植物营养学

Nitrogenous Fertilizers Potash Fertilizers
Phosphate Fertilizers Total Fertilizers
年 份
发达国家化肥消费量的变化
消费量 t
90,000,000
80,000,000 70,000,000 60,000,000 50,000,000 40,000,000 30,000,000 20,000,000
二、植物营养学的建立 和李比希(Liebig)的工作
Giessen's university (with more than 21,000 students) has a long and interesting history. It was founded 1607. The official name "Justus-Liebig-University" stems from the famous German "Justus von Liebig", who became Justus von Liebig professor in Giessen at the age 1803-1873 of 21 and who taught in the agricultural chemistry department for 28 years.
二、肥料 (fertilizers)
1. 含义：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。 2. 肥料生产和消费情况
Chemical fertilizer Consumption in China from 1902 to 2000
Fertilizers (N+P2O5+K2O,Mt) 45 40 35 30 25 20 15 10 5 0
Nitrogenous Fertilizers Potash Fertilizers Phosphate Fertilizers Total Fertilizers
10,000,000
0
年 份
发展中国家化肥消费量的变化
消费量 t
100,000,000 90,000,000 80,000,000 70,000,000 60,000,000 50,000,000 40,000,000 30,000,000 20,000,000 10,000,000 0
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
植物营养学的范畴及研究方法
绪 论
基本要求
掌握基本概念
掌握李比希的三个学说
了解
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 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。
(金善宝，1983)
Justus von Liebig 1803-1873
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
按主要作用分：直接肥和间接肥
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(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(Van Helmont)－－1643年－1648年，
柳条试验
Van Helmont’s willow tree experiment
Year
1975年以来我国肥料施用量与粮食总产量的变化
4500 4000 75000 70000
肥料施用量
65000
肥料施用量(万吨)
3500 3000 2500 2000
粮食总产量
60000
55000
50000
45000 40000
1500 1000 500
35000 30000 25000 20000
0
1975
1978
1982
1985
1988
1991
1994
1997
15000 2000
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
1. 植物矿物质营养学说
（1840年，《化学在农业和生理学上的应用》）
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，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。
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。
年 份
1989
1991
1999
中国化肥生产量和消费量(1999年)单位:万吨
N
* 生产量 * 消费量
P2O5
636.1
K2O
41.3
合计
3001.3
2323.9
2445.0 95.0
1225.2 454.3 51.9 9.0
4124.58 72.7
生产占消费％
3. 肥料在农业生产中的作用
(1) 提高农作物产量 (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）
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的意义
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。
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
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。
最小养分随条件而变化的示意图
Nitrogenous Fertilizers Potash Fertilizers Phosphate Fertilizers Total Fertilizers
1971
1973
1975
1977
1979
1981
1983
1985
19931ຫໍສະໝຸດ 9519971987
1961
1963
1965
1967
1969
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。
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。
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
鲁茨(Lawes)
1900 1910 1920 1930 1940 1950 1960 1970 1980 1990 2000
Dynasty Qin Song year Wheat yield, kg.ha-1 (221-206BC) (960-1279) 793 780
1952 1980 1990 2000
735 1,890 3,225 3,738
高级植物营养学（廖红、严小龙）
参考期刊：植物营养与肥料
土壤与肥料
磷肥与复合肥 Journal of Plant Nutrition Plant and Soil Fertilizer Research
授课大纲：
第一章 绪论
第二章
第三章 第四章 第五章 第六章 第七章
植物的营养元素
植物对营养物质的吸收 营养物质在植物体内的运输和分配 植物的碳、氢、氧营养 植物的氮素营养与氮肥 植物的磷素营养与磷肥
H2O
1643 年 1648年 2.3 kg “水的营养学说”74.4kg
3. 渥特沃(John Woodward)－－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(Von Thaer)－－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。
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”
4. 肥料的来源、分类和种类
来源：人类生存环境中的资源
生活和生产的废弃物
分类和种类：
按组分分：有机肥和无机肥（矿质肥）
按来源分：农家肥和商品肥
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
2. 植物营养学与农业生产
2. 植物营养学与农业生产
优化生产投入
产量 品质 环境
化肥、有机肥
？
作物
根际
养分
土壤
植物靠什么生长? 植物与环境的关系? 如何提高植物的产量和品质? ……
3. 主要任务：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，并在此 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，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，从而达到明显提高作物产量和改善产品品 质的目的。 简单来说，就是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。
第八章 第九章 第十章 第十一章 第十二章 第十三章 第十四章 第十五章
植物的钾素营养与钾肥 植物的钙、镁、硫、硅营养与 钙、镁、硫、硅肥 植物的微量元素营养与微量元素肥料 复混肥料 有机肥料 菌肥 植物营养性状的遗传学改良 植物对逆境土壤的适应性
第一章
主要内容
植物营养学的基本概念
植物营养学的发展概况
植 物 营 养 学
PLANT NUTRITION
鸣
谢
本课件部分材料来源于中国农大 李晓林老师和澳大利亚Adelaide大学 Rob Reid副教授, Andrew Smith教授 和 Sally Smith教授。
选用课本：植物营养学（上、下册）
参 考 书： 植物营养与肥料（浙农大）
农业化学（总论）（中国农大）
45 000
40 000 35 000 30 000 25 000 20 000 15 000 10 000 5 000 1 000
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