[科普中国]-植物营养学

植物营养学是研究植物对营养物质的吸收，运输，转化和利用的规律及植物与外界环境之间营养物质和能量交换的学科。目的是提高作物产量和改良产品质量。

植物营养学的主要任务是阐明植物体与外界环境之间营养物质交换和能量交换的具体过程，以及内营养物质运输，分配和能量转化的规律，并在此基础上通过施用合理肥料的手段为植物提供充足的养分，创造良好的营养环境，或通过改良植物遗传特性的手段来调节植物体的代谢，提高植物营养效率，从而达到提高作物产量和改善产品品质的目的．

发展历程我国农业生产的历史悠久,在施用肥料促进促进植物生长方面积累了非常丰富的经验,但对植物营养科学理论的探索,最早是从西欧开始的。

尼古拉斯（Nicholas,1401-1446）是第一个从事植物学营养研究的人,他认为植物从土壤中吸收养分与吸收水分的某些过程有关,200年后,海尔蒙特（Van Helmont,1577-1644）于1640年在布鲁塞尔进行了著名的柳条试验,得出柳树的增重来自水而不是来自大气和土壤的结论.虽然这个结论是错误的,但他成功的把科学的试验方法引入了植物营养的领域.

1804年,索秀尔(de Saussure)采用了精确的定量分析方法测定了空气中的二氧化碳含量以及在二氧化碳含量不同的空气中所培养的植物体内碳素不同,证明了植物体内的碳来自空气中的二氧化碳,是植物同化作用的结果.而植物的灰分则来自土壤;碳,氢,氧来自空气和水

19世纪初期，德国学者泰伊尔(Von Thaer,1752-1828)提出腐殖质营养学说.他认为,土壤肥力取决于腐殖质的含量,腐殖质是土壤中唯一的植物营养物质;而矿物质只是起间接作用.

布森高(Boussingault,1802-1887)法国农业化学家是采用田间试验方法研究植物营养的创始人.他采用索秀尔的定量分析方法,研究碳素同化和氮素营养问题.

李比希(Justus von Liebig,1803-1873)国际公认的植物营养科学的奠基人.他提出了植物矿质营养学说,养分归还学说和最小养分律.

植物矿质营养学说指出:植物的原始养分只能是矿物质.否定了当时非常流行的腐殖质营养学说.植物矿质营养学说也是植物营养学新旧时代分界线和转折点.

养分归还学说提出:植物以不同的方式从土壤中吸取矿质养分,使土壤中的养分逐渐减少,连续种植会使土壤贫瘠,甚至寸草不生.为了维持养分平衡,就必须把从土壤中带走的矿质养分和氮素以施肥的方式归还给土壤.

最小养分律理论:作物的产量受土壤中相对含量小的养分所控制,作物产量的高低则随最小养分补充量的多少而变化.最小养分律还指出了作物的产量与养分供应上的矛盾,表明施肥应有针对性.

1843年鲁茨创立洛桑试验站.19世纪末生物试验的方法已基本完善.并开始发展为试验网.

Horst Marschner（？-1996）德国霍恩海姆大学（Hohenheim）植物营养所教授，世界著名植物营养学家，现代植物营养学的奠基人。他的研究极大地促进了植物营养从根际过程到养分吸收和利用各领域研究的快速发展，著有《Marschner's Mineral Nutrition of Higher Plants（高等植物矿质营养）》。1

研究范畴植物营养生理学(1)营养生理学:即养分元素的生理功能与养分的再循环,再利用,养分的吸收,养分在体内的长距离和短距离运输,养分的分配等。

(2)产量生理学:即研究主要农作物产量的形成,养分的分配和调节过程,源-库关系及其在产量形成过程中的作用:研究利用各种内外激素或调节剂对产量形成的调控和机理。

(3)逆境生理学:即研究植物在旱,涝,盐碱,高温,寒冷,病虫害,通气不良,营养缺乏或失调等逆境条件下的生理变化及适应机理,通过营养调节挖掘植物抗逆性的遗传潜力。2

植物根际营养研究根-土界面微域中养分,水分以及其他物质的转换规律和生物效应:植物-土壤-微生物及环境因素之间物质循环,能量转化的机理及调控措施.

植物营养遗传学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与分子机理及遗传规律.以便筛选和培育出高营养效率植物新品种.

植物营养生态学研究不同生态类型中各种营养元素在土壤圈,水圈,大气圈,生物圈中的迁移,转化和循环规律;各种养分退化生态环境重建过程中的营养机理,污染土壤和环境的生物修复机理等重金属和污染物在食物链中的富集,迁移规律及调控措施。

植物的土壤营养(1)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,其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。

(2)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。3

肥料学及现代施肥技术研究各类肥料的理化性状和农艺评价,在土壤中的行为,对植物的营养性;建立以有机,无机肥料合理分配为中心的轮作施肥制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。4

研究方法生物田间试验法植物营养学科最基本的研究方法.

生物模拟法借助盆钵,培养盒等特殊的装置种植物进行植物营养的研究,通常称为盆栽试验或培养试验.

化学分析法研究植物,土壤,肥料体系内营养物质的含量,分布与动态变化的必要手段.

数理统计法在现代植物营养研究中,数理统计已成为指导试验设计,检验试验数据资料不可缺少的手段和方法.

核素技术法利用放射性和稳定性同位素的示踪特性,追踪他们的变化以揭示物质运动的规律.

酶学诊断法由于一些营养元素是酶的活化剂,或是对酶结构起稳定作用,或有调节作用.因此了解植物体内某种酶的活性变化就可以反映出植物的营养状况.5