2025年大學(xué)《化學(xué)生物學(xué)》專業(yè)題庫——土壤生態(tài)系統(tǒng)中的生物化學(xué)循環(huán)考試時(shí)間：______分鐘總分：______分姓名：______一、選擇題1.在土壤生態(tài)系統(tǒng)的碳循環(huán)中，RuBisCO酶催化的關(guān)鍵反應(yīng)是：A.CO2的固定和還原B.O2的固定和還原C.C5化合物的裂解D.丙酮酸的氧化脫羧2.下列哪種微生物活動(dòng)直接將大氣中的N2轉(zhuǎn)化為植物可利用的含氮化合物？A.氨化作用B.硝化作用C.硝酸鹽還原作用D.生物固氮作用3.土壤中硝化作用的第一步是由哪種酶催化的？A.亞硝化單加氧酶(NO2+-O2加氧酶)B.硝化單加氧酶(NO3+-O2加氧酶)C.氮aseD.硫酸還原酶4.當(dāng)土壤環(huán)境富氧時(shí)，參與反硝化作用的微生物會將硝酸鹽最終還原為：A.氨(NH3)B.氮?dú)?N2)C.一氧化二氮(N2O)D.硫化物(S^2-)5.土壤有機(jī)質(zhì)中磷的主要存在形式通常是：A.磷酸分子(H3PO4)B.磷酸一氫根(H2PO4-)C.磷酸二氫根(HPO4^2-)D.磷酸鹽（與有機(jī)基團(tuán)絡(luò)合或被金屬氧化物吸附的形式）6.參與土壤中硫酸鹽還原作用的微生物屬于：A.硝化細(xì)菌B.固氮細(xì)菌C.反硝化細(xì)菌D.硫酸鹽還原菌7.下列哪項(xiàng)不是影響土壤中氮循環(huán)速率的關(guān)鍵因素？A.土壤水分含量B.土壤pH值C.土壤中有機(jī)質(zhì)含量D.大氣中CO2濃度8.植物根系分泌的有機(jī)酸和酶，其主要功能之一是：A.促進(jìn)植物對磷的吸收B.直接參與土壤呼吸作用C.抑制土壤中微生物生長D.增加土壤中的氮?dú)夂?.在化學(xué)生物學(xué)研究中，研究土壤微生物功能基因（如pmo基因）通常采用的技術(shù)是：A.光學(xué)顯微鏡觀察B.活性染色技術(shù)C.宏基因組學(xué)分析D.化學(xué)分析元素組成10.土壤碳循環(huán)中，"黑碳"（土壤有機(jī)質(zhì)的一個(gè)穩(wěn)定組分）的形成主要與下列哪個(gè)過程有關(guān)？A.植物快速分解B.微生物快速分解C.長期有機(jī)質(zhì)的穩(wěn)定化過程D.短期無機(jī)氮的輸入二、填空題1.土壤生態(tài)系統(tǒng)中的物質(zhì)循環(huán)是__________和__________的統(tǒng)一。2.氮循環(huán)主要包括固氮、__________、硝化、反硝化和淋溶等過程。3.參與土壤中碳循環(huán)的關(guān)鍵微生物過程包括分解作用、__________和甲烷生成等。4.磷在土壤中主要以__________形態(tài)存在，其有效性受多種因素影響。5.酶催化的土壤生物化學(xué)循環(huán)過程具有高效性、專一性和__________等特點(diǎn)。6.土壤中硫化物的氧化過程會產(chǎn)生__________，可能對環(huán)境造成影響。7.C/N比是影響土壤氮循環(huán)的重要因素，通常C/N比__________時(shí)，氮素更傾向于被微生物固定。8.土壤呼吸是土壤中碳素?fù)p失的主要途徑，主要涉及__________和植物根系呼吸。9.溶磷菌能夠分泌__________，將植物難以利用的磷轉(zhuǎn)化為有效形態(tài)。10.生態(tài)化學(xué)計(jì)量學(xué)是研究生態(tài)系統(tǒng)中元素相對含量及其__________的學(xué)科。三、簡答題1.簡述土壤中硝化作用兩個(gè)步驟的化學(xué)反應(yīng)和涉及的關(guān)鍵酶。2.解釋土壤有機(jī)質(zhì)分解對土壤碳循環(huán)和氮循環(huán)的影響。3.比較生物固氮作用與工業(yè)固氮作用的異同點(diǎn)。4.描述土壤中磷的有效性受哪些因素影響，并說明至少兩種提高土壤磷有效性的方法。四、論述題1.論述土壤微生物在碳循環(huán)和氮循環(huán)中的關(guān)鍵作用及其相互聯(lián)系。2.結(jié)合化學(xué)生物學(xué)的知識，論述人類活動(dòng)（如農(nóng)業(yè)施肥、工業(yè)化生產(chǎn)）如何影響土壤生物化學(xué)循環(huán)，并分析可能帶來的環(huán)境問題。試卷答案一、選擇題1.A2.D3.A4.B5.D6.D7.D8.A9.C10.C二、填空題1.循環(huán)消耗2.氨化作用3.碳固定4.無機(jī)磷（或磷礦物、溶解態(tài)磷酸鹽）5.可逆性6.二氧化硫7.高8.微生物呼吸9.溶磷酶（或有機(jī)酸）10.循環(huán)規(guī)律三、簡答題1.硝化作用第一步：NH4++O2→NO2-+H2O+H+，由亞硝化單加氧酶（NO2+-O2加氧酶）催化。硝化作用第二步：NO2-+O2→NO3-，由硝化單加氧酶（NO3+-O2加氧酶）催化。2.土壤有機(jī)質(zhì)分解是碳循環(huán)中的重要環(huán)節(jié)，通過微生物分解將有機(jī)碳轉(zhuǎn)化為CO2釋放到大氣中，同時(shí)釋放出養(yǎng)分。分解過程釋放的CO2是土壤呼吸的主要組成部分。分解作用分解出的氮素（如氨、硝酸鹽）是植物和微生物可利用的氮源，直接影響氮循環(huán)的速率和可用性。3.相同點(diǎn)：都是將氮元素從一種形態(tài)轉(zhuǎn)化為另一種形態(tài)，使氮在不同池間轉(zhuǎn)移。不同點(diǎn)：生物固氮是生物體（主要是微生物）利用酶（氮ase）將惰性的N2轉(zhuǎn)化為含氮化合物（如NH3），通常在厭氧或微氧條件下進(jìn)行，能量消耗高。工業(yè)固氮（哈伯-博世法）是利用高溫高壓和催化劑將N2與H2直接合成氨（NH3），是人為大規(guī)模生產(chǎn)氮肥的方式。4.土壤磷的有效性受：磷形態(tài)（無機(jī)磷的溶解度、有機(jī)磷的有效性）、土壤pH（影響磷酸鹽的溶解和吸附）、土壤有機(jī)質(zhì)含量（有機(jī)質(zhì)可絡(luò)合磷或分解釋放磷）、土壤通氣狀況、緩效磷的供應(yīng)等影響。提高土壤磷有效性的方法：施用有機(jī)肥（增加有機(jī)質(zhì)和緩效磷）、施用磷礦粉或過磷酸鈣（直接提供磷）、使用溶磷菌肥料（微生物分解有機(jī)磷或活化遲效磷）、調(diào)節(jié)土壤pH至適宜范圍。四、論述題1.土壤微生物在碳循環(huán)中作用：分解有機(jī)質(zhì)釋放CO2（土壤呼吸的主要部分）、通過碳固定作用（如光合作用、化能合成作用）將無機(jī)碳轉(zhuǎn)化為有機(jī)碳、參與甲烷等含碳?xì)怏w循環(huán)。土壤微生物在氮循環(huán)中作用：執(zhí)行固氮、氨化、硝化、反硝化等關(guān)鍵過程，將大氣氮、有機(jī)氮轉(zhuǎn)化為植物可利用的含氮化合物，并將可利用氮?dú)w還到無機(jī)環(huán)境。相互聯(lián)系：微生物分解有機(jī)質(zhì)（碳循環(huán)過程）釋放的CO2和C源影響微生物代謝和酶活性；微生物代謝活動(dòng)（如呼吸作用）消耗氧氣，影響硝化等需氧過程；有機(jī)質(zhì)分解提供的能量和碳骨架是微生物生長和執(zhí)行氮循環(huán)的基礎(chǔ)；某些微生物（如反硝化菌）的代謝需要碳源（如乙酸）。2.人類活動(dòng)影響土壤生物化學(xué)循環(huán)：農(nóng)業(yè)施肥：大量施用化學(xué)氮肥（如銨鹽、硝酸鹽）快速增加了土壤中可利用氮，可能引起土壤酸化、地下水硝酸鹽污染、大氣氮沉降；施用磷肥（如磷酸鹽）可能導(dǎo)致土壤磷累積或流失。工業(yè)化生產(chǎn)：化石燃料燃燒和工業(yè)排放增加大氣CO2濃度，加劇全球變暖，影響土壤有機(jī)質(zhì)分解速率和碳循環(huán)；排放的氮氧化物（NOx）和二氧化硫（SO2）通過大氣沉降轉(zhuǎn)化