生理论文

植物生理学
综合实验报告
缺
素
对
玉
米
幼
苗
生
长
的
影
响
学院：龙润普洱茶学院
专业：09茶学
学号：20092602
姓名：唐永福
时间：2011年5月28日
缺素对玉米幼苗生长的影响
学号：20092602 姓名：唐永福班级：09茶学
摘要：玉米是我国主要栽培物之一，是改善人民生活，出口外贸的重要物质之一，对发展农业有重要意义。

把合格玉米种子完全培养到两月期，用水培法把长势接近的两月期苗进行缺素（N、P、K、Ca、Mg、Fe）处理培养，在缺素症状出现后进行症状观察与生长测量并进行生理生化指标测定，结果表明：玉米幼苗在六种缺素条件下对照完全培养明显表现出七种不同的缺素症状，其形态指标及生理指标均明显低于完全培养，各种缺素症状导致在不同时期玉米幼苗生理状况不同，为研究玉米需肥特点及快速营养诊断提供参考和依据，同时也为研究玉米肥料配比提供数据。

关键词：玉米幼苗、缺素培养、缺素症状、生理指标
据考证，玉米（Zea mays）原产于南美洲，十六世纪中期引进到中国，成为我国的主要粮食作物，对发展农业、畜牧业、提供工业原材料具有十分重要的意义【1】，Duncan曾对玉米一生中的光和作用作了大量的研究【2】。

就目前而言，玉米应用价值主要是营养价值、饲用价值、药用价值和食疗价值等。

为了提高玉米地产量和品质，在农业栽培技术和作物育种上开展各种研究的同时，掌握作物个体发育对外界环境条件营养物质需要极为重要。

关于玉米种植所需要的营养物质和缺素对玉米生长的影响已有大量的文章报道【3】，多半研究的是玉米整体的生理水平，对于缺素对玉米幼苗的影响，我们再一次进行实验研究，深入探讨具体缺素对玉米幼苗症状的影
响，在学习培养操作的同时，加强缺素对植物生长的影响，为更好更有效地掌握玉米生长生产合理管理提供科学依据。

本论文将用N、P、K、Ca、Mg、Fe这6种植物必需的矿质元素，利用营养液水培的培育方法，分析各种元素对植物相应生理生化的影响以及在生长发育过程中体现出来的相应症状，通过与正常的完全液培养植株作对比，展现出缺乏相应元素对植株症状的影响。

缺乏以上植物必需的矿质元素会导致以下症状：生长速率下降；植株根冠比明显改变；根的活力受影响；某些物质合成并大量积累等【4】。

某些元素含量过多同样影响植株对于其他元素的吸收和在体内的代谢。

通过本次试验学习研究，探讨玉米缺素后的生理现象，同时，对玉米植株的缺素症状以及生理指标的测定有更深入的认识。

本组实验由8人共同完成，以下方法和操作介绍以Fe培养为主，实验结论为所有实验共享分析。

1．材料与方法
1.1材料
健康的玉米种子（材料由云南农业大学植物生理实验室提供）
1.2方法
试验做出7种处理。

分别为完全营养液培养、缺N营养液、缺Ｎ营养液、缺P培养液、缺K培养液、缺Ca培养液、缺Mg培养液、缺Fe培养液，以以上这些缺素营养液作为水培材料，将两叶期玉米幼苗去胚后放入写好相应缺素标签的棕色培养瓶上培养。

1.2.1培苗
选取大小一致、饱满的玉米种子消毒、浸种、催芽。

取搪瓷盆一个，内部放用有机玻璃自制的发芽框（框厚2cm、上面覆盖塑料纱网和一层大滤纸，滤纸浸入搪瓷盘的水中），将催好芽的种子均匀摆放在纱网的滤纸上，至温暖处生长至第1叶抽出时，转入塑料纱网（抽去一些纱的）覆盖的容器上生长，知道出现第2或第3片真叶时，移栽。

1.2.2配制培养液
在500ml棕色广口瓶中装入400ml蒸馏水，按照表1加储备液，边加边搅拌，以防出现沉淀。

在加完储备液后再补足蒸馏水至500ml，并用1%稀盐酸调整pH至5.5～5.8，即为完全培养液或缺乏某种元素的培养液。

贴上标签，写上日期。

表1 完全培养液和各种缺素培养液配置
储备液
每100ml培养液中储备液的量（ml）
完全缺N 缺P 缺K 缺Ca 缺Mg 缺Fe
Ca(NO
3)
2
0.5 —0.5 0.5 —0.5 0.5
KNO
3
0.5 —0.5 —0.5 0.5 0.5
MgSO
4
0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 —0.5
KH
2PO
4
0.5 0.5 ——0.5 0.5 0.5
CaCl
2
—0.5 —————
NaH
2PO
4
———0.5 ———
NaNO
3
———0.5 0.5 ——
Na
2SO
4
———————
EDTA-Fe 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 —微量元素0.1 0.1 0.1 0.1 0.1 0.1 0.1 1.2.3缺素处理方法
挑选生长一致（主要是株高、根长、叶片基数相同）且健壮的植株，出去胚乳，在吸水纸上轻轻吸干根部水分，测量株高、根长、
叶片数和整株鲜重，记录。

将植株小心地通过广口瓶胶塞圆孔，用棉花加以固定，使根系浸入培养液中，为使根系生长良好，最好最胶塞和培养液之间保留一定空隙，以利用通气。

将培养液放在阳光充足、温度适宜（20～25摄氏度）的地方培养，以后每周补充一次蒸馏水，每两周更换一次培养液。

1.2.4症状观察与生长测量
每周观察记录缺乏某一必需元素时所表现的症状和最先出现症状的部分。

待幼苗表现出明显的症状（21天）后实验结束，并测量株高、根长、叶片数，用吸水纸轻轻吸干部分水分后，称取地上部分鲜重和地下部分鲜重。

1.2.5植株生理指标测定
1.2.5.1根系总吸收面积和活跃吸收面积测定【5】
1.2.5.1叶绿体色素的定量测定【6】
2.结果分析
根据叶尚红主编的《植物生理生化实验教程》（第二版）上的公式计算得以下数据。

2.1植株的缺素症状与生长指标记录
2.1.1植株的缺素症状
2.1.1.1缺氮：幼苗矮化、瘦弱、生长缓慢、叶丛黄绿；最下一叶枯萎发黄，在往上一叶叶尖，叶基发黄，侧根不发达，植株矮小。

2.1.1.2缺磷：植株矮化，叶片不舒展，茎秆细弱，叶尖、叶缘失绿呈紫红色，生长缓慢萎缩，根系发育差。

2.1.1.3缺钾：表现发育缓慢，植株生长矮小，节间缩短，叶色淡绿且带绿色条纹，老叶中的钾转移到新生组织中，下部叶片的叶尖、叶缘呈黄色或似火红焦枯，叶长茎秆短，阻碍养分运向根部，使根系发育不良，出现早衰现象。

2.1.1.4缺钙：幼苗叶片不能抽出或不展开，有的叶尖粘合在一起呈梯状，植株呈轻微黄绿色或引致矮化。

2.1.1.5缺镁：幼苗上部叶片发黄，叶脉间出现黄白相间的退绿条纹，下部老叶片尖端和边缘呈紫红色，全株叶脉间出现黄绿条纹或矮化。

2.1.1.6缺铁：幼叶脉间失绿呈现条纹状，中、下部为黄绿色条纹，老叶绿色，严重时整个新叶失绿发白，失绿部分色泽一般不出现坏死斑点。

新叶发黄，坏死，幼叶间叶脉失绿呈条纹状。

2.1.2生长指标记录
经过一系列的植株生长情况测定，综合整个小组8个人的数据可以得出表2，从表2可以看出：完全培养液培养的幼苗的生长状况要好于其他缺素培养的幼苗，缺K、Ca培养的玉米幼苗生长情况最差，株高、株重都较低，相对生长速率较低，这是因为缺Ca的玉米生长点坏死，生长代谢活动减慢，生长速率减慢，而缺K则导致营养供给较慢，植株长势缓慢。

从表2中数据还可以看出缺乏任何一种必需元素都会使得植株的根冠比增大，而相对生长速率几乎完全小于完全培养下的植株生长速率，地上重和地下重几乎小于完全培养指标。

（以上出现“几
乎”类词语表示个别实验存在误差）
从缺素所表现出来的症状可知N、P、K、Ca、Mg、Fe等元素是植物正常生长所必需的，对于植物的生长极为重要。

2.2根系活力测定
根系活力泛指根系整体代谢的强弱，包括吸收、合成、呼吸作用、氧化力等，根系活力的大小与整个植株生命活动的强度有密切关系，是一种客观反映根系生命活动的胜利指标。

根系活力跟作物的产量有密切的关系。

根系活力越大，相应的生物产量和经济产量也就越大，，根系活力越强，吸收面积越大，越有利于根系吸收水分和养分。

从表3中可以看出完全培养植株的总吸收面积都较缺素植株的大，从侧面看出，完全培养的植株根系活力比缺素植株强。

当然，由于本组实验存在着相应误差，对于其他数据不能反映出正确的植株活力性质。

表2 玉米幼苗21天缺素培养的根系活力测定表
缺素类型
C1 C2 C3
总吸收面
积
活跃吸收面
积
活跃吸收面
积比表面（ug/ml）（ug/ml）（ug/ml）（m2株-1）（m2株-1）（%）（m2·g-1）
完全51.2 58.2 63.3 0.56 0.17 26.145% 0.533 缺N 67.735 57.924 47.547 0.363 0.299 82.4% 0.363 缺P 38.4 53.7 54.6 0.6325 0.222 0.0035% 0.359 缺K 55.5 47.57 62.9 0.511 0.313 25.4% 1.06 缺Ca 45.6 59.6 57.2 0.44 0.174 39.51% 0.489 缺Mg 49.182 57.925 70.566 0.302 0.285 94% 0.487 缺Fe 53.142 58.302 60.252 0.42 0.160 38.1% 0.556
2.3叶绿体色素的定量测定
对于玉米幼苗叶绿体色素含量的测定主要是根据郎伯-比尔定律（A=KCL），各种有色物质溶液在不同波长下的吸收系数可以通过测定已知浓度的纯物质在不同波长下的吸光度。

Arnon在浓度为80%的丙酮提取液下测比色吸光度，叶绿素浓度的公式经Lichtenthaier修正为：Ca=12.21A663-2.81A646
Cb=20.13A646-5.03A663
Cx=（1000A470-3.27Ca-104Cb）/229
知道了以上的公式外，我们还需要制作一组对照实验，即以浸提取液（80%的丙酮）为空白，测出663nm、646nm和470nm下提取液的吸光度，再通过上述公式计算，就可以求出叶绿素a、叶绿素b和类胡萝卜素的浓度。

再求出以上浓度以后，我们还要运用到另外一个公式，用于计算各叶绿体色素的含量。

叶绿体色素含量（mg·g-1）：
=C(mg·L-1)*提取液总量（ml）*1000/叶样重量（g）
将以上求得的相关数据统计在表4中：
表4中，a、b分别代表叶绿素a和叶绿素b，C T=a+b表示叶绿素的总浓度，C X表示类胡萝卜素的浓度。

综合下表5中整个小组的数据分析可以知道缺乏任何一种植物必需的矿质元素对于植物叶绿素含量都会有所影响，其中对于缺氮、缺镁、缺铁的影响比较显著，导致影响较大的原因是叶绿素的组成成分以及合成叶绿素与这些元素有直接关系，，缺铁导致叶绿素含量最低，缺钙导致叶绿素含量最高，叶绿素a和叶绿素b含量比例基本一致，保持在3:1的水平，总的叶绿素含量和类胡萝卜素含量的比值也没有太大的波动；缺钙导致了植株的生长点坏死，生长发生紊乱，缺铁导致玉米植株叶片发白，光和作用减弱，叶绿素合成受阻。

完全 1.65 0.45 2.10 0.33 3.69 6.28
缺N 0.71 0.32 1.06 0.67 2.22 6.26
缺P 1.95 0.46 2.41 0.36 4.24 6.7
缺K 1.52 0.38 1.9 0.31 4.05 6.12
缺Ca 0.91 0.27 1.18 0.12 3.37 9.83
缺Mg 1.285 0.295 1.58 0.245 4.36 6.45
缺Fe 0.828 0.233 1.06 0.123 3.56 4.99
3.讨论
通过一个小组8名成员的相互协作，共同探讨了关于植物缺素后的生长生活情况，表现出所选用的6种元素皆为玉米幼苗生长过程中的必需元素，并且从数据可以看出了各种元素正常生长所需的营养元素含量是不一致的。

缺素元素所体现出来的植株性状也反映出不同元素对于植株的正常生长作用是不一样的，我们需要合理的进行植物营养配比才可以使得植株生长的将抗健全。

针对于以上特征，在以后的生产实践中，可以制定出一套适合玉米幼苗营养生长的营养液配制方案，满足其在各个生长时期的需肥要求，为玉米的栽培种植建立一套完善的营养管理体系。

下面我就根据我所做的缺Fe式样探讨一下Fe对玉米幼苗生长的影响。

在完全培养液体中，提供Fe元素的储备液主要是EDTA-Fe，缺乏Fe元素导致植株在生长过程中茎秆是紫绿色的，与正常的活绿色形成了鲜明的对比，造成这种症状的主要原因是因为Fe元素在植株生长过程中扮演的角色是使植物体内合成的叶绿素得到充分的利用，缺乏了此种元素影响细胞分裂，植株矮小，使得叶绿素在植株体内大量积累。

幼叶脉间失绿，中下部为黄绿色条纹，老叶绿色，严重时整个新叶失绿发白，失绿部分色泽一般不出现坏死斑点。

缺少Fe 元素，Fe 是许多酶的辅基，通过Fe2+和Fe3+两种价态传递电子在生物合成作用中起到重要的桥梁作用，催化叶绿素合成的酶需要Fe2+近年来发现Fe 对叶绿体构造的影响比对叶绿素合成
的影响更大。

综合整一个实验，我们可以得出：各种营养元素对于维持植株正常生命活动至关重要，只要植株缺乏其中某种元素便会有明显的变化。

如：氮、磷元素是蛋白质、核酸、磷脂的主要成分，缺氮、磷时，蛋白质、核酸、磷脂等的物质合成受阻，同时叶绿素合成受阻；钾在碳水化合物代谢、呼吸作用以及蛋白质代谢中起着重要的作用，植物体缺钾会间接地影响到植株的光和作用；钙离子可以作为磷脂中磷酸与蛋白质的羧基间联结的桥梁，具有稳定膜结构的作用；镁在核酸和蛋白质代谢中起重要作用【7】。

由以上可知，当培养液中缺乏某一种元素是均会使植物体中蛋白质代谢降解加速，含量降低，叶片绿色逐渐消失，光和速率下降，因此，合理施肥对延长玉米光周期、增加玉米产量具有重要的意义。

参考文献：
【1】黄鑫.玉米幼苗缺素症状研究[J].东北农业大学学报，2004,35（3）：272～275.
【2】昆明植物研究所土壤组.锌与玉米花白叶病[J].植物杂志，1973（3）：5.
【3】韦安阜.植物营养贫乏病的识别[M].上海：上海科技技术出版社，1961:65～68,164～169.
【4】叶尚红，陈疏影.植物生理生化实验教程[M].云南科技出版社，2004,104～108.
【5】郝改风.玉米缺素症状及防治方法[J].河南农业，
2005（5）：27
【6】李合生.现代植物生理学[M].高等教育出版社，2002,188～193.
【7】王忠.植物生理学[M].北京：中国农业出版社，1999:80～85.。