植物營(yíng)養(yǎng)學(xué)科的建立與發(fā)展概況

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

我國(guó)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的歷史悠久，在施用肥料促進(jìn)植物生長(zhǎng)方面積累了豐富的經(jīng)驗(yàn)，但對(duì)植物營(yíng)養(yǎng)科學(xué)理論的探索，最早是從西歐開(kāi)始的。當(dāng)時(shí)，科學(xué)家研究植物營(yíng)養(yǎng)主要是圍繞著植物生長(zhǎng)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(jī)物質(zhì)養(yǎng)分等間題進(jìn)行的。第2頁(yè)，共27頁(yè)，2023年，2月20日，星期五一、植物營(yíng)養(yǎng)學(xué)的早期研究1.布森高(Boussingault)－－1834年，開(kāi)創(chuàng)了田間試驗(yàn)2.魯茨(Lawes)－－1843年創(chuàng)立英國(guó)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(lái)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(yíng)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(yíng)養(yǎng)元素的三條標(biāo)準(zhǔn)第3頁(yè)，共27頁(yè)，2023年，2月20日，星期五英國(guó)洛桑試驗(yàn)站魯茨(Lawes)第4頁(yè)，共27頁(yè)，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(jì)20～30年代，研究營(yíng)養(yǎng)液中營(yíng)養(yǎng)元素的比例和濃度，發(fā)表了許多標(biāo)準(zhǔn)的營(yíng)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(yíng)養(yǎng)元素得營(yíng)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(yíng)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

第5頁(yè)，共27頁(yè)，2023年，2月20日，星期五10.根系研究工作進(jìn)展迅速： ①海得爾(Hiltner)在1904年提出根際得概念； ②德國(guó)馬斯納(H.Marschner)自20世紀(jì)80年代以來(lái)，系統(tǒng)地開(kāi)展了植物根際營(yíng)養(yǎng)的研究；11.創(chuàng)立“植物營(yíng)養(yǎng)遺傳學(xué)”：美國(guó)的愛(ài)潑斯坦(E.Epstien)在《植物的礦質(zhì)營(yíng)養(yǎng)》(1972年)一書中詳細(xì)敘述了植物營(yíng)養(yǎng)遺傳性狀；我國(guó)的嚴(yán)小龍等編著了《植物營(yíng)養(yǎng)遺傳學(xué)》，我校植物營(yíng)養(yǎng)遺傳方面的研究在國(guó)內(nèi)外處于領(lǐng)先地位12.提出“植物營(yíng)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(yíng)養(yǎng)的生態(tài)問(wèn)題》(1969)一書總結(jié)了當(dāng)時(shí)植物營(yíng)養(yǎng)生態(tài)的研究成果；近年來(lái)環(huán)境保護(hù)更成為研究的熱點(diǎn)第6頁(yè)，共27頁(yè)，2023年，2月20日，星期五DennisHoagland

UniversityofCalifornia“植物營(yíng)養(yǎng)遺傳學(xué)”

和“植物營(yíng)養(yǎng)生態(tài)學(xué)”

都是21世紀(jì)人類重要的研究課題EmanuelEpstein:UniversityofCalifornia第7頁(yè)，共27頁(yè)，2023年，2月20日，星期五VonThaerAlbrechtThaerwurde1752inCelle(Niedersachsen)geboren.ErstudierteinG?ttingenMedizinundlie?sichdanninseinerHeimatalsArztnieder,woersehrerfolgreichpraktizierteundbaldzumk?niglichenLeibarztundStadtphysikusernanntwurde.第8頁(yè)，共27頁(yè)，2023年，2月20日，星期五杰出學(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)JustusvonLiebig1803-1873二、李比希對(duì)植物營(yíng)養(yǎng)學(xué)的貢獻(xiàn)

第9頁(yè)，共27頁(yè)，2023年，2月20日，星期五作物產(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(shuō)，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)分律（1843年）第10頁(yè)，共27頁(yè)，2023年，2月20日，星期五三植物營(yíng)養(yǎng)學(xué)科近年來(lái)的發(fā)展趨勢(shì)

100多年來(lái)，植物營(yíng)養(yǎng)學(xué)從零散的經(jīng)驗(yàn)和現(xiàn)象描述到揭示機(jī)理，最后建立起完整的學(xué)科體系，它經(jīng)歷了植物營(yíng)養(yǎng)研究的古典時(shí)期(19世紀(jì))、新古典發(fā)展時(shí)期(20世紀(jì)前半葉)和現(xiàn)代植物營(yíng)養(yǎng)發(fā)展時(shí)期(20世紀(jì)50年代以后)。在現(xiàn)代植物營(yíng)養(yǎng)發(fā)展時(shí)期，植物營(yíng)養(yǎng)學(xué)科逐漸與其他學(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(guò)長(zhǎng)期積累并不斷充實(shí)，植物營(yíng)養(yǎng)學(xué)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(diǎn)的一門學(xué)科。第11頁(yè)，共27頁(yè)，2023年，2月20日，星期五第二節(jié)植物營(yíng)養(yǎng)學(xué)的范疇

及主要研究方法植物營(yíng)養(yǎng)學(xué)是農(nóng)業(yè)生物學(xué)中的一個(gè)重要分支。它是一門與多種學(xué)科相互聯(lián)系、相互交叉和相互滲透的學(xué)科。研究植物營(yíng)養(yǎng)學(xué)的最終目的在于以植物營(yíng)養(yǎng)特性為依據(jù)，在土壤供肥的基礎(chǔ)上，通過(guò)施肥措施，為植物提供良好的營(yíng)養(yǎng)環(huán)境，在其他農(nóng)業(yè)技術(shù)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)量和土壤培肥做出應(yīng)有的貢獻(xiàn)。第12頁(yè)，共27頁(yè)，2023年，2月20日，星期五一、主要的研究范疇1.植物營(yíng)養(yǎng)生理學(xué)主要研究：(1)營(yíng)養(yǎng)生理學(xué)

(2)產(chǎn)量生理學(xué)

(3)逆境生理學(xué)2.植物根際營(yíng)養(yǎng)

3.

植物營(yíng)養(yǎng)遺傳學(xué)

4.

植物營(yíng)養(yǎng)生態(tài)學(xué)

5.

植物的土壤營(yíng)養(yǎng)主要研究：

(1)土壤養(yǎng)分行為學(xué)

(2)土壤肥力學(xué)

6.肥料學(xué)及現(xiàn)代施肥技術(shù)

第13頁(yè)，共27頁(yè)，2023年，2月20日，星期五1.植物營(yíng)養(yǎng)生理學(xué)營(yíng)養(yǎng)元素生理學(xué)：研究養(yǎng)分元素的營(yíng)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(zhǎng)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(guò)程、庫(kù)-源關(guān)系及其在產(chǎn)量形成過(guò)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(guò)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(yíng)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(guò)營(yíng)養(yǎng)調(diào)節(jié)挖掘植物抗逆性的基因型潛力。第14頁(yè)，共27頁(yè)，2023年，2月20日，星期五2.植物根際營(yíng)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。第15頁(yè)，共27頁(yè)，2023年，2月20日，星期五3.植物營(yíng)養(yǎng)遺傳學(xué)

主要研究不同植物種類及品種的礦質(zhì)營(yíng)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(yíng)養(yǎng)基因型植物新品種。第16頁(yè)，共27頁(yè)，2023年，2月20日，星期五4.植物營(yíng)養(yǎng)生態(tài)學(xué)

主要研究不同生態(tài)類型中各種營(yíng)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(yè)，共27頁(yè)，2023年，2月20日，星期五土壤養(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(guò)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(yíng)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(yíng)養(yǎng)第18頁(yè)，共27頁(yè)，2023年，2月20日，星期五6.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(wú)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)。第19頁(yè)，共27頁(yè)，2023年，2月20日，星期五第20頁(yè)，共27頁(yè)，2023年，2月20日，星期五二、傳統(tǒng)與現(xiàn)代研究方法及評(píng)價(jià)

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

在田間自然條件下進(jìn)行，是植物營(yíng)養(yǎng)學(xué)科中最基本的研究方法； 試驗(yàn)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(shí)際，所得結(jié)果對(duì)生產(chǎn)有直接的指導(dǎo)意義；

田間自然條件有時(shí)很難控制，不適合進(jìn)行單因素試驗(yàn)。此法應(yīng)與其它方法結(jié)合起來(lái)運(yùn)用。第22頁(yè)，共27頁(yè)，2023年，2月20日，星期五2.生物模擬試驗(yàn)法

運(yùn)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(kāi)展單因子的研究，多用于田間條件下難以進(jìn)行的探索性試驗(yàn)。

所得結(jié)果往往帶有一定局限性，需要進(jìn)一步在田間試驗(yàn)中驗(yàn)證，然后再應(yīng)用于生產(chǎn)。第23頁(yè)，共27頁(yè)，2023年，2月20日，星期五3.化學(xué)分析法研究植物、土壤和肥料體系內(nèi)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)含量、形態(tài)、分布與動(dòng)態(tài)變化的必要手段，是進(jìn)行植物營(yíng)養(yǎng)診斷所不可少的方法。在大多數(shù)情況下，此法應(yīng)與其它方法結(jié)合運(yùn)用，但手續(xù)繁多，工作量大。近十幾年來(lái)，有各種自動(dòng)化測(cè)試儀器相繼問(wèn)世，從而克服了這一缺點(diǎn)。第24頁(yè)，共27頁(yè)，2023年，2月20日，星期五4.數(shù)理統(tǒng)計(jì)法指導(dǎo)試驗(yàn)設(shè)計(jì)，檢驗(yàn)試驗(yàn)數(shù)據(jù)；幫助試驗(yàn)者評(píng)定試驗(yàn)結(jié)果的可靠性；作出正確的科學(xué)結(jié)論。

計(jì)算機(jī)技術(shù)的應(yīng)用，可進(jìn)行大量數(shù)據(jù)處理，可進(jìn)行數(shù)學(xué)模擬，建立數(shù)學(xué)模型等。第25頁(yè)，共27頁(yè)，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(yùn)動(dòng)的規(guī)律；縮短試驗(yàn)進(jìn)程，解決其它試驗(yàn)方法難以深入的問(wèn)題。6.酶學(xué)診斷法通過(guò)酶活性的變化了解植物體內(nèi)養(yǎng)分的豐缺狀況，反應(yīng)靈敏