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1、植物的元素缺乏症摘要：为探求各种主要元素对植物生长发育的作用，本次试验采用青瓜幼苗 为实验材料，用配制的各种缺乏某种矿质元素的培养液进行培养，根据2周的持 续观察记录，进一步了解矿质元素的作用、特点及对植物生长发育的重要性。关键词：青瓜幼苗、培养液配制、缺素培养。植物的生长发育，除需要充足的阳光和水分外，还需要矿质元素，否则植物 就不能很好地生长发育甚至死亡。应用溶液培养技术，可以观察各种营养缺乏症 的典型症状，进而了解矿质元素对植物生长的必需性；用溶液培养做植物的营养 实验，可以避免土壤里的各种复杂因素。近年来也已经应用溶液培养进行无污染 蔬菜的栽培生产。1材料与方法1.1材料1.1.1实验
2、仪器：分析天平，培养口杯，鱼缸打气泵，移液管，量筒，烧杯，玻 棒，海绵，光合蒸腾仪（如图1所示）1.1.2实验材料:1.1.3实验药品:(l) Ca(NO)KNO MgSO KH PO CaCl (6)KCl(7)NaH P0 NaNO (9)Na SO323424224324MgCl 6H O (lDFeCl (12)EDTA-Na2 232(13)FeSO4 ( HBO (15)MnCl 4H O (16)CuSO 5H O (17)ZnSO 7H O (18)HMoO HO、 ,332 24 24- 224 21.2实验方法1.2.1先按表2-1分别配制贮备液（所有的药品均须分析试剂级）
3、，每种溶液1L 表2-1药品的名称及用量药品名称用量（g/L）Ca（NO）82.073 2KNO350.5661.6227.22MgSO 7H O42KH PO24NaH PO24.0024NaNO42.453MgCl23.812Na SO35.5124CaCl55.502KCl37.28Fe-EDTAEDTA-Na 7.45 FeSO47H O 5.57微量元素MnClSO 1.015 CuSO 5H O 0.079 ZnSO 7H O 0.22HMoO2 44 24- 2240.090 HBO 2.86cc122配制缺元素营养液，按表2-2用量进行配制表2-2缺元素培养液配制表(mL)完全
4、-N-P-K-Ca-Mg-S-Fe缺微量兀素Ca(NO)3 210101010101010KNO310101010101010MgSO410101010101010KH PO2 410101010101010NaH PO2410Fe-EDTA11111111微量兀素11111111NaNO31010MgCl210Na SO2 410CaCl210KCl104配制时先取蒸馏水400mL，然后加入贮备液(表中的比例是配制成1L),最后配制成 500mL。培养液配好后，用1mol/L的盐酸或1mol/L的氢氧化钠调节PH至6.0。1.2.3培养观察：选取大小，生长情况一致的青瓜幼苗，用海绵包裹茎部，
5、插入 培养缸的盖的孔中，每孔一株，在培养缸上贴好标签，标签应包括：处理、专业、 组别、培养者、培养日期。将培养缸放置在没有通气、有光但是不是强光照射的 地方培养，经常注意管理并观察，用蒸馏水补充缸中失去的水分。每隔一周更换 培养液。植株长大后要通气，通气可用鱼缸打气泵，注意记录植株的生长状况。124当植株生长了 3周之后，用光合蒸腾仪对各叶子进行测定，所含指标有： 叶面积，空气温度，叶温等。2结果与分析2.1通过3周的培养，观察各青瓜幼苗的生长情况，缺素症状如下（如图2）： 缺N：植株矮小，老叶边缘枯黄，叶柄短而纤细。幼叶部分卷曲。缺P:植株深绿色，下部叶子叶缘皱缩、发黄，嫩叶有少量坏死斑，根
6、系粗壮，数 量多，植株矮小。缺K：老叶、嫩叶都有大量坏死斑，叶柄纤弱，植株的叶子边缘卷曲，根细、白 色。缺Ca:植株死亡，根短，且腐烂。缺Mg：老叶叶缘、尖端发黄，有缺绿斑，嫩叶正常，叶柄纤弱。缺S：嫩叶尖端先发黄，老叶尖端、叶缘发黄，叶柄纤弱。根细长。缺Fe：幼叶不萎蔫，老叶叶缘发黄枯萎。根粗壮、短。缺微量元素：老叶死亡，有少量坏死斑，植株鲜绿色，叶柄较粗大，根粗壮。N、P、K、Ca、Mg、Fe、S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。如下 图，是各种缺素培养所长出的叶子对比。氮是植物体 物的成份,在多方内许多重要有机化
7、合 面影响着植物的代谢过程和生长发育。氮是蛋白质的主要成份，是植物细胞原生质组成中的基本物质, 也是植物生命活动的基础。没有氮就没有生命现象。氮是叶绿素的组成成份，又 是核酸的组成成份，植物体内各种生物酶也含有氮。此外，氮还是一些维生素（如维生素Bl、B2、B6等）和生物碱（如烟碱、茶碱）的成份1。因此缺乏氮元素有 机物合成受阻，植株矮小，叶柄短而纤细。又由于缺氮元素时，氮易从较老组织 运输到幼嫩组织中再利用，则首先从下部叶片开始黄化，逐渐扩展到上部叶片， 黄叶脱落提早。缺磷时，植株深绿色，下部叶子叶缘皱缩、发黄，嫩叶有少量坏死斑。原因 在于当磷进入植物体后，大部分成为有机物，以磷酸根形式存在
8、于核酸、核苷酸、 磷脂、辅酶等中，在糖类的代谢、蛋白质代谢中起着重要的作用。对青瓜幼苗进 行缺磷培养时，其蛋白质受阻，新的细胞质和细胞核形成较少，影响细胞分裂， 生长缓慢，分支减少，植株矮小。叶色深绿，可能是植株生长缓慢，叶绿素的含量相对升高2钾在植物供应中几乎呈离子状态，供应充足时，糖类合成加强，纤维素和木 质素含量提高，茎秆坚韧。由于钾能促进糖分转化和运输，使得光合产物迅速运 到块根，使块根膨大。钾又能够由老叶移到嫩叶，因此缺钾时，青瓜苗老叶、嫩叶都有大量坏死斑，叶柄纤弱，植株的叶子边缘卷曲，根细、白色2。植物中绝大部分钙作为构成细胞壁果胶质的结构成分。缺钙时，细胞壁形成 受阻，影响细胞分
9、裂，或者不能形成细胞壁2。故用缺钙培养液培养3周的青 瓜苗植株死亡，根短，且腐烂。镁是叶绿素的组成部分，也是许多酶的活化剂，与碳水化合物的代谢、磷酸 化作用、脱羧作用关系密切。植株中镁是较易移动的元素，缺镁时的症状首先表现在老叶上。再者，镁是叶绿素的组成成分之一，缺镁时，叶绿素不能合成2。因此，在这次试验的缺镁溶液培养中，青瓜苗所表现的症状极为明显，即:老叶叶缘、尖端发黄，有缺绿斑（如下图），嫩叶正常，叶柄纤弱。硫参入固氮过程，构成固氮酶的钼铁蛋白和铁蛋白均含有硫。作物体中硫的移动性很少，较难从老组织向幼嫩组织运转1。硫也是硫辛酸、辅酶A、谷光 甘肽、生物素等的组成。缺硫时，作物生长受到严重阻
10、碍。故青瓜幼苗经过缺硫 溶液的培养，出现的症状是：嫩叶尖端先发黄，老叶尖端、叶缘发黄，叶柄纤弱。 根细长。铁对叶绿素合成和光合作用有影响。铁虽不是叶绿素的组成部分，但它对叶 绿素的形成却是必不可少的。铁是细胞色素b和f以及铁氧还蛋白的组成分。铁 直接参与了植物光合作用的过程。铁是许多酶的成分和活化剂。铁在植物体中的流动性根小，老叶子中的铁不 能向新生组织中转移，因而它不能被再度利用。因此缺铁时，下部叶片常能保持 绿色，而嫩叶上呈现失绿症。这种情况恰恰与缺镁的的相反。因此青瓜苗的 老叶叶缘发黄枯萎，幼叶不萎蔫，其原理就在于此。微量元素是指土壤中含量很低，而在作物的正常生长中不可缺少的营养元 素，
11、主要是锌、锰、硼、铁、钼等元素。微量元素在作物体内为多种酶或辅助酶 的组成成分，对叶绿素和蛋白质的合成均有着重要的促进和调节作用。这些微量 元素尽管在作物体内含量少，但作物缺乏某一种微量元素时生长发育就会受到抑 制，导致产量、品质下降。硼元素促进碳、氮代谢。硼在植物体内的碳、氮代谢中有着十分重要的作 用，硼素不足常常导致蔗糖氧化和碳水化合物代谢产物的氮墓化速度降低，蛋 白质合成受到阻滞，植物缺硼将直接影响叶绿素等的形成,从而使光合作用的强 度降低，碳水化合物的合成受到影响，同时硼素对植物体内碳水化合物的转化和 输送也具有促进作用。作物缺硼一个重要的症状是子叶不能正常发育，叶内有大 量碳水化合物
12、积累，影响新生组织的形成、生长和发育，井使叶片变厚、叶柄变 租、裂化。土壤中钼以钼酸盐（MoO 2-）和硫化钼（MoS ）的形式存在。植物对钼的需要4 2量低于其他任何矿质元素，至今仍未明了植物吸收钼的形式以及钼在植物细胞内 的变化方式。高等植物的硝酸还原酶和生物固氮作用的固氮酶都是含钼的蛋白， 钼肥充足能大大提高固氮能力，提高蛋白质含量。可见钼的生理功能突出表现在 氮代谢方面。钼还能促近光合作用的强度以及消除酸性土壤中活性铝在植物体内 累积而产生的毒害作用。作物缺钼的共同表现是植株矮小，生长受抑制，叶片失 绿，枯萎以致坏死。铜参与植物的光合作用，以CU2+和Cu+的形式被植物吸收，它可以畅通
13、无阻 地催化植物的氧化还原反应，从而促进碳水化合物和蛋白质的代谢与合成，使 植物抗寒、抗旱能力大为增强；铜还参与植物的呼吸作用，影响到作物对铁的 利用，在叶绿体中含有较多的铜，因此铜与叶绿素形成有关；铜具有提高叶绿 素稳定性的能力，避免叶绿素过早遭受破坏，这有利于叶片更好地进行光合作 用。缺铜时，叶绿素减少，叶片出现失绿现象，幼叶的叶尖因缺绿而黄化并干 枯，最后叶片脱落；还会使繁殖器官的发育受到破坏。植物需铜量很微，植物 一般不会缺铜。锌以Zn2+的形式被植物吸收，在氮素代谢中，锌能很好地改变植物体内有机 氮和无机氮的比例，大大提高抗干旱、抗低温的能力，促进枝叶健康生长；锌参 与叶绿素生成、防
14、止叶绿素的降解和形成碳水化合物;锌主要参与生长素的合成， 是某些酶（如谷氨酸脱氢酶、乙醇脱氢酶）的活化剂；色氨酸合成需要锌，而色 氨酸是合成生长素（IAA）的前体。现在已经知道锌是80种以上酶的成分，例如 乙醇脱氢酶、Cu-Zn超氧物歧化酶、碳酸酐酶和RNA聚合酶。果树缺锌在我国南北方均有所见，除叶片失绿外，在枝条尖端常出现小叶 和簇生现象，称为“小叶病”。严重时枝条死亡，产量下降。土壤中的锰以三种氧化态存在（Mn2+、Mm+、Mn4+），此外还以螯合状态存在。 但主要以Mn2+的状态被植物吸收。锰对植物的生理作用是多方面的，它能参与 光分解，提高植物的呼吸强度，促进碳水化合物的水解；调节体内氧化还原过 程；也是许多酶的活化剂，促进氨基酸合成肽键，有利于蛋白质的合成；促进 种子萌发和幼苗的早期生长；还能加速萌发和成熟，增加磷和钙的有效性。缺锰症状首先出现在幼叶上，缺之时叶肉失绿，严重时失绿小片扩大，表现为叶脉间黄化，有时出现一系列的黑褐色斑点而停止生 。在此次培养中，经缺微量元素的溶液培养的青瓜幼苗，3周后所表现的症 状为：老叶死亡，有少量坏死斑，植株鲜绿色，叶柄较粗大，根粗壮。可见， 症状与原理基本符合。2.3对由光合蒸腾仪测得的数据进行分析（实验数据请看附件1）在叶面积、大气压力一致的情况下
