植物生理学实验综合论文-《矿质元素对植物生长的影响》.doc

植物生理学实验综合论文 矿质元素对植物生长的影响 学院： 学号： 姓名： 摘 要：植物在其自养生活中，除了从土壤中吸收水分外，还必须吸收矿质元素，并将吸收的矿质元素运输到需要的部位加以同化利用，以维持其正常的生命活动。N、P、K、Ca、Mg、Fe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。用植物无土培养法，对二叶一心得玉米幼苗进行缺素培养。配制完全营养液以及缺N、P、K、Ca、Mg 、Fe元素的缺素培养液进行无土培养，培养3周后，取出对玉米进行生理生化指标测量。测定根冠比、RGB、根系总吸收面积、活跃吸收面积、吸收面积、叶绿体色素含量。实验结果表明：在六种缺素培养下的玉米幼苗，生长情况明显差于全素培养的玉米幼苗，且各缺素症状表现在不同部位。缺素培养下，植物生长速率下降，根冠比改变，对植物生长产生了很大影响。关键词：缺素培养 缺素症状 生理指标 叶绿素前 言：植物对各种营养元素的需要量尽管不一样，但各种营养元素在植物的生命代谢中各自有不同的生理功能，相互间是同等重要和不可代替的。将植物必需元素按一定比例配成培养液来培养植物，可使植物正常生长发育，如缺少某一必需元素，则表现出相应的缺素症状并影响其生长速率和根冠比。 本文以N、P、K、Ca、Mg、Fe这6种植物必需的矿质元素，利用营养液培育方法，分析使植物发生相应的生理生化并影响其生长发育而产生相应症状。如缺乏这些元素可产生特有的缺素症状；生长速率下降；根冠比改变；根的活力及物质、积累受影响等，进而对生理指标测定产生一定的影响。学习无土栽培的技术，观察N、P、K、Ca、Mg、Fe元素的缺素症状，加强对元素的生理功能。本组中的实验由8人共同完成，分别为完全培养、完全培养、缺N、缺P、缺K、缺Ca、缺Mg、缺Fe。本人做完全培养的工作，以下方法和操作介绍以完全培养为对照，实验结论为本组所有实验的共同分析。1、材料与方法：1.1材料：玉米幼苗1.2 仪器设备：缺素培养：烧杯 移液管 试剂瓶 量筒 棕色玻璃广口瓶 胶塞 根系总吸收面积和活跃吸收面积的测定（甲烯蓝吸附法）：分光光度计 烧杯 量筒 移液管 试管 容量瓶 叶绿体色素含量测定（分光光度计）:分光光度计 电子天平 研钵 玻棒 容量瓶 小漏斗 滴管 小量筒 滤纸 吸水纸 擦镜纸1.3 试剂：Ca(NO3)2 、KNO3 、MgSO4、KH2PO4、CaCl2 、NaH2PO4 、NaNO3 、Na2SO4 、EDTA-Fe、微量元素、0.0002mol/L甲烯蓝溶液、10g/ml甲烯蓝溶液、乙醇、丙酮、石英砂、碳酸钙粉1.4 方法试验设7个处理。分别为完全营养液、缺N营养液、缺P营养液、缺K营养液、缺Ca营养液、缺Mg营养液、缺Fe营养液，以这些缺素营养液作为水培材料，将两叶期玉米幼苗去胚后放入棕色培养瓶上培养。表1 完全培养液和各种缺素培养液配置储备液每100ml 培养液中各种贮备液的用量（ml）完全缺N缺P缺K缺Ca缺Mg 缺FeCa(NO3)20.50.50.50.50.5KNO30.50.50.50.50.5MgSO40.50.50.50.50.50.5KH2PO40.50.50.10.50.50.5CaCl20.5NaH2PO40.5NaNO30.50.5Na2SO40.5EDTA-Fe0.50.50.50.50.50.5微量元素0.10.10.10.10.10.10.11.4.1缺素培养：（1）配置培养液在500ml棕色广口瓶中装200ml蒸馏水，按表1加储备液，边加边搅，以防止出现沉淀。加完储备液后再补足蒸馏水至500ml，即为完全培养液或缺乏某元素的培养液。贴上标签，写明日期、缺素、专业、姓名。（2）生长测量挑选生长一致（株高、根长、叶片数基本相同）且健壮的植株，除去胚乳，在吸水纸上轻轻吸干根部水分，测量株高、根长、叶片数和整株鲜重，记录。（3）移栽将植株小心地通过广口瓶胶塞圆孔，用棉花固定，使根系浸入培养液中。为是根系生长良好，最好在胶塞和培养液之间保留一定空隙，以利通气。将培养瓶放在阳光充足、温度适宜（2025）的地方培养。1.4.2症状观察与生长测量：注意观察和记录玉米苗在不同成分下培养所表现的形态特征：长势、叶色、症状表现和出现症状的部位。待幼苗表现出明显的症状（三周）后结束实验，并测量株高、根长、叶片数，用吸水纸轻轻吸干部分水分后，称取地上部鲜重和地下部鲜重。1.4.3生理生化指标测定：（1）根系总吸收面积和活跃吸收面积测定（甲烯蓝吸附法）用吸水纸吸干根系上的水后测重，记录。在3个编号为1、2、3的烧杯中加入根系重量10倍体积的0.0002molL-1甲烯蓝溶液，将根在1、2、3号烧杯中依次浸泡1.5分钟，从1、2、3烧杯中分别取1ml到编号为1、2、3的试管中，每个试管中加蒸馏水9ml，并摇匀。用721型分光光度计比色（660nm、1cm光经的比色皿）直接读出吸光度A。根据A值代入回归方程计算根系总吸收面积和活跃吸收面积。公式如下：已知曲线回归方程为：y=0.159x；总吸收面积（m2）(74.8-c1)*v1+(74.8-c2)*v2*1.1m2/1000；活跃吸收面积（m2）(74.8-c3)*v3*1.1m2/1000；活跃吸收面积（%）=（活跃吸收面积/总吸收面积）*100；比根重（g.m-2）=根重量/总吸收面积；（2）植物根系活力的测定根据植物矿质吸收的理论，植物对溶质的最初吸收具有吸附的特性，根据根系对某种物质的吸附量来测定根的吸收面积。当根系在甲烯蓝溶液中已达到吸附饱和而仍留在溶液中时，根系的活跃部分能把原来吸附的物质吸收到细胞中去，因而继续吸附甲烯蓝。从后一吸附量求出活跃吸收面积，可作为根系活力的指标。（3）叶绿体色素的定量测定取玉米倒数第二叶片（完全、N、P、K、Mg）或取心叶（完全、Ca、Fe），去掉叶片主脉，用剪刀剪成0.5cm小段、混匀后称取0.1g。将称取的材料放入25ml的容量瓶中，加入80%的丙酮20ml，放在黑暗的条件下，浸泡一周，用80%丙酮定容至25ml，摇匀、备用。将叶绿体色素的浸提液倒入1cm光径的比色皿内，以浸提试剂（80%丙酮）为空白分别测定波长663nm、646nm和470nm下的吸光度。（4）生长速率及根冠比测定 用滤纸吸干玉米幼苗上的水，测量根的长度。除去枯死的叶片，称量玉米苗的总重量，并记录。然后用剪刀从根茎分界的部位剪开，将地上部和根分别放在电子天平上称量其鲜重，然后计算玉米幼苗的生长速率及根冠比。公式如下： 生长速率（RGR）=（Q2-Q1）/Q1(t2-t1) 根冠比（R/T）=地下部鲜重/地上部鲜重2、结果与分析2.1植物缺少某种元素的表现症状（1）完全正常，无病症完全正常，无病症（2）缺氮症状：新叶浅绿，老叶黄化枯焦，早衰。叶片早衰变黄，由下部叶片开始逐渐向上发展（因氮是可运转的元素，故老叶先变黄）。（3）缺磷症状：叶子呈现不正常的暗绿色或紫红色，生育期延缓。因磷可运转，故症状首先在老叶出现。（4）缺钾症状：叶色变黄，叶边缘焦枯，而叶组织逐渐坏死，并出现斑点症状。随生育期加重，早衰。由于叶中部生长仍较快，叶子会形成杯状弯曲或发生皱缩。钾是可运转的元素，故缺素症状首先出现在老叶。（5）缺钙症状：缺钙初期顶芽、幼叶呈淡绿色，继而叶尖出现典型的钩状，随后坏死。钙是不易被运转和重复利用的元素，故缺素症状首先表现在幼茎、幼叶上。（6）缺镁症状：由于叶绿素合成受阻，使叶片贫绿，叶面间明显失绿，出现清晰网状脉纹，有多种色泽斑点或斑块。从叶边缘开始枯黄，叶中央可保持一定绿色。（7）缺铁症状：铁在植物体内不易移动，缺铁时幼芽、幼叶缺绿发黄，脉间失绿，发展至整个叶片。甚至变为黄白色，而下部叶片仍为绿色。2.2 生长指标记录 由表2中数据可得出结论，完全培养液培养的幼苗的生长状况要好于其他缺素培养的幼苗。N、P、K、Ca、Mg、Fe等元素对植物生长都极为重要。缺K培养的玉米苗生长情况最差，株高、株重都较低，相对生长速率最低，这是因为缺K的玉米苗发育缓慢，植株生长矮小，节间缩短，叶片淡绿且带绿色条纹，老叶中的钾转移到新生组织中，下部叶片的叶尖、叶缘呈黄色或似火红焦枯，叶片与茎节的长度比例失调，叶长茎秆短。阻碍养分运向根部，使根系发育不良，出现早衰现象。缺乏任何一种必需元素一般都会使植株的根冠比增大，且大于完全培养下的植株根冠比，而相对生长速率一般也都小于完全培养下的植株生长速率。植株的重量、叶片数、株高等指标都小于完全培养下的植株指标。表2 形态变化缺素类型根冠比（R/T）RGR（gg-1d-1）症状观察完全0.2700.196茎秆粗壮，叶片多，宽大，颜色绿，根系发达缺氮0.6400.06幼苗矮化、瘦弱、生长缓慢、叶丛黄绿；叶片从叶尖开始变黄，慢慢致全株黄化，下部叶片早衰老化缺磷0.1390.264植株矮化，叶片不舒展，茎秆细弱；叶尖、叶缘失绿呈紫红色，后叶端枯死或变成暗紫褐色；生长缓慢矮缩，根系发育差缺钾0.3070.051发育缓慢，植株生长矮小，节间缩短，叶片淡绿且带绿色条纹缺钙0.4350.092幼苗叶片不能抽出或不展开，植株呈轻微黄绿色或引致矮化缺镁0.2750.162幼苗上部叶片发黄。叶脉间出现黄白相间的褪绿条纹，下部老叶片尖端和边缘呈紫红色；缺镁严重的叶边缘、叶尖枯死，全株叶脉间出现黄绿条纹或矮化缺铁0.3810.061幼叶脉间失绿，下部为黄绿色条纹，老叶绿色。严重时整个新叶失绿发白，失绿部分色泽一般不出现坏死斑点 2.3 根系活力测定 根系活力跟作物的产量有密切的关，根系活力越大。相应的生物产量和经济产量也就越大。根系活力强，吸收面积大，有利于根系吸收水分和养分。表3根系活力比较表缺素类型总吸收面积（m2/株）活跃吸收面积（m2/株）活跃吸收面积（%）完全1.580.7950缺氮0.1160.03227.6缺磷0.5110.2548.9缺钾0.220.154.5缺钙0.6390.33752.3缺镁0.1340.0214.6缺铁0.3360.171512.4 叶绿体色素的定量测定 叶绿体色素含量与光合作用及氮素营养有密切关系，是科学施肥、育种、光合、衰老及植物病理研究中的重要指标，常需要进行测定。4叶绿素含量的测定表 缺素类型色素含量 (mgg-1)a:bCT:CXaba+bCX完全1.210.371.580.183.278.78缺氮1.070.341.410.143.1510.07缺磷1.57290.55202.12490.19242.8511.04缺钾1.1660.3551.5210.19253.287.90缺钙2.2530.6622.8750.3463.6228.309缺镁1.060.361.420.152.949.47缺铁0.5450.1890.7340.0742.889.922.5 讨论实验所用元素均为植物必需元素，缺乏该种元素，植物生长发育受到限制，表现出专一的缺素症，而且这种元素的生理作用是直接的，而不是因土壤、培养液或介质的物理、化学或微生物条件所引起的间接结果。这些可概括为元素不可缺少性、不可替代性和直接功能性。N、P、K、Ca、Mg、Fe都是玉米幼苗生长过程中不可缺少的营养元素。由上述结果可以看出。各种元素出现的缺素时间并不相同，这些缺素症状出现的时间先后表明了玉米幼苗对这些元素的需求在生长时期上不同。这也反映出玉米幼苗在生长时期的需肥特点。针对这些特点，可以制定出一套适合玉米幼苗营养生长的营养液配方方案。满足其在各个生长时期的需肥要求，为玉米的栽培种植建立一套完善的营养管理体系。参考文献：1黄鑫等，玉米幼苗缺素症状研究。东北农业大学学报，2004，35（3）：272275.2叶尚红，陈疏影等，植物生理生化实验教程。云南科技出版社，2