《植物营养学（双语教学）》教学大纲

一、基本信息

课程名称		植物营养学（双语教学）				课程编号	ARGE3202B
英文名称		Plant Nutrition				课程类型	科类基础课
总学时	72	理论学时		72	实验学时		实践学时
学分	3	预修课程	植物学、普通化学			适用对象	农业资源与环境
课程简介 （200字左右）		介绍植物矿质营养的基本概念、原理、研究工作的发展史及其在农业生产、资源节约和生态环境保护方面的重要性；详细介绍植物根际土壤养分的生物有效性和植物根系、菌根吸收营养元素和水分的功能；以氮磷钾三大元素为重点，传授植物必需和有益营养元素的基本生理功能和相应的肥料与施肥知识；介绍植物营养与品质、抗重金属、盐、旱及病虫害等胁迫间的关系；介绍有机肥料的特征、养分资源循环与管理；介绍植物调控养分吸收利用的分子遗传基础。

 

二、教学目标及任务

了解植物营养的基本内容、重要性与发展动态，明确植物必需营养元素的生理功能，熟悉主要营养元素缺乏与过剩的症状，了解植物对有益与有害元素吸收利用及其阻控的机制，了解施肥对环境及农产品品质的影响，了解植物养分利用遗传差异及其分子生物学等新方法、新技术在植物营养研究上的应用。重点掌握植物根系对养分的吸收、运输、分配、同化与再利用，土壤养分的有效性及其影响因素，氮磷钾肥、中量元素肥料、微量元素肥料、复混肥料及有机（类）肥料的性质与合理施用，养分资源循环与管理及其高效施肥的新技术、新方法。

 

三、学时分配

教学课时分配

章节	章节内容	讲课	实验	实践	合计
第一章	绪论 (Introduction)	4
第二章	植物根系、根际与土壤养分生物有效性 (Plant roots, rhizosphere and  bio-availability of soil nutrients)	6
第三章	植物矿质养分的吸收与转运 （Plant  nutrient acquisition and transport）	8
第四章	植物氮素营养与氮肥 (Plant nitrogen nutrition and  fertilization)	6
第五章	植物磷素营养与磷肥 (Plant phosphorus nutrition and  fertilization)	6
第六章	植物钾素营养与钾肥 (Plant potassium nutrition and  fertilization)	4
第七章	植物钙、镁、硫、硅素营养及其肥料 (Plant calcium, magnesium, sulphur, silicon  nutrition and their fertilization)	6
第八章	植物必需微量元素营养与微肥 (Plant essential micronutrients and  their fertilizations)	10
第九章	植物的有益元素 （Plant  beneficial elements）	3
第十章	植物主要有害元素 （Plant  harmful elements）	3
第十一章	有机（类）肥料的制造、特性与合理施用 （Manufacture,  properties and rational application of organic fertilizers）	4
第十二章	养分资源管理与生态环境保护 （Management  of nutrient resources and protection of ecological environment）	2
第十三章	植物营养分子遗传基础 （Molecular  genetics of plant nutrition）	4
	课堂交流、讨论、总结	4
	考试	2

 

四、教学内容及教学要求

 

第一章：绪论

(Introduction)

第一节       植物营养学的发展史（History and development of plant nutrition）

习题要点：矿质营养学说是如何建立的？

第二节       植物营养的基本原理（Fundamental principles of plant nutrition）

习题要点：必需营养元素的标准、最小养分律。

第三节       中国肥料施用现状与环境生态效应（Fertilizer application in China）

习题要点：肥料的种类，肥料试验方法

第四节       植物营养学展望（Prospects of plant nutrition）

本章教学要求：了解植物营养学的发展史和研究前沿，植物营养学的范畴，植物营养学及其相关学说和概念的含义；理解植物营养的基本原理与主要的植物营养研究方法；掌握养分归还学说，必需营养元素的标准，最小养分律、肥料的生理性质等。

本章重点、难点：必需营养元素的概念，植物营养学研究的范畴，植物营养学的研究方法。

 

第二章   植物根系、根际与土壤养分的生物有效性

(Plant roots, rhizosphere and bio-availability of soil nutrients)

第一节 根系的功能、结构和对环境胁迫的响应 (Root functions, architecture, and responses to environmental stresses)

习题要点：根系结构特征与生长可塑性。

第二节 根际和土壤养分生物有效性 （Rhizosphere and soil nutrient availability）

习题要点：何谓根际？养分从土体到根际的迁移方式。

第三节 菌根和生物固氮与植物营养 (Linking arbuscular mycorrhiza and biological N-fixation to plant nutrition)

习题要点：何谓菌根与菌根际？

  本章教学要求：理解根系对植物养分吸收利用的重要性及其生长发育的可塑性，明确土壤养分的化学有效性与生物有效性，了解根系与土壤微生物的共生关系，掌握根际、菌根际形成特征及其对养分有效性影响的作用机制。

本章重点、难点：养分生物有效性、根际、菌根际的概念，根际研究方法。

 

第三章   植物矿质养分的吸收与转运

(Plant nutrient acquisition and transport)

第一节       离子超短距离和短距离转运(Super-short and Short distance transport of ions)

习题要点：植物细胞及其细胞膜的结构、组成。

第二节       离子吸收动力学 (The kinetics of nutrient transport)

习题要点：养分跨膜运输的主要转运体类型及其异同。

第三节       离子长距离运输 (Long distance transport of ions)

习题要点：木质部、韧皮部的结构与功能差异。

第四节       影响离子吸收和转运的因素 (The factors affecting nutrient acquisition and transport)

习题要点：主动运输与被动运输的异同点。

第五节       植物的叶面营养(Foliar nutrition of plants)

习题要点：叶面营养的特点、使用条件与注意事项。

本章教学要求：了解植物养分主动、被动吸收及其体内转运和再分配的意义，明确各种离子吸收转运体（蛋白）的结构、功能异同，掌握植物养分吸收动力学研究的理论依据与方法，了解土壤和环境因素对养分吸收、转运、再分配的影响，理解植物叶面营养的基本特征。

本章重点、难点：植物细胞和细胞膜的结构与组成、各类跨膜转运蛋白的异同点、离子吸收动力学方程各个参数的获得。

 

第四章 植物氮素营养与氮肥

(Plant nitrogen nutrition and fertilization)

第一节 土壤氮素动态变化(N dynamics in soil)

习题要点：有机氮的矿化作用与氮素生物固持、硝化作用与反硝化作用。

第二节 植物氮素生理功能(Physiological function of N in plant)

习题要点：氮素营养与作物产量和品质之间的关系。

第三节 植物对氮素的吸收、转运、同化和再分配利用 (N uptake, transport, assimilation and utilization in plant)

习题要点：比较铵态氮与硝态氮的营养特征，植物体内无机氮素同化的关键酶类。

第四节  氮肥的种类与施用(N fertilizers and their application)

习题要点：氮肥在土壤中的转化，提高氮肥利用率的技术方法途径。

本章教学要求：了解植物氮素营养的生理功能，明确植物铵态氮与硝态氮被根系吸收利用的途径和对其他养分有效性的影响，理解并掌握氮肥的种类、特性、在土壤中的转化及其对植物生长、产量、品质与环境的影响，综合所学知识熟练掌握氮肥合理施用技术。

本章重点、难点：植物对铵态氮和硝态氮的吸收与同化、影响土壤氮素、氮肥在土壤中的转化、损失途径的因素、提高氮肥利用率的途径。

 

第五章 植物磷素营养与磷肥

(Plant Phosphorus nutrition and fertilization)

第一节 土壤磷的形态、转化与有效性 (The forms, transport and solubility of P in soil)

习题要点：土壤无机磷与有机磷的转化。

第二节  植物磷素生理功能 (Physiological function of P in plant)

习题要点：植物适应磷素缺乏的主要生理机制。

第三节 植物对磷素的吸收、转运、同化和再分配利用 (P uptake, transport, assimilation and utilization in plant)

习题要点：植物磷酸盐转运蛋白的特征及其作用机制。

第四节  磷肥的种类与施用(P fertilizers and their application)

习题要点：常用磷肥在土壤中的转化，提高磷肥利用率的技术方法途径。

       本章教学要求：了解植物和土壤中磷的含量、形态，明确植物响应磷素缺乏的生理机制，理解并掌握磷肥的种类、特性、在土壤中的转化及其对植物生长、产量、品质与环境的影响，综合所学知识熟练掌握磷肥合理施用技术。

       本章重点、难点：磷在土壤中的转化与固定，植物缺磷的主要适应性机制，合理施用磷肥的原则，提高磷肥利用率的途径。

 

第六章 植物钾素营养与钾肥

(Plant potassium nutrition and fertilization)

第一节 土壤钾的形态、转化与有效性 (The forms, transport and solubility of K in soil)

习题要点：不同土壤矿物类型的层间钾、交换性钾的化学有效性。

第二节 植物钾素生理功能(Physiological function of K in plant)

习题要点：钾素营养与作物品质、抗盐旱等非生物胁迫间的关系。

第三节 植物对钾素的吸收、转运和再分配利用 (P uptake, transport and re-distribution in plant)

习题要点：钾离子转运体（蛋白）与钾离子通道在钾素吸收转运和再分配中的功能。

第四节  钾肥的种类与施用 (K fertilizers and their application)

习题要点：比较氯化钾、草木灰、硫酸钾、硝酸钾的优缺点。

       本章教学要求：了解植物和土壤中钾的含量、形态，理解植物钾素营养与作物品质、抗旱盐等胁迫间的关系，理解并掌握各种常见钾肥的特性、在土壤中的转化及其对植物生长、产量与品质的影响，综合所学知识熟练掌握钾肥合理施用技术。

       本章重点、难点：钾素营养在提高植物抗盐、旱等非生物胁迫的生理功能和作用机制，钾离子转运体（蛋白）与钾离子通道在钾素吸收转运和再分配中的功能。

 

第七章植物钙、镁、硫、硅素营养与肥料

(Plant calcium, magnesium, sulphur, silicon nutrition and their fertilization)

第一节 植物钙营养与肥料 (Plant Ca nutrition and its fertilization)

习题要点：缺钙引起的生理病害，钙在细胞中的分配及钙调蛋白（第二信使）的功能。

第二节 植物镁营养与肥料 (Plant Mg nutrition and its fertilization)

习题要点：植物镁与光合作用，钾、铵对镁吸收转运的影响。

第三节植物硫营养与肥料 (Plant S nutrition and its fertilization)

习题要点：植物硫素的吸收与同化，硫素的叶面营养机理。

第四节植物硅营养与肥料 (Plant Si nutrition and its fertilization)

习题要点：植物硅素的吸收与分配，硅在植物抗病虫害及抗倒伏等方面的作用。

       本章教学要求：了解钙、镁、硫、硅素营养的主要生理功能和缺乏症状，理解并掌握钙、镁、硫、硅肥的种类、特性及其对植物生长、产量、品质与抗逆的影响，掌握其土壤和叶面合理施用的原理与技术。

       本章重点、难点：钙、镁、硫、硅素在植物体内的不同分布特点，生理性缺钙、镁的土壤和植物生长发育条件，不同植物对硫、硅的需求特性。

 

第八章 植物必需微量元素营养与微肥

(Plant essential micronutrients and their fertilizations)

第一节 植物氯营养 (Plant Cl nutrition)

习题要点：植物氯素来源，不同植物对氯素的需求差异。

第二节 植物硼营养 (Plant B nutrition)

习题要点：植物硼素主要生理功能，不同植物对硼素的需求差异。

第三节 植物铁营养 (Plant Fe nutrition)

习题要点：植物根系吸收利用铁的两种不同的机制（策略），铁素的叶面营养特征。

第四节 植物锌营养 (Plant Fe nutrition)

习题要点：植物磷对锌吸收利用的影响，植物缺锌症及其诊断。

第五节 植物锰营养 (Plant Mn nutrition)

习题要点：土壤中锰的形态与转化及化学有效性，植物锰的主要生理功能。

第六节 植物铜营养 (Plant Cu nutrition)

习题要点：植物铜的主要生理功能。

第七节 植物钼营养(Plant Mo nutrition)

习题要点：钼在提高氮素利用效率中的作用。

第八节 微量元素肥料及其施用 (Fertilizers of micronutrients and their application)

习题要点：影响微量元素肥料有效性的土壤因素，合理施用微量元素肥料的原则。

  本章教学要求：了解各个必需微量元素的主要生理功能，了解氮磷钾对微量元素养分吸收利用的影响，理解并掌握微肥的种类、特性、在土壤中的转化及其对植物生长、产量与品质的影响，熟练掌握微肥合理施用技术。

本章重点、难点：微量元素缺乏与过量的土壤条件，植物微量元素的缺乏与过剩的症状，微量元素肥料的施用方法。

 

第九章 植物的有益元素

(Beneficial elements of plant)

第一节 钠(Sodium)

习题要点：钠在植物中的生理功能，植物耐盐机制

第二节 铝(Aluminum)

习题要点：铝在植物中的生理功能，植物耐铝机制

第三节 硒(Selenium)

习题要点：植物硒的来源、生理和营养功能。

第四节 钴(Cobalt)

习题要点：植物钴的生理和营养功能

  本章教学要求：了解钠、铝、硒、钴的生理与营养功能及其相应肥料的施用，理解植物耐钠、铝的生理机制。

  本章重点、难点：植物必需微量元素与有益元素的异同，有益元素的营养功能。

 

第十章 植物主要有害元素

(Plant harmful elements)

第一节 砷(Arsenic)

习题要点：影响土壤中砷形态、可溶性的因素，植物吸收、耐砷毒害的机制

第二节 镉(Cadium)

习题要点：影响土壤中镉可溶性的因素，植物吸收、耐镉毒害的机制

第三节 铅(Lead)

习题要点：影响土壤中铅可溶性的因素，植物吸收、耐铅毒害的机制。

第三节 汞(Mercury)

习题要点：影响土壤中汞可溶性的因素，植物吸收、耐汞毒害的机制。

  本章教学要求：了解影响土壤环境中砷、镉、铅、汞等可溶性的因素，植物吸收、耐砷、镉、铅、汞毒害生理机制的差异。

  本章重点、难点：植物阻控重金属等有害元素的生理机制。

 

第十一章 有机（类）肥料的制造、特性与合理施用

(Manufacture, properties and rational application of organic fertilizers)

第一节    植物有机营养与有机肥 (Plant organic nutrition and fertilizers)

习题要点：有机氮、磷的根系吸收利用，有机肥料的作用、在土壤中的转化与合理施用。

第二节 固体有机废弃物的农用 (Utilization of solid wastes in agriculture)

习题要点：肥料资源化利用的固体有机废弃物。

第三节 固体废弃物肥料化的处理方法 (Treatments of solid wastes for organic fertilizers)

习题要点：厌氧分解、高温好氧堆肥技术原理与注意事项。

第四节 固体有机废弃物高效与安全施用 (Efficient and secure application of organic fertilizers)

习题要点：有机肥中的重金属、病原微生物、抗生素的来源、检测与降解。

本章教学要求：了解农业固体有机废弃物的来源与处置事项，明确传统有机肥与商品微生物有机肥料的种类、特性与功能差异，理解有机肥在土壤中的转化及其对植物生长、产量、品质与环境的影响，掌握其合理施用技术，并能综合所学知识进一步探讨有机、无机合理施肥技术。

本章重点、难点：农业固体有机废弃物的综合利用，有机（类）肥料的种类、特性与合理施用，有机肥料在土壤中的转化。

 

第十二章 养分资源管理与生态环境保护

(Management of nutrient resources and protection of ecological environment)

第一节 养分元素在土壤-植物-大气连续系统中的循环(Nutrient cycling in soil-plant-atmosphere continuum)

习题要点：农田生态系统中氮、磷、钾养分资源管理。

第二节 施肥与环境质量(Fertilization and environmental quality)

习题要点：施肥与土壤污染、水体富营养化、温室效应气体排放间的关系。

本章教学要求：了解氮磷钾在土壤-植物-大气连续系统中的循环，明确养分资源的有效管理对生态环境保护的重要性。

本章重点、难点：肥料生产与施用对农业环境质量影响的作用过程。

 

第十三章植物营养的分子遗传基础

(Molecular genetics of plant nutrition)

第一节 分子遗传学的基本概念 (General concepts of molecular genetics)

习题要点：基因与环境互作，基因工程的发展与应用。

第二节    植物营养遗传差异 (Genetically controlled differences in plant nutrition)

习题要点：不同植物、种质资源、品种在养分吸收利用、有害元素阻控方面的遗传差异。

第三节 分子遗传学在植物营养上的应用 (Application of molecular genetics in plant nutrition)

习题要点：解析分子遗传改良提高养分利用效率或者阻控有害元素的成功案例。

本章教学要求：理解植物基因与环境的互作，明晰植物营养效率基因型差异的形态学、生理学和遗传学特性，了解植物营养遗传特性的研究技术和改良方法及其成功案例。

本章重点、难点：植物营养遗传差异及其改良的技术方法与途径。

 

五、考核方式及要求

平时课堂互动提问和期末专项交流20%、2次小测验和趣味知识题20%，期末笔试60%。

 

六、推荐教材及教学参考书

教材：

《植物营养学》，第2版，上下册，陆景陵、胡霭堂主编。中国农业大学出版社。2002年

参考书：

1.《Marschner’s Mineral Nutrition of Higher Plants》3rd Edition, Edited by Patra Marschner. Academic Press (Elsevier). 2011.

2.《Principle of Plant Nutrition》 K. Mengel (Editor in Chief), University of Liebig, Germany, Fifth Edition, 2001.

七、说明

大纲修订人：徐国华

大纲审定人：李荣

修订日期：    2015年4月20日