植物营养与肥料学主要内容
1、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。
2、肥料学
研究肥料性能及其机制、施用等措施理论和技术的科学。
3、李比希的三个学说
（1）最小养分律：作物产量的高低受土壤中相对含量最低的养分制约，也就是说，决定作物产量的是土壤中相对含量最少的养分。而最小养分会随条件变化而变化 ，如果不增施不含最小养分的肥料，不但难以增产，还会降低施肥的效益。
其意义：作物产量与养分供给上的矛盾，表明施肥要有针对性，应合理施肥。
（2）植物矿物质营养学说：土壤中矿物质是一切绿色植物唯一的养料，厩肥及其它有机肥料对于植物生长所起的作用并不是由于其中所含的有机质，而是这些有机质在分解中所形成的矿物质。
其意义：一、理论上，否定了当时流行的“腐殖质学说”，说明了植物营养的本质，是植物营养学新旧时代的分界线和转折点，使维持土壤肥力的手段从施用有机肥料向施用无机肥料转变有了坚实的基础；二、实践上促进了化学工业的创立和发展，推动了农业生产的发展；
（3）养分归还学说
随着作物的每次收获，必然从土壤中取走大量养分，如果不及时归还所带走的养分，地力就将逐渐下降，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。
李比希观点认识的不足与局限性：尚未认识到养分之间的相互关系；对豆科作物在提高土壤肥力的作用认识不足；过于强调矿物质养分作用，对腐殖质作用认识不够。
4、肥料在农业生产中的作用和地位
（1）提高农作物产量
（2）改善农产品品质
氮——提高谷类籽粒蛋白质和必需氨基酸含量
磷——改善糖料作物、淀粉作物、油料作物等的品质
钾——品质元素
（3）改良土壤，提高土壤肥力（包括土壤结构、土壤养分含量和比例、土壤反应、土壤生化特性等）
地位：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，而不是只需要施用有机肥料。因为施用化肥是提高作物单产和扩大物质循环的保证，目前农作物所需要的氮素70%是由化肥提供的，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，其特征是作物单产低，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。
5、植物必需营养元素的种类标准和种类
5.1 必要性——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
5.2 专一性——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。
5.3 直接性——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。
目前，国内外公认的高等植物所必需的营养元素有17种——碳、氢、氧、氮、磷、钾、钙、镁、硫、铁、硼、锰、铜、锌、钼、氯、镍
6、有益元素
某些元素适量存在时能促进植物的生长发育，或者是某些特定的植物、在某些特定条件下所必需的，这些类型的元素称为“有益元素”，也称“农学必需元素”。
7、植物体内养分运输的类型：长距离运输和短距离运输
7.1 长距离运输
7.1.1 木质部运输
（1）动力
蒸腾作用——一般起主导作用
根压——当蒸腾作用微弱或停止时起主导作用
（2）方向
单向，自根部向上部运输
目的地：叶子、果实和种子
养分进入叶片的过程称为“卸”（unloading）
7.1.2 韧皮部运输
（1）特点：养分在活细胞内双向运输
筛管：管状活细胞，端壁有筛孔
伴胞：以胞间连丝与筛管相通
7.2 短距离运输
7.2.1 养分的运输途径
（1）质外体途径
运输部位：根尖的分生区和伸长区，由于内皮层还未充分分化，凯氏带尚未形成，质外体可延续到木质部，即养分可直接通过质外体进入木质部导管。
运输方式：自由扩散、静电吸引
运输的养分种类：Ca2+、 Mg2+、 Na+等
（2）共质体途径
运输部位：根毛区
内皮层已充分分化，凯氏带已形成，养分进入共质体（细胞内）后，靠胞间连丝在相邻的细胞间进行运输，最后向中柱转运。
运输方式：扩散作用、原生质流动（环流）、水流带动
运输的离子：NO3+、 H2PO4-、 K+ 、SO42-、 CL-
根毛细胞是贮存磷、钾 的生理库，如禾谷类作物生长前期吸收的磷占全量的60－70%，到后期经转运和再利用。
具有自我调节作用：共质体内被运输的离子并不完全进入导管，除一部分在根内被利用 和同化外，还要优先被液泡选择吸收而积累在液泡的“离子库”中。当通过共质体运输的离子暂时减少时，液泡又释放离子，使之通过运输到达导管。
7.2.2 养分进入木质部
是指养分从中柱薄壁细胞向木质部导管的转移过程。实际上是离子自共质体向质外体的过渡过程。
8、叶部营养的特点与影响因素
8.1 特点
（1）直接供给植物养分，能避免养分在土壤中的转化
（2）植物吸收、利用养分快
（3）直接影响植物体内代谢，促进根部营养
（4）根外追肥用量少、经济有效
（5）辅助措施，不能完全代替根部营养
8.2 影响因素
（1）溶液组成（养分种类）
溶液中各种离子的形式和组成比例影响离子的吸收速率
N：硝酸盐>铵盐>尿素 ，加入尿素可提高微量元素的吸收速率
K：KCL>KNO₃>K₂HPO₄
（2）溶液浓度
一定范围内浓度越高，吸收越多。
（3）溶液PH
中性、微碱性有利于阳离子吸收；微酸性有利于阴离子吸收。
（4）溶液与叶片的接触面积与时间
一定条件下，湿润时间越长，接触面积越大，叶片吸收的养分越多。
（5）叶片类型
叶面积越大，角质层较薄的，吸收养分较快，反之，较慢。
（6）养分在叶内的移动性
移动必弱的，要增加喷施次数，提高喷施效果
（7）喷施部位
从叶片结构来看，叶片背面是海绵组织，比较疏松，细胞间隙大，孔道多，吸收能力强，所以喷施效果好。
9、植物营养临界期
是指营养元素过多、过少或营养元素间不平衡，对于植物生长发育起着明显不良影响的那段时间。
植物营养最大效率期是指营养物质能产生最大效率的那段时间。
10、养分运输的相关概念
10.1 养分的短距离运输：也称横向运输，是指介质中的养分沿根皮表皮、皮层、内皮层到达中柱（导管）的迁移过程。由于其迁移距离短，故称为短距离运输。
10.2 养分的长距离运输：也称纵向运输，是指养分沿木质部导管向上，或沿韧皮部筛管向上或向下移动的过程。由于养分迁移距离较长，故称为长距离运输。
10.3 植物体内的养分循环：指在韧皮部中移动性较强的矿质养分，通过木质部运输和韧皮部运输形成自根至地上部之间的循环流动。
10.4 养分的再利用：植物某一器官或部位的矿物质养分可通过韧皮部运往其它器官或部位而被再度利用的现象。
11、根际效应的相关概念
11.1 根际：由于植物根系的影响而使其理化生物性质与原土体有显著不同的那部分根区土壤。
11.2 根际效应：在根际中，植物根系不仅影响介质土壤中的无机养分的溶解度，也影响土壤生物的活性，从而构成一个“根际效应”。
12、 被动吸收与主动吸收相关概念及比较
12.1 被动吸收（passive absorption）包括简单扩散、协助扩散（主要形式）。其中协助扩散依靠通道蛋白或载体蛋白。
定义：膜外养分顺浓度梯度（分子）或电化学势梯度（离子）、不需要消耗代谢能量而自发地（即没有选择性地）进入原生质膜的过程。
12.2 主动吸收（active absorption）包括载体假说和离子泵假说，定义：膜外养分逆浓度梯度（分子）或电化学势梯度（离子）、需要消耗代谢能量、有选择性地进入原生质膜内的过程。
12.3 主动吸收与被动吸收的判别
是否逆电化学梯度、是否消耗代谢能量、是否有选择性
13、 土壤养分及其状况概念及养分循环特点
13.1 土壤养分：植物所必需的、且主要由土壤提供的营养元素就叫土壤养分。
（1）水溶性养分——能够直接或经过转化被植物吸收利用的土壤养分
（2）代换性养分——指土壤胶体表面吸附的养分。在植物生长季节内，能够迅速代换为植物吸收利用的土壤养分。
（3）缓效性养分——能通过分解释放，被植物吸收利用的土壤养分
（4）难溶性养分——是指土壤中难溶解，不易被植物吸收利用的土壤养分
（5）土壤有机质和微生物中的养分——有机养分被微生物分解利用，微生物本身死亡也转化为可利用的养分
13.2 土壤养分状况：是指土壤养分的含量、组成、形态分布和有效性的高低。
13.3 土壤养分循环
指来自土壤的元素通常可以反复的再循环和利用，典型的再循环过程包括：
（1）生物从土壤中吸收养分；（2）生物的残体归还土壤；（3）在土壤微生物的作用下，分解生物残体，释放养分，（4）养分再次被生物吸收
14、 酰胺的形成与意义
形成：谷氨酸  酰胺合成酶 谷氨酰胺  天门冬氨酸
意义：（1）贮存氨基；（2）解除氨毒；（3）参与代谢
15、 植物的氮素营养失调症状
15.1 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、浅黄色及至黄色，从下部老叶开始出现症状
叶脉叶柄：有些作物呈紫红色
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；
15.2 氮过量
（1）外观表现
营养体徒长，贪青晚熟；
叶面积增大，叶色浓绿，叶片下披互相遮荫；
茎杆软弱，抗病虫抗倒伏能力差；
根系短而少，早衰
（2）作物例子
禾谷类：无效分蘖增加，迟熟，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
16、 硝化与反硝化的相关概念
16.1 硝化作用——通气良好条件下，土壤中的铵态氮在微生物的作用下氧化成硝酸盐的现象，
16.2 生物反硝化作用——嫌气条件下，土壤中的硝态氮在反硝化细菌的作用下还原为气态氮，从土壤中逸出的现象。（发生条件下是突然通气不良，）
16.3 化学反硝化作用——在好气条件下，将NO2－转化 为N2、N2O的过程。（发生条件是有亚硝酸根NO2－的存在）
17、 生理酸性肥料与生理碱性肥料
化学肥料进入土壤后，如果植物吸收肥料中的阳离子比阴离子快时，土壤溶液中就有阴离子过剩，生成相应的酸性物质，久而久之，会引起土壤酸化，这类肥料被称为生理酸性肥料，反之，则称为生理碱性肥料，
18、 硝态氮与铵态氮
18.1 铵态氮NH4+，带正电荷，是阳离子，能与土壤胶料上的阳离子进行交换而被吸附，被吸附后土壤流动性减小，不随水流失；进行硝化作用后转化为硝态氮，但不降低肥效；
18.2 硝态氮NO3－，带负电荷，是阴离子，不能进行交换而存在于土壤溶液中，随水分流动而移动，流动性大；进行反硝化作用后氮气或氮氧化合物气体而丧失肥效；
19 、氮肥的利用率：指当季作物从所施肥料中吸收氮素的数量占施氮量的百分数
20、 常用氮肥的相关性质
20.1 铵态氮肥：液氨、氨水、碳酸氢铵、氯化铵、硫酸铵，
共同点：均含有NH+
特点：易溶于水，易被作物吸收，易被土壤胶体吸附和固定，可发生硝化作用，碱性环境中氨易挥发，对幼苗易产生毒害，对钙、镁、钾的吸收有拮抗作用，
20.2 硝态氮肥硝酸铵、硝酸钠、硝酸钙、硝酸钾、
共同特点：易溶 于水，易被作物吸收（主动吸收），不被土壤吸附，易随水流失，易发生反硝化作用，促进钙镁钾等的吸收，吸湿性大，具有助燃性（易燃易爆），硝态氮含氮量均较低；
20.3 酰胺态氮肥：尿素
分子式：CO(NH2)2；含氮量：46%，基本性质：有机物，纯品为白色针状结晶，肥料为颗粒状，易溶 于水，呈中性；
21 、植物对磷吸收和利用
21.1 吸收形态
（1）主要是正磷酸盐H2PO4->HPO42->PO43-
（2）偏磷酸盐、焦磷酸盐：吸收后转化为正磷酸盐
（3）少量的在机磷化合物：如核糖核酸、已糖磷酸酯、蔗糖磷酸酯等
21.2 吸收机理——主动吸收
吸收部位：根毛区，吸收过程：H+与H2PO4－共轭转运
21.3 影响植物吸收磷的因素
（1）作物种类和生育期  不再植物种类，甚至不同栽培品种，对磷的吸收都有明显的差异
A、喜磷作物（豆科绿肥、油菜、荞麦）>一般豆类、越冬禾本科>水稻
B、根系发达或根毛多或有菌根的作物吸磷多
C、幼苗期对磷的要求较为迫切，生长前期吸收的磷占全吸收量的60－70%；后期主要依赖磷在植物体内的运转再利用，运转率可达70－80%
（2）土壤供磷状况
植物主要吸收利用土壤中的无机磷，因此，土壤中磷素的形态及土壤对磷的化学固定和吸附作用显著影响植物对磷的吸收。
（3）土壤的PH
植物对磷的吸收与土壤中有效磷含量直接相关，而土壤有效磷含量又受土壤PH的影响，一般情况下，在酸性土壤中，磷被铁、铝氧化物所固定；在碱性土壤中，磷被钙镁所固定。
土壤中有效磷的含量一般在PH＝6－7时最高。
酸性介质 H₂PO₄^－为主，PH＝7.2时H₂PO₄^－＝HPO₄^2－，PH继续升高，HPO₄^2－、PO₄^3－占优。
通常在PH6－7范围内，有利于多数作物对磷的吸收。
（4）伴随离子
养分间的相互作用影响植物对磷素的吸收，如氮肥常能促进植物对磷的吸收。
具有促进作用的：NH4+、K+、Mg²⁺
具有抑制作用的：NO₃^－、OH－、CL－
降低磷有效性的：Ca⁺、Fe³⁺、AL³⁺
（5）其它环境因素
温度、光照、土壤水分、通气状况等，在一定范围内，提高土温能促进作物对磷的吸收；增加水分可以促进土壤溶液中磷的扩散，提高磷的有效性。
22、 植物磷素营养的失调症状
22.1 磷素缺乏的主要表现：植株生长迟缓，矮小，瘦弱、直立，分蘖或分枝少，花芽分化延迟，落花落果多，多种作物茎叶呈紫红色，水稻等叶色暗绿，症状从茎基部开始，
22.2 磷素过多的主要表现：
无效分蘖增加，早衰，造成锌、铁、锰的缺乏，能阻碍硅的吸收（水稻易生稻瘟病）
23、 土壤中磷素的转化
 
 
 
24、 磷酸的退化作用、沉淀作用或化学固定作用
24.1 退化作用：磷肥吸湿后，与其中的硫酸铁、铝等杂质起化学反应生成难溶性的铁铝磷酸盐，导致磷的有效性降低的过程，称为磷酸的退化作用。
24.2 沉淀作用（或化学固定作用）：过磷酸钙溶解过程产生的磷酸具有很强的酸性，在向周围扩散时，能溶解封保的铁、铝、钙、镁等，当这些阳离子达到一定浓度后就会产生相应的磷酸盐沉淀。（结果：过磷酸钙的当季利用率低）
25 、增加和减少土壤中有效磷的因素
25.1 增加
（1）施用含磷的有机肥料和无机肥料
（2）含磷矿物的矿化作用
（3）难溶性磷的释放
25.2 减少
（1）植物吸收利用
（2）磷素被生物固定
（3）磷酸与土壤中迅速溶解的铁、铝或钙、镁等离子反应，发生磷的化学固定作用而转化为化学沉淀
（4）磷由于Eh的交替变化等而发生闭蓄态固定
（5）土壤颗粒等吸附固定
（6）淋失和流失
26、 常用磷肥的相关性质
第一类：水溶性磷肥
特点：含水溶性的磷酸一钙，其中的磷易被植物吸收，肥效快，属速效性磷肥，比如：过磷酸钙（普钙，calcium superphosphate,SSP）、重过磷酸钙（重钙，TSP double superphosphate）
第二类：弱酸溶性磷肥：能溶于2%的柠檬酸、中性柠檬酸铵或微碱性柠檬酸铵溶液的磷肥
特点：溶于弱酸，肥效较水溶性磷肥慢
如：钙镁磷肥、其它枸溶性磷肥（钢渣磷肥、偏磷酸钙）
第三类：难溶性磷肥
特点：所含磷酸盐不溶于水，只溶于强酸，肥效迟缓而稳长，属迟效性磷肥
如磷矿粉、鸟粪磷矿粉、骨粉
第四类：新型磷肥
如聚磷酸、聚磷酸铵
27、 钾肥的缺素症状：
通常茎叶柔软，叶片细长、下披；
老叶叶尖和叶缘发黄，进而变褐，逐渐枯萎；
在叶片上往往出现褐色斑点，甚至成为斑块，严重缺钾时幼叶也会出现同样的症状；
根系生长停滞，活力差，易发生根腐病
28、 钾元素的抗性
钾有多方面的抗逆功能，它能增强作物的抗旱、抗高温、抗寒、抗盐、抗倒伏等的能力，从而提高其抵御外界恶劣环境的忍耐能力，这对作物稳产、高产有明显作用。
（1）抗旱性
增加钾离子的浓度，提高细胞的渗透势；
提高胶体对水的束缚能力，使细胞膜保持稳定的透性；
气孔的开闭随植物的生理需要而调节自如；
促进根系生长，提高根冠比，增强作物吸水能力；
（2）抗高温
保持较高的水势和膨压，保证植物的正常代谢；
促进植物的光合作用，加速蛋白质和淀粉的合成；
调节气孔和渗透，提高作物对高温的忍耐能力；
（3）抗寒性
能促进植物形成强健的根系和粗壮的木质部导管；
提高细胞和组织中淀粉、糖分、可溶性蛋白和各种阳离子的含量。因此能提高细胞的渗透势，增强抗寒能力，并能使冰点下降，减少霜冻危害，提高抗寒性；
充足的钾还有利于降低呼吸速率和水分损失，保护细胞膜的水化层，增强植物对低温的抗性
（4）抗盐害
钾能稳定质膜中蛋白质分子上的－OH基，避免蛋白质变性；防止类脂中的不饱和脂肪酸被氧化。
（5）抗病虫害
植物体内可溶性氨基酸和单糖积累少，减少了病原菌的营养来源；
使细胞壁增厚，表皮细胞硅质化程度增加，因而抗病菌侵入的能力也相应增强；
钾充足能使体内酚类的合成增加，抗病能力提高
（6）抗倒伏
促进作物茎杆维管束的发育，使茎壁增厚，髓腔变小，机械组织内细胞排列整齐。
（7）抗早衰
延长籽粒灌浆时间，增加千粒重
（8）减轻水稻受还原性物质的危害
钾能改善水稻“乙醇酸代谢途径”，提高根系氧化力，使根际Eh升高，防止H₂S、过量Fe²⁺、Mn²⁺和有机酸等物质的危害。
29、 影响作物吸收钾素的因素
主要取决于植物种类、土壤供钾 能力和介质中离子组成等
29.1 不同作物的需钾量和吸钾能力是不同的，在常见的栽培作物中，需钾量的大致顺序是：向日葵>荞麦>甜菜>马铃薯>玉米>油菜和豆科作物>谷类
29.2 土壤中速效钾和矿物钾的含量及其相互间的动态平衡，反映了土壤供钾能力，它直接影响着植物对钾的吸收和利用
29.3 介质中离子组成也影响着植物对钾的吸收，如当土壤中K+浓度处于正常水平时，钙能促进钾 的吸收，而水合半径相似的一价阳离子则对钾的吸收有强烈的竞争作用。
29.4 钾的吸收还受植物生长的制约，植物的生长速率对钾的吸收有强烈的竞争作用
29.5 此外，温度、光照和介质中的含氧量均影响钾 的吸收，温度较高有利于钾的吸收，黑暗时植物钾的吸收量减少，同时土壤中含氧量不足时根系对钾的吸收大大减弱。
30、 钾的晶格固定作用
在土壤干湿交替影响下，速效性钾进入2：1型粘土矿物晶片层间而被固定的现象。
31、 常用钾肥
31.1 氯化钾（potassium chloride）
成分：KCL，含K2O50－60%（含K52%，CL47.6%）
性质：白色、淡黄色或紫红色结晶；易溶于水，呈化学中性；有吸湿性，久存会结块，生理酸性肥料
31.2 硫酸钾（potassium sulphate）
成分：K2SO4，含K2O50－54%，（含K43.8%,S17.6%）
性质：白色或淡黄色结晶；溶于水，呈化学酸性、生理酸性肥料；吸湿性小；
31.3 草木灰（plant ash）
熏烧——见烟不见火，其中90%的钾为K2CO3；若高温燃烧，则以K2SIO3为主
成分：含有灰分元素，如Ca、Mg、P、Fe和其它微量元素等。其中K、C a较多，P次之。
性质：（1）深灰色粉末；（2）钾的形态以碳酸钾为主，其次是硫酸钾和氯化钾，都是水溶性钾，可被植物直接吸收利用；（3）磷是枸溶性磷，对作物是有效的；（4）呈化学碱性（在酸性土壤上使用不仅能供钾，而且可以降低酸度，并可补充Ca、Mg等元素）
32、  Ca、Mg、S、Si的吸收及运输
32.1 钙：被动吸收，单向运输，难移动
32.2 镁：被动吸收，双向运输，较易移动
32.3 硫：主动吸收，难移动
32.4 硅：被动吸收，难移动
33、 多元素肥料的相关概念
33.1 复混肥料
同时含有氮、磷、钾 中两种或三种养分的肥料，包括复合肥料、复混肥料，执行GB/T15063标准；

1. 复合肥料：由化学方法制成的肥料，如磷酸铵、硝酸钾，

特点：性质稳定，但比例也较固定
（2）复混肥料：由物理方法制成的含二种及二种以上大量元素的肥料，
33.2 掺混肥料（bulk blending）：由颗粒近似的不同肥料物理掺合而成，执行GB/T21633标准
33.3 功能性肥料
除营养元素外，还掺有农药、生产刺激素等