植物营养学绪论汇总

植物营养学PLANT

NUTRITION

选用教材黄建国主编植物营养学中国林业出版社陆景陵主编植物营养学（上）中国农业大学出版社胡霭堂主编植物营养学（下）中国农业大学出版社参考书

1、严小龙主编，《高级植物营养学》,科学出版社2、吴平主编，《植物营养分子生理学》，科学出版社3、印莉萍等主编，《植物营养分子生物学及信号转导》，科学出版社4、buchanan,BB.Biochemistry&MolecularBiologyofPlants，科学出版社5、JohnL.Havlin,Soilfertilityandfertilizers,高等教育出版社

参考期刊JournalofPlantNutrition，PlantandSoil，JournalofPlantNutritionandSoilScience

授课大纲：绪论第一章植物营养与施肥原理第二章植物氮素营养与氮肥第三章植物的磷素营养与磷肥第四章植物的钾素营养与钾肥第五章植物的钙、镁、硫营养与钙、镁、硫肥第六章植物的微量元素营养与微量元素肥料第七章复混肥料第八章有机肥料第九章新型肥料与施肥新技术第十章合理施肥

绪论主要内容 基本要求植物营养学的基本概念 掌握基本概念植物营养学的发展概况 掌握李比希的三个学说植物营养学的范畴及研究方法 了解植物营养学

研究营养物质对植物的营养作用，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 能量交换二氧化碳矿质养分第一节植物营养学与农业生产植物营养学主要任务理论上：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；体内营养物质运输、分配和能量转化规律；生产上：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；或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，达到明显提高作物产量和改善产品品质的目的。农业生产植物营养学与农业生产吃饭问题畜牧业、养殖业工业生产（糖、酒原料）veryimportant!

主要目的

以植物营养原理为理论基础，以施肥或改良植物营养遗传特性为手段，达到高产、优质和高效的目的。？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

直接或间接供给植物所需养分，改善土壤性状，以提高作物产量和改善产品品质的物质。肥料Fertilizers(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)我国肥料施用量与粮食总产量的变化

粮、棉、油种植面积减少，瓜菜果园面积增加。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t年份010,000,00020,000,00030,000,00040,000,00050,000,00060,000,00070,000,00080,000,00090,000,0001961196419671970197319761979198219851988199119941997NitrogenousFertilizersPhosphateFertilizersPotashFertilizersTotalFertilizers发达国家化肥消费量的变化消费量t年份发展中国家化肥消费量的变化010,000,00020,000,00030,000,00040,000,00050,000,00060,000,00070,000,00080,000,00090,000,000100,000,00019611963196519671969197119731975197719791981198319851987198919911993199519971999NitrogenousFertilizersPhosphateFertilizersPotashFertilizersTotalFertilizers消费量t年份中国化肥生产量和消费量(1999年)

单位:万吨NP2O5K2O合计生产量*2323.9636.141.33001.3消费量*2445.0 1225.2 454.34124.58生产占消费％95.051.99.072.7提高农作物产量肥料在农业生产中的作用(2)改善农产品品质氮－－提高谷类籽粒蛋白质和“必需氨基酸”的含量磷－－改善糖料作物、淀粉作物、油料作物等的品质钾－－“品质元素”(3)改良土壤，提高土壤肥力（包括土壤结构、土壤养分含量和比例、土壤反应、土壤生化特性等）钾对作物产量和品质的影响 钾充足，不但能使作物产量增加，而且可以改善作物品质，如：1.油料作物的含油量增加2.纤维作物的纤维长度和强度改善3.淀粉作物的淀粉含量增加4.糖料作物的含糖量增加5.果树的含糖量、维C和糖酸比提高，果实风味增加6.橡胶单株干胶产量增加，乳胶早凝率降低钾－－通常被称为“品质元素”第二节植物营养学的发展概况一、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(植物吸收养分与吸收水分的过程有关)2.海尔蒙特(VanHelmont)－－1643年－1648年，柳条试验5年74.39kg-56.7g1640

年90.72kg

2.27kgH2O“水的营养学说”VanHelmont’swillowtreeexperiment科学试验方法1661和1680波义尔怀疑1804索秀尔合理解释：C、H、O/灰分3.渥特沃(JohnWoodward)－－土和盐都有营养作用4.索秀尔（deSaussure)---灰分（someelements）5.格鲁伯(J.R.Glauber)－－硝有营养作用6.泰伊尔(VonThaer)－－19世纪初期，“腐殖质营养学说”该学说认为： 土壤肥力决定于腐殖质的含量，因此腐殖质是土壤中植物养分的唯一来源，矿物质不过起间接作用，以加速腐殖质的转化和溶解，使之成为易被植物吸收的物质。JustusvonLiebig1803-1873

Giessen'suniversity(withmorethan21,000students)hasalongandinterestinghistory.Itwasfounded1607.Theofficialname"Justus-Liebig-University"stemsfromthefamousGerman"JustusvonLiebig",whobecameprofessorinGiessenattheageof21andwhotaughtintheagriculturalchemistrydepartmentfor28years.二、植物营养学的建立 和李比希(Liebig)的工作1.植物矿物质营养学说1840年，英国有机化学年会《化学在农业和生理学上的应用》要点腐殖质是在地球上有了植物以后才出现的，而不是在植物出现以前，因此植物的原始养分只能是腐殖质。意义

①理论上，否定了当时流行的“腐殖质学说”，揭示了植物营养的本质；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。

19世纪中、后期，磷肥和钾肥生产先后建立并得到发展； 20世纪初合成氨生产出现，氮肥生产迅速发展。 在农业产量的增加份额中，有40％～60％归功于化肥的施用。植物矿物质营养学说具有划时代意义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：①通过施用有机肥料，②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。

在未来农业发展过程中，养分归还的主要方式是“合理施用化肥”，而不是“只需施用有机肥料”。

(Why?)

因为，施用化肥是提高作物单产和扩大物质循环的保证，目前，农作物所需氮素的70％是靠化肥提供的，因而合理施用化肥是现代农业的重要标志。我国几千年传统农业的特点就是有机农业，其特征是作物单产低，因此不符合人口增长的需求。考虑到有机肥料所含养分全面兼有培肥改土的独特功效，充分利用当地一切有机肥源，不仅是农业可持续发展的需要，而且也是减少污染和提高环境质量的需要。3.最小养分律（1843年）要点：①作物产量的高低受土壤中相对含量最低的养分所制约。也就是说，决定作物产量的是土壤中相对含量最少的养分。最小养分律示意图最小养分随条件而变化的示意图②而最小养分会随条件变化而变化，如果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。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。李比希是植物营养学科杰出的奠基人！杰出学者，光辉著作 －－纪念农业化学奠基者 尤·李比希逝世110周年 (金善宝，1983)JustusvonLiebig1803-1873功绩1、把矿质营养确定为一门科学；2、教育家鲁茨------英国洛桑试验站；磷肥工业吉尔伯特-------肥料试验系统三、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.罗宗洛－－20世纪20～30年代，在氮素营养及微量元素方面做了大量工作6.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鲁茨(Lawes)7.植物必需微量元素的发现和确定：1860，1922～1938，1954

8.

霍格兰(Hoagland)和阿农(Arnon)－－20世纪20～30年代，研究营养液中营养元素的比例和浓度，发表了许多标准的营养液配方，沿用至今9.元素功能等方面研究： ①深入理解了16种必需营养元素得营养生理作用； ②明确了有益元素及其与有害元素间的差异； ③加强了中量元素得研究； ④认识了营养元素之间相互作用的重要性； ⑤微量元素的功能研究进展迅速； ⑥完善了养分跨膜运输理论，更新了许多传统概念10.根系研究工作进展迅速： ①海得尔(Hiltner)在1904年提出根际概念； ②德国马斯纳(H.Marschner)自20世纪80年代以来，系统地开展了植物根际营养的研究； DennisHoagland

EmanuelEpstein

UniversityofCalifornia

“植物营养遗传学”和“植物营养生态学”

都是21世纪人类重要的研究课题11.创立“植物营养遗传学”：美国的爱泼斯坦(E.Epstien)在《植物的矿质营养》(1972年)一书中详细叙述了植物营养遗传性状；我国的严小龙等编著了《植物营养遗传学》12.提出“植物营养生态学”：研究植物－土壤及其环境的相互关系；Rorison在《植物矿质营养的生态问题》(1969)一书总结了当时植物营养生态的研究成果；近年来环境保护更成为研究的热点古典时期（19世纪）新古典发展时期（20世纪前半叶）现代植物营养发展时期（20世纪50年代以后） 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，经历了在现代植物营养发展时期，植物营养学科逐渐与其它学科相互滲透，形成许多新的研究领域并获得大量成果。经过长期积累并不断充实，植物营养学已逐渐发展为一门体系更为完整，内容更加丰富，并具有现代科技特点的一门学科。TradditionalUnderstandingonPlantNutritionAgronomyPlantNutrition

PlantPhysiologySoilScienceCropPlant

SoilFertilizerSoilSciencePlantNutriology?

PlantPhysiol.MolecularBiologyAgronomyGeneticsMolecularGeneticsEnviron.EcologyModernDisciplineofPlantNutritionMedicalScience四、植物营养学面临的任务1.利用生物技术，改良植物对营养元素的吸收利用效率，从而在少施甚至不施化肥的情况下植物仍然能正常生长并获得高产。盐害2.利用生物技术，改良植物本身的营养特性以适应“问题土壤”，提高“问题土壤”的生产力。第三节植物营养学的 范畴及研究方法一、植物营养学的范畴1.植物营养生理学2.植物根际营养 3.植物营养遗传学4.植物营养生态学5.植物的土壤营养6.肥料及现代施肥技术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。realityFarmer’simpression4.植物营养生态学

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。不同生态系统地下“透视”热带雨林落叶阔叶针叶林荒漠草地土壤养分行为学：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。一、植物营养学的范畴1.植物营养生理学 2.植物根际营养 3.植物营养遗传学 4.植物营养生态学5.植物的土壤营养 6.肥料及现代施肥技术

研究的最终目的：以植物营养特性为依据，在原有土壤肥力的基础上，通过施肥措施，为植物提供良好的营养环境，或通过生物技术，改良植物的营养特性，并在其它农业措施的配合下，达到高产、优质、高效的综合效果，并对环境质量和土壤培肥作出应有的贡献。二、植物营养学的主要研究方法

(一)调查研究：查阅资料、调查