第四章培养试验法ppt课件.ppt

第四章 培养试验法,第一节 培养试验的特点和种类,培养试验,培养试验又叫模拟培养试验，它是指在人工模拟、人工控制的条件下，用各种特制的容器（如盆钵、玻璃缸、塑料桶、水泥池等）栽培植物，并进行各种科学试验的方法。,一、培养试验的概念,二、培养试验的种类,盆钵试验：利用各种特制的盆钵栽培植物的试验称为盆钵试验，根据植物在盆钵中生长介质的不同，可把盆钵试验分为土培试验、砂培试验、溶液培养试验和从上述三种培养试验中演变而成的隔离培养试验、流动培养试验、更换培养试验、灭菌培养试验等。,幼苗试验：也称短期培养试验，它是根据植物生长初期（通常只生长几片叶时）对土壤中养分形态的反应和利用情况做出评价的一种培养试验，根据指示作物的不同，还可以把幼苗试验分为黑麦幼苗试验、番茄幼苗试验、油菜幼苗试验等几种，它是介于实验室与盆栽试验之间的一种研究方法。,框栽试验：利用特制的木框、水泥框、塑料板框作为容器控制植物生长的土壤、水分、养分等进行的植物栽培试验称为框栽试验。框的容积一般小于1m3，它是介于盆栽试验与田间试验之间的一种研究方法。,培养试验，由于人工控制了植物的生长环境条件，它不能反映田间的真实情况，其研究结果有一定的局限性，所以它不能代替田间试验，其研究结果必须要经过田间试验的检验，才能在农业生产上推广和应用。,第二节 土培试验,土培试验是以土壤为植物生长介质的盆栽试验，是介于田间试验与溶液培养、砂培试验之间的一种试验方法，同时也是一种更加接近自然条件的生物研究方法。,一、土培试验的特点,1供试土壤的差异：土培试验的土壤一般只取自耕作层，植物只吸收来自土壤耕作层中的养分，而田间试验中，植物除了能吸收耕作层中的养分，还能吸收底层土壤中的养分。另外，土培试验所用的土壤经过人工翻挖、过筛、混合后，耕层构造和自然状况受到破坏，土壤的通气性、透水性与田间条件是不同的。,2试验条件的差异：土培试验人为地控制了盆钵中土壤的水分和温度，土壤中养分的释放过程和植物对养分的吸收情况与田间条件不同。在土培试验中为了保持盆钵中土壤的湿度，几乎每天都要灌水一次或几次，而且每次往盆钵中加水的速度比自然降水要快一百倍之多，这样大的降水在田间的自然条件下是非常罕见的。,与田间试验相比较,3施肥量的差异：土培试验的施肥量比田间试验要大一倍至数倍，比如土培试验如果以每土壤施N0.150.3g，换算成大田施肥量，相当于每亩施硫酸铵112.5225。,4肥料利用率的差异：土培试验是在特制的容器中进行，几乎不存在养分淋失的问题，所以土培试验中对肥料利用率的评价与田间试验是不同的。,土培试验与溶液培养、砂培试验方法的主要区别在于，它能在土壤条件下模拟土壤、植物、肥料之间的相互关系，但是某些试验因素比如pH值、养分等水平不像溶液培养、砂培试验那样可以根据试验的要求随时作出调整，因此后者更适宜于营养生理的研究。,二、土培试验的任务,研究植物对土壤中有效养分的吸收利用,不同土壤中化肥效果的初步评价,环境条件（特别是土壤水分）对植物根系吸收养分的影响, 植物对肥料的利用率（包括化肥与与有机肥料）等问题。,三、土培试验的技术,1、土壤的采集和整理,要选择有代表性的土壤,而且供试土壤要有助于解决试验目的和任务中提出的问题。肥料试验可以采用耗竭试验来使供试土壤达到要求。,确定取土地点后，开展土壤调查和农化分析，确定供试土壤的类别、理化性状、耕作历史。,取耕作层土壤，数量要比实际用量多50%。,然后过3mm的孔筛，过筛剩下的大土块,必须捣碎后全部过筛,不能扔掉。,（一）土壤的准备,2、土壤的贮存,过筛的土壤应充分混匀,贮存备用。一般，植物营养培养室应建立专门的土壤贮存室,存放从各地采集而来的供试验用的土壤,并标明土壤名称、采集地点、时间、含水量（即吸湿水）及主要农业化学性状：如pH、有机质、CaC03、C.E.C.主要养分含量等和采集人姓名。一次贮存的土壤数量应保证供应全部培养室研究工作一年至数年的需用量,不能随取随用,以免产生前后土壤差异而影响试验的重现性。,（二）盆钵的选择和准备,1、盆钵的种类,按材料分,玻璃盆,优点：容易洗净；容易观察根系生长状况和土壤湿度状况；玻璃一般不易受腐蚀, 不会影响营养液的成分及pH的改变。,缺点：玻璃组成复杂不能用于微量元素试验,且玻璃盆价格昂贵,容易损坏,试验过程中为了防止阳光对作物根系的不良影响，必须加套。,按结构分类,瓦氏盆,瓦格涅尔盆及排水装置1. 瓦格涅尔盆 2.浇水管 3.排水孔 4. 锯齿状片,瓦氏盆模拟了土壤水分的自然运动方向，使盆栽试验的土壤水分条件更加符合自然状况，但用瓦氏盆进行土培试验必须称重浇水。,米氏盆,米切里希盆1.顶盆 2.底盆,每次浇水可以不称重量,但是土壤含水量已达土壤的最大持水量,虽然可以保持各盆之间土壤水分的一致性，但是这不一定符合植物对水气条件的要求。,阿尔(Ahr)盆,铁皮制成的方形盆，规格为20(高)20(宽)25(长)cm,盆两侧有二个支架,可以固定在盆车上，盆的两侧插入二根塑料管,灌水时可把水分引入盆底,使土壤水分从盆下部向上部运动。,普通盆,栽培花卉的盆钵,装盆时,常在盆底一侧放入小砾石、玻璃碎片等作为排水物。排水物应盖住盆底2/3,呈300角。在小砾石中再插入一支供浇水用的玻璃管或塑料管,管高出盆沿24cm,浇水管下端呈斜面,上端呈平面。在排水物上盖一块尼龙纱布或盖一层石英砂,防止土壤混入小砾石中堵塞浇水管，也可用搪瓷烧成圆锥体，做固定排水物。,碎玻璃及圆锥体的排水装置1. 浇水管 2.碎玻璃 3.圆锥体排水器 4. 圆锥体的排水装置,(三)肥料的准备,氮肥：尿素、硝铵；在酸性土壤上最好施用2/3硝铵与l/3硝酸钙的混合物。,氮钾肥：选用硝酸铵和硝酸钾的混合物。,氮磷肥：在石灰性土壤上,可以施用硝酸铵、磷酸二氢铵和磷酸氢二铵的混合物,在酸性土壤上,最好施用硝酸钙和磷酸二氢铵的混合物。,磷钾肥：可以施用磷酸二氢钾和磷酸氢二钾的混合物，如钾量不足,可以用硫酸钾或氯化钾补充，如磷量不足,可以补加磷酸一钙或磷酸二钙。,磷肥：施用磷酸一钙和磷酸二钙的混合物,或者选用其中的一种 。,钾肥：硫酸钾、氯化钾,土培试验的施肥量,以相同重量的土壤比较，一般都高于大田23倍。,几种主要作物土培试验三要素一般施用量（g/Kg土壤）,正式装盆之前应试装l2盆,装土至土表距盆口一定的距离（水稻58cm,旱作24cm）， 以确定每盆装土的数量，根据每盆装土量确定每盆施肥量，然后把每一盆需要使施用的肥料分别称好，装入塑料袋或牛皮纸信封中，并标明肥料、处理名称。易挥发、吸湿性强的肥料要在施用的当天再称。,（四）装盆、播种、定植,1、装盆,将浇水管、小石砾、尼龙纱等附属物放入盆内称重，并用小石砾调整使每盆皮重相等。,试装12盆，装土到距盆口46cm，确定每盆装土的质量。,根据装土量确定每盆施肥量,把每一盆需要施用的肥料分别称好，装入塑料袋或牛皮纸信封中，并标明肥料、处理名称，放入相应的盆内。,肥料与土壤混合，原则上要求一盆一盆地混合，一般将肥料溶解成液体在于肥料混合，注意对照也应补充等量的水分。,盆底部先装入小石砾等排水填充物盖住排水孔，并用尼龙纱盖住小石砾，防止土壤堵塞排水孔。,装土：注意分层压紧,并保证各盆的紧实度保持一致,土壤紧实度不能过紧或过松,土面距盆口应留46cm,以便铺砂和浇水。,灌适当的水分让土壤沉实，装盆至出苗前,要保持盆内有足够的水分。,2、播种,供试种子应严加精选,提前催芽,当种子刚萌动露白时,即可播种,播种：大粒种子为l.52cm深,小粒种子为0.5cm深，播种量为预留苗数的23倍,每盆覆盖500g左右的石英砂,12周后间苗,（五）管理,土培试验的盆钵一般是放置的特制的盆车上，白天从培养室推到网室中，接受正常的光照和通风，晚上或气候不良时，推回培养室，以保证幼苗的生长。,1、光照和通气,2、盆钵的排列,随机区组法排列，定期更换位置。,3、水分,米切里希法,使用米氏盆,一次灌水至有水渗入底盆，即停止灌水,下次灌水时先将底盆中的水分倒回顶盆，以免养分损失，这种方法使各盆的土壤水分含量保持在最大田间持水量上。,重量法,每次灌水时都进行称重,使土壤湿度达到有效持水量的60%70%。,有效持水量=田间最大持水量-萎蔫系数,灌水后的土壤湿度=（田间最大持水量-1.5最大吸湿水量） 60% + 1.5最大吸湿水量,灌水量=灌水后的土壤湿度干土重,灌水后的总毛重=干土重+灌水量+盆钵及附属物的重量,干土重=湿土重-湿土重土壤含水量,例：某盆栽试验，供试土壤最大田间持水量为55%,最大吸湿水量为8.2%，装盆前的土壤含水量为15.2%（土壤含水量/湿土质量100%）灌水后保持在有效持水量的60%,每盆装土5000g，盆钵中2100g,附属物重300g,计算每次灌水后的总毛重。,六、收获,土培试验的收获在植物黄熟时立即进行,防止过度成熟而落粒。收获用剪刀贴近土面收割,分别包装编号,称鲜重考种脱粒后放在60下烘干,测定收获物的烘干重（茎秆与籽粒）。收获物可根据试验要求取分析样品,粉碎过筛后备用。,第三节 溶液培养试验,溶液培养试验是植物的生长介质是某种营养混合液的盆栽试验,过去也叫水培试验,近代的溶液培养已发展成无土培养或叫无土栽培,它是泛指在除土壤以外的各种介质（例如溶液、砂砾、泥炭、空气、塑料颗粒等）中培养植物的方法。,一、溶液培养试验的特点,植物生长所需的全部营养物质都靠人工供给,营养液中养分的形态、种类、浓度、供应时间均由人工控制,可以根据试验计划的要求，随时做出调整。而且由于溶液中盐类离子扩散平衡,使得培养盆内养分分布均匀。这在土培试验或田间试验中是难以做到的。,1.植物生长的环境是液相,2. 营养液中养分浓度容易改变,在培养过程中植物根系对养分的吸收、溶液pH值的改变都会引起营养液中养分浓度的改变。 要保持养分浓度的稳定，需要定期更换营养液，或采用流动培养液。,溶液不象土壤具有通气孔隙，因此溶液培养试验中必须定期向溶液中补充空气。,4. 液相环境缺乏空气,溶液不象土壤那样具有很强的缓冲性能,由于植物对溶液中养分的不平衡吸收,溶液pH值会发生剧烈的变化,因此溶液培养试验必须每天测定并调整溶液的pH值。,3. 营养液缓冲性能小,二、配制营养混合液的原则与依据,（一）营养混合液的基本要求,l.含有植物生长必需的全部营养元素。2.营养物质应是有效养分,而且养分的数量与比例均能保证植物 生长的需要。3.在植物生育期内能维持适于植物生长的pH值。4.营养液应是生理平衡溶液。,(二)配制营养液的原则与依据,营养液的配制以满足植物的需要为依据,模拟土壤溶液浓度或植物体内营养物质的组成配制。目前采用的营养液有以下三种配制方式。,1.选用三种或四种可溶性盐类组成混合溶液,在一定的全盐浓度下,改变各种盐类浓度比例,从而组成生理平衡营养液。例如克诺普（l865年）、茨（Shive,19l5年）、木村（l93l年）等营养液都是采用这个方法制定的。,2.以植物收获物组成中的营养元素成分为依据确定营养液组成。例如史托明(Stohmann,l862年)、春日井（1939年）分别制成玉米营养液和水稻营养液。,3.模拟植物根际土壤溶液浓度配制成不同种类营养液。例如：霍格兰(Hoagland)l919年根据肥沃土壤溶液的组成,配制成二种不同浓度的营养液。,营养液中养分形态的选择,N：通常是铵盐和硝酸盐 ，调节NH4-N/N03-N的比率,有利于维持溶液pH值的稳定性。,P:通常用一代磷酸盐与二代磷酸盐相互配合调节，以缓冲营养液的酸碱反应, 也可以添加Ca3(P04)2、Fe3(P04)2等难溶住盐类以提高营养液的缓冲性。,不同植物对营养液的浓度有不同的适应性,水稻：低浓度营养液，尤其是低P高Fe营养液,小麦：高浓度营养液，尤其是高P低Fe营养液,三、常用营养液的种类,（一）水稻营养液,1.埃斯彼诺营养液,埃斯彼诺营养液的浓度较低,尤其是磷酸盐的浓度更低,同时还以铵盐作为水稻的一部分氮源,其起始pH值为45,适于水稻苗期的生长。,2.木村营养液,木村营养液的pH值为5.05.5,其组成成分与埃斯彼诺营养液颇为接近。为使水稻得到健全生育,还必需加入少量微量元素及硅酸钠。,3.春日井营养液,春日井营养液用HCl调节营养液的pH值为47,其主要特点是,用硫酸铵作为氮源,如果因为研究工作的需要,也可用一部分NaN03代替。,春日井营养液浓度变幅较大,随水稻生育时期而有不同。如以每升营养液氮素成分为例,从幼苗期到成熟期,分别采用6、20、l0、4mg氮素。,4.国际水稻研究所常规营养液,应用这种营养液时,用lmol/L Na0H溶液调节pH值为5。水稻各个生育期供氮水平也有不同：移栽后3周为40mg/L,分蘖盛期为80mg/L,开花后2周为40mg/L,到成熟期则可停止供氮。,（二）旱作营养液,l.克诺普营养液,这是一中四盐型营养液配方,为了供应植物的铁素营养,另加少量难溶性的FeP04,它的最初pH值为5.7。如以不耐酸植物进行试验时,可用K2HP04代替KH2P04。,2.普良尼施尼柯夫营养液,普良尼施尼柯夫营养液的主要特点是用NH4N03和CaHP04作为氮、磷的来源,它的最初pH值为6.5,由于NH4N03的生理酸性,在植物栽培过程中，会使环境反应变酸,在砂培条件下,pH降低到5.55.0,而在溶液培养试验中,变酸作用更强。,3.霍格兰营养液,霍格兰营养液pH值比较稳定,对大多数植物都很适合,是目前应用较广泛的一种。,4.休伊特营养液,微量元素营养液,早期提出的各种营养液配方中,多数只有7种常见元素,微量元素不包括在内，所需微量元素的种类与浓度，可参考休伊特营养液的微量元素成分,也可用阿农（Arnon）的微量元素混合液。,（三）不完全营养液,在溶液培养和砂培试验中,有时为了研究某种营养元素对植物的生理效应,往往需要采用除去该元素的不完全营养液。见缺元素可用非必需元素的相应的化合物代替,除去必需元素化合物, 一般欠缺阳离子元素时,常用钠盐代替,欠缺阴离子元素时,常用氯化物代替,如氯化物浓度过高,对植物生长不利时,可用一部分硫酸盐代替。例如缺钾营养液,把KH2P04改用NaH2P04,KN03改用NaN03,缺磷营养液,可以把KH2P04改用KCl等。,1、不完全的克劳聂营养液(g/L),2、不完全的霍格兰营养液(ml/L),四、营养液的配制,（一）水质的要求,常量元素的研究,对水质的要求低些，应用普通的蒸馏水即可获得满意的结果,。微量元素的研究, 对水质的要求比较高，不能用金属蒸馏器取得蒸馏水,必须用特种玻璃或石英蒸馏器取得蒸馏水或重蒸馏水,才能获得满意的结果，也可应用离子交换树脂制得无离子水。,（二）供试盐类的纯度的要求,一般常量元素研究使用化学纯试剂即可,而微量元素研究,至少应使用分析纯试剂,必要时尚须对试剂进一步纯化。配制营养液时还应注意供试盐类所含结晶水是否与配方一致,若有差别必须换算。,五、溶液培养的实施,容器大小因植物种类和栽培时间长短而不同, 短期幼苗试验可用0.5lL的小容器,长期或全生育期试验可用4l0L的大容器。容器上覆有硬质塑料板或泡沫聚苯乙烯板作为盖板，其上面有大小不同的孔,可以固定不同种类的植物,植株可用微孔泡沫塑料或棉花固定在孔中,根系浸在营养液中。,溶液培养试验的容器盆内必须保持黑暗,以保证根系正常生长,盆内见光后藻类可在营养液中滋生，从而影响试验的正常进行。,（二）幼苗的培育和定植,育苗,定植,选择生长均一的幼苗,每孔定植23株幼苗,待幼苗生长正常时,再间苗每孔留苗一株。,（三）试验的管理,1.通气,在溶液培养试验中,通气是一项重要的管理措施，尤其是对于旱生植物，通气的效果比较好。如果营养液中缺氧,会影响根系的生长和根系对养分的吸收,甚至发生根腐现象。,试验规模小可以人工大气，试验规模大，空气压缩机大气；也可让液面下降让根系间歇性暴露在空气中；或每10L溶液加入3% H2O2溶液l3ml,每隔13天加一次。,2.调节pH值,营养液缓冲性能小,由于植物对养分的不平衡吸收，溶液的pH值易改变,应经常测定营养液的pH值，用酸、碱调节到适宜植物生长的pH值范围。,3.铁的补充,营养液的铁源,主要有FeCl2、FeSO4、磷酸亚铁、柠檬酸铁、酒石酸铁、腐殖酸铁、EDTAFe、 DTPAFe、CDTAFe、EDDHAFe等各种铁盐,其中以鳌合态铁效果最好。,在植物生长期内,需要补充铁源,一般每升营养液中每隔23天应加0.1%柠檬酸铁0.20.4m1,如不能阻止失绿病发展,必须调节营养液pH值,并同时加入铁盐溶液,甚至把植物移到专门装有稀铁的溶液中(每升水中加0.10.2g的Fe2(S04)37H20或FeCl36H2O),每天放36h,连续几天直到失绿症消失为止。,4.营养液的更换,在植物生育期间,必须经常更换营养液,以保持营养液浓度的稳定性。l0L的培养盆，夏季每周更换营养液一次,冬季23周更换一次。5L的培养盆,夏季每周更换l2次,冬季l2周更换一次。,溶液培养的其他管理,如盆钵的排列与调换、植物搭架、防治病虫害、收获等均与土培试验的管理相同。,