根际阳离子交换量测定

实验报告

课程名称：

植物营养学 成绩： 实验名称： 根际阳离子交换量测定 同组学生姓名： 朱涵齐

一、实验目的和要求（必填） 二、实验内容和原理（必填）

三、实验材料与试剂（必填） 四、实验器材与仪器（必填）

五、操作方法和实验步骤（必填） 六、实验数据记录和处理

七、实验结果与分析（必填） 八、讨论、心得

一、实验目的和要求

1、测定植物样品根际阳离子交换量，了解其对植物的意义；

2、掌握植物样品根际阳离子交换量测定方法；

3、比较单子叶与双子叶植物根际交换量，加深对植物的认知；

4、分析影响植物阳离子交换量的主要因素；

二、实验原理

植物的细胞壁是由纤维素、半纤维素、果胶和蛋白质组成的网状结构。如图：

果胶( Pectin) 由α-(1,4)-D-半乳糖醛酸聚合而成，部分羧基被甲基酯化，部分羧基游离，游离羧基成为阳离子结合位点。如图：

专业： 农业资源与环境

姓名： 韩臣才

学号： 3090100057 日期： 2012/04/24 地点： 环资实验楼 装

订 线

对根系表面性质的研究表明，根组织的表面是以负电荷占优势，其电荷来源主要是细胞壁组分中的果胶和埋藏于其中的蛋白质等羧基的解离，以及原生质膜所产生的恒定负电荷，即非扩散性阴离子。在根细胞组织的表面形成双电层，其扩散层中的阳离子可以与土壤表面和土壤溶液中可交换的阳离子进行交换。这种根系的阳离子交换性能可以用根系的阳离子交换量为指标进行测定，根系阳离子交换量是指植物根组织具有可交换阳离子的数量。

可以用多种方法测定植物根际阳离子交换量，本次实验所用为火焰光度计法。其原理是根系表面吸附的可交换阳离子，在中性KCl中被K+代换出来，形成钾质根。洗去多余KCl溶液后，用HCl溶液中的H+将K+代换出来，以火焰光度计法检测溶液中K+的含量。根据溶液中K+的含量，计算出阳离子交换量。

本实验采用干根粉末，因为如此可防止测定中因根的代谢活动导致的离子被吸收或外溢所造成的误差。同时由于这种交换现象直接与根表面的胶体性质有关，因此认为干根与鲜根，同样显示阳子交换吸附性能的强弱。

三、实验仪器与试剂

测定对象：大豆（双子叶）根系（干粉）；

仪器设备：火焰分光光度计磁力搅拌器万分之一天平微量滴定管 500 mL烧杯 250 mL烧杯

50 mL烧杯洗瓶定性滤纸

抽滤装置 pH计布氏漏斗试剂：0.01 mol/L HCl 0.008995 mol/L KOH (需要标定)

1.0 mol/L KCl 0.01 mol/L 邻苯二甲酸氢钾

3% AgNO3 0.5% 酚酞

KCl标液（10,20,30,40,50ppm）

四、实验步骤

称样：称取0.1077 g(双子叶植物干根粉末)置于500 mL烧杯中，加数滴蒸馏水润湿样品，防止其在后面的操作中漂浮于液面上。

钾质根制作：加入200 mL pH7.0的1 mol/L KCl ，搅拌5 min，使根沉淀，抽滤。

淋洗：制成的钾质根用蒸馏水连续淋洗，边淋洗边抽滤，直至滤液中无Cl-存在(用AgNO3检验)。

H+代换K+：将沉淀物与滤纸一起放于250 mL 烧杯中，加入200 mL （准确量取） 0.1 mol/L HCl ，搅拌5 min 。

火焰光度计法测定K+：普通漏斗过滤至小烧杯，火焰光度计测定K+的含量。

五、实验数据记录和处理

火焰分光光度计的标曲：

浓度

/ppm

吸光值 10

3272 20

6292 30

9548 40

12502 50 15526

图表标题

5000

10000

15000

20000

0102030

405060浓度吸光值

一次标曲实验最终测得的K 浓度为9.2ppm ，即9.2毫摩尔/升。

则根的阳离子交换量为：

则交换量为：9.2*200/10/0.1077/39.1毫摩尔/克=43.69毫摩尔/克

六、讨论、心得

1、作物根系阳离子交换量的大小与哪些因素有关？

答：由于果胶中的游离羧基成为阳离子结合位点，因此根细胞壁中果胶的含1000M

10.391010200C kg /cm ol CEC 1

-3-⨯⨯⨯⨯⨯=）（根系

量重点影响根阳离子交换量，同时果胶的甲基酯化程度决定果胶中游离羧基的含量，甲基酯化程度较低的果胶常含有较多的游离羧基，具有较大的阳离子交换量。阳离子交换与根表面的胶体有关，因此不同根表面不同的胶体也影响根际阳离子交换量。

2、根系阳离子交换量的测定有何意义？

答：阳离子交换量是植物重要的生理特性之一，它极大地影响植物根系对矿质营养元素的吸收。具体说来，根际阳离子交换量的测量有以下实际意义：表征植物根系对阳离子的潜在吸收能力；衡量植物对难溶性磷酸盐的吸收利用能力（这与其对钙的吸收能力密切相关）；反映植物对重金属的抵抗能力（这在受重金属污染地区尤为重要，以重金属铝为例，通常低CEC植物种类由于根细胞壁对铝的吸附能力较弱，可避免铝进入细胞内，故具有较强的抗铝能力）；表明植物根系的吸附特性对根－土界面养分离子的动态和有效性的影响。

3、为什么要采用干根测定作物根系阳离子交换量？

答：由于是学生实验，利用干根易于操作、节约时间；由于新鲜根的代谢依然旺盛，因而干根可防止测定中因根的代谢活动导致的离子被吸收或外溢所造成的误差；由于这种交换现象直接与根表面的胶体性质有关，因此认为干根与鲜根，同样显示阳子交换吸附性能的强弱。

4、比较单子叶植物和双子叶植物根系CEC的差异，并分析原因。

答：通常双子叶植物的CEC比单子叶植物要大得多。这是因为双子叶植物根细胞初生壁主要的基质多糖是果胶质，而在单子叶植物根初生壁中，果胶质占很小的部分。

5、比较酸碱指示剂与pH计在判断滴定终点时的差异，并判断酸碱指示剂在实验中的可行性。

答：实验结果如下

PH=7 酚酞终点

单子叶18.57 23.68

双子叶36.82 48.53

可见酚酞终点比Ph法大，因为前法是在碱性时定终点，而后者是在酸性时定终点。固实际实验中采用后法更准确。

6、比较酸碱滴定法与火焰光度计法测定植物根系CEC时的结果差异，并讨论其相关性。