植物营养学讲义.doc

目 录 第一章 绪论∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙1 第二章 植物的营养元素∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙6 第三章 植物对营养物质的吸收∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙9 第四章 养分在植物体内的运输和分配∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙25 第五章 植物的碳、氢、氧营养∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙33 第六章 植物的氮素营养与氮肥∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙35 第七章 植物的磷素营养与磷肥∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙53 第八章 植物的钾素营养与钾肥∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙68 第九章 植物的钙、镁、硫、硅营养与钙、镁、硫、硅肥∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙79 第十章 植物的微量元素营养与微量元素肥料∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙82 第十一章 复混肥料∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙88 第十二章 有机肥料和生物肥料∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙96 第十三章 植物营养性状的遗传改良 (讲座一，略)∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙102 第十四章 植物对逆境土壤的适应性 (讲座二，略)∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙102 《植物营养学》课程总结∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙103 参 考 资 料 参 考 书： 1. 植物营养学（上、下册）（陆景陵、胡蔼堂主编，2003） 2. 植物营养与肥料（浙江农业大学主编，2001） 3. 农业化学（总论）（北京农业大学主编，1994） 4. 高级植物营养学（廖红、严小龙编著，2003） 5. Principles of Plant Nutrition (Third Edition) (K. Mengel, E. A. Kirkby. 1982) 6. Mineral Nutrition of Higher Plants (Second Edition) (H. Marschner. 1995) 7. Mineral Nutrition of Plants: Principles and Perspectives (Second Edition) (E. Epstein, A. J. Bloom. 2005) 参考期刊： 1. 植物营养与肥料 2. 土壤与肥料 3. 磷肥与复肥 4. Journal of Plant Nutrition 5. Plant and Soil 6. Fertilizer Research 第一章 绪 论 主要内容 基本要求 植物营养学的基本概念 掌握 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 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。 营养作用 营养物质和 营养物质 植物 环境 吸收、运输、转化、利用 能量交换 2. 植物营养学与农业生产 理论指导 合理施肥 良好的营养环境 高产优质 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。 二、肥料 (fertilizer) 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——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” （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） 3. 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 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 4. 肥料施用与环境和人的关系 例子：氮素在环境中的行为 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 2. 海尔蒙特(Van Helmont)——1640年，柳条试验，“水的营养学说” 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” 二、植物营养学的建立和李比希的工作 （一）植物矿物质营养学说 (theory of mineral nutrition) (1840年) 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。 “植物矿物质营养学说”的创立具有划时代的意义。 （二）养分归还学说 (theory of nutrient returns) 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：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”，而不是像“有机农业”鼓吹者提倡的“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。 （三）最小养分律 (law of minimum nutrient) (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（图1-1）。②最小养分会随条件变化而变化（图1-2），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。 20世纪 50年代 60年代 70年代 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。 氮是最小养分 磷是最小养分 钾是最小养分 图1-1 最小养分律示意图 图1-2 最小养分随条件而变化的示意图 综上可见，李比希是植物营养学科杰出的奠基人！ 三、植物营养学科的发展 （一）植物营养原理研究的发展概况 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(1898~1978)——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 7. 植物必需微量元素的发现和确定：1860，1922～1938，1954，1987 8. 霍格兰(Hoagland)和阿农(Arnon)——20世纪