氮、磷、鉀、鐵元素對(duì)植物生長(zhǎng)的影響

1、邯鄲學(xué)院綜合性實(shí)驗(yàn)論文題 目 氮、磷、鉀、鐵元素對(duì)植物生長(zhǎng)的影響學(xué) 生 劉冬霞指導(dǎo)教師 李志亮 教授年 級(jí) 2009 級(jí) 本科班專 業(yè) 生物科學(xué)二級(jí)學(xué)院 生物科學(xué)系系、部）邯鄲學(xué)院生物科學(xué)系2011年5月摘 要 植物生長(zhǎng)需要各種元素，缺一不可，不能相互代替。本實(shí)驗(yàn)通過(guò)無(wú)土栽 培技術(shù)對(duì)番茄幼苗，了解氮、磷、鉀、鐵元素在植物生長(zhǎng)中的作用及對(duì)植物生長(zhǎng) 的影響。葉綠素含量、電導(dǎo)率、植株的根莖葉觀察、鮮重的測(cè)量幾項(xiàng)生物指標(biāo)皆 表明缺素對(duì)植物影響嚴(yán)重。關(guān)鍵詞 番茄缺素培養(yǎng)缺素癥狀 無(wú)土栽培Research on Tomato Seedling which is Short of Mineral Eleme

2、ntDongxia Liu Directed by Professor Zhiliang Li Abstract Plant growth requires a variety of elements which are indispensable and impossible to substitute each other . This experiment of soilless cultivation techniques on tomato seedlings is amid at understanding the operation of nitrogen phosphorus

3、, potassium and iron in the process of plant growth as well as their influence on plant growth . Chlorophyll content , conductivity , plant root 's and stem 's observation , measuremoef nfrtesh weigh of all that a number of biological have indicated the seriously affection of plant nutrient

4、deficiency.Key words Tomato ; Lack ing elements culture ; Lacking elements symptom; Soilless cultureKey words g elements symptom;目錄1前言11.1 無(wú)土栽培技術(shù)1.2 番茄缺素實(shí)驗(yàn)的應(yīng)用1.3 立題根據(jù)與目的意義2 材料與方法2.1 實(shí)驗(yàn)研究材料2.2 缺素培養(yǎng)的方法和生物指標(biāo)的測(cè)定2.2.1 缺少氮、磷、鉀、鐵元素植物表現(xiàn)出的癥狀2.2.2 葉綠素含量測(cè)定2.2.3 細(xì)胞膜穩(wěn)定性測(cè)定3 結(jié)果與分析3.1 全素、缺素培養(yǎng)的結(jié)果3.2 葉綠素含量的測(cè)定結(jié)果3.3 細(xì)胞

5、膜穩(wěn)定性的測(cè)定結(jié)果3.4 株高、葉片數(shù)、植物的鮮重測(cè)量4 討論圖版參考文獻(xiàn)致謝/、八.1 前言 為了提高番茄的質(zhì)量和產(chǎn)量，研究番茄的缺素癥狀就很有必要了，為更有效的掌握番 茄營(yíng)養(yǎng)管理提高科學(xué)依據(jù)。本文以番茄缺氮、磷、鉀、鐵元素 , 利用溶液培養(yǎng)，分析番茄缺 素的生理變化和癥狀。. 1.1 無(wú)土栽培技術(shù)無(wú)土栽培( soilless culture )是指不用天然土壤而用基質(zhì)或僅育苗時(shí)用基質(zhì)，在定 植以后用營(yíng)養(yǎng)液進(jìn)行灌溉的栽培方法。 由于無(wú)土栽培可人工創(chuàng)造良好的根際環(huán)境以取代土壤 環(huán)境，有效防止土壤連作病害及土壤鹽分積累造成的生理障礙，充分滿足作物對(duì)礦質(zhì)營(yíng)養(yǎng)、 水分、氣體等環(huán)境條件的需要，栽培用的

6、基本材料又可以循環(huán)利用，因此具有省水、省肥、 省工、高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)等特點(diǎn)。.1.2 番茄缺素實(shí)驗(yàn)的應(yīng)用 植物缺少氮、磷、鉀、鐵元素會(huì)表現(xiàn)出不同的癥狀，因此可以通過(guò)控制個(gè)元素的控制 培養(yǎng)各種缺素的的植物， 最終可以記錄下各種缺素的植物所表現(xiàn)出的癥狀。 根據(jù)表現(xiàn)的癥狀 來(lái)應(yīng)用實(shí)際生活番茄施肥。. 1.3 立題根據(jù)與目的意義通過(guò)植物的溶液培養(yǎng)和形態(tài)、生理生化指標(biāo)測(cè)定等實(shí)驗(yàn)操作，掌握植物無(wú)土栽培技術(shù)， 了解氮、磷、鉀、鐵元素在植物生長(zhǎng)中的作用及對(duì)植物生長(zhǎng)的影響。使學(xué)生在科學(xué)態(tài)度、實(shí) 驗(yàn)技能、自主探究、團(tuán)結(jié)協(xié)作等方面獲得初步訓(xùn)練。為后續(xù)遺傳學(xué)、細(xì)胞生物學(xué)、植物組織 培養(yǎng)的學(xué)習(xí)奠定基礎(chǔ)。2 材料與方法2.1 實(shí)

7、驗(yàn)研究材料番茄幼苗、培養(yǎng)缸、棉花、 pH試紙、燒杯、量筒、天平Ca（NO3）2、KH2PO4 MgS04 7H2O KCI、NaH2PO4 NaCI、CaSO4- 2H2O FeCI3、H3BO3 ZnCI2、CuSO4- 5H2O H2MOO4 MnCI2.2.2 缺素培養(yǎng)的方法和生物指標(biāo)的測(cè)定缺素培養(yǎng)的方法1 將番茄種子在蒸餾水吸脹后，播于干凈的沙中，當(dāng)幼苗長(zhǎng)到約4至5cm高時(shí)，選擇生長(zhǎng)勢(shì)相同的植株進(jìn)行培養(yǎng)。2.配制溶液（1）按下表數(shù)值配制培養(yǎng)液的原液（表1）試劑名稱在1升水中的克數(shù)試劑名稱在1升水中的克數(shù)Ca(NO3)2100.00NaH2PO425.00KH2PO425.00NaCI9

8、.00MgSO4 7H2O25.00CaSO4 2H2O103.00KCI12.00FeCI31.25微量元素原液 :（ 表 2）藥品G/L藥品G/LH3BO32.86H2MoO40.02ZnCI20.22MnCI20.08CuS04 5H2O0.082）按下表分別配制不同的培養(yǎng)液， 并將培養(yǎng)液分別放到培養(yǎng)缸內(nèi)， 然后調(diào) pH5.5標(biāo)記（完全培養(yǎng)、缺:N培養(yǎng)、缺決P培養(yǎng)、i缺 K 培養(yǎng)、缺 Fe 培養(yǎng)、水培養(yǎng)）。原液名稱配制培養(yǎng)液所需 ml/l完全液缺N缺P(pán)缺K缺 Fe蒸餾水Ca(NO3)210101010KH2PO4101010MgS04 7H2O1010101010KCl10101010N

9、aH2PO410NaCl1010CaS04 2H2O10FeCL310101010微量元素11111蒸餾水94994994994995910003把幼苗栽在培養(yǎng)缸上用棉花固定，根部一定要與溶液接觸。4在陽(yáng)光充足的地方下培養(yǎng)該苗。5每天要補(bǔ)足缸內(nèi)的水分，即加蒸餾水至原來(lái)的高度，每周更換一次培養(yǎng)液。 6實(shí)驗(yàn)過(guò)程中經(jīng)常注意觀察植株生長(zhǎng)狀況（如根、莖、葉的長(zhǎng)勢(shì)、顏色等，可拍圖片） 做好記錄和測(cè)定，每 1-2 周 1 次，培養(yǎng) 5 周以上。（1）形態(tài)特征（拍圖片） 。（2）測(cè)量株高、葉片數(shù)、植物的鮮重。（3）測(cè)定葉片的葉綠素含量。6 之間。，并4）測(cè)定葉片細(xì)胞膜穩(wěn)定性221缺少氮、磷、鉀、鐵元素植物表現(xiàn)

10、出的癥狀是呈紅色或紫色，因?yàn)槿绷鬃璧K了糖分的運(yùn)輸，葉片積累大量糖分，有利于花色素苷的形成。缺磷時(shí)，開(kāi)花期和成熟期都植物缺氮時(shí)，植株矮小，葉小色淡（葉綠素含量少）或是發(fā)紅（氮少用于合成氨基酸的糖類也少，余下較多的糖類形成較多花色素苷，故呈紅色），分枝（分蘗）少，花少，子實(shí)不飽滿，產(chǎn)量低；植物缺磷時(shí)，蛋白質(zhì)合成受阻，新的細(xì)胞質(zhì) 和細(xì)胞核形成較少，影響細(xì)胞分裂，生長(zhǎng)緩慢，葉小，分枝或分蘗減少，植株矮小。葉色暗 綠，可能是細(xì)胞生長(zhǎng)慢葉綠色含量相對(duì)升高。某些植物（如油菜）葉子又延遲，產(chǎn)量低，抗 性減弱；植物缺鉀時(shí)，植株莖稈柔弱易倒伏，抗旱性和抗寒性均差，葉色變黃，逐漸壞死。由于鉀能移到幼葉上，卻綠開(kāi)始在

11、較老的葉子，后來(lái)發(fā)展到植株基部，也有葉緣枯焦，葉子彎卷或皺縮起來(lái)；植物缺鐵時(shí)，葉脈間缺綠，與缺鎂癥狀相反，缺鐵發(fā)生于幼葉，因?yàn)殍F不 易從老葉轉(zhuǎn)移出來(lái)，缺鐵過(guò)甚或過(guò)久，葉脈也缺綠，全葉白化。2.2.2葉綠素含量的測(cè)定1.稱取0.1克新鮮葉片，剪碎，放在研缽中，加入乙醇10ml共研磨成勻漿，再加 5ml乙醇，過(guò)濾，最后將濾液用乙醇定容到25ml。2取一光徑為1cm的比色杯，注入上述的葉綠素乙醇溶液，另加乙醇注入另一同樣規(guī)格的比色杯中，作為對(duì)照，在721分光光度計(jì)下分別以 665nm和649nm波長(zhǎng)測(cè)出該色素液的 光密度。計(jì)算結(jié)果：葉綠素的濃度（mg/L）x提取液體積（ml ）x稀釋倍數(shù)葉綠素的含量

12、（mg/g）=103 x樣品鮮重（或干重）（g）2.2.3細(xì)胞膜穩(wěn)定性的測(cè)定結(jié)果1取番茄種子，用水吸脹，萌發(fā)后移到蒙著塑料窗紗的杯上，杯中充以水，讓根穿過(guò)網(wǎng)孔垂直伸入水中（也可以將種子種植于濕砂中），當(dāng)根長(zhǎng)至2 3cm時(shí)，即可用作實(shí)驗(yàn)。2 將幼苗移栽到帶土小塑料缽中，進(jìn)行不澆水的干旱脅迫，測(cè)定葉片電導(dǎo)率。3.方法：將番茄葉片稱鮮重（0.51 g ）并剪成12 cm的小段，放入試管，加入蒸餾水至總體積為20 ml，振蕩20 min，用DDS-307型電導(dǎo)儀測(cè)定電導(dǎo)率；測(cè)定后的材料再放入100C恒溫水浴中處理 25 min，自然冷卻至室溫，再測(cè)定水浴后的電導(dǎo)率，并計(jì)算細(xì)胞膜 穩(wěn)定性。細(xì)胞膜穩(wěn)定性=

13、（煮前電導(dǎo)率 /煮后電導(dǎo)率）x 100%4 .記錄結(jié)果。3結(jié)果與分析3.1全素、缺素培養(yǎng)的結(jié)果第一組：植株矮小，葉小色淡（葉綠素含量少）或是發(fā)紅（氮少用于合成氨基酸的糖類也少，余下較多的糖類形成較多花色素苷，故呈紅色）為缺氮表現(xiàn)癥狀。第二組：植株矮 小，葉色暗綠，可能是細(xì)胞生長(zhǎng)慢葉綠色含量相對(duì)升高，癥狀表現(xiàn)為缺磷。第三組：植株莖 稈柔弱易倒伏葉色變黃，逐漸壞死。由于鉀能移到幼葉上，卻綠開(kāi)始在較老的葉子，后來(lái)發(fā)展到植株基部，也有葉緣枯焦，葉子彎卷或皺縮起來(lái)，癥狀表現(xiàn)為缺鉀。第四組：葉脈間缺 綠，缺鐵過(guò)甚或過(guò)久，葉脈也缺綠，全葉白化，癥狀表現(xiàn)為缺鐵。3.2葉綠素含量的測(cè)定結(jié)果結(jié)果得到植株所表現(xiàn)的的

14、癥狀明顯可以作為卻素標(biāo)準(zhǔn)，可以作為判斷某一未知植株是否缺少其中的某一種元素的標(biāo)準(zhǔn)。葉綠素a和b含量的測(cè)定結(jié)果如下：葉綠素含量口 665nm 649nm圖示 不同培養(yǎng)液中葉綠素含量從圖中可以看出，營(yíng)其中缺氮、缺鐵下降葉綠素a和b的最大吸收波長(zhǎng)不同分別為649nm、665nm。養(yǎng)液中缺少任何一種營(yíng)養(yǎng)元素對(duì)植株葉綠素含量都有不同程度的降低,顯著，這可能與氮是葉綠素的組成成分以及鐵能促進(jìn)葉綠素的生物合成有關(guān)。缺鐵的葉綠素含量最低可能由于葉片發(fā)白，影響光合作用，從而減少葉綠素含量。3.3細(xì)胞膜穩(wěn)定性的測(cè)定結(jié)果缺素對(duì)植株葉片細(xì)胞膜穩(wěn)定性的影響營(yíng)養(yǎng)液類型圖示不同處理?xiàng)l件下植株細(xì)胞膜穩(wěn)定性不同處理?xiàng)l件下，細(xì)胞

15、膜均會(huì)損傷，從而引起電解質(zhì)滲漏。 因此可以通過(guò)測(cè)量植株電導(dǎo) 率并計(jì)算出細(xì)胞膜穩(wěn)定性，通過(guò)比較可得知細(xì)胞膜受損傷程度。從圖中可以看出，除對(duì)照組外，缺磷時(shí)細(xì)胞膜穩(wěn)定性最高即細(xì)胞受損傷程度最大。3.4株高、葉片數(shù)、植物的鮮重測(cè)量完全NPKFe水株高15cm8.5cm3.5cm12cm13cm5cm鮮重1.005g0.664g0.307g0.469g0.7.g0.136g葉片數(shù)2014141420114討論氮是構(gòu)成蛋白質(zhì)的主要成分。氮存在于核酸、磷脂、葉綠素、輔酶、植物激素（如吲哚 乙酸、激動(dòng)素等）和多種維生素（如 B1，B2, B6, PP等）中。由于氮作為組成植物體中許 多基本結(jié)構(gòu)物質(zhì)的組分，對(duì)植

16、物的生命活動(dòng)有舉足輕重的作用，故氮又稱為生命元素。氮素在植物體內(nèi)可以自由移動(dòng)。缺氮時(shí)幼葉向老葉吸收氮素，老葉出現(xiàn)缺綠病。嚴(yán)重的 情況下老葉完全變黃枯死，但幼葉可較長(zhǎng)時(shí)間保持綠色。磷磷與光合作用、 呼吸作用和其他代謝過(guò)程有關(guān)， 磷是核苷酸和膜脂的組成成分。 磷存 在于ATP, ADP AMP和焦磷酸（PPi ）中，在能量代謝中起重要作用。此外，植物細(xì)胞中的 磷酸鹽起到酸堿緩沖作用，可以說(shuō)，沒(méi)有磷，植物的全部代謝活動(dòng)都不能進(jìn)行。在植物體內(nèi)能從一個(gè)器官轉(zhuǎn)移到另一個(gè)器官, 進(jìn)行重新分配。 磷在老葉較少, 而在幼葉、 花和種子中較多。缺磷時(shí)首先表現(xiàn)在成熟的老葉。鉀不參與植物體內(nèi)重要有機(jī)物的組成。 鉀是光

17、合作用、 呼吸作用中許多重要酶的活化劑, 鉀也是淀粉和蛋白質(zhì)合成所需要的酶的活化劑。 鉀在不同的水平上影響著光合作用。 對(duì)細(xì)胞 滲透勢(shì)的調(diào)節(jié)起著關(guān)鍵的作用。鉀和氮、磷一樣,在植物體內(nèi)的移動(dòng)性很強(qiáng)。 在所有新生組織和新生的部分,都含有很 多鉀。缺鉀時(shí),植株變?nèi)跻椎狗?葉色變黃,葉子卷曲,逐漸壞死。植物從土壤中主要吸收氧化態(tài)的鐵。 土壤中有三價(jià)鐵也有二價(jià)鐵, 一般認(rèn)為二價(jià)鐵是植 物吸收的主要形式。 因此, 三價(jià)鐵必須在輸入細(xì)胞質(zhì)之前在根的表面還原成二價(jià)鐵。但對(duì)禾本科植物來(lái)說(shuō), 三價(jià)鐵的吸收是十分重要的。 鐵有二個(gè)重要功能： 一是某些酶和許多傳遞電 子蛋白的重要組成, 二是調(diào)節(jié)葉綠體蛋白和葉綠素的合

18、成。 鐵是氧化還原體系中的血紅蛋白 （細(xì)胞色素和細(xì)胞色素氧化酶） 和鐵硫蛋白的組分。 還是許多重要氧化酶如過(guò)氧化物酶和過(guò) 氧化氫酶的組分。 鐵又是固氮酶中鐵蛋白和鉬鐵蛋白的金屬成分, 在生物固氮中起作用。 鐵 雖然不是葉綠素的組成成分，但葉綠素生物合成中的一些酶需要Fe2+的參與。鐵對(duì)葉綠體蛋白如基粒中的結(jié)構(gòu)蛋白的合成起重要作用。 缺鐵條件下, 葉綠素合成受阻, 至少部分是由 于蛋白質(zhì)合成削弱所致。鐵進(jìn)入植物體后即處于固定狀態(tài), 不易轉(zhuǎn)移。 所以缺鐵植物的幼葉表現(xiàn)出明顯的葉脈間 缺綠。植物的礦質(zhì)元素在植物體內(nèi)起著不同的作用，概括來(lái)說(shuō)起著4個(gè)方面的生理作用：細(xì)胞結(jié)構(gòu)物質(zhì)的組成成分；植物生命活動(dòng)的調(diào)節(jié)者，參與酶的活動(dòng)；起著電化學(xué)作用，即離子濃度的