第一章 植物营养学科的 建立与发展概况精选PPT.ppt

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1、第一章 植物营养学科的 建立与发展概况第1页，本讲稿共27页第一节第一节 植物营养学的发展概况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，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，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物质养分等间题进行的。第2页，本讲稿共2

2、7页一、植物营养学的早期研究一、植物营养学的早期研究1.布森高布森高(Boussingault)1834年，开创了田间试验年，开创了田间试验2.鲁茨鲁茨(Lawes)1843年创立英国洛桑试验站年创立英国洛桑试验站3.萨克斯萨克斯(Sachs)和克诺普和克诺普(Knop)1860年和年和1861年，水培试年，水培试验研究的先躯验研究的先躯4.普良尼施尼柯夫普良尼施尼柯夫20世纪初，主张把植物土壤肥料联世纪初，主张把植物土壤肥料联系起来研究，提出系起来研究，提出“肥肥土，土肥苗肥肥土，土肥苗”的观点，形成了的观点，形成了“生理生理学路线的农业化学派学路线的农业化学派”5.罗宗洛罗宗洛20世纪世纪

3、2030年代，在氮素营养及微量元素方面做了大年代，在氮素营养及微量元素方面做了大量工作量工作6.阿农阿农(Arnon)和斯道特和斯道特(Stout)1939年，提出高等植物必需营养年，提出高等植物必需营养元素的三条标准元素的三条标准第3页，本讲稿共27页英国洛桑试验站英国洛桑试验站鲁茨鲁茨(Lawes)第4页，本讲稿共27页7.植物必需微量元素的发现和确定：植物必需微量元素的发现和确定：1860，19221938，1954 8.霍格兰霍格兰(Hoagland)和和阿农阿农(Arnon)20世纪世纪2030年代年代，研究营，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，沿用至养液

4、中营养元素的比例和浓度，发表了许多标准的营养液配方，沿用至今今9.元素功能等方面研究：元素功能等方面研究：深入理解了深入理解了16种必需营养元素得营养生理作用；种必需营养元素得营养生理作用；明确明确了有益元素及其与有害元素间的差异；了有益元素及其与有害元素间的差异；加强了中量元加强了中量元素得研究；素得研究；认识了营养元素之间相互作用认识了营养元素之间相互作用的重要性；的重要性；微量元素的功能研究进展迅速；微量元素的功能研究进展迅速；完善了养分跨膜运输理论，更新了许多传统概念完善了养分跨膜运输理论，更新了许多传统概念第5页，本讲稿共27页10.根系研究工作进展迅速：根系研究工作进展迅速：海得海

5、得尔尔(Hiltner)在在1904年提出根际得概念；年提出根际得概念；德国德国马斯纳马斯纳(H.Marschner)自自20世纪世纪80年代以来，系统地开展了植物根年代以来，系统地开展了植物根际营养的研究；际营养的研究；11.创立创立“植物营养遗传学植物营养遗传学”：美国的爱泼斯坦美国的爱泼斯坦(E.Epstien)在植物在植物的矿质营养的矿质营养(1972年年)一书中详细叙述了植物营养遗传性状；一书中详细叙述了植物营养遗传性状；我国的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国内外处于领先地位

6、12.提出提出“植物营养生态学植物营养生态学”：研究研究植物土壤及其环境植物土壤及其环境的相互关系；的相互关系；Rorison在植物矿质营养的生态问题在植物矿质营养的生态问题(1969)一书总结了当时植物营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养生态的研究成果；近年来环境保护更成为研究的热点第6页，本讲稿共27页Dennis HoaglandUniversity of California“植物营养遗传学植物营养遗传学”和“植物营养生态学植物营养生态学”都是都是2121世纪人类重要的研究课题世纪人类重要的研究课题Emanuel Epstein:University

7、 of California第7页，本讲稿共27页Von ThaerAlbrecht Thaer wurde 1752 in Celle(Niedersachsen)geboren.Er studierte in Gttingen Medizin und lie sich dann in seiner Heimat als Arzt nieder,wo er sehr erfolgreich praktizierte und bald zum kniglichen Leibarzt und Stadtphysikus ernannt wurde.第8页，本讲稿共27页杰出学者，光辉著作杰出学者

8、，光辉著作纪念农业化学奠基者纪念农业化学奠基者 尤尤李比希逝世李比希逝世110周年周年(金善宝，金善宝，1983)Justus von Liebig1803-1873二、李比希对植物营养学的贡献二、李比希对植物营养学的贡献 第9页，本讲稿共27页作物产量的高低作物产量的高低受土壤中相对含受土壤中相对含量最低的养分所量最低的养分所制约。也就是说，制约。也就是说，决定作物产量的决定作物产量的是土壤中相对含是土壤中相对含量最少的养分。量最少的养分。最小养分律示意图最小养分律示意图最小养分律最小养分律（1843年）年）第10页，本讲稿共27页三植物营养学科近年来的发展趋势三植物营养学科近年来的发展趋势

9、 100多年来，植物营养学从零散的经验和现多年来，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，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它经历了植物营养研究的古典时期(19世纪世纪)、新古、新古典发展时期典发展时期(20世纪前半叶世纪前半叶)和现代植物营养发展时和现代植物营养发展时期期(20世纪世纪50年代以后年代以后)。在现代植物营养发展时期，。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的研究领域并获得大量成果。经过

10、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，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。内容更加丰富，并具有现代科技特点的一门学科。第11页，本讲稿共27页第二节第二节 植物营养学的范畴植物营养学的范畴及主要研究方法及主要研究方法植物营养学是农业生物学中的一个重要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，在土最终目的在于以植物营养特性为依据，在土壤供肥的基

11、础上，通过施肥措施，为植物提壤供肥的基础上，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，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。并对环境质量和土壤培肥做出应有的贡献。第12页，本讲稿共27页一、主要的研究范畴一、主要的研究范畴l1.植物营养生理学主要研究植物营养生理学主要研究：(1)营养生理学营养生理学(2)产量生理学产量生理学(3)逆境生理学逆境生理学l2.植物根际营养植物根际营养l3.植物营养遗传学植物营养遗传学l4.植物营养生态学植物营养生态学l5.植物的土

12、壤营养主要研究：植物的土壤营养主要研究：(1)土壤养分行为学土壤养分行为学(2)土壤肥力学土壤肥力学l6.肥料学及现代施肥技术肥料学及现代施肥技术第13页，本讲稿共27页1.植物营养生理学植物营养生理学营养元素生理学：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；等；产量生理学：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、库研究主要农作物产量的形成、养分的分配和调节过程、库-源源关系及其在产

13、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；产量形成过程的调控和机理；逆境生理学：逆境生理学：研究植物在旱、涝、盐碱、高温、寒冷、病虫害、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。化规律，通过营养调节挖掘植物抗逆性的基因型潜力。第14页，本讲稿共27页2.2.植物根际营养植物根际营养主要研究主要研究根土界面根土界面微域中养分、水分及其它微

14、域中养分、水分及其它物质的转化规律和生物效物质的转化规律和生物效应；应；植物土壤微生物植物土壤微生物及环境因素及环境因素之间物质循环、之间物质循环、转化的机制及调控措施。转化的机制及调控措施。第15页，本讲稿共27页3.3.植物营养遗传学植物营养遗传学主要研究不同植物种类及品种的主要研究不同植物种类及品种的矿质营养效率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。以便筛选和培育出高效营养基因型植物新品种。第16页，本讲稿共27页4.4.植物营养生态学植物营养生态学主主要要研研究究不不同同生

15、生态态类类型型中中各各种种营营养养元元素素在在土土壤壤圈圈、水水圈圈、大大气气圈圈、生生物物圈圈中中的的转转化化和和迁迁移移规规律律；各各种种养养分分和和环环境境生生态态系系统统的的关关系系，其其中中包包括括重重金金属属和和污污染染物物在在食食物物链链中中的的富富集、迁移规律和调控措施。集、迁移规律和调控措施。不同生态系统地下不同生态系统地下“透视透视”热热带带雨雨林林热热带带雨雨林林落落叶叶阔阔叶叶落落叶叶阔阔叶叶针针 叶叶 林林针针 叶叶 林林荒荒漠漠荒荒漠漠草草 地地草草 地地第17页，本讲稿共27页土土壤壤养养分分行行为为学学：土土壤壤中中各各种种养养分分的的形形态态、含含量量、吸吸附

16、附固固定定等等转转化化和和迁迁移移的的规规律律；有有效效养养分分的的形形态态、形形成成过过程程及及影影响响因因素素；各各种种养养分分的的生生物物有有效效性性以以及及土土壤壤肥肥力力水水平平与与植植物物营养的关系；营养的关系；土土壤壤肥肥力力学学：研研究究在在农农业业耕耕作作条条件件下下，施施肥肥对对土土壤壤肥肥力力演演变变的的影影响响；阐阐明明维维持持和和提提高高土土壤壤肥肥力力的的农农业业措措施施与与影影响条件。响条件。5.5.植物的土壤营养植物的土壤营养第18页，本讲稿共27页6.6.肥料学与现代施肥技术肥料学与现代施肥技术主主要要研研究究各各类类肥肥料料的的理理化化性性状状和和农农艺艺评

17、评价价，在在土土壤壤中中的的行行为为，对对植植物物的的有有效效性性；建建立立以以有有机机、无无机机肥肥料料合合理理分分配配为为中中心心的的轮轮作作施施肥肥制制度度以以及及建建立立电电子子计计算算机机作作物物施施肥肥决决策策与与咨咨询询系系统统，推推行行定定量量化化配配方方施施肥肥新新技术技术。第19页，本讲稿共27页第20页，本讲稿共27页二、传统与现代研究方法及评价二、传统与现代研究方法及评价(一一)传统研究方法传统研究方法l1.生物田间试验法生物田间试验法l2.生物模拟法：生物模拟法：盆盆栽试验：栽试验：土培法、砂培法和水培法土培法、砂培法和水培法培养试验：培养试验：分根培养、流动培养和灭

18、菌培养分根培养、流动培养和灭菌培养l3.化学分析法化学分析法l4.数理统计法数理统计法l5.核素技术法核素技术法l6.酶学诊断法酶学诊断法第21页，本讲稿共27页1.1.生物田间试验法生物田间试验法在在田田间间自自然然条条件件下下进进行行，是是植植物物营营养养学科中最基本的研究方法；学科中最基本的研究方法；试试验验条条件件最最接接近近农农业业生生产产要要求求，能能较较客客观观地地反反映映生生产产实实际际，所所得得结结果果对对生生产有直接的指导意义；产有直接的指导意义；田田间间自自然然条条件件有有时时很很难难控控制制，不不适适合合进进行行单单因因素素试试验验。此此法法应应与与其其它它方方法法结结

19、合合起起来来运用。运用。第22页，本讲稿共27页2.生物模拟试验法生物模拟试验法运运用用特特殊殊装装置置，给给予予特特殊殊条条件件便便于于调调控控水水、肥肥、气气、热热和和光光照照等等因因素素，有有利利于于开开展展单单因因子子的的研研究究，多多用用于于田田间间条条件件下下难难以以进进行行的的探探索索性性试试验验。所得结果往往带有一所得结果往往带有一定局限性，需要进一步在定局限性，需要进一步在田间试验中验证，然后再田间试验中验证，然后再应用于生产。应用于生产。第23页，本讲稿共27页3.化学分析法化学分析法研研究究植植物物、土土壤壤和和肥肥料料体体系系内内营营养养物物质质含含量量、形形态态、分分

20、布布与与动动态态变变化化的的必必要要手手段段，是进行是进行植物营养诊断植物营养诊断所不可少的方法。所不可少的方法。在在大大多多数数情情况况下下，此此法法应应与与其其它它方方法法结结合合运运用用，但但手手续续繁繁多多，工工作作量量大大。近近十十几几年年来来，有有各各种种自自动动化化测测试试仪仪器器相相继继问问世世，从而克服了这一缺点。从而克服了这一缺点。第24页，本讲稿共27页4.4.数理统计法数理统计法指导试验设计，检验试验数据；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；作出正确的帮助试验者评定试验结果的可靠性；作出正确的科学结论。科学结论。计计算算机机技技术术的的应应用用，

21、可可进进行行大大量量数数据据处处理理，可可进进行行数数学学模模拟，建立数学模型等。拟，建立数学模型等。第25页，本讲稿共27页5.核素技术法（同位素示踪技术法）核素技术法（同位素示踪技术法）利利用用放放射射性性和和稳稳定定性性同同位位素素的的示示踪踪特特性性，揭揭示示养养分分运动的规律；运动的规律；缩缩短短试试验验进进程程，解解决决其其它它试试验验方方法法难难以以深深入入的的问题问题。6.酶学诊断法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，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，能及时提供信息反应灵敏，能及时提供信息专一性较差，需累积经验专一性较差，需累积经验。第26页，本讲稿共27页(二二)现代研究方法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、的发展，如示踪技术、X光衍射、电子探针、电镜观察光衍射、电子探针、电镜观察以及各种精密仪器，如电超滤以及各种精密仪器，如电超滤(EUF)仪、等离子发射光仪、等离子发射光谱仪谱仪(ICP)、色谱仪、流动分析仪等的问世，使植物营、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。加速植物营养学学科向纵深发展。第27页，本讲稿共27页