2025年新版作物学通论考试题及答案

2025年新版作物学通论考试题及答案一、名词解释（每题4分，共20分）1.作物源库流理论：指作物产量形成过程中，光合产物的“源”（光合器官生产同化物的能力）、“库”（储存或消耗同化物的器官容量与强度）、“流”（光合产物运输分配的效率）三者的动态关系理论。该理论强调三者平衡是高产的关键，任一环节受限均会影响最终产量。2.光周期敏感性：作物对昼夜光暗长度变化的反应特性，表现为不同作物或品种在特定光周期条件下启动花芽分化或营养生长的敏感程度。例如，短日照作物在日照长度短于临界值时才会开花，敏感性高的品种对光周期变化响应更迅速。3.作物生产系统模拟模型：基于作物生理生态过程、环境因子及管理措施的数学模型，通过量化光温水肥等因素与作物生长的关系，模拟不同管理方案下的产量、资源利用效率等指标，为精准栽培提供决策支持。4.连作障碍：同一作物或近缘作物连续多年种植后，出现生长发育受阻、产量品质下降的现象，主要由土壤微生态失衡（有害微生物积累）、自毒物质积累、养分偏耗及土壤理化性质恶化共同作用引发。5.作物功能叶：在特定生育阶段对同化物生产起主要贡献的叶片，如禾本科作物的穗下节间叶（旗叶）在灌浆期光合产物占籽粒干重的60%-80%，是典型的功能叶。二、简答题（每题8分，共32分）1.简述作物群体结构调控的主要措施及其生理学依据。答：调控措施包括密度调整、株型改良、肥水管理及化控技术。生理学依据：（1）密度调整通过改变单位面积株数，协调个体与群体的光温水肥竞争，使叶面积指数（LAI）维持在最适范围（一般3-5），避免群体郁闭导致中下层叶片光合效率下降；（2）株型改良（如紧凑株型）可提高群体透光率，增加光能截获率，减少无效消耗；（3）肥水管理通过氮磷钾配施，促进功能叶发育（如氮肥延长叶片功能期）、抑制无效分蘖（如控水），优化光合产物分配；（4）化控技术（如喷施矮壮素）可调控株高、节间长度，增强抗倒性，减少倒伏导致的光合面积损失。2.分析连作障碍的主要成因及缓解途径。答：成因：（1）土壤微生物区系失衡：有益菌（如丛枝菌根真菌）减少，病原微生物（如镰刀菌、丝核菌）积累，引发土传病害；（2）自毒物质积累：作物根系分泌物或残体分解产生酚酸类、醛类等化感物质，抑制自身种子萌发和幼苗生长（如西瓜连作中的阿魏酸积累）；（3）养分偏耗：连作导致土壤中特定养分（如禾本科作物对氮、钾需求大）持续消耗，形成“耗竭区”，引发缺素症；（4）土壤理化性质恶化：长期单一耕作导致土壤团聚体破坏、容重增加、孔隙度下降，影响根系呼吸与养分吸收。缓解途径：（1）轮作倒茬：与非亲缘作物（如禾本科与豆科轮作）打破病原物宿主连续性，利用豆科固氮补充土壤氮素；（2）生物防治：接种木霉、枯草芽孢杆菌等生防菌抑制病原菌，或种植绿肥（如紫云英）增加土壤有机质，改善微生物群落；（3）土壤改良：施用石灰调节酸性土pH，添加活性炭吸附自毒物质，或采用秸秆还田增加土壤碳源；（4）抗性品种选育：通过分子标记辅助选择，培育耐连作、抗自毒物质的品种（如耐连作的番茄品种）。3.比较C3与C4作物的光合特性差异及其对栽培管理的启示。答：光合特性差异：（1）CO2固定途径：C3作物（如小麦、水稻）仅通过卡尔文循环固定CO2，C4作物（如玉米、甘蔗）先经叶肉细胞PEP羧化酶固定CO2为四碳化合物，再运输至维管束鞘细胞释放CO2进行卡尔文循环；（2）光补偿点与饱和点：C4作物光补偿点低（约5-10μmol·m⁻²·s⁻¹）、光饱和点高（>2000μmol·m⁻²·s⁻¹），在强光下光合效率更高；C3作物光补偿点较高（约20-50μmol·m⁻²·s⁻¹），光饱和点较低（约1500μmol·m⁻²·s⁻¹）；（3）CO2补偿点：C4作物CO2补偿点（5-10μL·L⁻¹）远低于C3作物（50-100μL·L⁻¹），在低CO2环境下仍能高效固定碳；（4）光合最适温度：C4作物最适温度（30-40℃）高于C3作物（20-30℃），高温下光呼吸弱（C4作物光呼吸仅为C3的2%-5%）。对栽培管理的启示：（1）光照管理：C4作物宜种植于光照充足地区（如热带、亚热带），C3作物可在温带或间作遮阴环境中种植；（2）温度调控：C4作物需避免春播过早遇低温（影响PEP羧化酶活性），C3作物需注意夏季高温导致光抑制；（3）CO2利用：设施栽培中C3作物可通过增施CO2（如秸秆生物反应堆）提高产量，C4作物增CO2效果不显著；（4）水分管理：C4作物蒸腾系数（250-350g水/g干物质）低于C3作物（450-600g水/g干物质），更耐旱，干旱区优先选择C4作物。4.简述抗逆育种的主要技术路径及其应用实例。答：技术路径：（1）传统杂交育种：通过抗逆亲本（如耐盐野生稻）与高产亲本杂交，结合系谱选择，筛选抗逆性与丰产性结合的后代（如“盐黄香粳”耐盐水稻品种）；（2）分子标记辅助选择（MAS）：利用与抗逆基因紧密连锁的分子标记（如水稻耐盐基因SKC1的InDel标记），在早期世代快速筛选目标单株，缩短育种周期；（3）基因编辑（CRISPR/Cas9）：精准编辑抗逆相关基因（如敲除小麦TaNAC071基因提高抗旱性），创造新种质；（4）诱变育种：通过γ射线、EMS等诱变处理，诱导抗逆突变体（如“鲁棉研28”抗黄萎病棉花品种）；（5）远缘杂交：引入野生近缘种的抗逆基因（如普通小麦与长穗偃麦草杂交获得抗条锈病基因）。应用实例：中国农科院作物所利用MAS技术，将耐盐基因SKC1导入高产粳稻品种，育成“中盐1号”，在含盐量0.4%-0.6%的土壤中产量较对照提高30%；中科院遗传发育所通过CRISPR/Cas9编辑水稻OsDREB1C基因，创制出同时具备早熟、高产、抗旱特性的新品系，生育期缩短10-15天，产量增加15%以上。三、论述题（每题15分，共30分）1.从作物生理学角度论述产量形成的“库限制型”与“源限制型”品种的差异及栽培调控策略。答：差异分析：（1）库容量与强度：库限制型品种（如部分大穗型水稻）库容量大（穗粒数多），但库强度（籽粒灌浆速率）不足，表现为结实率低、空瘪粒多；源限制型品种（如部分多穗型小麦）库容量较小（穗粒数少），但源供应能力（光合产物生产）受限，表现为籽粒饱满但总产不高。（2）光合特性：库限制型品种生育后期（灌浆期）光合速率下降慢（源能力维持时间长），但同化物向籽粒的分配效率低；源限制型品种生育中期（孕穗期）光合速率高，但后期叶片早衰（源能力衰减快），无法满足库需求。（3）激素调控：库限制型品种籽粒中细胞分裂素（CTK）含量低，影响胚乳细胞分裂（库容量建立）；源限制型品种叶片中脱落酸（ABA）积累早，加速叶片衰老（源能力衰退）。栽培调控策略：（1）库限制型品种：①增施粒肥（如孕穗期追施氮肥）提高籽粒中CTK含量，促进胚乳细胞分裂；②花后喷施磷酸二氢钾（KH2PO4）增强光合产物运输酶（如蔗糖合成酶）活性，提高同化物向籽粒的分配比例；③适度控水（保持土壤含水量60%-70%）避免贪青晚熟，促进灌浆速率。（2）源限制型品种：①前期增施基肥（如有机肥+复合肥）促进分蘖，增加有效穗数（扩大库容量）；②拔节期喷施赤霉素（GA3）延缓叶片衰老，延长功能叶光合时间；③花后进行根外追肥（如尿素+硫酸锌）补充矿质元素，维持叶绿体结构稳定性，提高光合速率。实例：水稻品种“甬优12”属库限制型，通过花后喷施0.2%硼砂溶液（促进花粉管伸长）和叶面喷施1%尿素+0.5%磷酸二氢钾（增强灌浆），结实率可从75%提升至85%；小麦品种“济麦22”属源限制型，通过拔节期追施氮肥（占总氮量30%）延长旗叶功能期3-5天，千粒重增加2-3g，单产提高10%。2.结合气候变化背景，论述作物栽培技术创新的方向与关键措施。答：气候变化表现为全球变暖（近50年平均气温上升0.74℃）、极端天气（干旱、暴雨、高温热害）频发、CO2浓度升高（已达420μL·L⁻¹），对作物生产的影响包括生育期缩短（积温需求提前满足）、病虫害北扩（如稻飞虱越冬界限北移2-3个纬度）、水资源供需矛盾加剧（北方干旱区灌溉需水量增加15%-20%）。栽培技术创新方向：（1）抗逆栽培：针对高温、干旱、涝渍等胁迫，开发适应性栽培模式；（2）资源高效利用：提高水肥利用效率，减少面源污染；（3）数字化管理：利用物联网、大数据实现精准调控；（4）生态友好：推广低碳栽培，减少温室气体排放。关键措施：（1）适期播种调整：根据积温变化，北方春玉米播种期提前7-10天（避免后期低温冷害），南方双季稻早稻推迟5-7天（避开倒春寒）；（2）抗逆品种配套技术：耐密品种（如郑单958）采用缩行增密（行距40cm，株距25cm），提高群体抗倒性；耐旱品种（如晋麦47）结合“深松+覆盖”技术（深松30cm打破犁底层，秸秆覆盖减少蒸发），水分利用效率提高20%；（3）水肥一体化：推广滴灌、微喷技术，结合土壤墒情监测（如TDR传感器）实现按需灌溉；氮肥采用“前氮后移”（水稻基蘖肥:穗肥=5:5），减少氨挥发损失；（4）数字化平台构建：集成气象数据（如未来10天降水预报）、土壤数据（如有机质含量）、作物生长模型（如DSSAT模型），通过手机APP推送“播种密度-施肥量-灌水时间”最优方案；（5）低碳栽培：稻田采用“间歇灌溉”（减少淹水时间）降低甲烷（CH4）排放，旱作采用免耕+秸秆覆盖（增加土壤碳固持），每公顷年减少CO2当量排放1.2-1.5t。四、综合分析题（18分）某地区位于黄淮海平原，2024年推广耐盐碱水稻品种“盐优1号”（官方资料显示耐盐阈值为0.6%），但种植后出现前期分蘖不足（较常规品种少30%）、后期倒伏率高（达25%）的现象。结合作物学知识，分析可能原因并提出解决方案。答：可能原因分析：（1）前期分蘖不足：①土壤实际含盐量高于阈值：黄淮海平原部分区域因蒸发量大、地下水位高（1-2m），表土含盐量可能达0.7%-0.8%（超出品种耐盐阈值），高盐抑制水稻根系对氮素的吸收（Na+与NH4+竞争载体），导致分蘖期氮供应不足；②播种期不当：若播种过早（地温<15℃），根系活力低，吸收能力弱，分蘖启动延迟；③水分管理不合理：插秧后长期淹水（水深5cm以上）导致根际缺氧，影响分蘖芽萌发；④秧苗素质差：机插秧若秧龄过长（>35天）或栽插过深（入土>3cm），缓苗期延长，分蘖发生节位上移，有效分蘖减少。（2）后期倒伏率高：①株高控制不足：耐盐碱品种可能因抗盐基因与株高基因连锁，导致株高偏高（>110cm），基部节间长度超过15cm，抗倒性差；②氮肥偏施：为缓解盐害过量施用氮肥（如尿素用量>300kg/hm²），导致基部节间细胞壁薄、机械组织不发达；③密度过大：为弥补前期分蘖不足增加播种量（基本苗>250万/hm²），群体郁闭，茎秆细弱；④病虫害影响：纹枯病（Rhizoctoniasolani）侵染基部叶鞘，破坏维管束结构，降低抗倒能力。解决方案：（1）前期分蘖不足的调控：①土壤预处理：播种前采用“灌水洗盐”（多次漫灌排盐，使0-20cm土层含盐量降至0.5%以下），或施用石膏（CaSO4·2H2O）改良苏打盐碱土（降低pH至8.5以下）；②适期播种：地温稳定通过18℃（黄淮海平原约5月10-15日）时播种，采用旱育秧或工厂化育秧（秧龄25-30天），栽插深度2-3cm；③水分管理：插秧后保持浅水层（1-2cm）促进返青，分蘖期“薄水促蘖”（水层0-3cm），当茎蘖数达目标穗数80%时（约250万/hm²）晒田（田面微裂），抑制无效分蘖；④精准补氮：分蘖初期（4叶期）追施分蘖肥（尿素75kg/hm²+硫酸锌15kg/hm²），促进分蘖芽分化。（2）后期倒伏的防控：①品种改良：与育种单位合作，通过分子标记辅助选择（MAS）聚合抗倒基因（如sd-1半矮秆基因）与耐盐基因（如SKC1），培育矮秆耐盐