贵州大学级高级作物营养研究生复习题及答案.docx

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贵州大学级高级作物营养研究生复习题及答案

贵州大学高级作物营养学复习题

一、解释概念

共质体；植物体内细胞原生质体通过胞间连丝和内质网等膜系统相联而成的连续体。

溶质经共质体的运输以主动运输为主。

养分胁迫；当某些元素的养分缺乏时，有些植物具有调节功能，主动改变根际pH值，以提高该养分的有效性。

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。

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，例如硫酸铵。

有益元素对某些植物的生长发育有利，或可部分代替某种必需元素的生理作用而减缓其缺素症的植物非必需元素，如硅、钴、钠、硒等。

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。

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。

氮素反硝化作用；即硝酸还原作用。

土壤中存在许多化能异养型反硝化细菌，在通气不良，缺少氧气的条件下，可利用硝酸中的氧，使葡萄糖氧化成二氧化碳和水并释放能量。

专一性根分泌物；是指植物受某一养分胁迫诱导，在体内合成，并通过主动分泌进入根际的代谢产物。

土壤阳离子交换量；即CEC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。

质外体；植物细胞原生质体外围由细胞壁、胞间隙和导管组成的系统。

是水和溶质在植物体内运输的通道。

根压；根压指的是植物通过消耗能量，通过主动吸收离子，水分随浓度差往上沿木质部运动的生理过程。

根压是植物体除蒸腾作用外第二个为水分逆重力流动提供动力的过程。

根际;根际是指受植物根系活动的影响，在物理、化学和生物学性质上不同于土体的那部分微域土区。

根际的范围很小，一般指离跟轴表面数毫米之内。

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。

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。

答：

土壤养分向根表迁移的途径

1．截获：

根系在土壤中伸展，能够从与它相接触的土壤颗粒的表面或土壤溶液中直接截取养分,这一过程称为截获。

（实质是：

接触交换）根系靠截获得到养分数量的多少，主要取决于根系的数量以及根系与土壤的接触面积。

2．质流：

由于植物的蒸腾作用和根系吸水，造成根表土壤与土体之间出现明显的水势差，土体中的水分不断向根表移动，溶解在土壤水分中的养分随之流向根表。

3．扩散：

由于植物根系不断吸收养分，使根表周围的土壤溶液浓度降低，使根表土壤与土体之间形成养分浓度差，于是养分就顺着浓度梯度不断地由浓度高的土体向浓度低的根表土壤移动，这一过程称为扩散。

扩散和质流是土壤养分向根表迁移主要的途径和方式，扩散是短距离养分迁移的主要方式，它的推动力是养分浓度差，而质流是长距离养分迁移的主要方式，它的推动力是蒸腾作用所引起的水势差。

氮、磷、钾、钙、镁和硫等养分离子向根表的迁移一般而言：

截获：

钙、镁（少部分）质流：

氮（硝态氮）、钙、镁、硫扩散：

氮、磷、钾

二．养分离子从土体向根表迁移的途径有哪些?

氰、磷、钾、钙、镁和硫等养分离于向根表的迁移各以何种途径为主，举例说明不同养分离子的迁移特性与合理施肥的关系．（25）

答：

两个途径：

①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②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、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以扩散为主不同养分离子的迁移特性与合理施肥的关系：

①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②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③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

四、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？

答：

因素：

①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②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③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④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⑤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：

①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；②增加了微量元素的吸收，PH下降，提高了铁，锰，锌，铜的有效性。

③PH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。

五、根际微生物对土壤养分有效性有何影响？

一．试述根际微生物对土壤养分有效性的影响及机理．（25）

①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

②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

③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

④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

六、论述养分再利用程度与缺素症发生部位的关系。

答：

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，植物养分可以从老器官向新生器官的转移。

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。

七、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？

答：

提高氮肥利用率的技术途径:

①合理的用量和合适的施用期②合理的N肥种类

③N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④合理配施其他肥料：

磷钾肥和有机肥料⑤新型氮肥品种的应用：

缓释/控释肥料⑥氮肥增效剂

损失途径：

①氨的挥发，在碱性条件下加剧②硝化作用转化为硝态氮不易被土壤胶体吸附，造成氮素的流失和淋失③硝化作用转化为硝态氮可通过反硝化作用还原为NONO2和N2引起氮素气态损失

铵态氮肥做基肥时坚持深施覆土，利用土壤的吸附能力减少氨的挥发；做追肥时采用穴施、沟施覆土或家和灌溉深施。

八、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土壤的总称，包括红壤、黄壤、砖红壤、赤红壤和部分灰壤等。

酸性土壤的主要障碍因子:

因氢离子浓度过高造成的氢离子毒害；

因铝锰离子浓度过高引起铝锰毒害；

因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；

因pH过低降低磷、钼的可溶性，造成其缺乏；

因pH过低限制根系生长和养分的吸收，造成养分淋失和干旱

1.氢离子的毒害:

直接的毒害作用:

过多的氢离子影响质膜的稳定性，细胞膜透性增加，溢泌作用加强；且由于氢离子的竞争作用，根吸收的钙、镁离子减少，不利于膜的稳定，影响根系的生长。

间接的影响:

低pH会影响一些微生物的活性，特别是有益细菌如氨化细菌、硝化细菌和自生固氮菌的活性，从而影响养分元素的转化,低pH影响土壤中养分元素的有效性及一些毒害离子的活度等,

2.铝锰离子的毒害:

（1）铝毒症状:

植物的铝毒症状首先体现在根系：

根主轴伸长受抑，根粗短而脆，褐色，畸形弯曲，抑制植物根系生长,

（2）铝毒害的可能机理:

干扰DNA的复制功能

破坏细胞膜和壁的结构和功能

对养分的拮抗作用

破坏植物体内激素平衡

（3）锰离子的毒害:

毒害的机理主要为

◆提高生长素氧化酶的活性，使生长素遭到破坏；

◆破坏氨基酸的代谢；

◆增加过氧化物酶和多酚氧化酶的活性；

◆降低ATP浓度及呼吸强度；

◆减少植物的钙镁铁的吸收

酸性土壤的主要障碍因子是：

低pH值，游离铝和交换性铝浓度过高（铝毒），还原态锰浓度过高（锰毒），缺磷、钾、钙和镁，有时也缺钼。

各种障碍因子在不同生态条件下其危害程度不同，有时只是某一因素起主导作用，而有时则是几种因素的综合作用。

九、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。

作用：

肥料是我国农业生产发展非常重要的因素之一。

合理施肥不仅能够增加农作物的产量，而且能够改善农产品的品质，提高农产品的贮藏效果以及商品价值，并能改良与培肥土壤。

化肥的增产效果很显著：

有研究表明，如果按我国化肥总用量的80％用于粮食作物，每公斤化肥平均增产粮食8公斤中国肥料则可增产粮食16577.9万吨。

农作物经过一定时期的生长，然后到成熟，必须从土壤或者周围环境吸收大量的营养，这种营养主要包括有机营养和无机营养，其中需要最多的是氮（N）、磷（P）、钾（K）大量元素或肥料三要素。

由于这三大类元素在土壤中的含量远远不能满足植物生长发育的需要，这就需要进行施肥来补充，从而达到增产增收的目的。

问题：

1：

盲目施肥，化肥利用效率不高2：

存在“三重三轻”现象重化肥，轻有机肥（重化肥，轻有机肥；重N、P，轻K肥；重大量元素肥料，轻中微量元素肥料）3：

常规优化施肥技术还没有全面推广应用4;复合（混）肥（简称复肥）存在的主要问题：

中低浓度复肥品种与数量偏多，复肥中养分不齐全，复肥中养分释放速度不能满足作物不同生育期的需要，专用肥种类与数量不均衡

对策1:

实施有机与无机肥料并重，用地与养地相结合2;合理分配化肥3:

科学施用化学肥料4;针对复合（混）肥及其使用中存在的问题应采用的对策,大量生产、销售与施用“高浓、长效、复合、专用、高效”复合（混）肥料。

选好用好复合（混）肥料

十、论述植物高效吸收土壤磷的生物学途径。

施用方法：

（1）尽可能减少与土壤接触；

（2）尽量增加与根系接触机会，施用时应采取下列措施：

①集中施用：

即把磷肥集中施在根系密集处；

②与有机肥混和施用：

a.减少磷与土壤接触；b.有机酸与钙、铁、铝络合；c.过钙有保氮作用。

③酸性土壤配施石灰，但严禁混用，施石灰数天后在施过钙④根外追肥

答：

肥料磷在土壤中的生物学转化：

水溶性磷肥施人土壤后的生物学转化，实际上是一个生物学与生物化学过程，它是在土壤中微生物与酶的参与下进行的，包括肥料磷的生物固定和新形成含磷有机化合物的分解。

（一）肥料磷的生物固定当土壤中有机态磷不足，或C／P值大时，磷肥施人土壤后，发生肥料磷的生物固定，合成有机态磷，使磷肥的有效性降低，导致土壤微生物与作物竞争磷素。

在有机磷的转化过程中，微生物和磷酸酶起了重要作用。

土壤中磷酸酶是植物根系与土壤微生物的分泌物，磷酸酶的活性受土壤条件的影响。

土壤中黏土矿物类型与含量、温度、水分和通气状况等均影响到磷酸酶的活性，在土壤磷素转化中，微生物一方面吸收土壤无机磷并同化为有机磷，进行磷的生物固定，另一方面也进行着有机磷化合物的生物分解。

土壤生物对磷的活化作用主要机制：

通过产生质子和有机酸溶解不溶态无机磷，通过分泌磷酸酶水解有机磷，这种作用受土壤供磷与植物对磷需求间平衡的调控。

一方面可以通过增大土壤生物的群体和活性，使土壤供磷水平提高。

另一方面可以通过发掘植物自身潜力,减少土壤对磷酸盐的固定、吸附以提高植物对磷肥的利用效率及活化被土壤固定的磷等途径来提高植物对土壤磷的吸收。

磷肥的有效施用，必须根据土壤条件、作物特性、轮作制度、磷肥品种和施用技术等因素加以综合考虑，才能充分发挥磷肥的肥效。

十一、试述植物根际效应与土壤养分有效性的关系。

答：

由于植物根系的细胞组织脱落物和根系分泌物为根际微生物提供了丰富的营养和能量，因此，在植物根际的微生物数量和活性常高于根外土壤，这种现象称之为根际效应。

根际效应通过直接或间接的方式影响土壤养分的有效性。

根系分泌物和根际的微生物是根际效应对养分的有效性影响的两个主要因素，根系分泌物和根际的微生物作用于根系周围环境产生根际效应，对作物根系形态、生理生化性质有反馈调节作用，能促进植物对土壤养分的吸收，根际效应能提高土壤养分的有效性，能使水分、养分得到高效利用。

一．根分泌物通过直接或间接的方式影响土壤养分的有效性。

根系分泌物极大地改变了根-土界面物理、化学和生物学性状，因而对土壤中各种养分的生物有效性产生重要的影响。

①根分泌物增加土粒与根系的接触程度直接影响养分向根表的迁移。

根系溢泌的黏胶物质包裹根表面后，加强了与不规则土粒表面的联结，从而促进了根表面—黏胶—土壤胶粒之间的水分和离子交换。

分泌物通过填充土壤空隙，降低了养分迁移过程的曲折度，减少了迁移阻力，有利于植物根系对土壤养分的吸收。

在土壤中高价离子过多的情况下（如酸性土的铝毒胁迫），根分泌的黏胶层具有保护根尖免遭毒害的重要作用。

此外，由于黏胶物质的持水能力较强，可以保证在轻度干旱条件下，根—土间的接触不因脱水而割断。

②.根分泌物对难溶性养分的活化作用，能还原许多变价金属元素（如铁、锰、铜等）提高这些元素的有效性，能螯溶根际各种金属元素（铁、锌、铜、锰等）形成螯合物。

这一方面能直接增加这些微量元素的有效性；另一方面可以活化为金属氧化物所固持的营养元素（如磷，钼等），提高根际养分的有效性。

二．根际微生物通过直接或间接的方式影响土壤养分的有效性。

由于根系分泌物为根际微生物提供所需的能源，大大促进了微生物的活动，使其数量远高于非根际，这些微生物与根系所组成的特殊生态体系是根际微生态系统中的重要组成部分，对根际土壤养分的有效性及其养分循环起着重要作用。

①改变根系形态，增加养分吸收面积：

许多根际微生物并不仅仅附着或寄生在寄主植物的根系上，还可以分泌特定的物质改变根的形态和结构，进而影响植物根系对养分的吸收。

例如，固氮螺菌能使总根长度增加一倍，侧根分枝数和根毛密度都有所增加，无疑可以促进养分的吸收②活化与竞争根际养分：

大量的根际微生物一方面通过分泌有机酸、酶、氨基酸（如铁载体）等活化根际土壤中难溶性无机态或有机态养分，提高其有效性。

另一方面高密度的微生物又要利用根际的养分，与植物竞争有效养分，并可导致养分的耗竭与亏缺。

十二、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。

根自由空间实际上就是现在所说的根质外体空间。

是指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。

根质外体空间中矿质养分的累积和运移过程直接影响根系对养分的吸收。

质外体是指植物体内共质体以外的所有空间，包括细胞壁、细胞间隙和木质部空腔等。

它普遍存在于植物的根、茎、叶等器官中。

可以进行物质储藏与转化、养分累积与利用、植物与微生物互作及信号传导，对环境胁迫做出适应性反应的具有重要生理功能的生命空间。

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作用进入质外体空间。

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。

土壤的微量元素，在土壤-植物-微生物系统中循环着，即植物根系从土壤溶液中吸收营养离子组成植物体，其中的一部分以收获物形式脱离该体系；其余部分以有机残体的形式进入或留在土中，经过微生物分解，重新释放入土壤溶液。

分解残体的同时，微生物体也吸收了所需的微量元素，进入生物量中；由于微生物的世代交替频繁，生物量中的微量元素会较快地被释放后又进入土壤溶液。

可见，即使是水溶性的微肥，施入土壤后，并不总以离子形式存在于土壤溶液中，这里所讲的农田生态系统中的微量元素循环本身就意味着参与了土壤中的生物化学反应，以生物（包括植物和微生物）的固定与分解，这一对反应的方式在转化着。

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。

影响微量元素有效性的因素:

1、土壤pH值：

偏酸：

Fe、Mn、Zn、Cu、B有效性较高；中偏碱：

Mo有效性较高；

2、土壤有机质；

3.土壤质地；

4.土壤Eh；

5.土壤磷酸盐含量；

6.土壤盐分状况。