植物营养与土壤化学

1992年博士研究生入学考试试题

一、当代植物营养科学有哪些研究方向？并简述其内涵和进展。（20分）

1. 植物营养生理学 主要研究：（1）：营养生理学：即养分元素的生理功能与养分的在循环、

在利用，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：即研究主要农作物的产量的形成，养分的分配和调节过程，源—与库的关系及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、寒冷、病虫害通气不良营养缺乏和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

物圈只能够的迁移、转化和循环规律；各类养分退化生态环境重建过程中的营养生理，污染土壤和环境的生物吸附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：即土壤中各种养分的形态、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和与植物营养的关系。（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. 肥料学与现代施肥技术 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。

二、请将下列名词做出科学解释（20分，每题2分）

1. 自由空间：植物组织中可使外界溶液自由扩散穿透而不经过活细胞膜的那部分空间。在此空间中离子的进出没有选择性,当外部溶液浓度改变时还可逆向扩散。它们是由细胞间隙、细胞壁微纤丝间隙和壁、膜之间的空隙所组成。这些自由空间在植物体内相互贯连形成质外体(apoplasm),成为植物体内依赖物理化学势吸收、运转离子的通道。

2. 短距离运输： 根外介质中的养分从根表皮细胞进入根内再经皮层组织到达中柱的迁移过程叫做养分的横向运输。由于其距离短，又称为短距离运输

3. 矿质营养临界期：植物生长发育的某一个时期，对某种养分要求的绝对数量不多但很迫切，并且当养分供应不足或元素间数量不平衡时将对植物生长发育造成难以弥补的损失。

4. 有益矿质元素：在非必需营养元素中的一些元素，对特定植物的生长发育有益，或为某类植物所必需，只是限于目前的科学技术水平，尚未证实它们是否为高等植物普遍所必需。

5. 根际效应：根际同根际外土壤中的微生物群落相比，生活在植物根际中的微生物，在数量、种类和活性上有明显的不同，表现出特异性，这种现象称为根际效应。

6. 肥料交互作用效应

7. 随机

8. 土壤养分的空间有效性

9. 磷肥的叠加利用率

10. 最小养分率 ：作物的产量受到土壤中相对含量最小的养分所控制，作物产量的高低则随着最小养分补充量的多少而变化。

三、我国石灰性土壤上植物生理缺钙所表现的形态特征与缺乏机理的分析。（10分）

导致植物钙缺乏有两个原因，一个是土壤缺钙，主要 发生于酸性砂质土壤，导致水稻 、小麦、玉米和棉花生长和结实受阻，花生空壳等。另一个原因是生理缺钙，尽管土壤含钙丰富，但是果树和蔬菜常常出现钙缺乏现象 。这是 由于植物内钙的长距离运输主要发生在木质部，其运输的动力是蒸腾作用，即钙通过蒸腾水流移动，而幼嫩部位以及果实的蒸腾作用较小，对钙的竞争弱于叶片，加之钙在韧皮部中移动性差，难以再运输和分配到 新生部位及果实，因此容易发生缺钙现象(Marschner，1 995；White and Broadley，2003)。外在因素如干旱会引起钙随蒸腾流向地上部位 的运输受限，此外氮肥施 用过多，大量钙进入叶片，会导致叶片与果实争钙，加剧了钙缺乏症(周卫和林葆，1 995；Hirschi，2004)。植物缺钙会使其顶芽 、侧芽和根尖等分生组织发生卷曲畸形，叶缘开始变黄并逐渐坏死。果树和蔬菜缺钙则导致多种生理病害，如苹果苦痘病 、痘斑病和水心病，梨黑斑病和黑心病，猕猴桃早熟易软，桃果顶软化，橙、荔枝 、龙眼和芒果裂果，黄瓜弯曲，番茄脐腐病 以及大白菜干烧心等，严重影响果实外观和内在品质及耐贮性(周卫和林葆，1 995；White and Broadley，2003)。

三、简述植物在供应NH4+和NO3-不同氮源时，根际微环境与体内同化代谢的差异。（10分） NO3-N的同化：还原：第一步：NO3-N还原作用是在细胞质中进行的，形成的HNO2一分子态透过质膜。第二步：HNO2在叶绿体或是前质体内被还原并形成氨。Y因NO3-+8H++8e-—NH3+2H2O+OH-所产生的OH-一部分用于代谢，一部分排出体外，一保持细胞内的PH值基本不变，从而使土壤的PH值升高。

NH4+N的吸收：

NH4+N的同化：NH4+N被植物吸收后在根细胞中很快被同化成氨基酸然后再向地上部分运输

五、举例说明植物不同抗铁基因型的形态特征与可能的机理。（10分）

在缺铁环境中，植物往往长生某种适应性机理，根据植物对雀特表现的不同适应性反应，人们将植物分成两大类。第一类：双子叶和非禾本科单子叶植物，也称为机理一植物。缺铁时，这类植物的根系伸长受阻，根尖部分直径增加，并产生大量根毛，有些植物的根表皮细胞和皮层细胞形成转移细胞；所表现出来的生理反应包括受ATP酶控制的质子分泌增加，使根际PH值降低，以提高铁的有效性；向根外分泌酚类物质等螯合剂。此外，根皮层细胞原生质膜上诱导产生Fe3+还原酶，在膜外将Fe3+ 还原成Fe2+，然后再转移运载体的协同作用下，把Fe2+运到膜内，供植物利用。第二类：禾本科单子叶植物，也称为机理二植物，缺铁时，机理二植物没有上述机理一植物的形态学和生理学变化取而代之的是根系中非结构蛋白氨基酸即铁载体（PS）的合成和释放增加，这种释放遵循严格的昼夜变化，在重新供铁后，其释放会受到迅速的抑制。分泌到根外的植物铁载体能够与Fe3+形成稳定性很高的复合物。在单子叶植物根细胞膜上还有一种专一性极强的运输系统【运输载体Tr】，它可将Fe3+—植物铁载体复合物运入细胞中。

六、比较说明K+、Ca2+长距离运输过程及其特点。（10分）

七、请选择一种最好的适用于华北地区评价土壤供氮水平的化学测试方法，并简述这个方法的理论依据和主要有缺点。（10分）

八、应用肥料效应函数法建立推荐施肥系统时，应采用哪些措施来克服其方法的局限性，提高施肥决策的准确性。（10分）

1993年博士研究生入学考试试题

课程名称：土壤化学（作物营养与施肥专业用）

1. 构成土壤肥力的因素有哪些？在这些因素中有些具有较大的空间变异性，试分析其产生的原因。

2. 影响微量元素铁、锰、锌和铜植物有效性的土壤化学过程有哪些？作用机理如何？这些化学过程对微量植物有效性的相对影响如何？

3. 试述粘土矿物晶格钾的过程及对钾的植物有效性的影响，你认为哪些因素在起作用？

4.试区分土壤中氮素转化的生物学过程与化学过程，在北方石灰性土壤上哪些过程会发生？为什么？

1993年博士研究生入学考试试题

课程名称：植物营养学

一、解释下列专业名词的含义（20分）

1.随机 2.根际效应

3.奢侈吸收 4.自由空间

5.效应曲面 6.中量元素

7.VA菌根 8.缓效钾

9.土壤养分生物有效性 10.植物营养基因型差

二、土壤中磷有哪些形态？如何转化？受哪些条件影响？（20分）

四、我国施钾肥有效的范围从南方逐渐向北方移动，原因是什麽？（10分）

五、阐明植物对缺铁的适应性反应与机理？（20分）

1996年博士研究生入学考试试题

《土壤化学》

中国农业科学院研究生院

一、（10分） 试述土壤中永久电荷和可变电荷的来源及其土壤肥力的关系。

二、（10分）.如果你到了一个完全陌生的地方，让你只选择一项土壤样品化学分析而对该地土壤肥力（各种营养元素的有效性）作出最好的综合判断，你选什么？为什么？

三、（20分）.伊利石、硅石、蒙脱石和绿泥石在矿物学结构和电荷特征上各有什么特点和异同？与钾离子的吸附、固定和释放各有什么关系？

四、（20分）.以硫和锰为例，试论述土壤中氧化还原反应对营养元素形态转化和植物有效性的影响。

五、（20分）.在诸多的描述土壤对养分吸附的公式中，Langmuir是最常用的一种。但是，你对它了解多少呢？请回答下列问题：

（1）.Langmuir是哪年首次提出该公式的？当时他是在研究什么物质在何种表面上的吸附？

（2）当Langmuir提出该吸附公式时，他设定了许多假设条件。写出你认为最重要的6条以上的假设条件。

（3）根据上述条件和你对该公式应用情况的了解，试论应用Langmuir公式描述土壤对养分吸附的优点（合理性）和缺点（不合理性）。

六、（20分） 施用有机肥和化肥可能引起环境污染的主要途径有哪些？从土壤化学的角度讨论这些环境污染过程的控制措施。

中国农业科学研究生院1998年度

“作物营养与施肥专业”博士生入学考试试卷

“土壤化学”1998年4月5-6日

1、高岭石，伊利石，蛭石，蒙脱石和绿泥石在矿物学结构和电荷特征上各有什么特点和异同？与钾离子的吸附，固定和释放各有什么关系？（20分）

2、试论土壤PH对土壤中磷和钾的植物有效性的影响。（20分）

3、以硫和铁为例，试论土壤中氧化还原反应对营养元素形态转化和有效性的影响。

4、施用有机肥和化肥可能引起环境污染的主要途径有哪些？从土壤化学的角度讨论其控制

措施。（20分）

5、请列出土壤化学领域研究的三个生长点。并简述其理论和实践意义。（20分）

中国农业科学研究生院

“作物营养与施肥”专业1998年博士生复试

“笔试试卷”

时间：1998年4月7日9-11：00

地点：中国农业科学院土壤肥料研究所220/221室

一、近十几年来，我国耕地土壤肥力的变化趋势整体上是在上升还是下降？给出你的证据，

并讨论这种趋势产生的主要有关因素。（20分）

二、有人说我国肥料利用率低，肥料的增产效益在下降。你以为如何？给出你的理由及建议。

（20分）

三、指出目前国内外在“作物营养与施肥”专业研究的三个热点领域，分别阐述其研究现状，

动态，发展趋势，及其未来对作物生产可能产生的影响。（20分）

四、指出我国目前在作物营养与施肥（土壤养分管理和肥料使用）方面存在的对农业持续发展有不良影响的三个主要问题。并对如何改进提出你的见解。（20分）

五、请用英文写出你的简历和主要工作业绩。（20分）

1999年中国农业大学研究生（硕士、博士）入学考试试卷

课程名称 土壤化学 编号--------------

每题20分。第一题必做，二三四五六中任选4题。

一、名词解释

定电位离子 扩散层 专性吸附 胡敏酸

二、用Grahama理论解释土壤胶体的双层电结构，并对该理论进行评价。

三、利用离子吸附与交换平衡的原理，初步设计一个试验研究土壤磷的供给能力。

四、根据下图解释为什么土壤中NH3的固定与O2的消耗存在一定的关系？

五、根据下表分析土壤中氨基酸分布的特点，并进行讨论。

六、根据土壤化学反应动力学原理，讨论土壤中各种形态钾之间的转化过程，以及缓效钾在

作物钾素营养中的重要意义。

2000年植物营养

一、名词：菌根 凯式带 生理酸性肥料 CEC 反硝化 （20分）

二、植物体内含钼的酶有几种？论生理作用。（10分）

三、大量元素、微量元素在体内作用的特点，为何微量元素在生产中越来越重要？（10分）

四、-Fe -P时植物形态及生理反应差异。（15分）

五、不同氮素形态（NH4+、NO3-）对植物吸收养分及细胞内PH恒定和离子平衡有何影响，加之说明。（15分）

六、何谓植物体内的养分再循环？与养分再活化有何异同？解释二者对植物生长的重要性及意义。（15分）

七、比较蔬菜、果树作物的营养特性，及在施肥原则方面的差异。（15分）

八、植物营养学发展的前景

课程名称：土壤化学

一、名词解释（每小题3分）

1、电荷零点（ZPC）

2、配位数和配位多面体

3、三八面体，二八面体

4、硅氧烷型表面

5、 有机物型表面

6、永久电荷

7、可变电荷

8、专性吸附

9、混层矿物

10、单位晶胞

二、高岭石、伊利石、蒙脱石矿物的结构有何异同？与土壤肥力的关系如何？（20分）

三、土壤中磷固定机制及减少固定的途径是什么？（25分）

四、土壤有机质成分中，哪些可产生络合或螯合作用？络合或螯合作用在植物营养和环境保

护中的意义是什么？（25分）

1. 构成土壤肥力的因素有哪些？在这些因素中有些具有较大的空间变异性，试分析其产生的原因。

2. 影响微量元素铁、锰、锌和铜植物有效性的土壤化学过程有哪些？作用机理如何？这些化学过程对微量植物有效性的相对影响如何？

3. 试述粘土矿物晶格钾的过程及对钾的植物有效性的影响，你认为哪些因素在起作用？

4.试区分土壤中氮素转化的生物学过程与化学过程，在北方石灰性土壤上哪些过程会发生？为什么？

一、（10分） 试述土壤中永久电荷和可变电荷的来源及其土壤肥力的关系。

二、（10分）.如果你到了一个完全陌生的地方，让你只选择一项土壤样品化学分析而对该地土壤肥力（各种营养元素的有效性）作出最好的综合判断，你选什么？为什么？

三、（20分）.伊利石、硅石、蒙脱石和绿泥石在矿物学结构和电荷特征上各有什么特点和异同？与钾离子的吸附、固定和释放各有什么关系？

四、（20分）.以硫和锰为例，试论述土壤中氧化还原反应对营养元素形态转化和植物有效性的影响。

五、（20分）.在诸多的描述土壤对养分吸附的公式中，Langmuir是最常用的一种。但是，你对它了解多少呢？请回答下列问题：

（1）.Langmuir是哪年首次提出该公式的？当时他是在研究什么物质在何种表面上的吸附？

（2）当Langmuir提出该吸附公式时，他设定了许多假设条件。写出你认为最重要的6条以上的假设条件。

（3）根据上述条件和你对该公式应用情况的了解，试论应用Langmuir公式描述土壤对养分吸附的优点（合理性）和缺点（不合理性）。

六、施用有机肥和化肥可能引起环境污染的主要途径有哪些？从土壤化学的角度讨论这些环境污染过程的控制措施。

1、 高岭石，伊利石，蛭石，蒙脱石和绿泥石在矿物学结构和电荷特征上各有什么特点和异

同？与钾离子的吸附，固定和释放各有什么关系？

2、试论土壤PH对土壤中磷和钾的植物有效性的影响。

3、以硫和铁为例，试论土壤中氧化还原反应对营养元素形态转化和有效性的影响。

4、施用有机肥和化肥可能引起环境污染的主要途径有哪些？从土壤化学的角度讨论其控制措施。

5、请列出土壤化学领域研究的三个生长点。并简述其理论和实践意义。

九、用Grahama理论解释土壤胶体的双层电结构，并对该理论进行评价。

十、利用离子吸附与交换平衡的原理，初步设计一个试验研究土壤磷的供给能力。 十一、 根据下图解释为什么土壤中NH3的固定与O2的消耗存在一定的关系？ 十二、 根据下表分析土壤中氨基酸分布的特点，并进行讨论。

十三、 根据土壤化学反应动力学原理，讨论土壤中各种形态钾之间的转化过程，以及缓效

钾在作物钾素营养中的重要意义。

五、高岭石、伊利石、蒙脱石矿物的结构有何异同？与土壤肥力的关系如何？土壤中磷固定

机制及减少固定的途径是什么？

六、土壤有机质成分中，哪些可产生络合或螯合作用？络合或螯合作用在植物营养和环境保

护中的意义是什么？