植物营养学

1. 植物矿物质营养学说
化学在农业和生理学上的应用》 （1840年，《化学在农业和生理学上的应用》） 年
要点：土壤中矿物质是一切绿色植物唯一的养料， 矿物质是一切绿色植物唯一的养料 要点：土壤中矿物质是一切绿色植物唯一的养料，
厩肥及其它有机肥料对于植物生长所起的作用， 厩肥及其它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， 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。 在分解时所形成的矿物质。
•过于强调矿质养分作用，对腐殖质作用认识不够。 过于强调矿质养分作用，对腐殖质作用认识不够。 过于强调矿质养分作用
三、植物营养学的发展
1. 布森高 布森高(Boussingault)－－ －－1834年，开创了田间试验 －－ 年 2. 鲁茨 鲁茨(Lawes)－－ －－1843年创立英国洛桑试验站 －－ 年创立英国洛桑试验站 3. 萨克斯 萨克斯(Sachs)和克诺普 和克诺普(Knop)－－ －－1860年和 年和1861年，水 和克诺普 －－ 年和 年 培试验研究的先躯 4. 普良尼施尼柯夫－－ 世纪初，主张把植物－土壤－肥 普良尼施尼柯夫－－ 世纪初，主张把植物－土壤－ －－20世纪初 料联系起来研究，提出“肥肥土，土肥苗”的观点， 料联系起来研究，提出“肥肥土，土肥苗”的观点，形成 生理学路线的农业化学派” 了“生理学路线的农业化学派” 5. 罗宗洛－－ 世纪 ～30年代，在氮素营养及微量元素 罗宗洛－－ 世纪20～ 年代 －－20世纪 年代， 方面做了大量工作 6. 阿农 阿农(Arnon)和斯道特 和斯道特(Stout)－－ －－1939年，提出高等植物 和斯道特 －－ 年 必需营养元素的三条标准
营养研究的人(植物吸收养分与吸收水分的过程有关 营养研究的人 植物吸收养分与吸收水分的过程有关) 植物吸收养分与吸收水分的过程有关
2. 海尔蒙特 海尔蒙特(Van Helmont)－－ －－1643年－1648年， 年 年
柳条试验
Van Helmont’s willow tree experiment
第一章
绪 论
第一节
植物营养学的基本概念
一、植物营养学 (plant nutrition)
1. 含义：植物营养学是研究营养物质对植物 含义：植物营养学是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、 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， 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。 环境之间营养物质和能量交换的科学。
二、肥料 (fertilizers)
1. 含义：直接或间接供给植物所需 含义： 养分，改善土壤性状， 养分，改善土壤性状，以提高植 物产量和改善产品品质的物质。 物产量和改善产品品质的物质。 2. 肥料生产和消费情况
1975年以来我国肥料施用量与粮食总产量的变化 年以来我国肥料施用量与粮食总产量的变化
意义：指出植物产量与养分供应上的矛盾， 意义：指出植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。 施肥要有针对性，应合理施肥。 针对性
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； 尚未认识到养分之间的相互关系； 尚未认识到养分之间的相互关系
•对豆科植物在提高土壤肥力方面的作用认识不足； 对豆科植物在提高土壤肥力方面的作用认识不足； 对豆科植物在提高土壤肥力方面的作用认识不足
最小养分律（ 3. 最小养分律（1843年） 年 要点： 要点：①植物
产量的高低受 土壤中相对含 量最低的养分 所制约。 所制约。也就 是说， 是说，决定作 物产量的是土 壤中相对含量 最少的养分。 最少的养分。
最小养分律示意图
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。 肥的效益。 最小养分随条件而变化的示意图
19世纪中、后期，磷肥和钾肥生产先后建立 世纪中、后期，磷肥和钾肥生产先后建立 世纪中 并得到发展； 并得到发展； 20世纪初合成氨生产出现，氮肥生产迅速发 世纪初合成氨生产出现，氮肥生产迅速发 世纪初合成氨生产出现 展。 在农业产量的增加份额中， ％～60％ 在农业产量的增加份额中，有40％～ ％归 ％～ 功于化肥的施用。 功于化肥的施用。
45 000 40 000 35 000 30 000 25 000 20 000 15 000 10 000 5 000 1 000
4. 肥料的来源、分类和种类 肥料的来源、 来源：人类生存环境中的资源 来源：人类生存环境中的资源 生活和生产的废弃物 生活和生产的废弃物 分类和种类： 分类和种类：
“腐殖质营养学说” 腐殖质营养学说” 该学说认为： 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， 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， 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。 的物质。
7. 植物必需微量元素的发现和确定：1860，1922～1938，1954 植物必需微量元素的发现和确定： ， ～ ， 8. 霍格兰 霍格兰(Hoagland)和阿农 世纪20～ 年代 年代， 和阿农(Arnon)－－ 20世纪 ～30年代， －－ 世纪 研究营养液中营养元素的比例和浓度， 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， 液配方，沿用至今 9. 元素功能等方面研究： 元素功能等方面研究： 深入理解了16种必需营养元素得营养生理作用 种必需营养元素得营养生理作用； ① 深入理解了 种必需营养元素得营养生理作用； 明确了有益元素及其与有害元素间的差异； 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； 加强了中量元素得研究； 认识了营养元素之间相互作用的重要性； ④ 认识了营养元素之间相互作用的重要性； 微量元素的功能研究进展迅速； ⑤ 微量元素的功能研究进展迅速； 完善了养分跨膜运输理论， 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： 根系研究工作进展迅速： 海得尔(Hiltner)在1904年提出根际得概念； 年提出根际得概念； ① 海得尔 在 年提出根际得概念 德国马斯纳(H. Marschner)自20世纪 年代以来，系 世纪80年代以来 ② 德国马斯纳 自 世纪 年代以来， 统地开展了植物根际营养的研究； 统地开展了植物根际营养的研究；
H2O
1643 年 1648年 2.3 kg “水的营养学说”74.4kg 水的营养学说”
3. 渥特沃 渥特沃(John Woodward)－－土和盐都有营养 －－土和盐都有营养
作用
4. 格鲁伯 R. Glauber)－－硝有营养作用 格鲁伯(J. －－硝有营养作用 5. 泰伊尔 泰伊尔(Von Thaer)－－ 世纪初期， －－19世纪初期 世纪初期，
意义： 理论上，否定了当时流行的“ 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 说明了植物营养的本质； 时代的分界线和转折点， 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； 施用有机肥料向施用无机肥料转变有了坚实的基础； 实践上促进了化肥工业的创立和发展 促进了化肥工业的创立和发展； 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。 推动了农业生产的发展。
Phosphate Fertilizers Total Fertilizers
年 份
3. 肥料在农业生产中的作用
(1) 提高农植物产量 (2) 改善农产品品质 －－提高谷类籽粒蛋白质和 必需氨基酸” 提高谷类籽粒蛋白质和“ 氮－－提高谷类籽粒蛋白质和“必需氨基酸” 的含量 －－改善糖料植物 淀粉植物、 改善糖料植物、 磷－－改善糖料植物、淀粉植物、油料植物 等的品质 －－“品质元素” 钾－－“品质元素” (3) 改良土壤，提高土壤肥力（包括土壤结构、 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、 土壤养分含量和比例、土壤反应、土壤生化 特性等） 特性等）
意义：对恢复和维持土壤肥力有积极作用 意义： 养分归还方式：一是通过施用有机肥料， 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 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， 则可取长补短 Biblioteka Baidu 增进肥效 ， 是农业可持续发展的正 确之路。 确之路。
植物矿物质营养学说具有划时代的意义
2. 养分归还学说 要点： 随着植物的每次收获， 要点：①随着植物的每次收获，必然要从土壤中取
走大量养分， 如果不正确地归还土壤的养分， 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， 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。 壤中取走的全部养分。
11. 创立“植物营养遗传学”：美国的爱泼斯坦 创立“植物营养遗传学” 美国的爱泼斯坦(E. Epstien)在 在 植物的矿质营养》 《植物的矿质营养》( 1972年)一书中详细叙述了植物营养遗传 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》 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 提出“植物营养生态学” 研究植物 土壤及其环境的相 植物－ 互关系； 互关系；Rorison在《植物矿质营养的生态问题》(1969)一书总 在 植物矿质营养的生态问题》 一书总 结了当时植物营养生态的研究成果； 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
粮食产量(万吨 万吨) 粮食产量 万吨
世界化肥消费量的变化
消费量 t
160,000,000 140,000,000 120,000,000 100,000,000 80,000,000 60,000,000 40,000,000 20,000,000 0
Nitrogenous Fertilizers Potash Fertilizers
4500 4000 75000 70000
肥料施用量
65000 60000 55000 50000 45000
肥料施用量(万吨 万吨) 肥料施用量 万吨
3500 3000 2500 2000
粮食总产量
40000 1500 1000 500 20000 0 1975 1978 1982 1985 1988 1991 1994 1997 15000 2000 35000 30000 25000
营养物质
营养作用 吸收 运输 转化 利用
植物
营养物质和 能量交换
环境
3. 主要任务：阐明植物体与外界环境之间营养 主要任务： 物质交换和能量交换的具体过程， 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， 养物质运输、分配和能量转化的规律，并在此 基础上通过施肥手段为植物提供充足的养分， 通过施肥手段为植物提供充足的养分 基础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， 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 的手段调节植物体的代谢， 率，从而达到明显提高植物产量和改善产品品 质的目的。 质的目的。 简单来说， 简单来说，就是以植物营养原理为理论 基础， 施肥或改良植物营养遗传特性为手段 为手段， 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。 达到高产、优质和高效的目的。
按组分分：有机肥和无机肥（矿质肥） 按组分分：有机肥和无机肥（矿质肥） 按来源分： 按来源分：农家肥和商品肥 按主要作用分： 按主要作用分：直接肥和间接肥 按肥效快慢分： 按肥效快慢分：速效肥和迟效肥
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 尼古拉斯(Nicholas)－－ 世纪，首位从事植物 －－15世纪 世纪，