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1、植物营养的其它研究方法植物营养的其它研究方法 第一节第一节 植物营养的土壤酶学研究法植物营养的土壤酶学研究法 一酶的概念及类型一酶的概念及类型酶：具有专性催化作用的蛋白质，活的生物体合成酶：具有专性催化作用的蛋白质，活的生物体合成类型类型国际酶学委员会分类国际酶学委员会分类1氧化还原酶类氧化还原酶类2转移酶类转移酶类3水解酶类水解酶类4裂解酶类裂解酶类5异构酶类异构酶类6连接酶类连接酶类 二土壤酶二土壤酶（一）土壤酶的种类（一）土壤酶的种类目前已知的存在于生物体中的近目前已知的存在于生物体中的近2000种酶类中，约种酶类中，约有有50余处累积于土壤中。余处累积于土壤中。研究最多的是：氧化还原酶
2、类、水解酶类研究最多的是：氧化还原酶类、水解酶类研究较少的是：转移酶类、裂解酶类研究较少的是：转移酶类、裂解酶类不曾涉及的是：异构酶、连接酶不曾涉及的是：异构酶、连接酶（二）土壤酶来源 微生物产生的胞外酶微生物产生的胞外酶植物根系溢泌的酶植物根系溢泌的酶土壤动物溢泌的酶土壤动物溢泌的酶（三）存在部位（三）存在部位 胞外酶：土壤溶液、土壤固体、胞外酶：土壤溶液、土壤固体、土土 壤壤有机体吸附有机体吸附 土壤胞内酶：微生物、根、动物中土壤胞内酶：微生物、根、动物中（四）土壤酶研究的应用 1评价土壤肥力水平和供肥能力评价土壤肥力水平和供肥能力土壤潜在肥力土壤潜在肥力酶活性）酶活性）植物有效养分三植物
3、有效养分三者关系密切。者关系密切。土壤肥力主要物质基础土壤肥力主要物质基础土壤有机质，是土壤土壤有机质，是土壤酶底物的主要给源。酶底物的主要给源。2诊断植物营养元素丰缺诊断植物营养元素丰缺土壤缺土壤缺P磷酸酶活性高磷酸酶活性高土壤施土壤施P磷酸酶活性低磷酸酶活性低3鉴别土壤类型鉴别土壤类型 1964年俄国科学家用脱氢酶鉴别钙质土，得出酶活年俄国科学家用脱氢酶鉴别钙质土，得出酶活性顺序为：黑钙土性顺序为：黑钙土栗钙土栗钙土棕钙土。棕钙土。4净化土壤、减轻危害：氰氨化钙形成氰酸铵的分解净化土壤、减轻危害：氰氨化钙形成氰酸铵的分解氰基酶；农药残留物氰基酶；农药残留物控制脲酶，减少控制脲酶，减少NO3
4、、NO2积累。积累。5调控土壤酶活性，提高肥料利用率：脲酶活性调控土壤酶活性，提高肥料利用率：脲酶活性尿素分解快则氨挥发，慢则尿素淋失。尿素分解快则氨挥发，慢则尿素淋失。三土壤酶的研究方法三土壤酶的研究方法 1土样采集：代表性，根际内外酶活性不同土样采集：代表性，根际内外酶活性不同2土样贮藏：一般认为：新鲜土样酶活性大于风干土样贮藏：一般认为：新鲜土样酶活性大于风干样；土样一经风干，再延长存放时间，酶活性失活较样；土样一经风干，再延长存放时间，酶活性失活较小；恒温贮藏（小；恒温贮藏（4度）或冻藏（度）或冻藏（-5度度-40度）酶活度）酶活性失活较小，冷冻最好；田间湿度条件下贮藏样品，性失活较小
5、，冷冻最好；田间湿度条件下贮藏样品，酶活性更能反映实际。酶活性更能反映实际。3土样称量：一般土样称量：一般1-5克，酶活低的克，酶活低的10克。酶反应速克。酶反应速度随土样称量呈现线性增加，过少测定不准确。度随土样称量呈现线性增加，过少测定不准确。（二）土壤样品微生物的纯化 使使土壤酶活性与微生物活性土壤酶活性与微生物活性区分开来。区分开来。理想方法是：理想方法是：有效抑制微生物增殖生长和生理过程，不破坏微有效抑制微生物增殖生长和生理过程，不破坏微生物的细胞，防止酶渗出生物的细胞，防止酶渗出，也不破坏土壤理化性质，常用以下，也不破坏土壤理化性质，常用以下两种途径：两种途径：1化学灭菌剂：常用适
6、当浓度的甲苯，其作用为抑制微生物增化学灭菌剂：常用适当浓度的甲苯，其作用为抑制微生物增殖，导致某些微生物质壁分离或胞溶，也可能引起某些酶活性殖，导致某些微生物质壁分离或胞溶，也可能引起某些酶活性升高或降低。升高或降低。甲苯的适当浓度，土样重的甲苯的适当浓度，土样重的20%，土壤悬浮液体积的，土壤悬浮液体积的5-10%其它灭菌剂：乙烯氧化物、苯、丙酮、醚、氯仿等。其它灭菌剂：乙烯氧化物、苯、丙酮、醚、氯仿等。2高能电离辐射：高能电离辐射：X射线或射线或r射线，使微生物失去增殖能力，土射线，使微生物失去增殖能力，土壤理化性质改变甚微，土壤酶活性影响较小，是一种较好的灭壤理化性质改变甚微，土壤酶活性
7、影响较小，是一种较好的灭菌法，但需特殊设备，代价较高。菌法，但需特殊设备，代价较高。（三）酶作用基质与酶促反应环境 1基质：酶活性是用酶促基质转化的数量或基质：酶活性是用酶促基质转化的数量或产物的数量来表示产物的数量来表示种类：选择一种酶作用的底物，标准方法中种类：选择一种酶作用的底物，标准方法中每次测定选用同一底物，以便比较。每次测定选用同一底物，以便比较。加入基质以保证酶促反应期间基质转化速度加入基质以保证酶促反应期间基质转化速度保持恒定为准，保持恒定为准，即反应结束时基质有一定剩余，但不能太多即反应结束时基质有一定剩余，但不能太多2酶促反应环境：环境条件影响酶活性，为使测得酶活性最酶促反
8、应环境：环境条件影响酶活性，为使测得酶活性最大，须使环境条件最适。大，须使环境条件最适。（1）各种酶要求的）各种酶要求的pH条件不同，选择适宜条件不同，选择适宜pH缓冲体系。缓冲体系。（2）温度：目前一般采用）温度：目前一般采用30-37度。一定温度范围内酶反应度。一定温度范围内酶反应速度随温度升高而加快，超过一定温度，酶活性减弱或变性速度随温度升高而加快，超过一定温度，酶活性减弱或变性。（3）培养时间：一般几小时到几昼夜。）培养时间：一般几小时到几昼夜。原则：反应时间内酶种反应速度恒定原则：反应时间内酶种反应速度恒定过长：基质浓度下降，产物增加，酶本身变化过长：基质浓度下降，产物增加，酶本身
9、变化过短：基质反应量少而无法测定。过短：基质反应量少而无法测定。中国农科院：测定土壤蔗糖酶等一般以中国农科院：测定土壤蔗糖酶等一般以24小时为宜小时为宜（四）对照的设置 1无酶对照：目的是校正土壤非酶促反应造成的影响，土无酶对照：目的是校正土壤非酶促反应造成的影响，土壤中某些可变价阳离子（壤中某些可变价阳离子（Fe、Cu、Mn）可能引起无机催化剂可能引起无机催化剂的作用，尤其是氧化还原酶测定中。的作用，尤其是氧化还原酶测定中。方法：干热处理：方法：干热处理：180度度2-3小时小时湿热处理：湿热处理：2atm蒸煮蒸煮1小时小时化学处理：化学抑制剂如重金属盐、氰化物等。化学处理：化学抑制剂如重金
10、属盐、氰化物等。2无基质对照：消除土壤中本来存在的与基质或产物类似无基质对照：消除土壤中本来存在的与基质或产物类似物质的影响。物质的影响。3无土对照：消除基质自身分解的影响。无土对照：消除基质自身分解的影响。（五）酶活性表示方法 通常：单位时间单位土重，一定通常：单位时间单位土重，一定温度下酶促反应产物数量。温度下酶促反应产物数量。第二节第二节 植物营养诊断方法植物营养诊断方法 一养分供应量与产量关系一养分供应量与产量关系二植物营养诊断的主要方法二植物营养诊断的主要方法（一）形态诊断：缺素时，形态上：失绿、（一）形态诊断：缺素时，形态上：失绿、色斑、坏死、畸形等。色斑、坏死、畸形等。老叶、新叶
11、、顶叶老叶、新叶、顶叶叶缘、叶肉、叶脉叶缘、叶肉、叶脉株高、叶片大小、根系大小株高、叶片大小、根系大小（二）化学诊断 分析植物、土壤的元素含量与事先经过试验研究拟定的临分析植物、土壤的元素含量与事先经过试验研究拟定的临界含量比较，或者以异常的与正常的直接进行比较而作出丰缺界含量比较，或者以异常的与正常的直接进行比较而作出丰缺判断。判断。比较：对植物而言，一般说，植物分析结果对作物营养状比较：对植物而言，一般说，植物分析结果对作物营养状况的反映是最直接的，所以是判断营养丰缺的最可靠依据。况的反映是最直接的，所以是判断营养丰缺的最可靠依据。对土壤分析：土壤分析结果，一般与作物营养状况有密对土壤分析
12、：土壤分析结果，一般与作物营养状况有密切关系，但其相关程度不如植株分析结果高切关系，但其相关程度不如植株分析结果高原因：作物营养的缺乏受多种因素影响；土壤养分含量；原因：作物营养的缺乏受多种因素影响；土壤养分含量；根系吸收养分的环境条件根系吸收养分的环境条件1植物组织速测诊断 采取对元素丰缺反应敏感的某种组织，利用化学采取对元素丰缺反应敏感的某种组织，利用化学的呈色反应作快速测定，结果一般分级：极缺、缺、的呈色反应作快速测定，结果一般分级：极缺、缺、一般、丰富一般、丰富应用：在生产者急于知道答案以便迅速采取补救应用：在生产者急于知道答案以便迅速采取补救措施情况下，可以避免大部分凭臆测行事，以致
13、贻误措施情况下，可以避免大部分凭臆测行事，以致贻误生产。生产。对常规生产的细胞管理也有指导意义。对常规生产的细胞管理也有指导意义。2叶片分析诊断：以叶片常规分析结果与事先制订的临界作比较，来判断营以叶片常规分析结果与事先制订的临界作比较，来判断营养元素丰缺。养元素丰缺。优点：比速测法精确可靠；测定范围几乎包括植物必需的优点：比速测法精确可靠；测定范围几乎包括植物必需的全部元素；果树上应用比农作物更广泛成功全部元素；果树上应用比农作物更广泛成功3土壤分析诊断：分为：速测、实验室常规测定分为：速测、实验室常规测定一般测定其速效养分，而含量一般与作物产量无相关性，一般测定其速效养分，而含量一般与作物
14、产量无相关性，测定结果与事先拟定好的标准比较判断其丰缺。测定结果与事先拟定好的标准比较判断其丰缺。（三）施肥诊断 以施肥方式提供拟试元素肥料进行检验以施肥方式提供拟试元素肥料进行检验1叶片喷、涂、叶脉注射试验叶片喷、涂、叶脉注射试验用于已生产症状时的应急诊断。用于已生产症状时的应急诊断。优点：见效快（直接处理叶片）优点：见效快（直接处理叶片）不与土壤接触，避免养分被土壤固定而无效不与土壤接触，避免养分被土壤固定而无效用料少，经济省事。用料少，经济省事。浓度范围一般浓度范围一般0.1-0.5%.2.对比试验：设施与不施两个处理，也可结合进行肥对比试验：设施与不施两个处理，也可结合进行肥料用量和形
15、态试验，用于事前预测或应急诊断。料用量和形态试验，用于事前预测或应急诊断。3抽样试验：为探测土壤可能缺乏某些可以采用这抽样试验：为探测土壤可能缺乏某些可以采用这一方法。一方法。设置设置n+2处理，（处理，（n为待测元素数）为待测元素数）空白，全营养、缺乏一个元素肥料的处理。空白，全营养、缺乏一个元素肥料的处理。（四）酶学诊断 原理：许多元素是酶的组分或活化剂，当其缺乏时，与该元素原理：许多元素是酶的组分或活化剂，当其缺乏时，与该元素有关的酶活性发生变化，两者有明显相关性有关的酶活性发生变化，两者有明显相关性优点：优点：（1）灵敏度高：某些元素在植物体内含量极微，如钼）灵敏度高：某些元素在植物体
16、内含量极微，如钼 酶测法可避免开这种困难酶测法可避免开这种困难 MoNR；Cu抗坏血酸酶抗坏血酸酶（2）相关性好：如）相关性好：如Zn含量与碳酸酐酶活性基本一致。含量与碳酸酐酶活性基本一致。（3）酶促反应变化远远早于形态变异，有利于早期诊断或潜在）酶促反应变化远远早于形态变异，有利于早期诊断或潜在性缺乏的诊断。性缺乏的诊断。不足：有关测试技术还未臻完善，实用的还不多。不足：有关测试技术还未臻完善，实用的还不多。（五）其它诊断方法 1遥感：通过光谱分析获得信息遥感：通过光谱分析获得信息利用叶片对光波反射特性，测定其反射率利用叶片对光波反射特性，测定其反射率来判断营养丰缺。来判断营养丰缺。如：一般绿叶反射的可见光范围为如：一般绿叶反射的可见光范围为400-700nm，同时在近红外波段同时在近红外波段800-1200nm有高反有高反射率。射率。缺氮水稻，可见光域显示高反射率；近红外缺氮水稻，可见光域显示高反射率；近红外部分低反射率部分低反射率以群体为研究对象以群体为研究对象2电子探针电子探针x射线显微分析射线显微分析植物体内养分分布植物体内养分分布细胞内养分分布细胞内养分分布根根土界面养分分
