植物營養(yǎng)學科的建立與發(fā)展概況

植物營養(yǎng)學科的建立與發(fā)展概況第1頁，共27頁，2023年，2月20日，星期五第一節(jié)植物營養(yǎng)學的發(fā)展概況

我國農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的歷史悠久，在施用肥料促進植物生長方面積累了豐富的經(jīng)驗，但對植物營養(yǎng)科學理論的探索，最早是從西歐開始的。當時，科學家研究植物營養(yǎng)主要是圍繞著植物生長發(fā)育究竟需要什么物質(zhì)，所需的物質(zhì)是礦物質(zhì)養(yǎng)分還是有機物質(zhì)養(yǎng)分等間題進行的。第2頁，共27頁，2023年，2月20日，星期五一、植物營養(yǎng)學的早期研究1.布森高(Boussingault)－－1834年，開創(chuàng)了田間試驗2.魯茨(Lawes)－－1843年創(chuàng)立英國洛桑試驗站3.薩克斯(Sachs)和克諾普(Knop)－－1860年和1861年，水培試驗研究的先軀4.普良尼施尼柯夫－－20世紀初，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，形成了“生理學路線的農(nóng)業(yè)化學派”5.羅宗洛－－20世紀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)元素的三條標準第3頁，共27頁，2023年，2月20日，星期五英國洛桑試驗站魯茨(Lawes)第4頁，共27頁，2023年，2月20日，星期五7.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)表了許多標準的營養(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加強了中量元素得研究； ④認識了營養(yǎng)元素之間相互作用的重要性； ⑤微量元素的功能研究進展迅速； ⑥完善了養(yǎng)分跨膜運輸理論，更新了許多傳統(tǒng)概念

第5頁，共27頁，2023年，2月20日，星期五10.根系研究工作進展迅速： ①海得爾(Hiltner)在1904年提出根際得概念； ②德國馬斯納(H.Marschner)自20世紀80年代以來，系統(tǒng)地開展了植物根際營養(yǎng)的研究；11.創(chuàng)立“植物營養(yǎng)遺傳學”：美國的愛潑斯坦(E.Epstien)在《植物的礦質(zhì)營養(yǎng)》(1972年)一書中詳細敘述了植物營養(yǎng)遺傳性狀；我國的嚴小龍等編著了《植物營養(yǎng)遺傳學》，我校植物營養(yǎng)遺傳方面的研究在國內(nèi)外處于領先地位12.提出“植物營養(yǎng)生態(tài)學”：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)了當時植物營養(yǎng)生態(tài)的研究成果；近年來環(huán)境保護更成為研究的熱點第6頁，共27頁，2023年，2月20日，星期五DennisHoagland

UniversityofCalifornia“植物營養(yǎng)遺傳學”

和“植物營養(yǎng)生態(tài)學”

都是21世紀人類重要的研究課題EmanuelEpstein:UniversityofCalifornia第7頁，共27頁，2023年，2月20日，星期五VonThaerAlbrechtThaerwurde1752inCelle(Niedersachsen)geboren.ErstudierteinG?ttingenMedizinundlie?sichdanninseinerHeimatalsArztnieder,woersehrerfolgreichpraktizierteundbaldzumk?niglichenLeibarztundStadtphysikusernanntwurde.第8頁，共27頁，2023年，2月20日，星期五杰出學者，光輝著作 －－紀念農(nóng)業(yè)化學奠基者 尤·李比希逝世110周年 (金善寶，1983)JustusvonLiebig1803-1873二、李比希對植物營養(yǎng)學的貢獻

第9頁，共27頁，2023年，2月20日，星期五作物產(chǎn)量的高低受土壤中相對含量最低的養(yǎng)分所制約。也就是說，決定作物產(chǎn)量的是土壤中相對含量最少的養(yǎng)分。最小養(yǎng)分律示意圖最小養(yǎng)分律（1843年）第10頁，共27頁，2023年，2月20日，星期五三植物營養(yǎng)學科近年來的發(fā)展趨勢

100多年來，植物營養(yǎng)學從零散的經(jīng)驗和現(xiàn)象描述到揭示機理，最后建立起完整的學科體系，它經(jīng)歷了植物營養(yǎng)研究的古典時期(19世紀)、新古典發(fā)展時期(20世紀前半葉)和現(xiàn)代植物營養(yǎng)發(fā)展時期(20世紀50年代以后)。在現(xiàn)代植物營養(yǎng)發(fā)展時期，植物營養(yǎng)學科逐漸與其他學科相互滲透，形成許多新的研究領域并獲得大量成果。經(jīng)過長期積累并不斷充實，植物營養(yǎng)學已逐漸發(fā)展形成一門體系更為完整，內(nèi)容更加豐富，并具有現(xiàn)代科技特點的一門學科。第11頁，共27頁，2023年，2月20日，星期五第二節(jié)植物營養(yǎng)學的范疇

及主要研究方法植物營養(yǎng)學是農(nóng)業(yè)生物學中的一個重要分支。它是一門與多種學科相互聯(lián)系、相互交叉和相互滲透的學科。研究植物營養(yǎng)學的最終目的在于以植物營養(yǎng)特性為依據(jù)，在土壤供肥的基礎上，通過施肥措施，為植物提供良好的營養(yǎng)環(huán)境，在其他農(nóng)業(yè)技術(shù)措施的配合下，達到高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、高效的綜合效果，并對環(huán)境質(zhì)量和土壤培肥做出應有的貢獻。第12頁，共27頁，2023年，2月20日，星期五一、主要的研究范疇1.植物營養(yǎng)生理學主要研究：(1)營養(yǎng)生理學

(2)產(chǎn)量生理學

(3)逆境生理學2.植物根際營養(yǎng)

3.

植物營養(yǎng)遺傳學

4.

植物營養(yǎng)生態(tài)學

5.

植物的土壤營養(yǎng)主要研究：

(1)土壤養(yǎng)分行為學

(2)土壤肥力學

6.肥料學及現(xiàn)代施肥技術(shù)

第13頁，共27頁，2023年，2月20日，星期五1.植物營養(yǎng)生理學營養(yǎng)元素生理學：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輸、養(yǎng)分的分配等；產(chǎn)量生理學：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)劑對產(chǎn)量形成過程的調(diào)控和機理；逆境生理學：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。第14頁，共27頁，2023年，2月20日，星期五2.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；植物－土壤－微生物及環(huán)境因素之間物質(zhì)循環(huán)、轉(zhuǎn)化的機制及調(diào)控措施。第15頁，共27頁，2023年，2月20日，星期五3.植物營養(yǎng)遺傳學

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)變異和遺傳控制機理，以便篩選和培育出高效營養(yǎng)基因型植物新品種。第16頁，共27頁，2023年，2月20日，星期五4.植物營養(yǎng)生態(tài)學

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第17頁，共27頁，2023年，2月20日，星期五土壤養(yǎng)分行為學：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：研究在農(nóng)業(yè)耕作條件下，施肥對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)第18頁，共27頁，2023年，2月20日，星期五6.肥料學與現(xiàn)代施肥技術(shù)主要研究各類肥料的理化性狀和農(nóng)藝評價，在土壤中的行為，對植物的有效性；建立以有機、無機肥料合理分配為中心的輪作施肥制度以及建立電子計算機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)。第19頁，共27頁，2023年，2月20日，星期五第20頁，共27頁，2023年，2月20日，星期五二、傳統(tǒng)與現(xiàn)代研究方法及評價

(一)傳統(tǒng)研究方法1.生物田間試驗法2.生物模擬法： 盆栽試驗：土培法、砂培法和水培法 培養(yǎng)試驗：分根培養(yǎng)、流動培養(yǎng)和滅菌培養(yǎng)3.化學分析法4.數(shù)理統(tǒng)計法5.核素技術(shù)法6.酶學診斷法第21頁，共27頁，2023年，2月20日，星期五1.生物田間試驗法

在田間自然條件下進行，是植物營養(yǎng)學科中最基本的研究方法； 試驗條件最接近農(nóng)業(yè)生產(chǎn)要求，能較客觀地反映生產(chǎn)實際，所得結(jié)果對生產(chǎn)有直接的指導意義；

田間自然條件有時很難控制，不適合進行單因素試驗。此法應與其它方法結(jié)合起來運用。第22頁，共27頁，2023年，2月20日，星期五2.生物模擬試驗法

運用特殊裝置，給予特殊條件便于調(diào)控水、肥、氣、熱和光照等因素，有利于開展單因子的研究，多用于田間條件下難以進行的探索性試驗。

所得結(jié)果往往帶有一定局限性，需要進一步在田間試驗中驗證，然后再應用于生產(chǎn)。第23頁，共27頁，2023年，2月20日，星期五3.化學分析法研究植物、土壤和肥料體系內(nèi)營養(yǎng)物質(zhì)含量、形態(tài)、分布與動態(tài)變化的必要手段，是進行植物營養(yǎng)診斷所不可少的方法。在大多數(shù)情況下，此法應與其它方法結(jié)合運用，但手續(xù)繁多，工作量大。近十幾年來，有各種自動化測試儀器相繼問世，從而克服了這一缺點。第24頁，共27頁，2023年，2月20日，星期五4.數(shù)理統(tǒng)計法指導試驗設計，檢驗試驗數(shù)據(jù)；幫助試驗者評定試驗結(jié)果的可靠性；作出正確的科學結(jié)論。

計算機技術(shù)的應用，可進行大量數(shù)據(jù)處理，可進行數(shù)學模擬，建立數(shù)學模型等。第25頁，共27頁，2023年，2月20日，星期五5.核素技術(shù)法（同位素示蹤技術(shù)法）利用放射性和穩(wěn)定性同位素的示蹤特性，揭示養(yǎng)分運動的規(guī)律；縮短試驗進程，解決其它試驗方法難以深入的問題。6.酶學診斷法通過酶活性的變化了解植物體內(nèi)養(yǎng)分的豐缺狀況，反應靈敏