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植物营养学是研究植物生长发育过程中所需养分的种类、数量、来源、利用和调节等方面的科学，它是农学、园艺学、林学等农业领域的基础学科，对于提高农业生产效率、保障粮食安全、促进农业可持续发展具有重要意义。
植物营养学的主要研究内容包括：植物对养分的需求与吸收、养分在植物体内的运输与分配、养分在植物体内的转化与利用、植物对环境养分的敏感性与适应性、土壤肥力与植物营养、施肥原理与方法等。
植物对养分的需求与吸收
植物对养分的需求主要分为两类：元素营养需求和微量元素营养需求，元素营养需求包括碳、氢、氧、氮、磷、钾等大元素，以及钙、镁、硫、铁、锌、铜、锰、硼等微量元素，植物对这些元素的需求量因植物种类、生长阶段、环境条件等因素而异。
植物对养分的吸收主要通过根系进行，根系是植物吸收水分和养分的主要器官，其结构和功能影响着植物对养分的吸收能力，植物根系的结构包括根毛、根尖、根轴等部分，它们的形态和分布决定了植物对不同类型养分的吸收能力，植物根系的生长状况、土壤质地、pH值等因素也会影响养分的吸收。
养分在植物体内的运输与分配
养分在植物体内的运输主要通过木质部进行，木质部是由导管和木纤维组成的，它可以将水分和溶于水的养分从根部输送到茎部和叶部，在木质部中，养分会沿着导管从下向上运输，同时也会通过木纤维进行扩散，这样，植物各部分就能获得所需的养分。
养分在植物体内的分配主要取决于植物的生长状况和环境条件，在生长旺盛期，植物对养分的需求量较大，因此养分会优先分配给生长较快的部分；而在休眠期或逆境条件下，植物对养分的需求减少，养分会分配给其他部分以维持基本生命活动。
养分在植物体内的转化与利用
植物体内发生的养分转化主要包括有机质分解、无机盐沉淀和合成等过程，有机质分解是指植物通过呼吸作用将有机物质分解为无机物的过程，这些无机物可以被植物吸收并参与矿质营养的合成，无机盐沉淀是指土壤中的无机盐在植物体内沉积的过程，这些无机盐可以作为植物矿质营养的来源，植物还可以利用光合作用合成有机物，这也是养分循环的重要环节。
植物对环境养分的敏感性与适应性
植物对环境养分的敏感性主要表现在对土壤肥力的适应程度上，不同种类的植物对土壤肥力的要求不同，有的植物适应贫瘠土壤，有的植物则需要肥沃的土壤才能生长良好，植物还可以通过调节根系结构和生长方式来适应不同类型的土壤。
土壤肥力与植物营养
土壤肥力是指土壤中有机质、无机盐和其他养分的含量和组成，土壤肥力的大小直接影响着植物的生长发育，土壤肥力越高，植物对养分的需求量越低；反之，土壤肥力越低，植物对养分的需求量越高，改善土壤肥力是提高农业生产效率的关键措施之一。
施肥原理与方法
施肥的基本原理是在保证植物正常生长发育的前提下，通过补充适量的养分来提高产量和品质，施肥的方法主要有基肥和追肥两种，基肥是在播种前或移栽后施用的肥料，主要用于提供作物生长初期所需的养分；追肥是在作物生长过程中根据需要适时施用的肥料，主要用于补充作物生长发育中所需的养分，还有有机肥和化肥两种施肥方式可供选择，有机肥是来源于动植物残体和粪便等有机物的肥料，具有改良土壤结构和提高土壤肥力的作用；化肥是人工合成的含有一定养分的化学物质，具有速效性和方便使用的优点。