属和污染物在食物链中的富集、迁移规律及调控措施。 5. 植物的土壤营养主要研究： (1) 土壤养分行为学：即土城中各种养分的形态、含量，吸附、固定等转化和迁移的规律；有效养分的形态，其形成过程及影响因素；各种养分的生物有效性以及土壤肥力水平与植物营养的关系。 (2) 土壤肥力学：即研究在农业耕作条件下，施肥对土壤肥力演变的影响，阐明维持和提高土壤肥力的农业措施与影响条件。 6. 肥料学及现代施肥技术 主要研究各类肥料的理化性状和农艺评价、在土壤中的行为、对植物的有效性；建立以有机、无机肥料合理分配为中心的轮作施肥制以及建立电子计算机作物施肥决策与咨询系统，推行定量化配方施肥新技术。综上所述，植物营养学是农业生物学中的一个重要分支。它是一门与多种学科相互联系、相互交叉和相互渗透的学科。研究植物营养学的最终目的在于以植物营养特性为依据，在土壤供肥的基础上，通过施肥措施，为植物提供良好的营养环境，在其他农业技术措施的配合下，达到高产、优质、高效的综合效果，并对环境质量和土壤培肥做出应有的贡献。三、养分离子从土体向根表迁移的途径有哪些？氮、磷、钾、钙、镁和硫等养分离子向根表的迁移各以何种途径为主？试举例说明不同养分离子的迁移特性与合理施肥的关系。两个途径：根对土壤养分的主动截获，是指根直接从所接触的土壤中获取养分而不通过运输，决定于根系容积（根表面积）和土壤有效养分的浓度。 植物生长和代谢活动影响下，土体养分向根表的迁移，包括质流与扩散： a.植物蒸腾作用和根系吸水造成根表土壤与原土体之间出现明显的水势差，导致土壤溶液中的养分随水流向根表迁移称为质流，Ca、Mg、S、NO3-N主要靠质流供应养分； b.随着根系吸收根际有效养分，在根表垂直方向上产生养分浓度的梯度差，引起土体养分顺浓度梯度向根表迁移称为扩散，H2PO4、K、 NH4以扩散为主。 施肥可以增加土壤溶液中养分的浓度从而直接增加质流和截获的供应量； 施肥增加土体与根表间的养分浓度差，增强向根表的扩散势从而增加扩散迁移量，尤其增加在土壤中移动性很小的P、K等养分向根表的迁移； 为了减少养分的吸附与固定，增加养分的移动性，可向土壤直接供应有机螯合态肥料或施用有机肥料，增加土壤中的活性腐植酸和小分子有机化合物(有机酸)，减少养分的固定与吸附，增加养分的溶解度与移动性。4、 影响根际pH的因素有哪些？根际pH变化对养分的有效性有何影响？ 氮素形态：施用NH4-N肥时阳离子吸收量大于阴离子，为了维持植物体内电荷平衡和PH值根系向外释放H+，PH下降；施用N03-N肥，根系释放OH-和HCO3-，PH上升 共生固氮作用：根瘤菌在还原条件下将N2还原成NH4-N为植物吸收，PH下降 养分胁迫：当某些元素缺乏时有些植物具有调节功能主动改变根基PH值提高该养分有效性 植物遗传特性：不同种类植物在选择吸收、体内酸碱平衡的生理调节方面存在差异，使根系PH值变化方向和幅度不同 根际微生物：呼吸作用释放CO2又合成分泌有机酸引起PH值改变影响： 增加了磷的活化作用，提高磷的有效性，减轻了酸对根系的毒害，利于根系的生长和养分的吸收； 增加了微量元素的吸收，PH下降，提高了铁，锰，锌，铜的有效性。 PH降低可增加有益元素的溶解，使硅的有效性增加，间接提高了根系对病害的抵抗能力。5、 根际微生物对土壤养分的植物有效性有何影响？ 改变根系形态，增加养分吸收面积：根际微生物不仅吸附或寄生在寄主植物根系上，还分泌特定物质改变根的形态和结构，影响根系对养分的吸收； 活化与竞争根际养分：微生物分泌有机酸、酶、氨基酸活化根际土壤中难溶性无机态或有机态养分，提高有效性；微生物又需要根际养分，竞争有效养分而导致养分耗竭亏损； 改变氧化还原条件：大量根际微生物的活动对氧的消耗导致根际氧分压降低，增加NO3-N反硝化损失，降低氮素的有效性；淹水条件下使水稻根系氧化力降低，导致还原性铁锰过多，导致水稻中毒； 菌根与土壤养分有效性：外生菌根提高树苗对K和NH4的吸收；VA菌根能增加吸磷量，提高对Zn和Cu的吸收，缓解水分胁迫而增加植物的抗旱性。6、 论述养分再利用程度与缺素症发生部位的关系。 在植物的营养生长阶段，生长介质的养分供应常出现持久性或暂时性的不足，造成植物营养不良。为维持植物的生长，使养分从老器官向新生器官的转移是十分必要的。然而植物体内不同养分的再利用程度并不相同，再利用程度大的元素，养分的缺乏症状首先出现在老的部位；而不能再利用的养分，在缺乏时由于不能从老部位运向新部位，而使缺素症状首先表现在幼嫩器官。氮、磷、钾和镁4种养分在体内的移动性大，因而，再利用程度高，当这些养分供应不足时，可从植株基部或老叶中迅速及时地转移到新器官，以保证幼嫩器官的正常生长。铁、锰、铜和锌等养分是韧皮部中移动性较弱的营养元素，再利用程度一般较低。因此，其缺素症状首先出现在幼嫩器官。老叶中的这些微量元素通过韧皮部向新叶转移的比例及数量还取决于体内可溶性有机化合物的水平。当能够螯合金属微量元素的有机成分含量增高时，这些微量元素的移动性随之增大，因而老叶中微量元素向幼叶的转移量随之增加。7、 试述氮肥施入土壤后氮素的主要损失途径、机制及影响因素，采用哪些措施可提高氮肥利用率？ 氮肥损失主要通过淋溶、径流和气态氮逸出三种途径。气态氮损失包括氨挥发和反硝化作用。反硝化作用的主要产物是氮气和氧化亚氮气体。 在稻田土壤中，淋溶损失一般很少，氮素主要通过氮挥发和反硝化作用而损失。在旱地作物的土壤上，除气态氮损失外，淋溶损失也不可忽视，特别是在雨量大、土壤质地较轻的地区。大雨、暴雨或不适当的灌溉，可能会造成氮肥的径流损失。显然，丘陵地区的径流损失比平原地区严重。植树造林、修筑梯田、合理灌溉，都可减少土壤和氮素的流失。 氨挥发损失在碱性条件下易于发生，因此，石灰性或碱性土壤上的氨挥发比酸性土壤上严重得多。反硝化作用需在嫌气条件下进行，故水稻田中的反硝化损失一般比旱地上大。温度高既能促进氨挥发，也有利于反硝化作用的进行。 氮肥损失量和损失途径与土壤性质，耕作栽培制度、气候环境条件密切相关，也受到农业措施的影响。搞清氮肥损失途径后，有利于采取相应的措施，以减少损失，提高氮肥利用率。 措施：合理的用量和合适的施用期合理的N肥种类N肥适当的施用位置N肥深施是提高NH4+-N和尿素肥料利用率的方法：a.减少氨的挥发；b.减少反硝化脱N；c.减少随水流失；d.有利于根系深扎，扩大营养面。N03-N施于水田一般不做基肥，追肥后避免大水浇灌，雨季少施或不施；避免与未腐熟有机肥同时施用，以避免N03-N淋失脱氮和反硝化作用合理配施其他肥料：磷钾肥和有机肥料 新型氮肥品种的应用：缓释/控释肥料氮肥增效剂8、 什么是酸性土壤？简述其主要障碍因子及其形成原因。酸性土壤是低pH值土壤的总称，包括红壤、黄壤、砖红壤、赤红壤和灰化土等。酸性土壤对植物生长的影响非常复杂，酸性土壤影响植物生长的主要障碍因子有： 1）氢离子浓度过高造成的氢离子毒害； 2）铝锰离子浓度过高引起铝锰毒害； 3）pH过低降低大多数阳离子的有效性，造成钾、镁和钙等的缺乏； 4）pH过低降低磷、钼的可溶性，造成其缺乏； 5）pH过低限制根系生长和养分的吸收，造成养分淋失和干旱。9、 试述肥料在我国粮食生产中的作用，指出目前我国肥料施用中的问题及对策。肥料是提供植物必须营养元素或兼有改变土壤性质，提高土壤肥力功能的物质。它是提高农业生产的物质基础之一。合理施用有机肥料和化学肥料，对于提高单位面积产量和不断提高土壤肥力起着重要的作用。因为肥料的配合施用，不仅能营养植物，促进植物新陈代谢，而且还能调节土壤反应，改善土壤结构，提高土壤肥力，有利于作物生长发育，故能不断地提高我国粮食生产。目前，我国在肥料施用方面还存在许多问题，重化肥，轻有机肥；重氮肥，轻磷、钾肥，忽视微肥；重产量，轻质量；施用方法陈旧落后。由此带来许多不良的后果：一是地力下降，影响农业的可持续发展；二是肥料利用率低，浪费严重，污染环境和地下水；三是成本高，效益低，农业收入增加缓慢甚至停滞不前；四是高产低质，直接影响到农产品的销售。面对发展“三高一优”和提倡农业可持续发展的新形势，引导广大农村干部、农户更新观念，扭转“三重三轻”等倾向，调整肥料结构，实施测、配、产、供、施一体化，是我国当前肥料工作的重点。10、 论述植物高效吸收土壤磷的生物学途径。 1）增加侧根数，根系构型发生改变 2）增加根毛密度和长度 3) 向根际释放有机酸和H+，以利用被铝、铁等固定的无机磷 4) 向根际释放磷酸酶以利用土壤中的有机态磷 5) 与菌根真菌形成共生体，通过菌根真菌很强的吸磷能力，扩大吸收面积，以利用非根际的磷。 分泌一些具有酸化、螯合或还原作用的物质，如有机酸、质子、氨基酸以及糖类等。质子及有机酸不仅对石灰性土壤Ca-P活化、释放具有重要作用，而且有机酸对酸性土壤Fe-P中Fe3+的螯合有利，从而使Fe-P中的P释放出来供植物吸收利用。在磷胁迫下，磷高效性植物还可通过根系分泌高分子的酸性磷酸酯酶，从而提高对土壤有机磷的分解吸收能力。11、 试述植物根际效应与土壤养分有效性的关系。 植物根际效应增加土粒与根系的接触程度：a.根系溢泌的黏胶物质包裹根表面，加强其与不规则土粒表面的联结，促进根表面-黏胶-土壤胶粒之间的水分和离子交换b.分泌物填充土壤空隙，降低了养分迁移过程的扭曲度，减少了迁移阻力c.分泌物的黏胶层保护根尖免遭土壤高价离子毒害d.黏胶物质持水能力强。 植物根际效应对难溶性养分的活化作用：a. Fe Mn Cu以高价氧化态存在，溶解度低，难以被植物吸收，可被有机酸和酚类化合物等还原物质还原b. 有机酸、氨基酸和酚类化合物与Fe Zn Cu Mn形成螯合物，增加微量元素有效性，活化被其金属氧化物固持的营养元素(P Mo)。 植物根际效应增加土壤团聚体结构的稳定性，改善根际养分的缓冲性能。 植物根际效应促进根表的酸性磷酸酶活化有机态磷，促进有机态磷的有效吸收；解吸被土粒吸附的无机态磷，提高无机态磷有效性。12、 简述根自由空间与质外体在植物营养与抗逆性方面的作用。根自由空间：根部某些组织或细胞允许外部溶液中离子自由扩散进入的区域。基本上包括了细胞膜以外的全部空间，相当于质外体系统。质外体：是一个开放性的连续自由空间，包括细胞壁、细胞间隙及导管等。 根自由空间（质外体）中养分离子的移动及其影响因素： 自由空间是根部某些组织或细胞允许外部溶液中离子自由扩散进入的区域。溶质进入可使内、外部溶液的浓度很快达到平衡，其特点是离子可自由进出，植物没有选择性。当外部溶液浓度改变时，离子还可扩散出来，就像外部溶液与根组织内相互连贯着一条自由通道一样。 根据目前的了解，从组织水平看，内皮层的细胞壁径向木栓化形成凯氏带，它是溶质迁移至中柱的真正屏障。由于水分和离子均不能由此通过，所以，内皮层以外的自由空间包括表皮、皮层薄壁细胞的细胞壁、中胶层和细胞间隙；内皮层以内的自由空间包括中柱各部分的细胞壁、细胞间隙和导管。在内外两个自由空间之间，离子和水分均不能自由扩散。由于质膜具有差别透性，所以，从细胞水平看，膜是离子进入细胞内主要障碍。所谓的差别透性是指它对各种物质的透性只有大小、难易和快慢之分，而不存在绝对的能透过或不能透过的绝对差别。总之，自由空间基本上包括了根部细胞膜以外的全部空间，大致相当于质外体系统。 矿质养分可通过沿浓度梯度的扩散作用或蒸腾流引起的质流进入植物根的细胞壁自由空间。由于根系所处的环境不同，离子可能会进入内皮层以外的所有自由空间。 离子的存在形态至少有两种，一种可以自由扩散出入根自由空间的离子（即随后可被K2SO4交换出来的部分）。图3-3表明，前者主要处在跟细胞壁的大孔隙即“水分自由空间”（WPS）中，这些离子可随水分移动而移动；后行和主要处在细胞壁和质膜中果胶物质的羧基解离而带有非扩散负电荷的空间，进入这一空间中各种离子以杜南扩散和交换吸附的方式被固定，不能自由扩散，这一空间即杜南自由空间（DFS）。 初生细胞壁由纤维素、半纤维素（包括果胶）和糖蛋白的网状组织构成。这种网状组织有大小不同的微孔，即所谓纤维间隙和胶束间隙的空间。 根自由空间中阳离子交换位点的数目决定着各类植物根系阳离子交换量（CEC）的大小。通常，双子叶植物的CEC比单子叶植物要大得多。 根自由空间中矿质养分的累积和运移并不是所有离子吸收和跨膜运输的先决条件。然而，它能使二价和多价阳离子在根质外体内和原生质膜上的含量增高，间接促进吸收。各类植物的Ca+/K+含量比其CEC 呈正相关。用同一种植物和不同形态的二价阳离子（如ZnSO4和ZnEDTA）进行的实验也表明，阳离子在自由空间中累积对其吸收以及随后向地上部运输都有重要的意义。十三、论述微量元素在土壤中的转化为及其与有效性的关系。 微肥施入土后的转化有4种类型，即其中所含微量元素以参与四对平衡反应的方式进行转化。这四对反应是：生物化学的固定分解平衡反应；化学的沉淀溶解平衡反应；物理化学的吸附解吸平衡反应以及有机或无机的配合解离平衡反应。 （1）土壤酸碱度：土壤的酸碱条件直接影响微量元素的溶解性及有效性，在酸性条件下铁、锰、锌、铜等溶解度较大，随土壤pH值下降而增加，因此，它们的有效性随之提高，在强酸条件下，含量很高可能对一些作物有毒害。当土壤pH值升高时，上述微量元素将逐渐转化为氢氧化物或氧化物，溶解度降低，对植物的有效性也变小。硼、钼等的有效性与土壤pH值也是密切相关，硼在酸性条件下以H3BO3形态存在于土壤溶液中，而在碱性条件下发生固定作用，有效性降低；钼与硼则相反，在酸性条件下产生沉淀，有效性降低。 （2）土壤的氧化还原条件：土壤的氧化还原状况对变价元素铁、锰的有效性影响较大，还原条件有效态铁、锰的含量增多，有效性提高。 （3）固定作用：阳离子型微量元素被粘粒吸附固定，可能进入晶格内部失去有效性。磷肥施用量大时，土壤中的锌、铁、锰等与磷酸根作用形成各种磷酸盐沉淀而被固定。此外有机络合可使微量元素失去有效性；农业措施不当可造成“诱发缺乏”等。