植物营养学

1《植物营养学》上册下册第一章绪论第一节植物营养学与农业生产第二节植物营养学的发展概况(Part1Part2)第三节植物营养学的范畴及其主要的研究方法第一章肥料概论第一节肥料与人类生活和生态环境的关系第二节肥料施用与发展的概况第三节我国肥料试验研究简史第四节肥料的来源、分类及基本特性第二章大量营养元素第一节植物的营养成分(Part1Part2)第二节碳、氢、氧(Part1Part2)第三节氮(Part1Part2Part3Part4Part5)第四节磷(Part1Part2Part3Part4)第五节钾(Part1Part2Part3Part4)第二章氮肥第一节氮肥的种类、性质和施用(Part1Part2Part3)第二节氮肥在土壤中的转化(Part1Part2)第三节氮肥对作物的影响第四节氮肥的有效施用第三章中量营养元素第一节钙(Part1Part2)第二节镁(Part1Part2)第三节硫第三章磷肥第一节磷肥的种类、性质和施用(Part1Part2Part3Part4)第二节磷肥在土壤中的转化(Part1Part2Part3)第三节磷肥对作物的影响第四节磷肥的有效施用(Part1Part2)第四章微量营养元素第一节铁第二节硼第三节锰第四节铜第五节锌第六节钼第七节氯第四章钾肥第一节钾肥的种类和特性(Part1Part2)第二节钾肥在土壤中的转化第三节钾肥对作物的影响第四节钾肥的有效施用(Part1Part2)第五章有益元素第一节硅(Part1Part2)第二节钠第三节钴第四节镍第五节硒(Part1Part2)第五章微量元素肥料第一节微量元素肥料的种类和特性(Part1Part2)第二节微量元素肥料在土壤中的转化(Part1Part2Part3)第三节微量元素肥料对作物生2第六节铝长、发育及产量与品质的影响(Part1Part2Part3)第四节微量元素肥料的有效施用(Part1Part2Part3Part4Part5Part6Part7)第六章土壤养分的生物有效性第一节土壤养分的化学有效性(Part1Part2)第二节土壤养分的空间有效性(Part1Part2)第三节根系生长与养分有效性(Part1Part2Part3)第四节植物根际养分的有效性(Part1Part2Part3Part4)第六章钙、镁、硫、硅肥及稀土农用制品第一节钙肥(Part1Part2)第二节镁肥第三节硫肥(Part1Part2)第四节硅肥第五节稀土农用制品第七章养分的吸收第一节养分进入根细胞的机理(Part1Part2Part3Part4Part5)第二节影响养分吸收的因素(Part1Part2Part3)第三节叶片和地上部分其他器官对养分的吸收(Part1Part2)第七章复混肥料第一节复混肥料概述第二节复混肥料的种类和性质(Part1Part2Part3)第三节复混肥料的肥效和施用第八章养分的运输和分配第一节养分的短距离运输(Part1Part2)第二节养分的长距离运输(Part1Part2)第三节植物体内养分的循环第四节养分的再利用第八章绿肥第一节绿肥在持续农业中的作用第二节绿肥作物的栽培(Part1Part2Part3Part4)第三节绿肥的有效利用(Part1Part2Part3)第九章矿质营养与植物生长、产量和品质的关系第一节矿质养分与植物生长第二节源-库关系与产量(Part1Part2)第三节矿质营养对源-库及其相互关系的影响(Part1Part2)第四节矿质营养与品质的关系第九章有机肥料及城乡有机废弃物的农业利用第一节有机废弃物农肥化的意义与作用第二节有机肥料及可农用化的有机废弃物种类与性质(Part1Part2Part3Part4Part5Part6Part7)第三节有机废弃物农肥法技术(Part1Part2Part3Part4)第四节有机无机复混肥的生产技术(Part1Part2)第十章植物营养性状的遗传学特性第十章肥料的科学施用与管理3第一节植物营养性状的基因型差异第二节植物养分效率差异的生理学和遗传学基础(Part1Part2)第三节植物营养遗传特性的改良途径第一节肥料的科学施用第二节肥料的科学管理(Part1Part2)第十一章植物对逆境土壤的适应性第一节酸性土壤(Part1Part2Part3Part4)第二节盐渍土(Part1Part2)第三节石灰性土壤(Part1Part2)第四节渍水和淹水土壤第一章绪论第一节植物营养学与农业生产绿色植物的显著特点是其根或叶能从周围环境中吸取营养物质，并利用这些物质建造自身的躯体或转化为维持其生命活动所需的能源。植物体从外界环境中吸取其生长发育所需的养分，并用以维持其生命活动，即称为营养。植物体所需的化学元素称为营养元素。营养元素转变（合成与分解）为细胞物质或能源物质的过程称为新陈代谢。实质上，营养元素是代谢过程的主要参与者。这表明植物营养与新陈代谢过程是紧密相关的。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科学。或者说，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，以及体内营养（养分）物质运输、分配和能量转化的规律，并在此基础上通过施肥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调节植物体的代谢，提高植物营养效率，从而达到明显提高作物产量和改善产品品质的目的。我国是一个人口众多的国家，粮食生产在农业生产的发展中占有重要位置。粮食生产不仅是为了解决吃饭问题，而且也要为副食品生产、畜牧业、养殖业以及工业生产（糖、酒等）提供原料。通常，增加粮食产量的途径是扩大耕地面积或提高单位面积产量。根据我国国情，继续扩大耕地面积的潜力已不大，虽然我国尚有许多未开垦的土地，但大多存在投资多、难度大的问题。这就决定了我国粮食4增产必须走提高单位面积产量的道路。新中国成立以来，特别是1957年以后，我国化肥工业有了突飞猛进的发展，由于化肥生产量和化肥进口数量的逐年增加，粮食总产量也随之迅速上升（图1-1）。近十几年来，由于我国种植结构的变化，粮、棉、油的种植面积有所减少，而瓜、菜、果园的面积发展较快，从而出现粮食总产滞后于化肥用量增长的势头。众所周知，施肥不仅能提高土壤肥力，而且也是提高作物单位面积产量的重要措施。根据联合国粮农组织TAO)的估计，化肥在农作物增产的总份额中占40肠一60％。FAO于1960-1977年在40个国家进行的10多万个化肥示范和试验的结果表明，最好的施肥处理平均增产67％；用于化肥的投资，可获得该投资4.8倍的农产品产值。在我国，增施化肥同样也有良好的效果。例如，我国粮食与棉花产量的增长与化肥施用量的增加紧密相关。中国农科院土肥所曾整理了30年间(1951-1980）化肥总用量与粮食总产量之间相关关系的资料，计算其相关系数为0.964；化肥每亩施用量与粮食每亩产量的相关系数为0.98，均达到极显著水平。30年中化肥总用量与棉花总产量的相关系数为。．788；化肥每亩施用量与棉花每亩产量的相关系数为0.86，也都达到显著水平。目前全国各地粮食生产水平相差很大，北京市、上海市和江苏、浙江等省均5属高产地区，如上海市和浙江省年平均每公顷产量均在11250kg以上，而全国仍有3300多万hm2耕地粮食产量仍在每公顷1500kg以下。这一方面充分说明了提高单产有很大的潜力；另一方面也展示了改造低产田的战略意义。高产田的经验为低产变高产提供了有益的启示。生产实践表明，提高作物单产的重要措施之一是要创造一个良好的营养环境，保证及时满足作物对养分的需求。多年的实践证明，获得作物高产和优质产品的关键，在很大程度上取决于养分的平衡供应。它必须以植物营养理论为指导，以各类植物的营养特性与不同土壤供肥状况为施肥的重要依据。只有在正确理论指导下的施肥才能明显地提高产量、改善品质、保护环境，并建立良好的生态系统，造福人类；反之，盲目施肥往往不仅不能增产，反而浪费资源，破坏生态环境，给人类带来巨大的损失和危害。二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、植物营养研究的早期探索尼古拉斯(Nicholas,1401-1446)是第一个从事植物营养研究的人，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年以后，海尔蒙特(VanHelmont,1577-1644)于1640年在布鲁塞尔进行了著名的柳条试验。他在一个装有20010(90.72kg)土的陶土盆中，插上一枝5磅(2.27kg)重的柳条，除浇雨水外6不加任何东西，并在盆上盖有带气孔的马自铁板，以防止其他物质落人。5年后，柳条长成了1644(74.39kg)重的柳树，而土壤仅减少了2盎司（即56.7g,1盎司一28.35g）。由于他没有认识到柳树从大气中摄取碳素以及从土壤中获得所必需的营养元素，所以他得出柳树增重是来自水而不是来自大气和土壤的错误结论。尽管他的结论并不正确，但他的重要功绩在于把科学的试验方法引人了植物营养研究的领域。1661和1680年，罗伯特·波义尔（RobertBoyle）曾做过相似的试验，他根据植物体含有矿质灰分的事实，对植物仅从水中获得物质的见解表示怀疑。1804年，索秀尔(deSaussure)采用精确的定量方法测定了空气中的CO：含量以及在含不同数量CO：的空气中所培养的植物体内碳素含量以后，他证明植物体内的碳素来自大气中的CO：，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。至此，海尔蒙特柳条试验的问题才算得到澄清。19世纪初期，欧洲十分流行德国学者泰伊尔（VonThaer，1752-1828)的腐殖质营养学说。他认为，土壤肥力取决于腐殖质的含量，腐殖质是土壤中惟一的植物营养物质；而矿物质只是起间接作用，即它可加速腐殖质的转化和溶解，使其变成易被植物吸收的物质这一学说当时在欧洲曾风行一时，但也有不少学者持反对意见。7法国的农业化学家布森高(Boussingault,1802-1887)是采用田间试验方法研究植物营养的创始人。1834年，他在自己的庄园里创建了世界上第一个农业试验站。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。他运用田间试验的技术，并首先把化学测定方法从实验室运用到田间试验中，以揭示自然界的奥秘，提高人们对氮素营养的认识。他确认豆科作物可利用空气中的氮素，并能提高土壤的含氮量；谷类作物则不能利用空气中的氮素，只能吸收土壤中的氮素，并使之不断减少。他通过计算不同轮作中氮素循环的平衡账后指出，豆科作物在轮作中的作用。布森高对氮素营养的见解至今仍具有重要意义。此后，不少科学家曾用溶液培养方法研究过植物营养。例如，西尼比尔(Sene-bier，1791)发现植物死于不流动的水中，这是一个溶液培养试验的重要实践。索秀尔在1804年充实了这一见解，提出假如把栗树苗的根暴露在CO：而不是空气中，树苗几天内就会死去。后来萨克斯(Sachs)率先强调了溶液培养中根系适当通气的重要性。伍德沃德（Wood-ward)和索秀尔都是用溶液培养方法研究植物营养的先驱。二、植物营养学的建立和李比希的工作李比希(JustusvonLiebig,1803-1873）是德国著名的化学家，国际公认的植物营养科学的奠基人。他于1840年在伦敦英国有机化学年会上发表了题为“化学在农业和生理学上的应用”的著8名论文，提出了植物矿质营养学说，并否定了当时流行的腐殖质营养学说。他指出，腐殖质是在地球上有了植物以后才出现的，而不是在植物出现以前，因此植物的原始养分只能是矿物质。这就是矿质营养学说的主要论点。他还进一步提出了养分归还学说，他指出：植物以不同的方式从土壤中吸收矿质养分，使土壤养分逐渐减少，连续种植会使土壤贫瘩，为了保持土奥肥力，就必须把植物带走的矿质养分和氮素