植物的溶液培养和缺素培养

一、目的意义

种植在土壤里的植物之所以能够正常生长发育是因为土壤中存在着维持植物正常生理活动所必需的矿质元素。但要确定各种元素是否为植物生长所必需，必须借助无土培养法（溶液培养或砂基培养）才能解决。近年来，无土栽培已不仅作为一种研究手段，而且成为新的生产方式，在蔬菜、花卉生产中大规模应用。本实验学习植物的溶液培养技术，并证明氮、磷、钾、钙、镁、铁诸元素对植物生长发育的重要性。

二、方法原理

用植物必需的矿质元素配成营养液培养植物，可使植物长得与土壤中一样好。应用此法，所用元素的种类和用量可完全人为地加以控制。要了解某元素缺乏所引起的生理病症，可从营养液中减去该元素，以便在以后的生长过程中进行观察，观察缺素症后将所缺元素加入营养液中，缺素症状又可逐消失。

这类实验，通常用溶液培养，为了管理方便，也常将溶液加入洁净的石英砂培养植物，则称为砂基培养。

三、仪器设备

1．烧杯：250、500ml各1个； 

2．刻度移液管：5ml 10支，1ml 1支；

3．量筒：1000ml 1个；

4．黑色腊光纸适量；

5．15×15cm塑料纱网（或纱布）：1块；

6．搪瓷盘（带盖）：1个；

7．石英砂适量；

8．陶质花盆：1个；

9．500ml试剂瓶：11个；

10．培养缸（可用100ml广瓶或瓷质、玻璃质培养缸）：7个。

【试剂】

1．硝酸钾；                        2．硫酸镁；

3．磷酸二氢钾；                    4．硫酸钾；

5．硫酸钠；                        6．磷酸二氢钠；

7．硝酸钠；                        8．硝酸钙；

9．氯化钙；                        10．硫酸亚铁；

11．硼酸；                         12．氯化锰；

13．硫酸铜；                       14．硫酸锌；

15．钼酸；                         16．盐酸；

17．乙二胺四乙酸二钠（EDTA-Na₂）

【材料】

玉米、蕃茄、向日葵种子

【方法步骤】

1．供试苗培养：取250ml烧杯一个，在烧杯口紧扎塑料纱网或纱布一块，将烧杯放在另一个500ml烧杯中，加水使水面几乎与内部烧杯口相平（如下图）

将已浸种一液的蕃茄或玉米种子均匀地排列在纱网上，在大烧杯上盖一块玻璃片，然后放置在温暖处发芽。待子叶完全展开后，改用稀释营养液（浓度为完全营养液的1/4）培养。培养玉米苗，可一直用水培养。当蕃茄苗高4~5cm左右，展开第一片真叶或玉米幼苗出现第二片真叶时，选择生长一致的幼苗作实验材料，移往各种缺素溶液中。移直时注意勿损伤根系。

也可用花盆装石英砂或洁净的河沙培养苗，但移植要早些，以免伤根。

2．配制大量元素及Fe的贮备液：用蒸馏水按表1分别配制。

微量元素贮备液按以下配方配制：称取H₃BO₃ 2.86g，MnCL₂·4H₂O 1.18g，CuSO₄·5H₂O 0.08g，ZnSO₄·7H₂O 0.22g，H₂MoO₄·H₂O 0.09g，溶于1L蒸馏水中。

配好以上贮备液后，再按表2配成完全营养液或缺素营养液（用蒸馏水，调节pH至5.5-5.8）。

3．将以上配制的培养液各800ml分别加入1000ml塑料培养瓶中，瓶外加黑色蜡光纸套（黑面向里）或用报纸包三层，瓶上用马粪纸板涂蜡后做成盖，并用打扎器在盖中间打一圆孔，用棉花把植株幼茎通过小孔固定在盖上，使整个根系浸入培养液中，贴上标签，写明日期。装好后将培养瓶放在阳光充足，温度适宜（20~25℃）的地方。

表1  大量元素配制表

 

表2  缺素培养液的配制

 

4．实验开始后，每两天观察一次，用精密pH试纸测试培养液的pH值，如pH高于6，应以稀盐液调整到5~6之间。注意记录缺乏必需元素时所表现的症状及最先出现症状的部位，培养液每周更换一次。为使根系生长良好，最好应在盖与溶液之间保留一定空隙，以利通气，待各缺素培养液中的幼苗表现出明显的症状后，将缺素培养液全部更换为完全培养液。观察症状逐渐消失的情况，记录结果。