簡介
它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.
學習
培養目標
培養為農業現代化建設服務,德、智、體全面發展的植物營養學科的高級專門人才。
1、通過對研究生進行的以愛國主義和團隊精神為原則的德育,以及民主法制教育,把研究生培養成為熱愛祖國、熱愛科學、獻身農業,有正確的世界觀、人生觀和價值觀,有創業精神、創新精神和合作精神的高素質專業人才。
2、通過專業課程的學習和科研實踐,使研究生系統地掌握植物營養和施肥的基礎理論和實踐技能,及本 學科的國內外研究動態和發展前沿;熟悉 土壤學、作物科學等相關學科的理論和方法;掌握一門外語,能熟練地閱讀外文專業資料,並具有一定的寫作能力和聽說能力;具有獨立從事本學科的科研、教學和其它工作的能力。
3、身心健康。
學制及學習年限
採用導師負責制,學習年限一般為2~3年,理論學習和科學研究並重。在職研究生學習年限為3-4年。可根據實際情況,適當縮短和延長學習年限。
主要研究方向
本 學科主要研究植物營養的理論與套用技術,了解植物 養分在 土壤中轉化規律,植物對養分的吸收、運輸和 分配規律,並通過施肥或其它營養調控措施,改善作物營養,培肥土壤,保護 環境,達到高產優質高效和生態安全的目的。本學科的主要研究方向如下:
1、植物營養原理與施肥技術
研究植物營養影響作物產量和品質的機理,通過施肥,調節作物營養和 土壤供肥性能,從而不斷提高作物產量和改進品質,同時達到保持和改善 土壤肥力,保護 環境的目的。
2、 逆境植物營養
主要研究, 逆境條件下植物體內的有機化合物和相應酶的變化,營養調控在提高植物 抗逆性中的作用機理,通過營養調控的措施達到提高植物抗逆性的目的。
3、 新型肥料研製與套用
緩/控釋 肥料研製與套用針對我國控釋材料創新滯後,產品技術薄弱,質量標準空白等關鍵問題,面向大田作物,研製有中國特色的 環境友好、高效、價廉的新型緩/控釋肥料;新型功能肥料的研究領域包括保水型多功能肥料,無公害液肥,灌溉施肥技術,除草型肥料,BB肥等。
根據學校及科研團隊的情況不同學校有不同方向。
開設院校
中國農業大學 --資源與 環境學院 -- 植物營養學
南京農業大學 --資源與 環境學院 -- 植物營養學
東北林業大學--生命科學學院--植物營養學
瀋陽農業大學--土地與 環境學院--植物營養學
山東農業大學 --資源與 環境學院 -- 植物營養學
東北農業大學--資源與 環境學院 -- 植物營養學
山西大學 --生物工程學院 -- 植物營養學
湖南農業大學--資源與環境學院 -- 植物營養學
青島農業大學 --資源與環境學院 -- 植物營養學
華中農業大學 --資源環境學院 -- 植物營養學
雲南農業大學 --資源與環境學院 -- 植物營養學
吉林大學 --植物科學學院 -- 植物營養學
北京林業大學 --水土保持學院 -- 植物營養學
浙江大學 -- 環境與資源學院 -- 植物營養學
內蒙古農業大學 --生態 環境學院 -- 植物營養學
華南農業大學 --資源環境學院-- 植物營養學
廣西大學 --農學院 -- 植物營養學
河南科技大學 --農學院 -- 植物營養學
河南農業大學 --資源與環境學院 -- 植物營養學
河北農業大學--資源與環境學院--植物營養學
中南大學 --隆平分院 -- 植物營養學
江西農業大學--國土資源與 環境學院 -- 植物營養學
西南大學 --資源環境學院 -- 植物營養學
甘肅農業大學 --資源與環境學院 -- 植物營養學
貴州大學 --農學院 -- 植物營養學
寧夏大學 --農學院 -- 植物營養學
西北農林科技大學 --資源環境學院 -- 植物營養學
石河子大學 --農學院 -- 植物營養學
安徽農業大學 --資源與環境學院 -- 植物營養學
福建農林大學 --資源與環境學院 -- 植物營養學
植物的礦質營養
1、植物的礦質營養:是指植物對礦質元素的吸收、運輸和利用。
2、礦質元素:一般指除了C、H、O以外,主要由根系從土壤中吸收的元素。植物必需的礦質元素有13種.其中大量元素7種N、S、P、Ca、Mg、K(Mg是合成葉綠素所必需的一種礦質元素)巧記:丹留人蓋美家。Fe、Mn、B、Zn、Cu、Mo、Cl屬於微量元素,巧記:鐵門碰醒銅母(驢)。
3、交換吸附:根部細胞表面吸附的陽離子、陰離子與土壤溶液中陽離子、陰離子發生交換的過程就叫交換吸附。
4、選擇吸收:指植物對外界環境中各種離子的吸收所具有的選擇性。它表現為植物吸收的離子與溶液中的離子數量不成比例。
5、合理施肥:根據植物的需肥規律,適時地施肥,適量地施肥。
語句:1、根對礦質元素的吸收①吸收的狀態:離子狀態②吸收的部位:根尖成熟區表皮細胞。③、細胞吸收礦質元素離子可以分為兩個過程:一是根細胞表面的陰、陽離子與土壤溶液中的離子進行交換吸附;二是離子被主動運輸進入根細胞內部,根進行離子的交換需要的HCO-和H+是根細胞呼吸作用產生的CO2與水結合後理解成的,根細胞主動運輸吸收離子要消耗能量。④影響根對礦質元素吸收的因素:a、呼吸作用:為交換吸附提供HCO-和H+,為主動運輸供能,因此生產上需要疏鬆土壤;b、載體的種類是決定是否吸收某種離子,載體的數量是決定吸收某種離子的多少,因此,根對吸收離子有選擇性。氧氣和溫度(影響酶的活性)都能影響呼吸作用。
2、植物成熟區表皮細胞吸收礦質元素和滲透吸水是兩個相對獨立的過程。①吸收部位:都為成熟區表皮細胞。②吸收方式:根對水分的吸收---滲透吸水,根對礦質元素的吸收----主動運輸。③、所需條件:根對水分的吸收----半透膜和半透膜兩側的濃度差,根對礦質元素的吸收----能量和載體。④聯繫:礦質離子在土壤中溶於水,進入植物體後,隨水運到各個器官,植物成熟區表皮細胞吸收礦質元素和滲透吸水是兩個相對獨立的過程。
3、礦質元素的運輸和利用:①運輸:隨水分的運輸到達植物體的各部分。②利用形式:礦質運輸的利用,取決於各種元素在植物體內的存在形式。K在植物體內以離子狀態的形式存在,很容易轉移,能反覆利用,如果植物體缺乏這類元素,首先在老的部位出現病態;N、P、Mg在植物體內以不穩定化合物的形式存在,能轉移,能多次利用,如果植物體缺乏這類元素,首先在老的部位出現病態;Ca、Fe在植物體內以穩定化合物的形式存在,不能轉移,不能再利用,一旦缺乏時,幼嫩的部分首先呈現病態。
4、合理灌溉的依據:不同植物對各種必需的礦質元素的需要量不同;同一種植物在不同的生長發育時期,對各種必需的礦質元素的需要量也不同。
5、根細胞吸收礦質元素離子與呼吸作用相關,在一定的氧氣範圍內,呼吸作用越強,根吸收的礦質元素離子就越多,達到一定程度後,由於細胞膜上的載體的數量有限,根吸收礦質元素離子就不再隨氧氣的增加而增加。