试验二 氮磷钾肥料对同作物生长的效应 和植株养分速测 一、试验目的 掌握盆栽试验的基本方法、技术； 通过实验，直观观察主要农作物氮、磷、钾缺乏的典型症状；比较不同养分配合对作物生长的效应的差异,了解氮、磷、钾肥对作物生长的影响； 掌握植株体内氮磷钾养分的速测方法原理和技术； 通过测量土壤淋洗液中NO3―N量，理解过量施氮肥对的影响； 训练撰写学术性实验报告的基本规范和方法。 二、实验处理 处理号 处理名称 施肥量（g/kg） 肥料    N P K   1 CK    尿素（N）46%  2 P (-N)  0.2 0.2 过磷酸钙(P2O5) 46%  3 N (-P) 0.4  0.2 硫酸钾 （K2O）50%  4 NP (-K) 0.4 0.2    5 NPK 0.4 0.2 0.2    三、试验的基本过程： 供试土壤的准备: 壤土，采自河北唐山，前茬红薯。土壤过3mm筛，风干。 供试作物的选则和准备（小麦、玉米、大豆、油菜） 装盆： 每盆装土2 kg。称2kg土壤，留100g左右，其余装入盆中，按干土重的18％浇水。 间苗：出苗后一周间苗。每盆间留玉米10株、小麦15株、大豆10株、油菜15株。 管理：定期、定量浇水，观察植物生长状况。 收集渗漏液，用硝酸盐试纸和反射仪测定其中硝酸根浓度。 播种后6周后收获，称重（地上部鲜重和干重），计算植株含水量。然后取功能叶1片，快速测定植株体内N、P、K含量。测量方法见“四、植株氮磷钾速测方法” 数据处理：用EXCEL 计算平均数、标准差、变异系数、方差分析和多重比较。 实验报告（按撰写论文的格式）：包括前言、材料与方法、结果与分析、讨论实验结论等几个方面，要求图文并用！ 四、植株中氮磷钾养分含量的速测方法 1． 作物样品的采集 （1）采样要有代表性 进行作物化学诊断，只能选取一定数量来测定，用以反映一块田或一片田的作物生长情况。因此选取测定的作物必须是具有代表性的、一定数量的样品。采样时应先在田头观察作物的生长情况，如长势长相比较均匀一致，一般随机多点采取10～20株样品；如不一致的，取样的数量就应增多。 （2）采样要取敏感部位 取整株作物进行分析是没有必要的。因为作物的各种组织和器官内，含有的营养成分和数量有很大差异；即使是同一种器官，在不同的生育期中，其养分含量也会不同。经过大量实践证明，宜选取作物的敏感部位进行测定。 什么叫敏感部位呢？植株中最能灵敏反映被诊元素丰缺程度的部位，称为敏感部位。例如，我们对氮、磷、钾等可移动元素的测定，一般认为用幼叶是测不出差别来的，因为土壤中这些元素虽然缺乏，但作物本身首先保证幼叶的需要，把这些元素从老叶移动到幼叶中来。而老叶则不同，当这些元素供应不充足时，其中的含量就会迅速下降。因此，我们选择敏感部位进行测定，不同作物的敏感部位如下： 水稻：诊断氮素营养水平（淀粉－碘试法）用心叶往下数第二片叶的叶鞘；诊断磷，钾营养水平用整株的叶鞘。 小麦：诊断氮、磷、钾水平都用心叶往下数第三至四片叶中脉下半段。 玉米：幼苗用整株的叶鞘下半段；抽雄后用果穗对应的叶片中脉下半段。 叶柄明显的作物（如番茄、木薯、马铃薯、油菜、番薯、桑树等），诊断氮、磷、钾营养水平都用中部叶片的叶柄。如作物有10片叶时，取心叶往下数第5～6片叶的叶柄；如作物有6片叶，则取心叶往下数第3～4片叶的叶柄。如此类推。 （3）采样时间 作物体内的养分含量在一天之内变化很大。以硝态氮为例，清晨作物体内游离的硝态氮较多，这是因为硝态氮还原同化过程中，需要阳光和碳水化合物作为能源。因此一般认为硝态氮测定的灵敏时间在清晨。其它养分的变化虽不及硝态氮，但一般也以上午采样较适宜。当然，互相比较的样品必须在同一时间内采集，否则就失去比较的意义。 采样时期 采样诊断也要注意到不同的生育期。因为作物体内养分的含量会随生育期而变化。一般生育初期体内养分会高于生育中、后期，这样，不同生育期的养分分级标准就有异，不应拿早期分级标准套到中后期去应用，所以采样时应注明生育期，以供研究参考。 2． 作物样品的处理与作物养分待测液的制备 （1）作物样品的处理方法 进行作物诊断的样品，一般要求在田间测定。如不在田间测定，则要尽快带回室内，带回室内用的样品要注意防止水分蒸发所造成的误差。小株作物如水稻，可将其根放在盛少量水的塑料袋中并扎紧袋口；株型大的作物可采取特定的敏感部位样品用湿布包好。采回的样品应立即测定，一般在采样后2小时内完成，否则作物死亡过程中，有部分有机物会分解而造成误差。特别是测定无机磷，一定要用新鲜样品，因为有机磷在植物死亡过程中会迅速矿质化。 （2）作物养分待测液的制备 样品经上述处理后，用干净剪刀将数株作物样品特定部位剪下剪成小段，在研钵中磨烂，然后用角匙把原汁液压出备用。 测定硝态氮和磷是用稀释了的植物汁液进行测定；测定钾是用原汁液测定。 3．旱作物组织中硝态氮的测定 作物吸收氨态氮后会迅速同化，因此正常的作物体内测不出氨态氮。硝态氮虽也会迅速同化，但仍有一部分存在于作物输导系统的汁液中，因此除水稻和木本植物等以外，一般可以检测出一定量的硝态氮。其浓度在一定范围内可反映当时土壤供氮状况及作物体内的氮素营养水平。 测定硝态氮的方法有多种，其中以硝酸试粉法较为方便。 方法原理 作物汁液硝态氮在0.5~20mol·L-1范围内，在酸性条件(pH5左右)下，与硝酸试粉作用产生红色，按红色深浅可显示硝态氮浓度，与标准色阶比较，即可确定作物汁液中硝态氮含量。 锌在酸性条件下产生氢气，将硝酸根还原为亚硝酸根，然后与对氨基苯磺酸和(－萘氨作用，形成红色偶氮染料。反应如下： NO3-+Zn+C6H8O7 NO2-+Zn2++C6H6O7-+H2O (柠檬酸) （柠檬酸根） NH2 N====N ＋ ＋NO2－＋2H＋ +H2O SO3H NH2 SO3H NH2 (对氨基笨磺酸) （а－萘胺） （红色偶氮染料） 测定方法 用标准吸管按表3规定的滴数分别滴入白瓷板中，甲种混合标准液含硝态氮5mg·L-1，乙种标准液含硝态氮10mg·L-1，以浸提剂作稀释液，这样便配制成硝态氮的系列标准液。 取清洁干燥刻度试管一支，用标准吸滴管吸取作物原汁液1滴放入试管中，然后准确地加入浸提剂定容至5ml摇匀，此时原汁液已稀释100倍。此待测溶液供测定硝态氮和磷使用。在白瓷板的另一孔穴中用标准吸滴管滴入已稀释的作物待测液10滴，在待测液和硝态氮系列标准液的每个孔穴中，分别加入硝酸试粉甲、乙两种各一耳勺，用小玻棒搅动10秒钟，静置5分钟后待测液与标准色阶比色，判定待测液硝态氮的浓度。做两次重复。 4． 作物组织中磷的测定 作物根系自土壤吸收的磷素主要是无机磷酸盐，其中约50％的无机磷进入作物体内后迅 表3 硝态氮标准色阶配制及含量换算 孔穴编号 各穴加入甲种混合标准稀溶液的滴数 各穴加入乙种混合标准稀溶液的滴数 各穴加入浸提剂的滴数 标准色阶的硝态氮含量(mg·L-1) 换算成作物汁液的硝态氮含量及分级标准       含量 分级标准  1 1 0 9 0．5 50 缺乏  2 3 0 7 1．5 150   3 5 0 5 2．5 250 中等  4 10 0 0 5．0 500   5 0 7 3 7．0 700 充足  6 0 10 0 10．0 1000    速转化为有机磷，参与新细胞的组成，但其余的50％左右仍维持水溶性状态。这部分水溶性磷的含量可作为作物磷素营养水平的指标。 方法原理 作物汁液中的无机磷酸盐与钼酸铵作用，生成磷钼杂多酸，在一定酸度范围内，磷钼杂多酸被金属锡或氯化亚锡还原为蓝色的磷钼蓝络合物。溶液蓝色的深浅与含磷量成正比。将待测液的颜色与标准色阶比较，计算作物汁液的含磷量。 测定方法 用标准吸滴管按表4规定的滴数分别滴入白瓷板中，甲种混合标准液含磷1mg?L-1，乙种混合标准液含磷2mg?L-1,以浸提剂作稀释液，这样便配制成磷的系列标准液。 表4 磷标准色阶配制及含量换算表 编号 各穴加入甲种混合标准稀溶液的滴数 各穴加入乙种混合标准稀溶液的滴数 各穴加入浸提剂的滴数 标准色阶的含磷量（P）量(mg·L-1) 换算成作物汁液磷（P）含量(mg·L-1) 分级标准  1 1 0 9 0.1 10 缺乏  2 3 0 7 0.3 30   3 5 0 5 0.5 50 中等  4 7 0 3 0.7 70   5 10 0 0 1.0 100 充足  6 0 7 3 1.4 140   7 0 9 1 1.8 180    取作物磷素待测液（与测定硝态氮同）10滴放入白瓷板的另一孔穴中，分别在每个孔穴中加入钼酸铵盐酸溶液1滴，盐酸溶液(c(HCl)=1.2 mol?L-1)1滴，用洁净锡棒研磨10秒钟，显色后在5～14分钟内与标准色阶比色，判定作物汁液磷的浓度。做两次重复。 5． 作物组织中钾的测定 作物组织中钾有98％是水溶性的，存在于作物组织中，它的含量变化对土壤钾素供应状况极为敏感，因此可以做为作物钾素测定的指标。测定作物汁液中含钾量的方法有多种，现介绍亚硝酸钴钠比浊法： 方法原理 浸提液中钾与亚硝酸钴钠作用生成亚硝酸钴钠钾黄色沉淀，加乙醇使沉淀溶解度降低而析出，黄色沉淀多少与钾浓度成正比。 测定方法 用标准吸滴管按表5规定的滴数分别滴入比色管中，乙种混合标准液含钾100mg?L-1，这样便配制成钾的标准色阶。 在比色管中加2 ml亚硝酸钴钠稀释液，滴入1滴组织汁液，摇匀，再加入乙醇1 ml，摇匀，15分钟后与标准色阶比色。做两次重复。按下式计算结果： 汁液含钾量（mg?L-1）= 读得钾（K）mg?L-1×40（亚硝酸钴钠液体积/取用汁液体积） 表5 标准钾系列配比 标准钾液（mg?L-1） 0 5 10 15 20 25 30  乙种混合标准稀溶液（滴） 0 2 4 6 8 10 12  亚硝酸钴钠液（滴） 40 38 36 34 32 30 28  乙醇（mL） 1 mL 1 mL 1 mL 1 mL 1 mL 1 mL 1 mL   表6 钾诊断参考指标 钾营养状况 充足 中等 缺乏  汁液中钾浓度（mg?L-1） 1000 500—700 200—500