氮、磷、鉀、鐵元素對植物生長的影響

1、邯鄲學(xué)院綜合性實驗論文題 目 氮、磷、鉀、鐵元素對植物生長的影響學(xué) 生 劉冬霞指導(dǎo)教師 李志亮 教授年 級 2009 級 本科班專 業(yè) 生物科學(xué)二級學(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 植物生長需要各種元素，缺一不可，不能相互代替。本實驗通過無土栽 培技術(shù)對番茄幼苗，了解氮、磷、鉀、鐵元素在植物生長中的作用及對植物生長 的影響。葉綠素含量、電導(dǎo)率、植株的根莖葉觀察、鮮重的測量幾項生物指標(biāo)皆 表明缺素對植物影響嚴(yán)重。關(guān)鍵詞 番茄缺素培養(yǎng)缺素癥狀 無土栽培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 無土栽培技術(shù)1.2 番茄缺素實驗的應(yīng)用1.3 立題根據(jù)與目的意義2 材料與方法2.1 實驗研究材料2.2 缺素培養(yǎng)的方法和生物指標(biāo)的測定2.2.1 缺少氮、磷、鉀、鐵元素植物表現(xiàn)出的癥狀2.2.2 葉綠素含量測定2.2.3 細胞膜穩(wěn)定性測定3 結(jié)果與分析3.1 全素、缺素培養(yǎng)的結(jié)果3.2 葉綠素含量的測定結(jié)果3.3 細胞

5、膜穩(wěn)定性的測定結(jié)果3.4 株高、葉片數(shù)、植物的鮮重測量4 討論圖版參考文獻致謝/、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 無土栽培技術(shù)無土栽培( soilless culture )是指不用天然土壤而用基質(zhì)或僅育苗時用基質(zhì)，在定 植以后用營養(yǎng)液進行灌溉的栽培方法。 由于無土栽培可人工創(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，充分滿足作物對礦質(zhì)營養(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。.1.2 番茄缺素實驗的應(yīng)用 植物缺少氮、磷、鉀、鐵元素會表現(xiàn)出不同的癥狀，因此可以通過控制個元素的控制 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 來應(yīng)用實際生活番茄施肥。. 1.3 立題根據(jù)與目的意義通過植物的溶液培養(yǎng)和形態(tài)、生理生化指標(biāo)測定等實驗操作，掌握植物無土栽培技術(shù)， 了解氮、磷、鉀、鐵元素在植物生長中的作用及對植物生長的影響。使學(xué)生在科學(xué)態(tài)度、實 驗技能、自主探究、團結(jié)協(xié)作等方面獲得初步訓(xùn)練。為后續(xù)遺傳學(xué)、細胞生物學(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

7、驗研究材料番茄幼苗、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)幼苗長到約4至5cm高時，選擇生長勢相同的植株進行培養(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在陽光充足的地方下培養(yǎng)該苗。5每天要補足缸內(nèi)的水分，即加蒸餾水至原來的高度，每周更換一次培養(yǎng)液。 6實驗過程中經(jīng)常注意觀察植株生長狀況（如根、莖、葉的長勢、顏色等，可拍圖片） 做好記錄和測定，每 1-2 周 1 次，培養(yǎng) 5 周以上。（1）形態(tài)特征（拍圖片） 。（2）測量株高、葉片數(shù)、植物的鮮重。（3）測定葉片的葉綠素含量。6 之間。，并4）測定葉片細胞膜穩(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，因為缺磷阻礙了糖分的運輸，葉片積累大量糖分，有利于花色素苷的形成。缺磷時，開花期和成熟期都植物缺氮時，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，子實不飽滿，產(chǎn)量低；植物缺磷時，蛋白質(zhì)合成受阻，新的細胞質(zhì) 和細胞核形成較少，影響細胞分裂，生長緩慢，葉小，分枝或分蘗減少，植株矮小。葉色暗 綠，可能是細胞生長慢葉綠色含量相對升高。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，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，卻綠開始在

11、較老的葉子，后來發(fā)展到植株基部，也有葉緣枯焦，葉子彎卷或皺縮起來；植物缺鐵時，葉脈間缺綠，與缺鎂癥狀相反，缺鐵發(fā)生于幼葉，因為鐵不 易從老葉轉(zhuǎn)移出來，缺鐵過甚或過久，葉脈也缺綠，全葉白化。2.2.2葉綠素含量的測定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，作為對照，在721分光光度計下分別以 665nm和649nm波長測出該色素液的 光密度。計算結(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細胞膜穩(wěn)定性的測定結(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)根長至2 3cm時，即可用作實驗。2 將幼苗移栽到帶土小塑料缽中，進行不澆水的干旱脅迫，測定葉片電導(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)儀測定電導(dǎo)率；測定后的材料再放入100C恒溫水浴中處理 25 min，自然冷卻至室溫，再測定水浴后的電導(dǎo)率，并計算細胞膜 穩(wěn)定性。細胞膜穩(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，可能是細胞生長慢葉綠色含量相對升高，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，卻綠開始在較老的葉子，后來發(fā)展到植株基部，也有葉緣枯焦，葉子彎卷或皺縮起來，癥狀表現(xiàn)為缺鉀。第四組：葉脈間缺 綠，缺鐵過甚或過久，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，營其中缺氮、缺鐵下降葉綠素a和b的最大吸收波長不同分別為649nm、665nm。養(yǎng)液中缺少任何一種營養(yǎng)元素對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細胞膜穩(wěn)定性的測定結(jié)果缺素對植株葉片細胞膜穩(wěn)定性的影響營養(yǎng)液類型圖示不同處理條件下植株細胞膜穩(wěn)定性不同處理條件下，細胞

15、膜均會損傷，從而引起電解質(zhì)滲漏。 因此可以通過測量植株電導(dǎo) 率并計算出細胞膜穩(wěn)定性，通過比較可得知細胞膜受損傷程度。從圖中可以看出，除對照組外，缺磷時細胞膜穩(wěn)定性最高即細胞受損傷程度最大。3.4株高、葉片數(shù)、植物的鮮重測量完全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，對植

16、物的生命活動有舉足輕重的作用，故氮又稱為生命元素。氮素在植物體內(nèi)可以自由移動。缺氮時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，但幼葉可較長時間保持綠色。磷磷與光合作用、 呼吸作用和其他代謝過程有關(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，植物細胞中的 磷酸鹽起到酸堿緩沖作用，可以說，沒有磷，植物的全部代謝活動都不能進行。在植物體內(nèi)能從一個器官轉(zhuǎn)移到另一個器官, 進行重新分配。 磷在老葉較少, 而在幼葉、 花和種子中較多。缺磷時首先表現(xiàn)在成熟的老葉。鉀不參與植物體內(nèi)重要有機物的組成。 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。 對細胞 滲透勢的調(diào)節(jié)起著關(guān)鍵的作用。鉀和氮、磷一樣,在植物體內(nèi)的移動性很強。 在所有新生組織和新生的部分,都含有很 多鉀。缺鉀時,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。 土壤中有三價鐵也有二價鐵, 一般認(rèn)為二價鐵是植 物吸收的主要形式。 因此, 三價鐵必須在輸入細胞質(zhì)之前在根的表面還原成二價鐵。但對禾本科植物來說, 三價鐵的吸收是十分重要的。 鐵有二個重要功能： 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 （細胞色素和細胞色素氧化酶） 和鐵硫蛋白的組分。 還是許多重要氧化酶如過氧化物酶和過 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，概括來說起著4個方面的生理作用：細胞結(jié)構(gòu)物質(zhì)的組成成分；植物生命活動的調(diào)節(jié)者，參與酶的活動；起著電化學(xué)作用，即離子濃度的