植物營(yíng)養(yǎng)的其它研究方法PPT課件

1、植物營(yíng)養(yǎng)的其它研究方法植物營(yíng)養(yǎng)的其它研究方法 第一節(jié)第一節(jié) 植物營(yíng)養(yǎng)的土壤酶學(xué)研究法植物營(yíng)養(yǎng)的土壤酶學(xué)研究法 一酶的概念及類型一酶的概念及類型酶：具有專性催化作用的蛋白質(zhì)，活的生物體合成酶：具有專性催化作用的蛋白質(zhì)，活的生物體合成類型類型國(guó)際酶學(xué)委員會(huì)分類國(guó)際酶學(xué)委員會(huì)分類1氧化還原酶類氧化還原酶類2轉(zhuǎn)移酶類轉(zhuǎn)移酶類3水解酶類水解酶類4裂解酶類裂解酶類5異構(gòu)酶類異構(gòu)酶類6連接酶類連接酶類 二土壤酶二土壤酶 （一）土壤酶的種類（一）土壤酶的種類目前已知的存在于生物體中的近目前已知的存在于生物體中的近2000種酶類中，約種酶類中，約有有50余處累積于土壤中。余處累積于土壤中。研究最多的是：氧化還原

2、酶類、水解酶類研究最多的是：氧化還原酶類、水解酶類研究較少的是：轉(zhuǎn)移酶類、裂解酶類研究較少的是：轉(zhuǎn)移酶類、裂解酶類不曾涉及的是：異構(gòu)酶、連接酶不曾涉及的是：異構(gòu)酶、連接酶（二）土壤酶來(lái)源 微生物產(chǎn)生的胞外酶微生物產(chǎn)生的胞外酶植物根系溢泌的酶植物根系溢泌的酶土壤動(dòng)物溢泌的酶土壤動(dòng)物溢泌的酶 （三）存在部位（三）存在部位 胞外酶：土壤溶液、土壤固體、胞外酶：土壤溶液、土壤固體、 土土 壤壤有機(jī)體吸附有機(jī)體吸附 土壤胞內(nèi)酶：微生物、根、動(dòng)物中土壤胞內(nèi)酶：微生物、根、動(dòng)物中（四）土壤酶研究的應(yīng)用 1評(píng)價(jià)土壤肥力水平和供肥能力評(píng)價(jià)土壤肥力水平和供肥能力土壤潛在肥力土壤潛在肥力酶活性）酶活性）植物有效養(yǎng)分

3、三植物有效養(yǎng)分三者關(guān)系密切。者關(guān)系密切。土壤肥力主要物質(zhì)基礎(chǔ)土壤肥力主要物質(zhì)基礎(chǔ)土壤有機(jī)質(zhì)，是土壤土壤有機(jī)質(zhì)，是土壤酶底物的主要給源。酶底物的主要給源。2診斷植物營(yíng)養(yǎng)元素豐缺診斷植物營(yíng)養(yǎng)元素豐缺土壤缺土壤缺p磷酸酶活性高磷酸酶活性高土壤施土壤施p磷酸酶活性低磷酸酶活性低3鑒別土壤類型鑒別土壤類型 1964年俄國(guó)科學(xué)家用脫氫酶鑒別鈣質(zhì)土，得出酶活年俄國(guó)科學(xué)家用脫氫酶鑒別鈣質(zhì)土，得出酶活性順序?yàn)椋汉阝}土性順序?yàn)椋汉阝}土栗鈣土栗鈣土棕鈣土。棕鈣土。4凈化土壤、減輕危害：氰氨化鈣形成氰酸銨的分解凈化土壤、減輕危害：氰氨化鈣形成氰酸銨的分解氰基酶；農(nóng)藥殘留物氰基酶；農(nóng)藥殘留物控制脲酶，減少控制脲酶，減少

4、no3、no2積累。積累。5調(diào)控土壤酶活性，提高肥料利用率：脲酶活性調(diào)控土壤酶活性，提高肥料利用率：脲酶活性尿素分解快則氨揮發(fā)，慢則尿素淋失。尿素分解快則氨揮發(fā)，慢則尿素淋失。 三土壤酶的研究方法三土壤酶的研究方法 1土樣采集：代表性，根際內(nèi)外酶活性不同土樣采集：代表性，根際內(nèi)外酶活性不同2土樣貯藏：一般認(rèn)為：新鮮土樣酶活性大于風(fēng)干土樣貯藏：一般認(rèn)為：新鮮土樣酶活性大于風(fēng)干樣；土樣一經(jīng)風(fēng)干，再延長(zhǎng)存放時(shí)間，酶活性失活較樣；土樣一經(jīng)風(fēng)干，再延長(zhǎng)存放時(shí)間，酶活性失活較小；恒溫貯藏（??；恒溫貯藏（4度）或凍藏（度）或凍藏（-5度度-40度）酶活度）酶活性失活較小，冷凍最好；田間濕度條件下貯藏樣品，性

5、失活較小，冷凍最好；田間濕度條件下貯藏樣品，酶活性更能反映實(shí)際。酶活性更能反映實(shí)際。3土樣稱量：一般土樣稱量：一般1-5克，酶活低的克，酶活低的10克。酶反應(yīng)速克。酶反應(yīng)速度隨土樣稱量呈現(xiàn)線性增加，過(guò)少測(cè)定不準(zhǔn)確。度隨土樣稱量呈現(xiàn)線性增加，過(guò)少測(cè)定不準(zhǔn)確。 （二）土壤樣品微生物的純化 使使土壤酶活性與微生物活性土壤酶活性與微生物活性區(qū)分開來(lái)。區(qū)分開來(lái)。理想方法是：理想方法是：有效抑制微生物增殖生長(zhǎng)和生理過(guò)程，不破壞微有效抑制微生物增殖生長(zhǎng)和生理過(guò)程，不破壞微生物的細(xì)胞，防止酶滲出生物的細(xì)胞，防止酶滲出，也不破壞土壤理化性質(zhì)，常用以下，也不破壞土壤理化性質(zhì)，常用以下兩種途徑：兩種途徑：1化學(xué)滅菌

6、劑：常用適當(dāng)濃度的甲苯，其作用為抑制微生物增化學(xué)滅菌劑：常用適當(dāng)濃度的甲苯，其作用為抑制微生物增殖，導(dǎo)致某些微生物質(zhì)壁分離或胞溶，也可能引起某些酶活性殖，導(dǎo)致某些微生物質(zhì)壁分離或胞溶，也可能引起某些酶活性升高或降低。升高或降低。甲苯的適當(dāng)濃度，土樣重的甲苯的適當(dāng)濃度，土樣重的20%，土壤懸浮液體積的，土壤懸浮液體積的5-10%其它滅菌劑：乙烯氧化物、苯、丙酮、醚、氯仿等。其它滅菌劑：乙烯氧化物、苯、丙酮、醚、氯仿等。2高能電離輻射：高能電離輻射：x射線或射線或r射線，使微生物失去增殖能力，土射線，使微生物失去增殖能力，土壤理化性質(zhì)改變甚微，土壤酶活性影響較小，是一種較好的滅壤理化性質(zhì)改變甚微，

7、土壤酶活性影響較小，是一種較好的滅菌法，但需特殊設(shè)備，代價(jià)較高。菌法，但需特殊設(shè)備，代價(jià)較高。（三）酶作用基質(zhì)與酶促反應(yīng)環(huán)境 1基質(zhì)：酶活性是用酶促基質(zhì)轉(zhuǎn)化的數(shù)量或基質(zhì)：酶活性是用酶促基質(zhì)轉(zhuǎn)化的數(shù)量或產(chǎn)物的數(shù)量來(lái)表示產(chǎn)物的數(shù)量來(lái)表示種類：選擇一種酶作用的底物，標(biāo)準(zhǔn)方法中種類：選擇一種酶作用的底物，標(biāo)準(zhǔn)方法中每次測(cè)定選用同一底物，以便比較。每次測(cè)定選用同一底物，以便比較。加入基質(zhì)以保證酶促反應(yīng)期間基質(zhì)轉(zhuǎn)化速度加入基質(zhì)以保證酶促反應(yīng)期間基質(zhì)轉(zhuǎn)化速度保持恒定為準(zhǔn)，保持恒定為準(zhǔn)，即反應(yīng)結(jié)束時(shí)基質(zhì)有一定剩余，但不能太多即反應(yīng)結(jié)束時(shí)基質(zhì)有一定剩余，但不能太多2酶促反應(yīng)環(huán)境：環(huán)境條件影響酶活性，為使測(cè)得酶活

8、性最酶促反應(yīng)環(huán)境：環(huán)境條件影響酶活性，為使測(cè)得酶活性最大，須使環(huán)境條件最適。大，須使環(huán)境條件最適。（1）各種酶要求的）各種酶要求的ph條件不同，選擇適宜條件不同，選擇適宜ph緩沖體系。緩沖體系。（2）溫度：目前一般采用）溫度：目前一般采用30-37度。一定溫度范圍內(nèi)酶反應(yīng)度。一定溫度范圍內(nèi)酶反應(yīng)速度隨溫度升高而加快，超過(guò)一定溫度，酶活性減弱或變性速度隨溫度升高而加快，超過(guò)一定溫度，酶活性減弱或變性。（3）培養(yǎng)時(shí)間：一般幾小時(shí)到幾晝夜。）培養(yǎng)時(shí)間：一般幾小時(shí)到幾晝夜。原則：反應(yīng)時(shí)間內(nèi)酶種反應(yīng)速度恒定原則：反應(yīng)時(shí)間內(nèi)酶種反應(yīng)速度恒定過(guò)長(zhǎng)：基質(zhì)濃度下降，產(chǎn)物增加，酶本身變化過(guò)長(zhǎng)：基質(zhì)濃度下降，產(chǎn)物增

9、加，酶本身變化過(guò)短：基質(zhì)反應(yīng)量少而無(wú)法測(cè)定。過(guò)短：基質(zhì)反應(yīng)量少而無(wú)法測(cè)定。中國(guó)農(nóng)科院：測(cè)定土壤蔗糖酶等一般以中國(guó)農(nóng)科院：測(cè)定土壤蔗糖酶等一般以24小時(shí)為宜小時(shí)為宜（四）對(duì)照的設(shè)置 1無(wú)酶對(duì)照：目的是校正土壤非酶促反應(yīng)造成的影響，土無(wú)酶對(duì)照：目的是校正土壤非酶促反應(yīng)造成的影響，土壤中某些可變價(jià)陽(yáng)離子（壤中某些可變價(jià)陽(yáng)離子（fe、cu、mn）可能引起無(wú)機(jī)催化劑可能引起無(wú)機(jī)催化劑的作用，尤其是氧化還原酶測(cè)定中。的作用，尤其是氧化還原酶測(cè)定中。方法：干熱處理：方法：干熱處理：180度度2-3小時(shí)小時(shí)濕熱處理：濕熱處理：2atm蒸煮蒸煮1小時(shí)小時(shí)化學(xué)處理：化學(xué)抑制劑如重金屬鹽、氰化物等?；瘜W(xué)處理：化學(xué)抑

10、制劑如重金屬鹽、氰化物等。2無(wú)基質(zhì)對(duì)照：消除土壤中本來(lái)存在的與基質(zhì)或產(chǎn)物類似無(wú)基質(zhì)對(duì)照：消除土壤中本來(lái)存在的與基質(zhì)或產(chǎn)物類似物質(zhì)的影響。物質(zhì)的影響。3無(wú)土對(duì)照：消除基質(zhì)自身分解的影響。無(wú)土對(duì)照：消除基質(zhì)自身分解的影響。 （五）酶活性表示方法 通常：?jiǎn)挝粫r(shí)間單位土重，一定通常：?jiǎn)挝粫r(shí)間單位土重，一定溫度下酶促反應(yīng)產(chǎn)物數(shù)量。溫度下酶促反應(yīng)產(chǎn)物數(shù)量。第二節(jié)第二節(jié) 植物營(yíng)養(yǎng)診斷方法植物營(yíng)養(yǎng)診斷方法 一養(yǎng)分供應(yīng)量與產(chǎn)量關(guān)系一養(yǎng)分供應(yīng)量與產(chǎn)量關(guān)系二植物營(yíng)養(yǎng)診斷的主要方法二植物營(yíng)養(yǎng)診斷的主要方法（一）形態(tài)診斷：缺素時(shí)，形態(tài)上：失綠、（一）形態(tài)診斷：缺素時(shí)，形態(tài)上：失綠、色斑、壞死、畸形等。色斑、壞死、畸形等

11、。老葉、新葉、頂葉老葉、新葉、頂葉葉緣、葉肉、葉脈葉緣、葉肉、葉脈株高、葉片大小、根系大小株高、葉片大小、根系大?。ǘ┗瘜W(xué)診斷 分析植物、土壤的元素含量與事先經(jīng)過(guò)試驗(yàn)研究擬定的臨分析植物、土壤的元素含量與事先經(jīng)過(guò)試驗(yàn)研究擬定的臨界含量比較，或者以異常的與正常的直接進(jìn)行比較而作出豐缺界含量比較，或者以異常的與正常的直接進(jìn)行比較而作出豐缺判斷。判斷。比較：對(duì)植物而言，一般說(shuō)，植物分析結(jié)果對(duì)作物營(yíng)養(yǎng)狀比較：對(duì)植物而言，一般說(shuō)，植物分析結(jié)果對(duì)作物營(yíng)養(yǎng)狀況的反映是最直接的，所以是判斷營(yíng)養(yǎng)豐缺的最可靠依據(jù)。況的反映是最直接的，所以是判斷營(yíng)養(yǎng)豐缺的最可靠依據(jù)。對(duì)土壤分析：土壤分析結(jié)果，一般與作物營(yíng)養(yǎng)狀況有

12、密對(duì)土壤分析：土壤分析結(jié)果，一般與作物營(yíng)養(yǎng)狀況有密切關(guān)系，但其相關(guān)程度不如植株分析結(jié)果高切關(guān)系，但其相關(guān)程度不如植株分析結(jié)果高原因：作物營(yíng)養(yǎng)的缺乏受多種因素影響；土壤養(yǎng)分含量；原因：作物營(yíng)養(yǎng)的缺乏受多種因素影響；土壤養(yǎng)分含量；根系吸收養(yǎng)分的環(huán)境條件根系吸收養(yǎng)分的環(huán)境條件1植物組織速測(cè)診斷 采取對(duì)元素豐缺反應(yīng)敏感的某種組織，利用化學(xué)采取對(duì)元素豐缺反應(yīng)敏感的某種組織，利用化學(xué)的呈色反應(yīng)作快速測(cè)定，結(jié)果一般分級(jí)：極缺、缺、的呈色反應(yīng)作快速測(cè)定，結(jié)果一般分級(jí)：極缺、缺、一般、豐富一般、豐富應(yīng)用：在生產(chǎn)者急于知道答案以便迅速采取補(bǔ)救應(yīng)用：在生產(chǎn)者急于知道答案以便迅速采取補(bǔ)救措施情況下，可以避免大部分憑臆

13、測(cè)行事，以致貽誤措施情況下，可以避免大部分憑臆測(cè)行事，以致貽誤生產(chǎn)。生產(chǎn)。對(duì)常規(guī)生產(chǎn)的細(xì)胞管理也有指導(dǎo)意義。對(duì)常規(guī)生產(chǎn)的細(xì)胞管理也有指導(dǎo)意義。2葉片分析診斷： 以葉片常規(guī)分析結(jié)果與事先制訂的臨界作比較，來(lái)判斷營(yíng)以葉片常規(guī)分析結(jié)果與事先制訂的臨界作比較，來(lái)判斷營(yíng)養(yǎng)元素豐缺。養(yǎng)元素豐缺。優(yōu)點(diǎn)：比速測(cè)法精確可靠；測(cè)定范圍幾乎包括植物必需的優(yōu)點(diǎn)：比速測(cè)法精確可靠；測(cè)定范圍幾乎包括植物必需的全部元素；果樹上應(yīng)用比農(nóng)作物更廣泛成功全部元素；果樹上應(yīng)用比農(nóng)作物更廣泛成功3土壤分析診斷：分為：速測(cè)、實(shí)驗(yàn)室常規(guī)測(cè)定分為：速測(cè)、實(shí)驗(yàn)室常規(guī)測(cè)定一般測(cè)定其速效養(yǎng)分，而含量一般與作物產(chǎn)量無(wú)相關(guān)性，一般測(cè)定其速效養(yǎng)分，而

14、含量一般與作物產(chǎn)量無(wú)相關(guān)性，測(cè)定結(jié)果與事先擬定好的標(biāo)準(zhǔn)比較判斷其豐缺。測(cè)定結(jié)果與事先擬定好的標(biāo)準(zhǔn)比較判斷其豐缺。 （三）施肥診斷 以施肥方式提供擬試元素肥料進(jìn)行檢驗(yàn)以施肥方式提供擬試元素肥料進(jìn)行檢驗(yàn)1葉片噴、涂、葉脈注射試驗(yàn)葉片噴、涂、葉脈注射試驗(yàn)用于已生產(chǎn)癥狀時(shí)的應(yīng)急診斷。用于已生產(chǎn)癥狀時(shí)的應(yīng)急診斷。優(yōu)點(diǎn)：見效快（直接處理葉片）優(yōu)點(diǎn)：見效快（直接處理葉片）不與土壤接觸，避免養(yǎng)分被土壤固定而無(wú)效不與土壤接觸，避免養(yǎng)分被土壤固定而無(wú)效用料少，經(jīng)濟(jì)省事。用料少，經(jīng)濟(jì)省事。濃度范圍一般濃度范圍一般0.1-0.5%.2.對(duì)比試驗(yàn)：設(shè)施與不施兩個(gè)處理，也可結(jié)合進(jìn)行肥對(duì)比試驗(yàn)：設(shè)施與不施兩個(gè)處理，也可結(jié)合

15、進(jìn)行肥料用量和形態(tài)試驗(yàn)，用于事前預(yù)測(cè)或應(yīng)急診斷。料用量和形態(tài)試驗(yàn)，用于事前預(yù)測(cè)或應(yīng)急診斷。3抽樣試驗(yàn)：為探測(cè)土壤可能缺乏某些可以采用這抽樣試驗(yàn)：為探測(cè)土壤可能缺乏某些可以采用這一方法。一方法。 設(shè)置設(shè)置n+2處理，（處理，（n為待測(cè)元素?cái)?shù)）為待測(cè)元素?cái)?shù)） 空白，全營(yíng)養(yǎng)、缺乏一個(gè)元素肥料的處理。空白，全營(yíng)養(yǎng)、缺乏一個(gè)元素肥料的處理。 （四）酶學(xué)診斷 原理：許多元素是酶的組分或活化劑，當(dāng)其缺乏時(shí)，與該元素原理：許多元素是酶的組分或活化劑，當(dāng)其缺乏時(shí)，與該元素有關(guān)的酶活性發(fā)生變化，兩者有明顯相關(guān)性有關(guān)的酶活性發(fā)生變化，兩者有明顯相關(guān)性優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：（1）靈敏度高：某些元素在植物體內(nèi)含量極微，如鉬）靈敏

16、度高：某些元素在植物體內(nèi)含量極微，如鉬 酶測(cè)法可避免開這種困難酶測(cè)法可避免開這種困難 monr； cu抗壞血酸酶抗壞血酸酶（2）相關(guān)性好：如）相關(guān)性好：如zn含量與碳酸酐酶活性基本一致。含量與碳酸酐酶活性基本一致。（3）酶促反應(yīng)變化遠(yuǎn)遠(yuǎn)早于形態(tài)變異，有利于早期診斷或潛在）酶促反應(yīng)變化遠(yuǎn)遠(yuǎn)早于形態(tài)變異，有利于早期診斷或潛在性缺乏的診斷。性缺乏的診斷。不足：有關(guān)測(cè)試技術(shù)還未臻完善，實(shí)用的還不多。不足：有關(guān)測(cè)試技術(shù)還未臻完善，實(shí)用的還不多。 （五）其它診斷方法 1遙感：通過(guò)光譜分析獲得信息遙感：通過(guò)光譜分析獲得信息利用葉片對(duì)光波反射特性，測(cè)定其反射率利用葉片對(duì)光波反射特性，測(cè)定其反射率來(lái)判斷營(yíng)養(yǎng)豐缺

17、。來(lái)判斷營(yíng)養(yǎng)豐缺。如：一般綠葉反射的可見光范圍為如：一般綠葉反射的可見光范圍為400-700nm，同時(shí)在近紅外波段同時(shí)在近紅外波段800-1200nm有高反有高反射率。射率。缺氮水稻，可見光域顯示高反射率；近紅外缺氮水稻，可見光域顯示高反射率；近紅外部分低反射率部分低反射率以群體為研究對(duì)象以群體為研究對(duì)象2電子探針電子探針x射線顯微分析射線顯微分析植物體內(nèi)養(yǎng)分分布植物體內(nèi)養(yǎng)分分布細(xì)胞內(nèi)養(yǎng)分分布細(xì)胞內(nèi)養(yǎng)分分布根根土界面養(yǎng)分分布土界面養(yǎng)分分布植物營(yíng)養(yǎng)植物營(yíng)養(yǎng)元素作用機(jī)理元素作用機(jī)理3組織化學(xué)診斷：光學(xué)、電子顯微鏡判斷組織化學(xué)診斷：光學(xué)、電子顯微鏡判斷缺素與解剖結(jié)構(gòu)關(guān)系。缺素與解剖結(jié)構(gòu)關(guān)系。缺缺b：

18、花粉、根尖、葉柄、細(xì)胞壁花粉、根尖、葉柄、細(xì)胞壁三植物營(yíng)養(yǎng)診斷的程度三植物營(yíng)養(yǎng)診斷的程度 （一）診斷的目的：（一）診斷的目的：1缺何種元素缺何種元素2是否存在潛在缺乏是否存在潛在缺乏3缺素原因：土壤、吸收缺素原因：土壤、吸收4確定某種作物缺某元素的臨界值確定某種作物缺某元素的臨界值5擬定合理施肥方案擬定合理施肥方案（二）步驟（二）步驟1觀察：觀察：指標(biāo)：生長(zhǎng)速度、株型長(zhǎng)相、色澤等指標(biāo)：生長(zhǎng)速度、株型長(zhǎng)相、色澤等排除無(wú)營(yíng)養(yǎng)元素以外的其它原因，如病蟲害、藥害、連作障排除無(wú)營(yíng)養(yǎng)元素以外的其它原因，如病蟲害、藥害、連作障礙、異常天氣（旱、澇、溫、冷、鹽、光）礙、異常天氣（旱、澇、溫、冷、鹽、光）2調(diào)查調(diào)查（1）癥狀類型及特點(diǎn)：色澤、斑點(diǎn)、形狀、長(zhǎng)相）癥狀類型及特點(diǎn)：色澤、斑點(diǎn)、形狀、長(zhǎng)相、地下部、老葉、新葉、地下部、老葉、新葉（2）環(huán)境條件：土壤：類型、地形、母質(zhì)、質(zhì)地）環(huán)境條件：土壤：類型、地形、母質(zhì)、質(zhì)地、水分條件、水分條件天氣：陰雨、干旱天氣：陰雨、干旱（3）發(fā)病經(jīng)