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矿质元素对玉米生长的影响09生物科学2班孙義0913010227一、问题的提出玉米缺少不同的矿质元素情况下对玉米的生长是否有影响，玉米是否能正常生长，对根系生长和叶片生长有什么影响？二、实验假设与理论依据1.实验假设：缺钾元素玉米生长会易倒伏、成熟会早一些、增加抗旱能力等等。2.理论依据：钾是肥料三元素之一，植物体内含钾一般占干物质重0.2%~4.1%，仅次于氮。钾在植物生长发育过程中，参与60种以上酶系统的活化，光合作用，同化产物的运输，碳水化合物的代谢和蛋白质的合成等过程。全称钾素肥料。以钾为主要养分的肥料。肥效的大小，决定于其氧化钾含量。主要有氯化钾、硫酸钾、草木灰、钾泻盐等。大都能溶于水，肥效较快。并能被土壤吸收，不易流失。钾肥施用适量时，能使作物茎秆长得坚强，防止倒伏，促进开花结实，增强抗旱、抗寒、抗病虫害能力。作物缺少钾肥，就会得“软骨病”，易伏倒，常被病菌害虫困扰钾元素常被称为“品质元素”。它对作物产品质量的作用主要有：①能促使作物较好地利用氮，增加蛋白质的含量，并能促进糖分和淀粉的生成；②使核仁、种子、水果和块茎、块根增大，形状和色泽美观；③提高油料作物的含油量，增加果实中维生素C的含量；④加速水果、蔬菜和其他作物的成熟，使成熟期趋于一致；⑤增强产品抗碰伤和自然腐烂能力，延长贮运期限；⑥增加棉花、麻类作物纤维的强度、长度和细度，色泽纯度。钾可以提高作物抗逆性，如抗旱、抗寒、抗倒伏、抗病虫害侵袭的能力三、实验目标科研目标：研究矿质元素对玉米的生长可以促进玉米产量，增加农业生产值。四、实验方法实验法、观察法。五、实验过程:1.准备阶段准备材料：健康的玉米种子：准备其中溶液：完全营养液、缺N营养液、缺P营养液、缺K营养液、缺Ca营养液、缺Mg营养液、缺Fe营养液，2.实施阶段.2.1培苗选大小一致、饱满的玉米种子消毒、浸种、催芽。取搪瓷盆一个，内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，置温暖处生长至第一叶抽出时，转入塑料纱网（抽去一些纱的）覆盖的容器上生长，直到出现第2或第3片真叶时，移栽。1.2.2配制储备液[2]储备液的配制过程中，每一种试剂要先溶再混合，以免出现沉淀。特别是H2MoO4·H2O的配制，先用碱（NaOH）或氨水一滴一滴加进，使之完全溶解后加蒸馏水稀释，再与其他几种微量元素混合。混合时应慢慢倾入，并不断用玻璃棒搅拌，如发现浑浊出现，应加一滴HCl中和，保证混合液清澈、透明。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FeCa(NO3)20.5–0.50.5–0.50.5KNO30.5–0.5–0.50.50.5MgSO40.50.50.50.50.5–0.5KH2PO40.50.5––0.50.50.5CaCl2–0.5–––––NH4H2PO4–––0.5–––NaNO3–––0.50.5––Na2SO4–––––0.5–EDTA-Fe0.50.50.50.50.50.5–微量元素0.10.10.10.10.10.10.11.2.3缺素处理方法挑选生长一致（株高、根长、叶片数基本相同）且健壮的植株，除去胚乳，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，用棉花固定，使根系浸入培养液中。为是根系生长良好，最好在胶塞和培养液之间保留一定空隙，以利通气。将培养瓶放在阳光充足、温度适宜（20~25℃）的地方培养。以后每周补充一次蒸馏水，每2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）后结束实验，并测量株高、根长、叶片数，用吸水纸轻轻吸干部分水分后，称取地上部鲜重和地下部鲜重。1.2.5生理生化指标测定（1）根系总吸收面积和活跃吸收面积测定用吸水纸吸干根系上的水后测重，记录。在3个编号为1、2、3的烧杯中加入根系重量10倍体积的0.0002mol·L-1甲烯蓝溶液，将根在1、2、3号烧杯中依次浸泡1.5分钟，从1、2、3烧杯中分别取1ml到编号为1、2、3的试管中，每个试管中加蒸馏水9ml。用721型分光光度计比色（660nm、1cm光经的比色皿）直接读出溶液浓度。（2）叶绿体色素的定量测定取新鲜的玉米叶片擦净表面污物，去掉叶片主脉，用剪刀剪碎、混匀后称取0.2g。将称取的材料放入25ml的容量瓶中，加入80%的丙酮（不要加到刻度线），放在黑暗的条件下，浸泡至叶片发白（7天），用80%丙酮定容至25ml，摇匀、备用。将叶绿体色素的浸提液倒入1cm光径的比色皿内，以浸提试剂（80%丙酮）为空白分别测定波长663nm、646nm和470nm下的吸光度。3.总结阶段根据叶尚红主编的《植物生理生化实验教程》（第二版）上的公式计算得出以下数据[2]。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[7](一)缺氮：幼苗矮化、瘦弱、生长缓慢、叶丛黄绿；叶片从叶尖开始变黄，沿叶片中脉发展，形成一个“V”形黄化部分，致全株黄化。叶狭小，茎秆纤细、并且下部叶片早衰老化。缺氮时，老叶首先表现症状，然后发展到植株较嫩的叶片上。(二)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，后叶端枯死或变成暗紫褐色；生长缓慢矮缩，根系发育差。(三)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，叶片与茎节的长度比例失调，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。(四)缺钙：当土壤缺钙时，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。(五)缺镁：幼苗上部叶片发黄。叶脉间出现黄白相间的褪绿条纹，下部老叶片尖端和边缘呈紫红色；缺镁严重的叶边缘、叶尖枯死，全株叶脉间出现黄绿条纹或矮化。(六)缺铁：幼叶脉间失绿呈条纹状。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。2.1.2生长指标记录由表2中数据可得出结论，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。N、P、K、Ca、Mg、Fe等元素对植物生长都极为重要。缺Ca培养的玉米苗生长情况最差，株高、株重都较低，相对生长速率最低，这是因为缺Ca的玉米苗的新叶生长点坏死，生长代谢活动减慢，生长速率减慢。缺乏任何一种必需元素都会使植株的根冠比增大，大于完全培养下的植株根冠比，而相对生长速率都小于完全培养下的植株生长速率。植株的重量、叶片数、株高等指标都小于完全培养下的植株指标。表2形态变化缺素类型实验前鲜重（g）试验后地下部重（g）试验后地上部重（g）根冠比（R/T）RGR（g·g-1·d-1）根冠比（R/T）症状观察完全1.242.186.4750.3320.740.21茎秆粗壮，叶片多，宽大，颜色绿，根系发达缺氮0.981.101.560.7050.1850.81植株矮小，老叶枯死，茎秆红，根系稀少缺磷1.141.452.880.5030.1680.39生长速率比缺氮稍大，老叶枯死，茎秆红，根系稀少缺钾0.730.711.350.5261.161.34茎秆柔软，老叶枯死，根系稀少缺钙1.0251.0051.390.7220.0770.54老叶枯死，根系稀少缺镁0.560.811.650.490.1040.66老叶枯死，第三，四叶失绿缺铁0.821.201.920.6250.180.35新叶发白2.2根系活力测定根系活力跟作物的产量有密切的关，根系活力越大。相应的生物产量和经济产量也就越大。根系活力强，吸收面积大，有利于根系吸收水分和养分。缺氮培养的根系吸收面积最小，为15.8%，因为氮素是酶的基本成分，缺氮会阻碍这些有机物的合成，从而降低了根系活性，由总吸收面积这一指标看，完全培养的幼苗最高，其吸水和吸肥的能力越强，生长最好。表3根系活力比较表缺素类型总吸收面积（m2/株）活跃吸收面积（m2/株）活跃吸收面积（%）完全0.6950.38954.9缺氮0.500.2040缺磷0.770.37648.8缺钾0.2700.12646.7缺钙0.0660.01319.7缺镁0.400.2050缺铁1.8410.91349.62.3叶绿体色素的定量测定表4叶绿体色素定量测定表缺素类型色素含量(mg·g-1)a:bCT:CXaba+bCX完全1.210.371.580.183.278.78缺氮1.070.341.410.143.1510.07缺磷1.57290.55202.12490.19242.8511.04缺钾1.1660.3551.5210.19253.287.90缺钙2.2530.6622.8750.3463.6228.309缺镁1.060.361.420.152.949.47缺铁0.5450.1890.7340.0742.889.92八、文献：