植物营养研究方法知识点

绪论 作物研究方法概述

★试验研究：用人工的办法使欲研究的现象发生在便于研究的条件和环境中，以检验假设能否成立。

﹡生物试验法: 以生物体本身（以作物为主，也包括昆虫、病菌、土壤微生物、杂草等）为研究对象和材料，从生物体本身生育过程的反应作试验指标，研究有关生长发育的规律、某些因素的作用、某些技术的 效果等。 ●田间试验法

●培养试验法(模拟培养试验)

﹡理化分析法: 用物理、化学和生物化学等的方法控制试验条件（如示踪技术）及鉴别土壤、植物、气候和农业技术系统内的有关物理、化学、生理和生化现象。 ★统计分析: 用数学逻辑研究总体变量的方法。 ★调查研究: 就已有的事实进行观察与分析。 ★模型研究: 计算机模拟程序(模拟植物)。 第一章 试验研究概述

第一节 试验研究的种类及一般程序 一、试验研究的种类 ★ 根据试验因素:

试验因素：通过科学试验研究作用于事物的诸因素的效应时，必须在固定大多数因素的条件下才能研究一个或几个因素的作用，被固定的因子在全试验中保持一致，组成了相对一致的试验条件；被变动的一个或几个、有待于比较和研究其作用的因素，称为试验因素。

单因素试验 复因素试验 综合试验 ★ 根据对试验条件的控制程度: 培养试验 田间试验 ★ 根据试验的规模:

个体试验：只在一两个点上进行的试验叫个体试验。

群体试验：在统一组织下，按照统一的题目、统一的设计、统一的方法，在许多地点同时进行的试验。 ★ 根据试验期限:（短期、中长期、长期定位）

一季试验：在一个地段进行的试验，其期限仅为一季者为一季试验。（须重复几年；但每年都需在新的地段上设置。） 多年试验：在固定的地段上，连续几茬作物或若干个轮作周期，进行系统研究的试验称为多年定位试验或定位试验。 ★ 根据试验小区的面积:

大型小区试验：凡试验小区的大小可以采用大田农业技术措施和管理方式的试验。（0.5亩以上300；处理、重复少；示范 ） 小区试验：小区的大小不可能完全采用大田管理方式的试验 。（0.1亩左右60—100；处理、重复较多） 微型小区试验：小区面积一般为4平方米左右的试验。 二、试验研究的一般程序

★ 选题 1. 当前生产中提出的实际问题；

2. 生产进一步发展需要解决的理论和技术问题； 3. 推广国内外的先进经验； 4. 科学发展上需要解决的理论问题。 ★ 作好试验计划 1. 设计试验方案； 2. 确定试验方法； 3. 制定管理措施；

4. 确定观察、测定项目及其方法与标准。 ★ 实施

1. 根据试验的目的任务、试验方案和试验方法，作好试验场所、器材、工具的准备工作； 2. 认真布置试验； 3. 做好试验的管理工作；

4. 完成计划所规定的观察记载项目和各种测定工作。 ★ 总结

1. 试验的目的、设计及过程； 2. 试验结果；

3. 对试验结果的分析、结论和建议。 三、试验研究的基本要求 ★ 目的性 ★ 代表性

遵守随机抽样的原则；

密切注意试验条件及试验过程所采用各种措施的代表性。 ★ 准确性 ★ 复现性

第二节 试验方案设计 一、试验方案及相关概念

★ 试验方案: 试验因 水平 处理 试验方案 ★ 试验指标与效应:

试验指标：用于衡量试验效果的指示性状。

试验效应：试验因素对试验指标所起的增加或减少的作用。 简单效应、主效、交互效应 二、试验方案设计的原则 ★ 要有明确的目的性

★ 要有严密的可比性：单一差异的原则及其灵活运用；设置对照（eg.根外喷肥试验，不同氮肥品种的肥效试验的方案设计、硝态氮肥与石灰氮肥肥效比较试验，磷矿粉肥肥效试验; ）

★ 尽量排除非试验因素的限制（eg.磷肥的肥效，常受土壤氮素供应的影响 ）——非试验因素相对一致且比较良好。 三、制订试验方案的要点 ★ 明确试验的目的

★ 根据试验目的确定供试因素及其水平 ★ 试验方案中应包括有对照水平或处理

★ 试验方案中应注意比较间的唯一差异原则，以便正确地解析出试验因素的效应

★ 拟订试验方案时必须正确处理试验因素及试验条件间的关系（试验条件对试验因素潜力的限制及激发作用） ★ 正交试验法促进了多因素试验的应用 四、试验方案设计的原理和方法 ★ 单因素试验方案的设计

★ 复因素试验方案的设计 完全方案 不均衡方案 正交设计 第三节 试验方法设计的基本原理 一、重复

★ 降低试验误差，提高试验的精确性

★ 估计试验误差大小，判断试验可靠程度 ★ 扩大试验的代表性 空间及时间上的重复 二、随机排列 三、局部控制

第二章 作物的模拟研究方法

模拟培养试验（培养试验） 是指在人工控制的条件下，用特制的容器(如盆钵、玻璃缸、塑料桶、水泥池等)栽培农作物，并进行各种科学试验的方法。因此，培养试验是泛指采用人工模拟、人工控制所进行的各类农作物栽培试验。 ＊培养试验有利于开展各种析因试验

＊培养试验是在特别修建的培养室或人工气候室中进行 第一节 模拟研究的特点、种类 一、培养试验的特点

第一，培养试验可以严格控制作物生活因素（光、温、水、气、矿质营养）的质量和数量。生活因素的供给状况与田间差异较大。

第二，培养试验可以排除生活因素之外其它生态因子对作物生长发育的影响。这一点是田间试验难以做到的。 第三，与大田试验相比，土培试验还具有以下特点：

1. 培养试验的土壤一般只取自土壤的耕作层，农作物只能从耕作层的土壤中吸收养分。但在田间条件下，农作物不仅可以从耕作层吸收养分，而且还可从底层土壤中吸收养分，二者具有明显区别。

2. 由于培养试验人为地控制了盆钵中土壤的水分和温度，所以土壤中养分的释放过程和农作物对养分的吸收情况，均与田间条件有所不同。

3. 培养试验所用的土壤，经过人工翻挖、过筛、混合，土壤的耕层构造与自然结构状况受到破坏，盆钵中土壤的透水性、通气比均与自然状况有所不同。

4. 培养试验的施肥量大于田间一倍至数倍。 培养试验若以每kg土壤施N 0.15—0.3g，折成大田施肥量，相当每0.07ha（1.05亩）施硫酸铵112.5—225kg（施N22.5—45kg）。

5. 为了保持盆钵中土壤的湿度，几乎每天都应浇水一次或几次，每次盆钵中加水速度，比田间降水速度快100倍之多，这样大的降水在自然条件下，几乎是少见的。

6. 培养试验中几乎没有氮肥的淋失，因此，在盆栽条件下对氮肥形态与肥料利用率评价，显然与田间是有差异的。 二、培养试验的种类

培养试验的种类，由于盆钵、环境、材料和研究目的不同，一般可分为两大类： （一）盆钵模拟研究方法（盆栽试验）

盆栽试验是利用各种特制的盒钵进行农作物的栽培试验。由于农作物在盆钵中生长的介质不同，又可分成土培试验、砂培试验、溶液培养试验和从以上三种培养试验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。 （二）控制模拟条件的其它生物研究方法（框栽试验）

本法的特点是利用特制的木框、水泥池、塑料板框为容器控制作物生长的土壤、水分、养分等进行的农作物栽培试验，统称框栽试验。

一般框的容积均小于1m3。框栽试验可以固定在培养室的网室中进行。框栽试验是介于盆栽试验与大田试验之间的研究方法。

第二节 土壤培养的模拟研究方法 一、土培试验的任务

★ 排除外界环境条件的差异和干扰，进行探索性研究，以取得初步结果，再扩大到田间研究，以少走弯路。

★ 土培试验是以土壤为栽培植物的介质，是一种更接近于自然条件的生物试验方法。一般在溶液培养或砂培研究中取得的初步结果，在转向田间研究之前，常常先用土培方法设置预备试验或检验。 二、土培试验的技术 （一）土壤的准备 1. 土壤的采集和整理

代表性的土壤； 在取土之前，必须开展土壤调查和农化分析，并确定土类的名称、性质、耕作历史等等； 采取某种处理措施；

一般只采耕作层土壤，特殊要求可以例外；

取土、装土、运土的工具要干净，防止其它成分污染而影响试验结果的准确性；

取土的数量应比实际数量多50％。若远距离采土，应在当地过筛后再装箱运输，取土量应比需要量多10％—20％； 取回的土壤通常用3mm孔径的筛子过筛，并挑出石子、根茬残体，以及各种杂物。过筛剩下的大土块必须捣碎后全部过筛，不能扔掉。 2. 土壤的贮存 （二）盆钵的选择和准备 1. 盆钵的种类

（1）按盆钵的原料分类 玻璃盆 搪瓷铁盆 陶瓷盆 陶土盆 塑料盆 （2）按盆体的构造分类 瓦氏盆、米氏盆、阿尔盆、普通盆 2. 盆钵的准备

选择盆钵首先应考虑供试作物的种类、试验期限的长短。

选择的盆钵大小要一致，其间的高度与直径相差不应大0.5cm，每个盆的重量相差不应超过100g。

装盆前把浇水管、小砾石、尼龙纱等全部放入盆内，以确定“皮重”。若各盆重量不相等时，可用小砾石调整“皮重”，使各盆重量相等，这样可以保证各盆的毛重完全一致，便于生长过程中称重计算灌水量。 （三）肥料的准备

除考虑试验因素外，非试验因素的肥料选用应考虑到土壤的酸碱性。 土培试验的施肥量，一般都高于大田2—3倍。

盆栽的肥料可以用粉状、粒状或溶液施入土壤中。固体化肥事先称好并用不同颜色纸包好，标明不同种类的化肥。 （五）试验期间的管理和收获 1. 盆钵的放置与排列

土培试验的盆钵，一般放在特制的盆车上，白天从培养室中推到网室，以接受正常的光照和通风。晚上或遇不良气候时，随时转移到培养室中，以保护幼苗的正常生长。

盆钵在盆车上的排列，应采用区组，达到局部控制的目的。区组内各盆应随机排列，并定期调换。 2. 土培试验的灌溉

（1）米切里希法；（2）重量法；（3）采用张力计（土壤负压计、土壤湿度计）法 ； （4）电阻法 3. 其它管理及调查

当农作物成长后，盆上应设有专用的支架，防止倒伏和损伤幼苗。生育期可采用定株调查。调查内容与方法田间调查相同。生育期的其它管理按一般常规进行。 4. 收获及样品处理

第三节 溶液培养的模拟研究方法

溶液培养 溶液培养是在某种营养混合液中进行的生物试验，由于营养混合液通常是水溶液，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，它是泛指除土壤以外的各种植物生长介质，例如溶液、砂砾、泥炭、空气、塑料颗粒等。当今设施园艺中的雾培或气培也是从溶液培养发展起来的一种新的无土栽培技术。 一、溶液培养模拟研究的特点与任务

★ 作物生长的环境是液相。作物生长所需要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、供给时间均由人工控制，这在土培试验或田间试验中是难以做到的。

★ 盆钵中养分分布是均匀的。由于水溶液中盐类离子扩散平衡，使得盆内养分能均匀分布。 ★ 液相环境缺乏空气，必须定期向溶液中补充空气。

★ 营养液的浓度改变。营养液中有些可溶性盐类的浓度随溶液的pH而改变，其中某些盐类会因溶解度降低而沉淀在盆底。随着植物生长过程中对养分的吸收利用，沉淀在盆底的难溶性养分也可能又逐渐溶解，使植物能全部吸收利用，所以在溶液培养试验中植物可以充分利用环境中的养分。但铁盐是例外，它的再溶解度较低，故应经常补充铁以防止植物出现缺铁症状。欲保持植物生长过程中的营养液具有稳定的浓度，可采用流动营养液的办法。

综上所述，溶液培养试验主要是研究植物的矿质营养问题及作物的产量生理学等，进一步揭示作物营养的规律。 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 营养液必须具备以下四个要求：

1. 含有植物生长必须的全部营养物质（缺素培养的除外）；

2. 营养物质应是有效养分，而且养分的数量比例均能保证作物生长的需要； 3. 在作物生育期内能维持适合作物生长的pH； 4. 营养液应是生理平衡营养液。 （二）配制营养液的原则与依据 目前选用营养液有以下三种方式：

第一，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，从而组成生理平衡的营养液。

第二，以农作物收获物组成中的营养元素成分为依据，从而确定营养液组成。 第三，模拟植物根际土壤溶液浓度配制成不同种类营养液。 营养液的具体选用应根据作物的特点及其生育时期而考虑。 三、常用营养液的种类 (一) 水稻营养液 （二）旱作营养液 （三）不完全营养液

五、营养液的准备、播种与管理

（一）容器的准备（大小、颜色、盖板） （二）幼苗的培育与定植 （三）试验的管理 1. 通气

打气、液面下降法加入或少量H2O2 (通常每10L营养液中加入3% H2O2溶液l—3m1，每隔1—3天加一次) 2. 调节pH 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、乙二胺四乙酸铁等各种铁盐，其中以螯合态铁效果更好，在pH7—8时柠檬酸铁和洒石酸铁也能保持溶解状态。 4. 营养液的更换 5. 温度的调节

夏季可把培养盆放入流动水槽中，水深为盆高的1/2—1/3，达到降温目的。如在人工气候室中，则不必采取这种降温措施。

6. 其它管理

溶液培养的其它管理，如调盆、设立固定植物支架、防治病虫害、收获等均与土培试验的管理相同。 第四节 砂砾培养的模拟研究方法 一、砂砾培养的特点与任务

砂砾培养:砂砾培养是以砂子或砾石作为植物根系生长的固体介质，使植物能稳固地生长在砂砾的环境中。砂砾培养应用营养液作为植物养分的能源，所以它是介于溶液培养与土培试验之间的模拟研究方法。 二、砂砾培养的准备工作 （一）砂砾的准备

砂砾培养的砂子可用石英砂或河砂（即黄砂）。

砾石可用普通中粒、小粒河卵石。砂子粒径大小影响培养环境的湿度和通气状况。砂子的粒径大小主要取决于砂培的方法和供试植物的种类。一般而言，滴液法和流动培养法可用0.5—2.0mm的砂粒，普通盆钵砂培试验，砂子粒径要小些，才能保持砂子表面有足够的水分，可用0.2—1.0mm的砂粒。 二、砂砾培养的准备工作 （二）培养盆的准备

砂培试验所用的容器，底部都带有排水孔，使盆中过多的液体从孔中排出，以便保持适当湿度和通气状况。但是也有一些砂培试验是在无孔盆中进行的，这时盆中湿度的调节与土培法相同。

砂培试验对容器质量的要求比土培严格，最好使用上釉的白瓷盆、玻璃盆或搪瓷金属盆。如果应用未上釉的陶土盆，盆壁要涂蜡，否则营养液中的氮、磷等养分，很容易被盆壁吸收而减少。而陶土盆中的钾和钙又会混入营养液中。进行微量元素试验时，对容器材料和涂料的选择和处理，可参照水培试验，培养盆的洗涤工作与砂子相同。 （三）营养液的准备

砂培所用营养液，与溶液培养基本相同。但由于砂砾的吸附作用及其对养分扩散的限制，为使植物获得良好的生长环境，砂培营养液的适宜浓度常比溶液培养高。在砂培营养液中，使用一些较难溶解的营养物质，植物能够进行正常生长。 三、装盆和播种

砂培试验装盆时，盆底排水孔周围应先放置一些石英砂，或用玻璃棉填塞排水孔然后装砂，这样可防止砂粒流失。盆底先装一层粒径2—5mm的粗砂，上面再装普通砂，多余的液体即可从排水孔流出。装盆时砂子应压紧，盆上沿空出2—3cm，以便浇灌营养液。

如用无孔盆砂培，则装盆工作与土培相似，即先在盆底安装排水物，并按处理要求，将营养物质拌入砂中，先加固体盐类，再分别加入各种营养液。每加一种营养物质，都应混拌均匀。各盆加水量（包括营养液的水分）必须相同，不足水分可用蒸馏水补充，使各盆湿度完全一致。砂子和营养物质拌匀后，即可装入盆中。

砂培播种工作与土培相同。（播种后用塑料薄膜包盖，以保证砂子表面有足够湿度而利于种子发芽。） 四、试验期间的管理

砂培试验期间主要的管理工作是水分和养分的调节。由于砂粒间隙有持水能力，砂培多采用间歇性灌溉来补充水分和营养液。

砂培浇灌方法有砂面浇灌法和底部浇灌法。砂面浇灌法即营养液砂面灌入，多余的溶液从排液管流入贮液槽中。如用空气压缩机，装配时间开关和运转阀门，可以定时控制进气和放气，自动浇灌营养液。（Fig.） 第六节 作物研究培养室的建立 一、培养室的结构

普通培养室按其结构材料分类，可分成木结构、金属结构两种。

木结构造价便宜，取材方便，建造容易，木材导热系数小，室内温度稳定，在维护良好的情况下，木结构培养室可以使用三十年左右。

金属结构培养室，由于金属材料强度大，整体性好，构件遮荫少，对建造大容量培养室特别有利。金属结构培养室通常可使用四、五十年以上。 二、培养室的组成与类型 （一）组成

经典的作物培养室由玻璃房、露天场地、网室和辅助工作室四部分组成（见图1—24）。在玻璃房、露天场地和网室之间，用铁轨盆车相联结。白天盆车推出室外，使盆钵接近自然条件。供试作物成熟之前，盆车可放在露天场地，减少网片的遮荫，保证充足的光照。作物成熟期，盆车推入网室防止鸟害。为了节省土地，缩短盆车进入玻璃房的距离和时间，使在天气突然变化时，可尽快将盆车转移至室内，近代培养室的布局上，一般都取消露天场地，把网室与玻璃房直接相连。辅助工作室应包括样品处理室、土壤仓库、蒸馏水室和简易实验室等。作物培养室各组成部分的面积参考比例如下： 网室︰露天场地︰玻璃房︰工作室＝1︰2︰1︰0.5—1

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