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1、植物营养的其它研究方法,第一节 植物营养的土壤酶学研究法,一酶的概念及类型 酶：具有专性催化作用的蛋白质，活的生物体合成 类型国际酶学委员会分类 1氧化还原酶类 2转移酶类 3水解酶类 4裂解酶类 5异构酶类 6连接酶类,二土壤酶,（一）土壤酶的种类 目前已知的存在于生物体中的近2000种酶类中，约有50余处累积于土壤中。 研究最多的是：氧化还原酶类、水解酶类 研究较少的是：转移酶类、裂解酶类 不曾涉及的是：异构酶、连接酶,（二）土壤酶来源,微生物产生的胞外酶 植物根系溢泌的酶 土壤动物溢泌的酶 （三）存在部位 胞外酶：土壤溶液、土壤固体、 土 壤有机体吸附 土壤胞内酶：微生物、根、动物中,（
2、四）土壤酶研究的应用,1评价土壤肥力水平和供肥能力 土壤潜在肥力酶活性）植物有效养分三者关系密切。 土壤肥力主要物质基础土壤有机质，是土壤酶底物的主要给源。 2诊断植物营养元素丰缺 土壤缺P磷酸酶活性高 土壤施P磷酸酶活性低,3鉴别土壤类型 1964年俄国科学家用脱氢酶鉴别钙质土，得出酶活性顺序为：黑钙土栗钙土棕钙土。 4净化土壤、减轻危害：氰氨化钙形成氰酸铵的分解氰基酶；农药残留物 控制脲酶，减少NO3、NO2积累。 5调控土壤酶活性，提高肥料利用率：脲酶活性尿素分解快则氨挥发，慢则尿素淋失。,三土壤酶的研究方法,1土样采集：代表性，根际内外酶活性不同 2土样贮藏：一般认为：新鲜土样酶活性大
3、于风干样；土样一经风干，再延长存放时间，酶活性失活较小；恒温贮藏（4度）或冻藏（-5度-40度）酶活性失活较小，冷冻最好；田间湿度条件下贮藏样品，酶活性更能反映实际。 3土样称量：一般1-5克，酶活低的10克。酶反应速度随土样称量呈现线性增加，过少测定不准确。,（二）土壤样品微生物的纯化,使土壤酶活性与微生物活性区分开来。 理想方法是：有效抑制微生物增殖生长和生理过程，不破坏微生物的细胞，防止酶渗出，也不破坏土壤理化性质，常用以下两种途径： 1化学灭菌剂：常用适当浓度的甲苯，其作用为抑制微生物增殖，导致某些微生物质壁分离或胞溶，也可能引起某些酶活性升高或降低。 甲苯的适当浓度，土样重的20%，
4、土壤悬浮液体积的5-10% 其它灭菌剂：乙烯氧化物、苯、丙酮、醚、氯仿等。 2高能电离辐射：X射线或r射线，使微生物失去增殖能力，土壤理化性质改变甚微，土壤酶活性影响较小，是一种较好的灭菌法，但需特殊设备，代价较高。,（三）酶作用基质与酶促反应环境,1基质：酶活性是用酶促基质转化的数量或产物的数量来表示 种类：选择一种酶作用的底物，标准方法中每次测定选用同一底物，以便比较。 加入基质以保证酶促反应期间基质转化速度保持恒定为准， 即反应结束时基质有一定剩余，但不能太多,2酶促反应环境：环境条件影响酶活性，为使测得酶活性最大，须使环境条件最适。 （1）各种酶要求的pH条件不同，选择适宜pH缓冲体系
5、。 （2）温度：目前一般采用30-37度。一定温度范围内酶反应速度随温度升高而加快，超过一定温度，酶活性减弱或变性。 （3）培养时间：一般几小时到几昼夜。 原则：反应时间内酶种反应速度恒定 过长：基质浓度下降，产物增加，酶本身变化 过短：基质反应量少而无法测定。 中国农科院：测定土壤蔗糖酶等一般以24小时为宜,（四）对照的设置,1无酶对照：目的是校正土壤非酶促反应造成的影响，土壤中某些可变价阳离子（Fe、Cu、Mn）可能引起无机催化剂的作用，尤其是氧化还原酶测定中。 方法：干热处理：180度2-3小时 湿热处理：2atm蒸煮1小时 化学处理：化学抑制剂如重金属盐、氰化物等。 2无基质对照：消除
6、土壤中本来存在的与基质或产物类似物质的影响。 3无土对照：消除基质自身分解的影响。,（五）酶活性表示方法,通常：单位时间单位土重，一定温度下酶促反应产物数量。,第二节 植物营养诊断方法,一养分供应量与产量关系 二植物营养诊断的主要方法 （一）形态诊断：缺素时，形态上：失绿、色斑、坏死、畸形等。 老叶、新叶、顶叶 叶缘、叶肉、叶脉 株高、叶片大小、根系大小,（二）化学诊断,分析植物、土壤的元素含量与事先经过试验研究拟定的临界含量比较，或者以异常的与正常的直接进行比较而作出丰缺判断。 比较：对植物而言，一般说，植物分析结果对作物营养状况的反映是最直接的，所以是判断营养丰缺的最可靠依据。 对土壤分析
7、：土壤分析结果，一般与作物营养状况有密切关系，但其相关程度不如植株分析结果高 原因：作物营养的缺乏受多种因素影响；土壤养分含量；根系吸收养分的环境条件,1植物组织速测诊断,采取对元素丰缺反应敏感的某种组织，利用化学的呈色反应作快速测定，结果一般分级：极缺、缺、一般、丰富 应用：在生产者急于知道答案以便迅速采取补救措施情况下，可以避免大部分凭臆测行事，以致贻误生产。 对常规生产的细胞管理也有指导意义。,2叶片分析诊断：,以叶片常规分析结果与事先制订的临界作比较，来判断营养元素丰缺。 优点：比速测法精确可靠；测定范围几乎包括植物必需的全部元素；果树上应用比农作物更广泛成功 3土壤分析诊断： 分为：
8、速测、实验室常规测定 一般测定其速效养分，而含量一般与作物产量无相关性，测定结果与事先拟定好的标准比较判断其丰缺。,（三）施肥诊断,以施肥方式提供拟试元素肥料进行检验 1叶片喷、涂、叶脉注射试验 用于已生产症状时的应急诊断。 优点：见效快（直接处理叶片） 不与土壤接触，避免养分被土壤固定而无效 用料少，经济省事。 浓度范围一般0.1-0.5%.,2.对比试验：设施与不施两个处理，也可结合进行肥料用量和形态试验，用于事前预测或应急诊断。 3抽样试验：为探测土壤可能缺乏某些可以采用这一方法。 设置n+2处理，（n为待测元素数） 空白，全营养、缺乏一个元素肥料的处理。,（四）酶学诊断,原理：许多元素
9、是酶的组分或活化剂，当其缺乏时，与该元素有关的酶活性发生变化，两者有明显相关性 优点： （1）灵敏度高：某些元素在植物体内含量极微，如钼 酶测法可避免开这种困难 MoNR； Cu抗坏血酸酶 （2）相关性好：如Zn含量与碳酸酐酶活性基本一致。 （3）酶促反应变化远远早于形态变异，有利于早期诊断或潜在性缺乏的诊断。 不足：有关测试技术还未臻完善，实用的还不多。,（五）其它诊断方法,1遥感：通过光谱分析获得信息 利用叶片对光波反射特性，测定其反射率来判断营养丰缺。 如：一般绿叶反射的可见光范围为400-700nm，同时在近红外波段800-1200nm有高反射率。 缺氮水稻，可见光域显示高反射率；近红
10、外部分低反射率 以群体为研究对象,2电子探针x射线显微分析 植物体内养分分布 细胞内养分分布 根土界面养分分布植物营养元素作用机理 3组织化学诊断：光学、电子显微镜判断缺素与解剖结构关系。 缺B：花粉、根尖、叶柄、细胞壁,三植物营养诊断的程度,（一）诊断的目的： 1缺何种元素 2是否存在潜在缺乏 3缺素原因：土壤、吸收 4确定某种作物缺某元素的临界值 5拟定合理施肥方案 （二）步骤 1观察： 指标：生长速度、株型长相、色泽等 排除无营养元素以外的其它原因，如病虫害、药害、连作障碍、异常天气（旱、涝、温、冷、盐、光）,2调查 （1）症状类型及特点：色泽、斑点、形状、长相、地下部、老叶、新叶 （2
11、）环境条件：土壤：类型、地形、母质、质地、水分条件 天气：阴雨、干旱 （3）发病经过：向栽培管理人员询问症状发生经过，何时发病、最初症状、发展变化。 （4）栽培管理过程： 施肥：种类、数量、有机肥 前茬作物：施肥状况,3现场速测：结合形态症状可以判断大多缺素类型 4采样分析：如果前“3”不能肯定判断，则采样，包括植物、土壤、有病的与正常的。 5校验：外形、化学诊断有时可能失误，进一步施肥诊断。 6总结：完成以上各项工作后，着手整理资料，撰写总结，提出诊断结论及防治意见。,植物根养分离子吸收动力学研究方法,一离子吸收动力学方程 1吸收动力学：概念 2最早的离子吸收动力学模拟方程 Epstein(1952),plant physiol,27:457-474 酶促反应动力学方程用于植物对离子吸收的研究 MichelisMenten方程：I=Imax*C/(Km+C) Km:I=Max/2时介质离子浓度。,