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1、 中国农业大学博士研究生入学考试题-作物生理学2004年（5题每题20分）：1.比较分析环境因子对禾谷类作物籽粒淀粉合成和蛋白质积累的影响及其异同点。1、地域禾谷类作物籽粒蛋白质和淀粉含量有明显的地区差异性。在同一经度上由北向南每推进10°，籽粒中蛋白质平均提高4.5%，淀粉含量平均降低0.5%。而在同一纬度上由西向东推进40°，蛋白质含量提高了5.47%。低温和长昼减慢了淀粉的生物合成。2、温度温度对禾谷类作物籽粒蛋白质和淀粉含量的影响，主要是指气温。玉米、水稻、大豆等作物籽粒蛋白质含量均随气温的升高而增加。籽粒蛋白质含量与抽穗至成熟期间的平均气温呈显著正相关。多数研究认
2、为，水稻籽粒成熟期间的温度(无论是气温还是水温)与稻米直链淀粉含量呈负相关。有研究表明，在2231的温度范围内，随着平均温度的升高，低直链淀粉品种的直链淀粉含量下降，但中等和高直链淀粉品种，直链淀粉含量未改变。3、水分小麦、水稻、豆类及油料作物等籽粒蛋白质和淀粉含量随降水量增加、土壤水分增多而减少。水分不足条件下，含量提高可能与籽粒缩小有关。4、养分增施氮肥，可以提高籽粒蛋白质含量。磷钾肥对蛋白质含量的影响是间接的。与氮代谢有关，施用适量磷钾肥有助于氮肥发挥作用，氮磷钾配合施用，产量和蛋白质含量均明显增加，蛋白质总量提高近1倍。施肥可以提高籽粒中蛋白质含量，但蛋白质的生物价值却有所降低。此外，
3、硫能提高蛋白质含量，改善蛋白质的氨基酸组成。施用钾肥和磷肥有利于子粒淀粉含量的提高，氮肥能引起淀粉含量的下降。4、病虫害病、虫危害均使使子粒淀粉和蛋白质含量下降。2.以某一作物为例，分析其源库特征与栽培对策。玉米“源”、“库”、“流”是玉米产量构成的三大因素。只有当作物群体和个体的发展达到源足、库大、流畅的要求时，才可能获得高产。实际上，源、流、库的形成和功能的发挥不是孤立的，而是相互联系、相互促进的，有时可以相互代替。从源与库的关系看，源是产量库形成和充实的物质基础。作物在正常生长情况下，源与库的大小和强度是协调的，否则，若有较多的同化物而无较大的贮存库，或者有较大的贮存库而无较多的同化物，
4、均不能高产。因此，要争取单位面积上的群体有较大的库容量，就必须从强化源的供给能力人手；同样，适当增大库源比对提高源活性，促进干物质积累也具有重要意义。源、库器官的功能是相对的，有时同一器官兼有两个因素的双重作用。茎的生长过程中，贮积了大量有机物，开花后这些结构成分可能被“征调”转移到籽粒中。从库、源与流的关系看，库、源大小对流的方向、速率、数量都有明显影响，起着“拉力”和“推力”的作用。通常，同化物的运输是由各生长部位的相对库容量决定的，要使同化物更多地转运到库器官，必须增加库的相对需求量(拉力)。源、流、库在作物代谢活动和产量形成中构成统一的整体，三者的平衡发展状况决定作物产量的高低。一般说
5、来，在实际生产中，除非发生茎秆倒伏或遭受病虫危害等特殊情况，流不会成为限制产量的主导因素。但是，流是否畅通直接影响同化物的转运速度和转运量，也影响光合速率，最终影响经济产量。源、库的充分发展及其平衡状况往往是支配产量的关键因素。增产的途径是增源与扩库同步进行，重点放在增加源和库源比上。但是，当源（叶面积）达到一定水平，继续增库（穗）会使源（叶面积）超出适宜范围，此时，增源的重点应及时转向提高光合速率或适当延长光合时间两方面，扩库的重点则应由增穗转向增加穗粒数和粒重。在作物高产栽培中，产量的主要限制因素是库而不是源，只有在增库的基础上扩源，即在增加单位面积库容量的基础上，提高作物生长后期群体物质
6、生产量，才能进一步提高产量。此外，源、库在产量形成中相对作用的大小随品种、生态及栽培条件而异。可见，高产的关键不仅在于源、库的充分发展，还必须根据作物品种特性、生态及栽培条件，采取相应的促控措施，使源库协调，建立适宜的源库比。一、改善光合源性能，提高光合产物的供应能力改善光合源性能，提高光合产物的生产、供应能力，是挖掘玉米产量潜力、增加产量的物质基础和根本途径。1、增加光合面积，扩大生产规模。选用株型紧凑、保绿性好的玉米品种，较高的叶面积指数和叶面积持续期可提供单位土地面积上的光合面积，从而增加干物质积累，提高源的供应能力。2、延长叶片功能期，增加叶面积持续期及其开花后的比例玉米开花后要保障其
7、合理的肥水供应，延长叶面保绿性功能期，可有效地延长花粒期群体光合的持续期，对保障子粒灌浆期间光合源的充分供应十分有利。3、提高光合能力，增加干物质生产4、改善群体冠层结构二、增加群体库容量1、增加单位面积穗粒数一是要合理密植，增加收获穗数。合理密植的原则就是根据品种和栽培条件确定适宜密度，保证群体结构合理，群体和个体的协调发展，使穗数、粒数和粒重三者的乘积达最大值。二是选用大穗型品种，提高结实率。2、提高千粒重科学管理，肥水充足，适当晚收。3.从作物对干旱的反应与适应性，分析节水与高产相结合的可能途径。作物的抗旱机制主要有三种方式：避旱性、耐旱性和干旱逃避。作物抗旱性是作物的一种适应反应，是指
8、作物具有忍受干旱而受害最小，减产最少的一种特性。适应干旱条件的形态特征是：根系发达而深扎，根/冠比大（能更有效地利用土壤水分，特别是土壤深处的水分，并能保持水分平衡），增加叶片表面的蜡面沉积（减少水分蒸腾），叶片细胞小（可减少细胞收缩产生的机械损害），叶脉致密，单位面积气孔数目多（加强蒸腾，有利吸水）。途径：1、利用农艺措施，提高产量，减少水分消耗 (1)建立与区域水资源相适应的种植制度（2）选育抗旱性强的品种（3）减少无效消耗（4）培肥地力，进行水肥一体化调控（5）运用化学制剂保水节水技术2、提高作物抗旱性 选育抗旱品种是提高作物抗旱性最根本的途径，此外，也可以通过以下措施来提高作物的抗旱性
9、。1抗旱锻炼 在种子萌动期予以干旱锻炼，可以提高抗旱能力，我国农民在栽种玉米、棉花、谷子等作物中，在苗期适当控制水分，起到促下（根系）控上（地上部），适应干旱，这叫做蹲苗。2合理施肥 合理施用磷、钾肥，适当控制氮肥，可提高作物的抗旱能力。磷促进有机磷化合物的合成，提高原生质胶体的水合度，增加抗旱性。钾能改善作物的糖代谢，增加细胞的渗透浓度，保持气孔保卫细胞的紧张度，促进气孔开放，有利于光合作用。钙能稳定生物膜的结构，提高原生质的黏度和弹性，可以提高搞旱能力。3施用抗蒸腾剂 抗蒸腾剂是一些能降低蒸腾作用的化学药剂。4.根据作物生理学的性质和发展史，谈谈作物生理学在作物改良中的应用前景。植物生理学
10、对作物生物学特性的研究和生理指标的测定，就是制订农业区化、栽培模式、充分发挥作物潜力的理论依据。（1）植物生理学与作物光合作用弄清楚作物品种之间光合速率间的差异的原因，有可能将高光效特性作为主要的育种目标，通过品种间杂交和生物工程等措施，将高光效特性与其他优良特性结合在一起，形成新的超高产品种。根据近年来的研究结果，作物产量由于光合速率的限制而遭受到的最严重的两项损失，一是在干旱、高温、强光等条件下广泛存在的光合作用午间降低，即“光合午休”，二是在产量形成期叶片光合功能的过早衰退，有些作物两大漏洞兼而有之。（2）植物生理学与育种学相结合作物生理育种作物育种的根本任务是认识和改造植物，不断提高农
11、作物的产量和品质，增强其适应性和抗逆性。50-60年代，植生工作者与育种工作者结合，通过杂交选育抗寒、冻、旱、盐以及抗病虫害新品种。在光合作用与产量关系的理论指导下，开创了以培育矮杆、抗倒、叶片直立、理想紧凑型品种。育种还应考虑最大限度地挖掘植物体的生产潜力，提高植物的光能利用率，具有重要的实践意义。从育种角度考虑就需育成高光效的种子供农业生产利用。在品质育种中，借助植物生理学弄清以上种种关系，在协调产量与品质矛盾上一定会有所作为。杂种优势是作物育种的重要方向，关于雄性不育的机理和杂种优势的生理基础研究，是植物生理学与育种相结合的重要内容之一。（5）农业生产中的间作、套种、轮作复种指数是全年内
12、农作物的收获面积对耕地面积之比。国内外无数事实说明，提高复种指数是充分利用光能、提高产量的有效措施。提高复种指数的方法很多是通过轮、间、套种获得的。轮、间、套种技术的大面积推广以及株型改变、密植的合理应用将对增加农作物产量产生重大的影响。5.简析植物生长分析的主要指标及方法。所谓作物生长分析就是以测定干物质增长为中心，进而测定叶面积，计算与光合作用生理功能相关的有关参数，比较不同作物、不同品种、不同生态环境条件下的作物生长和产量形成差异，从而制定合理栽培技术和措施的研究方法。1、相对生长率(RGR) 单位时间单位重量植株的重量增加，通常用g/g.d或g/g·周表示。2、净同化率(NA
13、R) 表示单位叶面积在单位时间内的干物质增长量。3、叶面积比率(LAP) 叶面积与植株干重之比(LAV)称叶面积比率，即单位干重的叶面积。4、比叶面积(SLA) 比叶面积也称叶面积干重比，为叶面积与叶干重之比，在某种意义上是叶子相对厚度的一种度量。5、叶干重比（LWR） 叶干重比是叶的干重与植株干重之比。6、作物生长率(CGR) 作物生长率又叫做群体生长率，它表示在单位时间、单位土地面积上所增加的干物重。7、叶面积指数（ LAI）单位土地面积上的叶面积。8、光合势（LAD） 通常用m2d表示，光合面积与光合时间的乘积。1.简述作物氮同化过程，并分析提高作物氮利用效率的途径。氮同化过程：土壤中无
14、机氮化合物中以铵盐和硝酸盐为主，植物从土壤中吸收铵盐后，可直接利用它去合成氨基酸。如果吸收硝酸盐，则必须经过代谢还原才能被利用。硝酸盐的还原：NO3还原为NO2都是在细胞质中进行的，由硝酸还原酶催化进行，所需的供氢体优先利用NADH。亚硝酸的还原：亚硝酸进一步被亚硝酸还原酶还原成NH4+，需要光和CO2参与。在叶绿体内，NiR利用光合作用光反应提供的还原型铁氧还蛋白作电子供体将NO2还原成NH4+。在根部进行的亚硝酸盐还原，其还原力是来自呼吸作用产生的NAD(P)H。氨态氮的同化：植物还原形成的NH4+和从土壤中吸收的NH4+，可立即被同化为氨基酸，也可部分形成酰胺作为贮存、运输或解毒形式。氨
15、的同化可在根、根瘤和叶部进行，氨同化是通过谷氨酸合成酶循环进行的。NH4+同化时，首先在谷氨酰胺合成酶的催化下与谷氨酸结合形成谷氨酰胺，生成的谷氨酰胺再在谷氨酸合成酶的催化下与酮戊二酸形成谷氨酸。该循环可周而复始的进行。形成的谷氨酰胺和谷氨酸可进一步通过转氨作用、氨基交换作用等一系列反应形成其它各种氨基酸。提高作物氮利用效率的途径1、科学施肥，提高肥料利用率。根据作物不同生育阶段的营养特点，优化施肥，配方施肥。2、合理耕作，以耕促肥。适当的耕翻和中耕能提高土壤的通气性和蓄水能力，加速土壤矿质营养的风化释放和有机质的分解转化，显著地增加土壤有效养分。3、合理灌排，以水促肥。4、轮作换茬，调节土壤
16、肥力。5、因地、因作物施肥。根据土壤的供肥能力、PH值和作物的需肥特点，合理地确定肥料的施肥量和品种。6、氮、磷、钾、有机肥混合使用。2.从禾谷类作物籽粒灌浆动态变化过程和后期叶片光合速率动态变化过程及其相互关系，分析提高粒重的途径。禾谷类作物子粒形成一般经历子粒形成、灌浆、成熟三个时期。其中子粒形成期始于开花受精期，子粒体积建成，胚乳逐渐变为清乳状；灌浆期是子粒形成的关键时期，子粒含水量逐渐降低，子粒干重急剧增长；成熟期，子粒含水量继续下降，子粒干重增加速度逐渐变小，至腊熟期末粒重达最大值。玉米群体光合速率在一生中的变化呈单峰型曲线。从出苗到成熟随着植株的生长发育，群体光合速率逐渐增加，至开花前后达最大值，而后急剧下降。开花至成熟是
