探究氮磷钾元素对植物生长的影响综合性实验

氮、磷、钾元素对番茄幼苗生长的影响
广州大学
实验报告
实验项目实验四氮、磷、钾元素对植物生长的影响
学院生命科学学院
专业生物技术
班级121 生技
姓名崔仁洪
学号1214300095
指导教师江月玲老师
实验日期4月17 15 日月日- 2014年5 年2014
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氮、磷、钾元素对番茄幼苗生长的影响
目录
1.前言摘要关键词………………………………………………………………
3
2.目的………………………………………………………………………………
4
3.实验材
料 (4)
4.实验方
法 (4)
4．1材料处理方法 (4)
4．2实验测定………………………………………………………………
5
4.2.1叶绿素含量的测
定 (5)
4.2.2 过氧化物酶活性测定（比色法） (6)
4.2.3. 硝酸还原酶活性测
定 (6)
4.2.4鲜重、干重和含水量的测定 (7)
4.2.5.测定叶片数、株高、根长 (7)
4.2.6植株的形态观测 (7)
5.实验结果 (8)
5.1 测定株高、根长和叶片数的结果汇总 (8)
5.2 叶绿素含量的测定 (9)
5.3 过氧化物酶活性测定（比色法） (10)
5.4 硝酸还原酶活性测定 (11)
5.5 鲜重、干重和含水量的测定 (11)
5.6番茄植株形态观察 (12)
6实验结果计算………………………………………………………………………
12
6.1 完全培养液的实验结果计算 (12)
6.2 计算结果统计表 (13)
7对上述结果和实验数据的分析…………………………………………………
14
8实验结论……………………………………………………………………
15
9实验讨论………………………………………………………………………
16
10 心得体会 (17)
11参考文献 (17)
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氮、磷、钾元素对番茄幼苗生长的影响
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、过氧化物酶活性测定（比色法）、硝酸还原酶活性的测定、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。

关键词番茄幼苗缺素溶液培养植物生长侧根叶片叶绿素
1前言
Lycopersicum esculentum Mill.）又名西红柿，果实用作蔬菜或水果，1.1番
茄（是我国种植面积较大的蔬菜之一。

随着过加对外贸易的发展，番茄也成为了对外贸易的重要产品之一，因此番茄对发展农业具有十分重要的意义。

为了提高
番茄的产量和品质，掌握番茄植株生长发育对外界环境条件营养物质的需要是非常重要的。

1.2.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。

1.2.1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。

1.2.2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。

1.2.3 立题根据与目的意义
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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。

1.3.植物生长必需的营养元素主要有碳、氢、氧、氮、磷、钾、硫、钙、镁、铁、硼、锰、铜、锌、钼等[1]。

植物对各种营养元素的需要只有量的差别，没有质的区别[2]。

即各种营养元素对植物来讲都是同等重要、不可代替的，缺乏任何一种营养元素，植物都不能正常生长。

2目的
.
掌握植物的溶液培养法2.1. 了解植物缺乏氮、磷、钾元素的症状2.2. 了解氮、磷、钾元素对植物幼苗生长的影响2.3. 掌握植物生理学专业常见生理指标的测定方法2.4 2.5基本实验技能和创造性实验能力的培养。

2.6提高学生设计实验、发现问题、分析问题和解决问题的能力。

全面提高学生综合2.7培养学生
的科研素养、激发学生的自主学习和独立研究能力，素质。

3材料
材料选取：选取健壮无病，长势基本一致的番茄幼苗。

4实验方法
4．1材料处理方法
4.1.1 挑选长势基本一致的番茄幼苗，测量叶片数量、株高和根长，具体数据请看实验结果。

4.1.2 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，然后调页12 共页4 第
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pH5.5～6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）。

把幼苗栽在培养缸上用棉花固定，根部一定要与溶液接触。

4.1.3
4.1.4 在阳光充足的地方下培养该苗。

每隔一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4.1.5
养液。

周。

114d4.1.6 第在此测定叶片数量、株高和根长。

再继续培养
4．2实验测定
4.2.1叶绿素含量的测定
4.2.1.1 叶绿素含量的提取
0.5g材料（加绿豆大小碳酸钙）→加10ml丙酮→研磨→过滤到20ml 的量筒，用丙酮定容至20ml，待用。

4.2.1.2 比色，测光密度值:
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调波长( 652nm )、调零→取提取好的叶绿素提取液于652nm下测定光密度值。

4.2.1.3 结果计算
叶绿素总浓度( mg/L )= D×1000/34.5
652
叶绿素浓度( mg/l) ×提取液总体积(ml) 叶绿素总含量( mg/g 鲜重 )=
1000×重量(g)
4.2.2 过氧化物酶活性测定（比色法）
4.2.2.1. 酶液的提取：
０．3g叶片→研磨→匀浆→离心（4000转/分) →活性炭脱色
上清液待用
4.2.2.2 . 比色，测光密度值：
调波长、调零，先往比色杯中加入2ml的反应液，放进比色计，然后快速地加入1ml的酶液，计时，先读第一个原始数据，然后每30秒读一次，共读5个数据。

4.2.2.3 结果计算
以每分钟光密度变化值表示过氧化物酶活性大小.
∑(ODn – ODn-1)
过氧化物酶活性= ———————————
鲜重（g) ×反应时间（min)
过氧化物酶活性单位：△OD470/min·g FW
4.2.3. 硝酸还原酶活性测定
4.2.3.1．取材
称取等量叶片两份，每份0.3克，剪碎成黄豆大小，分别置于两个注射器内。

4.2.3.2.配液（放进2个烧杯）
4.2.3.2.1 0.1mol/L磷酸缓冲溶液5ml+蒸馏水5ml。

4.2.3.2.2. 0.1mol/L磷酸缓冲溶液5ml+0.2mol/L KNO3 5ml
4.2.3.3. 抽气（用以上溶液放于注射器内抽气至叶片沉下来）
4.2.3.4. 静置（15分钟，放在黑暗柜子里）
4.2.3.
5. NO2－含量的测定
反应液1ml于试管，先加入磺胺试剂2ml，后加入一萘胺试剂2ml，混合摇匀，页12 共页6 第
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如有粉红色出现即可比色测定，（520nm波长）光密度，从标准曲线上查得NO2－含量，然后计算酶活性，以每小时每克鲜重产生的NO2－表示之。

4.2.3.6结果计算
[ NO2- ](μmol/ml) = 8.288OD－0.03 520硝酸还原酶活性(NO2- , μmol/h?gfw) = !错误
4.2.4. 鲜重、干重和含水量的测定
4.2.4.1 鲜重、干重和含水量的称量
将整株番茄幼苗材料迅速剪成约2厘米的小块，
↓
装入已知重量W的培养皿中
↓
在电子天平上准确称重量
↓
称得培养皿与鲜样品总重为W1
↓
然后于105度烘箱中干燥0.5小时
↓
关掉烘箱电源，待其冷却至温室
↓
再用电子天平称重，称得重量为瓶与干样品总重量为W2。

4.2.4.2计算结果
整株番茄幼苗鲜重：Wf＝W1-W
整株番茄幼苗干重：Wd＝W2-W
Wf-Wd整株番茄幼苗含水量（％）＝Wf
4.2.
5.测定叶片数、株高、根长。

4.2.6植株的形态观测。

我们小组各自带回了完全叶番茄材料回宿舍再栽培，期望有收获。

5实验结果
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5.1 测定株高、根长和叶片数的结果汇总
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株高、根长测定 28d
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过氧化物酶活性测定（比色法） 5.3
过氧化物酶含量测定的D值变量完全液—N —P —K
0.017 0.060 0.035
0.053
0.030 0.006 0″ 0.031 0.030
- - - 0.120
0.0235 0.0415 0.033 平均值0.062 0.248 0.315 0.073 0.312
0.221 0.109 0.020 30″ 0.322
- - - 0.675
0.2345 0.212 0.0465 平均值0.436 0.466 0.482 0.513
0.088
0.419 0.227 60″ 0.513 0.050
- 1.032
- -
0.4425 0.686
0.069 0.3545 平均值
0.651 0.104 0.634 0.670
0.599 0.085 90″0.671 0.332
- - - 1.265
0.625 0.0945 平均值0.869
0.483
5.4 硝酸还原酶活性测定
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6实验结果计算
6.1 完全培养液的实验结果计算
由上面的实验结果数据得：
6.1.1叶绿素含量的测定
叶绿素总浓度( mg/L )= D×1000/34.5=1.060×1000/34.5=30.725mg/L 652 叶绿素浓度( mg/l) ×提取液总体积(ml) )= 叶绿素总含量( mg/g 鲜重
重量(g)×100030.725×20
=0.5×1000=1.229( mg/g 鲜重 )
6.1.2 过氧化物酶活性测定
∑(ODn–ODn-1)
(1.019-0.869)+(0.869-0.686)+（0.686-0.436）+（0.436-0.062）
=0.239
=4则过氧化物酶活性（△OD470/min·g FW）等于
∑(ODn – ODn-1)
0.239）OD470/min·g FW（△ = 0.956 ——————————— = 0.5×0.5min)×反应时间（g) 鲜重（
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6.1.3 硝酸还原酶活性测定
[ NO2- ](μmol/ml) = 8.288OD－0.03=8.2880.154－0.03=1.246μmol/ml
520= mol/h?gfw) 硝酸还原酶活性(NO2- , μ!错误1.246×5
=
1×0.3 =20.767 （μ
mol/h?gfw）
6.1.4 鲜重、干重和含水量的测定
Wf-Wd1-0.7 ×100%= ×整株番茄幼苗含水量（％）＝100% = 30% Wf1
6.2 有理可得一下结果统计表
7对上述结果和实验数据的分析
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7.1叶片：从上表数据看出，与完全液相比，其他三组的叶片差不多，但是比完全液少。

这些症状的发生与上面株高、根长的情况有密切的联系。

缺磷的植株，糖分的运输受阻，而细胞分裂缓慢，导致叶绿素相对含量升高，因而外观看来，叶子暗绿色。

缺氮的番茄幼苗，叶子颜色会比较淡，因为叶绿素合成量减少。

缺钾的幼苗往往在较老的叶子开始缺绿，由于钾能够移动到嫩叶，因此老叶开始缺绿，导致也缘枯焦，叶子弯卷皱缩。

7.2株高：从记录结果来看，跟完全液的植株相比，缺磷的植株长得最矮小，其他缺素植株也出现了不同程度的矮小。

缺磷时，导致细胞分裂减慢，生长缓慢，因此看到缺磷的幼苗明显比完全液的幼苗长的慢。

而缺钾的植株明显根比较小、短，容易倒伏[5]，因为钾在根尖、形成层等分裂活动旺盛的部位作用大。

缺氮的番茄幼苗会出现分支少，这是因为氮元素为植株提供氨基酸合成的原料，缺乏氮的植株蛋白质合成受阻。

7.3叶绿素含量：叶绿素含量大小关系为：完全液>缺钾>缺磷>缺氮。

由此说明，缺钾、缺磷虽影响株高的生长比较大，但是叶绿素相对含量高，与完全液相比差异并不大，而缺氮对叶绿素的影响就十分明显了，由此可得氮对叶绿素的合成是
十分重要的。

7.4过氧化物酶活性测定（比色法）：由上表可知过氧化物酶活性大小顺序为：完全液>缺钾>缺磷>缺氮缺乏某营养素未必会导致功能减少，影响过氧化物酶的活性。

7.5 硝酸还原酶活性：由表可以看出硝酸还原酶活性大小关系为：完全液>缺氮>缺钾>缺磷缺磷对番茄幼苗的硝酸还原酶活性影响最大，而完全液对该酶活性没多大影响，缺氮的植株硝酸还原酶活性低，是因为植株中长期缺氮，因而硝酸还原酶的数量也就少，所以还原硝酸的能力也就下降。

7.6 鲜重、干重和相对含水量的影响：由表可知：鲜重一样，而干重就有很大的区别了，干重大小顺序为：完全>缺钾>缺氮>缺磷，干重少的植株含水量自然就多，说页12 共页14 第
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明有机物合成量少，细胞中大部分被水占据，以至于灰分很少。

由表中可以得知，缺磷对植株的有机物合成影响最大，因为缺磷的植株，各种代谢都受到抑制，糖类、脂肪、蛋白质之间的转化明显受阻，导致生长慢，所以农耕时，不论栽培粮食作物、豆类作物或油料作物都需要磷肥。

8实验结论
8.1氮、磷、钾对番茄幼苗的株高和根长的影响
缺钾、缺氮、缺磷植株都表现为矮小瘦弱，而对于根长而言不同缺素培养其表现出的影响也不同，，而缺钾培育的番茄幼苗根长则与对照组相差不远，说明缺钾、缺氮、缺磷培养对幼苗生长不利，而对幼苗根的生长效果不明显。

8.2 对番茄幼苗叶片叶绿素含量的影响
缺氮对叶绿素含量影响最大，导致叶片颜色变淡，茎秆略红。

而缺钾、磷反而会使得叶片颜色加深，说明氮元素对叶绿素的含量影响很大。

缺钾、磷对叶绿素含量虽然有影响，但是没缺氮那么严重。

8.3 过氧化物酶活性的影响
缺氮对过氧化物酶活性影响最大，说明缺氮、缺钾、缺磷都不利于番茄幼苗的生长，只是缺钾、缺磷对过氧化物酶活性影响没缺氮那么严重。

8.4 硝酸还原酶活性的影响
缺钾、缺磷对硝酸还原酶活性影响最大，而缺氮有影响，但是比缺钾、缺磷小。

8.5 番茄幼苗鲜重、干重和相对含水量的影响
说明缺磷对干重影响最大，植株含水量相对较多。

而缺钾对干重影响不大，但也大大少于对照组。

也说明缺氮、缺钾、缺磷抑制植株糖类、脂肪、蛋白质之
间的转化，导致水分增多，由此可见缺素对植株鲜重、干重和相对含水量的影响都很大。

9实验讨论
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9.1小组讨论实验以外N、P、K对植物的影响
9.1.1氮是植物生长的必需养分。

氮素是叶绿素的组成成分，叶绿素a和叶绿素b都是含氮化合物。

绿色植物进行光合作用，使光能转变为化学能，把无机物（二氧化碳和水）转变为有机物（葡萄糖）是借助于叶绿素的作用。

葡萄糖是植物体内合成各种有机物的原料，而叶绿素则是植物叶子制造“粮食”的工厂。

氮还是膜蛋白的主要成分，与细胞膜稳定性由主要联系[3]。

9.1.2 磷在植物体中的含量仅次于氮和钾，一般在种子中含量较高。

磷对植物营养有重要的作用。

植物体内几乎许多重要的有机化合物都含有磷。

磷在植物体内参与光合作用、呼吸作用、能量储存和传递、细胞分裂、细胞增大和其他一些过程。

此外，细胞膜中磷脂双分子层，主要成分也是磷[4]。

9.1.3 钾是植物的主要营养元素，同时也是土壤中常因供应不足而影响作物产量的三要素之一。

农作物含钾与含氮量相近而比含磷量高。

且在许多高产作物中，含钾量超过含氮量。

钾与氮、磷不同，它不是植物体内有机化合物的成分。

迄今为止，尚未在植物体内发现含钾的有机化合物。

钾呈离子状态溶于植物汁液之中，其主要功能与植物的新陈代谢有关[5]。

钾能够促进光合作用，缺钾使光合作用减弱。

钾能明显地提高植物对氮的吸收和利用，并很快转化为蛋白质。

钾还能促进植物经济用水。

由于钾离子能较多地累积在作物细胞之中，因此使细胞渗透压增加并使水分从低浓度的土壤溶液中向高浓度的根细胞中移动[6]。

9.2 铁也对植物有很大影响，个人浅谈铁元素对植物生长的影响
9.2.1 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。

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9.2.2 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：①细胞结构物质的组成成分；②植物生命活动的调节者，参与酶的活动；③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；
④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。

10 心得体会
10.1 通过此次实验，我更清楚地了解到矿质元素对植物的生命活动影响很大，它们可作为植物体组成成分，也可调节植物生理功能。

如果植株缺少这些植株生长所必需的矿质元素的话，植株就会体现出相应的病症，或是内部的代谢活动发生变化。

而且植株缺乏不同的元素，其病症并不是一样地，而缺乏元素的程度不同，表现程度也不同。

这样就能够更深刻地认识矿质元素对植物生长的影响，从而准确地确定植物缺乏某种矿质元素，合理施肥，达到增产的目的。

10.2 此次实验的题目不大，内容不多，让我们有充足的时间观察、发现、分析和解决实验过程中出现的现象和问题；由此我们在我们小组各成员的精心努力之下，我们小组的这次试验圆满完成了，在这次试验当中我得到了很多书本之内学不到的财富。

在课堂上老师很好的激起我们对实验的兴趣，在生活中激励我们开心成长、勇敢向前迈步；也让我提高了上实验课的积极性和兴趣、提高了独立实验的能力、提高了实验操作技能、独立思考能力得到了培养、学会了规范撰写科学研究论文、增强了将来参加工作的自信心。

11参考文献
11.1 江月玲PPT 植物生理学实验课件（缺氮、磷、钾元素对植物生长的影响综合
性试验课件）
11.2 江月玲PPT/ 论文植物生理学综合性实验项目的开设与实践
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氮、磷、钾元素对番茄幼苗生长的影响
11.3 江月玲论文植物生理学综合性实验的教学探讨与实践
11.4 张立军、樊金娟中国农业大学出版社植物生理学试验教程
11.5 潘瑞炽高等教育出版社植物生理学
11.6 赵帅邯郸学院综合性实验论文
11.7 白晓华, 胡维平. 太湖水深变化对氮磷浓度和叶绿素a浓度的影响11.8 王玉堂番茄缺素症及补救措施
11.9 李江鸿，杨鹃，马庆玉番茄幼苗期实行无土栽培的几点思考
11.10 邹礼平、高和平、钟亚琴植物番茄红素生物合成相关基因的表达调控研
究进展等等重要文献
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