高等土壤——植物营养学

课程编码：090302M04001H 英文名称：Advanced Soil-Plant Nutrition 课时：60 学分：4.00 课程属性：专业核心课 主讲教师：施卫明等

本课程主要讲授土壤养分和肥料在土壤-作物系统的迁移转化过程、植物高效吸收利用土壤养分和抵御土壤营养胁迫的根际过程、生理生化机制和分子遗传基础以及高效施肥技术与农产品品质和环境效应，包括：绪论；土壤氮素与氮肥；土壤磷素与磷肥；土壤钾素与钾肥；土壤钙镁硫营养；土壤微量元素与微肥；土壤养分在根际的化学行为与生物有效性；植物高效吸收利用氮素的生理生化机制和分子遗传基础；植物高效吸收利用磷钾的生理生化机制和分子遗传基础；植物高效吸收利用钙镁的生理生化机制和分子基础；植物高效吸收利用微量元素（铁、硼）的生理生化机制和分子遗传基础；植物吸收利用有益元素（硅、硒）的生理生化机制和分子基础；植物响应高氮环境的生物学和分子生理学机制；植物抵御土壤逆境（铝毒和铁毒）胁迫的生理生化机制和分子基础；主要大田作物高效施肥技术与环境效应；果蔬茶高效施肥技术与农产品品质及环境效应；高等植物营养学研究新技术新方法等。目的是使学生系统掌握土壤-作物系统中养分的迁移转化机制、植物高效吸收利用养分和抵御土壤逆境的基本原理和最新研究进展以及高效施肥技术的应用，具备开展土壤-植物营养学领域研究的基本能力。

土壤学、植物营养学、肥料学和植物生理学等

第一章 绪论 3学时 施卫明
第1节 高等土壤-植物营养学的研究范畴
第2节 土壤营养问题与作物需求
第3节 肥料施用及中国所面临的问题
第4节 营养生物学途径在肥料减施增效和绿色发展中的地位、作用和意义
第二章 土壤氮素与氮肥 3学时 王淑平
第1节 土壤氮素形态和含量
第2节 土壤供氮水平与作物氮素需求临界值
第3节 氮素转化过程
第4节 氮素大循环
第5节 氮肥类型和作用
第6节 生物固氮
第三章 土壤磷素与磷肥 3学时 王淑平
第1节 土壤磷素形态和含量
第2节 土壤供磷水平与作物磷素需求临界值
第3节 磷素转化过程
第4节 土壤-作物系统的磷素循环
第5节 磷肥类型和作用
第四章 土壤钾素与钾肥 3学时 王淑平
第1节 土壤钾素形态和含量
第2节 土壤供钾水平与作物钾素需求临界值
第3节 钾素的固氮与活化
第4节 钾肥类型和作用
第5节 我国钾矿资源与钾肥生产
第五章 壤钙镁硫营养 3学时 胡正义
第1节 土壤钙镁硫素形态和含量
第2节 土壤钙镁硫供应水平与作物需求临界值
第3节 硫素转化过程
第4节 土壤-作物系统的硫素循环
第5节 钙镁硫肥类型和作用
第6节 镁肥和硫肥矿产资源与肥料生产
第六章 土壤微量元素与微肥 3学时 王淑平
第1节 土壤微量营养元素种类、形态和含量
第2节 土壤微量营养元素供应水平与作物需求临界值
第3节 微量营养元素转化过程
第4节 微量营养元素的生物地球化学循环过程与人体健康
第5节 微肥类型和作用
第七章 土壤养分在根际的化学行为与生物有效性 4学时 施卫明
第1节 根际的概念
第2节 根际研究法
第3节 根际的理化特征
第4节 土壤养分根际的分布特征
第5节 根际养分生物有效性
第6节 根系分泌物的作用与功能
第八章 植物高效吸收利用氮素的生理生化机制和分子遗传基础 3学时 苏彦华
第1节 铵态氮的高效吸收机制与分子生物学基础
第2节 硝态氮的高效吸收与分子生物学基础
第3节 氮的运输和利用的生理生化机制与分子遗传基础
第4节 氮效率的遗传基础与氮肥减施增效
第九章 植物高效吸收利用磷钾的生理生化机制和分子遗传基础 4学时 苏彦华
第1节 植物适应低磷低钾胁迫的生理生化机制与分子生物学基础
第2节 磷钾的高效吸收与分子生物学基础
第3节 磷钾的运输和利用的生理生化机制与分子遗传基础
第4节 磷效率的遗传基础与磷肥减施增效
第5节 钾效率的遗传基础与作物抗逆和品质形成
第十章 植物高效吸收利用钙镁的生理生化机制和分子基础 3学时 苏彦华
第1节 钙的高效吸收机制与分子生物学基础
第2节 镁的高效吸收与分子生物学基础
第3节 钙镁的运输和利用的生理生化机制与分子遗传基础
第4节 钙镁效率的遗传基础与作物抗逆和品质形成
第十一章 植物高效吸收利用微量元素（铁、硼）的生理生化机制和分子基础 4学时 兰平
第1节 植物适应低铁、低硼胁迫的生理生化机制与分子生物学基础
第2节 铁硼的高效吸收与分子生物学基础
第3节 铁硼的存储、运输和利用的生理生化机制与分子遗传基础
第4节 铁硼效率的遗传基础
第5节 硼与其他营养元素之间的关系
第十二章 植物吸收利用有益元素（硅、硒）的生理生化机制和分子基础 3学时 施卫明
第1节 硅的高效吸收机制与分子生物学基础
第2节 硒的高效吸收与分子生物学基础
第3节 硅的运输和利用的生理生化机制与分子遗传基础
第4节 硒的运输和利用的生理生化机制与分子遗传基础
第5节 硅硒与其他营养元素的互作
第6节 硅硒与作物抗逆和人体健康
第十三章 植物响应高氮环境的生物学和分子生理学机制 3学时 施卫明
第1节 现代农业与高氮环境胁迫
第2节 根系对高氮环境的响应及分子生理学机制
第3节 地上部对高氮环境的响应及分子生理学机制
第4节 植物应答高氮环境的生物学机制与节氮增效
第十四章 植物抵御土壤逆境（铝毒、铁毒）胁迫的生理生化机制和分子基础 4学时 施卫明
第1节 土壤铝毒和铁毒的发生与分布
第2节 植物抵御土壤铝毒和铁毒胁迫的根际机制
第3节 根系应答铝毒和铁毒胁迫的生理生化机制
第4节 根系应答铝毒和铁毒胁迫的分子生物学机制
第5节 耐铝毒胁迫机制与其他营养元素的互作
第6节 耐铁毒胁迫差异与土壤逆境改良
第十五章 新型农业类型及科学理论施肥基础 4学时 胡正义
第1节 新型农业类型及施肥技术特点与发展
第2节 设施农业，工厂化农业施肥技术
第3节 营养套餐,精准农业施肥
第4节 水肥一体化技术
第5节 科学施肥理论基础
第十六章 施肥与环境效应 4学时 胡正义
第1节 硫与生态环境
第2节 施肥与水环境效应
第3节 磷肥施用与环境污染
第4节 施肥与农产品品质
第十七章 高等土壤-植物营养学研究新技术新方法 4学时 兰平
第1节 根系原位观察技术
第2节 作物营养状况的信息诊断与实时传输技术
第3节 组学技术
第4节 GWAS
第5节 基因编辑技术
第十八章 复习与答疑 2学时 施卫明
第1节 复习与答疑

施卫明，中科院南京土壤所研究员，博导。研究领域：植物营养分子生物学、肥料与农产品质量和环境污染。

兰平，男，博士，中科院南京土壤所研究员，博士生导师。2001年毕业于中国农业大学生物学院，获理学博士学位。2001年8月起先后在中国科学院遗传与发育生物学研究所，德国Fraunhofer Institute for Molecular biology and Applied Ecology ，the Institute of Molecular Biotechnology, RWTH Aachen 大学，The State Agricultural Biotechnology Centre (S.A.B.C),Murdoch University, Western Australia 及Institute of Plant and Microbial biology, Academia Sinica, Taipei从事博士后研究。2012年9月起，受聘中国科学院南京土壤研究所研究员。长期从事植物营养的组学研究，如蛋白组学，转录组学以及分子生物学和系统生物学的研究，相继在Nature Plants、 Proteomics、 Genome biology、 Mol Cell Proteomics、Plant Physiology、Mol Plant Microbe Interact和BMC Plant Biol等国际学术期刊上发表了论文。目前工作的重点，运用蛋白组学和转录组学等系统生物学技术手段，研究植物高效吸收与运输营养物质的分子机制,特别是小分子肽在调控植物根系发育及其植物营养高效吸收中作用。

苏彦华，男，中科院南京土壤所研究员，1971年7月出生于山东省，博士。1992年毕业于山东农业大学土壤－植物营养系（现资源与环境学院），获农学学士学位。1997年于中国科学院南京土壤研究所获硕士学位，研究方向为分子植物营养学。1998年2月起在法国Montepellier的植物生化及分子生理学实验室攻读博士学位，并于2001年2月获法国国立高级农艺学校(ENSA，法国生命科学领域前三强)理学博士学位。2001年3月至2003年10月在德国Tuebingen大学的植物分子生物学研究中心从事博士后研究。 2003年10月至2007年7月在美国宾夕法尼亚大学（University of Pennsylvania）作博士后研究助手。2007年7月起，受聘中国科学院南京土壤研究所研究员。长期在国际著名实验室从事离子通道和转运子体系的分子生理/电生理研究，相继在Nature（2009）、 Cell（2007）、 The Plant Cell（2005）、Plant Physiology（2004）和Journal of Biological Chemistry（2004）等权威学术期刊上发表了研究论文。目前工作的重点，致力于在前期研究成果的基础上，运用细胞电动势驱动理论和电生理技术平台，研究植物高效吸收与运输营养物质的分子生理机制，拓宽现有植物营养学的研究理念和技术水平，开展具有国际竞争力的植物营养分子生理学研究，推动和丰富现代土壤学综合学科的发展。

胡正义，男，中国科学院大学教授，博导。研究领域：土壤化学、面源污染控制原理与技术、土壤环境化学。

王淑平，女，硕导。1985.7-2004.4 吉林农业大学资源与环境学院 助教、讲师、副教授；2000.9-2003.9 中国科学院植物所生态中心 博士后；2004.5-现在 中国科学院研究生院资源与环境学院 副教授。