植物营养学复习材料

一、植物营养学1. 含义：植物营养学是研究营养物质对植物的营养作用，研究植物对营养物质的吸收、运输、转化和利用的规律，以及植物与外界环境之间营养物质和能量交换的科学。

二、肥料(fertilizers)：直接或间接供给植物所需养分，改善土壤性状，以提高植物产量和改善产品品质的物质。

钾对植物产量和品质的影响：钾充足，不但能使植物产量增加，而且可以改善植物品质，如：1. 油料植物的含油量增加2. 纤维植物的纤维长度和强度改善3. 淀粉植物的淀粉含量增加4. 糖料植物的含糖量增加5. 果树的含糖量、维C和糖酸比提高，果实风味增加6. 橡胶单株干胶产量增加，乳胶早凝率降低钾－－通常被称为― 品质元素‖第二节植物营养学的发展概况一、植物营养研究的早期探索1. 尼古拉斯(Nicholas)－－15世纪，首位从事植物营养研究的人(植物吸收养分与吸收水分的过程有关)2. 海尔蒙特(Van Helmont)－－1643年－1648年，柳条试验3. 渥特沃(John Woodward)－－土和盐都有营养作用4. 格鲁伯(J. R. Glauber)－－硝有营养作用5. 泰伊尔(Von Thaer)－－19世纪初期，―腐殖质营养学说‖该学说认为：土壤肥力决定于腐殖质的含量，因此腐殖质是土壤中植物养分的唯一来源，矿物质不过起间接作用，以加速腐殖质的转化和溶解，使之成为易被植物吸收的物质。

二、植物营养学的建立和李比希(Liebig)的工作1. 植物矿物质营养学说（1840年，《化学在农业和生理学上的应用》）19世纪中、后期，磷肥和钾肥生产先后建立并得到发展；20世纪初合成氨生产出现，氮肥生产迅速发展。

植物矿物质营养学说具有划时代的意义2. 养分归还学说要点：①随着植物的每次收获，必然要从土壤中取走大量养分，②如果不正确地归还土壤的养分，地力就将逐渐下降，③要想恢复地力就必须归还从土壤中取走的全部养分。

意义：对恢复和维持土壤肥力有积极作用养分归还方式：一是通过施用有机肥料，二是通过施用无机肥料。

二者各有优缺点，若能配合施用则可取长补短，增进肥效，是农业可持续发展的正确之路。

在未来农业发展过程中，养分归还的主要方式是―合理施用化肥‖，而不是―只需施用有机肥料‖。

因为，施用化肥是提高植物单产和扩大物质循环的保证，目前，农植物所需氮素的70％是靠化肥提供的，因而合理施用化肥是现代农业的重要标志。

我国几千年传统农业的特点就是有机农业，其特征是植物单产低，因此不符合人口增长的需求。

考虑到有机肥料所含养分全面兼有培肥改土的独特功效，充分利用当地一切有机肥源，不仅是农业可持续发展的需要，而且也是减少污染和提高环境质量的需要。

3. 最小养分律（1843年）意义：指出植物产量与养分供应上的矛盾，表明施肥要有针对性，应合理施肥。

2、设施农业和无土栽培1 1. 设施农业：–被称为―控制环境的农业‖，–即人工控制环境因素来满足植–物最佳生长条件，–从而–取得最大经济效益。

环境因素主要是指–、光、热、水、肥、气、湿度和CO2等。

–设施主要包括：地膜，–小拱棚、塑料大棚和温室等设施。

2 2. 无土栽培：–根据国际无土栽培学会的规定，–凡不–用天然土壤而–用基质或仅育苗时用基质，–在定植–以后不–用基质而–用营养液进行灌溉的栽培方法，–统称为―无土栽培‖。

–优点：能避免土壤传染的病虫害及连作障碍，–肥料利用率高，–节约用水，–可以在一切–不–适宜于一般农业生产的地方进行作物生产。

同–时可以减轻劳动强度。

–缺点：一次性设备–投资大，–用电多，–肥料费用高，–营养液的配制、调整和管理都要求有较高的专门技术要求。

第三节植物营养学的范畴及研究方法一、植物营养学的范畴1. 植物营养生理学：营养元素生理学；产量生理学；逆境生理学第二章植物的营养元素一、植物必需营养元素的标准及种类（一）标准(Arnon & Stout, 1939) （定义）8.这种元素对所有高等植物的生长发育是不可缺少的。

如果缺少该元素，植物就不能完成其生活史－－必要性9.这种元素的功能不能由其它元素所代替。

缺乏这种元素时，植物会表现出特有的症状，只有补充这种元素后症状才能减轻或消失－－专一性10.这种元素必须直接参与植物的代谢作用，对植物起直接的营养作用，而不是改善环境的间接作用－－直接性（二）种类和含量目前已确认的有17种二、必需营养元素的分组和来源大量元素(0.1%以上)：①C、H、O －－天然营养元素，非矿质元素，来自空气和水；②N、P、K －－植物营养三要素或肥料三要素，矿质元素，来自土壤；Ca、Mg、S －－中量元素，矿质元素，来自土壤微量元素(0.1%以下)：Fe、Mn、Zn、Cu、B、Mo、Cl、（Ni），矿质元素，来自土壤植物必需营养元素的各种功能一般通过植物的外部形态表现出来。

而当植物缺乏或过量吸收某一元素时，会出现特定的外部症状，这些症状统称为―植物营养失调症‖，包括―营养元素缺乏症‖和―元素毒害症‖。

三、必需营养元素的主要功能第一类：C、H、O、N、S1. 组成有机体的结构物质和生活物质2. 组成酶促反应的原子基团第二类：P、B、(Si)1. 形成连接大分子的酯键2. 储存及转换能量第三类：K、Mg、Ca、Mn、Cl1. 维护细胞内的有序性，如渗透调节、电性平衡等2. 活化酶类3. 稳定细胞壁和生物膜构型第四类：Fe、Cu、Zn、Mo、Ni1. 组成酶辅基2. 组成电子转移系统四、必需营养元素间的相互关系1. 同等重要律；生产上要求：平衡供给养分2. 不可代替律；生产上要求：全面供给养分碳水化合物是植物营养的核心物质!第四节植物的氮素营养一、植物体内氮的含量与分布1. 含量：占植物干重的0.3～5％2. 分布：幼嫩组织>成熟组织>衰老组织，生长点>非生长点原因：氮在植物体内的移动性强在植物一生中，氮素的分布是在变化的：营养生长期：大部分在营养器官中（叶、茎、根）生殖生长期：转移到贮藏器官（块茎、块根、果实、籽粒），约占植株体内全氮的70％注意：植物体内氮素的含量和分布，明显受施氮水平和施氮时期的影响。

二、植物体内含氮化合物的种类（氮的营养功能）1. 氮是蛋白质的重要成分（蛋白质含氮16～18％）——生命物质2. 氮是核酸和核蛋白的成分（核酸中的氮约占植株全氮的10％）——合成蛋白质和决定生物遗传性的物质基础3. 氮是酶的成分——生物催化剂4.氮是叶绿素的成分（叶绿体含蛋白质45～60％）——光合作用的场所5. 氮是多种维生素的成分（如维生素B1、B2、B6等）－－辅酶的成分6. 氮是一些植物激素的成分（如IAA、CK）－－生理活性物质7. 氮也是生物碱的组分（如烟碱、茶碱、可可碱、咖啡碱、胆碱－－卵磷脂－－生物膜）氮素通常被称为生命元素三、植物对氮的吸收与同化吸收的形态：①无机态:NO3-－N、NH4+－N（主要）②有机态：NH2 －N、氨基酸、核酸等（少量）（一）植物对硝态氮的吸收与同化1. 吸收：旱地植物吸收NO3-－N为主，属主动吸收吸收后：10%～30%在根还原；70%～90%运输到茎叶还原；小部分贮存在液胞内(硝酸根在液泡中积累对离子平衡和渗透调节作用具有重要意义。

)2. 同化还原的第一步：NO3-N的还原作用是在细胞质中进行的，形成的HNO2以分子态透过质膜。

第二步HNO2在叶绿体或质体内被还原，并形成氨。

由于这两种酶的连续作用，所以植物体内没有明显的亚硝酸盐积累。

(1) NO3-－N的还原作用总反应式：NO3-＋8H+＋8e-→NH3＋2H2O＋OH-结果：产生OH-，一部分用于代谢；一部分排出体外，介质pH值上升（资料：植物吸收的NO3-与排出的OH-的比值约为10：1）(2)影响硝酸盐还原的因素①植物种类；②光照：光照不足，硝酸还原酶活性低，使硝酸还要作用变弱，造成植物体内NO3－－N浓度过高③温度；④施氮量；⑤微量元素供应；⑥陪伴离子当植物吸收的NO3－－N来不及还原，就会在植物体内积累降低植物体内硝酸盐含量的有效措施：选用优良品种、控施氮肥、增施钾肥、增加采前光照、改善微量元素供应等。

（二）植物对铵态氮的吸收与同化1. 吸收（1）机理：①被动渗透；②接触脱质子（2）特点：释放等量的H＋，使介质pH值下降2. 同化(1) 部位：在根部很快被同化为氨基酸3. 酰胺的形成及意义形成：酰胺合成酶形成：NH3＋谷氨酸→谷氨酰胺ATPNH3＋天门冬氨酸→天门冬酰胺意义：①贮存氨基②解除氨毒③参与代谢（三）植物对有机氮的吸收与同化四、铵态氮和硝态氮营养特点的比较NO3--N是阴离子，为氧化态的氮源，NH4+-N是阳离子，为还原态的氮源。

（一）植物种类不同植物对两种氮源有着不同的喜好程度，可人为地分为―喜铵植物‖和―喜硝植物‖。

植物的喜铵性和喜硝性喜铵植物：水稻、甘薯、马铃薯兼性喜硝植物：小麦、玉米、棉花等喜硝植物：大部分蔬菜，如黄瓜、番茄、莴苣等专性喜硝植物：甜菜（二）环境条件1. 介质反应酸性：利于NO3－的吸收；中性至微碱性：利于NH4＋的吸收而植物吸收NO3－时，pH缓慢上升，较安全植物吸收NH4＋时，pH迅速下降，可能危害植物(水培尤甚)2. 伴随离子：Ca2 + 、Mg2 +等利于NH4+的吸收（而NH4+、H+对K+、Ca2 + 、Mg2 +的吸收有拮抗作用）；钼酸盐利于NO3-的吸收与还原3. 介质通气状况：通气良好，两种氮源的吸收均较快4. 水分：水分过多，NO3- 易随水流失普氏结论：只要在环境中为铵态氮和硝态氮创造出各自所需要的最适条件，那么，它们在生理上是具有同等价值的。

六、植物氮素营养失调症状1. 氮缺乏(1) 外观表现整株：植株矮小，瘦弱叶片：细小直立，叶色转为淡绿色、浅黄色、乃至黄色，从下部老叶开始出现症状叶脉、叶柄：有些植物呈紫红色茎：细小，分蘖或分枝少，基部呈黄色或红黄色花：稀少，提前开放种子、果实：少且小，早熟，不充实根：色白而细长，量少，后期呈褐色(2) 对品质的影响影响蛋白质含量和质量（必需氨基酸的含量）影响糖分、淀粉等的合成2. 氮过量(1) 外观表现营养体徒长，贪青迟熟；叶面积增大，叶色浓绿，叶片下披互相遮荫茎秆软弱，抗病虫、抗倒伏能力差根系短而少，早衰(2) 例子禾谷类：无效分蘖增加；迟孰，秕粒多叶菜类：水分多，不耐贮存和运输；体内硝酸盐含量增加麻类：纤维量减少，纤维拉力下降苹果树：枝条徒长，花芽分化不充足；易发生病虫害；果实不甜，着色不良，晚熟第五节磷素营养一、植物体内磷的含量、分布和形态1. 含量(P2O5)：植株干物重的 0.2~1.1%影响因素：植物种类：油料作物 > 豆科作物 > 禾本科作物生育期：生育前期 > 生育后期器官：幼嫩器官 > 衰老器官、繁殖器官 > 营养器官种子 > 叶片 > 根系 > 茎秆生长环境：高磷土壤 > 低磷土壤2. 分布：与代谢过程和生长中心的转移有密切关系营养生长期：集中在幼芽和根尖（具有明显的顶端优势）生殖生长期：大量转移到种子或果实中。