植物營養(yǎng)學(xué)緒論匯總

植物營養(yǎng)學(xué)PLANT

NUTRITION

選用教材黃建國主編植物營養(yǎng)學(xué)中國林業(yè)出版社陸景陵主編植物營養(yǎng)學(xué)（上）中國農(nóng)業(yè)大學(xué)出版社胡靄堂主編植物營養(yǎng)學(xué)（下）中國農(nóng)業(yè)大學(xué)出版社參考書

1、嚴(yán)小龍主編，《高級(jí)植物營養(yǎng)學(xué)》,科學(xué)出版社2、吳平主編，《植物營養(yǎng)分子生理學(xué)》，科學(xué)出版社3、印莉萍等主編，《植物營養(yǎng)分子生物學(xué)及信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)》，科學(xué)出版社4、buchanan,BB.Biochemistry&MolecularBiologyofPlants，科學(xué)出版社5、JohnL.Havlin,Soilfertilityandfertilizers,高等教育出版社

參考期刊JournalofPlantNutrition，PlantandSoil，JournalofPlantNutritionandSoilScience

授課大綱：緒論第一章植物營養(yǎng)與施肥原理第二章植物氮素營養(yǎng)與氮肥第三章植物的磷素營養(yǎng)與磷肥第四章植物的鉀素營養(yǎng)與鉀肥第五章植物的鈣、鎂、硫營養(yǎng)與鈣、鎂、硫肥第六章植物的微量元素營養(yǎng)與微量元素肥料第七章復(fù)混肥料第八章有機(jī)肥料第九章新型肥料與施肥新技術(shù)第十章合理施肥

緒論主要內(nèi)容 基本要求植物營養(yǎng)學(xué)的基本概念 掌握基本概念植物營養(yǎng)學(xué)的發(fā)展概況 掌握李比希的三個(gè)學(xué)說植物營養(yǎng)學(xué)的范疇及研究方法 了解植物營養(yǎng)學(xué)

研究營養(yǎng)物質(zhì)對(duì)植物的營養(yǎng)作用，研究植物對(duì)營養(yǎng)物質(zhì)的吸收、運(yùn)輸、轉(zhuǎn)化和利用的規(guī)律，以及植物與外界環(huán)境之間營養(yǎng)物質(zhì)和能量交換的科學(xué)。營養(yǎng)物質(zhì) 植物 環(huán)境

營養(yǎng)作用 營養(yǎng)物質(zhì)和吸收運(yùn)輸轉(zhuǎn)化利用 能量交換二氧化碳礦質(zhì)養(yǎng)分第一節(jié)植物營養(yǎng)學(xué)與農(nóng)業(yè)生產(chǎn)植物營養(yǎng)學(xué)主要任務(wù)理論上：闡明植物體與外界環(huán)境之間營養(yǎng)物質(zhì)交換和能量交換的具體過程；體內(nèi)營養(yǎng)物質(zhì)運(yùn)輸、分配和能量轉(zhuǎn)化規(guī)律；生產(chǎn)上：通過施肥手段為植物提供充足的養(yǎng)分，創(chuàng)造良好的營養(yǎng)環(huán)境；或通過改良植物遺傳特性的手段調(diào)節(jié)植物體的代謝，提高植物營養(yǎng)效率，達(dá)到明顯提高作物產(chǎn)量和改善產(chǎn)品品質(zhì)的目的。農(nóng)業(yè)生產(chǎn)植物營養(yǎng)學(xué)與農(nóng)業(yè)生產(chǎn)吃飯問題畜牧業(yè)、養(yǎng)殖業(yè)工業(yè)生產(chǎn)（糖、酒原料）veryimportant!

主要目的

以植物營養(yǎng)原理為理論基礎(chǔ)，以施肥或改良植物營養(yǎng)遺傳特性為手段，達(dá)到高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)和高效的目的。？化肥、有機(jī)肥土壤根際作物優(yōu)化生產(chǎn)投入養(yǎng)分產(chǎn)量品質(zhì)環(huán)境

直接或間接供給植物所需養(yǎng)分，改善土壤性狀，以提高作物產(chǎn)量和改善產(chǎn)品品質(zhì)的物質(zhì)。肥料Fertilizers(N+P2O5+K2O,Mt)ChemicalfertilizerConsumptioninChinafrom1902to2000Year05101520253035404519001910192019301940195019601970198019902000Qin(221-206BC)793Song(960-1279)780195273519801,890199020003,2253,738DynastyyearWheatyield,kg.ha-105001000150020002500300035004000450019751978198219851988199119941997200015000200002500030000350004000045000500005500060000650007000075000肥料施用量糧食總產(chǎn)量糧食產(chǎn)量(萬噸)肥料施用量(萬噸)我國肥料施用量與糧食總產(chǎn)量的變化

糧、棉、油種植面積減少，瓜菜果園面積增加。NitrogenousFertilizersPhosphateFertilizersPotashFertilizersTotalFertilizers世界化肥消費(fèi)量的變化020,000,00040,000,00060,000,00080,000,000100,000,000120,000,000140,000,000160,000,00019611963196519671969197119731975197719791981198319851987198919911993199519971999消費(fèi)量t年份010,000,00020,000,00030,000,00040,000,00050,000,00060,000,00070,000,00080,000,00090,000,0001961196419671970197319761979198219851988199119941997NitrogenousFertilizersPhosphateFertilizersPotashFertilizersTotalFertilizers發(fā)達(dá)國家化肥消費(fèi)量的變化消費(fèi)量t年份發(fā)展中國家化肥消費(fèi)量的變化010,000,00020,000,00030,000,00040,000,00050,000,00060,000,00070,000,00080,000,00090,000,000100,000,00019611963196519671969197119731975197719791981198319851987198919911993199519971999NitrogenousFertilizersPhosphateFertilizersPotashFertilizersTotalFertilizers消費(fèi)量t年份中國化肥生產(chǎn)量和消費(fèi)量(1999年)

單位:萬噸NP2O5K2O合計(jì)生產(chǎn)量*2323.9636.141.33001.3消費(fèi)量*2445.0 1225.2 454.34124.58生產(chǎn)占消費(fèi)％95.051.99.072.7提高農(nóng)作物產(chǎn)量肥料在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的作用(2)改善農(nóng)產(chǎn)品品質(zhì)氮－－提高谷類籽粒蛋白質(zhì)和“必需氨基酸”的含量磷－－改善糖料作物、淀粉作物、油料作物等的品質(zhì)鉀－－“品質(zhì)元素”(3)改良土壤，提高土壤肥力（包括土壤結(jié)構(gòu)、土壤養(yǎng)分含量和比例、土壤反應(yīng)、土壤生化特性等）鉀對(duì)作物產(chǎn)量和品質(zhì)的影響 鉀充足，不但能使作物產(chǎn)量增加，而且可以改善作物品質(zhì)，如：1.油料作物的含油量增加2.纖維作物的纖維長度和強(qiáng)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.果樹的含糖量、維C和糖酸比提高，果實(shí)風(fēng)味增加6.橡膠單株干膠產(chǎn)量增加，乳膠早凝率降低鉀－－通常被稱為“品質(zhì)元素”第二節(jié)植物營養(yǎng)學(xué)的發(fā)展概況一、植物營養(yǎng)研究的早期探索1.尼古拉斯(Nicholas)－－15世紀(jì)，首位從事植物營養(yǎng)研究的人(植物吸收養(yǎng)分與吸收水分的過程有關(guān))2.海爾蒙特(VanHelmont)－－1643年－1648年，柳條試驗(yàn)5年74.39kg-56.7g1640

年90.72kg

2.27kgH2O“水的營養(yǎng)學(xué)說”VanHelmont’swillowtreeexperiment科學(xué)試驗(yàn)方法1661和1680波義爾懷疑1804索秀爾合理解釋：C、H、O/灰分3.渥特沃(JohnWoodward)－－土和鹽都有營養(yǎng)作用4.索秀爾（deSaussure)---灰分（someelements）5.格魯伯(J.R.Glauber)－－硝有營養(yǎng)作用6.泰伊爾(VonThaer)－－19世紀(jì)初期，“腐殖質(zhì)營養(yǎng)學(xué)說”該學(xué)說認(rèn)為： 土壤肥力決定于腐殖質(zhì)的含量，因此腐殖質(zhì)是土壤中植物養(yǎng)分的唯一來源，礦物質(zhì)不過起間接作用，以加速腐殖質(zhì)的轉(zhuǎn)化和溶解，使之成為易被植物吸收的物質(zhì)。JustusvonLiebig1803-1873

Giessen'suniversity(withmorethan21,000students)hasalongandinterestinghistory.Itwasfounded1607.Theofficialname"Justus-Liebig-University"stemsfromthefamousGerman"JustusvonLiebig",whobecameprofessorinGiessenattheageof21andwhotaughtintheagriculturalchemistrydepartmentfor28years.二、植物營養(yǎng)學(xué)的建立 和李比希(Liebig)的工作1.植物礦物質(zhì)營養(yǎng)學(xué)說1840年，英國有機(jī)化學(xué)年會(huì)《化學(xué)在農(nóng)業(yè)和生理學(xué)上的應(yīng)用》要點(diǎn)腐殖質(zhì)是在地球上有了植物以后才出現(xiàn)的，而不是在植物出現(xiàn)以前，因此植物的原始養(yǎng)分只能是腐殖質(zhì)。意義

①理論上，否定了當(dāng)時(shí)流行的“腐殖質(zhì)學(xué)說”，揭示了植物營養(yǎng)的本質(zhì)；是植物營養(yǎng)學(xué)新舊時(shí)代的分界線和轉(zhuǎn)折點(diǎn)，使維持土壤肥力的手段從施用有機(jī)肥料向施用無機(jī)肥料轉(zhuǎn)變有了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)； ②實(shí)踐上促進(jìn)了化肥工業(yè)的創(chuàng)立和發(fā)展；推動(dòng)了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的發(fā)展。

19世紀(jì)中、后期，磷肥和鉀肥生產(chǎn)先后建立并得到發(fā)展； 20世紀(jì)初合成氨生產(chǎn)出現(xiàn)，氮肥生產(chǎn)迅速發(fā)展。 在農(nóng)業(yè)產(chǎn)量的增加份額中，有40％～60％歸功于化肥的施用。植物礦物質(zhì)營養(yǎng)學(xué)說具有劃時(shí)代意義2.養(yǎng)分歸還學(xué)說要點(diǎn)：①隨著作物的每次收獲，必然要從土壤中取走大量養(yǎng)分，②如果不正確地歸還土壤的養(yǎng)分，地力就將逐漸下降，③要想恢復(fù)地力就必須歸還從土壤中取走的全部養(yǎng)分。意義：對(duì)恢復(fù)和維持土壤肥力有積極作用養(yǎng)分歸還方式：①通過施用有機(jī)肥料，②通過施用無機(jī)肥料。二者各有優(yōu)缺點(diǎn)，若能配合施用則可取長補(bǔ)短，增進(jìn)肥效，是農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的正確之路。

在未來農(nóng)業(yè)發(fā)展過程中，養(yǎng)分歸還的主要方式是“合理施用化肥”，而不是“只需施用有機(jī)肥料”。

(Why?)

因?yàn)?，施用化肥是提高作物單產(chǎn)和擴(kuò)大物質(zhì)循環(huán)的保證，目前，農(nóng)作物所需氮素的70％是靠化肥提供的，因而合理施用化肥是現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的重要標(biāo)志。我國幾千年傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)的特點(diǎn)就是有機(jī)農(nóng)業(yè)，其特征是作物單產(chǎn)低，因此不符合人口增長的需求?？紤]到有機(jī)肥料所含養(yǎng)分全面兼有培肥改土的獨(dú)特功效，充分利用當(dāng)?shù)匾磺杏袡C(jī)肥源，不僅是農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的需要，而且也是減少污染和提高環(huán)境質(zhì)量的需要。3.最小養(yǎng)分律（1843年）要點(diǎn)：①作物產(chǎn)量的高低受土壤中相對(duì)含量最低的養(yǎng)分所制約。也就是說，決定作物產(chǎn)量的是土壤中相對(duì)含量最少的養(yǎng)分。最小養(yǎng)分律示意圖最小養(yǎng)分隨條件而變化的示意圖②而最小養(yǎng)分會(huì)隨條件變化而變化，如果增施不含最小養(yǎng)分的肥料，不但難以增產(chǎn)，還會(huì)降低施肥的效益。意義：指出作物產(chǎn)量與養(yǎng)分供應(yīng)上的矛盾，表明施肥要有針對(duì)性，應(yīng)合理施肥。李比希觀點(diǎn)認(rèn)識(shí)的不足與局限性

尚未認(rèn)識(shí)到養(yǎng)分之間的相互關(guān)系；對(duì)豆科作物在提高土壤肥力方面的作用認(rèn)識(shí)不足；

過于強(qiáng)調(diào)礦質(zhì)養(yǎng)分作用，對(duì)腐殖質(zhì)作用認(rèn)識(shí)不夠。李比希是植物營養(yǎng)學(xué)科杰出的奠基人！杰出學(xué)者，光輝著作 －－紀(jì)念農(nóng)業(yè)化學(xué)奠基者 尤·李比希逝世110周年 (金善寶，1983)JustusvonLiebig1803-1873功績1、把礦質(zhì)營養(yǎng)確定為一門科學(xué)；2、教育家魯茨------英國洛桑試驗(yàn)站；磷肥工業(yè)吉爾伯特-------肥料試驗(yàn)系統(tǒng)三、植物營養(yǎng)學(xué)的發(fā)展1.布森高(Boussingault)－－1834年，開創(chuàng)了田間試驗(yàn)2.魯茨(Lawes)－－1843年創(chuàng)立英國洛桑試驗(yàn)站3.薩克斯(Sachs)和克諾普(Knop)－－1860年和1861年，水培試驗(yàn)研究的先軀4.普良尼施尼柯夫－－20世紀(jì)初，主張把植物－土壤－肥料聯(lián)系起來研究，提出“肥肥土，土肥苗”的觀點(diǎn)，形成了“生理學(xué)路線的農(nóng)業(yè)化學(xué)派”5.羅宗洛－－20世紀(jì)20～30年代，在氮素營養(yǎng)及微量元素方面做了大量工作6.阿農(nóng)(Arnon)和斯道特(Stout)－－1939年，提出高等植物必需營養(yǎng)元素的三條標(biāo)準(zhǔn)英國洛桑試驗(yàn)站魯茨(Lawes)7.植物必需微量元素的發(fā)現(xiàn)和確定：1860，1922～1938，1954

8.

霍格蘭(Hoagland)和阿農(nóng)(Arnon)－－20世紀(jì)20～30年代，研究營養(yǎng)液中營養(yǎng)元素的比例和濃度，發(fā)表了許多標(biāo)準(zhǔn)的營養(yǎng)液配方，沿用至今9.元素功能等方面研究： ①深入理解了16種必需營養(yǎng)元素得營養(yǎng)生理作用； ②明確了有益元素及其與有害元素間的差異； ③加強(qiáng)了中量元素得研究； ④認(rèn)識(shí)了營養(yǎng)元素之間相互作用的重要性； ⑤微量元素的功能研究進(jìn)展迅速； ⑥完善了養(yǎng)分跨膜運(yùn)輸理論，更新了許多傳統(tǒng)概念10.根系研究工作進(jìn)展迅速： ①海得爾(Hiltner)在1904年提出根際概念； ②德國馬斯納(H.Marschner)自20世紀(jì)80年代以來，系統(tǒng)地開展了植物根際營養(yǎng)的研究； DennisHoagland

EmanuelEpstein

UniversityofCalifornia

“植物營養(yǎng)遺傳學(xué)”和“植物營養(yǎng)生態(tài)學(xué)”

都是21世紀(jì)人類重要的研究課題11.創(chuàng)立“植物營養(yǎng)遺傳學(xué)”：美國的愛潑斯坦(E.Epstien)在《植物的礦質(zhì)營養(yǎng)》(1972年)一書中詳細(xì)敘述了植物營養(yǎng)遺傳性狀；我國的嚴(yán)小龍等編著了《植物營養(yǎng)遺傳學(xué)》12.提出“植物營養(yǎng)生態(tài)學(xué)”：研究植物－土壤及其環(huán)境的相互關(guān)系；Rorison在《植物礦質(zhì)營養(yǎng)的生態(tài)問題》(1969)一書總結(jié)了當(dāng)時(shí)植物營養(yǎng)生態(tài)的研究成果；近年來環(huán)境保護(hù)更成為研究的熱點(diǎn)古典時(shí)期（19世紀(jì)）新古典發(fā)展時(shí)期（20世紀(jì)前半葉）現(xiàn)代植物營養(yǎng)發(fā)展時(shí)期（20世紀(jì)50年代以后） 100多年來，植物營養(yǎng)學(xué)從零散的經(jīng)驗(yàn)和現(xiàn)象描述到揭示機(jī)理，最后建立完整的學(xué)科體系，經(jīng)歷了在現(xiàn)代植物營養(yǎng)發(fā)展時(shí)期，植物營養(yǎng)學(xué)科逐漸與其它學(xué)科相互滲透，形成許多新的研究領(lǐng)域并獲得大量成果。經(jīng)過長期積累并不斷充實(shí)，植物營養(yǎng)學(xué)已逐漸發(fā)展為一門體系更為完整，內(nèi)容更加豐富，并具有現(xiàn)代科技特點(diǎn)的一門學(xué)科。TradditionalUnderstandingonPlantNutritionAgronomyPlantNutrition

PlantPhysiologySoilScienceCropPlant

SoilFertilizerSoilSciencePlantNutriology?

PlantPhysiol.MolecularBiologyAgronomyGeneticsMolecularGeneticsEnviron.EcologyModernDisciplineofPlantNutritionMedicalScience四、植物營養(yǎng)學(xué)面臨的任務(wù)1.利用生物技術(shù)，改良植物對(duì)營養(yǎng)元素的吸收利用效率，從而在少施甚至不施化肥的情況下植物仍然能正常生長并獲得高產(chǎn)。鹽害2.利用生物技術(shù)，改良植物本身的營養(yǎng)特性以適應(yīng)“問題土壤”，提高“問題土壤”的生產(chǎn)力。第三節(jié)植物營養(yǎng)學(xué)的 范疇及研究方法一、植物營養(yǎng)學(xué)的范疇1.植物營養(yǎng)生理學(xué)2.植物根際營養(yǎng) 3.植物營養(yǎng)遺傳學(xué)4.植物營養(yǎng)生態(tài)學(xué)5.植物的土壤營養(yǎng)6.肥料及現(xiàn)代施肥技術(shù)1.植物營養(yǎng)生理學(xué)營養(yǎng)元素生理學(xué)：研究養(yǎng)分元素的營養(yǎng)生理功能與養(yǎng)分的再循環(huán)、再利用，養(yǎng)分的吸收、養(yǎng)分在植物體內(nèi)的長距離與短距離運(yùn)輸、養(yǎng)分的分配等；產(chǎn)量生理學(xué)：研究主要農(nóng)作物產(chǎn)量的形成、養(yǎng)分的分配和調(diào)節(jié)過程、庫-源關(guān)系及其在產(chǎn)量形成過程中的作用；研究利用各種內(nèi)外源激素或調(diào)節(jié)劑對(duì)產(chǎn)量形成過程的調(diào)控和機(jī)理；逆境生理學(xué)：研究植物在旱、澇、鹽堿、高溫、寒冷、病蟲害、通氣不良、營養(yǎng)不足或失調(diào)等逆境條件下的生理變異及適應(yīng)性變化規(guī)律，通過營養(yǎng)調(diào)節(jié)挖掘植物抗逆性的基因型潛力。2.植物根際營養(yǎng)

主要研究根－土界面微域中養(yǎng)分、水分及其它物質(zhì)的轉(zhuǎn)化規(guī)律和生物效應(yīng)；植物－土壤－微生物及環(huán)境因素之間物質(zhì)循環(huán)、轉(zhuǎn)化的機(jī)制及調(diào)控措施。3.植物營養(yǎng)遺傳學(xué)

主要研究不同植物種類及品種的礦質(zhì)營養(yǎng)效率基因型差異的生理生化特征、生態(tài)變異和遺傳控制機(jī)理，以便篩選和培育出高效營養(yǎng)基因型植物新品種。realityFarmer’simpression4.植物營養(yǎng)生態(tài)學(xué)

主要研究不同生態(tài)類型中各種營養(yǎng)元素在土壤圈、水圈、大氣圈、生物圈中的轉(zhuǎn)化和遷移規(guī)律；各種養(yǎng)分和環(huán)境生態(tài)系統(tǒng)的關(guān)系，其中包括重金屬和污染物在食物鏈中的富集、遷移規(guī)律和調(diào)控措施。不同生態(tài)系統(tǒng)地下“透視”熱帶雨林落葉闊葉針葉林荒漠草地土壤養(yǎng)分行為學(xué)：土壤中各種養(yǎng)分的形態(tài)、含量、吸附固定等轉(zhuǎn)化和遷移的規(guī)律；有效養(yǎng)分的形態(tài)、形成過程及影響因素；各種養(yǎng)分的生物有效性以及土壤肥力水平與植物營養(yǎng)的關(guān)系；土壤肥力學(xué)：研究在農(nóng)業(yè)耕作條件下，施肥對(duì)土壤肥力演變的影響；闡明維持和提高土壤肥力的農(nóng)業(yè)措施與影響條件。5.植物的土壤營養(yǎng)6.肥料學(xué)與現(xiàn)代施肥技術(shù)主要研究各類肥料的理化性狀和農(nóng)藝評(píng)價(jià)，在土壤中的行為，對(duì)植物的有效性；建立以有機(jī)、無機(jī)肥料合理分配為中心的輪作施肥制度以及建立電子計(jì)算機(jī)作物施肥決策與咨詢系統(tǒng)，推行定量化配方施肥新技術(shù)。一、植物營養(yǎng)學(xué)的范疇1.植物營養(yǎng)生理學(xué) 2.植物根際營養(yǎng) 3.植物營養(yǎng)遺傳學(xué) 4.植物營養(yǎng)生態(tài)學(xué)5.植物的土壤營養(yǎng) 6.肥料及現(xiàn)代施肥技術(shù)

研究的最終目的：以植物營養(yǎng)特性為依據(jù)，在原有土壤肥力的基礎(chǔ)上，通過施肥措施，為植物提供良好的營養(yǎng)環(huán)境，或通過生物技術(shù)，改良植物的營養(yǎng)特性，并在其它農(nóng)業(yè)措施的配合下，達(dá)到高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、高效的綜合效果，并對(duì)環(huán)境質(zhì)量和土壤培肥作出應(yīng)有的貢獻(xiàn)。二、植物營養(yǎng)學(xué)的主要研究方法

(一)調(diào)查研究：查閱資料、調(diào)查