2025年大學(xué)《地球系統(tǒng)科學(xué)》專業(yè)題庫——地球系統(tǒng)中的農(nóng)業(yè)與糧食安全考試時間：______分鐘總分：______分姓名：______一、選擇題（每題2分，共20分）1.下列哪項是人類農(nóng)業(yè)活動向大氣圈直接貢獻主要溫室氣體的過程？A.耕作導(dǎo)致的土壤有機碳分解B.農(nóng)田灌溉引起的蒸發(fā)蒸騰C.水稻種植產(chǎn)生的甲烷排放D.畜牧業(yè)糞便管理的氨氣揮發(fā)2.在地球系統(tǒng)科學(xué)框架下，評價一個地區(qū)農(nóng)業(yè)可持續(xù)性的核心指標通常不包括：A.單位面積產(chǎn)量B.土壤健康與肥力維持C.水資源合理利用與水循環(huán)影響D.農(nóng)業(yè)投入品（化肥、農(nóng)藥）的市場價格3.導(dǎo)致全球耕地資源減少的主要人為驅(qū)動因素中，以下哪項與地球系統(tǒng)的物理過程關(guān)聯(lián)最直接？A.城市化擴張B.土地利用規(guī)劃不當C.土壤鹽堿化D.農(nóng)業(yè)補貼政策4.氣候變化通過改變降水格局和極端天氣事件頻率，對糧食安全構(gòu)成威脅，這主要體現(xiàn)了地球系統(tǒng)內(nèi)部哪個圈層之間的相互作用？A.大氣圈與水圈B.生物圈與巖石圈C.大氣圈與巖石圈D.水圈與巖石圈5.保護性耕作措施有助于減少土壤侵蝕，其主要利用的地球系統(tǒng)過程原理是：A.改變土壤水分蒸發(fā)速率B.降低土壤表面徑流沖刷力C.促進土壤微生物活動D.改變土壤的熱量平衡6.遙感技術(shù)在農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用，能夠幫助科學(xué)家監(jiān)測大面積農(nóng)田的哪些關(guān)鍵參數(shù)？A.土壤剖面結(jié)構(gòu)B.作物根系深度C.植被指數(shù)和長勢D.單個農(nóng)作物的產(chǎn)量預(yù)期7.生態(tài)農(nóng)業(yè)模式強調(diào)生物多樣性的維持，其主要的環(huán)境效益在于：A.提高土地單位面積產(chǎn)出B.增強農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)的自我調(diào)節(jié)能力C.降低對化肥農(nóng)藥的依賴D.縮短作物生長周期8.全球糧食安全不僅指糧食產(chǎn)量的充足，還包括糧食獲取的穩(wěn)定性和可及性，這需要考慮的因素是：A.作物品種的抗逆性B.糧食儲備水平C.農(nóng)業(yè)基礎(chǔ)設(shè)施（如道路、倉儲）D.國際貿(mào)易政策9.基于自然的解決方案（NbS）應(yīng)用于農(nóng)業(yè)，例如恢復(fù)紅樹林以保護海岸帶農(nóng)田，其核心優(yōu)勢在于：A.技術(shù)成本最低B.見效最快C.提供多重生態(tài)服務(wù)功能D.對人類活動的干擾最小10.土地利用變化（如森林砍伐）對區(qū)域氣候可能產(chǎn)生的影響包括：A.增加地表反照率，導(dǎo)致局部變冷B.減少蒸散發(fā)，可能導(dǎo)致區(qū)域變濕C.改變局地大氣環(huán)流模式D.以上所有二、填空題（每空1分，共10分）1.農(nóng)業(yè)活動對大氣圈的影響不僅包括增加__________氣體濃度，還可能改變區(qū)域__________平衡。2.水圈在農(nóng)業(yè)中的作用體現(xiàn)在提供灌溉水源、參與__________過程以及影響區(qū)域氣候。3.土壤健康是農(nóng)業(yè)可持續(xù)性的基礎(chǔ)，其關(guān)鍵指標包括有機質(zhì)含量、__________和結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。4.生物圈在農(nóng)業(yè)系統(tǒng)中既是__________的來源，也是農(nóng)業(yè)活動影響的主要對象。5.氣候變化對糧食安全的影響通過改變__________、__________和增加極端天氣事件風(fēng)險來實現(xiàn)。6.農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)是一個復(fù)雜的開放系統(tǒng)，其內(nèi)部物質(zhì)循環(huán)和能量流動受到__________和人類活動的雙重驅(qū)動。7.遙感技術(shù)通過獲取地表__________信息，為農(nóng)業(yè)資源監(jiān)測和災(zāi)害評估提供支持。8.為保障糧食安全，需要構(gòu)建具有韌性的糧食__________，提高系統(tǒng)應(yīng)對沖擊的能力。9.保護性耕作通過減少土壤擾動，有助于維持土壤__________，減少水土流失。10.地球系統(tǒng)科學(xué)視角下的農(nóng)業(yè)研究，強調(diào)理解農(nóng)業(yè)與環(huán)境的__________關(guān)系，尋求協(xié)同發(fā)展的路徑。三、簡答題（每題5分，共20分）1.簡述農(nóng)業(yè)活動對土壤圈可能產(chǎn)生的正面和負面影響。2.簡述水資源短缺對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和糧食安全的主要影響。3.簡述什么是農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)？請列舉至少三種重要的農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)。4.簡述地球系統(tǒng)科學(xué)視角下，評價農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展性的主要維度。四、論述題（每題10分，共20分）1.論述氣候變化如何通過影響地球系統(tǒng)的各個圈層，對全球糧食生產(chǎn)格局帶來挑戰(zhàn)，并提出基于地球系統(tǒng)科學(xué)原理的適應(yīng)策略。2.論述增加農(nóng)業(yè)生物多樣性的重要意義，并分析其在提升農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)功能和保障糧食安全方面的作用機制。試卷答案---一、選擇題1.C解析思路：水稻種植在厭氧條件下，微生物分解有機物產(chǎn)生甲烷（CH4），甲烷是強效溫室氣體。選項A耕作影響土壤有機碳分解，產(chǎn)生CO2和N2O；選項B灌溉影響水循環(huán)，間接影響大氣濕度；選項D畜牧業(yè)產(chǎn)生CH4和N2O。2.D解析思路：農(nóng)業(yè)可持續(xù)性關(guān)注環(huán)境、社會和經(jīng)濟效益的長期平衡，水資源利用效率、土壤健康等是環(huán)境指標，產(chǎn)量是經(jīng)濟指標。市場價格屬于經(jīng)濟因素，但不是評價可持續(xù)性的核心環(huán)境或系統(tǒng)指標。3.A解析思路：城市化擴張直接占用陸地，屬于土地利用類型的物理性改變，是地球系統(tǒng)（主要是地表系統(tǒng)）的結(jié)構(gòu)變化。選項B是人為規(guī)劃行為，選項C是土壤退化過程，選項D是經(jīng)濟政策影響。4.A解析思路：氣候變化改變降水（水圈）分布和極端天氣（大氣圈）頻率，直接影響農(nóng)業(yè)水分供應(yīng)和作物生長條件，體現(xiàn)了大氣圈和水圈對生物圈（農(nóng)業(yè)）的相互作用。5.B解析思路：保護性耕作通過覆蓋（如秸稈、薄膜）或少耕，減少雨滴擊打和徑流沖刷，從而減少土壤侵蝕。選項A、C、D也是保護性耕作的影響，但不是直接減少侵蝕的主要物理機制。6.C解析思路：遙感主要通過探測地表反射或發(fā)射的電磁波（光譜信息），監(jiān)測植被的生長狀況、覆蓋度、長勢等植被指數(shù)參數(shù)。選項A、B需要實地探測或特定模型估算，選項D產(chǎn)量預(yù)期是綜合多因素分析的結(jié)果。7.B解析思路：生物多樣性高的農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)，物種豐富，功能冗余度高，能夠更好地抵抗病蟲害、維持土壤肥力等，增強了整個生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性和自我調(diào)節(jié)能力。8.C解析思路：糧食獲取的穩(wěn)定性（是否總能種出飯來）和可及性（是否買得起飯）高度依賴于將糧食從生產(chǎn)地運到消費地的物理通道和設(shè)施，如道路、橋梁、倉庫等農(nóng)業(yè)基礎(chǔ)設(shè)施。9.C解析思路：NbS利用自然生態(tài)系統(tǒng)（如紅樹林）的功能來提供服務(wù)（如防浪護岸），能同時提供多種生態(tài)效益（海岸防護、生物多樣性維護、碳匯等），具有多重性優(yōu)勢。10.D解析思路：森林砍伐改變了地表反照率（可能變暗導(dǎo)致吸熱增加）、蒸散發(fā)（可能減少導(dǎo)致區(qū)域變干），并可能通過改變地表粗糙度和熱力性質(zhì)影響局地大氣環(huán)流。因此A、B、C都可能是影響。二、填空題1.溫室，能量解析思路：農(nóng)業(yè)活動（如燃燒秸稈、化石燃料使用、腸道發(fā)酵）排放CO2、N2O、CH4等溫室氣體。同時，土地利用變化（如森林砍伐）改變地表反照率和蒸散發(fā)，影響區(qū)域能量平衡。2.蒸散發(fā)解析思路：水是農(nóng)業(yè)的命脈，主要用于灌溉。水也參與蒸發(fā)和蒸散發(fā)過程，影響大氣濕度和降水，進而影響氣候和水循環(huán)。3.結(jié)構(gòu)解析思路：土壤健康包含多個方面，如有機質(zhì)含量高表示肥力好，陽離子交換量高表示保肥能力強，而結(jié)構(gòu)良好（團粒結(jié)構(gòu)）則關(guān)系到孔隙度、通氣透水性和抗蝕性。4.生產(chǎn)解析思路：生物圈是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的主要對象（作物、牲畜），同時生物（如作物）也是重要的生產(chǎn)者，為生態(tài)系統(tǒng)提供初級生產(chǎn)力。5.溫度，降水解析思路：氣候的核心要素是溫度和降水，它們直接決定了作物的生長季長短、水分條件，是影響農(nóng)業(yè)產(chǎn)出的關(guān)鍵氣候因子。極端天氣（如干旱、洪澇）也是氣候異常的表現(xiàn)。6.自然解析思路：農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)建立在自然生態(tài)系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，其運行遵循自然規(guī)律，但同時也受到人類活動（如耕作、施肥、引水）的顯著干預(yù)和塑造。7.光譜解析思路：遙感技術(shù)本質(zhì)上是通過探測物體反射或發(fā)射的不同波長的電磁波（即光譜）信息，來獲取地物屬性（如植被類型、作物長勢、土壤濕度等）。8.供應(yīng)鏈解析思路：糧食安全不僅看產(chǎn)量，還要看糧食能否穩(wěn)定地從生產(chǎn)者流向消費者。糧食供應(yīng)鏈包括了運輸、倉儲、加工、分銷等環(huán)節(jié)，其韌性關(guān)系到糧食的可獲得性。9.結(jié)構(gòu)解析思路：保護性耕作的核心是減少土壤擾動，有助于形成穩(wěn)定的土壤團粒結(jié)構(gòu)，改善土壤孔隙，從而提高土壤保水保肥能力。10.相互解析思路：地球系統(tǒng)科學(xué)的核心觀點是地球各圈層相互聯(lián)系、相互作用構(gòu)成一個整體。應(yīng)用于農(nóng)業(yè)，就是要理解農(nóng)業(yè)活動與自然環(huán)境（大氣、水、土壤、生物等）之間的這種相互依存和相互影響的關(guān)系。三、簡答題1.農(nóng)業(yè)活動對土壤圈的正面影響：增加土壤有機質(zhì)（如施用有機肥、綠肥種植），改善土壤結(jié)構(gòu)，提高土壤肥力；合理耕作（如保護性耕作）可以減少水土流失，保護土壤資源。負面影響：長期單一耕作導(dǎo)致土壤肥力下降，地力衰退；大量使用化肥可能導(dǎo)致土壤酸化、鹽堿化，破壞土壤結(jié)構(gòu)和生物活性；不合理的灌溉可能導(dǎo)致土壤次生鹽堿化；機械化作業(yè)可能壓實土壤，降低通透性；化學(xué)農(nóng)藥和除草劑可能污染土壤，殺死有益生物。2.水資源短缺對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和糧食安全的主要影響：導(dǎo)致作物生長受限甚至死亡，直接造成糧食減產(chǎn)；限制灌溉面積和頻率，降低農(nóng)業(yè)生產(chǎn)力潛力；為獲取灌溉水可能引發(fā)水資源沖突；高強度的農(nóng)業(yè)用水可能過度消耗地表水和地下水，導(dǎo)致水資源可持續(xù)利用面臨挑戰(zhàn)；干旱還可能引發(fā)次生災(zāi)害（如沙塵暴），進一步威脅農(nóng)業(yè)。3.農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)是指農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)及其過程為人類提供的各種惠益。重要的農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)包括：供給服務(wù)（提供糧食、纖維、藥材等農(nóng)產(chǎn)品）；調(diào)節(jié)服務(wù)（如調(diào)節(jié)小氣候、凈化空氣和水、控制病蟲害、維持水循環(huán)）；支持服務(wù)（如土壤形成與維持、養(yǎng)分循環(huán)、光合作用）；文化服務(wù)（如提供休閑、娛樂、美學(xué)價值、遺傳資源、精神寄托）。4.地球系統(tǒng)科學(xué)視角下，評價農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展性的主要維度：生態(tài)系統(tǒng)維度（關(guān)注農(nóng)業(yè)活動對土壤、水、生物多樣性等地球系統(tǒng)要素的影響是否可持續(xù)，如土壤健康是否保持、水資源是否得到合理利用、生物多樣性是否下降）；經(jīng)濟維度（關(guān)注農(nóng)業(yè)經(jīng)濟系統(tǒng)的效率和韌性，能否在滿足糧食需求的同時實現(xiàn)經(jīng)濟效益和資源利用效率）；社會維度（關(guān)注農(nóng)業(yè)是否能夠保障農(nóng)民生計、促進社會公平、滿足社區(qū)發(fā)展需求）；氣候維度（關(guān)注農(nóng)業(yè)對氣候的影響以及農(nóng)業(yè)系統(tǒng)對氣候變化的適應(yīng)能力，如溫室氣體排放、碳匯潛力、適應(yīng)氣候變化的技術(shù)和策略）。四、論述題1.氣候變化通過影響地球系統(tǒng)的各個圈層，對全球糧食生產(chǎn)格局帶來嚴峻挑戰(zhàn)。在大氣圈層面，全球變暖導(dǎo)致極端天氣事件（干旱、洪水、熱浪、強風(fēng)暴）頻率和強度增加，破壞農(nóng)田，影響作物生長和收成。大氣中CO2濃度升高可能對作物光合作用產(chǎn)生復(fù)雜影響（CO2施肥效應(yīng)與溫度、水分脅迫的相互作用），但往往被負面效應(yīng)抵消。在水圈層面，氣候變化改變?nèi)蚪邓Ｊ?，?dǎo)致一些地區(qū)干旱加劇，另一些地區(qū)洪澇頻發(fā)，影響農(nóng)業(yè)灌溉水源的穩(wěn)定性和可利用性。海平面上升威脅沿海農(nóng)業(yè)生產(chǎn)區(qū)。在土壤圈層面，極端天氣和不當管理加劇土壤侵蝕、干旱化和鹽堿化，降低土壤肥力和生產(chǎn)能力。在生物圈層面，氣候變化影響作物生長季、適種區(qū)域和病蟲害分布，可能迫使農(nóng)業(yè)生產(chǎn)向更高緯度或海拔地區(qū)調(diào)整，面臨適應(yīng)壓力。基于地球系統(tǒng)科學(xué)原理的適應(yīng)策略包括：發(fā)展抗逆作物品種（利用遺傳多樣性）；改進農(nóng)業(yè)水分管理技術(shù)（如節(jié)水灌溉、雨養(yǎng)農(nóng)業(yè)管理）；實施保護性耕作和土壤改良措施，增強土壤適應(yīng)氣候變化的能力；優(yōu)化農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)和布局，根據(jù)氣候變化預(yù)測調(diào)整作物種植區(qū)和畜牧業(yè)分布；加強農(nóng)業(yè)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)和災(zāi)害預(yù)警系統(tǒng)；利用生態(tài)系統(tǒng)管理方法（如恢復(fù)紅樹林、濕地）增強農(nóng)業(yè)系統(tǒng)的氣候韌性；發(fā)展基于自然的解決方案（NbS）來適應(yīng)氣候影響（如通過植被恢復(fù)調(diào)節(jié)區(qū)域氣候）；加強全球和區(qū)域氣候預(yù)測服務(wù)，支持農(nóng)業(yè)決策。2.增加農(nóng)業(yè)生物多樣性具有重要意義，并能在提升農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)功能和保障糧食安全方面發(fā)揮重要作用機制。首先，提高生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性與抗風(fēng)險能力：生物多樣性高的農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)，物種豐富度高，功能冗余性強。當某種作物或牲畜受到病蟲害或環(huán)境脅迫時，其他物種可以部分補償其損失，使整個系統(tǒng)更穩(wěn)定，減少總產(chǎn)量損失風(fēng)險。其次，促進自然控制，減少外部投入：豐富的生物多樣性（包括天敵、捕食者、競爭者）有助于維持農(nóng)田生態(tài)平衡，自然控制病蟲害和雜草的種群，從而減少對化學(xué)農(nóng)藥和除草劑的需求，降低生產(chǎn)成本和環(huán)境風(fēng)險。再次，改善土壤健康與養(yǎng)分循環(huán)：多樣化作物輪作、間作套種、覆蓋作物