无土栽培成功原因及溶液中无机盐检验

实验三　分析无土栽培成功的原因并检验溶液中是否含有无机盐

一、实验目的

1．学会探究无机盐对植物生长发育的影响的方法；

2．学会检验溶液中是否含有无机盐；

3．了解植物生长所必需的无机盐及其作用；

4．通过实验，培养设计实验的能力、观察能力、分析能力及与他人合作交流的能力。

二、实验准备

1．材料准备

青菜（或小白菜）

2．用具准备

土壤浸出液、无土栽培营养液、蒸馏水、锥形瓶、试管、载玻片（或小铁片）、滴瓶、胶头滴管、酒精灯、火柴等

三、实验过程

（一）分析无土栽培成功的原因（课前提前一周进行）

1．配制土壤浸出液和无土栽培营养液。

提示：

①土壤浸出液的配制：取100g土壤，加入200mL清水，搅拌、浸泡一段时间后，用四层纱布进行过滤。

②无土栽培培养液的配制：四水硝酸钙945mg/L、硝酸钾506mg/L、磷酸铵80mg/L、磷酸二氢钾136mg/L、硫酸镁493mg/L、铁盐溶液2．5mL（七水硫酸亚铁2．78g、乙二胺四乙酸二钠3．73g、蒸馏水500mL，pH＝5．5）、微量元素液5mL（碘化钾0．83mg/L、硼酸6．2mg/L、硫酸锰22．3mg/L、硫酸锌8．6mg/L、钼酸钠0．25mg/L、硫酸铜0．025mg/L、氯化钴0．025mg/L），pH＝6．0。

2．取等量的土壤浸出液、无土栽培营养液和蒸馏水加入到锥形瓶中。

3．把3株大小相似、生长状况相近的青菜植株分别放入盛有3种培养液的锥形瓶中培养。

4．一星期后观察青菜植株的生长状况。

5．分析实验现象，得出结论：植物在土壤浸出液和无土栽培培养液中能够正常生长，在蒸馏水中不能正常生长，说明土壤浸出液和无土栽培培养液中含有植物生长必需的营养物质。

图6－6　分别用三种液体培养一段时间后青菜的生长情况

（二）检验溶液中是否含有无机盐（课堂上进行）

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图6－7　检验溶液中所含物质

1．把土壤浸出液、无土栽培营养液和蒸馏水，分别装入编号为A、B、C的3支试管中。

2．取3片洁净的载玻片（或小铁片、小铝片），用滴管在载玻片（或小铁片、小铝片）的中央分别滴一滴A、B、C 3支试管中的液体。

3．用镊子夹着载玻片（或小铁片），在酒精灯上烘干。

4．观察、对比三片载玻片（或小铁片）上留下的痕迹。

可看到，滴有土壤浸出液和无土栽培营养液的玻片上留下了明显的白色结晶物质，而滴有蒸馏水的玻片上没有。载玻片上留下的白色结晶物质主要是无机盐。说明土壤浸出液和无土栽培营养液中的营养物质是无机盐。

由此推论，植物的根必须从土壤溶液里吸收无机盐，才能维持植物的正常生活，无机盐是植物生长不可缺少的物质。

四、特别提醒

1．用于培养的3株青菜植株大小相似、生长状况相近。

2．锥形瓶中3种培养液的量必须相同。

3．培养青菜植株的过程中注意通气、给予充足的光照并及时补充培养液。

4．正确使用酒精灯。

5．实验过程中注意安全，可用小铁片或小铝片（用废弃易拉罐剪取）代替载玻片，因为酒精灯直接对着载玻片加热，易引起载玻片破裂。

五、信息库

1．无土栽培

无土栽培是指利用溶液培养法的原理，把植物体生长发育过程中所需要的各种无机盐，按照一定的比例配制成培养液，并用这种培养液来栽培植物的技术。利用无土栽培的方法不仅可以节省土地，还可以更好地满足植物生长的需要，培育出高品质的符合人类需要的植物。此外，还有利于避免污染、害虫等的危害。

无土栽培最大的特点是用人工创造的根系的生活环境，来取代土壤环境，这样可以做到用人工的方法直接调节和控制根系的生活环境，从而使植物体能够很好地生长发育。无土栽培法可以分为5种，即水溶液培养法、沙培养法、培养基培养法、混合培养法和营养膜培养法，其中最常用的是水培法和培养基法。

我国古代传统的水发豆芽和种植水仙，是最原始的无土栽培，但所用的是清水。豆芽和水仙生长所需要的养分，则是依靠它自身贮藏的营养物质供应。20世纪初，科学家开始试验用水溶液培植植物，提出“无土栽培”的设想。20世纪80年代以来，无土栽培发展成为向阳光索取食物的重要措施之一。科学家已根据农作物的生长发育需要，研究配制出各类培养液。无土栽培的对象也由经济价值较高的作物，发展到一般的粮食作物或牧草作物。

2．无机盐对植物生活的作用

植物体内含有60多种元素，其中植物生长发育必需的元素有16种。其中，碳、氢、氧为非矿质营养元素，存在于大气和水中，其他13种为矿质营养元素，即无机盐，主要来自土壤。根据植物对营养元素的需要量，把它们分为大量元素、中量元素和微量元素。大量元素有氮、磷、钾；中量元素有钙、镁、硫；微量元素有硼、氯、铜、铁、锰、钼和锌。作物对氮、磷、钾需要量较多，经常要通过施氮、磷、钾肥才能满足作物生长发育的需要，又被称为“肥料三要素”。氮是氨基酸、蛋白质、酶、核酸及其他含氮物质的组成部分；磷是核苷酸、核酸、磷脂的组成成分；钾不参与植物体内有机分子的组成，但它是许多酶的活化剂，另外，对气孔的开放是必需的。缺乏这三要素，植物体常表现出一系列症状。

缺氮时，植物生长缓慢，茎叶细小，分枝少；叶色发黄；叶绿素含量降低，叶面的颜色变浅，呈黄绿色，从下部老叶开始逐渐向上发展，严重时下部叶片呈黄色，甚至干枯死亡。

缺磷时，植株内糖类积累增加，形成较多的花青素，叶色暗绿，常发展成红色或紫色，花期、成熟期延迟，花、果、种子减少。

缺钾时，老叶的尖端和边缘发黄或呈红褐色，逐渐向上扩展；叶片失绿，出现大小斑点的死组织；茎秆柔弱，易倒伏，抗旱性、抗寒性差。

虽然植物对微量元素的需要量十分微小，但如果缺乏，植物的生长也会受到严重影响。例如，缺少含铁的无机盐，果树会得枯黄病；缺少含硼的无机盐会造成根系不发达，油菜就会“花而不实”；植物缺锌，叶色黄绿，植株矮化。