緒論植物營養(yǎng)與施肥

資源環(huán)境學(xué)院劉芳liufang-7578@土壤肥料學(xué)

（肥料部分）編輯ppt《肥料學(xué)》理論課進(jìn)度表

周次授課（實驗）章節(jié)和內(nèi)容摘要周次時間94.26—5.2肥料基礎(chǔ)理論（緒論）第八章植物營養(yǎng)的理論基礎(chǔ)（1）105.3—5.9第八章植物營養(yǎng)的理論基礎(chǔ)（2）115.10—5.16第九章植物的氮素營養(yǎng)與氮肥施用（1）125.17—5.23第九章植物的氮素營養(yǎng)與氮肥施用（2）135.24—5.30第十章植物的磷素營養(yǎng)與磷肥施用145.31—6.6第十一章植物的鉀素營養(yǎng)與鉀肥施用156.7—6.13第十二章植物的鈣、鎂、硫、硅營養(yǎng)與鈣、鎂、硫、硅肥的施用；第十三章植物的微量元素營養(yǎng)與微量元素肥料的施用166.14—6.20第十四章復(fù)混肥料第十五章新型肥料與施肥新技術(shù)；第十六章有機(jī)肥料編輯ppt編輯ppt編輯ppt編輯ppt緒論肥料是植物的糧食，是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的基礎(chǔ)資料之一，要實現(xiàn)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的優(yōu)質(zhì)高效及農(nóng)業(yè)的可持續(xù)性發(fā)展，需要合理施肥，培肥土壤，也就需要了解作物的營養(yǎng)特性及肥料方面的專門知識，因而需要學(xué)習(xí)肥料學(xué)。編輯ppt一、肥料學(xué)相關(guān)基本概念

★

肥料學(xué)是研究植物營養(yǎng)與肥料施用的科學(xué)。

★

直接或間接供給作物所需養(yǎng)分，改善土壤性狀，以提高作物產(chǎn)量和改善作物品質(zhì)的物質(zhì)，都可稱為肥料。

★肥料在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的作用1）提高農(nóng)作物產(chǎn)量2）改善農(nóng)產(chǎn)品性質(zhì)3）改良土壤，提高土壤肥力（尤其是有機(jī)肥料）

編輯ppt植物營養(yǎng)學(xué)★定義：植物營養(yǎng)學(xué)是研究營養(yǎng)物質(zhì)對植物的營養(yǎng)作用，研究植物對營養(yǎng)物質(zhì)的吸收、運輸、轉(zhuǎn)化和利用的規(guī)律，以及植物與外界環(huán)境之間營養(yǎng)物質(zhì)和能量交換的科學(xué)。★主要任務(wù)：

以植物營養(yǎng)原理為理論基礎(chǔ)

達(dá)到高產(chǎn)、

以施肥或改良植物遺傳特性為手段

優(yōu)質(zhì)、高效

營養(yǎng)作用吸收運輸轉(zhuǎn)化利用營養(yǎng)物質(zhì)與能量交換

營養(yǎng)物質(zhì) 植物環(huán)境

編輯ppt（一）早期探索1.海爾蒙特：1640年水的營養(yǎng)學(xué)說2.泰伊耳：19世紀(jì)初殖質(zhì)營養(yǎng)學(xué)說（二）學(xué)科的建立二、植物營養(yǎng)學(xué)的發(fā)展概況李比希JustusVonLiebig(1803～1873

),德國化學(xué)家,植物營養(yǎng)學(xué)科的杰出的奠基人！世界肥料工業(yè)之父編輯ppt※

要點：土壤中的礦物質(zhì)是一切綠色植物唯一的養(yǎng)料，廄肥及其他肥料對于植物生長所起的作用，并不是由于其中所含的有機(jī)質(zhì)，而是由于這些有機(jī)質(zhì)在分解時所形成的礦物質(zhì)。1840年

植物礦質(zhì)營養(yǎng)學(xué)說編輯ppt理論上：否定了當(dāng)時流行的腐殖質(zhì)學(xué)說，說明了植物營養(yǎng)的本質(zhì)；是植物營養(yǎng)學(xué)新舊時代的分界線和轉(zhuǎn)折點，使維持土壤肥力的手段從施用有機(jī)肥向施用無機(jī)肥轉(zhuǎn)變有了堅實的基礎(chǔ)。實踐上：促進(jìn)了化肥工業(yè)的發(fā)展；推動了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的發(fā)展。※意義：具有劃時代的意義！李比希：養(yǎng)分歸還學(xué)說、最小養(yǎng)分律編輯ppt(三）學(xué)科的發(fā)展（自20世紀(jì)初以來）1.布森高（法國）：開創(chuàng)了田間實驗；2.薩克斯、克諾普（德國植物學(xué)家）：水培試驗的先軀；3.普良尼斯尼柯夫：植物－土壤－肥料相結(jié)合，提出“肥肥土，土肥苗”；4.羅宗洛：中山大學(xué)，中國最早的研究者，氮素營養(yǎng)等5.確定植物必需營養(yǎng)元素的標(biāo)準(zhǔn)（1939年阿隆和斯托德）7.有益元素的發(fā)現(xiàn)8.創(chuàng)立植物“營養(yǎng)遺傳學(xué)”9.根系研究工作進(jìn)展迅速(我校建立了根系生物學(xué)研究中心)10.

提出了植物營養(yǎng)生態(tài)學(xué)編輯ppt現(xiàn)代發(fā)展時期(1950’s以來)植物營養(yǎng)學(xué)的發(fā)展時期古典時期(19世紀(jì))新古典發(fā)展時期(20世紀(jì)前半葉)編輯ppt利用生物技術(shù)改良植物對營養(yǎng)元素的吸收利用效率，從而提高土壤養(yǎng)分的利用程度利用生物技術(shù)改良植物本身的營養(yǎng)特性去適應(yīng)問題土壤，從而提高問題土壤的生產(chǎn)力（四）面臨的任務(wù)編輯ppt三、肥料學(xué)的研究內(nèi)容1、植物營養(yǎng)與施肥原理2、肥料部分3、計量施肥與施肥技術(shù)

編輯ppt1、植物營養(yǎng)與施肥原理植物體的組成成分；植物正常生長發(fā)育需要的營養(yǎng)元素種類；植物對養(yǎng)分的吸收及影響吸收的環(huán)境條件；介紹礦質(zhì)營養(yǎng)學(xué)說，最小養(yǎng)分律等施肥原理。編輯ppt2、肥料部分

★

各種肥料的成分、性質(zhì)；

★肥料施入土壤中的變化、被吸收的形態(tài)；

★

肥效的維持時間、施肥方法等。編輯ppt?

按作用把肥料分為直接肥料和間接肥料：

?直接肥料為直接營養(yǎng)作物的肥料，如氮、磷、鉀化肥。

?間接肥料為通過改善土壤的水、肥、氣、熱狀況達(dá)到營養(yǎng)作物目的的肥料，如石灰、石膏。

?有機(jī)肥為二者作用都有的肥料。肥料的種類和分類編輯ppt?按組成可把肥料分為三大類：銨態(tài)氮肥：NH3.H2ONH4HCO3(NH4)2SO4

氮肥硝態(tài)氮肥：NaNO3Ca(NO3)2NH4NO3

酰胺態(tài)氮肥：CO(NH2)2

水溶性磷肥：過磷酸鈣重過磷酸鈣磷肥弱酸溶性磷肥：鈣鎂磷肥沉淀磷肥

化學(xué)肥料難溶性磷肥：磷礦粉骨粉

鉀肥：硫酸鉀氯化鉀微肥：ZnSO4Na2B4O7.H2OCuSO4FeSO4.7H2O肥料化成：磷酸二氫鉀磷酸氫二銨復(fù)合(混)肥：混成：各種作物專用肥

生物肥料：磷細(xì)菌肥生物鉀肥固氮菌肥

有機(jī)肥料：人畜糞尿廄肥綠肥雜肥肥料的種類和分類編輯ppt?按來源分：農(nóng)家肥和商品肥肥料的種類和分類?按肥效快慢分：速效肥和遲效肥編輯ppt3、計量施肥與施肥技術(shù)

根據(jù)作物的養(yǎng)分平衡原理，土壤的肥力水平或其肥料的效應(yīng)函數(shù)，計算預(yù)計產(chǎn)量的施肥量。肥料的施用方法及有效施用技術(shù)。編輯ppt二、肥料學(xué)的研究方法

1、調(diào)查研究：查閱資料、調(diào)查座談會、現(xiàn)場觀察。編輯ppt2、試驗研究生物試驗：田間試驗：小區(qū)進(jìn)行

培養(yǎng)試驗：網(wǎng)溫室的砂培、水培、土培

化學(xué)試驗：常規(guī)分析：土壤、肥料的NPK…

化學(xué)速測：營養(yǎng)診斷生物物理試驗：利用15N、32P…等示蹤肥料，研究肥料的吸收利用規(guī)律數(shù)理統(tǒng)計法酶學(xué)診斷法編輯ppt由于一些營養(yǎng)元素是酶的組分，或是酶的活化劑，或是對酶結(jié)構(gòu)起穩(wěn)定作用，或有調(diào)節(jié)作用。因此了解植物體內(nèi)某種酶的活性變化就可以反映出植物的營養(yǎng)狀況。利用這一技術(shù)研究植物營養(yǎng)，被稱為酶學(xué)診斷法。酶學(xué)診斷法的主要優(yōu)點是反應(yīng)靈敏，往往在植物尚未出現(xiàn)缺素癥狀（即潛在缺素階段）時，就可測出酶活性的變化。但這一方法的不足之處是專一性差。因為，酶活性除受營養(yǎng)狀況影響外，還受許多因素的影響。此外，酶活性變化與養(yǎng)分供應(yīng)狀況雖有正相關(guān)關(guān)系，但很難精確地反映出植物體內(nèi)某一營養(yǎng)元素的實際水平。例如，植物體內(nèi)鋅營養(yǎng)狀況與碳酸酐酶的活性有很好的正相關(guān)，但由于植物體內(nèi)的碳酸酐酶活性變化幅度很大，而植物固定CO2并不需要很高的碳酸酐酶活性。因此通過碳酸酐酶活性的診斷，并不能獲得良好的結(jié)果。編輯ppt參考書：

《植物營養(yǎng)學(xué)》（上、下冊）（中國農(nóng)大）《植物營養(yǎng)與肥料》（浙江農(nóng)大）《蔬菜營養(yǎng)與施肥技術(shù)》（陳倫壽、陸景陵）《植物營養(yǎng)原理》（嚴(yán)小龍、黎秀彬）編輯ppt第八章作物營養(yǎng)與施肥原理作物生長發(fā)育從環(huán)境中吸收營養(yǎng)物質(zhì)，施肥是滿足作物營養(yǎng)的手段。要合理施肥，就要研究作物需要什么營養(yǎng)元素，作物怎樣吸收這些元素以及受哪些環(huán)境條件的影響？編輯ppt植物的營養(yǎng)成份（植物必需營養(yǎng)元素）

植物對養(yǎng)分的吸收（吸收的機(jī)理）養(yǎng)分在植物體內(nèi)的運輸 影響植物吸收養(yǎng)分的環(huán)境條件(元素間的相互關(guān)系)植物的營養(yǎng)特性（施肥的關(guān)鍵時期）

合理施肥的基本原理(李比希的三個學(xué)說和施肥方法)主要內(nèi)容及重點：編輯ppt第一節(jié)作物營養(yǎng)成份一、作物體內(nèi)元素組成及含量

水分

75％－95％新鮮作物

CH

O

N

95％－99％干物質(zhì)（5％－25％）

灰分元素CaKSiPSClAlNaFe…（1％－5％）

編輯ppt★灰分元素：將作物干物質(zhì)燃燒后，CHON以氣體形態(tài)揮發(fā)（氣態(tài)元素）殘留下的不揮發(fā)的物質(zhì)稱灰分，灰分中的元素稱灰分元素（幾十種）。如：CaKSiPSClAlNaFe…編輯ppt★

植物體中元素有七十多種，含量相差很大，影響因素：

植物的種類——遺傳因素，如：豆科植物含氮多、水稻含硅多，馬鈴薯、甜菜含鉀多；

環(huán)境條件，如：鹽生植物含鈉多、紅壤土上的植物含鋁多；施肥可以增加植物體內(nèi)該元素的含量。編輯ppt二、作物必需的營養(yǎng)元素

自然界的元素在植物體內(nèi)幾乎都能找到，但并非全部必需?？梢杂贸ツ骋辉氐臓I養(yǎng)液進(jìn)行培養(yǎng)試驗，通過作物生長和發(fā)育的情況判斷。阿?。―.I.Arnon）和斯托德（P.R.Stout）1939年提出了判斷植物必需營養(yǎng)元素的三條標(biāo)準(zhǔn)：編輯ppt1.缺少這種元素，作物生長發(fā)育受阻，不能完成生活周期——必要性2.缺少這種元素，作物出現(xiàn)某些特定癥狀，只有補(bǔ)充該元素才能恢復(fù)正?；蝾A(yù)防——專一性3.該元素在植物營養(yǎng)生理上表現(xiàn)出直接的效果，而不是改善了植物生長的環(huán)境條件而產(chǎn)生的間接效果——直接性編輯ppt目前認(rèn)為植物必需營養(yǎng)元素有17種

（大量元素9種，微量元素8種）：

大量營養(yǎng)元素主要吸收形態(tài)主要來源在干物質(zhì)中的含量（％）

CCO2

大氣45HH2O土壤水45OCO2O2

大氣和土壤空氣6

NNH4+NO3-

土壤1.5PH2PO4-HPO42-

土壤0.2KK+

土壤1.0

SSO42+

土壤0.1Ca

Ca2+

土壤

0.5MgMg2＋土壤0.2編輯ppt微量營養(yǎng)元素種類吸收形態(tài)含量主要來源ClCl-0.01土壤FeFe3＋

Fe2＋

0.01土壤MnMn2+0.005土壤BBO33-B4O72-0.002土壤ZnZn2+0.002土壤CuCu+Cu2+0.0006土壤MoMoO42-0.00001土壤鎳（Ni）編輯ppt（四）必需營養(yǎng)元素間的相互關(guān)系1.同等重要律－－植物必需營養(yǎng)元素在植物體內(nèi)的數(shù)量不論多少都是同等重要的

生產(chǎn)上要求：平衡供給養(yǎng)分2.不可代替律－－植物的每一種必需營養(yǎng)元素都有特殊的功能，不能被其它元素所代替

生產(chǎn)上要求：全面供給養(yǎng)分編輯ppt三、必需元素的作用第一類：C、H、O、N、S

1.組成有機(jī)體的結(jié)構(gòu)物質(zhì)和生活物質(zhì) 2.組成酶促反應(yīng)的原子基團(tuán)第二類：P、B

1.形成連接大分子的酯鍵 2.儲存及轉(zhuǎn)換能量第三類：K、Mg、Ca、Mn、Cl

1.維護(hù)細(xì)胞內(nèi)的有序性，如滲透調(diào)節(jié)、電性平衡等 編輯ppt

2.活化酶類 3.穩(wěn)定細(xì)胞壁和生物膜構(gòu)型第四類：Fe、Cu、Zn、Mo、Ni

1.組成酶輔基 2.組成電子轉(zhuǎn)移系統(tǒng)

植物必需營養(yǎng)元素的各種功能一般通過植物的外部形態(tài)表現(xiàn)出來。而當(dāng)植物缺乏或過量吸收某一元素時，會出現(xiàn)特定的外部癥狀，這些癥狀統(tǒng)稱為“植物營養(yǎng)失調(diào)癥”，包括“營養(yǎng)元素缺乏癥”和“元素毒害癥”。編輯ppt第二節(jié)植物對養(yǎng)分的吸收吸收的含義吸收形式吸收部位植物的養(yǎng)分吸收－是指養(yǎng)分進(jìn)入植物體內(nèi)的過程泛義－指養(yǎng)分從外部介質(zhì)進(jìn)入植物體中的任何部分確切－指養(yǎng)分通過細(xì)胞原生質(zhì)膜進(jìn)入細(xì)胞內(nèi)的過程離子或無機(jī)分子－為主有機(jī)形態(tài)的物質(zhì)－少部分礦質(zhì)養(yǎng)分：根為主，葉也可

根部吸收氣態(tài)養(yǎng)分：葉為主，根也可葉部吸收編輯ppt根是作物吸收養(yǎng)分的主要器官，吸收最集中的部位在根毛區(qū)。吸收形態(tài)：

離子態(tài)：NO3-NH4+HPO42-…

分子態(tài)：尿素AA生長素CO2…

Ⅰ、根部對養(yǎng)分的吸收編輯ppt根系對養(yǎng)分吸收的過程包括：1.養(yǎng)分向根表面的遷移2.養(yǎng)分進(jìn)入質(zhì)外體3.養(yǎng)分進(jìn)入共質(zhì)體養(yǎng)分：土壤 根表 根內(nèi)

遷移 吸收截獲質(zhì)流擴(kuò)散 主動被動編輯ppt一、土壤養(yǎng)分向根表的遷移

1、截獲（Interception）：植物根系與土壤中各養(yǎng)分直接接觸時獲取養(yǎng)分的方式。實質(zhì)：接觸交換

（1）影響因素：根系體積、養(yǎng)分濃度（2）數(shù)量：約占1％，遠(yuǎn)小于植物的需要編輯ppt2、質(zhì)流（Massflow）

：土壤中養(yǎng)分離子隨水流動到達(dá)根表的過程。（1）影響因素：與蒸騰作用呈正相關(guān) 與離子在土壤溶液中的溶解度呈正相關(guān)（2）遷移的離子：氮(硝態(tài)氮)、鈣、鎂、硫編輯ppt3、擴(kuò)散（Diffusion）：土壤中的養(yǎng)分離子從高濃度向低濃度的運動叫擴(kuò)散。（1）影響因素：濃度差、土壤濕度、擴(kuò)散系數(shù)、土壤溫度、土壤質(zhì)地（2）遷移的離子：磷、鉀、氮（銨態(tài)氮）

銅、錳、鐵、鋅

硼以質(zhì)流和擴(kuò)散各占一半；鉬含量低時以擴(kuò)散為主，含量高時以質(zhì)流為主。編輯ppt二、植物根系對離子態(tài)養(yǎng)分的吸收（一）質(zhì)外體和共質(zhì)體的概念

對于植物的吸收和運輸而言，植物體可以分為二部分：1.質(zhì)外體（Apoplast）－－指細(xì)胞原生質(zhì)膜以外的空間，包括細(xì)胞壁、細(xì)胞間隙和木質(zhì)部導(dǎo)管。2.共質(zhì)體（Symplast）－－指原生質(zhì)膜以內(nèi)的物質(zhì)和空間，包括原生質(zhì)體、內(nèi)膜系統(tǒng)及胞間連絲等。胞間連絲－－相鄰細(xì)胞之間的原生質(zhì)絲，是細(xì)胞之間物質(zhì)運輸?shù)闹饕ǖ馈＞庉媝pt研究：“饑餓”狀態(tài)的植物根系對某一養(yǎng)分的吸收發(fā)現(xiàn)：開始時，養(yǎng)分進(jìn)入根系的速度較快，過一段時間后逐漸減慢，最后穩(wěn)定在一速度。 陽離子

陰離子

吸收量時間養(yǎng)分進(jìn)養(yǎng)分正入質(zhì)外在進(jìn)入體為主共質(zhì)體編輯ppt（二）養(yǎng)分進(jìn)入質(zhì)外體 由于質(zhì)外體與外界相通，養(yǎng)分離子能以質(zhì)流、擴(kuò)散或靜電吸引的方式自由進(jìn)入 質(zhì)外體也被稱作自由空間自由空間－－是指根部某些組織或細(xì)胞能允許外部溶液通過自由擴(kuò)散而進(jìn)入的那些區(qū)域，包括細(xì)胞間隙、細(xì)胞壁到原生質(zhì)膜之間的空隙習(xí)慣上可分為水分自由空間和杜南自由空間水分自由空間－－是指被水分占據(jù)并能和外部介質(zhì)溶液達(dá)到物理化學(xué)平衡的那部分質(zhì)外體區(qū)域杜南自由空間－－是指質(zhì)外體中因受電荷影響，養(yǎng)分離子不能自由移動和擴(kuò)散的那部分區(qū)域編輯ppt（三）養(yǎng)分進(jìn)入共質(zhì)體 養(yǎng)分需要通過原生質(zhì)膜才能進(jìn)入共質(zhì)體原生質(zhì)膜的特點：具有選擇透性的生物半透膜原生質(zhì)膜的結(jié)構(gòu)：“流動鑲嵌模型”

原生質(zhì)膜是一個具有精密結(jié)構(gòu)的屏障，對不同的物質(zhì)具有不同的透性。一些親脂性非極性分子或不帶電的極性小分子能溶于雙層磷脂層中，因而能以擴(kuò)散的形式透過質(zhì)膜。而極性大分子或帶電離子則要借助膜上的某些物質(zhì)才能透過。這種借助膜上物質(zhì)進(jìn)行穿透的過程叫運輸（transport）。對植物而言，習(xí)慣上也叫吸收（absorption）。編輯ppt親脂性分子：O2，N2，苯不帶電極性小分子：H2O，CO2，甘油不帶電極性大分子：葡萄糖，蔗糖帶電離子：H+，Na+,HCO3-,K+,Ca2+,Cl-,Mg2+等被動運輸（順濃度或電化學(xué)勢梯度）簡單擴(kuò)散通道蛋白易化擴(kuò)散載體（或泵）主動運輸（逆濃度或電化學(xué)勢梯度）原生質(zhì)膜透性示意圖編輯ppt1.被動吸收（Passiveabsorption）定義：膜外養(yǎng)分順濃度梯度（分子）或電化學(xué)勢梯度（離子）、不需消耗代謝能量而自發(fā)地（即沒有選擇性地）進(jìn)入原生質(zhì)膜的過程。形式：(1)簡單擴(kuò)散：如親脂性分子(O2、N2)、不帶電極性小分子(H2O、CO2、甘油)(2)易化擴(kuò)散：主要形式。編輯ppt機(jī)理如下：通道蛋白（channelprotein）：認(rèn)為貫穿雙層磷脂層的蛋白質(zhì)在一定條件下開啟，成為一定類型離子的“通道”。b.運輸?shù)鞍祝╰ransportprotein）：認(rèn)為運輸?shù)鞍自陔x子的電化學(xué)勢作用下，與離子結(jié)合并產(chǎn)生構(gòu)型變化，從而將離子翻轉(zhuǎn)“倒入”膜內(nèi)。

離子的運輸動力來自膜間的電化學(xué)勢梯度，當(dāng)膜兩邊的電化學(xué)勢梯度相等時，離子達(dá)到動態(tài)平衡，凈吸收停止。編輯ppt2.主動吸收（activeabsorption）定義：膜外養(yǎng)分逆濃度梯度或電化學(xué)勢梯度、需要消耗代謝能量、有選擇性地進(jìn)入原生質(zhì)膜內(nèi)的過程機(jī)理(1)載體解說

①載體（carrier）－－指生物膜上存在的能攜帶離子通過膜的大分子。這些大分子形成載體時需要能量（ATP）。

載體對一定的離子有專一的結(jié)合部位，能有選擇性地攜帶某種離子通過膜。編輯ppt磷酸脂酶ACP磷酸激酶ACPIC膜外內(nèi)未活化載體載體－離子復(fù)合物離子活化載體ATPADPPi線粒體載體假說圖解P②載體轉(zhuǎn)運離子的過程編輯ppta.

細(xì)胞內(nèi)線粒體氧化磷酸化產(chǎn)生ATP，供載體活化所需b.

非活化載體(IC)在磷酸激酶的作用