第一章 绪论 植物营养

褚贵新植物营养学植物营养学Tel:2057993(O)M)Email:chuguixin@绪论第一章绪论第一节植物营养学与肥料在农业中的作用第二节植物营养与肥料研究与发展历史第三节植物营养与肥料的内容与研究方法盐土中生长的植物含Na多酸性土壤上的植物含Al多水稻、小麦等禾谷类作含Si多

马铃薯、甘薯含K多

豆科作物含N多第一节植物营养学与农业生产一、植物营养的基本概念：1.植物营养——植物体从外界环境中吸取其生长发育所需的养分，用以维持其生命活动。2.营养元素——植物体用于维持正常新陈代谢完成生命周期所需的化学元素第一章

绪论

3.植物营养学含义：植物营养学是研究植物对营养物质的吸收、运输、转化和利用的规律，以及植物与外界环境之间营养物质和能量交换的一门科学。营养物质 植物 环境

营养作用 营养物质和吸收运输转化利用 能量交换4植物营养学的目的阐明植物体与外界环境之间营养物质交换和能量交换的具体过程，以及体内营养物质运输、分配和能量转化的规律.在此基础上达到明显提高作物产量和改善产品品质和环保的目的.1)通过施肥手段为植物提供充足的养分，创造良好的营养环境。2)通过改良植物遗传特性的手段调节植物体的代谢，提高植物营养效率。二、植物营养与肥料在农业中的作用一）增加产量

肥料是植物的粮食。尽管农业生产依赖于诸多的自然与社会条件；依赖于作物品种、水利、植物保护等多种农业技术的进步，但肥料的种类和数量是影响作物产量和品质的基本因素。联合国资料：50%

西欧40-65%

美国单产增加的原因：50-60%是肥料

中国52.35%肥料：是提供植物必需营养元素或兼有改变土壤性质，提高土壤肥力功能的物质.MnBFeSNCOHCaKPCuClZnMgMo植物的营养成分---肥料CFertilizers(N+P2O5+K2O,Mt)ChemicalfertilizerConsumptioninChinafrom1902to2000Year05101520253035404519001910192019301940195019601970198019902000Qin(221-206BC)793Song(960-1279)780195273519801,890199020003,2253,738DynastyyearWheatyield,kg.ha-105001000150020002500300035004000450019751978198219851988199119941997200015000200002500030000350004000045000500005500060000650007000075000肥料施用量粮食总产量粮食产量(万吨)肥料施用量(万吨)1975年以来我国肥料施用量与粮食总产量的变化NitrogenousFertilizersPhosphateFertilizersPotashFertilizersTotalFertilizers世界化肥消费量的变化020,000,00040,000,00060,000,00080,000,000100,000,000120,000,000140,000,000160,000,00019611963196519671969197119731975197719791981198319851987198919911993199519971999消费量t010,000,00020,000,00030,000,00040,000,00050,000,00060,000,00070,000,00080,000,00090,000,0001961196419671970197319761979198219851988199119941997NitrogenousFertilizersPhosphateFertilizersPotashFertilizersTotalFertilizers发达国家化肥消费量的变化发展中国家化肥消费量的变化NitrogenousFertilizers010,000,00020,000,00030,000,00040,000,00050,000,00060,000,00070,000,00080,000,00090,000,000100,000,00019611963196519671969197119731975197719791981198319851987198919911993199519971999PhosphateFertilizersPotashFertilizersTotalFertilizers二）肥料在农业生产中的作用－改善品质外在品质内在品质卫生品质三）培肥土壤,补偿耕地不足所谓培肥土壤，就是提高土壤在无肥条件下的生产力。而连续系统的施用肥料，则是提高地力，即无肥条件下的生产力的有效方式。每次投入农田的化肥，除了作物吸收利用和其它损失外，有相当数量的养分残留于土壤中(N约为30%，P约70%，K约为40%)。使得土壤有效养分增加，土壤肥力提高。肥料在农业上的作用（小结）（一）施肥是提高作物产量的重要手段（二）合理施肥是改善作物品质的重要措施（三）合理施肥是提高土壤肥力的重要途径存在问题：1肥料短缺2养分比例失调

3施肥方法不合理导致养分流失和环境污染化肥、有机肥土壤根际？作物优化生产投入养分产量品质环境植物营养与生态和环境土壤污染水体污染大气污染中国吃饱饭全球变化资源与环境粮食高产人类健康？------第二节植物营养学的发展概况第一章

绪论一、植物营养研究的早期探索我国农业历史悠久，人们在长期的生产实践中积累了及其丰富的施肥经验。形成了特有的用地与养地相结合的优良传统，是几千年的耕地土壤肥力保持不衰。一）中国古代农业生产中的施肥实践与理论探索西周（公元前1066-公元前771）诗经良耜篇“以薅荼蓼，荼蓼朽之，黍稷茂止，可以粪田畴，美疆土”《范胜之书》（公元前32-公元前7年）最早的古农书。“凡耕之本在于趋时、和土、务粪泽，早锄早获”。南宋初年（公元1149年）陈敷《农书》提出了地力常新的观点和用肥如用药的观点。“所有之田，岁岁种之，土敞气衰，生物不遂，为农者必储朽以粪粪之，则地力常新壮，收获不减”。

清朝的杨灿提出了三宜施肥法：时宜寒热不同各应其候：春用人粪尿，夏用草粪、苗粪和泥粪；秋用火粪；土宜土脉不一，随土用粪：阴湿地用火粪，沙土地用草粪和泥粪；高燥地用猪粪；物宜物性不齐当随其情，种麦粟用黑豆粪和苗粪，种稻用骨蛤蹄角粪及皮毛粪，种瓜种菜用人粪。肥料主要是有机肥料施肥特点：用地与养地相结合二）国外植物营养研究的早期探索1.尼古拉斯(Nicholas)－－15世纪，首位从事植物营养研究的人2.海尔蒙特(VanHelmont)－－1640年，柳条试验，“水的营养学说”3.渥特沃(JohnWoodward)－－土和盐都有营养作用4.格鲁伯(J.R.Glauber)－－硝有营养作用5.泰伊尔(VonThaer)－－19世纪初期，“腐殖质营养学说”VanHelmont(1643-1648)1640年Helmont的柳树插条试验200磅-2盎司5磅164磅5年后200磅雨水或蒸馏水56.7g荷兰薄荷试验（Woodward,1699）水分来源植株重量开始时结束时77天所得水分消耗植株增重与水分消耗之比雨水河水沟渠水沟渠水+1.5盎司园土28.25281109245.755424937617.5261392843004249313140149501:171.651:95.881:94.531:52.99重量单位为格令，1格令=0.064g泰晤士河水，海德公园沟渠水二、植物营养学的建立和李比希的工作植物矿物质营养学说（1840年）要点：土壤中矿物质是一切绿色植物唯一的养料，有机肥料对于植物生长所起的作用，并不是由于其中所含的有机质，而是由于这些有机质在分解时所形成的矿物质。有机肥氨基酸、核酸NH4+、H2PO4-NO3NH4+NH4+有机肥在土壤中的转化土壤胶粒地下水反硝化N2、N2O意义：①理论上，否定了当时流行的“腐殖质学说”，说明了植物营养的本质；是植物营养学新旧时代的分界线和转折点，使维持土壤肥力的手段从施用有机肥料向施用无机肥料转变有了坚实的基础； ②实践上促进了化肥工业的创立和发展；推动了农业生产的发展。2.养分归还学说要点：①随着作物的每次收获，必然要从土壤中取走大量养分，②如果不正确地归还土壤的养分，地力就将逐渐下降，③要想恢复地力就必须归还从土壤中取走的全部养分。意义：对恢复和维持土壤肥力有积极作用养分归还方式：一是通过施用有机肥料，二是通过施用无机肥料。二者各有优缺点，若能配合施用则可取长补短，增进肥效，是农业可持续发展的正确之路。3.最小养分律（1843年）要点：①作物产量受土壤中相对含量最低的养分所制约。②而最小养分会随外界环境条件变化而变化。增施不含最小养分的肥料，不但难以增产，还会降低施肥的效益。意义：指出作物产量与养分供应上的矛盾，表明施肥要有针对性，应合理施肥最小养分率作物产量受土壤中含量最少的养分所控制，在一定限度内，产量随最少养分的增加而增加。4、植物营养学的建立和李比希的工作确立植物矿质营养学说，建立了植物营养学科，从而促进了化肥工业的兴起；提出养分归还学说和最小养分律对合理施肥至今仍有深远的指导意义。把化学应用于农业，使化学融合于农业科学之中；推行新教学法，重视实践和人才培养；李比希的功绩——Giessen'suniversity(withmorethan21,000students)hasalongandinterestinghistory.Itwasfounded1607.Theofficialname"Justus-Liebig-University"stemsfromthefamousGerman"JustusvonLiebig",whobecameprofessorinGiessenattheageof21andwhotaughtintheagriculturalchemistrydepartmentfor28years.LiebigJustusvonLiebig1803-1873“Allsubstancesinsolutioninsoilareabsorbedbytherootsofplants,exactlyasaspongeimbibesaliquidandallthatitcontains,withoutselection”1840李比希观点认识的不足与局限性尚未认识到养分之间的相互关系；对豆科作物在提高土壤肥力方面的作用认识不足；过于强调矿质养分作用，对腐殖质作用认识不够。三、植物营养学的发展1.布森高(Boussingault)－－1834年，开创了田间试验2.鲁茨(Lawes)－－1843年创立英国洛桑试验站3.萨克斯(Sachs)和克诺普(Knop)－－1860年和1861年，水培试验研究的先躯4.普良尼施尼柯夫－－20世纪初，主张把植物－土壤－肥料联系起来研究，提出“肥肥土，土肥苗”的观点，形成了“生理学路线的农业化学派”5.阿农(Arnon)和斯道特(Stout)－－1939年，提出高等植物必需营养元素的三条标准英国洛桑试验站7.植物必需微量元素的发现和确定：1860，1922～1938，19548.元素功能方面研究9.根系研究工作进展迅速10.创立“植物营养遗传学”11.提出“植物营养生态学”植物营养学完整的学科体系的建立经历了：1.植物营养研究的古典时期（19世纪）2.新古典发展时期（20世纪前半叶）3.现代植物营养发展时期（20世纪50年代以后）21世纪的重要课题古典时期新古典发展时期现代植物营养发展时期（20世纪50年代以后）（20世纪前半叶）（19世纪）100多年来，植物营养学从零散的经验和现象描述到揭示机理，最后建立完整的学科体系，经历了一、植物营养学的范畴第三节植物营养学的范畴及其主要研究方法植物营养生理学植物根际营养植物营养遗传学植物营养生态学植物的土壤营养肥料学及现代施肥技术营养元素生理学产量生理学逆境生理学土壤养分行为学土壤肥力学第一章

绪论1、植物营养生理学营养元素生理学：研究养分元素的营养生理功能与养分的再循环、再利用，养分的吸收、养分在植物体内的长距离与短距离运输、养分的分配等；产量生理学：研究主要农作物产量的形成、养分的分配和调节过程、库-源关系及其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；逆境生理学：研究植物在旱、涝、盐碱、高温、寒冷、病虫害、通气不良、营养不足或失调等逆境条件下的生理变异及适应性变化规律，通过营养调节挖掘植物抗逆性的基因型潜力。2、植物根际营养：主要研究根-土界面微域中养分、水分及其它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、转化的机制及调控措施。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生化特征，生态变异和遗传控制机理，以便筛选和培育出高效营养基因型植物新品种。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、生物圈中的转化和迁移规律；各种养分和环境生态系统的关系，其中包括重金属和污染物在食物链中的富集、迁移规律和调控措施。4、植物营养生态学土壤养分行为学：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、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与植物营养的关系；土壤肥力学：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。5、植物的土壤营养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度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、植物营养学的主要研究方法生物田间试验法生物模拟试验法化学分析法数理统计法核素技术法酶学诊断法在田间自然条件下进行，是植物营养学科中最基本的研究方法；试验条件最接近农业生产要求，能较客观地反映生产实际，所得结果对生产有直接的指导意义；田间自然条件有时很难控制，此法应与其它方法结合起来运用。生物田间试验法生物模拟试验法运用特殊装置，给予特殊条件便于调控水、肥、气、热和光照等因素，有利于开展单因子的研究，多用于田间条件下难以进行的探索性试验。所得结果往往带有一定局限性，需要进一步在田间试验中验证，然后再应用于生产。低磷介质上菌根对植物利用磷的影响-AM+AMArbuscular

Mycorrhiza

菌根30um隔网Ca2-P,Ca8-P,Ca10-P,Fe-P,Al-P不同土壤，不同磷源30mm间接标记直接标记化学分析法研究植物、土壤和肥料体系内营养物质含量、形态、分布与动态变化的必要手段，是进行植物营养诊断所不可少的方法。在大多数情况下，此法应与其它方法结合运用，但手续繁多，工作量大。近十几年来，有各种自动化测试仪器相继问世，从而克服了这一缺点。数理统计法指导试验设计，检验试验数据帮助试验者评定试验结果的可靠性，作出正确的科学结论；计算机技术的应用，可进行大量数据处理，可进行数学模拟，建立数学模型等。核素技术法（同位素示踪技术法）利用放射性和稳定性同位素的示踪特性，揭示养分运动的规律；酶学诊断法通过酶活性的变化了解植物体内养分的丰缺状况，反应灵敏，能及时提供信息，专一性较差，需累计经验。Whystudyit?Plantnutritionprovidesinterestingandchallengingproblemsforscientists.Moreintenseknowledgeofplantnutritionwillbenecessarytofeedtheworld’sgrowingpopulations.Wehavemanyecologicalproblemsassociatedwithcurrentfertilizerusage.参考书参考书1植物营养学（上、下册）陆景陵主编北京农业大学出版社2PrinciplesofPlantnutrition3rd（1982）EditionK.Mengel.3植物营养与肥料浙江农业大学主编农业出版社4«土壤与植物营养研究新动态»（第一卷）张福琐编北京农业大学出版社19925«土壤与植物营养研究新动态»（第二卷）张福琐樊小林李晓林主编中国农业出版社19956«土壤与植物营养研究新动态»（第三卷）张福琐龚元石李晓林主编中国农业出版社1995参考书参考书参考