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植物對營養的需求—營養化學

  
生命存在的法則是如此地單純,
難怪上帝可以在創世記裡
只以短短七天,
敘述生命產生、維繫與繁殖的關鍵程序。

  
  大自然看起來是那樣複雜,而且地質、氣候、水文的變化也非常大,卻有一百萬種以上的生物生長其間。地球上生物的生生不息,主要的機制是不斷地有太陽能量進入,帶動水分的循環與溫度合乎生物生存。二是有營養物質不斷地在循環供給,使生命獲得生長所需的養分。

  營養化學是一門瞭解大自然的重要學門,其重要不只在瞭解人要怎麼吃才能長得好,豬要怎麼餵才能長得肥,果樹要怎麼施肥果實才能長得大,更是在呈現生命與物質界中,礦物質的傳輸、使用、儲存、分解、轉換。但是要進行這種實驗,非常不容易,因為大自然影響的因子很多,科學家只能在控制的環境下,挑選少數的幾個因子,逐步地去進行觀測。研究影響植物生長與營養份最著名的控制實驗,就是「水耕液」栽培。

  水耕液是在水中放入植物生長所需的營養份,讓植物能獲得生長所需而生長良好。這種實驗方法後來應用到農業生產,成為溫室栽培的主要方式。

  在歷史上,第一個成功配出水耕液的是波蘭的科學家薩克斯 (Julius Von Sachs, 1832-1897)。他的父親是個美術家,從小,父親就教他素描,認為這是「給孩子在正規教育外的另一謀生專長」。父親特別鼓勵他畫植物、草菇、蕨類,因此他從小就收集許多植物標本。除了美術之外,他逐漸也喜歡植物。

  1848年,一場霍亂的流行,帶走父母的性命,他成為孤兒。他開始為人繪畫,賺取生活費,並依此方式,讀完高中、大學。1856年,大學畢業後,他留校擔任植物系的助理。1861年,升任實驗室管理員。六年後他將教學研究的成果,寫成植物生理實驗手冊(Handbook of Experimental Plant Physiology)出版。這書不只提到種子發芽、植物分解,更提到水耕液的配置,特別提到水耕液中需要加入溶解性的鐵,才不至影響植物的生長,他也是第一位提出鐵是植物生長所需的科學家。

  1877年,他才有機會擔任德國烏茲伯爾大學 (Wurzburg)教授。他開始設立植物生理實驗室,並開授植物生理。他是歷史上第一位開授此課的老師,被稱為「植物生理學之父」。直到二十世紀的初期,世界傑出的植物生理學家大都出其門下。

  有誰能想到,植物所需的營養份,竟是大地礦物蘊存豐富的成分?大地默默地為生物效力,營養化學正是了解其關聯的方法呢!


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