作物生理生态学习题

作物生理生态学.简述作物种子萌发的过程及促进种子萌发的方法。萌发的过程：种子发芽过程从吸水开始，经酶的活化、水解作用和贮藏物质的代谢，胚的萌动，合成代谢和新细胞结构形成以及根、芽突破种皮等一系列形态和生理生化变化而完成发芽过程。促进种子萌发的方法：（1）渗透调节处理：将GA用纯丙酮或酒精配成不同浓度的溶液，根据不同种子选用最适浓度与最适的处理时间浸泡种子，溶液能浸没种子即可，处理结束，立即倒去浸液，摊晾至溶剂彻底挥尽，此时GA已渗入种子内部，即可进行发芽试验或存入冰箱备用。此法用药量少，播时仍是“干”种子很方便，国外用于打破芹菜、莴苣、大麦等种子休眠，国内在金莲花、铁线莲等十多种花卉种子上应用效果良好。（2）用“综合法”打破休眠,。多数有硬壳或上胚轴休眠的种子，需经过冬季冷湿条件或二三个冬季才能萌发，枸子属的某些种子就有这种特性，要隔1至2年才陆续出苗，发芽率既低又不整齐。如果先用浓硫酸处理，解除种壳的机械束缚力；以250ppmGA浸种后结合2-4℃冷湿处理3个月，就可以彻底打破种子生理休眠，促使5种野生枸子具胚的充实种子，达到100%发芽，萌发整齐迅速，3—7天内完成，包括种子处理时间在内，均不超过4个月成苗。（GA法+化学法）（3）蘸水闷种法。将种子置尼龙网中，短暂蘸水浸湿，用塑料薄膜包好，放在暖处25℃左右）闷种。令其吸湿一昼夜，种子含水量有所提高，使膜系统到修复，可避免因种子太干、太陈受损的膜系统。最初几小时翻动几次，令其均匀缓慢吸湿，次日种子仍是“干”的。此法可促进萌发，提高活力与抗性。在大豆、黄瓜、西红柿种子上获得了良好效果。（干湿交替法）.简述生长素在植物体内的分布和传导特点。分布特点：分布一一植物各器官都含有生长素，根尖、茎尖、幼芽、幼叶的分生组织以及花粉粒中，含量较为丰富，尤其是顶芽，它是产生生长素的中心；衰老的组织或器官中生长素的含量很少。传导特点：生长素具有极性运输的特性。生长素只能从植物的形态学上端向下端运输，而不能向相反的方向运输。其他植物激素无此特点。3,简述温湿度对作物受粉的影响。温度对作物受粉的影响：温度对受粉影响很大。如水稻开花期最适宜温度是30℃左右，当日平均温度低于20℃、日最高温度低于23℃的连续低温下，花药不能开裂，开花受粉受阻，大部分颖花不能受粉结实。但温度过高，超过40—45℃,则开颖后花丝易干枯。湿度对作物受粉的影响：开花时遇阴雨天气，雨水洗去柱头的分泌物，花粉吸水过多膨胀破裂，不利于受粉。在相对湿度过低并伴随高温时，花粉活力丧失快，也不利受粉。水稻开花的最适湿度是70%〜80%。.简述光合作用的基本过程。光合作用的机制非常复杂，包括一系列复杂的光化学反应和酶促反应过程。试验表明，光合作用并不是任何步骤都需要光。根据需光与否，将光合作用分为两个反应:光反应和暗反应。光反应是必须在光下进行的，由光能推动的光化学反应，在类囊体膜上进行；暗反应是在暗处(也可以在光下)进行的，由一系列酶催化的化学反应，在叶绿体基质中进行。光合作用是能量转化和有机物形成的过程。在这个过程中，首先是吸收光能并将其转换为电能，进一步形成活跃的化学能，最后转变为稳定的化学能贮藏于糖类中。整个光合作用可分为3个步骤：①原初反应。②电子传递和光合磷酸化。③碳同化。第一、二两步基本属于光反应，第三步属于暗反应。.简述作物体内有机物运输的一般规律。(1)运输途径：有机物是通过韧皮部运输的。在韧皮部中，主要运输组织是筛管和韧皮薄壁细胞。薄壁细胞间的有机物运输是通过胞间连丝完成的。证明有机物运输途径的方法是同位素示踪法和环割试验。(2)运输方向：韧皮部中的物质可同时作双向运输。同化物也可以横向运输，但正常情况下其量甚微，只有当纵向运输受阻时，横向运输才加强。同位素示踪可用于研究同化物的运输方向。(3)运输的速度和形态：同位素示踪研究结果表明，有机物运输速度一般为50-100cm/h。不同作物有差异：大豆84-100,甜菜85-100,马铃薯20-80,棉花60-80,甘蔗270；同一作物不同生育期有差异：生长旺盛时快，生长缓慢时慢；运输速度也随物质种类而异：蔗糖较快。研究有机物运输形态最巧妙的方法是利用蚜虫吻刺法结合同位素示踪法进行测定。.简述作物生长“三阶段”与产量构成因素的关系。收获子实的作物生育期“三阶段”：前期、中期和后期。前期是营养生长，后期是生殖生长，中期营养生长与生殖生长并进。各时期对产量的影响：(1)前期主要通过影响分蘖与分枝来影响穗数或分枝数。(2)中期主要通过影响花的数量来影响每穗粒数、每分枝荚数、每株有效铃数、每分枝角果数。(3)后期主要影响结实率和粒重。.简述抗旱作物(品种)应具有的特点及提高作物抗旱性的途径。特点：(1)原生质：黏性和弹性大；(2)形态结构：根系深，叶片细胞小而气孔多，叶片茸毛多或角质化程度高，输导组织发达；(3)生理机能：缺水时物质分解与合成的比例改变小、光合与呼吸的比率不改变或改变很小、体内蛋白质氮和非蛋白质氮保持在一定比例、淀粉贮存正常、气孔不完全关闭，仍可进行光合作用。途径：(1)形成旱生结构：表现在当水供应不足时，作物体内的半纤维素和纤维素的增加；(2)增加内含物：淀粉转化为糖类，以提高细胞的渗透压和吸水保水能力。(3)产生脱落酸：在干旱时，作物体内产生大量脱落酸，而脱落酸可引起气孔关闭，有利于提高作物的抗旱性。.简述叶面施肥的优势。土壤施用微量元素肥料，往往引起养分固定，有效性降低，施用效果差。采用叶面施肥可快速，经济的矫治微量元素的缺乏，是微量元素施肥的主导措施。⑵叶面施肥，各种养分物质可直接从叶片进入体内，参入代谢过程，比土壤施肥快。如土施尿素、硫酸铵等氮肥，最快速度也必须有3—4天才能见效，而通过叶面施肥，1-2小时就可被叶片吸收50%左右。因此，可以及时快速的矫治生育期中营养元素的潜在缺乏，特别是在养分临界期，通过叶面施肥，不至于造成大幅度减产。⑶在胁迫条件下，如土壤干旱，养分有效性低，通过叶面施肥及时补充养分。⑷在作物迅速生长期，通过叶面施肥补充根系吸收的不足，发挥高产品种的最大潜力。⑸施用叶面喷肥，在蔬菜作物上可减少推荐施氮的25%,而维持同等产量，从而减少土壤残留矿质氮和植物体内硝酸盐含量，减少对地下水的污染。(6)在作物生育后期，根系活力下降，土壤施肥不可能实施的情况下，通过叶面施肥可以促进灌浆，使籽粒饱满。在谷类作物的生育后期，叶面施氮很容易增加籽粒蛋白质含量，在这段时期供应氮可以从叶片迅速地被再转移，并直接的运输到正在生长的籽粒中。(7)叶面施肥可以改善农产品品质。如苹果果实内的Ca含量是影响果实品质的重要指标，通过将Ca营养直接喷施于果实上，对防治生理缺钙和提高果实硬度，延长储藏性具有很好的效果。在苹果上，研究既不影响内在品质又能增加色度的增色剂，以提高果实的外观品质。.简述生态环境的组成及其特点。作物生态环境是由自然生态环境和人工生态环境交织而成的复合生态环境。(1)自然生态环境①气象因子：光、温、水、气、风、闪电等；②土地因子：地形、地势、土壤等；③生物因子：有利生物、有害生物。(2)人工生态环境①生产技术：生育和环境调控技术等；②生产措施：产品生产直接与间接措施；③生产设施：生育、环境、生产等设施。特点：（1）具有空间变化特征；（2）具有时间递变特性；（3）具有特殊差异性；（4）具有互补和互作性.试述作物生态系统结构调整的方向。（1）不断引入新的作物种类随着农业市场经济改革的完善和中国加入世界贸易组织，获取更大经济效益已成为作物生产的主要目的。为此，市场导向自然决定着作物产品的种类和规模。由于市场需求的喜新厌旧和物以稀为贵法则的存在，必然要求作物生态系统结构中要不失时机地引入新的作物种类替代产品逐渐失去市场竞争力的作物种类。（2）突出作物产品质量优化在市场经济状态下，产品品种和产品质量是作物生产的生命线。因此，在明确不断更新作物产品花色品种的同时，还要突出作物产品质量的优化。不同作物品种的质量标准虽然各有特色，但主体要求大至相似，即包括外观品质、营养（有效成份）品质、卫生品质和使用品质四个方面。作为优质产品，不仅所有质量指标都要突出，而且还需做到整齐划一（标准化）。（3）强调农田资源综合利用农田资源包括原生资源和次生资源。一般说来，单一品种的作物生产只能利用其中的部份资源。为此，按一品为主配套开展能利用剩余资源的生产项目（即综合利用农田资源），是提高作物生态系统整体结构效应的有效途径，也是降低主产品生产成本的有效方法。（4）确保系统高效持续发展高效持续发展是作物生态系统结构调整的永恒的方向和最高目标。其中实现高效的途径主要有降低生产成本（包括降低资源消耗和其它费用消耗），提高产品产量、产品质量、产品价格和产品市场占有率；实现持续发展的途径主要有资源在充分利用中得到有效保护和更新，产品种类和质量与市场及时对接。.简述作物生态系统能量转化效率的影响因素及其提高途径。影响因素：（1）作物种性：研究表明，不同的作物类型及同类作物的不同品种对能量的转化效率影响较大。（2）投能水平：从总体上讲，投能水平与能量转化效率存在一个最适值。在低于最适值范围内，随着投能水平的增加能量转化效率提高；投能水平超过最适值后，随着投能水平的增加能量转化效率下降。但投能水平的最适值又受到投能结构和投能方法的影响。（3）投能结构：投能结构有两层意思，其一是指无机能与有机能在总辅助能中所占的数量或比例；其二指各项农业增产措施的人工投能数量及其占总辅助能的比例。一般生产水平越低，此比例越大。投能结构（有机能/无机能）与产投比（能量转化效率）之间呈二次函数关系：Y=0.5324+0.5767X2-0.059X提高的途径：(1)选用高光效作物及品种；(2)尽力扩大作物的覆盖率；(3)实行合理作物立体种植；(4)强化良制良种良法配套。.简述养分离子向作物根部迁移的途径。养分离子向根部迁移有三个途径:①截获；②扩散；③质流(1)截获：是指根系在土壤里伸展过程中吸收直接接触到的养分。对移动性小的离子较重要，如Cu、Mg.(10%)。(2)质流(集流)：是因植物蒸腾作用而引起的土壤养分随土壤水分流动的运动。速度较快，但要求水分和离子浓度足够大。NO3一之类高溶解性的离子主要吸收机质，N、Ca、B、Mo质流。(3)扩散：是指土壤溶液中当某种养分的浓度出现差异时所引起的养分运动。速度较慢，每天只有几毫米。离子浓度及含水量影响P、K扩散。.简述赤霉素与脱落酸的生理效应。赤霉素的生理效应：(1)促进茎的伸长生长GA能促进作物茎枝的伸长生长速度，主要表现为节间的伸长，而节间数目不变。外源GA,同样可促进作物节间的伸长，在杂交水稻制种中，不育系的穗颈节往往被剑叶包裹，导致抽穗不畅，人们通过施用“920”，可明显的促进穗颈节的伸长，克服包颈现象。由赤酶菌产生的GA,主要是GA3,用于作物的生长调控。用GA3处理矮生菜豆，用量为5ug时，7天后株高比对照高近4倍，但叶数和节间数一样。玉米d5属于矮生突变种，用GA3处理后可加速茎的伸长生长，使之在形态上达到非矮生变种植株的高度。在农业生产中，利用GA刺激茎伸长的特性来促使牧草、茶、麻类、蔬菜的营养体生长以获得高产。(2)诱导成花GAs最为熟悉作用的是促进茎的伸长，但实际上GAs对大多数植物的繁殖过程也产生影响。它能诱导甜叶菊、针叶树、铁树、柏科、杉科植物成花。对未经春化的两年生植物，如甜菜、萝卜、白菜、胡萝卜，GA处理后这些植物当年抽薹、开花、结实。对于需长日照和或需低温春化的作物，应用GA处理可产生替代长日照和低温处理的信息，促进成花。(3)打破休眠GA能有效地打破种子、块茎、芽的休眠，促进萌发。在农业生产中，用0.5~1ug处理刚收获的马铃薯块茎，使处于休眠状态的芽萌发，从而在一年之中可进行两季栽培，这种方法也通常用于马铃薯良种的扩繁。(4)促进座果GA可提高作物的座果率。如棉花盛花期用20~50ug/kg的GA3点涂棉花铃柄，可明显地减少棉花落铃，提高棉花产量。又如果树(梨、苹果、柑橘等)花期用10~20ug/kg的GA3喷施，可提高座果率。(5)其他作用GA对瓜类作物的花器官分化产生影响，如GA促进黄瓜的雄花分化。同时，GA与IAA一样能促进未受精子房的膨大，发育成无子果实。GA也可延缓叶片和果实的衰老。GA也能促进细胞分裂与组织分化，还可抑制不定根的形成。脱落酸的生理效应：(1)促进种子休眠ABA是种子发育过程中形成的一种植物激素。ABA能抑制植株和器官的生长，也能抑制种子萌发。种子休眠受ABA水平所控制。(2)促进器官脱落ABA能诱导许多植物的叶、果等器官脱落，原因在于ABA促进离层形成；除ABA外，植物器官的脱落还涉及IAA、ETH以及三者之间的相互关系。(3)促进气孔关闭在水分亏缺条件下，叶片迅速积累ABA，导致气孔关闭，降低蒸腾速率。原因：ABA使保卫细胞中K+外渗，造成保卫细胞水势高于周围的细胞水势，而使保卫细胞失水。用ABA处理植株，减少缺水下的枯萎，它增加叶绿素a含量和降低气孔导度直至导致气孔关闭，这个过程伴随着细胞质［Ca2+］的增加而进行的。(4)提高抗逆性在逆境条件下，植物体内ABA迅速增加，诱导某些酶的重新合成，增加抗逆性，植物得以适应逆境。ABA又称为应激激素或胁迫激素(stresshormone)。ABA可防止03气候斑病，受到03毒害的烟叶中ABA含量急剧增高。目的：促使气孔关闭(ABA含量与气孔开度呈负相关)。14.简述作物施肥的原则。(1)用养结合的原则：有机肥与无机肥相结合：施用有机肥可明显改善土壤理、化性质和生物性质。(2)需要的原则：根据作物生长所需的肥料种类、数量和时期来施肥。根据作物的吸肥规律来施肥。不同作物需肥特性有差异；不同生育时期对养分的吸收数量、比例不同。在营养临界期，需保证作物不缺某种养分；在作物营养最大效率期，应及时施肥，这样利于提高作物产量和肥料利用率。(3)经济的原则：施肥存在报酬递减问题，过量施肥反而会产生毒害作用，不仅不利于高产，而且降低品质。应把握施肥的量，还应注重营养元素的合理配比，以实现经济效益最大化。(4)适应的原则：与土壤养分状况相适应。-土壤类型、熟化程度和利用方式不同，养分含量不同，有机质含量不同。与肥料特性相适应。肥料品种不同，施肥方法也不尽相同。有机肥一般做基肥施用，施用前应腐熟。铵态氮肥一般作追肥施用，硝态氮肥易流失，只能做追肥。磷素化肥易被土壤固定，且移动性较差，一般采取集中施肥、与有机肥料混合沤制后施用和根外追肥的方法。钾素化肥可以做基肥施用也可以做追肥施用。与气象条件相适应注意天气变化，可减少因不利天气而造成的肥料损失。因为雨量的多少及温度的高低都直接影响施肥的效果。如天气干旱不利使肥料发挥作用，而雨水过多施肥，又容易使肥料流失。气温高，雨量适中，有利有机肥加速分解，低温少雨季节宜施用腐熟的有机肥和速效肥料等，旱作物宜在雨前施肥，而水稻则宜在降雨之后施肥，防止流失。.简述温度影响光合作用与呼吸作用的差异。温度通过影响光合作用和呼吸作用来影响干物质积累温度对光合作用与呼吸作用的影响是不同的,14~37℃范围内，光合作用几乎不受温度影响；而呼吸作用极易受到温度影响。温度系数Q10：在一定温度范围内，温度每增加10℃,生化反应速率所增长的比率。光合作用Q10=1；呼吸作用Q10=2左右。物质生产效能(P/R尸光合作用(P)/呼吸作用(R),P/R一般随温度升高而降低。.简述氮、钾元素的营养生理功能。(1)氮元素的生理功能：氮是植物体内许多重要有机化合物的组分。如蛋白质、核酸、叶绿素、酶、维生素、生物碱和一些激素等。①氮素是遗传物质的基础(蛋白质和核酸的组成成分)。在作物生长发育过程中，细胞的增长和分裂，以及新细胞的形成都必须有蛋白质参与，蛋白质的重要性还在于它是生物体生命存在的形式。在这不断合成和不断分解的过程中才有生命的存在。②氮是叶绿素的组分元素。绿色植物依靠叶绿素进行光合作用，而叶绿素a和叶绿素b中都含有氮素。③氮是生物酶的组分。酶本身就是蛋白质，是体内生化作用和代谢过程中的生物催化剂。氮素常通过酶间接影响着作物的生长和发育。因此，氮素供应状况关系到烟草体内各种物质及能量的转化过程。④氮是一些维生素、生物碱和植物激素的组成成分。生物碱：烟碱、茶碱、胆碱等；植物激素：细胞分裂素、赤霉素等。(2)钾元素的生理功能：钾是烟草吸收的矿质元素中最多的一种元素，它多分布于作物生长最活跃的部位。钾是作物某些酶的催化剂，对作物中碳水化合物的合成与转化，对氮素的代谢都有良好的作用。试验表明，随施钾量提高，叶片光合速度上升。.简述提高作物产量潜力的途径。(1)通过遗传改良，提高作物光合效率。充分利用作物基因型多样性，加以遗传改进，提高光合效率。(2)提高作物群体的光能截获量。作物群体光能利用率受内外多种因素影响，但主要取决于光和效率和光能截获量。(3)降低呼吸消耗，通过环境调控，防止逆境引起的呼吸过旺，减少光合产物消耗，是提供光合生产力的途径之一。(4)改善栽培环境和栽培技术，如培肥地力、增施有机肥、合理使用无机肥、合理密植增加光截获量减少漏光损失等。.简述水稻的产量构成因素及其相互关系。水稻的产量构成因素：穗数、每穗总粒数、结实率、粒重相互关系：产量与各产量构成因素呈正相关，而产量构成因素之间一般呈负相关，即：各产量构成因素一般不能实现同步增长。密度大、穗数多时，每穗实粒数会明显减少，千粒重也会有所下降；从另一个角度而言，各产量构成因素之间存在补偿效应。.简述作物吸收营养元素的一般规律。(1)营养元素吸收的诜择性作物对土壤营养元素的吸收具有诜择性，即根据自身需要来诜择性吸收。土壤中,Si、Fe、Mn较多，但作物吸收较少；土壤N、P、K较少，但作物需要量大。不同的作物对矿质养分的吸收有差异。禾本科作物与棉花需N较多，豆科绿肥作物需P较多，烟草、麻类、薯类需K较多。(2)营养元素吸收的阶段性作物不同生育阶段对养分的要求，在种类、数量、比例上都