植物的溶液培养及缺素培养.docx

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植物的溶液培养及缺素培养

植物的溶液培养及缺素培养

摘要:

为探求各种主要元素对植物生长发育的作用，本次试验采用玉米幼苗为实验材料，用配制的各种缺乏某种矿质元素的培养液进行培养，根据2周的持续观察记录，进一步了解矿质元素的作用、特点及对植物生长发育的重要性。

关键词：

玉米、培养液配制、缺素培养、定植培养。

前言

溶液培养是德国植物生理学者Sachs和Knop在1860年试验成功的，它在阐明植物对养分的要求曾起过决定性作用，并奠定了施肥的理论基础。

近年来在世界各国重新受到重视，已成为一种切实可行的生产手段，美国已把溶液培养应用在生产上，我们有些单位已将溶液培养应用到水稻育苗及蔬菜生产上，估计溶液养在生产上的应用将日益广泛，这是植物营养的基本理论在生产实践上的新发展。

绿色植物在整个生活周期中除了通过叶片的光合作用外，只要满足正常生长发育所需的各种矿质元素和其他条件，植物不一定非在土壤中生长不可。

因此，在用蒸馏水及所需的几种元素配成的溶液中，植物同样可以正常生长发育，这种培养方法称作溶液培养。

由于溶液培养其元素的种类和数量可以控制，因此要了解某种元素是否为植物必需时，可有意识地配制缺乏某种元素的培养液，根据植物在该溶液中所表现出来的作用、特点以及对植物生长发育的重要性。

一、材料、仪器及药品

1、实验材料

华南农业大学作物栽培实验室提供的长势相当的玉米幼苗，生长发育均正常。

2、实验仪器

⑴刻度吸管5ml12支；1ml1支；⑵量筒1000ml1个；⑶培养瓶2套；⑷海绵；⑸pH试纸（pH1-14或pH5.4-7.0）；⑹镊子，⑺玻璃管，⑻吸球；⑼标签纸；⑽黑色瓶套。

3、药品

⑴Ca（NO3）2∙4H2O⑵KNO3⑶MgSO4⑷KH2PO4⑸K2SO4⑹CaCl2⑺NaH2PO4⑻NaNO3⑼Na2SO4⑽MgCl2∙6H2O⑾FeCl3⑿EDTA-Na2

⒀FeSO4⒁H3BO3⒂MnCl2∙4H2O⒃CuSO4∙5H2O⒄ZnSO4∙7H2O⒅H2MoO4∙H2O

二、实验方法

（一）、营养液的配制（用蒸馏水）

1大量元素贮备液的配制

2、（EDTA-Fe）=0.05mol·L-1贮备液的配制

（1）c（EDTA-Na）=0.1mol∙L-1溶液：

称EDTA二钠3.77克，加新煮沸刚冷的温热的蒸馏水约20ml，搅拌使之完全溶化，冷后加蒸馏水定容至100ml，保存于密闭聚乙烯塑料瓶中。

（2）c（FeSO4或FeCl3）＝0.1mol∙L-1溶液：

称2.78克FeSO4∙7H2O（或2.703克FeCl3∙6H2O）用新煮沸刚冷的蒸馏水定容至100ml（亚铁易变，只能即配即用）。

（3）将

（1）溶液和

（2）溶液等量混合，即成c（EDTA-Fe）=0.05mol∙L-1贮备液，（其中EDTA-Fe①含FeSO4，EDTA-Fe②含FeCl3）。

3微量元素贮备液的配制

称H3BO32.86克；MnCl2∙4H2O1.81克；CuSO4∙5H2O0.08克；ZnSO4∙7H2O0.22克；H2MoO4∙H2O0.09克溶于1升蒸馏水中。

（二）培养溶液的配制

先测定培养瓶的容积（ml），确定培养液的用量（ml），以此用量在培养瓶的瓶外壁贴一小标签为标记，并作处理号标志，然后在培养瓶中加入约700ml蒸馏水，按下表各处理加入贮备液用量，注意按顺序加入，并且每加入一种贮备液后都要用玻璃管拌匀，直到加齐后用水定容至刻度线，搅拌均匀。

（三）定植培养

选取生长一致的玉米幼苗作实验材料，每个培养瓶定植一株，首先小心将幼苗根部用水冲洗干净，记录幼苗的叶片数量和鲜苗重量（克），并把幼苗通过瓶盖的中央大孔用棉花固定在盖上，盖好瓶塞，使根系浸入培养液中，（尽量勿使根系受伤）并调整根茎基部离开液面1厘米；瓶外应套上遮光袋并贴好标签。

标签应包括：

处理、专业、组别、培养者、培养日期。

同时在瓶盖的另一个小孔中装入一支带胶圈的玻璃管，要求玻璃管的下端离瓶底1～1.5厘米，以作通气用，把定植好的培养瓶放于温室培养。

（四）培养管理及观察

实验开始后，要认真做好管理和观察记录，要求每天观察一次，及时补加蒸馏水，维持培养液水平；要及时补充空气，应用吸球通过玻璃管打入空气，每瓶打气15～20次，注意勿吸出培养液！

每4～5天测定和调节培养液的pH值。

（用c（NaOH）=0.1mol∙L-1和c（HCl）=0.1mol∙L-1调节pH值至5.5~6.5）。

实验过程要认真观察各处理玉米的生长情况，对各元素缺乏症状的表现和发展作详细记录。

三、实验结果与分析

（一）实验原始现象数据记录：

1、叶

天数

完全

缺N

缺P

缺K

缺Ca

缺Mg

缺Fe

缺S

1

新老叶尖均先变黄，再在尖端部位泛淡红，其他部位未有明显异象。

老叶尖端中尖位出现暗黄，新叶正常，根茎未有明显异常。

从老叶的叶尖开始，逐渐向叶柄较大范围的变黄，主根长侧根少，茎正常。

老叶片尖端边缘出现淡黄色，新叶生长正常，新叶较软弱，不能直起（ED），茎部根部生长正常，未有明显异样。

新叶教软弱，其余一切正常。

主根开始发黑，其余正常。

从老叶开始，叶片很软弱，萎蘼，整叶的一边侧面变灰，新叶下垂不能直立，茎也较软。

老叶叶尖叶脉附近泛黄，其余正常。

2

正常

一叶片发黄，另一叶片叶尖发黄

两叶片叶尖发黄，叶较软

两叶片叶尖发黄，新叶较软。

叶片软且黄，叶缘黄

叶尖黄

叶片黄

叶尖黄

3

第一片叶尖变黄

第一片叶全变成黄紫色，所有叶尖变黄，叶心变紫

第一片叶全变紫

所有叶尖变黄

第一片叶全变黄，所有叶尖变黄

第一片叶尖有点黄

第一片叶全变黄，所有叶尖有点黄

第一片叶和第二片叶尖变黄

4

长势中等，最大的那片叶子弯折，新叶变黄较重，根系长势良好，老叶叶尖略黄

长势中等，一片新叶有明显发黄现象，一片老叶叶尖略有发黄。

根系长势良好。

叶缘由发黄现象。

长势较好，一片新叶出现萎蔫。

一片老叶叶尖有发黄现象。

根系生长正常。

长势良好，一片新叶有变黄现象。

根系长势良好。

长势较弱，一片老叶和一片新叶均出现枯黄，叶脉中央出现斑点。

长势较好，无明显发黄现象。

根系长势也很良好。

长势一般，一片新叶出现枯黄现象，老叶状态良好，叶尖微有变黄现象。

叶脉有发白现象。

长势不错，根系生长正常。

一片新叶略有发黄现象。

5

长势中等，有一片叶倒了，根系主根较多，叶尖有点黄

叶片有黄斑出现，植株长势中等

长势较健壮，有一叶片有些微紫色条纹出现

长势较健壮，叶片也没倒伏，根系发达

长势瘦弱，叶片有枯斑出现

长势最强壮，根系发达，没有倒伏叶片

长势瘦弱，不过叶片没有倒伏

长势健壮，叶片较大，根系一般

6

长势一般，两叶片发黄，一叶片完全枯萎。

瘦弱，叶尾发黄，一叶片完全枯萎。

一片叶片完全枯萎，老叶叶尾枯黄，叶尖开始发黄。

长势不好，叶子下垂，不能直立生长，叶片发黄，一叶片完全枯萎。

叶尖焦黄，叶边开始泛黄，叶尾发黄，一叶片完全枯萎。

植株长势不错，一片老叶稍微发黄，叶尖小部分开始泛黄，其他正常。

一片叶片完全枯萎，植株矮小，叶尖发黄。

植株长势不错，叶尾枯黄，新叶长势较好，叶宽，茎杆粗壮。

7

第一片叶焦黄，第二片叶倒伏，叶尖焦黄，第三片叶叶尖焦黄。

第一片叶整片都焦黄了，第二片叶尖焦黄，往叶基部方向颜色由深变浅，颜色向叶脉延伸。

第一片叶焦黄，第二片叶叶尖发黄

第一片叶上端焦黄，第二片叶和第三片叶叶尖发黄，第三片叶和第四片叶结合处倒伏。

第一片叶完全焦黄，第二片叶尖焦黄延伸向叶缘。

第一片叶大部分焦黄，第二片叶叶尖发黄，第三片叶有两个折断点。

植株矮小，第一片叶焦黄，第二片叶叶尖焦黄

第一片叶焦黄，第二片叶和第三片叶叶尖焦黄，第三片叶中部折断，第四片叶长势茂盛良好，但是有撕裂的痕迹且倒伏。

8

叶尖正常发黄

老叶从叶尖的叶脉开始枯了

老叶从叶边缘开始有些许枯

某叶子有一边枯了

老叶从叶边缘开始有些许枯

最下面的叶枯死

最下面的叶枯死

老叶从叶尖的叶脉开始枯了

9

正常

老叶尖向里黄，中心叶脉变红，茎变红

正常

新叶顺叶脉有淡黄色条文

叶尖黄，

老叶黄

新叶从叶柄来事变淡黄

叶片顺叶脉有黄色条纹

10

4片叶子，2片叶尖黄

4片叶子，一落，一呈紫色，一叶脉紫，叶尖紫。

5片叶，一落

5片叶，新叶软

4片叶，一败落，一黄。

4片叶子，一落

4片叶子，新野黄，2叶尖黄。

5片叶子，新叶整片黄。

11

第一片叶全黄，第二片叶尖变黄，所有叶有黄斑点

第一和第二片叶全变黄，第三片叶尖变紫，叶心变紫

第一片叶全黄，第二和第三片叶尖变黄，叶心变紫

第一片叶尖变黄

第一片叶全黄，第二片叶的叶尖变黄并有斑点

第一片叶全黄，第二和第三片叶尖变黄，并有黄斑点

第一片叶全黄，第二片叶尖变黄，所有叶片都发黄

第二片叶尖变黄

12

13

14

叶片基本呈绿色，长势良好，第一片叶叶尖发黄，植株大小适中

植株直立，但十分瘦弱，第一片叶焦黄，第二片叶叶尖焦黄，共三片叶。

茎杆粗壮，第二片叶从叶尖向叶基部大面积发黄，且是从叶缘向叶脉延伸，第三片叶基部与茎杆的连接处倒伏，叶尖发黄，新叶长得十分茂盛。

植株看起来很没精神，叶片都已倒伏，第一片叶发黄，两片新叶长势良好，叶较宽。

从下到上，叶尖发黄程度递减。

第一片叶焦黄，从下到上，叶尖都发黄，第三片叶弯折，第二、四片叶发黄程度较第三片叶深

茎杆粗壮，新叶颜色浅叶宽。

第二片叶有少量成长条形的斑点，叶尖焦黄。

第三片叶叶尖很小部分黄了。

:

植株矮小,第二片叶尖发黄,新叶颜色很浅,呈淡黄绿色.

第一片叶大部分发黄，叶尖已焦黄。

第二、三、四、五片叶都有弯折现象。

第二三片叶叶尖发黄，两片新叶长势良好，叶较宽，茎杆较粗。

2、5月28日（最后一天）的根系情况

缺Mg：

较长

缺Fe：

很少，不发达。

缺P：

发达，长且跟须多。

缺S：

特别发达，大、多。

缺Ca：

较细

缺N：

瘦长，不发达。

缺K：

一般，不是很长。

完全：

一切正常。

3、茎杆情况

粗壮：

P、S

一般：

Ca、K、Mg

瘦弱：

Fe、N

刚好：

完全

鲜重（g）

完全

缺S

缺Mg

缺N

缺Ca

欠K

缺P

缺Fe

初值

1.63

1.92

1.42

1.56

1.99

1.77

1.81

1.45

终值

7.25

8.33

5.93

3.22

4.10

4.96

7.82

2.50

完全

缺S

缺Mg

缺N

缺Ca

欠K

缺P

缺Fe

总叶片数

6

6

6

4

4

6

6

4

枯死叶片数

1

1

1

2

1

0

1

1

二、实验结果分析

1、缺素症状

缺N：

老叶发黄，干枯两片，无斑，生长点完好，根系茂但很细。

缺P：

老叶发黄，干枯一片，无斑，生长点完好，根系茂但较纤细。

缺Ca：

全部干枯，枯叶上有褐斑，根短而少、生长点略微缺损、停止生长。

缺Mg：

老叶发黄，干枯一片，二叶上有褐斑，生长点完好，根系弱小。

缺Fe：

新叶呈黄绿色，边缘干枯，无斑，根系相对植株弱小。

缺S：

老叶发黄，干枯一片，生长点完好，茎杆粗壮，根系茂盛。

缺K：

老叶发黄，干枯零片，无斑，生长点完好，根系茂盛

2植物生长前后鲜重对比

由前后鲜重对比表可以看出，与完全培养相比，缺素培养的植株重量基本降低，干物质的积累明显减少。

其中缺铁的植株重量减少的最多。

说明铁元素对植株的干物质积累量影响较大。

四、讨论

N、P、K、Ca、Mg、Fe、S是植物必需的大量元素，环境中这些元素的多寡必然使植物发生相应的生理生化变化并影响其生长发育而产生相应的症状。

缺少N元素，有机物合成受阻，植株矮小，叶片黄化，产量降低。

缺少P蛋白质合成受阻，影响细胞分裂，植株矮小，分蘖、分枝少，叶色暗绿或紫红。

缺少K元素，植物叶片缺绿，生长缓慢，节间缩短，植株矮小，叶片显得瘦小细长，易伏倒。

缺少Ca元素，新生叶的叶绿素形成受到影响，植株的特征地上部分极为明显，表现幼嫩部分发生危害，先从幼叶变黄枯萎，生长点受到抑制或死亡，致使植株矮小丛状展开的叶尖部分产生胶质干后粘在一起。

缺少Mg元素，镁是叶绿素的重要组成部分，植物体内约20％的镁元素存在与叶绿素中，这与植物进行光合作用具有密切的联系。

（参考，本次实验缺Mg现象观察不明显）

缺少Fe元素，铁是许多重要酶的辅基，通过Fe2+和Fe3+两种价态传递电子，在生物合成过程中起着重要的桥粱作用。

催化叶绿素合成的酶需要Fe2+，近年来发现，铁对叶绿体构造的影响比对叶绿素合成的影响更大。

缺少S元素，叶片均匀缺绿、变黄,花青素的形成和植株生长受抑制。

但此次实验现象不明显，缺硫的植物甚至比完全培养液下的植株生长更为茂盛，分析原因可能是空气中含硫氧化物较多，弥补了植株缺硫的不足。

通过上面一系列的研究，能简要的说明，植物缺某种矿质元素时，会对植株的生长发育有着不同的影响。

此外，同时缺乏数种元素会使病症复杂化，其他环境因素（如各种逆境、土壤PH，等等）也都可能引起植物产生和与营养缺乏类似的症状。

缺素培养液存在或多或少的误差，导致实验结果与真值的差异，这差异可以控制到最少。

参考文献

陆欣，《土壤肥料学》，2002.34.39