矿质元素对植物生长的影响 论文

缺氮素对植物生长的影响
摘要：用植物无土培养法，对二叶一心得玉米幼苗进行缺素培养。所缺元素为N、P、K、ca、Mg、Fe。培养三周后取出并对玉米进行生理生化指标测量，实验结果表明：在六种缺素培养下的玉米幼苗，生长情况明显差于全素培养的玉米幼苗，且各缺素症状表现在不同部位。缺素培养下，植物生长速率下降，根冠比改变，对植物生长产生了很大影响。
关键词：缺素培养 缺氮 缺素症状
前言:氮素：是蛋白质的主要成分，蛋白质是构成细胞原生质的基本组成部分，氮素是植物的生命基础。氮素供应充足，蛋白质合成得多，原生质的构成就有充分的物质基础，细胞分裂快、增长迅速、植株高大、枝叶旺盛、根系发达，为高产奠定基础；氮素是叶绿素的重要组成部分，叶绿素是含氮的有机物，在叶片上叶绿体起着吸收光能的作用。通过叶绿素供应的光能将二氧化碳和水合成葡萄糖，葡萄糖再转化为碳水化合物；氮是一些酶的组成部分，这些酶可以促进作物的新陈代谢，植物体内的维生素生物碱等都含有氮素。氮素不仅是植物的组成部分，而且还参与植物的多种生化过程，氮与植物生命活动有着密切的相关性。缺氮时：植物缺氮就会失去绿色,植株生长矮小细弱,分枝分蘖少,叶色变淡,呈色泽均一的浅绿或黄绿色。蛋白质在植株体内不断合成和分解,因氮易从较老组织运输到幼嫩组织中被再利用,首先从下部老叶片开始均匀黄化,逐渐扩展到上部叶片,黄叶脱落提早。株型也发生改变,瘦小、直立,茎杆细瘦。根量少、细长而色白。侧芽呈休眠状态或枯萎。花和果实少。成熟提早。产量、品质下降。
磷素：
植物体中磷的分布不均匀,根、茎的生长点较多,嫩叶比老叶多,果实、种子中也较丰富。由于磷参与多种代谢过程, 而且在生命活动最旺盛的分生组织中含量很高,因此施磷对分蘖、分枝以及根系生长都有良好作用。由于磷促进碳水化合物的合成、转化和运输,对种子、块根、块茎的生长有利,故马铃薯、甘薯和禾谷类作物施磷后有明显的增产效果。由于磷与氮有密切关系,所以缺氮时,磷肥的效果就不能充分发挥。只有氮磷配合施用,才能充分发挥磷肥效果。
钾素：
钾在土壤中以KCl、K2SO4等盐类形式存在,在水中解离成K+而被根系吸收。在植物体内钾呈离子状态。钾主要集中在生命活动最旺盛的部位,如生长点,形成层,幼叶等。钾在细胞内可作为60多种酶的活化剂,如丙酮酸激酶、果糖激酶、苹果酸脱氢酶、琥珀酸脱 氢酶、淀粉合成酶、琥珀酰CoA合成酶、谷胱甘肽合成酶等。因此钾在碳水化合物代谢、呼吸作用及蛋白质代谢中起重要作用。
钙素：
植物从土壤中吸收CaCl2、CaSO4等盐类中的钙离子。钙离子进入植物体后一部分仍以离子状态存在,一部分形成难溶的盐(如草酸钙),还有一部分与有机物(如植酸、果胶酸、蛋白质)相结合。钙在植物体内主要分布在老叶或其它老组织中。钙是植物细胞壁胞间层中果胶酸钙的成分,因此,缺钙时,细胞分裂不能进行或不能完成,而形成多核细胞。钙离子能作为磷脂中的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。
镁素：
镁是叶绿素的成分,又是RuBP羧化酶、5-磷酸核酮糖激酶等酶的活化剂,对光合作用有重要作用；镁又是葡萄糖激酶、果糖激酶、丙酮酸激酶、乙酰CoA合成酶、异柠檬酸脱氢酶、α酮戊二酸脱氢酶、苹果酸合成酶、谷氨酰半胱氨酸合成酶、琥珀酰辅酶A合成酶等酶的活化剂,因而镁与碳水化合物的转化和降解以及氮代谢有关。镁还是核糖核酸聚合酶的活化剂,DNA和RNA的合成以及蛋白质合成中氨基酸的活化过程都需镁的参加。具有合成蛋白质能力的核糖体是由许多亚单位组成的,而镁能使这些亚单位结合形成稳定的结构。如果镁的浓度过低或用EDTA(乙二胺四乙酸)除去镁,则核糖体解体,破裂为许多亚单位,蛋白质的合成能力丧失。因此 镁在核酸和蛋白质代谢中也起着重要作用。
铁素：
铁主要以Fe2+的螯合物被吸收。铁进入植物体内就处于被固定状态而不易移动。铁是许多酶的辅基,如细胞色素、细胞色素氧化酶、过氧化物酶和过氧化氢酶等。在这些酶中铁可以发生Fe3++e-==Fe2+的变化,它在呼吸电子传递中起重要作用。细胞色素也是光合电子传递链中的成员(Cytf和Cytb559、Cytb563)，光合链中的铁硫蛋白和铁氧还蛋白都是含铁蛋白，它们都参与了光合作用中的电子传递。铁是合成叶绿素所必需的,其具体机制虽不清楚,但催化叶绿素合成的酶中有两三个酶的活性表达需要Fe2+。近年来发现,铁对叶绿体构造的影响比对叶绿素合成的影响更大,如眼藻虫(Euglena)缺铁时,在叶绿素分解的同时叶绿体也解体。另外,豆科植物根瘤菌中的血红蛋白也含铁蛋白,因而它还与固氮有关。
材料与方法
1.1材料：二叶一心的玉米幼苗
1.2方法：（1）缺素培养：配制培养液；在500mL棕色广口瓶中装200mL蒸馏水，按表3-14-3加储备液，边加边搅拌，以防出现沉淀。加完储备液后再补充蒸馏水至500mL，并用1%盐酸调整至pH为5.5-5.8，即为完全培养液或缺乏某元素培养液。
（2）生长测量：选生长一致且健壮的植株（株高根长叶片基数基本相同），除去胚乳，在吸水纸上轻轻吸干根部水分，测量株高，根长，叶片基数和鲜重，记录。
（3）移栽：将植株小心得通过广口瓶胶塞圆孔，用棉花或海绵缠住茎基部，固定在广口瓶上使整个根系浸入培养液中。为使根系生长良好，最好在胶塞和培养液间保留空隙，利通气。于光足，温度适宜地方培养。
(4)三周后取出，观察。
(5)缺素培养生长状况记录

处

理 株

长
（cm） 根

长
（cm） 重量 R
G
R 根冠比 总吸收面积 活跃吸收面积 活跃面积% 比表面 色素含量 a:b Ct:Cx
地

上 地

下 a b a+b Cx
完

全 培养前
9
18.5
0.68

0.244

0.4
2

1.15

0.5
4

46.96

1.1
5

2.42

0.74

3.16

0.37

3.27

8.58
培养后
47
35.8
3.74
1.58
缺

N 培养前
13
20.5
0.87

0.093

0.68

1.4

0.36

25.70

2.22

0.2

0.69

0.1

0.91

0.319

9.1
培养后
25
33
1.14
0.758
缺

P 培养前
13.2
16
1.49

0.1048

0.549

1.1594

0.5192

44.78

0.69

0.195

0.67

0.865

0.195

0.291

4.44
培养后
36.5
30
3.08
1.69
缺

K 培养前
13.9
21
1.01

0.05

1.14

1.01

0.46

46.00

0.79

1.166

0.355

1.521

0.1925

3.28

7.9
培养后
31
42
1.45
1.65
缺

Ca 培养前
12.3
18.6
1.13

0.16

0.52

1.92

0.85

44.30

1.13

2.14

0.57

2.71

0.23

3.75

11.78
培养后
33.6
39.2
3.24
1.7
缺

Mg 培养前
14
15

1.22

0.0455

0.535

1.11

0.42

37.80

0.85

2.9

0.9975

0.301

0.0425

2

7.14
培养后
31
20.5
1.44
0.77

缺

Fe 培养前
14.3
22.6
1.02

0.09

1.138

1.69

0.76

44.90

1.14

0.006

0.1397

0.1457

0.1395

0.043

1.4
培养后
24.9
32.5
1.38
1.57
实验分析：由于实验中操作等各种因素影响，实验误差较大，但基本可以得出结论。通过本次实验，进一步证明了矿质元素在植物生长过程中的重要作用和它的必须性，没有它植物将不能正常完成它的生理成长过程。
N对植物的生长发育有重要影响。在缺氮培养下，植物RGR远远低于全素培养下的玉米幼苗，可见缺氮下玉米生长速率受到了很大影响。N构成是蛋白质的主要成分，可占蛋白质含量的16%到18%。细胞膜，细胞质，细胞核，细胞壁中都含有蛋白质，各种酶也都是以蛋白质为主体的。缺少N素，对植物生长的影响十分巨大。
在叶绿素方面，缺N条件下，叶绿素a，b，a+b和cx都远远低于全素培养下的植株。可见，缺N使植物叶绿素缺乏。叶绿素是植物光合作用的必须物质，缺乏叶绿素时，植物生长不良，叶片黄化，有机物合成受阻，严重影响了植物生长。而且细胞色素，植物激素（比如吲哚乙酸，细胞分裂素），和维生素中都含有N，缺N使这些物质的合成受到影响，植物生长不良。
由此可见，N在植物的生命活动中占有重要地位，被称为生命元素。
缺乏其他元素时，植物的生长状况都受到了影响。K是酶的组成元素，且能促进蛋白质糖类的合成，还可以提高抗旱能力;P是细胞质和细胞核的组成成分，参与组成ATP,CoA，等物质，还能对渗透势起作用；Ca参与细胞壁形成，还有解毒等作用；Mg是叶绿素的重要成分，是多水解种酶的活化剂，对植物生命活动也很重要；Fe可以激活催化叶绿素合成的酶，对光合作用至关重要。由此可见，矿质元素对植物生命活动十分重要，缺一不可。
讨论:
N、P、K、Ca、Mg、Fe都是玉米幼苗生长过程中不可缺少的营养元素。由上述结果可以看出。各种元素出现的缺素时间并不相同，这些缺素症状出现的时间先后表明了玉米幼苗对这些元素的需求在生长时期上不同。这也反映出玉米幼苗在生长时期的需肥特点。针对这些特点，可以制定出一套适合玉米幼苗营养生长的营养液配方方案。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。

参考文献
【1】 叶尚红主编.《植物生理生化实验教程》2009.08
【2】 倪吾钟,章永松,林咸永.不同钾肥对几种主要蔬菜作物产量和品质的影响.浙江农业大学学报, 1997 ,9 (3) :143 -148.
【3】 武如心.莲藕施用钾肥试验.山西农业科学,1997 ,15(1): 27-31.
【4】 陶其骧.大白菜施用钾肥的效应.菜园土壤肥力与蔬菜合理施肥. 南京:河海大学出版社， 1997，：179-181.
【5】 陈魁卿,郭亚芬,栾非时.钾和硫对蔬菜产量和品质的影响 .菜园土壤肥力与蔬菜合理施肥.南京: 河海大学出版社, 1997,237-239.