PDF《植物营养学简介》

什麽是营养 在说明植物营养学之前,先谈一下有关营养的几个基本概念,以下提出三个问 题,首先我们先谈什麽是营养及营养素.

营养及营养素 一般人常把营养与营养素混为一谈,譬如馒头,我们只能说它含有营养素 (nutrient)或营养物质,但说它有营养则不一定是对的.因为是否有营养应对特 定对象而言,如果某人胃肠不好,不适合吃馒头,那馒头不但对他无营养,反而会 使他的病情加重,所以我们必须清楚地区分营养素与营养.所谓营养素是生物所需 或作为食物的任何物质.至於营养(nutrition)则是指生物自其生长环境中摄取营 养素,将其代谢以致排泄的全部过程,我们可以图 1-1 表示. 图1-1 营养之示意图 我们了解了什麽是营养及营养素后,以下将再谈谈不同的营养形式. 营养形式 由於生物的种类很多,除了本书所著重的植物外,还有动物及微生物.它们的 生长与代谢有很多相似的地方,但它们的营养形式则有很大差异.一般常把生物依 照营养形式分为两大类:第一类称为自营生物(autotroph),第二类称为异营生物 (heterotroph).

第一章 植物营养学简介 植物 摄取营养素 生物体内代谢 适当的生长条件 营养就是这样的一个过程 排泄 植物营养学 自营生物(autotroph):是指能利用光(主要为太阳光)或无机的化学 能作为能量来源,并能利用无机碳(如二氧化碳)、氮(如硝酸盐、铵盐) 等作为生物合成的起始物质之任何生物.若能利用光能者,称为光自营生物 (photoautotroph),植物和某些细菌是属於这一类;

若能利用无机物的化学能 者,称为化学自营生物(chemoautotroph),属於这一类的生物主要为细菌. 异营生物(heterotroph):只能从有机化合物中获取碳源及能量,以合成其生物 体之物质.所有的动物、许多原生生物、微生物,以及多数的真菌均属於这一类. 实际上有些生物既是自营又是异营,我们称其为兼营的(facultative),包括 很多细菌以及寄生或食虫植物. 若从生态学的观点来看,也可以把自营生物归属於初级生产者(primary producer),异营生物归属於消费者(consumer),后者又可分为初级、次级等不 同等级的消费者.很明显的,植物是提供异营者食物的最大来源,不同等级的消费 者构成食物链,人类在目前已是超级消费者了.除了对人有毒或是人不能消化的生 物体外,人几乎可以通吃.最后我们谈谈与营养有关的第三个问题:植物营养与动 物营养有什麽不同? 植物营养与动物营养的差异 由於人是高等动物,又是超级消费者,植物生产与人有密切的关系.为了满 足人的需求,我们应该了解经过演化的过程后,动物与植物营养,除了营养形式不 同,还有什麽相异之处.表1-1 及图 1-2 做一比较,至於它的深层意义会在以后各 章中分别说明. 表1-1 植物营养与动物营养之差异 植物动物营养形式 自营生物 异营生物 营养素的大小 颗粒小 颗粒大 营养素的化学能 低高代谢倾向 还原 氧化 消化及排泄系统 缺乏 很发达

第一章 植物营养学简介 图1-2 植物与动物在摄取营养及排泄上之差异 植物营养学是一门怎样的科学 什麽是植物营养学 根陨隙杂牧私,很容易知道植物营养学是一门什麽样的学问.简单 说,植物营养学是「研究植物从其生长环境中摄取营养素,将其同化、代谢、以致 排泄的全部过程之一门科学」,可以图 1-3 说明植物营养学的内涵. 由图 1-3 可知植物之生长与分化,基本上是受植物内在因子及外在环境所影 响,所以在早期研究植物生长时,主要考虑如何控制生长因子,使其产品的产量与 品质能合乎栽培者的需要,至於植物体内代谢部分所知甚少.直至植物生理学、生 物化学、生物物理学、分析化学,不断进步后,科学家们才渐渐了解植物体内的主 要奥秘,既可用热力学的耗散理论(dissipative theory) :ds=dse+dsi 中熵* 的变化, 解释植物维持生命的原理,又能了解到植物摄取营养素后输送及同化、异化的路 径,所以我们才能画出这种简单的示意图,实际上这是累积无数科学家们的智慧. *注:熵(音商) ,英文为 entropy(S),它是一个态函数,是表示系统状态之变数的函数(ds ≥ dQ/T) , 也是系统内部乱度或有序度的量度.根攘ρУ诙,任何一个封闭系统内的熵都会继续 变大,直至均衡状态,也就是系统内的物质趋向最大乱度.唯有系统与环境间有物质,能量和 信息的交换,才有可能维持稳定状态或朝向有序性和组织化的方向发展.植物既然是一种生物 体,它就有自创生的(autopoietic)能力,因此,在它吸收了环境提供的能量(主要为太阳能) 后,就能将毫无规律的 CO2 固定成醣类,进而转变或合成蛋白质、脂质等,并根糯绷 行生长与分化.我们如果以 dse 来衡量由系统外带来的熵值变化(在生物生长过程 dse <