玉米缺素的验证观察实验

玉米缺素的验证观察实验

摘要：植物生长需要矿质营养，其中必须元素有17种，大量元素有N、P、K、Ca、Mg、S；微量元素有Fe、Mn、B、Zn、Cl、Mo、Cu、Ni。具有组成细胞结构物质成分、调节生命活动、参与能量代谢等作用。植物在生长过程中如果缺乏某些营养元素会表现出相应的缺素症状。本次实验对久龙5号玉米进行缺N、P、K、Ca、Mg、Fe的培养，并观察其缺素症状。此实验有可以指导生产，及时了解作物所缺营养元素，可以及时施肥，可以提高生产，创造经济价值。通过本次试验可以得知缺N幼苗表现为生长缓慢、植株矮小瘦弱、叶片黄绿、根冠比较大；缺P幼苗生长较慢、下部叶片出现暗绿色、根冠比大；缺K幼苗生长缓慢、植株矮小、嫩叶呈现出黄色、根冠比稍大；缺Ca初期顶芽、幼叶呈淡绿色，继而叶尖出现典型的钩状，随后坏死。植株丛生，生长点坏死，烂根。

关键词：营养元素、玉米缺素、根冠比。

玉米是我国主要粮食作物之一。而粮食是国民经济的基础，为了提高玉米的产量和品质,在农业栽培技术和作物育种上开展各种研究的同时,掌握作物个体发育中对外界环境条件营养物质需要也是极为重要的。玉米正常生长如果缺营养元素，其生理代谢就会发生障碍，影响玉米正常生长发育，进而影响玉米品质和产量。N、P、K是自然生态系统中存在的必需元素，它们既是植物体内许多重要的有机化合物的组成成分，在结构和生理上起着重要作用，同时又以多种方式参与植物体内的各种生理代谢过程，对促进植物生长发育和新陈代谢以及作物的早熟高产优质都起到重要作用。因此对缺素的研究具有重要的意义。

关于玉米一生各时期所需要的营养和缺素症状已有大量的报导,但多集中于宏观上的观察，偏重于地上叶器官形态和根部形态的研究。关于缺素造成生理和结构上的变化则报道的较少,且仅限于某一元素缺乏时(如缺锌) 的报道。

Chapin 等人认为,在植物体内存在着一个胁迫反应的中心系统,它可以被多种环境胁迫所激活(包括营养供应不正常) 。近年来,胁迫研究的重要性已在生物学的许多领域渐渐显示出来,逆境胁迫下,植物体内正常的蛋白质合成被抑制,但往往也会诱导出若干新的蛋白质—诱导蛋白质。

随着分子生物学的发展，人们对植物抗逆性的研究不断深入，现已发现多种因素如高温、低温、干旱、病原菌、化学物质、缺氧、紫外线等能诱导形成新的蛋白质(或酶)，这些蛋白质统称为逆境蛋白(stress protein)。逆境蛋白的产生是基因表达的结果，逆境条件使一些正常表达的基因被关闭，而一些与适应性有关的基因被启动。从这个意义上讲，也是植物对多变外界环境的主动适应和自卫能力。为了能够更好的指导农业生产,本次试验主要是验证缺素症状,及时的进行施肥。

1 材料与方法

1.1材料

久龙5号玉米种子，由东北农业大学生命科学学院植物生理教研室提供。

1.2方法

1.2.1配制大量元素储备液和微量元素储备液各1000ml

1.2.1.1大量元素储备液配方：

1.2.1.2微量元素储备液配方：

1.2.2用储备液配制缺素营养液和完全培养液

各配1000ml，并将pH调至5~6。

1.2.3首先，对玉米进行浸种处理，将种子放人25℃的温箱催芽2 d，长出3片真叶，去胚乳，用不同的缺素处理。将玉米幼苗放入烧杯中，加入完全培养液、缺Fe、缺N、缺P、缺Mg、缺Ca、缺K、的营养液各250ml，在18℃培养，每7 d更换一次培养液，按时通气，经过15 d的培养，对其进行形态观察。

2、结果与分析

2.1 缺N现象

图一

现象：植物生长矮小，枝叶变黄，叶片小而薄，叶片早衰甚至干枯，缺素症状表现在老叶。

结果分析：植物在生长发育过程中缺氮时，细胞的许多生理生化活动受到影响，如一些重要物质（如蛋白质、核算等）的合成受阻，功能蛋白的活性降低，细胞的生长分列减缓等等。

2.2 缺P现象

图二

现象：茎、根纤细，植株矮小，呈现不正常的暗绿色或紫红色，分枝分蘖少，缺素症状表现在老叶。

结果分析：缺磷时蛋白质合成下降，糖的运转受阻，磷是糖、蛋白质、磷脂等活细胞内多种功能性物质的成分。

2.3缺K现象

图三

现象：植物茎杆柔弱，易倒伏，生长缓慢，叶片失水，叶片变黄而叶组织逐渐坏死，缺素症状表现在老叶。

结果分析：K有助于光合作用，促进糖类物质的运输，K在但水化合物代谢，呼吸作用即蛋白质代谢中起重要作用。

2.4缺Ca现象

图四

现象：植株丛生，生长点（心叶）坏死，烂根，缺素症状首先表现在幼叶。

结果分析：缺Ca时，细胞分裂不能进行，同时也是某些酶的调节剂，是细胞内信号转导的第二信使。

2.5 缺Mg现象

图五

现象：叶片贫绿，叶片边缘开始枯黄，甚至枯黄坏死。缺素症状表现在老叶。结果分析：Mg是叶绿素的分子的构成成分，光和代谢中酶的调节剂。

2.6 缺Fe现象

图六

现象：叶片发黄，幼叶浅黄绿色，缺素症状表现在幼叶。

结果分析：Fe是光合电子传递连中的成分，叶绿素合成酶的调节剂。

3.实验讨论

1、缺不同元素的植株叶绿素含量均明显低于完全营养液培养的植株。其中尤以缺Mg、Fe最为显著，因为Mg是叶绿素的组成成分，而有几种叶绿素合成酶的活化需要Fe。

2、植株光合速率均明显低于完全培养液培养的植株。其中缺Mg、Fe的光合速率最低，因为Mg、Fe都是合成叶绿素的必要元素，它缺乏时叶绿素含量下降，光合速率降低。

3、钾是非植物结构组分元素，但能激活植物体内60多种酶；它参与光合作用，对光合作用的各个环节都有促进作用，包括希尔反应、光合电子传递、光合磷酸化作用、二氧化碳的固定和同化以及光合电子产物的运输等方面；钾还对植物水分平衡、阴阳离子、平衡、pH值有调节作用；对蛋白质代谢也有促进。缺K植物茎杆柔弱，生长缓慢，叶片失水，叶片变黄而叶组织逐渐坏死。

4、氮磷为植物结构的组分元素，主要构成植物的蛋白质、核酸、叶绿素、酶、

辅酶、辅基、维生素、生物碱、植物激素、酰胺嘲；缺N植物生长矮小，枝叶变黄，叶片小而薄，叶片早衰甚至干枯。缺P茎、根纤细，植株矮小，呈现不正常的暗绿色。

5、镁构成叶绿素、肌醇六磷酸钙镁、果胶、酶等。缺Mg叶片贫绿，叶片边缘开始枯黄，甚至枯黄坏死。

6、钙是植物结构组分元素，有加强有机物运输，尤其是碳水化合物的运输作用，是细胞伸长所必须的，影响细胞板和纺锤丝的形成，保证细胞分裂。钙与环状多肽结合而成的化学物质钙调素，在控制植物细胞膜的功能和酶的活性方面起重要作用，钙同时也是一些重要酶类的活化剂。缺Ca心叶坏死，缺素症状首先表现在幼叶。

7、铁元素在叶绿素合成中起关键作用并参与光合作用和固氮过程。缺Fe叶片发黄，幼叶缺绿。

8、在培育过程中,应该及时记录数据,以免错过最佳的缺素时期,捕捉不到缺素现象。

9、在农业生产中必须合理施肥，全丽掌握土壤的肥力和植株的营养状况，从这两方面人手，做到各种元素的合理搭配，达到事半功倍的效果。

【参考文献】

1.张泽林，缺素对玉米生长的影响，云南农业大学学报。

2.范曾丽，缺素胁迫对不同玉米幼苗生长的影响，西华师范大学学报。

3.李合生，植物生理生化实验原理和技术，北京，高等教育出版社，2000年。

4.黄鑫，王磊，李成，朱祥春，郝再彬.(东北农业大学生命科学学院，黑龙江哈尔滨150030)