植物营养学论文范文

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本课程使用的教材是由中国农业大学出版社出版的陆景陵和胡霭堂等人编写的《植物营养学》（上、下册），共21章学习内容。目前，我校农学专业对该课程的课时设置为总学时数54学时（36学时理论课+18学时实验课），为保证教学任务的完成，教师必须在短短的36学时中完成21章的理论学习内容，使得课程内容大大缩减，影响了教学效果。而植物营养学是一门应用性较强的学科，其理论和实践性成果的广泛应用极大推动了我国在节水节肥、保护环境、增加农民收入等方面的发展。因此，实验教学也是课程教学的重要组成部分，它是对理论教学的深入和验证，着重培养学生实践能力和解决问题的能力，为我国培养大批植物营养应用性人才奠定基础。而我校的植物营养学实验课程仅开设18学时，且大多数实验都为验证性实验，只是对相关理论进行简单的验证，而不是有创造性的实践，影响了对学生实践能力以及创新能力方面的培养。

1.2教学方式单一，学生积极性不高

由于理论课时较少，学习内容较多，植物营养学课堂教学的方式不得不采取“填鸭式”教学方法，利用幻灯片为学生讲授知识。面对丰富的学习内容，很多学生忙于照抄幻灯片上的内容，对知识缺乏充分的思考，无法对老师讲的重点难点内容进行消化吸收，使得学生只能被动地接受知识，缺乏自主学习的积极性和主动探索的精神，难以激发学生的学习兴趣和热情，学生学习的积极性不高。

1.3教学内容相对落后，学生知识面不宽

目前，植物营养的教学内容仍然局限于课本内容上，都是课本上现有的知识和概念，学生对这门课的学习兴趣不高，而讲课中少有提及学科前沿及发展动态的内容，使得学生对植物营养学这门课程的重视程度不够，知识面狭窄。

2植物营养学教学改革的思路

2.1增加理论学时与教学实践学时

增加理论学习的学时数，可以使教师在授课内容中着重突出难重点部分；学生对老师课堂授课内容较容易消化和吸收，正确掌握知识点的重点和难点部分，有针对性地进一步深入学习。而教学学习是对理论知识的深化和实践，是整个教学体系的重要组成部分，担负着培养学生实践能力和开拓创新的重任，为学生在踏入相关工作第一线时奠定扎实的基础。

2.2更新教学手段，激发学生的兴趣

教学内容和教学方法是保障良好教学质量的两个重要因素，适当丰富教学内容后，教学手段就显得至关重要。研究表明，课堂气氛越活跃，学生参与越积极，教学效果相应越好。因此，我们根据植物营养学的课程特点，让学生学会带着问题听课，在一堂课程结束后，布置下节课将要讲到的问题，让学生回去查阅资料，在下节课对学生进行提问，既能激发学生回答问题的积极性，又能激发学生的学习兴趣，开拓思维，培养学生发现问题、解决问题的能力，并可以使学生更快、更牢地掌握相关知识点。这既活跃教学气氛，又使整个教学过程寓教于乐。植物营养学课程与农业生产密切相关，举例来说，在农业生产上对植物缺素症状的正确判断，有利于指导施肥，矫正植物的缺素症状。对此，我们可以采用实例与多媒体教学相结合的教学方法。

2.3充实教学内容，及时增加学科前沿及发展动态

学术讲座是是开拓学生知识的一种教学活动形式，是大学校园内主干课程之外一个重要的传授知识和培养人才的途径。学术讲座所涉及的一般是一些前沿性的研究和进展，也有一些基础性的理论，还包括一些新的研究方法和手段，这有助于及时掌握科研动态，更新、充实教学内容。邀请国内外专家与学生进行近距离的学术交流和探讨，能让学生尽可能多地接触学科前沿，并在学术交流和学术碰撞中拓展视野。

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中图分类号：G642 文献标识码：A

综合性实验是实验内容涉及一门课程的综合知识或多门课程知识的实验，主要培养学生综合运用所学知识和实验方法、实验技能去分析问题、解决问题的能力；设计性实验是结合课程教学或独立于课程教学，由学生自行设计实验方案而进行的一种探索性实验，主要培养学生组织能力和自主实验的能力。与传统的操作实验相比，在综合性设计性实验中，学生综合运用知识、理论联系实际，自主性、探索性增强，综合实践能力、创新能力、独立研究能力得到培养，并为科学研究储备科研人才。①②

植物营养学是高等农林院校中农业资源与利用、农学、植保、园林、草业等专业的核心课程，是研究植物对营养物质的吸收、运输、转化和利用规律以及植物与环境之间营养物质和能量交换的科学，其主要任务是通过改良植物营养遗传特性和改善养分管理方式，调节植物体的代谢，提高植物营养效率，优化营养环境，从而达到提高作物产量和改善产品品质的目的。③④⑤该课程既讲解基本理论与原理，又授予实际应用技术，对提高学生动手操作能力和培养学生理论联系实际能力起促进作用。但是长期以来，新疆农业大学（以下称为“我校”）的植物营养学课程只有40学时的理论课，没有开设基本实验课，更不用说开设综合性设计性实验实习环节。再有，课程教学采用“满堂灌”、“填鸭式”教学方法，理论知识和实际应用技术采用讲解的方式，没有实验实习过程，致使学生只能感性认识理论知识和实际应用技术，其动手能力、实践能力、创新能力和综合运用能力较差，从而减弱学生的学习兴趣，以致会影响学生将来的就业和深造。因此，为适应人才培养目标和社会对该专业人才的需求，必须增加综合性设计性实验的教学体系。通过开设植物营养学综合性设计性实验来深化课程中的基本原理和实际应用技术，提高学生动手能力、分析能力和综合运用能力，为学生进一步深造和就业打下坚实的专业基础。

1 植物营养学课程综合性设计性实验构建的基本思路

通过网络资源的共享和拜访国内知名高校中与植物营养专业相关的教师，并依据植物营养学课程的专业培养目标和课程设置要求，初步构建植物营养学课程综合性设计性实验的基本思路：依托植物营养学学科建设项目和教师在研项目，结合植物营养学课程的基本理论和原理，开展一系列以培养学生的综合实践能力和创新能力为目标的综合性设计性实验，构建以学生为主体的教学思想和重点培养综合实践能力与创新能力为主要目的的基本思路。

2 植物营养学课程综合性设计性实验的探索

2.1 实验课程安排

在我校植物营养学课程开设40学时理论课基础上，拟增加20学时综合性设计性实验课，同时在周末开放实验室和培养室，方便学生利用周末完成实验实习环节。此课程依我校农业资源利用专业的教学计划和教学大纲，通常安排在相应专业三年级第一学期。此时，学生已完成土壤学、植物生理学、植物营养研究法等专业基础课学习，为参与综合性设计性实验奠定了一定基础。实验以班为单位，6～8个同学自愿组成实验小组，设组长和副组长各一名，组员分工合作，先优化设计实施方案，然后共同实施管理，最后获取相关数据和撰写实验报告。

2.2 实验设计

实验设计是综合性设计性实验的主干或灵魂，要求具有全面性、合理性和可行性。因此，设计时，教师依据学生兴趣和知识储备以及实验内容指导学生查阅相关文献资料，个人先设计方案，在此基础上由小组成员将各自设计方案进行交流讨论，最后在老师指导下优化确定实施方案。为了培养学生综合运用知识的能力和创新能力，结合教师多年教学经验和科研成果，我们课程建设小组初步设计了两种培养方法（土培和水培方法）四个实验项目：作物缺素症观察（水培方法）、作物施肥参数研究（土培方法）、作物根系形态描述（水培方法）、作物氮素营养诊断无损测试技术应用（水培方法和土培方法）。

2.3 实验实施

此阶段是培养团队协作精神、训练综合实践能力、提高解决问题能力的主要阶段。各小组成员依据优化的设计方案布置实验，各组员之间分工合作，依据实验内容和作物生长特点，定期进行管理观测和取样，观察记载和取样要标准化和合理化，室内分析操作要规范化和标准化。实施过程中必须认真负责，准确及时，出现问题时，先鼓励学生进行独立思考，然后引导学生通过查找相关资料来解决问题，突出以学生为主体的教学思想，增强学生的自主性和创造性。

2.4 实验分析

实验分析包括观察指标分析、生化和形态指标分析以及数据整理分析，此过程是加强动手能力和综合运用专业理论知识的重要阶段。譬如做作物缺素症观察中的观察指标分析时，要分析比较各营养元素出现的时间、部位、程度等等，生化和形态指标分析时，首先要掌握这些生化指标和形态指标分析的标准方法，其次准备好这些指标测定的试剂和仪器，数据整理分析是试验成果表达的前提，首先仔细审查试验资料，发现错误设法更正，无法更正的予以剔除，其次通过运用学生掌握和理解的方差分析、相关分析、回归分析对数据进行统计分析，根据已学专业理论知识总结规律，最后作出合理的结论。

2.5 实验报告撰写

实验报告是对综合性设计性实验的总结和反思，撰写模版以规范科技论文为模版，包括题目、中英文摘要、关键词、前言、材料与方法、结果与分析以及讨论与结论等部分，题目和中文摘要主要锻炼学生综合概括能力，英文的撰写主要是培养学生掌握一些专业英语及其表达，还有锻炼学生英语写作的意识，前言或引言主要锻炼学生网络信息、了解学科发展趋势和综合概括能力，撰写的重点主要在材料与方法、结果与分析和讨论与结论这三部分，材料与方法是实验设计、实验方法和实验过程的详细记录，结果与分析和讨论与结论是实验报告的核心内容，也是深化学生专业基础理论、增强学生自主性、探索性学习精神，培养综合实践能力和独立思维研究能力的主要过程。

2.6 实验考核

考核是实验教学质量评价监控的有效方法，对实验教学改革起着一定的导向作用。⑥植物营养学课程中的综合性设计性实验教学考核与理论教学考核相分离，单独计入成绩和学分，考核内容包括平时成绩、操作技能和实验报告。平时成绩占30%，主要包括学生态度、实验效果、出勤、团队协作精神等；操作技能占20%，包括基本实验的操作规范能力、实验方法掌握程度以及分析仪器使用的熟练程度等；实验报告占50%，主要包括实验观测记载本详细程度、分析测定原始数据完整程度、实验报告规范程度、实验步骤描述完整程度、结果分析合理程度等。教师对整个教学过程进行跟踪指导，及时发现和解决学生实习实践过程中出现的困难和问题，阶段性地进行作业的批阅和反馈，使学生规范有序地进行实验实习，从而保障实验教学良性循环，达到预期目的。⑦

以上是我们在植物营养课程教学中进行教学改革的一些尝试，并在农业资源利用专业092班进行了示范，该班总共36人，分成4个小组，完成了油菜、菠菜、生菜和小白菜四种蔬菜的缺素症状观察和肥效实验（采用土培方式，盆栽土为新疆北部灰漠土，有机质16.8g/kg、速效氮磷钾分别为68mg/kg、13.8mg/kg、214mg/kg，估算出油菜、菠菜、生菜和小白菜四种蔬菜最佳N、P2O5、K2O的用量分别为26kg/亩、10kg/亩、3kg/亩，26kg/亩、6kg/亩、4kg/亩，25kg/亩、8kg/亩、2.5kg/亩，23kg/亩、7.5kg/亩、3.2kg/亩），撰写了4篇拟投稿文章，示范效果明显。通过教学改革的尝试与示范，笔者深刻体会到在实际教学过程中，要结合教师的知识和科研背景，依据专业和学生特点，不断发展和拓展教学内容，以此培养出面向社会的实用型创新型人才，促进教与学的共同提高。

新疆农业大学教学研究项目，农业资源与环境特色专业建设项目，土壤学自治区重点学科建设项目

注释

① 曹爱红，黄其秀.综合性，设计性实验教学的实施与设想[J].中国现代教育装备，2008（4）：81-83.

② 尹元萍，汤利，赵平，等.农科院校植物营养类综合性设计性实验探索与实践——以云南农业大学为例[J].云南农业大学学报，2012.6（4）：102-106.

③ 叶优良，王文亮，韩燕来，等.植物营养学教学改革与实践[J].科技咨询导报，2007（28）：186，188.

④ 孙霞，盛建东，蒋平安，等.植物营养学实验课程教学体系的构建与探索[J].科技创新导报，2012（15）：146-147.

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北京林业大学农业资源利用一级学科可追溯到最早的森林土壤学科，1990年以前属于一级学科“林学”下面的二级学科，1990改为土壤学，1997年由农学门类下的林学一级学科划归为同一门类的一级学科“农业资源利用”。2004年植物营养学科经国务院学位办批准，开始招收硕士研究生。2005年土壤学科被国务院学位委员会批准为林业院校的首个土壤学博士点，并同时被授予一级学科“农业资源利用”硕士学位授予点。

经过50多年几代人的共同努力，我校在学术梯队、科学研究和人才培养等方面取得了一系列成绩，形成了具有林业特色的优势学科。

一、学科梯队合理

在学科队伍上建设上，注重人才的引进，从美国、加拿大、挪威、日本等引进归国人员。不同国家和地区的学术思想和氛围能在我们这里相互促进和相互影响，研究方向齐全。通过多年的努力，我校已形成了一支知识覆盖面广、学术气氛活跃、梯队合理、并具有广泛国内外联系的以中青年为学术骨干的学科队伍。

二、研究方向独具特色、优势明显

我校农业资源利用一级学科下设两个二级学科：土壤学和植物营养学。行政上隶属于水保学院。依托过去水保学院在全国名列前茅的科研优势地位，紧紧围绕林业六大生态工程，土壤和植物营养两个二级学科形成了一些固定的具有特色和优势的研究方向，并取得了一些重要的研究成果。

(一)土壤学科

土壤学主要有森林土壤、土壤侵蚀、土壤生态与植被恢复等研究方向。

1．森林土壤。森林土壤是森林培育、森林经营的基础。主要任务是应用系统的、先进的理论知识和实验技术，研究森林土壤的性质、组成、结构及其演化规律，揭示森林土壤的功能，解决林业生产以及不良立地条件森林植被恢复的实际问题，从而实现森林土壤资源的合理利用。

近年来我校土壤学科主要在森林土壤发生分类和森林土壤与环境等方面展开了一些研究。通过对华北山地土壤发生特性和诊断特征的研究，提出了以土壤系统分类为依据的土壤类型，通过对土壤粘化过程的研究，纠正了地带性土壤分布中棕壤与褐土的分布问题，为褐土、棕壤土类与系统分类的参比提供了可靠的理论依据，并受到了老一辈土壤学家李连捷院士的好评。

森林土壤是重要的陆地碳库，并和大气进行着频繁的气体交换，特别是一些温室效应气体，如二氧化碳、甲烷和氮氧化物。研究这些气体在土壤中吸收或释放的机理，并监测其排放通量和影响因素，认清森林土壤和温室效应气体排放及全球变化的关系，可以为采取科学的调控措施提供理论基础。通过承担国家自然科学基金、博士点基金和教育部新世纪人才资助等项目，我们在这一领域的研究成果有新的突破，研究成果被许多专著引用。

2．土壤侵蚀。土壤侵蚀是当今的土壤物理学的中心内容。土壤水的保持和运动直接或间接影响着土壤肥、气和热的状况。不同的土壤具有不同的蓄水、透水和抗蚀能力。研究土壤侵蚀规律对改良土壤性状，提高土壤肥力以及整个生物圈和人类生存的生态环境有着重要关系。

在土壤流失分布特性研究方面，研究了长江三峡地区、黄土高原地区存在的土壤侵蚀类型，不同土壤侵蚀类型的土壤流失量与降雨、地面坡度、地面覆盖度等因素的关系。对三峡花岗岩地区坡面土壤流失规律和库区土壤中管流和优先流对地表径流过程的影响进行了系统研究，发表的论文有多篇被EI检索，并申请到瑞典国际自然科学基金资助。

在森林植被保水保土作用研究方面，以不同地区林下地被物为研究对象，经长期试验得出：林下地被物具有较强的吸持降水、涵养地表径流、增加地表糙率、改良土壤特性等作用，能够在很大程度上固持土壤，对于防止土壤侵蚀具有较大作用。完成2项国家自然科学基金课题。3篇论文被EI检索。

在土壤渗透特性及土壤水分运动机理研究方面，以达西定律、连续方程为理论基础，对非饱和带土壤水分运动进行定量研究，它是分布式水文模型的重要组成部分。以三峡库区为试验基点，经过长期观测，得出了长江三峡花岗岩区林地坡面土壤渗透遵循霍顿方程，其土壤特性具有蓄满产流条件的结论。研究成果对三峡库区的生态建设具有重要的理论和实践意义。

3．土壤生态与植被恢复。土壤同成土因素共同构成一个生态系统，并作为陆地生态系统的一个亚系统而独立存在。针对我国土壤生态的关键问题，我们首先进行了林地土壤干扰生态学研究。针对我国森林土壤的特点，我们主持了一些国家和北京市自然基金课题，率先在东北天然林、华北人工林进行了土壤种子库、林地粗木质残体生态学、林地空隙对土壤质量演变等方面的研究，发表多篇论文，并取得了多项成果，其中一项成果获北京市林业系统科技进步一等奖。

在土壤一植被一大气系统的水分转移规律的研究中，用能量的观点来定量研究和描述水分的运动。SPAC是水分循环的一个通道，我们在研究土壤水分循环与平衡时，都是以SPAC和“四水”转化为基础，利用国家“九五”和“十五”攻关课题，在河南黄泛区、内蒙和宁夏沙漠化地区、黄土高原地区及北京等地进行了深入系统的研究，部分成果通过国家鉴定。自然土壤中的营养元素循环是一个十分复杂的问题。我们对北方主要森林土壤中的C、N、P、K、S等元素在以土壤为界面上的循环及伴随水文过程的循环进行了系统的研究，取得了不可多得的资料和研究结果，丰富了森林土壤养分的循环理论。

困难立地条件下土壤退化机理及恢复生态学也是我们的研究重点。通过对我国华北石质山区和黄土高原干旱侵蚀地区土壤质量的现状和演替规律的研究，分析土壤退化的原因，结合对主要造林树种耐旱性等生理生态特性的研究，提出了一系列针对类似地区的造林技术，如径流林业技术、固体水技术。以上研究，为有效地解决我国干旱半干旱地区的植被恢复提供了强大的理论支撑和技术支持。

(二)植物营养学科

植物营养主要侧重于树木营养与施肥、花卉及草坪营养与施肥，无土栽培和花木基质等方面。对树木营养和施肥的研究主要集中在毛白杨和泡桐人工林上。在三倍体毛白杨纸浆林生产建设中，系统研究了我国毛白杨在生长季节的营养规律，并进行了原位的林木正交施肥试验，其研究结果对指导毛白杨速生丰产林的生产有重要意义。运用矢量竞争理论(Vectorcompetitionanalysis)，研究了油松、侧柏混交林种间的营养竞争或互惠关系，为混交林的营造以及人工纯林的改造提供了理论依据。

同时，我们也承担了首都古树复壮的工作。草坪生态系统是人工生态系统，在养分循环方面不像自然生态系统那样可以无限自然循环，在其生产和修剪过程中或多或少有养分的损失。因此，肥料是提高草坪生产质量的重要物质基础。人为控制下的正确施肥，是维持草坪持久性、保持其良好景观，从而实现草坪可持续发展的有效手段。利用稳态营养理论，采取指数施肥的方法对草坪进行了出圃前施肥的研究，并取得了一定的成果，在国际植物营养大会上进行了交流。

三、人才培养成果

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2对农资专业实践改革的探讨

实验内容由单一独立向综合性转变。增强各个实验之间的逻辑性、连贯性，确保每个同学都能参与进来，使实验成为一条生产线，任何人的懈怠都会影响实验的进行，杜绝“打酱油”现象存在。利用多媒体和仿真技术先进行虚拟试验再进行真实实验代替实验员实验前灌输实验过程，图声并茂代替单一讲述，由被动变主动。加大实验课所占成绩的比重，消除轻实验重理论的心理。督促学生做到实验课前预习实验指导，实验课后认真对待实验报告，在实验报告中尤其写出实验过程中存在的问题，并分析产生问题的原因和解决问题的方法，促使学生对整个实验进行认真思考。实验课是在校学生锻炼动手能力的重要实践，是和理论基础课并重的，学生往往更加注重理论课的学习而忽视实验课的锻炼，这往往与学校考核学生的方式方法密切相关。学校对于一个学生的考量总是更注重课程成绩的高低，实验课或实习课只占其中一小部分，有时甚至完全通过卷面成绩来评价学生的优劣，这就造成了学生对于实践课的忽视。

为了让学生在校期间真正的得到专业锻炼，增加学生的考核渠道势在必行，必须兼顾理论课和实践课的整体表现来评价学生的优劣，即使理论课再优秀而实践课不达标，该课程也不能算合格。此外，农业资源与环境专业实验教学体系的改革，应改变传统的以课程为基础设置实验，应根据农业资源与环境专业教学计划和课程体系来设置系列实验,把专业基础和专业课设置成四大实验系列：土壤农化类系列实验、生态环境类系列实验，遥感与信息技术类系列实验、微生物类系列实验。这样就可以整合实验室资源，充分利用有限的实验环境，在系列实验室中可以完成综合性实验，这样既可以增加学生对实验的探索又可以节约时间。开放实验室,使学生不仅在上课时间可以做实验，课余时间也可以进行实验，提高实验室和仪器设备的利用率。这方面南京信息工程大学已付诸行动，通过开放实验室可以提高学生的积极性，与以往的实验课相比课余时间的实验相对自由，时间也相对宽松，学生可以更加轻松的完成实验。实验成果的展示也不只是通过实验报告来体现，可以利用现在的网络新技术，如微博、论坛等，学生不仅可以展示自己的实验成果，而且还可以在网络上交流心得互相学习。

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故事得从这儿说起曾经，杭州采荷社区公园一汪清澈的池水，带给附近居民无限享受，但是，近几年由于水环境污染，池水变得污浊不堪，还不时散发出难闻的臭气，附近居民苦不堪言。然而2004年奇迹发生了伴随着湖面上一蔟蔟绿色植物，湖水恢复了往日的碧波荡漾……这一切变化，源自浙江大学杨肖娥教授率领的创新团队。

杨肖娥――浙江宁海梅七乡的农家女儿，1977年考入浙江农业大学土化系，从学士、硕士到博士，毕业后留校任教。1989年至1990年，杨肖蛾两次赴德国波恩大学进行合作研究；1991年和1996年两次获得德国“洪堡”研究基金，赴德国访问研究，而后又赴美国、英国访问研究……自从杨肖蛾第一次跨出国门后一发而不可收，她领略了知识颠峰的瑰丽，获得了一个又一个桂冠，与此同时，她更知道了如何以自己的学识服务于祖国的需要。

近20多年来，在我国经济迅速发展、社会繁荣进步的同时，突显了严重的土壤、水环境污染问题。如何保障食品安全？如何整治被污染土地?如何将碧波荡漾还于江河湖水，给人类一个安全可靠的生存环境……已经成为中国乃至世界亟待解决的问题。

早在1993年，杨肖娥在美国弗吉尼亚大学做博士后时，了解到西方许多国家在土壤、水环境治理方面的研究已经遥遥领先于中国，她意识到这方面的研究之于中国的紧迫性。因为杨肖娥知道，在我国被重金属、农药等污染的土壤已经达到4亿多亩，而且污染还在不断加剧。于是，她果断地调整了自己的研究方向，将研究重点放在土壤、水环境的治理上。

考虑到用传统的物理化学修复技术治理，从根本上来说并没有达到清除污染的目的，只是将污染物转移或固定在土壤中，所用的化学药剂还可能造成二次污染。她借鉴国外的经验，决定采用生物治理的方法。通过对植物耐镍、镉、锌毒害及超积累营养机理的大量研究，证实生物对重金属耐性和超积累有其本身的特点，用生物治理的方法，可以有效降低土壤的重金属含量。杨肖娥欣喜地看到，土壤生物改良和植物修复是一条费用低廉、无继发污染、节约土地资源、环境友好和可持续发展的绿色新途径，不会造成以往化学方法治理带来的污染。她提出土壤生物改良和污染植物修复工程应以特异高等植物为核心，通过植物和微生物联合作用，削减污染物，减少其向食物链迁移，从而保障农产品安全，防止污染地下水，保证人类健康，同时优化土壤物理、化学及生物学特性，提高土壤肥力，增加农业生产。这套理论和方法，为中国治理被污染的土壤，开辟了一个新的、具有挑战性的研究领域。

为了寻找到中国原生的重金属超积累植物，杨肖娥的足迹几乎踏遍祖国的山川。历经3年多的艰辛努力，1998年，杨肖蛾和同事们首次发现了中国原生的铜耐性，富集植物――海州香薷。于是开展了海州香薷修复铜污染土壤的田间实验，其相关技术已经获得国家发明专利。2002年她们又首次发现了我国原生的锌超积累植物――东南景天，同时能够超积累镉和富集铅，目前已经应用于中轻度重金属污染的农田土壤的修复、生产。中国的东南景天比国际上报道的重金属超积累植物生物量更大，具有更多优越的生物学特性，用于土壤、水修复效率更高。

杨肖娥针对水体氮磷污染和富营养化日趋严重的实际问题，在创立了浙江省第一个植物生态系统修复试验平台之一华家池的基础上，又在杭州采荷社区公园进行了富营养化水环境修复示范工程。杨肖娥率领的创新团队进行水污染治理成功的案例还有富营养化湖泊饮用水源区的除藻、水质改善、生态修复等系列技术，能使劣质水改善提高标准类别，他们还进行了绍兴汤浦水库水质保护和改善工程、临安污水处理厂尾水处理工程、城市及旅游区的湖、塘等富营养化景观水体修复工程、德清竹笋加工厂废水处理等项目。

二

继受聘“长江学者奖励计划”特聘教授后，2005年杨肖娥带领的团队又入选教育部“长江学者和创新团队发展计划”。杨肖娥表示，“这都是很高的荣誉。它们给了我一个更好的条件，我将尽全力完成规定的各项任务，使我们的研究再上一个层次。”

杨肖娥十分重视科学创新研究与本地资源环境实际紧密结合。她认为“既然是‘创新团队’，就要真正创新”。她的创新之处是在研究如何解决污染的同时，为下游提供可利用的产品，使之成为一条有机生物链。比如，在净化了遭受污染的水体、土壤后，再用那些修复特异植物反馈农业、畜牧业。几年来，杨肖娥率领团队在浙江富阳分别建立了重金属复合污染大田修复基地。同时，在上海嘉定建立了重金属中、轻污染土壤修复示范基地，该基地在不破坏农田生态环境和种植功能前提下，降低土壤重金属含量，对于提高农产品安全性，进行了积极而大胆的探索，取得了良好的效果。

杨肖娥的创新团队充满了生机与活力。她经常说“科学研究要放在国家的层面和水平上进行自主创新，解决国家的大问题，交出一份满意的答卷。”在这一理念支撑下，杨肖娥很注重团队创新精神的培养，鼓励学生自主创新。经她实验室培训的不仅有自己名下的10多名研究生，她还乐于给“非份内”的20余名学生以指导，经她培训的不仅有浙大学生，还有来自国外的研究生及进修生，杨肖娥毫无保留地把自己的知识和研究方法传授给她的学生，他们当中有的已经可以独立开展项目研究了。

通过近10年的研究攻关，她们的实验室拥有了系列植物修复技术及其配套工程，在修复领域取得了先发优势。杨肖娥说，今后的研究目标，就是继续从人体健康出发，针对我国土壤重金属、有机污染和水体富营养化的实际情况，通过植物营养学、作物遗传与育种，化学，微生物学、农药学、蔬菜学，生物物理学、土壤学等多学科综合的优势，充分发掘污染环境修复特异植物与微生物资源，明确特异植物或微生物对污染环境适应的生理生态机制，对化学污染物高效吸收、同化或积累的分子基础，进行种质改良与创新，创立具有自主知识产权的我国污染环境修复特异生物资源信息平台、种质基因库及种质基地，建立污染环境修复特异种质国家改良中心，为我国大面积的重金属和有机污染土壤与富营养化水体的修复提供创新生物材料及其利用技术。她的观点是“农业研究重在应用，不能仅局限于基础研究，研究成果必须具有应用价值；其次，也要创造社会效益和经济效益。”

杨肖娥不是个满足于“纸上谈兵”的空想主义者，她一直坚持亲自下农田考察，获得第一手实验报告，然后做出有实际应用价值的科研成果。

“咱们中国人多地少，土地有限，如果这块有限的土地存在这样那样的问题，我们将来靠什么吃饭? ”“我们的杨老师就是这样朴实地对待科学”。了解杨肖娥的人莫过于她的学生。

把科技成果转化为生产力，从学术研究到实际应用，杨肖娥用行动履行了一个科学家的职责。

众所周知，农业研究辛苦，研究周期长，出成果慢，而杨肖娥同时进行的水稻营养研究，大多是在一年里最热的三伏天进行。下过稻田的人都知道，双腿浸在湿闷的水里，不时有蚂蝗，蚊虫叮咬，头上烈日灼烤……但为了取得准确的数据，她经常在稻田里从白天工作到夜晚。她也是在用自己的行动感染教育着学生们。

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大豆原产我国，现世界各地均有栽培，是主要的农作物之一。其种子富含蛋白质、脂肪，除用以榨油还可以加工成各种豆制品，深受人们喜爱。但我国大豆产量相对于发达国家较低，通过培育优良品种可以提高我国大豆产量，笔者就此问题作简单的探讨。

1 磷的生理作用

磷是植物生长发育不可缺少的营养元素之一，它是核酸、核蛋白、磷脂、激素、磷酸腺苷等许多有机物的构成成分，同时又以多种方式参与作物体内的生理过程，包括糖类代谢、碳水化合物的运输、含氮化合物代谢及脂肪代谢等，对作物生长发育、抗逆性、产量与品质都起着重要作用。

2 磷资源利用现状

通常人们通过增施磷肥来提高土壤的含磷量，然而磷肥施入土壤后，由于其特定的土壤化学性质，大部分很快被土壤胶体吸附或固定，难于被作物吸收，因而利用效率不高。因此，提高作物对磷肥的利用效率对提高农业经济效益、保护环境具有重要意义。

磷是农业生产的重要物质保障，又是不可再生的矿物质资源。有报道指出，根据目前已探明的磷矿储量与开采速度，世界现有磷矿资源只能维持50 ～400 年。中国的磷资源只占世界磷资源的1.1%，可开发的磷矿只有1 亿吨，按照目前开采速度，这些磷矿仅够开采约25 年( Cat hcart ,1979)，然而，世界绝大部分农业土壤又严重缺磷。据报道，全世界13.19 亿公顷的耕地中大约有43%缺磷[1]。我国1.07 亿公顷农田中大约有60%缺磷[2]，磷仍然是我国乃至世界农业生产中最重要的限制因素，磷肥的供求不仅是现在而且是将来农业生产的突出矛盾之一。

另外，由于与大豆共生的根瘤菌具有固氮的能力，磷往往成为限制大豆的生长及产量最重要的关键元素，研究大豆对磷的利用，具有重大的现实意义。

3 磷资源的研究进展

作物不同基因型对磷素吸收利用差异的研究，国外研究开展得较早，不仅对耐低磷的机理做了大量的工作，而且对其遗传规律也进行了研究。我国对作物耐低营养胁迫基因型的发掘和筛选工作开展较晚，但进展较快，作物和营养元素的研究范围较广。

磷是植物体内参与很多生理生化过程的元素，其营养效率的生理生化基础相当复杂，并且受到环境因素的影响，是由多基因控制的数量性状。

磷高效基因型是指在磷胁迫条件下能比其它基因型获得较高产量的品种。作物磷效率包括两方面，即磷吸收效率（植物吸收介质中磷的能力）和磷利用效率（作物对体内磷的利用能力）。有研究表明磷的高效吸收与其高效利用有密切的关系(Ming等，2000)。

不同植物类型间磷效率的表现存在的较大差异，很早就已引起人们的注意。 Ae 等对多种作物耐低磷特性的研究发现，木豆通常比高粱、玉米、大豆等更耐磷胁迫。植物的磷效率差异不仅表现在不同的物种间，而且更重要的是，相同物种的不同品种也存在着效率的遗传变异，这就为这一遗传性状的开发应用提供了重要的经济价值及利用潜力。Clark 和Brown 发现富磷土壤上磷高效与磷低效品种玉米干物质产量相近，但缺磷条件下磷高效品种干物质产量高于磷低效品种。Bruetsch 的研究结果表明玉米早熟品种通常比晚熟品种吸收积累更多的磷，但晚熟品种的磷利用效率高于早熟品种。蚕豆品种(系)间磷利用效率存在明显差异，在缺磷条件下，不同蚕豆品种的干物质产量差异达72%，磷利用效率差异达77%。

近年来发展起来的分子标记技术使得人们有可能将复杂的数量性状进行分解，与研究质量性状基因一样将控制数量性状的多个基因分别进行研究。随着植物遗传作图的快速发展，相关成果也应用于植物营养效率的基因型差异研究上。

目前已经有大量的研究在生理层次上探讨了植物磷营养效率与根系形态、生理、生化以及共生特性的相互关系。通过对磷高效吸收生理学中级指标的研究发现，与磷相关的性状中根系的相关性状最为重要。赵静[3]等应用GIS方法构建了大豆磷效率的应用核心种质，并对大豆种质的重要根系性状根构型进行了系统的评价和对比分析，结果揭示了大豆根构型与磷效率的关系及其可能的进化规律。研究发现大豆根构型与磷效率密切相关，浅根型大豆根系具有合理的三维空间分布，有利于大豆对耕层土壤磷的吸收，从而显著提高了大豆的磷效率和产量。王应祥[4]等通过营养液栽培试验研究大豆适应低磷胁迫的机理，结果表明：在水培条件下，大豆在磷效率方面存在着显著的基因型差异。在总体磷效率(以生物量为标准)方面和磷吸收效率(整株含磷量)方面，结果与田间试验表现基本一致。

在此基础上，植物磷高效营养的分子生物学研究也已经展开。QTL定位为研究如耐低磷这样复杂的数量性状的遗传学提供了一个好的途径。水稻在这方面研究的比较早，自九十年代，有关水稻的耐低磷的QTL定位已有报道。在一个BC群体中，定位了三个与总干重相关的QTL位点，5个与磷吸收相关的QTL位点，贡献值分别为45.4%和54.5%。使用标记C443发现在12号染色体上存在一个主效基因(Wissuwa, 1998)。通过进一步研究发现，使用标记S14025和S13126将一个与磷吸收相关的主要QTL位点定位在一个3cM的空白区，与经典QTL图谱上的距离在1cM之内(Wissuwa, 2002)。使用标记RG9 and RG241和RFLP技术，将与耐低磷性状相关的另一个主要QTL位点(PHO)定位在12号染色体上。还有一些微效的QTL定位在1号染色体，6号染色体及9号染色体上(Ni,1998)。Ming等(2000)使用RFLP标记将与根干重、地上部分干重和总干重相关性状的QTL定位在第6号染色体上，贡献率分别为24.9%、 20.5%和25.2%。其中与磷吸收相关的两个QTL的贡献率达到20.7%。

从20世纪90年代起，有关大豆的遗传图谱被构建起来(Shoemaker，1995；Keim， 1997；Zhang，1997；Cregan，1999；Liu，2000；Wu，2001；Wang，2003；Zhang，2004)，一些与大豆农艺性状相关的QTL定位已有报道(Lark，1995；Tasma，2001；Specht，2001；Hoecka，2003；Zhang，2004)，然而，在大豆基因组中，基因控制与磷相关性状的分析还比较少。李一丹在考查了NJRIKY的116个株系在低磷和适磷条件下7个农艺性状包括：株高(HT)、地上部分鲜重(FSW)、根系鲜重(FRW)、根系干重(DRW)、根长(RL)、叶中磷含量(LP)、根中磷含量(RP)，在应用大豆RIL群体(Kefeng No. l XNannong1138-2)所构建的遗传图谱的基础上，用复合区间作图法定位了大豆耐低磷性状的QTL位点。使用Windows QTL Cartographer程序分析了耐低磷性状的QTL。在F1和F2连锁群中，共检测到7个QTL位点，有5个QTL位点定位于F2连锁群上，两个定位于连锁群F1上。并定位了地上部分鲜重(FSW)、根中磷含量(RP)和叶中磷含量(LP)三个性状的QTL位点，其中有5个QTL位点的LOD值>3。所有QTL位点都可以解释超过10%的总遗传变异，其中与叶中磷含量相关的两个QTL最大可以解释超过20%的遗传变异[5]。因此推测，大豆中与耐低磷性状相关的主效基因可能定位于F连锁群上。

4 科学和实践意义

通过研究大豆种质中育种核心种质耐低磷特性进行评价，并对其性状进行定位。将使大豆研究工作开拓新的研究领域，通过营养过程诠释大豆高产和稳产问题，促进大豆育种水平升级。

主

参考文献

[1]刘建中. 1994.利用植物自身潜力提高土壤中磷的生物有效性[J].生态农业研究，2：5~8

[2]鲁如坤. 1998.土壤——植物营养学原理和施肥[M].北京：化学工业出版社

[3]赵静,付家兵,董英山,严小龙. 2004.大豆磷效率应用核心种质的根构型性状评价.科学通报,49（13）：1249~1257

[4]王应祥,廖红,严小龙. 2003.大豆适应低磷胁迫的机理初探.大豆科学,22（3）：208~212

[5]李一丹.大豆（Glycine max L. Merr.）耐低磷相关性状的QTL分析.东北农业大学硕士论文

OTL的提出：Geldermann 在1975年抽提出数量性状位点QTLs（quantitative trait locus）的侠义义概念，认为QTLs是对占据染色体某一区段数量性状位点的变异有较大影响效应的单一基因或紧密连锁的基因簇。OTL的提出为研究数量性状单基因作用及其互作效应，以及建立在此基础上的遗传分析模型的应用提供了理论依据，为动物育种方案的实施开辟了新途径。借助分子标记－OTL的连锁关系来实现真正的基因型选择，可以提高对动物主要经济性状的选育，从而提高选育的效率。理想的遗传标记应具备的条件为：（1）高度多态，以保证个体或系在每一个基因位点上携带不同的等位基因。（2）种类丰富，以保证足够多的标记覆盖整个基因组。（3）对所研究的数量性状，繁殖适应性都呈中性。（4）最好是共显性，以保证标记基因位点上所有的基因型都可明显区分。

QTL检测的方法：目前借助分子生物学技术进行QTL检测的方法主要有2类：一类是标记－OTL连锁分析（mark－QTL linkage analysis），也称为基因组扫描（genome scanning）；另一类是候选基因分析（candidate gene approach）。标记－OTL连锁分析是基于遗传标记座位等位基因与QTL等位基因之间的连锁不平衡关系，通过对遗传标记从亲代到子代遗传过程的追踪以及它们在群体中的分离与数量性状表现之间的关系的分析，来判断是否有QTL存在，它们在染色体上相对位置以及它们的效应大小，因而这类方法的前提是：1）要有理想的遗传标记。2）要有合适的群体用于进行分析。3）在该群体中存在分离的QTL。候选基因分析是根据已有的生理生化知识以及对复杂数量性状的剖析，来推断哪些基因可能参与了性状的形成，预先选定一些基因（称为候选基因），通过分子生物学实验检测这些基因及其分子标记对特定数量性状的效应，筛选出对数量性状有影响的基因和分子标记，并估计出它们对数量性状的效应值，最后在分子生物学水平证实基因的变异能否带来真实的表型变异。候选基因法费用低，操作简单，便于在标记辅助选择（MMS）中应用，但在无法预先确定候选基因的情况下，标记－OTL连锁分析是最常用的方法。

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中图分类号：S143.1文献标识码：A

为获得产量上的进一步提升，大量的化学肥料往往被应用，同时，目前化学肥料氮比较便宜，也进一步促进了氮素的大量应用。来自FAO的统计数据显示，从1995～1997年，我国每年平均人工栽培水稻面积达到了3.17×106hm2，全世界20%的水稻种植面积在中国，然而，在水稻栽培过程中所使用的氮肥接近世界总氮肥用量的40%，同时产出了占全世界水稻总产35%的稻谷。我国水稻栽培过程中单季氮素在土壤中的用量接近180kg/hm2，这样的氮素用量与世界的水稻田间氮肥使用量相比高出75%。而我国单位土地面积的水稻产量为6.18t/hm2，比全球水稻的单位面积产量高出60%。同时，我国在水稻栽培过程中使用氮肥的量接近农业生产总氮投入量的25%。2007年，中国水稻重要生产地区之一的太湖地区水稻生产过程中氮肥用量更高。

1 氮肥应用所产生的问题

当农业生产中氮肥投入量不断增大的同时，大量的化学肥料氮被施入农业生态系统中产生越来越多的问题，这已经被人们观察到并不断重视。表现为投入的化学肥料的利用效率逐年降低，主要从以下几个方面得以体现。

1.1 植物营养学中的肥料递减率在当前农业生产中得以明显的体现 首先是养分的利用效率逐年下降，主要从以下三方面可以看出：一是肥料的增产效果呈现十分明显的报酬递减规律。20世纪50年代的早期，15kg的粮食产量增加可以通过施用1kg的纯量养分而获得，20世纪70年代1kg纯量养分仅能得到9kg的粮食产量，20世纪末期仅能得到7kg的粮食产量，联合国的一个组织叫做工业发展组织（UNDIO），这个组织认为1kg存量养分生产处5～10kg为粮食生产的的下限[2]。有资料表明，361.6×106t的水稻产量能够在1991年的水稻生产中实现，预计到2025年，亚洲水稻生产国家产量将增加至591.9×106t，而在这一过程中，氮肥的投入量将增加180%，这些国家的水稻产量仅能估计增加不超过70%。根据这些数据来估算，施入水稻生产系统中的化学肥料中氮素的单位面积生产能力将下降接近40%。有研究指出，当向玉米生产中投入纯量氮素100kg时，60kg玉米籽粒产量可以由1kg纯氮的投入获得，在华北地区所记载的玉米产量纪录中，玉米生产中纯氮的投入量可达到每公顷接近900kg，这样仅仅24kg的籽粒产量能够通过1kg纯氮投入而获得。

1.2 农业生产系统中投入的肥料氮素的利用效率不高

有研究显示，我国碳铵在水稻土壤中施用时表现出的利用效率不超过30%，尿素态氮施用时的利用效率也不超过40%。还有研究指出，我国水稻土壤中肥料氮素的吸收利用效率不超过35%。还有报道认为我国华中地区的水田土壤中氮的吸收利用效率更低，不超过20%。

1.3 由于化学肥料氮素的投入引起的农业生态系统破坏及环境污染等一系列问题逐年加重 田间生产的作物和土壤中的微生物可以将施入土壤中的肥料氮素中的一半左右吸收，土壤可能固定肥料中氮素的20%左右，土壤中的淋溶损失可能达到5%～8%，铵态氮以挥发的形式损失为20%左右，农业生产过程中施入的肥料氮素通过径流进入地表水域，使地表水的富营养化程度加剧。有调查研究显示，太湖地区是中国水稻重要产区，其地表水中硝态氮存在严重的污染问题，硝态氮在河水中的残留也严重超出国家标准。施入农田土壤中的肥料氮通过淋溶的方式进入地下水也是非常严重的一个问题。化学肥料氮素在北京郊区农业生产中被大量的施用，接近十年的时间使用量接近翻一番，而对地下水中NO3-的调查发现其浓度增加了接近两倍，与世界卫生组织关于饮用水中硝态氮含量的规定标准相比，严重超标。江河水体的养分富集也就是富营养化也与氮素的大量投入有关，这使得水中藻类植物的大量生长繁殖，从而导致对水中溶解氧的过分掠夺，致使水中其他生物灭绝。几年的时间里，中国大面积水体藻类大量繁殖的现象时有发生，进一步表明了水体富营养化这一严重的生态环境问题。NO3-盐类可以在栽培作物植株体内发生富集作用，这些硝酸盐类通过食物链的传导进入人体环境，再经过还原过程后转变成NO2-盐类，亚硝酸盐类可以以较快的速度进入人体的血液循环系统，血液血红蛋白中的铁成分，可以被其氧化为高价态的铁离子，形成高Fe血红蛋白，进而失去携带氧进行循环的能力。同时，N2O作为消化作用和反硝化作用的中间产物，与CO2在温室效应中的作用相同，同时也会对臭氧层结构产生严重的破坏作用，对大气结构产生不良作用等。

2 大量氮肥使用的影响

大量化学肥料氮的施入使得农业生产的成本极大提高的同时，也使农业生产产品的原有市场竞争力下降，表现为产量不断增加但收入却增加不明显的现象，使农业生产者的生产积极性受到极大的打击，也产生了许多生产资料和能源的浪费现象，对农业生产的可持续发展造成威胁。联合国粮农组织（FAO）的调查研究显示，化肥在农业生产中的施用使得发展中国家单位面积产量增加55%以上，超过30%的总粮食产量的增加也被观察到[6]，所以，在农业生产生产资料的投入中化学肥料的投入占有非常大的比例，与生产中种子、农药投入支出相比，化肥超过在种子上的支出，正是因为大量的化学肥料在生产中的施用，使得农业生产成本极大地提高。同时，生产者长期以来对化学肥料产生了较大的依赖性，对有机肥料的投入形成了忽视的现象，致使农田土壤中营养元素的片面消耗，有机质含量表现为逐年下降，土壤保水保肥能力也逐渐降低。化学肥料进入农田土壤环境后部分被栽培的作物吸收利用，部分残留在农田土壤生态系统中，其余的施入化学肥料通过各种途径而损失掉，有研究显示，农业生产中化学肥料的支出比例占到全部生产资料投入资金的一半以上。按照化学肥料施入2.0×107t/a计算，同时农田土壤中N的损失率45%比例来计算，那么在农田土壤中化学肥料氮素损失量为9.0×106t/a，相当于损失人民币近400亿元。化学肥料的大量投入将导致可利用的农业养分资源逐渐匮乏，对生态环境的健康带来许多负面的影响。

3 结论及建议

综上所述，将栽培作物-农田土壤-生态环境系统中的N素的行为及流向研究引向深入，进一步提升化学肥料的利用效率，减少氮肥在农业生态系统中的损失，不断减少氮肥对农业生态体系的不良影响，成为了当前N素营养研究的热点课题。

参考文献

[1]彭少兵，黄见良，钟旭华，等.提高中国稻田氮肥利用率的研究策略[J].中国农业科学，2002，35（09）：1095-1103.

[2]黄进宝，范晓晖，张绍林，等.太湖地区黄泥土壤水稻氮素利用与经济生态适宜施氮量[J].生态学报，2007，27（02）：588-595.

[3]Cassman K G，Pingali P L.ExtraPolating trends from Long-term experiments to farmers fields：the case of irrigated rice systems in Asia.In：V.Barnetted.Agricutura1 Sustal nability in Economic，Environmental and Statistical Terms[J].London，UK：John Wiley and Sons，Ltd.，1995：63-68.

[4]Fisher K S.Toward increasing nutrient-use effieiency in rice cropping systerms：the next generation of technology[J].Field Crops Res.，1998，56：1-6.

[5]靳立斌，崔海岩，李波，等.综合农艺管理对夏玉米氮效率和土壤硝态氮的影响[J].作物学报，2013，39（11）：2009-2015.

[6]朱兆良.我国土壤供氮和化肥氮去向研究的进展[J].土壤，1985，17（01）：2-9.

[7]李庆逵.中国农业持续发展中的肥料问题[J].南昌：江西科学技术出版社，1997.

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在课程体系和学分制实施方面，国外设置的课程类别大致与我国相同，全部课程包括公共基础必修课、专业必修课和选修课。国外实施学分制与我国一个明显的不同点是，国外学生在选修上的自由度非常大。专业课数量众多、涉及面广，在指定选修课和必修课中也设置若干门课程让学生自由选择，甚至允许在校内其他系或学院选修其他领域的课程;在我国，学分制中规定的必修课学分多而选修课学分少，而且在选修课中，也只有本系开设的选修课程或一些全校性的选修课可供选择，而这些选修课少到若漏选一门则可能学分不够，使学生在近乎完全同一的模式中学习，这就造成了培养出的人才知识结构单一，难以应付实际工作中的各种问题。正是由于这个原因，导致国外不严格限制学习时间，学生只要修满学分即可毕业，而我国依然实行四年制本科教育。

二、环境科学专业教学改革发展方向

环境科学的独特性决定了高校环境类专业所需基础课内容广，专业课门类多。然而，学生在校时间有限，如何在课程设置充分体现以培养“综合型”人才为目标，制订出较为合理的教学计划，至关重要。

1．拓宽基础，文理渗透环境问题不仅仅是自然科学和技术工程范围内的问题，而且是一个社会经济问题。在解决具体的环境问题时，往往需要综合考虑环境、资源、技术、经济、市场等多方面的因素。因而，课程设置时应考虑多渗入经济、人文及行为科学的内容，加强文理渗透，提高人文修养，尤其是必须进行经济、管理、政策、法律等方面的教育。欧美发达国家高校环境类专业的课程设置无统一模式，但其共同的特点是具有宽厚的基础，几乎数理化、天文、地质、生物及社会科学等方面的内容都设有必修课或选修课。基础课主要集中在数学、化学、力学、经济、人文及行为科学等方面。美国佛罗里达大学环境类专业其文科课程约占总学分的13%，体现了文理渗透、加强素质教育的意图。美国杜克大学环境学院还开设职业写作、职业技能等多门职业素质教育课程。Brown大学环境科学中心执委会成员的职责之一就是指导学生根据各自的特点和爱好制订有效的和多样化的专修课程计划，使所选课程密切相关，并以一体化的论文为终点。这些做法都值得借鉴。

2．发挥特长，办出特色我国目前办环境类专业的院校不少。各高等院校应发挥各自特长，办出自身特色，不应强求统一模式。要注重专业课程的补充更新，通过开新课或在原有的课程中补充若干新章节来更新充实教学内容，使之能及时敏锐地反映学科的新进展以及当前环境决策和举措中的新观点和新动向，尽可能使学生能跟上时代的发展。

3．多设选修课，扩大选课自由度目前，我国高校选修课程占总学时比例小，可供学生选择的范围非常有限。这样的教学计划必然导致同校同专业的学生所学课程都相似，极大地制约了学生的个性发展与能力培养。国外高校这方面做得较好，如德国Stuttgrat大学选修课约占总学时的30%。英国的一些大学为解决因师资不足造成选修课缺乏现象，甚至可跨校、跨国选修课程。这些做法值得我们参考与借鉴。此外，可让学生自己选择毕业论文的研究方向与内容，并让他们在高年级阶段围绕该研究方向与内容选修相关的专业课。这样同一学校同一专业毕业的学生，所学的专业课可能差别较大，以避免知识结构单一。

4．加强实践性教学环节由于环境科学具有很强的实践性，培养学生从事科研和工程设计与实践的能力显得特别重要，因而不可忽视实践性教学环节，包括实验室工作、项目设计、野外实习等形式。对于实践性强的课程，讲课时间应少于实践课时间，精讲多练。通过实践性教学环节可以让学生了解环境科学专业的性质，加强培养学生的实际工作技能、实验能力、科研和工程设计能力，同时掌握科技论文写作方法，参与学术交流。让学生在大学阶段多参与一定的科研工作或参与完成实际工程，对提高就业率也是一个行之有效的途径。

三、环境科学专业教学模式探讨

1．环境科学专业课程模块和内容体系我国环境科学专业的课程模块大致如图3所示。环境科学专业的知识结构和体系应体现强化专业基础，拓宽专业方向，重视专业技能的改革的基本原则。其基本思路就是:第一，把环境科学的课程体系作为一个系统，按照课程体系的知识结构层次和认识规律的要求，确定各门课程的地位和作用，组织、选择和合理安排课程的教学内容及相应的教学要求。第二，按知识体系的功能与作用将课程体系分为理论基础、技术基础、工程原理基础和专业基础以及专业课五个基本模块，各模块所设基本课程见图4所示。这样的课程结构能更好的反映不同层次的课程所能提供的知识内容，更能反映社会发展对人才质量的要求。在具体办学当中，各大学依据自己的办学特色和对学生的不同要求对于专业课程的安排各有不同。如综合性大学的课程设置比较全面，涉及到了化学、环境管理学、环境工程学、环境伦理学、环境生态学等各个方面;工业类大学则侧重工业的特点，开设了一些偏重于环境工程方面的课程，如哈尔滨工业大学将大气污染控制工程、水污染控制工程、固体废物处理与资源化、环境影响评价与环境规划等作为其主干课程;地矿类大学将其专业课偏重于地质学方面的内容，如中国地质大学开设了水文地质学基础、环境地学等地质类的课程;师范类大学侧重环境管理和生态学方面的培养，主要开设了环境规划与管理，环境生理学、植被生态学、城市生态学、污染生态学等作为其主要专业课程;林业类大学主要开设了环境与资源保护法学、水土保持学、生态学等偏重于资源和水土保持方面的课程而体现出其专业特色;化工类大学主要开设了有机分析、现代生命科学导论、分子生物学、化工工艺学等偏重于生物和化学类的课程作为其基础课程，体现出其在化学工程和生物工程方面良好的专业基础;农业类大学则十分重视土壤、资源和生态方面的课程，主要有土壤学、植物营养学、土壤地理与调查、土壤－植物－环境分析、养分资源管理、资源环境信息技术、普通生态学，农业生态学等课程。

2．环境科学专业实践性教学环节改革目前，环境科学专业实践教学环节还仍然比较薄弱，还不能完全与课堂教学内容相适应，不能满足学生动手能力和创造能力培养的需要。因此，为培养合格的环境保护人才，全面提高环境科学专业学生的科学素质，加强环境科学实践性教学以提升教学质量和教学效果则显得尤为必要。针对环境科学专业的性质和培养目标提出环境科学专业实践教学环节应包括认识性环境实习、环境专业课程设计、生产实习和毕业论文等四个环节。认识性环境实习。主要包括:①一定区域内自然环境、人文环境的现状，如森林、灌木、草原的天然分带性，草原生态环境现状，干旱戈壁、沙漠环境现状，城市环境特征及现状;②环境演化及其环境效应，如河流源区的森林涵养水源效应，沙漠绿洲的形成演化及其环境效应;③生态环境问题和环境污染问题，如干旱内陆河流域的水环境问题，戈壁、沙漠生态环境及问题，矿山环境问题，城市环境问题等;④环境保护措施和污染防治技术，如生态环境保护措施，土地荒漠化及沙漠治理技术，“三废”污染防治技术等。(2)环境专业课程设计。环境专业所开设的专业课程都是实践性很强学科知识，这就决定了所有专业课程的教学都应包含有实践教学的内容。例如，《环境监测与评价》必须要有各种监测仪器使用操作的实践教学内容，也包括对取得的数据进行环境质量评价的过程;《水污染控制原理与技术》课程应有污水净化机理的实验和污水处理工艺流程等实践教学内容;《大气污染控制原理与技术》课程应安排大气颗粒污染物物理性能检测、大气污染物净化等试验和安排去火电厂参观烟气除尘装置;《固体废物处理处置及资源化》课程实践教学内容主要包括固废的收集、转运、分类贮存，压实、破碎、分选、固化，发酵堆肥，热解、焚烧，填埋处置及资源化利用等技术过程。(3)生产实习的内容。环境科学专业生产实习的内容既包括专业课程设置所涵盖的内容，也包括教科书中还没有反映的相关内容。主要有环境现象和环境问题调查分析方法，环境质量监测技术，环境影响评价方法，污染控制原理和治理技术方法，环境地质灾害预测评价，环境政策、法律和环境管理等。环境生产实习要求学生亲自参与环境保护实践工作，如参与区域生态环境现状调查分析，对大气、水、土壤污染状况进行监测，参加一项建设项目的环境影响评价工作等。(4)毕业论文的内容。毕业论文实行导师制，即由一名本专业讲师以上职称的老师或校外相关技术人员担任导师，指导3～5名学生进行毕业论文的写作。内容可涉及环境科学相关专业所有知识点。

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中图分类号：S143；S5 文献标识码：A 文章编号：0439-8114（2013）19-4577-05

钾、镁、硫均是作物生长发育所必需的营养元素，同时钾也是肥料三要素之一[1]。钾在作物生长过程中参与许多重要的生理代谢活动[2]，缺钾会导致作物病害发生，植株矮小，对恶劣环境的抵抗力下降[3]。镁既是作物体内某些有机物质的组成成分，又参与许多酶的合成，对植物正常生长具有重要意义[4，5]。据报道，目前全国约有54%的土壤不同程度缺镁[6]。作物缺镁时可能导致枯萎病的发生，镁吸收量过大时可能会增加番茄细菌性斑点病的发病率以及胡椒或花生的荚果腐烂[7]，施用镁肥可减少植物对土壤重金属的吸收，降低重金属对植物的不利影响[8]。硫对提高作物的耐寒、抗旱能力有积极作用[1]。含有硫和镁的肥料对提高土豆产量和品质有明显作用，可增加土豆对链霉菌感染的抵抗力[9]。还有研究证明，硫和农家肥配施可增强大豆根瘤菌的活性，提高大豆产量[10]。但是硫却并不为农民所重视，所以很多地区土壤存在缺硫现象。

作物从土壤中吸收大量的钾、硫、镁，所以每年应向土壤中通过施肥等方式补充这些营养元素，以促进作物生长健壮[2]。事实上，中国农业耕地普遍缺镁少硫，不重视钾肥的施用，尤其在南方地区。导致作物发病的一个常见因素就是养分变化导致营养收支不平衡，所以均衡施肥对作物的正常生长具有重大意义。硫酸钾镁含有大量钾元素，又含有硫、镁两种中量元素，与传统的氯化钾和硫酸钾相比，更符合均衡施肥的需求[11]。

被称为“黄金搭档”的硫酸钾镁在国外应用已有近60年的历史[13]，一系列研究表明：硫酸钾镁是含有重要营养元素的优质肥料，其应用和推广可以改善土壤环境，为促进作物丰产提供有利条件[15-18]；硫酸钾镁可增加甜菜的含糖量，增幅高达16.5%[19]；因为钾镁盐不含氯，所以成为烟草、马铃薯和柑橘这类对氯敏感作物的最佳选择[20]。在中国虽然应用硫酸钾镁较晚，但自2006年以来，一些大型硫酸钾镁生产公司与中国科学院、农业科研单位、农业院校合作的关于硫酸钾镁效应研究的项目，有许多研究证实了硫酸钾镁的良好功效，施用后使水稻产量明显提高，营养品质有所改善[21-33]。尽管如此，硫酸钾镁并没有在中国得到推广运用，有关硫酸钾镁对水稻、蔬菜、果树等粮食与经济作物施用效果以及相关分析的总结也不多。为此，笔者查阅了近年来的相关文献，主要分析了硫酸钾镁施用对水稻、蔬菜、果树等作物的效果，旨在为该肥料的推广应用提供科学依据。

1 硫酸钾镁在水稻上的应用效果

1.1 硫酸钾镁对水稻生长性状的影响

硫酸钾镁所含的镁、硫元素是构成叶绿素的主要成分之一，且镁是组成叶绿素分子的惟一矿质元素。施用硫酸钾镁有助于促进叶片叶绿素的合成，防止叶片早衰，从而增强水稻叶片的光合强度，促进水稻高产、稳产。根系活力是衡量植株是否早衰的一个重要指标，作物养分的吸收主要依靠根系，根系活力强则可保证作物后期同化产物的积累、运输及子粒的充实，从而提高产量。在施用氮、磷的基础上增施钾肥可以提高根系活力，而硫酸钾镁延缓根系衰老的效果更加明显。

1.2 硫酸钾镁对水稻产量及经济效益的影响

硫酸钾镁对水稻增产有明显的效果。鲍赛红[21]的试验表明，水稻施用硫酸钾镁比当地常规施肥增产10.7%，与各处理差异达极显著水平。在水稻试验田施用不同用量的硫酸钾镁，随着施用量的增加，水稻产量呈先增加后下降的趋势[23，29，30]，说明硫酸钾镁的施用要结合实际选择最佳用量。根据文献报道，施肥量以652.00～1 023.00 kg/hm2比较适宜[21-29]。

1.3 施用硫酸钾镁对稻米品质的影响

镁是植物生长的必需元素，与光合作用、碳水化合物合成及运转、蛋白质合成、酶活性有密切的关系[30，31]。施用硫酸钾镁可以提高糙米率、精米率、粗蛋白质、粗淀粉、VC、总必需氨基酸、赖氨酸、苏氨酸等的含量，降低垩白率和垩白度[23，29，31，32]。另有研究表明，硫酸钾处理的稻米品质比硫酸钾镁好，如整精米率、糙米率更高[33]，可能与试验田养分状况有关，在不缺镁的田块施用硫酸钾镁效果并不明显。

稻谷的碾米品质（出糙率和精米率）随硫酸钾镁施用量的增加而改善，但变幅不大，而不施硫酸钾镁的稻米垩白率和垩白度均高于施用硫酸钾镁的处理[23]。有研究表明，在低钾条件下施用适量的镁可以促进钾的吸收，高镁量在一定程度上抑制钾的吸收，大量施钾会诱导作物发生缺镁症状[30]。所以在大田生产上提倡合理施用钾肥的同时，要重视镁元素的补充，以避免发生镁的缺乏，同时有利于改善稻米品质。

2 硫酸钾镁在蔬菜上的应用效果

2.1 硫酸钾镁对蔬菜生长性状的影响

施用硫酸钾镁可使蔬菜株高有不同程度的增加，例如莴笋株高比常规施肥处理平均增加0.50～3.10 cm[34]，芹菜株高增加1.35 cm[35]；可使黄瓜、番茄、青椒、结球生菜等单果重增加，提高单株结果数[36-41]；增加莴苣、芹菜等茎叶类蔬菜的胸径、叶长和叶宽[34，35]；使萝卜和胡萝卜的根状茎长度增加，胸径增粗，地上部生物量增加[40，42]；施用硫酸钾镁后的蔬菜叶色浓绿、叶片肥厚、茎秆粗壮，长势良好；尤其使大葱色白叶长，干尖程度轻[43]。硫酸钾镁可使蔬菜增加叶绿素含量、增强光合作用、增强营养物质的转化和积累[37]。相对于不施肥或其他钾肥处理，施用硫酸钾镁对蔬菜的生长具有明显的促进作用。

2.2 硫酸钾镁对蔬菜产量及经济效益的影响

尽管不同作物和土地类型表现出一定的差异性，但多数研究证明，施用硫酸钾镁可增加蔬菜产量，可使莴苣增产9.57%[34]，大葱增产17.00%[43]，芹菜增产7.88%[35]，番茄增产0.50%～18.00%[36-38，41]，黄瓜增产14.65%[36]，青椒增产16.27%～24.90%[36，44]，生菜增产17.05%[45]，萝卜增产11.00%[42]，增产幅度均较大。从获得的经济效益来看，虽然施用硫酸钾镁的成本增加，但是总体上获得了更高的产投比，其中最高的产投比可达1.8[44]。陈俊[38]的研究表明，番茄施用硫酸钾镁相对于硫酸钾处理增加收入高达4 710.00元/hm2，具有良好的经济效益（表3）。

2.3 硫酸钾镁对蔬菜品质的影响

施用硫酸钾镁可以在一定程度上改善蔬菜的品质。施用硫酸钾镁后蔬菜可食用部分VC含量明显增加，增幅为16.3%～29.3%[36，37，41，44]，尤其以青椒的VC含量增幅最明显，可溶性蛋白增加34.9%～87.4%[36]。施用硫酸钾镁的大葱辣味大，口感好，较抗紫斑病和霜霉病，且耐干旱[43]。施用硫酸钾镁能提高番茄果的糖酸比，且对其硝酸盐有一定的抑制作用[37，41]，在合理施肥的基础上均可有效降低蔬菜中的硝酸盐含量[37，38，46]。需要注意的是，3 硫酸钾镁在果树上的应用效果

3.1 硫酸钾镁对果树生长性状的影响

硫酸钾镁可明显促进果树生长。施用硫酸钾镁后柑橘秋梢生长比对照旺盛，枝条也较粗壮[47]；施用硫酸钾镁还可促进香蕉生长，使其茎秆更加粗壮，叶片增厚，叶色更浓绿，生长势更强，可使香蕉径围增加9.8%，从而使香蕉抗寒力增强[48]；柑橘、苹果、葡萄、香蕉等施用硫酸钾镁均可促进果实膨大，减少小果数而增加大果数，增加单穗果数、单穗重及单果重，单穗果数增幅达5.0%～10.5%、单穗重增加13.6%～47.3%、单果重增加8.1%～19.9%。此外，可促进果实大小均匀，果皮色泽更好，着色率提高，成熟度一致，商品率提高[47-53]。

3.2 硫酸钾镁对果树产量及经济效益的影响

相对于不施肥或其他肥料处理，硫酸钾镁处理对水果均有增产趋势，其增产效果明显。施用硫酸钾镁可增加葡萄的单穗果数、单穗重及单果重，增产效果较明显，增幅达16.0%[51]，苹果增产率高达35.1%[50]，香蕉增产率为11.6%～51.5%[48，49]。硫酸钾镁的增产效果有明显的累积作用，连续施用2年的投肥效益以施硫酸钾镁肥最高， 比未施硫酸钾镁的增加纯收益43.05%。柑橘施用硫酸钾镁第一年增产率为24.3%，连续施用增产率则达到51.9%，远高于其他施肥处理[47]；蜜柚积累效果也较明显[49]。施用硫酸钾镁可带来更高的经济回报，如香蕉增加经济收入9 441.00元/hm2以上，增幅最高可达47.9%，产投比为2.2[48，54]。

3.3 硫酸钾镁对果树品质的影响

大部分果树施用硫酸钾镁后果实品质得到改善，主要表现在总糖量、可滴定酸、糖酸比、VC、可溶性固形物含量增加。不同的果树施用硫酸钾镁后营养品质变化有细微的不同，但是改善品质的总趋势不变。柑橘施用硫酸钾镁后总糖量、VC、可溶性固形物含量增加，糖酸比反而降低。脐橙施用硫酸钾镁后香气较对照组也有明显增强[53]。施用硫酸钾镁可明显提高葡萄的内在品质，改善其风味和商品价值，提高葡萄果实中的可溶性固形物含量，降低硝酸盐含量，但对VC含量的影响不明显[51]。施用硫酸钾镁可以提高苹果VC、总糖、可滴定酸、可溶性固形物含量和糖酸比，从而提高苹果的营养品质，改善其风味[50]，连续几年施用硫酸钾镁效果比单施一年效果更好。施用硫酸钾镁可使香蕉可溶性固形物含量增加21.3%，VC含量增加30.4%，总糖量增加15.4%[54]。但硫酸钾镁对某些果树叶片的矿质营养元素含量有影响，在一定范围内，增施硫酸钾镁会降低苹果叶片中的钙含量[50]，导致苦痘病，降低果实品质[16]。

4 问题与展望

水稻、蔬菜、果树等作物施用硫酸钾镁后在促进作物生长、提高营养品质、增加产量方面表现出较好的效果。研究表明，硫酸钾镁还对西瓜、百合、茶叶、甘蔗、油菜、棉花、烤烟的生长具有促进作用，使其产量增加、品质改善和经济效益提高[17，46，56-58]，相对于其他肥料，硫酸钾镁具有更高的经济效益，值得推广，尤其是缺钾少镁需硫的地区。但并不是所有的作物或土壤施用硫酸钾镁都可以获得好的经济效益，也有研究表明，在玉米和大豆试验中施用硫酸钾镁的处理与其他硫肥处理的产量并没有显著差异，增加的产量可能还不够支付投入肥料的成本，因此在施肥时应将土壤养分状况、产品与肥料价格以及农用工具价格进行综合考虑，也需要广大基层农技部门与农户合作进行更多的基础性试验，掌握土壤养分情况，以便于有针对性地合理施肥。

另外，硫酸钾镁在国外应用早已普遍，在中国却少有应用。其中一个原因是中国钾资源缺乏，大部分硫酸钾镁供应都要依靠国外进口，因而农民自然不会优先选择价格偏贵的硫酸钾镁；二是中国现有的生产硫酸钾镁的公司不多，生产水平不及国外先进，产量不高，产品质量不优，一些中小肥料企业以掺混方法生产硫酸钾镁，有效成分低，质量难以保证，降低了硫酸钾镁的施用效果；三是长期以来部分农民的科学知识没有得到提高，对中量元素增产的重要作用认识不足，也很少有相关的技术培训与推广，从而导致中国应用硫酸钾镁相对较少；四是生产企业多位于交通不便的西部，产品难以及时外运，运输成本的增加使价格成为制约硫酸钾镁发展的一个重要因素。目前国内对硫酸钾镁在肥效、品质、品牌、知名度等方面的认知度还比较低，随着国内硫酸钾镁产能的增长及生产企业数量的增加，如何使其形成一条连通硫酸钾镁上游和下游的农资循环经济链条，还需要相关行业做大量工作，并争取国家政策的支持。

参考文献：

[1] 陆景陵.植物营养学[M].北京：中国农业大学出版社，2002.

[2] PERVEZ H， ASHRAF M， MAKHDUM M I. Effects of potassium rates and sources on fiber quality parameters in four cultivars of cotton grown in aridisols[J]. Journal of Plant Nutrition，2005，27（12），2235-2257.

[3] KOGEL J E， TRIVEDI N C，BARKER J M， et al. Industrial Minerals & Rocks： Commodities， Markets， and Uses[M]. Littleton Colorado：Society for Mining， Metallurgy and Exploration Inc （SME），2004.

[4] 白由路，金继运，杨俐苹.我国土壤有效镁含量及分布状况与含镁肥料的应用前景研究[J].土壤肥料，2004（2）：3-5.

[5] 杨军芳，周晓芬，冯 伟.土壤与植物镁素研究进展概述[J].河北农业科学，2008，12（3）：91-93，96.

[6] 欧 飞，郭炳权.钾镁肥在水稻上的肥效试验[J].广西农学报，2006，21（1）：4-5.

[7] HUBER D M，JONES J B.The role of magnesium in plant disease[J].Plant and Soil，2013，368（1-2）：73-85.

[8] GOSPODAREK J. Magnesium fertilization of soil contaminated with heavy metals and foraging of selected gnawing pests[J]. Journal of Elementology，2009，14（2）：239-247.

[9] KLIKOCKA H.Influence of NPK fertilization enriched with S，Mg，and micronutrients contained in liquid fertilizer Insol 7 on potato tubers yield （Solanum tuberosum L.） and infestation of tubers with streptomyces scabies and Rhizoctonia solani[J]. Journal of Elementology，2009，14（2）：271-288.

[10] GANESHAMURTHY A N，SAMMI R K.Effect of integrated use of farmyard manure and sulphur in a soybean and wheat cropping system on nodulation，dry matter production and chlorophyll content of soybean on swell-shrink soils of Central India[J]. Journal of Agronomy and Crop Science，2000，185（2）：91-97.

[11] 白 木.我国推广硫酸钾镁肥的必要性、施用情况及前景[J].硫磷设计与粉体工程，2008（2）：8-12.

[12] AYDEMIR S， NAGGAR N F.Application of two amendments （gypsum and langbeinite） to reclaim sodic soil using sodic irrigation water[J]. Australian Journal of Soil Research， 2005，43（4）：547-553.

[13] 郭如新.硫酸钾镁肥的过去、现状和未来前景[J].磷肥与复肥，2009，24（3）：59-61.

[14] 郭如新.硫酸钾镁基础数据、加工工艺和农业应用[J].磷肥与复肥，2009，24（5）：46-49.

[15] MAYNARD E T. A comparison of potassium chloride and potassium magnesium sulfate as fertilizers for muskmelons[J]. Hortscience，2001，36（3）：502.

[16] NEILSEN G H， NEILSEN D. Consequences of potassium，magnesium sulphate fertilization of high density Fuji apple orchards[J]. Canadian Journal of Soil Science， 2011，91（6）：1013-1027.

[17] LAMARRE M，PAYETTE S. Magnesium fertilization of cigarette tobacco[J]. Canadian Journal of Soil Science，1991， 71（3）：355-362.

[18] ANONYMCUS. Balance fertility to manage weather extremes[J]. Cotton Grower，2003，39（3）：15.

[19] ZENGIN M， G？魻KMEN F， YAZICI M A， et al. Effects of potassium， magnesium， and sulphur containing fertilizers on yield and quality of sugar beets（Beta vulgaris L.）[J]. Turk Agric，2009，33（5）：495-502.

[20] GUNDILER I， BRANDVOLD L， PIETRASS T， et al. Beneficiation of mixed potash ores from New Mexico[J]. Technical Progress Report，2006，4（1）：1-7.

[21] 鲍赛红.硫酸钾镁肥对水稻产量的影响试验[J].安徽农学通报，2008，14（9）：115-116.

[22] 王 飞，李 昱，林新坚，等.连续三年定位施用硫酸钾镁肥对水稻效应的研究[J].土壤通报，2008，39（3）：619-622.

[23] 蔡铁明，黄科延，戴平安，等.硫酸钾镁肥在水稻上的施用效果研究[J].湖南农业科学，2009（5）：58-60.

[24] 叶春升，罗奇祥，李祖章，等.不同钾肥品种在水稻防早衰上的应用[J].江西农业学报，2005，17（4）：15-20.

[25] 徐 霞，顾新明，朱亚波，等.硫酸钾镁肥在水稻作物上的肥效试验总结[A].徐 茂.江苏耕地质量建设论文集[C].南京：河海大学出版社，2008.342-346.

[26] 张祥明，郭熙盛，胡 润.硫酸钾镁肥对水稻生长和产量的影响[J].作物研究，2009，23（2）：86-88.

[27] 李保军，吕东升，白树春.水稻田施用硫酸钾镁肥田间试验简报[J].北方水稻.2009，39（6）：40，48.

[28] 王 瑛，顾根茂，杨丽红.硫酸钾镁肥在水稻上的应用效果初探[J].上海农业科技.2007（2）：118.

[29] 高志红，陈晓远，张世龙.硫酸钾镁肥对水稻生长、产量和品质的影响[J].华北农学报，2008，23（3）：194-197.

[30] 张莉萍，黄少锋，卢百谦，等.硅钾镁肥配比对水稻产量的影响[J].中国农学通报，2011，27（15）：154-160.

[31] 郑桂萍，张红艳，吕艳东.水稻镁营养及镁肥的应用[J].黑龙江八一农垦大学学报，2002，14（2）：12-16.

[32] 杨文祥，王强盛，丁艳锋，等.镁肥对水稻镁吸收与分配及稻米食味品质的影响[J].西北植物学报，2006，26（12）：2473-2478.

[33] 付 谨，郑诗樟，胡红青，等.几种钾肥对水稻产量、品质及土壤养分的影响[J].湖北农业科学，2010，49（8）：1826-1830.

[34] 郭石生，韩 梅.硫酸钾镁肥在莴笋上的应用效果[J].北方园艺，2011（9）：61-62.

[35] 刘秀艳.硫酸钾镁肥在芹菜上的肥效试验[J].北方园艺，2010（22）：74.

[36] 周晓芬，杨军芳，杜金钟，等.硫酸钾镁肥在蔬菜上的应用效果研究初报[J].河北农业科学，2006，10（3）：54-57.

[37] 宫 涛，陈雅君.硫酸钾镁肥在番茄上的肥效试验[J].吉林农业科技学院学报，2007，16（4）：4-6.

[38] 陈 俊.硫酸钾镁肥在番茄上的应用效果试验[J].安徽农学通报，2007，13（2）：95，61.

[39] 郭石生，韩 梅，刘雪莲.硫酸钾镁肥对黄瓜产量和品质的影响[J].北方园艺，2010（18）：27-28.

[40] 李 华.硫酸钾镁肥在蔬菜上的应用效果[J].北方园艺，2011（13）：46-47.

[41] 潘可可，雷大峰，朱剑桥，等.硫酸钾镁肥在设施番茄上减量施用的效果[J].浙江农业科学，2011（4）：762-764.

[42] 廖育林，郑圣先，戴平安，等.硫酸钾镁肥对萝卜产量和经济效益的影响[J].长江蔬菜，2007（6）：48-49.

[43] 邢继东.硫酸钾镁肥在大葱上的应用研究[J].现代农业科技，2007（15）：16.

[44] 潘顺秋，张 文，潘孝忠，等.青海硫酸钾镁肥在辣椒上的应用效果研究[J].现代农业科技，2009（20）：115-116.

[45] 罗亚芬，余小芬，邱学礼.结球生菜施用硫酸钾镁肥试验[J].云南农业科技，2009（3）：26-27.

[46] 林新坚，李 昱，李清华，等.硫酸钾镁肥对小白菜、茶叶、西瓜产量和品质的影响[J].土壤肥料，2005（5）：21-24，28.

[47] 孙玉桃，廖育林，郑圣先，等.连续施用硫酸钾镁肥对柑橘的效应[J].中国土壤与肥料.2008（2）：40-43.

[48] 蒙世欢，何之兴，宁良肇，等.香蕉施用硫酸钾镁肥效果试验[J].广西农学报，2007，22（4）：16-18.

[49] 李 昱，王 飞，李清华，等.闽南旱地土壤施用硫酸钾镁肥对蜜柚、香蕉效应的研究[J].磷肥与复肥，2007，22（4）：68-69.

[50] 林海涛，江丽华，刘兆辉，等.施用硫酸钾镁对苹果产量、品质和叶片矿质营养的影响[J].山东农业科学，2007（6）：86-88.

[51] 汪建妹，马军伟，姜丽娜，等.硫酸钾镁肥在葡萄上的应用效果试验[J].浙江农业科学，2007（2）：144-145.

[52] 林 诚，李清华，何春梅，等.新型硫酸钾镁肥对琯溪蜜柚产量、品质与效益的影响[J].福建农业科技，2008（3）：64-65.

[53] 周求晓，刘晓东.硫酸钾镁在脐橙上的试验初报[J].广东科技，2010（12）：62-63.

[54] 陈小彬.新型硫酸钾镁肥对香蕉生长、品质及效益的影响[J].福建农业科技，2009（4）：81-83.

[55] 陈小彬.新型硫酸钾镁肥在红壤区芦柑上的应用试验初报[J].福建果树，2009（3）：43-45.

篇10

关键词:光合细菌；应用；研究

光合细菌(photosynthetic bacteria，PSB)是自然界中的一类水圈微生物，广泛分布于湖泊、海洋、土壤中，是地球上最古老的生物之一。

人类对光合细菌的认识始于19世纪30年代。1836年，Ehrenberg发现两种能够使沼泽、湖泊等水体颜色变红的微生物，且其生长与光、H2S的存在有密切关系。1883年Engelmann根据此类“红色细菌”聚集生长在波长与细菌细胞内色素的吸收波长相一致的光线下这个事实，从而认为它们能进行光合作用。Van Niel于1931年提出光合作用的共同反应式，用生物化学统一性观点解释生物的光合成现象，为现代光合细菌研究工作奠定了坚实的基础。1987年，在中国上海成功召开了第一届中日光合细菌国际学术会议，大大推动了光合细菌的研究和应用的发展。

1 PSB的分类

根据《伯杰细菌鉴定手册》第8版，将PSB分为2大类：蓝细菌(门)和红螺菌(目)，其中可进行光合作用而不产氧的红螺菌又可分为3个科(红螺菌科、着色菌科和绿菌科)，18个属，见下表。表1 PSB的分类（略）

2 PSB的特征和性质

光合细菌属革兰氏阴性细菌，主要有球状、杆状、螺旋状和卵圆形，一般细胞直径大小为0.5 ~5 μm。主要以二分分裂方式进行繁殖，少数为出芽生殖。光合细菌菌体内含有菌绿素和类胡萝卜素，细菌的种类和数量不同，菌体可以呈现不同的颜色。

光合细菌能以光作为能源，以CO2或有机物作为营养碳源进行繁殖，能利用太阳能同化CO2，在不同的自然条件下具有不同的功能，如固氮、固碳、放氢等，在自然界的物质循环中起着重要的作用。

光合细菌菌体细胞除了含有大量水分外，还含有20％左右的干物质，包括蛋白质、碳水化合物、脂类和矿物盐等。如荚膜红假单胞菌菌体的蛋白质含量为57.95％，脂类7.91％，灰分4.40％，纤维2.92％［1］。此外，光合细菌菌体还含有丰富的维生素，如胡萝卜素、B族维生素以及人体必需的多种氨基酸，因此可以作为饲料添加剂［2］。

3 PSB的应用

光合细菌菌体含有丰富的蛋白质、氨基酸、生物必需的维生素、抗病毒活性因子、辅酶Q10以及多种生理活性物质，能够提供生物体所必需的营养，促进动植物生长，增强其抗病机能，减少疾病的发生，提高生物存活率。它还可以通过光合作用，维持物质循环，降解废弃有毒物，起到净化水质和环境的作用，确保人类的健康，所以已经在许多科学领域内引起了人们的高度重视。

3.1 在废水处理方面的应用

PSB能够利用日光为能源，通过新陈代谢降解高浓度的有机废水，能够显著降低有机废水中的生化需氧量(biochemical oxygen demand，BOD)和化学需氧量(chemical oxygen demand，COD)值。此法管理简单，降解率高，而且可以节约能源，不造成污染。目前应用的光合细菌菌种以红假单胞菌为主。1978年，小林正泰等最早提出了用光合细菌处理有机废水的工艺和设想，先后成功地对粪尿、食品、淀粉、皮革和豆制品加工的废水进行了处理，并建立了一批日处理几十至几千吨高浓度有机废水的系统，效果良好。Young等［3］从猪的污水池中分离得到一株紫色非硫菌株，此菌株通过光合作用能够使污水池中不稳定的有机化合物减少80％～93％，能够显著改善垃圾池的气味。郑耀通等［4］对光合细菌处理高浓度黄泔水进行了研究，对环境条件进行了优化，发现在此条件下用光合细菌对预先经过24 h曝气COD质量浓度为25.820 mg/L的黄泔水处理96 h，去除率达98.7％，为大规模应用提供了理论依据和工艺参数。崔双科等［5］研究了从炼焦废水生物处理系统中分离出的PSB对炼焦有机废水的静态及动态处理试验，表明在pH为7及有氧条件下，炼焦有机废水中有机物去除效率基本都在90％以上。

3.2 在生产单细胞蛋白方面的应用

光合细菌的菌体无毒，营养丰富，蛋白质含量高达60％～65％，是一种优质蛋白源。还含有多种维生素，特别是维生素B2、叶酸、生物素的含量是酵母的几十倍［6］。此外，还含有许多活性物质，如辅酶Q10、抗病毒物质及促生长因子等。这些活性物质与核酸合成有密切关系，能参与有机体神经组织的代谢并促使血液的形成，促进动物生长发育。Shipman等［7］利用一株非硫光合细菌处理农副产品生产单细胞蛋白，处理后的光合细菌菌体约含有65.0％的粗蛋白和5.1％的核酸，且氨基酸含量可以和传统的动植物蛋白源相提并论，为工业化大生产提供了理论依据。邱宏端等［8］采用酿造酱渣培养光合细菌，3 d后测定酱渣光合细菌饲料中粗蛋白含量为21.3％～22.7%，较原料酱渣提高35％以上，氨基酸总量提高20％左右，而且用酱渣光合细菌蛋白饲料喂养鱼苗，鱼苗成活率提高，不仅充分利用了工农业生产的废渣废水，还开拓了新的蛋白源，为改善我国饲料严重短缺开辟了重要途径。

3.3 在水产养殖方面的应用

光合细菌含有丰富的氨基酸，特别是含有大量的维生素B12和维生素H，可作为饲料添加剂，具有很高的饵料价值，而且菌体无毒，安全可靠。因此，可以用于孵化鱼虾幼仔的初期饵料及喂养饵料的蛋白源。据报道，光合细菌对鱼类具有明显的促进生长的作用，并且还具有防治鱼虾疾病、净化养殖水质等多方面的功能，某些光合细菌还可以对水产养殖中的病害细菌产生拮抗作用，因而受到水产养殖专家们的高度重视。在养虾池中洒入一定量的光合细菌，可以净化水质，增加水中的溶解氧，提高水体透明度，还可以预防虾类疾病，提高虾苗成活率及成品虾产量［9］。这种方法减少了消毒药物以及抗生素的使用，安全有效，是现代水产养殖的必然趋势。赵玲等［10］将PSB用于稚鳖养殖，结果表明光合细菌能够明显增加稚、幼鳖的体质量，提高稚鳖的成活率，并且对于高密度养殖，能够净化水体水质，维持水体微生物的生态平衡。

3.4 在农牧业方面的应用

光合细菌具有固碳、固氮的功能，且在自然界的硫循环中担任重要角色，因此能够改善植物营养、增加土壤肥力、抑制病原微生物的生长。光合细菌还富含辅酶Q10，辅酶Q10具有增强心肌功能、抗休克、提高免疫力、改善细胞内呼吸等多种生理功能，能够促进动物的生长，提高抗病能力。据报道，健康奶牛饲喂光合细菌后，平均每天多产奶2.5 ～3 kg，且体型匀称丰满，屠宰后肌肉鲜红、有光泽，肉质鲜嫩；饲喂光合细菌的肉牛平均日增重多0.2 kg，净肉率提高0.7％。Varga［11］等人研究表明，向发酵牛奶中加入蓝细菌，不仅可以保护双歧杆菌及其他有机体，还增加了牛奶中氨基酸和维他命的含量，提高了脂肪酸的组成。从现代营养学观点来看，光合细菌为生产功能性牛奶食品开辟了崭新的途径。谷军等［12］将光合细菌应用于种植番茄和黄瓜，结果表明光合细菌作为生物肥料使用可以提高番茄、黄瓜的产量，改善作物的品质，还可以提高作物叶绿素和维生素C的含量，降低蔬菜中亚硝酸盐的含量，延长作物的保存期。此方法所用光合细菌菌肥易得，具有很大的资源潜力。采用臭氧配合的复合光合细菌还可以降解棚菜残留农药，促进蔬菜生长［13］。

3.5 在生产食用色素方面的应用

随着科学的发展，人们逐渐认识到以煤焦油系列为主要成分的合成色素具有致癌性，因此天然色素的开发备受关注。光合细菌的色素无毒，易提取，色彩鲜艳，有光泽，且具有防水性，可作为食品着色剂和添加剂，目前已经广泛用于油脂类、豆制品、蔬果类以及饮料等的着色。光合细菌富含类胡萝卜素，是天然红色素的重要来源。蓝细菌、绿硫菌与植物产生类胡萝卜素的原理相似［14］，都是将八氢番茄红素转变为番茄红素，这是生物合成类胡萝卜素的一个初期步骤。类胡萝卜素可以隔离紫外线、防止化学致癌物诱发癌变，能清除体内超氧自由基，具有抗衰老的功效。我国在光合细菌产类胡萝卜素方面的研究涉及的菌种主要有球形红假单胞菌(RP. sphaeroides)和球形红杆菌(Rhodobacter sphaeroides) ［15］。顾青等［16］对光合细菌产类胡萝卜素的发酵条件进行了优化，初步确定了高产类胡萝卜素的最优培养条件。此条件下，光合细菌的培养成本低，菌体生长快，类胡萝卜素含量相对较高，可与法夫酵母产类胡萝卜素相媲美，具有极高的实用价值。

3.6 在能源开发方面的应用

氢能源具有清洁无污染、能量密度高等特点，被认为是未来经济发展的理想绿色能源之一。生物制氢因其具有低能耗、低成本、无污染和可再生性等优势，一直是国际研究的热点。光合细菌可以使有机物分解产生氢气，且产氢的能量转化率高，产氢的纯度也较高。其中研究较多的是深红红螺菌，它可以以有机废料作为原料进行光合产氢。1962年，Gest［17］首次证明了光合细菌具有在光照厌氧条件下转化有机物产生氢气的特性，并在Science上发表了相关研究论文，为后续光合细菌产氢的研究奠定了坚实的基础。2003年，杨素萍等［18］详细阐述了固氮酶催化的光合放氢和氢酶催化的黑暗厌氧产氢机制，描述了光合细菌原初反应的微观反应动力学以及电子定向转移和质子转位耦联驱动的三磷酸腺苷合成机制与固氮产氢过程。影响光合放氢的主要因素有光、氧气、菌株特性、氢供体和氮源等。据报道，只要在合适的底物和环境条件下，光合细菌就能进行光照放氢的代谢反应，由此，刘灵芝等［19］总结了环境因素对光照放氢反应的影响，对于光照放氢技术的实用化具有现实的指导意义。

3.7 在保健方面的应用

自20世纪70年代以来，日本、美国、德国、英国等广泛开展了光合细菌的研究开发，因其含有丰富的营养成分和生物活性物质而被开发成多种保健食品。光合细菌能够增强动物的抗氧化能力，经动物实验表明其具有延缓衰老、免疫调节的作用［20］。据美国商务部透露，仅1992年，美国保健品中约有5.5％～6.5％的品种加有不同比重的光合细菌菌液。美国太空署曾拨款3 200万美元，开发研制在宇宙飞船内制造光合细菌食品的新技术，为宇航员长期滞留太空提供食品保障。其中最具代表性的当属新奥尔良・贝鲁斯潘有限公司投产的PGH浓缩液，富含维生素、人体所需的微量元素、氨基酸等营养成分，可调节内分泌，提高机体自身的免疫力。还有一种叫“米格申”的含光合细菌菌液的饮料在健全中枢神经系统，预防老年痴呆等方面效果显著。在日本，光合细菌饮料也因具有延缓衰老的作用以及在防止心脏病、脑梗死、癌症等方面的神奇功效而备受青睐。日本生物化学工业公司生产的一种“紫色光合细菌保健食品”还申请了专利［21］。我国已经有人将光合细菌和其他益生菌一起制成EM(effective microorganisms，有益微生物群)菌剂，并进行了相关报道。由中国科学院研究生院与山西安泰生物工程公司共同研制开发的“安泰369口服液”就是利用光合细菌作为母液发酵制成的微生态保健饮品，经试验表明其具有延缓衰老、抑制肿瘤、免疫调节等多种功效。王梦亮等［22］于1995年开发了一种经过微生物发酵而形成的含有光合细菌菌体蛋白及其代谢分泌物、有机硒化合物和中草药发酵物的混合物，并申请了中国专利。此光合细菌制剂能够减少X射线引起的白细胞减少及染色体变异，能够增加小鼠的巨噬细胞吞噬量，具有非常明显的保健治疗作用。

3.8 在医药方面的应用

由于光合细菌含有丰富的营养成分和生物活性物质，对人体具有保健作用，因此，其在医药保健品方面的应用越来越受到国内外研究者的关注［23］。有研究表明［24］，在光合细菌培养基中添加一定浓度的木瓜、栝楼、女贞子、郁金等中草药的浸提液，不仅可以明显促进光合细菌的生长，还可以提高其抑菌作用。且光合细菌本身能够完全或部分对抗免疫抑制剂的免疫抑制作用，对小鼠的免疫器官与免疫功能有一定的保护作用［25］。近年来，利用光合细菌的代谢作用对中药进行生物技术处理，又开辟一新的研究领域［26］。太原康强药业有限公司研究开发的一种以中草药为原料，利用现代生物工程技术研制而成的富硒光合细菌制剂，能够明显提高癌症患者的免疫功能，并且具有一定的抑瘤作用［27］。刘俊清等利用光合细菌，以还原态硒化物发酵合成了多种生物活性的有机硒化合物，并且制成了以硒蛋白、硒酸多糖和富硒卟啉色素为主要成分的“康强硒”制剂，此制剂能够辅助治疗恶性肿瘤，提高患者的免疫力等［28，29］。史国富等［30］对康强胶囊的应用进行了详细的报道，并高度评价了其采用中药复方与光合细菌发酵技术相结合的独特制备工艺技术，指出该技术是传统中药与现代生物技术的结合应用，对以后的中药研究、应用、开发作出了新的贡献。刘继彪等［31］用光合细菌菌液发酵中药，制成了口服液、冷冻干燥产品等中药制剂，该制剂能够纠正机体内环境微量元素平衡紊乱，促使癌细胞向正常细胞转化并最终全部恢复成正常细胞，对恶性肿瘤治疗有较显著的疗效，并申请了国家专利。

4 PSB的发展前景

光合细菌作为一种营养丰富的光能自养菌，在人类生活的多方面都具有重要作用，并且已经在世界上许多国家得到广泛应用。随着现代工业的发展，河流、湖泊、近海水域、池塘、养殖池等受污染的机会增加，人们的生活水平不断提高，对鱼、肉、虾产品需求量逐年增大，水域污染对水产养殖业造成巨大的危害，为解决这些问题，减少有机废物的排放并合理处理，有必要扩大光合细菌的养殖数量来满足需要，而选择合适的菌株以及适当的培养条件非常关键。所以光合细菌的优化培养技术还有待进一步的提高。光合细菌产氢虽早有报道，但是其研究水平仍然处于初级探索阶段，大多仍采用纯培养和细胞固定化的技术路线，规模大多局限于实验室水平，还有许多问题有待研究和解决，从而找到大规模生产绿色新能源的途径。光合细菌虽然是一个非常古老的微生物菌种，但在医药保健品方面的应用才刚刚起步。近年来，随着细胞分子生物学的应用与发展，生物技术为中药研究提供了全新的思路，在中药开发中具有很大的优势与广阔的应用前景。其中，中草药及其有效生物活性成分的发酵生产在具有中国特色的生物技术医药工业中应用最广泛。用光合细菌对中药进行生物技术处理是这一技术领域新的探索，为现代新药的研究开发，提供了一种全新的思路和方法，具有极大的研究价值。

参考文献:

［1］刘如林，刁虎欣，梁凤来，等. 光合细菌及其应用［M］. 北京: 中国农业科技出版社，1991: 95.

［2］曾宇，秦松，梁明山. 光合细菌综合应用新进展［J］. 水产科学，2000，19(5): 34.

［3］YOUNG S D，THOMAS M S，JAMES A Z，et al. Role of Rhodobacter sp. Strain PS9，a purple non-sulfur photosynthetic bacterium isolated from an anaerobic swine waste lagoon，in odor remediation［J］. Appl Environ Microbiol，2003，69(3): 1 710.

［4］郑耀通，吴小平，高数芳. 光合细菌处理高浓度黄泔水试验研究［J］. 江西农业大学学报:自然科学版，2002，24(3): 393.

［5］崔双科，郭战英，于翔. 优势光合细菌处理炼焦废水的研究［J］. 四川大学学报:自然科学版，2005，42(5): 1 001.

［6］王绪刚，刘建明. 光合细菌蛋白饲料研发与应用浅述［J］. 畜禽业，2005(3): 33.

［7］SHIPMAN R H，FAN L T，KAO I C. Single-cell protein production by photosynthetic bacteria［J］. Adv Appl Microb，1977，21: 161.

［8］邱宏端，李明伟，陈聪辉，等. 耐盐红螺菌科细菌发酵酱渣生产蛋白饲料的工艺研究［J］. 农业工程学报，2002，18(6): 118.

［9］李智，杨旭，王惠民，等. 光合细菌在虾类养殖中的作用［J］. 黑龙江水产，2003(3): 23.

［10］赵玲，沈朝平，陈为民. 光合细菌(PSB)在稚鳖养殖中的应用［J］. 内陆水产，2005，10: 17.

［11］VARGA L，SZIGETI J，KOVACS R，et al. Influence of a Spirulina platensis biomass on the microflora of fermented ABT milks during storage(R1) ［J］. J Dairy Sci，2002，85(5): 1 031.

［12］谷军，杨旭. 光合细菌菌肥在番茄、黄瓜上的应用［J］. 安徽农业科学，2002，30(4): 592.

［13］杨绍斌，曾艳君，马俊驰，等. 复合光合细菌在蔬菜绿色食品生产中的应用［J］. 安徽农业科学，2005，33(6): 1075.

［14］FRIGAARD N U，MARESCA J A，YUNKER C E，et al. Genetic manipulation of carotenoid biosynthesis in the green sulfur bacterium chlorobium tepidum［J］. J Bacteriol，2004，186(16): 5 210.

［15］崔战利，陈锡时. 沼泽红假单胞菌类胡萝卜素的提取和组分分析［J］. 黑龙江八一农垦大学学报，2005，17(3): 4.

［16］顾青，梁新乐，励建荣. 光合细菌R1发酵产类胡萝卜素的研究［J］. 食品与发酵工业，2001，27(10): 24.

［17］GEST H，ORMEROD J G，ORMEROD K S. Photometabolism of Rhodospirillum rubrum: light-dependent dissimilation of organic compounds to carbon dioxide and molecular hydrogen by an anaerobic citric acid cycle［J］. Arch Biochem Biophys，1962，97: 21.

［18］杨素萍，曲音波. 光合细菌生物制氢［J］. 现代化工，2003，23(9): 17.

［19］刘灵芝，孙军德，韩梅，等. 光合细菌产氢因子的研究进展［J］. 生态科学，2004，23(2): 184.

［20］熊琦，张肇铭. 光合细菌增强高脂大鼠抗氧化能力的初步研究［J］. 山西大学学报:自然科学版，2002，25(3): 249.

［21］Toda，Yoshimoto，Kudo. Purple photosynthetic bacteria and health foods :EP，1172434;AI，020116［P］.2002-01-16.

［22］王梦亮，刘继彪，张肇铭，等. 用于保健和治疗的富硒微生物制剂及其生产方法：CN，94106408.5［P］.1995-09-27.

［23］史国富. 光合细菌在医药保健品方面的应用进展［J］. 科技情报开发与经济，2003，13(7): 99.

［24］荚荣，王怡平，洪旭华，等. 中草药在光合细菌开发中的应用［J］. 中草药，1999，30(4): 293.

［25］王宇新，钱新民，李淑贞，等. 光合细菌对小鼠免疫功能的影响［J］. 潍坊医学院学报，1994，16(4): 277.

［26］赵越. 光合细菌对中药的生物技术处理及临床应用［J］. 中国医药学报，1998，13: 67.

［27］高丽，张肇铭，杨官娥. 光合细菌制剂对荷瘤小鼠免疫功能的影响及抑瘤作用［J］. 山西医科大学学报，2004，35(1): 8.

［28］刘俊清，王梦亮，齐延兵，等. 康强硒(CONSE)对恶性肿瘤辅助治疗的临床观察［J］. 山西医科大学学报，1997，28(1): 48.