绪　　论
植物学是以植物为研究对象，以形态解剖、系统分类、植物与环境之间的关系为主要内容的一门基础学科。通过学习植物学，不仅能够深入理解和熟知植物的结构、功能和多样性，了解植物的起源和系统进化，而且，对于人类面临的可持续发展问题，特别是合理利用和保护植物资源，进行有序的生态重建和植被恢复等有着重要意义。
第一节　植物在生物分界中的地位
人们对植物界的认识及其范围的划分是随着科学技术的进步而发展的。就目前所知，关于生物分界的理论很多，但归纳起来，主要有两界、三界、四界、五界、六界等分类系统。
1. 林奈两界系统
现代生物分类的奠基人，瑞典博物学家林奈（Carolus Linnaeus，1707～1778年）在《自然系统》（Systema Naturae）一书中明确将生物分为植物和动物两大类，即植物界（ Plantas）和动物界（ Animalis）。这就是常说的两界系统，两界系统的划分在当时的科学技术条件下具有重大科学意义。至今，许多教科书仍沿用两界系统。
2. 海克儿的三界系统
19世纪前后，由于显微镜的发明和广泛应用，人们发现有些生物兼有植物和动物两种属性，特别是黏菌类，在其生活史中有一个阶段为动物性特征。 1860年，霍格（ Hogg）提出将所有单细胞生物、所有的藻类、原生动物和真菌归为一类，成立一个原始生物界； 1866年，德国著名生物学家海克尔（ Haeckel， 1834～1919年）提出成立一个原生生物的意见，他把原核生物、原生动物、硅藻、黏菌、海绵等归入原生生物界（ Protista），这就是生物分界的三界系统。
3. 魏泰克的四界、五界系统
1959年，魏泰克（ Whittaker，1924～1980年）提出了四界系统，他将不含叶绿素的真核菌类从植物界分出，建立了真菌界（ Fungi），而且和植物界一起并列于原生生物界之上。 10年后，在此基础上，魏泰克又提出了五界系统，他将细菌和蓝藻分出，建立了原核生物界（ Prokaryota），放在原生生物界之下。魏泰克的分界系统，优点是在纵向显示了生物进化的三大阶段，即原核生物、单细胞真核生物和真核多细胞生物；从横向显示了生物演化的三大方向，即光合自养植物、吸收方式的真菌和摄食方式的动物。
1974年，黎德尔（ Leedale）提出了另一个四界系统，他去掉了原生生物界，而将魏泰克五界系统中的原生生物归到植物界、真菌界和动物界中。
4. 六界和八界系统
1949年， Jahn提出将生物分成后生动物界、后生植物界、真菌界、原生生物界、原核生物界和病毒界的六界系统。 1990年， R.C.Brusca等提出另一个六界系统，即原核生物界、古细菌界（ Archaebacteria）、原生生物界、真菌界、植物界和动物界。 1989年， Cavalier-Smith提出生物分界的八界系统，他们将原核生物分成古细菌界和真细菌界（ Eubacteria）；把真核生物分成古真核生物超界和后真核生物超界，前一超界仅有古真核生物界，后一超界有原生动物界、藻界、植物界、真菌界和动物界。
5. 我国学者对生物分界的意见
1966年，邓叔群根据 3种营养方式把生物分成植物界（光合自养）、动物界（摄食）和真菌界（吸收）。 1965年胡先骕将生物分为始生总界和胞生总界，前者仅包括无细胞结构的病毒，后者包括细菌界、黏菌界、真菌界、植物界和动物界。 1979年，陈世骧根据生命进化的主要阶段将生物分成 3个总界的五界或六界新系统，即非细胞总界（仅为病毒），原核总界（包括细菌界和蓝藻界），真核总界（包括真菌界、植物界和动物界）。1977年，王大耜等认为应在魏泰克五界系统基础上增加一个病毒界的六界系统。迄今为止，对于病毒是否属于生物以及病毒是否比原核生物更原始，国内外尚无定论。
目前，较为一致的观点是在生物分界中应该主要真核生物”。按照这一概念，植物界包括的主要类群是依据生物的营养方式，并考虑生物的进化水平。因此，各门真核藻类、苔藓植物、蕨类植物、裸子植物和被植物界的概念应是“含有叶绿素，能进行光合作用的子植物。
第二节　植物的多样性
虽然自然界中植物达 50余万种，不同植物的形态、结构、生活习性及对环境的适应性各有差异，但却具有共同的基本特征，即植物细胞有细胞壁，具有比较固定的形态；大多数种类含有叶绿体，能进行光合作用和自养生活；大多数植物个体终生具有分生组织，在个体发育过程中能不断产生新器官；植物对于外界环境的变化影响一般不能迅速做出反应，而往往只在形态上出现长期适应的变化等。
植物具有丰富的多样性。在大小方面，有直径只有 0.1μm的支原体，也有枝叶繁茂的参天巨树。在结构方面，有的仅由一个细胞组成，如衣藻、小球藻；有的由定数细胞聚集成群体类型，如实球藻；在此基础上，出现了多细胞的低级类型，如紫菜、海带等；进一步演化形成多细胞的高级类型，其植物体具有高度的组织分化，产生了维管组织，形成了根、茎、叶等器官，如松、小麦、玉米等。在生命周期方面，有的细菌仅生活 20～30min，即进行分裂而产生新个体；一年生和两年生草本植物，分别在一年中或跨越两个年份，经历两个生长季而完成生命进程，如玉米、棉花、冬小麦等；多年生草本植物可以生活多年，如芦苇、紫花苜蓿、菊花等；木本植物的树龄较长，有的甚至长达百年、千年。营养方式多样化，绝大多数植物都具有叶绿素，可进行光合作用，自制养料，称其为绿色植物或自养植物；尚有部分植物不含叶绿素，不能自制养料，必须寄生或腐生在其他生物体上，吸收现成的营养物质或通过对有机物的分解作用而摄取生活所需养料，它们被称为非绿色植物或异养植物。也有少数种类，如硫细菌、铁细菌可以借氧化无机物获得能量而自制养料。植物种类生态分布多样而广泛，无论是平原、高山、极地，还是江河湖泊、荒漠、沙漠地带都有不同植物的踪迹，特别是在一些特定生态环境中，相应地出现了一些特殊类型的植物，如沙生植物、盐生植物、冻原植物等类型。
植物种类的多样化来自种的持续形成过程，它是植物有机体在与环境长期相互作用下，经过遗传、变异、适应和选择等一系列矛盾运动所产生的，同时也与人类生产劳动的实践活动密不可分。
我国植物资源丰富，仅种子植物就有 3万余种，其中重要的经济植物甚多。例如，稻、谷子在我国已有数千年的栽培历史，银杏、水杉、水松、银杉更有“活化石”之美称；还有杜仲、人参、当归、丹参、虫草、灵芝等名贵药用植物。西北地区独特的生态环境孕育了许多久负盛名的经济植物，如哈密瓜、沙拐枣、麻黄、沙棘、猕猴桃以及新疆的长绒棉。丰富的植物资源为我国经济发展提供了雄厚的物质基础。
当前，全球能源耗费、资源枯竭、人口膨胀、粮食短缺、环境退化及生态失调，都与植物资源开发和利用不当有直接和间接关系，这种状况严重威胁到植物的多样性。因此，我们应深入系统地研究植物的作用，合理开发和利用植物资源，在保护植物多样性的基础上，使植物资源的经济效益、社会效益和生态效益和谐发展。
第三节　植物的重要性
植物广泛分布于陆地、河流、湖泊和海洋，它们在生物圈的生态系统、物质循环和能量流动中处于最关键的地位，在自然界中具有不可替代的作用。
第一，绿色植物能够进行光合作用，把简单的无机物合成复杂的有机物，并在植物体内进一步同化为脂类、蛋白质类物质，这不仅解决了绿色植物自身的营养，也维持了非绿色植物和人类的生命。通过非绿色植物对死的有机体进行分解，又可把复杂有机物分解成简单的无机物，再为绿色植物利用。总之，植物在自然界中，通过光合作用和矿化作用，即合成和分解，使自然界的物质循环往复，永无止境。
据推算，地球上的植物为人类提供 90%的能量， 80%的蛋白质，食物中有 90%产自陆生植物。人类食物有 3000多种，其中作为粮食作物的有麦、稻、高粱、玉蜀黍等；果蔬植物有桃、苹果、梨、香蕉、萝卜、白菜等；大豆、花生、油菜为重要的油料植物；棉、大麻、苎麻、竹是纺织或造纸的原料；许多高大树木的木材可供建筑、桥梁等用。
许多植物分别含有各种生物碱、苷类、萜类、氨基酸、激素、抗生素等医药用有效成分，在防病治病、促进人类身体健康方面发挥重要作用，如薄荷、黄芪、黄芩、白术、金银花、人参、丹参、厚朴等均为重要的药用植物。医药上常用的青霉素、土霉素等，也是从低等植物的菌类中提制而成。植物不仅在农业、林业生产上具有重要作用，而且为工业生产提供原料或直接参与作用。
第二，植物在维持地球上物质循环的平衡中起着不可替代的作用，如通过光合作用吸收大量 CO2和放出大量 O2，以维持大气中 CO2和 O2的平衡；通过合成与分解作用参与自然界中矿物质的循环和平衡。
第三，植物为地球上其他生物提供了赖以生存的栖息和繁衍后代的场所。
第四，植物有净化空气、检测有毒物质、防风固沙、涵养水源、调节气候、保持水土等作用。
总之，植物在自然界是第一批生产者，是一切生物（包括人类）赖以生存的物质基础，为一切真核生物（包括需氧原核生物）提供生命活动必需的氧气和生存环境，维持着自然界物质循环和平衡，甚至可以说，没有植物，其他的生物（包括人类）无法生存。
第四节　植物学简史及其分科概述
一、植物学发展简史
植物学的形成和发展与人类生产实践密切相关。早期的人类在采集植物充饥御寒和医治疾病过程中认识和利用植物，使本草学逐渐建立起来。我国在东汉时期（公元 25～220年）的《神农本草经》，就收有中草药 365种，是我国目前可以查考的第一部本草总结。以后各代的志书，都有关于新植物记述和栽培植物考证，并有历代相传的药用植物专书，如明代李时珍的《本草纲目》，详细描述药物 1892种，其中有植物 1195种，是研究我国植物的一部经典性著作。《中国植物志》是世界最大的植物巨著之一，共有 80卷 125册，记载植物 301科 3408属 31 142种。 Flora of China对 80卷 125册的《中国植物志》进行了全面修订，并译成英文，共有文字 25卷，图版 24卷。
16世纪末 17世纪初，植物开始成为许多科学家注意的焦点，其原因与其说是在于对植物的营养和医药价值，倒不如说是在于对植物发生了兴趣，这些植物学家所写的著作标志着向植物分类迈开了极为重要的一步。而林奈作为现代植物分类的奠基人，是当之无愧的，他创立的“双名法”一直沿用至今。19世纪英国达尔文（ C.R.Darwin）的《物种起源》提出进化论观点，对植物科学的发展起着十分重要的推动作用。19世纪，德国的施莱登（ M.J.Schleiden）和施旺（T.A.H.Schwann）创立细胞学说，证明了生物在结构上和起源上的同一性，为以后深入研究生命现象提供了重要基础。
二、植物学分支学科
植物形态学（ plant morphology）：研究植物外部形态，其中包括个体发育和系统发育中形态建成的规律，以及形态与环境条件关系的学科。其内容还可包括植物外部形态学、植物解剖学、植物胚胎学和植物细胞学。植物解剖学（ plant anatomy）：研究植物体的内部结构，个体发育和系统发育中的结构建成规律，以及结构与功能和生活条件关系的学科。
植物分类学（ plant taxonomy）：研究植物种类的鉴定，植物之间的亲缘关系，以及植物界自然系统的学科。植物生理学（ plant physiology）：研究植物生命活动及其规律的学科。包括植物体内的物质和能量代谢、植物生长发育、植物对环境条件的反应等。
植物生态学（ plant ecology）：研究植物与环境相互关系的学科。
植物胚胎学（ plant embryology）：研究高等植物胚胎形成和发育规律的学科。
植物细胞学（ plant cytology）：研究植物细胞的形态结构、代谢功能、遗传变异等内容的学科。
植物遗传学（ plant genetics）：研究植物遗传和变异规律的