《植物营养研究方法》教学大纲

一、基本信息   

课程名称		植物营养研究方法				课程编号	ARGE4206
英文名称		Research Method of Plant Nutrition				课程类型	专业选修课
总学时	36	理论学时		36	实验学时		实践学时
学分	2	预修课程	植物学、植物营养学			适用对象	农业资源与环境
课程简介 （200字左右）		介绍植物营养在生理、生态和分子生物学方面的研究方法。主要包括植物在土壤、砂砾和溶液中的模拟培养方法；介绍植物吸收矿质养分和同化营养元素在生理和分子水平的研究方法；介绍植物对矿质养分转运、分配和再利用在生理和分子水平的研究方法；介绍植物与其生存的微环境互作的研究方法；介绍植物对养分吸收的机理模型研究方法；介绍作物施肥模型的建立方法；介绍作物施肥模型的田间示范推广的方法；介绍利用核素研究植物对养分吸收和分配的方法。

二、教学目标及任务  

了解植物营养学研究的基本思路和常规方法，理解常规研究方法的原理、特点及应用原则，了解新方法的引入和发展动态，明确植物对养分吸收、转运、利用和再利用在生理和分子水平的研究方法，了解植物吸收矿质养分在生理、生态和分子水平的研究方法，了解植物对矿质养分吸收机理的研究方法，熟悉植物与环境互作在物理、化学及生物学方面的研究方法，重点掌握植物模拟培养方法，掌握植物吸收、转运、利用和再利用矿质养分在生理和分子水平的研究方法，以及作物施用大量元素肥料施肥模型的研究方法，了解施肥模型田间示范和推广的研究方法。

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
绪论	近代植物营养研究方法进展	2			2
第一章	植物的模拟培养方法	6			6
第二章	植物吸收养分和光合同化的研究方法	6			6
第三章	植物对矿质养分转运、分配、和再利用的研究方法	4			4
第四章	植物与微环境互作的研究方法	6			6
第五章	植物对养分吸收的机理模型	4			4
第六章	作物的施肥模型	4			4
第七章	作物施肥模型的田间示范及推广	2			2
第八章	植物营养的核技术研究方法	2			2
合计		36			36

 

四、教学内容及教学要求 

绪 论

1.研究方法在科研工作中的重要性

2.植物营养研究方法的内容和课程要求

3.近代植物营养研究方法的进展

4.目前植物营养研究的主要方法

 

第一章  植物营养的模拟培养研究方法

第一节  模拟研究的特点、种类及发展概况

1.盆钵模拟研究方法

2.植物短期培养模拟研究方法

3.控制条件的模拟培养研究方法

习题要点：不同种类的模拟研究的特点

第二节  土壤培养的模拟研究方法

1.土壤培养试验的任务

2.土壤培养的技术

习题要点：土壤培养的技术

第三节  溶液培养的模拟研究方法

1.溶液培养模拟研究的特点与任务

2.配制营养混合液的原则与依据

3.常用营养液的种类

4.营养液的配制

5.溶液培养的准备、播种与管理

习题要点：溶液培养的特点及管理

第四节  砂砾培养的模拟研究方法　

1.砂砾培养的特点与任务

2.砂砾培养的准备工作

3.装盆和播种

4.试验期间的管理

习题要点：砂砾培养的特点及管理

第五节 控制模拟条件的生物研究方法　

1.隔离培养试验

2.流动培养及更换培养试验

3.灭菌培养试验

4.渗滤水的研究方法

5.幼苗法

习题要点：控制模拟试验的种类及特点

本章重点、难点：模拟培养试验的种类及其管理

本章教学要求：让学生了解模拟培养试验的种类和特点，理解试验实施过程中管理的重要性，掌握土培、液培和砂培的特点及管理要点。

 

第二章 植物吸收养分和光合同化的研究方法

第一节 植物吸收养分的形态学研究方法　

1. 根系形态学研究方法

2. 矿质营养状况对植物根系发育的影响

习题要点：与养分吸收能力相关的植物根系形态学研究方法。

第二节 植物吸收养分的生理生化特征研究方法

1.根系活力与养分吸收的关系及其研究方法

2.各养分吸收相关的酶的研究方法

习题要点：与养分吸收相关的植物生理生化特征的研究方法。

第三节 植物吸收养分的转录和蛋白水平的研究方法

1.养分转运蛋白在转录水平的表达

2.养分转运蛋白在蛋白水平的表达

习题要点：表征植物养分吸收能力的转录水平和蛋白水平的研究方法。

第四节 菌根的研究方法

1. 菌根的形态解剖特征研究方法

2. 丛枝菌根功能的研究方法

3. 丛枝菌根影响植物养分吸收的分子水平研究方法

习题要点：丛枝菌根在形态、生理和分子水平的研究方法

第五节 植物光合同化的研究方法

1.植物矿质营养与光合之间的关系

2.光合产物运输和利用研究方法

习题要点：植物光合作用的研究方法

本章重点、难点：植物养分吸收在形态、生理和分子水平的研究方法。

本章教学要求：让学生了解表征植物养分吸收能力的在根系形态、生理和分子方面的相关因素及其研究方法，掌握根系在形态和生理方面影响养分吸收能力的研究方法。

 

第三章 植物对矿质养分运输、分配和再利用的研究方法

第一节 植物对矿质养分运输和分配的研究方法

1. 植物对矿质养分运输的生理学研究方法

2. 植物对矿质养分运输的分子生物学研究方法

3. 植物对矿质养分分配的生理和分子生物学研究方法

习题要点：木质部汁液的收集和测定方法及与养分运输和分配相关的基因

第二节 植物对矿质养分再利用的研究方法

1. 植物对矿质养分再利用的生理学研究方法

2. 植物对矿质养分再利用能力在转录水平和蛋白水平的研究方法

习题要点：韧皮部汁液的收集和测定方法及与韧皮部装载相关的基因

第三节 高等植物转运氮磷钾的主要基因

1. 氮素运输的主要基因

2. 磷素运输的主要基因

3. 钾素运输的主要基因

习题要点：高等植物与氮磷钾养分运输相关的关键基因研究方法

本章重点、难点：高等植物运输主要矿质养分在生理和分子水平的研究方法。

本章教学要求：让学生了解高等植物养分运输的研究方法，在生理水平和分子水平上主要的研究方法。

 

第四章植物与微环境互作的研究方法

第一节根分泌物的研究方法

1. 根分泌物的研究概况

2. 根分泌物的收集和提取方法

3. 根分泌物的分离与测定

习题要点：根分泌物的收集、分离、测定方法

第二节根际的研究方法

1. 根际微环境的模拟培育

2. 根际原位测定

3. 根际取样测定

习题要点：根际微环境的模拟培育及表征根际的主要参数

第三节植物与根际环境的相互作用

1. 根分泌物与根际的物理环境

2. 根分泌物与根际的化学环境

3. 根分泌物与根际生物学环境

习题要点：不同环境条件下，植物根系与根际的物理、化学及生物学环境互作的特征

本章重点、难点：了解植物根系分泌物的研究方法，理解不同环境条件下植物根系分泌物的响应，了解不同植物根系分泌物对根际物理、化学和生物学环境的影响。

本章教学要求：让学生了解植物通过根系分泌物与环境进行交流和互作，了解根系分泌物的测定方法和根际环境在物理、化学和生物学方面的研究方法。

 

第五章 植物吸收养分的机理模型

第一节 植物营养机理模型概述

1. 机理模型的种类

2. 植物营养机理模型的基本原理

习题要点：机理模型的参数及其意义

第二节 植物养分吸收模型

1. 没有竞争的减缓根系吸收模型

2. 有竞争的单根根系吸收模型

3. 有竞争的简化根系吸收模型

习题要点：植物根系的养分吸收模型

第三节 养分吸收动力学模型

1. Michaelis-Menten方程

2. 养分吸收动力学模型的建立方法

3. 主要营养元素吸收动力学模型

习题要点：养分吸收动力学模型的建立方法

第四节 田间土壤溶质运输和作物生长模型

1. 大田作物对水分和养分的吸收和作物生长模型的发展

2. 单一栽培作物模型

3. 间作作物的养分吸收模型

习题要点：田间矿质养分运移模型的建立方法

本章重点、难点：掌握养分吸收动力学的研究方法

本章教学要求：让学生了解主要作物生长模型及植物根系主要养分的吸收模型。

 

第六章 作物的施肥模型

第一节 施肥模型概述

1.      作物施肥模型研究进展

2.      建立施肥模型的原则和一般程序

习题要点：了解作物施肥模型的建立原则和程序

第二节 施肥模型的建立

1. 线性模型

2. 非线性模型

3. 施肥模型及影响因素的综合模型

习题要点：了解不同类型施肥模型的建立方法

第三节 施肥模型的回归设计

1. 应用于施肥模型研究的回归设计

2. 施肥模型的选建与检验

习题要点：了解回归设计方法建立施肥模型

第四节 土壤肥力的模糊评判

1. 综合评判的数学模型

2. 模糊评判的步骤

3. 土壤肥力综合评判实例

习题要点：了解模型法评判土壤肥力水平的方法

本章重点：了解田间施肥模型的建立、校验及在生产中应用的基本方法。

本章教学要求：了解建立施肥模型的基本方法及在田间的应用。

 

第七章 作物施肥模型的田间校验及示范

第一节 作物施肥模型的田间校验研究

1. 田间校验研究的试验方案

2. 校验实例

习题要点：了解施肥模型的校验方法

第二节 植物营养田间研究成果的示范

1. 大田示范试验的意义和特点

2. 大田示范试验技术

3. 数据分析

4. 大田示范试验实例分析

习题要点：了解大田试验的示范方法

本章重点、难点：了解田间试验及示范推广试验基本方法。

本章教学要求：了解植物营养研究从生物模拟、田间试验、大田示范及推广的研究方法特点。

 

第八章      植物营养的核技术研究方法

第一节  概念与进展

1. 概念

2. 核技术研究方法进展

习题要点：核技术的概念和研究方法进展

第二节  核素的辐射技术

1. 核辐射的生物学依据

2. 核辐射技术在生物科学中的应用

习题要点：核辐射技术的应用

第三节 核素示踪技术

1. 放射性核素示踪技术

2. 稳定性核素示踪技术

3. 示踪技术在植物营养研究中的应用

习题要点：在植物营养研究中核技术应用方法

本章重点、难点：了解核技术的概念和研究方法，掌握一种核元素的研究技术。

本章教学要求：让学生了解核研究的技术和防护措施，理解核素研究的原理。

 

五、考核方式及要求  

考核方式为平时成绩和课程论文相结合，平时课堂互动提问占10%，专项讨论占20%，期末课程论文70%。

 

六、推荐教材及教学参考书 

教  材：《 植物营养研究方法 》，申建波、毛达如主编，中国农业大学出版社，2011年第三版，标准书号：ISBN 978-7-5655-0163-0。

参考书：

1.《植物营养学》（上册），陆景陵主编，北京农业大学出版社。2008。

2.《植物生理学实验技术》，郝建军，康宗利，于洋主编，化学工业出版社。2007。

3.《植物学实验技术教程》，尤瑞麟主编，北京大学出版社。2008。

4.《Marschner’s Mineral Nutrition of Higher Plants》，Third edition, Petra Marschner. 2012.

 

大纲修订人：任丽轩

大纲审定人：李荣

修订日期：2015年4月15日