植物營養學

植物營養學是研究植物對營養物質的吸收，運輸，轉化和利用的規律及植物與外界環境之間營養物質和能量交換的學科。目的是提高作物產量和改良產品質量。

基本介紹

• 中文學名：植物營養學
• 英文：plant nutriology
• 目的：提高作物產量和改善產品質量
• 研究方法：生物田間試驗法、生物模擬法等
• 研究範疇：植物營養生理學、植物根際營養等
• 研究方向：逆境植物營養等

植物營養學是研究植物對營養物質的吸收，運輸，轉化和利用的規律及植物與外界環境之間營養物質和能量交換的學科。目的是提高作物產量和改良產品質量。

植物營養學的主要任務是闡明植物體與外界環境之間營養物質交換和能量交換的具體過程，以及內營養物質運輸，分配和能量轉化的規律，並在此基礎上通過施用合理肥料的手段為植物提供充足的養分，創造良好的營養環境，或通過改良植物遺傳特性的手段來調節植物體的代謝，提高植物營養效率，從而達到提高作物產量和改善產品品質的目的．

發展歷程

我國農業生產的歷史悠久,在施用肥料促進促進植物生長方面積累了非常豐富的經驗,但對植物營養科學理論的探索,最早是從西歐開始的。

尼古拉斯（Nicholas,1401-1446）是第一個從事植物學營養研究的人,他認為植物從土壤中吸收養分與吸收水分的某些過程有關,200年後,海爾蒙特（Van Helmont,1577-1644）於1640年在布魯塞爾進行了著名的柳條試驗,得出柳樹的增重來自水而不是來自大氣和土壤的結論.雖然這個結論是錯誤的,但他成功的把科學的試驗方法引入了植物營養的領域.

1804年,索秀爾(de Saussure)採用了精確的定量分析方法測定了空氣中的二氧化碳含量以及在二氧化碳含量不同的空氣中所培養的植物體內碳素不同,證明了植物體內的碳來自空氣中的二氧化碳,是植物同化作用的結果.而植物的灰分則來自土壤;碳,氫,氧來自空氣和水

19世紀初期，德國學者泰伊爾(Von Thaer,1752-1828)提出腐殖質營養學說.他認為,土壤肥力取決於腐殖質的含量,腐殖質是土壤中唯一的植物營養物質;而礦物質只是起間接作用.

布森高(Boussingault,1802-1887)法國農業化學家是採用田間試驗方法研究植物營養的創始人.他採用索秀爾的定量分析方法,研究碳素同化和氮素營養問題.

李比希(Justus von Liebig,1803-1873)國際公認的植物營養科學的奠基人.他提出了植物礦質營養學說,養分歸還學說和最小養分律.

植物營養學

植物礦質營養學說指出:植物的原始養分只能是礦物質.否定了當時非常流行的腐殖質營養學說.植物礦質營養學說也是植物營養學新舊時代分界線和轉折點.

養分歸還學說提出:植物以不同的方式從土壤中吸取礦質養分,使土壤中的養分逐漸減少,連續種植會使土壤貧瘠,甚至寸草不生.為了維持養分平衡,就必須把從土壤中帶走的礦質養分和氮素以施肥的方式歸還給土壤.

最小養分律理論:作物的產量受土壤中相對含量小的養分所控制,作物產量的高低則隨最小養分補充量的多少而變化.最小養分律還指出了作物的產量與養分供應上的矛盾,表明施肥應有針對性.

1843年魯茨創立洛桑試驗站.19世紀末生物試驗的方法已基本完善.並開始發展為試驗網.

Horst Marschner（？-1996）德國霍恩海姆大學（Hohenheim）植物營養所教授，世界著名植物營養學家，現代植物營養學的奠基人。他的研究極大地促進了植物營養從根際過程到養分吸收和利用各領域研究的快速發展，著有《Marschner's Mineral Nutrition of Higher Plants（高等植物礦質營養）》。

研究範疇

植物營養生理學

(1)營養生理學:即養分元素的生理功能與養分的再循環,再利用,養分的吸收,養分在體內的長距離和短距離運輸,養分的分配等。

(2)產量生理學:即研究主要農作物產量的形成,養分的分配和調節過程,源-庫關係及其在產量形成過程中的作用:研究利用各種內外激素或調節劑對產量形成的調控和機理。

(3)逆境生理學:即研究植物在旱,澇,鹽鹼,高溫,寒冷,病蟲害,通氣不良,營養缺乏或失調等逆境條件下的生理變化及適應機理,通過營養調節挖掘植物抗逆性的遺傳潛力。

植物根際營養

研究根-土界面微域中養分,水分以及其他物質的轉換規律和生物效應:植物-土壤-微生物及環境因素之間物質循環,能量轉化的機理及調控措施.

植物營養遺傳學

研究不同植物種類及品種的礦質營養效率基因型差異的生理與分子機理及遺傳規律.以便篩選和培育出高營養效率植物新品種.

植物營養生態學

研究不同生態類型中各種營養元素在土壤圈,水圈,大氣圈,生物圈中的遷移,轉化和循環規律;各種養分退化生態環境重建過程中的營養機理,污染土壤和環境的生物修復機理等重金屬和污染物在食物鏈中的富集,遷移規律及調控措施。

植物的土壤營養

(1)土壤養分行為學:土壤中各種養分的形態,含量,吸附.固定等轉化和遷移的規律;有效養分的形態,其形成過程及影響因素;各種養分的生物有效性以及土壤肥力水平與植物營養的關係。

(2)土壤肥力學:研究在農業耕作條件下,施肥對土壤肥力演變的影響;闡明維持和提高土壤肥力的農業措施與影響條件。

肥料學及現代施肥技術

研究各類肥料的理化性狀和農藝評價,在土壤中的行為,對植物的營養性;建立以有機,無機肥料合理分配為中心的輪作施肥制以及建立電子計算機作物施肥決策與諮詢系統,推行定量化配方施肥新技術。

研究方法

生物田間試驗法

植物營養學科最基本的研究方法.

生物模擬法

藉助盆缽,培養盒等特殊的裝置種植物進行植物營養的研究,通常稱為盆栽試驗或培養試驗.

化學分析法

研究植物,土壤,肥料體系內營養物質的含量,分布與動態變化的必要手段.

數理統計法

在現代植物營養研究中,數理統計已成為指導試驗設計,檢驗試驗數據資料不可缺少的手段和方法.

核素技術法

利用放射性和穩定性同位素的示蹤特性,追蹤他們的變化以揭示物質運動的規律.

酶學診斷法

由於一些營養元素是酶的活化劑,或是對酶結構起穩定作用,或有調節作用.因此了解植物體內某種酶的活性變化就可以反映出植物的營養狀況.