第一章植物营养学科的建立与发展概况

第一章植物营养学科的 建立与发展概况 Plant Nutrition

第一节植物营养学的发展概况 我国农业生产的历史悠久，在施用肥料促进植物生长方面积累了丰富的经验，但对植物营养科学理论的探索，最早是从西欧开始的。当时，科学家研究植物营养主要是围绕着植物生长发育究竟需要什么物质，所需的物质是矿物质养分还是有机物质养分等间题进行的。

一、植物营养学的早期研究 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 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) 英国洛桑试验站

7. 植物必需微量元素的发现和确定：1860，1922～1938，1954 8. 霍格兰(Hoagland)和阿农(Arnon)－－ 20世纪20～30年代，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，沿用至今 9. 元素功能等方面研究：① 深入理解了16种必需营养元素得营养生理作用； 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； ④ 认识了营养元素之间相互作用的重要性； ⑤ 微量元素的功能研究进展迅速； 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： ① 海得尔(Hiltner)在1904年提出根际得概念； ② 德国马斯纳(H. Marschner)自20世纪80年代以来，系统地开展了植物根际营养的研究； 11. 创立“植物营养遗传学”：美国的爱泼斯坦(E. Epstien)在《植物的矿质营养》( 1972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》，我校植物营养遗传方面的研究在国内外处于领先地位 12. 提出“植物营养生态学”：研究植物－土壤及其环境的相互关系；Rorison在《植物矿质营养的生态问题》(1969)一书总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

“植物营养遗传学”和“植物营养生态学”都是21世纪人类重要的研究课题“植物营养遗传学”和“植物营养生态学”都是21世纪人类重要的研究课题 Dennis HoaglandUniversity of California Emanuel Epstein : University of California

Von Thaer Albrecht Thaer wurde 1752 in Celle (Niedersachsen) geboren. Er studierte in Göttingen Medizin und ließ sich dann in seiner Heimat als Arzt nieder, wo er sehr erfolgreich praktizierte und bald zum königlichen Leibarzt und Stadtphysikus ernannt wurde.

二、李比希对植物营养学的贡献 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 (金善宝，1983) Justus von Liebig 1803-1873

最小养分律（1843年） 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

三　植物营养学科近年来的发展趋势 100多年来，植物营养学从零散的经验和现象描述到揭示机理，最后建立起完整的学科体系，它经历了植物营养研究的古典时期(19世纪)、新古典发展时期(20世纪前半叶)和现代植物营养发展时期(20世纪50年代以后)。在现代植物营养发展时期，植物营养学科逐渐与其他学科相互渗透，形成许多新的研究领域并获得大量成果。经过长期积累并不断充实，植物营养学已逐渐发展形成一门体系更为完整，内容更加丰富，并具有现代科技特点的一门学科。

第二节 植物营养学的范畴　　　　　　　　及主要研究方法　　　植物营养学是农业生物学中的一个重要分支。它是一门与多种学科相互联系、相互交叉和相互渗透的学科。研究植物营养学的最终目的在于以植物营养特性为依据，在土壤供肥的基础上，通过施肥措施，为植物提供良好的营养环境，在其他农业技术措施的配合下，达到高产、优质、高效的综合效果，并对环境质量和土壤培肥做出应有的贡献。

一、主要的研究范畴 • 1. 植物营养生理学主要研究：(1) 营养生理学 (2)产量生理学 (3) 逆境生理学 • 2. 植物根际营养 • 3.植物营养遗传学 • 4.植物营养生态学 • 5.植物的土壤营养主要研究：(1) 土壤养分行为学 (2) 土壤肥力学 • 6. 肥料学及现代施肥技术

1. 植物营养生理学 营养元素生理学：研究养分元素的营养生理功能与养分的再循环、再利用，养分的吸收、养分在植物体内的长距离与短距离运输、养分的分配等；产量生理学：研究主要农作物产量的形成、养分的分配和调节过程、库-源关系及其在产量形成过程中的作用；研究利用各种内外源激素或调节剂对产量形成过程的调控和机理；逆境生理学：研究植物在旱、涝、盐碱、高温、寒冷、病虫害、通气不良、营养不足或失调等逆境条件下的生理变异及适应性变化规律，通过营养调节挖掘植物抗逆性的基因型潜力。

2. 植物根际营养 主要研究根－土界面微域中养分、水分及其它物质的转化规律和生物效应；植物－土壤－微生物及环境因素之间物质循环、转化的机制及调控措施。

3. 植物营养遗传学 主要研究不同植物种类及品种的矿质营养效率基因型差异的生理生化特征、生态变异和遗传控制机理，以便筛选和培育出高效营养基因型植物新品种。

4. 植物营养生态学 主要研究不同生态类型中各种营养元素在土壤圈、水圈、大气圈、生物圈中的转化和迁移规律；各种养分和环境生态系统的关系，其中包括重金属和污染物在食物链中的富集、迁移规律和调控措施。不同生态系统地下“透视” 热带雨林落叶阔叶针叶林荒漠草地

5. 植物的土壤营养 土壤养分行为学：土壤中各种养分的形态、含量、吸附固定等转化和迁移的规律；有效养分的形态、形成过程及影响因素；各种养分的生物有效性以及土壤肥力水平与植物营养的关系；土壤肥力学：研究在农业耕作条件下，施肥对土壤肥力演变的影响；阐明维持和提高土壤肥力的农业措施与影响条件。

6. 肥料学与现代施肥技术 主要研究各类肥料的理化性状和农艺评价，在土壤中的行为，对植物的有效性；建立以有机、无机肥料合理分配为中心的轮作施肥制度以及建立电子计算机作物施肥决策与咨询系统，推行定量化配方施肥新技术。

二、传统与现代研究方法及评价 (一)传统研究方法 • 1. 生物田间试验法 • 2. 生物模拟法：盆栽试验：土培法、砂培法和水培法培养试验：分根培养、流动培养和灭菌培养 • 3. 化学分析法 • 4. 数理统计法 • 5. 核素技术法 • 6. 酶学诊断法

1. 生物田间试验法 在田间自然条件下进行，是植物营养学科中最基本的研究方法；试验条件最接近农业生产要求，能较客观地反映生产实际，所得结果对生产有直接的指导意义；田间自然条件有时很难控制，不适合进行单因素试验。此法应与其它方法结合起来运用。

2. 生物模拟试验法 运用特殊装置，给予特殊条件便于调控水、肥、气、热和光照等因素，有利于开展单因子的研究，多用于田间条件下难以进行的探索性试验。所得结果往往带有一定局限性，需要进一步在田间试验中验证，然后再应用于生产。

3. 化学分析法 研究植物、土壤和肥料体系内营养物质含量、形态、分布与动态变化的必要手段，是进行植物营养诊断所不可少的方法。在大多数情况下，此法应与其它方法结合运用，但手续繁多，工作量大。近十几年来，有各种自动化测试仪器相继问世，从而克服了这一缺点。

4. 数理统计法 指导试验设计，检验试验数据；帮助试验者评定试验结果的可靠性；作出正确的科学结论。计算机技术的应用，可进行大量数据处理，可进行数学模拟，建立数学模型等。

5. 核素技术法（同位素示踪技术法） 利用放射性和稳定性同位素的示踪特性，揭示养分运动的规律；缩短试验进程，解决其它试验方法难以深入的问题。 6. 酶学诊断法通过酶活性的变化了解植物体内养分的丰缺状况，反应灵敏，能及时提供信息专一性较差，需累积经验。

(二)现代研究方法 　近十几年来，研究植物营养的方法和技术有了很大的发展，如示踪技术、X光衍射、电子探针、电镜观察以及各种精密仪器，如电超滤(EUF)仪、等离子发射光谱仪(ICP)、色谱仪、流动分析仪等的问世，使植物营养研究工作的手段有了明显的提高和改善，这无疑能加速植物营养学学科向纵深发展。

第一章 植物营养学科的 建立与发展概况