论植物营养学是种植业的基础科学

1 植物营养学概述及研究范围

植物营养是种植业的重要研究内容。植物营养学研究营养的运行规律，探讨植物的能量交换。在植物学研究领域，营养是植物生长的关键因素。植物生长系统是一个营养循环系统，包括植物、土壤和环境三个基本要素。

植物营养学的研究范围主要包括以下三个方面： ① 营养生理学：研究植物营养元素的循环和循环，研究营养元素在植物中的运输和分配，了解营养元素的循环和运行机制。 ② 产量生理学：主要研究营养元素的吸收和分配对作物产量的影响，分析营养元素的分配和调控机制，研究内外激素对产量的调控和机制。 ③ 应激生理学；研究极端生长环境下植物的营养调控机制，研究植物在病虫害、低温、干旱和营养不良等方面的生理调控，并通过营养调控分析植物的遗传潜力。

2 植物营养学对种植业的重要性分析

植物营养学是种植业的基础科学，是整个种植业研究的重要内容。营养学研究养分的吸收和转化，分析能量交换规律，分析植物与外界的养分交换，从而提高作物产量，有针对性地进行品质改良。植物营养对种植业的重要性体现在四个方面：土壤养分元素分析、植物养分遗传分析、肥料科学与施肥技术、植物养分生态学。

2.1 土攘营养元素分析

植物营养学中土壤营养元素是指植物在生长发育中所必须的化学元素，通常 是 指 N、P、K、Ca、 吨、S、Fe、C、uB、Zn、Mo, Se, Mn, I, Cl 等 元 素，而碳氢氧 3 个基本元素的供应则是由空气供给，不属于土壤营养元素的范畴，而微量元素也属于植物生长必须的土壤元素。土壤中的营养元素存在状态影响植物吸收的有效性，只有离子状态的土壤元素才能被植物吸收利用。土壤营养元素行为学是营养学的研究内容之一，土壤中的各种养分形态直接影响其吸附和固定，养分的生物有效性是衡量土壤肥力和植物营养吸收的重要标准，土壤营养元素分析对研究土壤肥力变化及农作物生长具有重要意义。

2.2 植物营养遗传分析

随着人均耕地面积的逐渐减少，对农作物产量提出了更高的要求。如何培育植物营养遗传性状，提高植物对养分的吸收是植物营养学的研究内容之一。要提高作物产量，我们不能仅仅依靠增加养分投入。更重要的是要提高作物对养分的吸收利用效率，充分利用植物的营养遗传能力，挖掘植物的抗逆性，通过遗传育种改善植物形态，在有限的养分条件下提高作物产量。植物营养遗传分析的研究内容是研究不同植物种类对矿质元素吸收的差异，分析植物基因的差异，筛选出养分吸收效率更高的作物品种。

2.3 肥料学和施肥技术

肥料科学与施肥技术研究肥料理化性质的差异，根据土壤行为的差异制定施肥技术，建立合理的施肥机制，通过微肥控制提高施肥效果。目前，建立了计算机控制系统的施肥决策系统，根据作物生长周期和环境变化制定施肥计划。计量施肥是当前植物营养研究中的一种施肥方法。根据作物的需肥规律和肥效，进行营养计算，确定氮、磷、钾和微量元素的配比，以满足效率最高的施肥要求。此外，肥料的形状和施用也是重要的研究内容。施肥应综合考虑农业生产、资源利用与生态环境的协调。

2.4 植物营养生态学

植物营养生态学是研究营养元素在农业对象中的利用和循环、营养物质在农业对象中的运输机制和分配机制，为营养施肥提供科学依据。同时，植物营养生态学研究农业产量的影响因素，重点研究养分分布和调控对作物产量的影响，通过调节内源和外源激素刺激，优化营养成分的吸收和调控。营养生态学的另一个研究重点是逆境生理、极端环境下植物养分吸收和生长状态，以培育植物抗逆性和有针对性的遗传性状，这是植物营养研究的重要内容之一。

3 植物营养学在种植业的研究方法应用

3.1 生物模拟法

生物模拟是指借助植物种植进行营养分析的研究。一般来说，生物模拟采用盆栽或培养箱种植进行研究，并通过真实的模拟生物生长分析其养分吸收和分配。生物模拟是研究植物营养的一种新工具，它为植物营养提供了直接的研究证据。同时，生物模拟方法创造了真实的生长环境，有利于近距离观察能量交换和养分合成。生物模拟创造的生长环境难以在人工自然环境中实现，这对跟踪营养物质的转移和合成具有重要意义。

3.2 化学分析法

化学分析法是研究植物生长所需的土壤和肥料系统，重点研究其养分含量和成分对作物生长的影响。化学分析法建立营养成分的动态分布曲线，检测营养元素在植物生长中的分布。化学分析法通常用于检测相对含量超过1% 的成分。它具有精度高、设备操作简单、可随时采样检测、测试结果计算速度快、可与多种仪器组合等优点。化学分析可以研究养分和水分在土壤界面的养分分布，根据养分转化规律分析作物环境间的物质循环和能量转化，为营养研究提供参考。

3.3 核素技术法

放射性核素技术是指利用放射性元素和同位素定位方法进行元素跟踪，从而跟踪植物营养成分的吸收、分析和重构，揭示植物营养物质运动规律。随着研究技术的进步，核素技术被广泛应用于不同的研究领域。核素技术在植物营养中的应用，可以准确跟踪化学元素的转移和分布，从而深入分析能量合成和养分分布的动态图。核素技术主要用于农业施肥方法和农药的研究，在植物激素和促生长研究中也有很强的应用效果。核素技术可以检测植物体内激素、微量元素、维生素和药物的循环，从而推断营养元素的合成和分解机理。

3.4 田间试验法

田间试验是植物营养研究的基本方法，也是应用最广泛的研究工具。田间试验是在真实的自然生长环境下进行营养分析。总结的数据具有典型的适用性，对提高作物的抗病率和生长发育具有较强的指导意义。田间试验方法的内容包括土壤养分淋溶和环境效应检测、土壤中氮、磷、钾的快速测定、最佳养分组分配比的确定。

4 结语

植物营养学科发展未来展望

中国的粮食安全、农产品质量安全和生态环境安全面临着前所未有的挑战。未来的植物营养研究不仅要实现养分的高效利用，还要保证农产品的产量、质量和环境安全，以实现绿色发展的目标。未来，中国植物营养学科应根据国家战略需要，开展系统的基础和应用研究，重点研究土壤- 植物系统的物质转化、营养过程和调控，突出植物 - 土壤相互作用的特点，涵盖土壤过程、根际相互作用过程、植物过程等多个相互关联的领域，在未来 20 年内，将引领国际植物营养学的基础理论创新和技术创新，成为世界一流的学科。

未来的植物营养生物学研究仍然重点关注如何通过生物学途径来有效发掘作物养分高效的遗传潜力。养分高效不仅要实现资源的高效利用，同时还要保障农产品的产量、品质和环境安全 ; 不仅是单个养分的高效吸收和利用，同时需要关注氮、磷、钾养分元素间的互作与协同高效，关注必需养分吸收过程中与有害元素吸收转运的解偶联，实现农产品的优质、高产、高效和安全。针对这些关键目标性状，定位数量性状遗传位点、克隆重要的功能基因、解析分子调控网络，并且利用分子育种技术进行遗传改良，培育优良品种用于农业生产。

根 - 土界面是作物 - 土壤 - 微生物相互作用的核心区域。其相互作用过程不仅影响土壤养分的利用，而且对植物和土壤的健康起着重要作用。它仍然是国际上植物营养研究的热点和前沿。通过先进的非破坏性原位根际研究方法，特别是 X 射线 CT 扫描、同步辐射和核磁共振成像，结合根际过程的生理生化指标，分析根际形成在不同作物系统下，阐明关键根际效应及其功能，系统揭示根 - 土界面生物相互作用过程，以有效利用作物养分。因此有必要关注地下生态系统中由根系分泌物驱动的各种生物相互作用过程碳源和信号物质在此基础上，确定作物绿色增产和养分效率的最佳根际生态环境，建立多种养分协调高效的根际调控途径，实现“根系效率最大化”，充分发挥“四两拉一千斤 "此外，还应关注根际化学多样性、有益微生物群落和行为与根际免疫、根际抗性和土壤重金属元素的控制与生物修复之间的灾害联动机制，建立多种调控途径，确保作物健康和土壤重金属元素的生物修复土壤健康，为可持续集约发展提供科学支持。

在养分管理方面，要开展作物生态生理模型、养分需求、品质形成模型、根层养分转化及其监测技术等实现高产、高效、优质、环保的新理论和新方法的基础研究，研究和突破根 - 土相互作用及其调控机制，实现高产高效，进一步完善土壤 - 作物系统综合治理的理论和技术途径。在区域层面，要进一步明确作物主产区大规模绿色、高产、高效的制约因素，运用化肥减量增效的基本原理、技术体系和大规模实现途径，实现绿色化，高产高效作物生产。此外，重点研发新型绿色肥料产品，建立田间作物养分实时诊断和调控的新技术和指标体系，实现农田养分的精准管理。

综上所述，植物营养学的研究重点是营养吸收、营养转换、营养结构、营养规律的学课，探讨植物和外界环境之间的营养和能量交换，植物营养学的研究目标是实现农业高产和增产，提高农业种植的生态安全性，因此，植物营养学是种植业发展的基础科学。

参考文献：

[1] 王继琼. 论土壤植物营养学与农业持续发展团. 农业研究，2014(5)

[2] 李庆荣 . 试论植物营养学是种植业的基拙科学团 . 科学研究，2016(11)

[3] 哀力行. 植物营养学科发展报告团. 农业学报，2018(8)

作者简介：

梅燕飞 出生年月:1987.08.28 性别：女 民族: 汉 籍贯: 云南昆明学历: 硕士研究生 职称: 副教授 研究方向: 植物营养学。