Крысанов Ю.В., Тарова З.Н., Бобрович Л.В.. Физиология растений
.pdfМинистерство сельского хозяйства РФ Федеральное государственное образовательное учреждение
высшего профессионального образования «Мичуринский государственный аграрный университет»
Кафедра биологии растений и селекции плодовых культур
УТВЕРЖДЕНО протокол № 2
методической комиссии Плодоовощного института от 23 октября 2007г.
МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ
к учебной практике
по дисциплине «ФИЗИОЛОГИЯ РАСТЕНИЙ»
Специальности:
110202 – плодоовощеводство и виноградарство 110204– селекция и генетика
110204 – агрономия
110202 – агроэкология
250203 – садово-парковое и ландшафтное строительство
Мичуринск – наукоград РФ
2008
PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com
Методические рекомендации составлены : профессором кафедры биологии растений и селекции плодовых культур Ю.В. КРЫСАНОВЫМ,
доцентом З.Н. ТАРОВОЙ на основании типовой учебной программы «ФИЗИОЛОГИЯ РАСТЕНИЙ»
Рецензент:
зав. кафедрой агроэкологии и защиты растений,
профессор Л.В. Бобрович
Рассмотрены на заседании кафедры биологии растений и селекции плодовых культур.
Протокол № 1 от 4 сентября 2007 года.
Содержание |
|
Диагностика минерального питания ………………………………. |
3 |
Листовая диагностика минерального питания растений …………. |
6 |
Изучение параметров водного режима растений …………………. |
8 |
Определение чистой продуктивности фотосинтеза растений |
|
(ЧПФ) ………………………………………………………………… |
10 |
Литература …………………………………………………………... |
14 |
©Издательство Мичуринского государственного аграрного университета, 2008
2
PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com
Тема: ДИАГНОСТИКА МИНЕРАЛЬНОГО ПИТАНИЯ (3 часа)
Введение
Для повышения продуктивности сельскохозяйственных посевов не- обходимо создать оптимальные условия питания растений и контролиро- вать их в течение вегетации. Существуют несколько причин, обусловли- вающих недостаток или избыток элементов питания в почве: недостаточ- ное внесение одного или нескольких питательных веществ с удобрениями; одностороннее применение удобрений (особенно азотных); свойства поч- вы, препятствующие поступлению питательных веществ в растения; воз- делывание интенсивных сортов, обладающих повышенной потребностью в питательных элементах; неравномерность поглощения веществ растения- ми на протяжении онтогенеза и др.
Корректировка питания должна проводиться на протяжении всей ве- гетации, особенно на ранних этапах развития растений.
Диагностику питания растений подразделяют на почвенную и расти- тельную. Почвенная диагностика проводится путем агрохимического ана-
лиза почвы и сопоставления полученных данных с установленными нормативами.
Растительная диагностика включает несколько методов, среди кото- рых есть метод химического анализа растений. Данный метод в полевых условиях легко осуществим с использованием прибора типа ОП - 2.
Прибор ОП - 2 предназначен для определения степени обеспеченно- сти растений азотом, фосфором и калием непосредственно на месте произ- растания испытуемых растений. Он состоит из набора стеклянных деталей, инструментов и химических реактивов, необходимых для производства и анализов.
Цель практики: научиться пользоваться прибором типа ОП - 2 в по- левых условиях.
Материалы и оборудование: приборы ОП-2, ступки с пестиками, марля, образцы растений в различных агроценозах с разными агрофонами
Порядок работы
Анализ проводят на грубых бритвенных срезах любых частей расте- ний, причем следует иметь в виду, что определяемых этим методом неор- ганических соединений больше всего находится в тех органах, которые бо- гаты сосудистопроводящей системой, т.е. в стеблях и черешках листьев. Наиболее резкие различия между растениями, обеспеченными и необеспе- ченными питательными веществами, могут быть получены в молодых рас- тениях до фазы цветения, т.е. тогда, когда применение подкормок наибо- лее эффективно. Все определения основаны на цветных реакциях, причем интенсивность окрасок сравнивают с соответствующими шкалами для ка- ждого из трех исследуемых элементов, где оценка дается в баллах.
3
PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com
1. Определение нитратов
Поместить на предметное стекло ту или иную часть растения. На срез нанести одну каплю 1% - ного раствора дифениламина и следить за появлением синей окраски. Интенсивность окраски сравнить с таблицей 1 и с цветной шкалой (см. Приложение). Результаты записать в баллах шка- лы и установить степень нуждаемости растения в азотных удобрениях.
2. Определение фосфатов
На предметное стекло положить кусочек обеззоленного фильтра раз- ме-2*2 см. На фильтр поместить срез части растения, продавить стеклян- ным пестиком и отодвинуть срез несколько в сторону от пятна выдавлен- ного сока.
После этого на пятно сока и отдельно на ткань среза нанести после- довательно по одной капле молибденово-кислого аммония, бензидина и уксуснокислого натрия. Следить за появлением синей окраски. Интенсив- ность окраски сравнить с таблицей 2 и цветной шкалой. Результаты запи-
сать в баллах и установить степень нуждаемости растения в фосфорных удобрениях.
3. Определение калия
На предметное стекло положить кусочек обеззоленного фильтра раз- мером 2*2 см. На фильтр поместить срез части растения, продавить стек- лянным пестиком и отодвинуть срез несколько в сторону от пятна выдав- ленного сока. На пятно сока и на срез нанести последовательно по одной капле раствора дипикриламината магния и соляной кислоты. Соляная ки- слота растворяет избыток реактива, образуя лимонно-желтое окрашивание и не растворяет калийную соль дипикриламина. Поэтому лимонно-желтая окраска указывает на отсутствие калия, оранжево-красная - на наличие ка- лия. Интенсивность окраски сравнить с таблицей 3 и цветной шкалой. Ре-
зультаты записать в баллах и установить степень нуждаемости растения в калии.
Таблица 1 - Результаты анализов
Назва- |
Часть |
Обеспеченность растений азотом, фосфором, калием |
|||||
ние рас- |
расте- |
содер- |
балл |
содер- |
балл |
содер- |
балл |
тения |
ния |
жание |
|
жание |
|
жание |
|
|
|
нитра- |
|
фосфа- |
|
калия |
|
|
|
тов |
|
тов |
|
|
|
Контрольные вопросы
1.Что представляет собой прибор ОП - 2?
2.В чем состоит принцип работы прибора?
3.Достоинства и недостатки прибора.
4
PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com
|
|
Приложения |
Таблица 1 - Шкала потребности растений в азотных удобрениях |
||
|
|
|
Балл |
Визуальные признаки |
Содержание |
|
окраски среза |
нитратов |
|
|
|
1. |
Бледно-голубоватая, |
Низкое |
|
очень быстро наступает |
|
|
обугливание |
|
2. |
Синяя, постепенно исче- |
Среднее |
|
зающая |
|
3. |
Темно-синяя или темно – |
Высокое |
|
фиолетовая, быстронасту- |
|
|
пающая, устойчивая |
|
Таблица 2 - Шкала потребности растений в фосфорных удобрениях
Балл |
Визуальные признаки |
Содержание фосфатов |
|
окраски среза |
|
|
|
|
1. |
Серо-голубой, пучки |
Низкое |
|
темные. |
|
2. |
Светло-синяя, сосудистые |
Среднее |
|
пучки. |
|
3. |
Темно-синяя, сосудистые |
Высокое |
|
пучки иссиня-черные |
|
Таблица 3 - Шкала потребности растений в калии
Балл |
Визуальные признаки окра- |
Содержание калия |
|
ски среза |
|
1. |
Соломенно-желтая. |
Низкое |
|
Оранжевая. |
|
2. |
Красно-суриковая. |
Среднее |
3. |
|
Высокое |
5
PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com
Тема: ЛИСТОВАЯ ДИАГНОСТИКА МИНЕРАЛЬНОГО ПИТАНИЯ РАСТЕНИЙ (3 часа)
Введение
Общий недостаток элементов минерального питания или их избыток приводит к нарушению обмена веществ в клетках и к последующей гибели тканей растений, а следовательно, к потерям урожая сельскохозяйствен- ных культур. Поэтому агроному необходимо постоянно контролировать содержание элементов питания в растениях. Одним из методов контроля содержания элементов питания является листовая диагностика. Метод по- зволяет определить не только потребность в питательных веществах, но и разнообразные показатели поглощения и распределения элементов пита- ния в течение всего вегетационного периода.
Листовая диагностика - это контроль за условиями питания на осно-
вании данных о содержании неорганических форм соединений элементов в тканях или листьях. Реальный путь использования ее заключается в опре- делении пороговых значений и использовании их для оценки режима пи- тания деревьев в данный момент (табл. 1).
Таблица 1 - Пороговые показатели (% к сухому веществу) для оценки
концентрации макроэлементов в листьях однолетних побегов яблони (по В.Фидлеру)
Питательные |
|
Концентрации |
|
|
вещества |
низкая |
средняя |
высокая |
очень высокая |
Азот (N) |
1,60 |
1,60-2,61 |
2,40-3,20 |
3,20 |
Фосфор (P) |
0,13 |
0,13-0,22 |
0,22-0,31 |
0,31 |
Калий (K) |
0,99 |
0,99-1,82 |
1,82-2,48 |
2,48 |
Кальций (Ca) |
0,86 |
0,86-1,79 |
1,79-2,14 |
2,14 |
Магний (Mg) |
0,15 |
0,15-0,30 |
0,30-0,45 |
0,45 |
Так как химический состав листьев зависит от возраста и располо- жения их в кроне, а также от времени взятия образцов, лучший срок отбора для анализа - июль-август. Наиболее пригодные листья, растущие в сред- ней части однолетних приростов. Рекомендуется отбирать по 100 листьев со всего объема кроны дерева или с площади 0,6-2,0 га по диагонали сада (с каждого 5-10 дерева) по 4-8 листа на крону.
6
PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com
Материалы и оборудование: ступки с пестиками, марля, образцы
растений в различных агроценозах с разными агрофонами
Порядок выполнения работы
Работа выполняется группами из 4-5 студентов. Для определения со- держания нитратов из листьев отжимают сок; каплю его наносят на пред- метное стекло и добавляют каплю 1% раствора сернокислого дифенилами- на. Полученную окраску сравнивают с эталонной шкалой и оценивают обеспеченность растений азотом в баллах.
Для определения обеспеченности фосфором сок наносят на сухое предметное стекло и затем последовательно наносят по капле раствор мо- либденовокислого аммония, бензидина и насыщенного раствора уксусно- кислого натрия. Появляется синяя окраска, интенсивность которой сравни- вают со шкалой и оценивают в баллах. При определении обеспеченности калием каплю наносят на предметное стекло, под которое подложена белая бумага, затем заносят I каплю 5% раствора кобальта-нитрата натрия и да- ют возможность образоваться осадку. Через I минуту добавляют 1-2 капли соляной кислоты. Появившуюся окраску сравнивают со шкалой и оцени- вают в баллах.
Результаты записывают в таблицу.
|
Азот |
|
|
Фосфор |
Калий |
|||
балл |
|
потреб- |
|
балл |
|
потреб- |
балл |
потреб- |
|
|
ность |
|
|
|
ность |
|
ность |
|
|
|
|
|
|
|||
Необходимая для подкормки доза элемента минерального питания |
||||||||
рассчитывается по формуле: |
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
Сопт |
|
|
|
|
|
|
|
Д = Др -------- , |
|
|
||
|
|
|
|
|
Сфакт |
|
|
|
где |
Д – доза подкормки, кг/га д.в.; |
|
|
|||||
|
Др – запланированная доза подкормки, кг/га д.в.; |
|
||||||
|
Сопт – оптимальное содержание элемента, балл; |
|
||||||
|
Сфакт – фактическое содержание элемента, балл. |
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
7 |
PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com
Тема: ИЗУЧЕНИЕ ПАРАМЕТРОВ ВОДНОГО РЕЖИМА РАСТЕНИЙ (6 часов)
Введение
Вода играет важную роль в жизнедеятельности растений. Для нор- мального роста и развития растительный организм должен содержать оп- ределенное количество воды, а расход и приход - быть сбалансированны- ми. Знание состояния водного режима растений в полевых условиях дает возможность изменить обеспеченность растений водой.
Для определения водообмена растений используют физиологические показатели: осмотическое давление клеточного сока, степень открытости устьиц, концентрация клеточного сока, водоудерживающая способность и др.
1. Определение водообмена растений по величине концентрации клеточного сока.
Осмотическое давление и водоудерживающая способность - на- дежные физиологические показатели водного режима и засухоустой- чивости растений. Величина осмотического давления у орошаемых куль- тур всегда ниже, чем у неорошаемых. Этот показатель изменяется не толь- ко от обеспеченности водой, но и от возраста листьев, их местоположения.
Так как осмотическое давление коррелирует с концентрацией клеточного сока (ККС), то для определения необходимости поливов используют кри- тические концентрации клеточного сока исследуемых растений.
М.Ф.Лобов предложил единый 10 % уровень ККС для всех овощных культур и картофеля при взятии листьев: у капусты - 2 яруса, у томата - у первой цветочной кисти или с 8-10 яруса, у перца и баклажанов - с 5-8 яру- са, у лука - 3-5 лист от основания, у огурца - 4-6 лист от основания стебля, у свеклы и моркови - из среднего яруса.
Для яблони А.А.Филиппов считает критический уровень ККС в 2324% у листьев кольчаток, расположенных на периферии кроны нижнего яруса скелетных ветвей.
У озимой пшеницы критические ККС в онтогенезе меняются: в на- чале кущения-трубкования - 7-8 %, в период трубкования-колошения - 8- 10 %, во время налива зерна - 12-14 %.
Задачи практики
Освоение методов определения водообмена растений по отдельным физиологическим показателям.
8
PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com
Материалы и оборудование: рефрактометр, тургоромер, образцы растений, ступки с пестиками, марля, фильтровальная бумага, дистиллиро- ванная вода.
Порядок работы
Определение ККС проводят в соке листьев в период с 10 до 12 часов дня в 4-6-кратной повторности. С каплей дистиллированной воды на приз- ме рефрактометра проверяют ноль прибора. Затем выжимают каплю сока из 2-3 листьев исследуемого растения, наносят его на нижнюю поверх- ность призмы и прижимают верхней поверхностью. Вращением винта на
тубусе добиваются четкого изображения в окуляре левой вертикальной шкалы. Деление шкалы, на котором заметен переход светлого поля в тем- ное, соответствует ККС (весовой %).
Показания записывают в таблицу 1.
Таблица 1 - Концентрация клеточного сока у разных культур
Культура (сорт) |
|
ККС (%) |
|
|
Отдельные |
|
среднее |
|
определения |
|
|
После каждого определения поверхность призмы и пресс тщательно промывают водой и вытирают.
По результатам сделать выводы:
1)необходимость полива,
2)об устойчивости используемого показателя для характеристики состояния водного обмена у растений.
2. Определение засухоустойчивости растений с помощью тургоромера.
Тургоромер предназначен для определения жаро- и засухоустойчиво- сти по величине изменения толщины листа до и после воздействия внеш- них факторов. Изменение толщины листа отражает изменение двух инте- гральных признаков: оводненности и роста тканей. Оводненность зависит от состояния мембранных структур протоплазмы, осмотических и колло- идно-химических свойств клеток и, в свою очередь, определяет интенсив- ность и направленность физиологических процессов, лежащих в основе роста. Это позволяет использовать информацию об изменении толщины
листа после воздействия высокой температурой или засухой для оценки их
9
PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com
водоудерживающей способности и устойчивости растений к неблагопри- ятным условиям.
В качестве показателя устойчивости используют коэффициент ста- бильности толщины листа - соотношение толщины листа после (Т2) и до воздействия (Т1). Чем меньше потеря тургоресцентности листа, тем отно- шение Т2 к T1 ближе к 1 и выше устойчивость растений. У неустойчивых растений это отношение снижается до 0,4 - 0,6.
Методика практики. Непосредственно на растении с помощью тур- горомера измеряют толщину листьев в 5-8-кратной повторности. Для этого освобождают зажим, помещают лист между головками тургоромера и по шкале определяют толщину листа в мм (цена деления шкалы - 0,01 мм). Затем листья срывают, укрепляют на наколке и подсушивают в течение 1,- 5-2 часов. Затем измеряют повторно толщину листа (T2). Вычисляют ко- эффициент стабильности листа (T2/T1). Данные записывают в таблицу 2.
Таблица 2 - Степень изменения толщины листа при завядании
Культура |
Толщина листа, мм |
Коэффициент |
Степень |
|
или сорт |
Т1 |
Т2 |
стабильности |
устойчивости |
|
|
|
Т2 / Т1 |
|
|
|
|
|
|
По полученным результатам сделать вывод о степени засухоустойчи- вости изучаемых растений.
Контрольные вопросы
1.Дайте определение засухоустойчивости и жаростойкости.
2.Назовите показатели водного режима растений.
3.Каков критический уровень ККС для основных овощных культур.
Тема: ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЧИСТОЙ ПРОДУКТИВНОСТИ ФОТОСИНТЕЗА РАСТЕНИЙ (ЧПФ) (6 часов)
Введение
Около 90 % общей биомассы растительного организма приходится на долю органического вещества, образованного в процессе фотосинтеза.
Поэтому изменение сухой массы растений может служить объективным показателем их ассимиляционной деятельности.
10
PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com