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1、邯郸学院综合性实验论文题 目 氮、磷、钾、铁元素对植物生长的影响学 生 刘冬霞指导教师 李志亮 教授年 级 2009级 本科班专 业 生物科学二级学院 生物科学系（系、部） 邯郸学院生物科学系2011年5月摘 要 植物生长需要各种元素，缺一不可，不能相互代替。本实验通过无土栽培技术对番茄幼苗，了解氮、磷、钾、铁元素在植物生长中的作用及对植物生长的影响。叶绿素含量、电导率、植株的根茎叶观察、鲜重的测量几项生物指标皆表明缺素对植物影响严重。关键词 番茄 缺素培养 缺素症状 无土栽培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 roots and stems observation , measurement of fresh weigh of all that a number of biological have indicated the seriously affection of plant nutrient deficiency.
4、 Key words Tomato ; Lacking elements culture ; Lacking elements symptom; Soilless cultureAbstract 窗体顶端朗读显示对应的拉丁字符的拼音Key words g elements symptom; 目录1 前言1 1.1无土栽培技术 1.2 番茄缺素实验的应用 1.3 立题根据与目的意义2 材料与方法 2.1 实验研究材料 2.2缺素培养的方法和生物指标的测定 2.2.1 缺少氮、磷、钾、铁元素植物表现出的症状 2.2.2 叶绿素含量测定 2.2.3 细胞膜稳定性测定3 结果与分析 3.1 全素、缺素
5、培养的结果 3.2叶绿素含量的测定结果 3.3细胞膜稳定性的测定结果3.4株高、叶片数、植物的鲜重测量4 讨论图版参考文献致谢.1 前言为了提高番茄的质量和产量，研究番茄的缺素症状就很有必要了，为更有效的掌握番茄营养管理提高科学依据。本文以番茄缺氮、磷、钾、铁元素,利用溶液培养，分析番茄缺素的生理变化和症状。.1.1无土栽培技术无土栽培（soilless culture）是指不用天然土壤而用基质或仅育苗时用基质，在定植以后用营养液进行灌溉的栽培方法。由于无土栽培可人工创造良好的根际环境以取代土壤环境，有效防止土壤连作病害及土壤盐分积累造成的生理障碍，充分满足作物对矿质营养、水分、气体等环境条件
6、的需要，栽培用的基本材料又可以循环利用，因此具有省水、省肥、省工、高产优质等特点。.1.2番茄缺素实验的应用植物缺少氮、磷、钾、铁元素会表现出不同的症状，因此可以通过控制个元素的控制培养各种缺素的的植物，最终可以记录下各种缺素的植物所表现出的症状。根据表现的症状来应用实际生活番茄施肥。. 1.3 立题根据与目的意义通过植物的溶液培养和形态、生理生化指标测定等实验操作，掌握植物无土栽培技术，了解氮、磷、钾、铁元素在植物生长中的作用及对植物生长的影响。使学生在科学态度、实验技能、自主探究、团结协作等方面获得初步训练。为后续遗传学、细胞生物学、植物组织培养的学习奠定基础。2材料与方法2.1实验研究材
7、料番茄幼苗、培养缸、棉花、pH试纸、烧杯、量筒、天平Ca(NO3)2、KH2PO4、MgSO47H2O、KCl、NaH2PO4、NaCl、CaSO42H2O、FeCl3、H3BO3、ZnCl2、CuSO45H2O、H2MOO4、MnCl2 .2.2缺素培养的方法和生物指标的测定 缺素培养的方法将番茄种子在蒸馏水吸胀后，播于干净的沙中，当幼苗长到约至cm高时，选择生长势相同的植株进行培养。配制溶液（）按下表数值配制培养液的原液（表）试剂名称在升水中的克数试剂名称在升水中的克数Ca(NO3)2KH2PO4MgSO47H2OKCl100.0025.0025.0012.00NaH2PO4NaClCaS
8、O42H2OFeCl325.009.00103.001.25微量元素原液:(表2)药品G/L药品G/LH3BO32.86H2MoO40.02ZnCl20.22MnCl20.08CuSO45H2O0.08（2）按下表分别配制不同的培养液，并将培养液分别放到培养缸内，然后调pH5.56之间。标记（完全培养、缺N培养、缺P培养、缺K培养、缺Fe培养、水培养）。原液名称配制培养液所需ml/l完全液缺N缺P缺K缺Fe蒸馏水Ca(NO3)210101010KH2PO4101010MgSO47H2O1010101010KCl10101010NaH2PO410NaCl1010CaSO42H2O10FeCL31
9、0101010微量元素11111蒸馏水94994994994995910003把幼苗栽在培养缸上用棉花固定，根部一定要与溶液接触。4在阳光充足的地方下培养该苗。5每天要补足缸内的水分，即加蒸馏水至原来的高度，每周更换一次培养液。6实验过程中经常注意观察植株生长状况（如根、茎、叶的长势、颜色等，可拍图片），并做好记录和测定，每1-2周1次，培养5周以上。（1）形态特征（拍图片）。 （2）测量株高、叶片数、植物的鲜重。（3）测定叶片的叶绿素含量。（4）测定叶片细胞膜稳定性2.2.1 缺少氮、磷、钾、铁元素植物表现出的症状是呈红色或紫色，因为缺磷阻碍了糖分的运输，叶片积累大量糖分，有利于花色素苷的形
10、成。缺磷时，开花期和成熟期都植物缺氮时，植株矮小，叶小色淡（叶绿素含量少）或是发红（氮少用于合成氨基酸的糖类也少，余下较多的糖类形成较多花色素苷，故呈红色），分枝（分蘖）少，花少，子实不饱满，产量低；植物缺磷时，蛋白质合成受阻，新的细胞质和细胞核形成较少，影响细胞分裂，生长缓慢，叶小，分枝或分蘖减少，植株矮小。叶色暗绿，可能是细胞生长慢叶绿色含量相对升高。某些植物（如油菜）叶子又延迟，产量低，抗性减弱；植物缺钾时，植株茎秆柔弱易倒伏，抗旱性和抗寒性均差，叶色变黄，逐渐坏死。由于钾能移到幼叶上，却绿开始在较老的叶子，后来发展到植株基部，也有叶缘枯焦，叶子弯卷或皱缩起来；植物缺铁时，叶脉间缺绿，与
11、缺镁症状相反，缺铁发生于幼叶，因为铁不易从老叶转移出来，缺铁过甚或过久，叶脉也缺绿，全叶白化。2.2.2叶绿素含量的测定1称取0.1克新鲜叶片，剪碎，放在研钵中，加入乙醇10ml共研磨成匀浆，再加5ml乙醇，过滤，最后将滤液用乙醇定容到25ml。2取一光径为1cm的比色杯，注入上述的叶绿素乙醇溶液，另加乙醇注入另一同样规格的比色杯中，作为对照，在721分光光度计下分别以665nm和649nm波长测出该色素液的光密度。叶绿素的浓度（mg/L）提取液体积（ml）稀释倍数计算结果：103样品鲜重（或干重）（g）叶绿素的含量（mg/g）= 2.2.3细胞膜稳定性的测定结果1取番茄种子，用水吸胀，萌发后
12、移到蒙着塑料窗纱的杯上，杯中充以水，让根穿过网孔垂直伸入水中（也可以将种子种植于湿砂中），当根长至23cm时，即可用作实验。2将幼苗移栽到带土小塑料钵中，进行不浇水的干旱胁迫，测定叶片电导率。3. 方法：将番茄叶片称鲜重（0.51 g）并剪成12 cm的小段，放入试管，加入蒸馏水至总体积为20 ml，振荡20 min，用DDS-307型电导仪测定电导率；测定后的材料再放入100恒温水浴中处理25 min，自然冷却至室温，再测定水浴后的电导率，并计算细胞膜稳定性。细胞膜稳定性（煮前电导率/煮后电导率）100 4记录结果。3 结果与分析3.1 全素、缺素培养的结果第一组：植株矮小，叶小色淡（叶绿素
13、含量少）或是发红（氮少用于合成氨基酸的糖类也少，余下较多的糖类形成较多花色素苷，故呈红色）为缺氮表现症状。第二组：植株矮小，叶色暗绿，可能是细胞生长慢叶绿色含量相对升高，症状表现为缺磷。第三组：植株茎秆柔弱易倒伏叶色变黄，逐渐坏死。由于钾能移到幼叶上，却绿开始在较老的叶子，后来发展到植株基部，也有叶缘枯焦，叶子弯卷或皱缩起来，症状表现为缺钾。第四组：叶脉间缺绿，缺铁过甚或过久，叶脉也缺绿，全叶白化，症状表现为缺铁。3.2叶绿素含量的测定结果结果得到植株所表现的的症状明显可以作为却素标准，可以作为判断某一未知植株是否缺少其中的某一种元素的标准。叶绿素a和b含量的测定结果如下：图示 不同培养液中叶
14、绿素含量叶绿素a和b的最大吸收波长不同分别为649nm、665nm。 从图中可以看出，营养液中缺少任何一种营养元素对植株叶绿素含量都有不同程度的降低，其中缺氮、缺铁下降显著，这可能与氮是叶绿素的组成成分以及铁能促进叶绿素的生物合成有关。缺铁的叶绿素含量最低可能由于叶片发白，影响光合作用，从而减少叶绿素含量。 3.3细胞膜稳定性的测定结果图示 不同处理条件下植株细胞膜稳定性 不同处理条件下，细胞膜均会损伤，从而引起电解质渗漏。因此可以通过测量植株电导率并计算出细胞膜稳定性，通过比较可得知细胞膜受损伤程度。从图中可以看出，除对照组外，缺磷时细胞膜稳定性最高即细胞受损伤程度最大。3.4株高、叶片数、
15、植物的鲜重测量完全NPKFe水株高15cm8.5cm3.5cm12cm13cm5cm鲜重1.005g0.664g0.307g0.469g0.7.g0.136g叶片数2014141420114 讨论氮是构成蛋白质的主要成分。氮存在于核酸、磷脂、叶绿素、辅酶、植物激素（如吲哚乙酸、激动素等）和多种维生素（如B1，B2，B6，PP等）中。由于氮作为组成植物体中许多基本结构物质的组分，对植物的生命活动有举足轻重的作用，故氮又称为生命元素。氮素在植物体内可以自由移动。缺氮时幼叶向老叶吸收氮素，老叶出现缺绿病。严重的情况下老叶完全变黄枯死，但幼叶可较长时间保持绿色。磷磷与光合作用、呼吸作用和其他代谢过程有
16、关，磷是核苷酸和膜脂的组成成分。磷存在于ATP，ADP，AMP和焦磷酸（PPi）中，在能量代谢中起重要作用。此外，植物细胞中的磷酸盐起到酸碱缓冲作用，可以说，没有磷，植物的全部代谢活动都不能进行。在植物体内能从一个器官转移到另一个器官，进行重新分配。磷在老叶较少，而在幼叶、花和种子中较多。缺磷时首先表现在成熟的老叶。钾不参与植物体内重要有机物的组成。钾是光合作用、呼吸作用中许多重要酶的活化剂，钾也是淀粉和蛋白质合成所需要的酶的活化剂。钾在不同的水平上影响着光合作用。对细胞渗透势的调节起着关键的作用。钾和氮、磷一样，在植物体内的移动性很强。在所有新生组织和新生的部分，都含有很多钾。缺钾时，植株变
17、弱易倒伏，叶色变黄，叶子卷曲，逐渐坏死。植物从土壤中主要吸收氧化态的铁。土壤中有三价铁也有二价铁，一般认为二价铁是植物吸收的主要形式。因此，三价铁必须在输入细胞质之前在根的表面还原成二价铁。但对禾本科植物来说，三价铁的吸收是十分重要的。铁有二个重要功能：一是某些酶和许多传递电子蛋白的重要组成，二是调节叶绿体蛋白和叶绿素的合成。铁是氧化还原体系中的血红蛋白（细胞色素和细胞色素氧化酶）和铁硫蛋白的组分。还是许多重要氧化酶如过氧化物酶和过氧化氢酶的组分。铁又是固氮酶中铁蛋白和钼铁蛋白的金属成分，在生物固氮中起作用。铁虽然不是叶绿素的组成成分，但叶绿素生物合成中的一些酶需要Fe2+的参与。铁对叶绿体蛋
18、白如基粒中的结构蛋白的合成起重要作用。缺铁条件下，叶绿素合成受阻，至少部分是由于蛋白质合成削弱所致。铁进入植物体后即处于固定状态，不易转移。所以缺铁植物的幼叶表现出明显的叶脉间缺绿。植物的矿质元素在植物体内起着不同的作用，概括来说起着4个方面的生理作用：细胞结构物质的组成成分；植物生命活动的调节者，参与酶的活动；起着电化学作用，即离子浓度的平衡、氧化还原、电子传递和电荷中和；作为细胞信号转导的第二信使。各种必需的矿质元素都在植物体内起着一定的生理作用，一旦缺失植物会表现出相应的症状，我们可以根据植物缺素所表现出的症状来判断是缺少那一种元素从而做出相应的措施，以减低农业损失。附图参考文献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):272 2752张志良，瞿伟晶，李小方.植物生理学实验指导.高等教育出版社，2008，58 613郝改凤等.玉米缺素症状及防治方法.河南农业2005（5）：27